物料压缩率对长距离绞龙输送的影响

■崔 斌 孔 震 徐飞翔 赵雪峰 韩俊巍

（布勒（常州）机械有限公司，江苏溧阳 213332）

螺旋输送机（以下简称为绞龙）在饲料领域应用非常广泛，广泛用于各种粒料粉料的水平输送。本文主要探讨压缩率比较大的粉体物料对长距离绞龙输送的影响。

在饲料厂中绞龙的应用非常广泛，可是随着绞龙长度的增加，单根轴的长度是受到限制的，单根轴长度过大会由于轴的刚性不好，造成轴旋转时与绞龙机筒摩擦碰撞，根据经验当轴的长度达到3 m以上时一般会采用吊挂将两根轴连接起来。可是采用吊挂的绞龙在输送物料的时候相比没有吊挂的绞龙往往容易堵料。针对这种情况从物料特性的角度进行分析实验并提出了解决方案。

1 压缩率概念

压缩率(Compression ratio)，定义为在截面积不变的情况下，在与截面垂直方向上施加压力，造成物料在矢量方向上的长度变化，从而引起的体积变化效果，压缩后的体积与受压之前的体积差与原体积的百分比即为此物料的压缩率。

长距离输送绞龙，是指由于长度过大，无法使用一根整轴而采用中间轴承或吊挂形式的绞龙。

以玉米粉为例，对压缩率进行测定，以便更好理解什么是压缩率，以及压缩率的性质。

2 实验一

实验准备：玉米粉，量筒，砝码，压盖，搅棒。

2.1 将玉米粉装入量筒，进行摇匀，使之处于自然状态，记录此时量筒上的刻度。

2.2 将压盖压在玉米粉上，在压盖上增加砝码，逐次增加，每次加压后，待玉米粉稳定后再次记录刻度。

2.3 用搅棒将被压实的玉米搅匀使之恢复到自然无压状态，摇晃量筒使之平铺在量杯内，再次记录刻度。

取同批次玉米粉，进行5次实验。

2.4 实验结果与分析

表1 玉米粉实验结果（ml）

图1 量筒中的玉米粉

由以上数据可以看到，当储存在仓内的玉米粉，物料受到压力后，密实度会变大，当恢复到无压状态时就又会基本恢复到之前的容重，也就是说对于同一质量的玉米粉在受压前后，它本身的体积是会发生变化的。

根据前文提到的压缩率的概念，在这几种实验条件下，不同的压力，物料的压缩率是不同的，但是当压力增加到一定程度，物料的压缩率保持不变，称之为最终压缩率。

本实验玉米粉的最终压缩率α=27.8%。

在实验中使用的量筒直径为30 mm，当砝码重量达到5 kg的时候，玉米粉就达到了最终压缩率。

换算到施加在玉米粉上的压强就是

由实验一结论联系到饲料厂实际情况。

在饲料厂玉米粉仓内，由于仓本身的高度，会造成仓底的玉米粉受仓内玉米粉的重力作用而受压，从而造成了仓底的玉米粉密实度变大。

对于实验一中的玉米粉，当仓的高度达到9.3 m时就可以提供所需的压强，玉米粉基本就达到了最终压缩率。也就是说在0～9.3 m的范围内，仓高越高玉米粉被压缩的变形量越大，压缩率越高。

但是，存储在仓中的玉米粉，被绞龙输送的过程中，由于所受的压力变小，压缩率就会变小，加之绞龙的搅拌作用（类似实验一中第三步）玉米粉就会体积膨胀，逐渐恢复到之前的状态。那么在绞龙的输送过程中，玉米粉在绞龙截面积的充满系数就会上升。

在一般的绞龙设计当中，在进料口的最后一片螺距都会小于后面管子内的螺距，也为物料的膨胀提供了空间，如图2。

图2 螺距示意图

但是在长距离的输送绞龙内，一根轴无法达到过长的长度，往往都是通过吊挂连接两根或几根轴（见图3）。那么在有吊挂的部分，由于吊挂本身会造成此处的截面积比螺旋叶片部分的及面积变小，此时物料的压缩率已经很小，体积基本恢复，就会造成在此处堵料。

针对物料压缩后，恢复到原状态需要一定时间和搅动的特性，进行验证性实验。

3 实验二

取用同一个仓，仓内放入同量的玉米粉，用同一型号的绞龙，绞龙轴的叶片采用两种螺距排布。

第一种：进料口过后绞龙叶片即变大，且保持等螺距直到到达吊挂，见图4。

图3 吊挂结构

图4 进料口结构1

第二种：进料口过后绞龙螺距不变，直到最后一片到达吊挂时放大螺距，见图5。

图5 进料口结构2

实验二结果与分析：在使用第一种轴时，物料始终是基本保持在充满系数100%的状态通过吊挂，这就证明了虽然我们在通过进料口时放大了螺距，由于物料所受压力消除，物料压缩率变小，物料体积膨胀，造成了通过吊挂时，充满系数依然是100%。

在使用第二种轴时，虽然在进料口到吊挂倒数第一片螺距的部分充满系数是100%，但是当到达吊挂前倒数第一片放大的螺距时，物料充满系数马上下降。这就验证了我们的假设，也就是说，在进料口到吊挂倒数第一片之前，由于螺距并没有变化，物料还是保持着进料时较高的压缩率，在通过倒数第一片放大螺距的时候，虽然螺距放大，但是物料并没有第一时间就恢复原来的体积，所以在压缩率逐步变小，体积逐步变大的过程中通过了吊挂。吊挂的充满系数也就没有达到100%。

4 结论

玉米粉等饲料原料的压缩率是一个对长距离绞龙输送设计影响较大的因素，在实际设计使用过程中应当注意。

对于带有吊挂的绞龙物料不易通过吊挂，我们提出以下几种解决方案。

①当使用带有吊挂的绞龙输送压缩率较大的物料时，通过放大吊挂前的螺距，保证放大的比例大于通过物料前后的压缩率之差。降低通过吊挂时的充满系数。

② 在吊挂的截面上，放大截面面积，可以采用在吊挂上方制作释放空间，降低通过的充满系数。

③尽可能放低仓的高度，确保物料的压缩率不超过螺距比例变化。