管链式输送机在高大平房仓应用中的设计优化

张明环，任守华，胡鹏程

（1.中粮工科茂盛装备（河南）有限公司，河南 开封 475200；2.郑州中粮科研设计院有限公司，河南 郑州 450001）

1 管链式输送机的发展历程

在国外，管链式输送机的应用已经相当广泛，国内从事管链式输送机制作的厂家最长不超过10 年。国内企业在管链式输送机的研发和制造上与国外相比存在较大差距。国内外的管链式输送机在大产量且长距离输送的情况下，厂家不能做到三维物料的输送。链条式管链机适用于小产量、短距离输送，可实现三维输送。板链式管链机适用于大产量、长距离输送，只能实现二维输送。经过多方了解，管链式输送机可做成水平、垂直、倾斜等多种形式[1]。综合考虑目前国内大多数平房仓的长度、仓容利用率以及设备的产量情况，本文针对管链式输送机进行研发。

2 管链式输送机的国内现状

管链式输送机是一种可以连续输送粉状物料、小颗粒物料和小块物料的输送设备，其设备形式可以是水平的、垂直的、倾斜的或三维的。

由于平房仓具有便于储存和经济的特点，一直是我国建仓的主力仓型，并在此基础上发展出了楼房仓，降低了占地面积。现有的平房仓和楼房仓在仓储项目中具有很高的占比。传统的平房仓进出仓作业主要由移动式输送机搭接，一次作业需要多次移动设备，工人劳动强度大，业主单位急需能够连续进出仓的机械化设备，而现有的在浅圆仓上使用的各种连续进出仓设备，如多出口刮板式输送机、各种形式的多点卸料皮带机等设备由于自重大、体积大，无法满足平房仓仓顶受力要求。管链式输送机与现有多点卸料设备相比，自身重量轻，输送过程全密闭，可沿空间线路进行物料输送[2]。由此本文提出了利用管链式输送机实现平房仓机械化进出仓的思路。管链式输送机入仓和传统移动设备入仓的对比见表1。

表1 管链式输送机入仓和传统移动设备入仓的对比表

3 管链式输送机针对性优化设计

管链式输送机可用于平房仓的散粮机械化进出仓，也适用于楼房仓，一台设备具有多点进料以及多点出料的特点，可实现上层仓的出仓作业以及本层仓的入仓作业，工艺布置灵活，设备紧凑，安装方便[3]。在新型管链式输送机的设计中要满足平房仓或楼房仓的穿仓热桥、设备残留、增碎率以及气密性要求。因此，本文针对使用要求进行了多个结构的优化。

3.1 穿仓热桥问题的优化

多数项目的管链式输送机的布置方式为平面环形布置，管道穿出墙壁构成大回环。冬季及夏季仓房的内外温差大，而管链式输送机的管道材质为碳钢，热导性好，因此容易产生热桥现象。其优化方案是在仓外紧邻穿出仓壁1 000 mm 处将管链式输送机的管道断开，断开接缝处采用高分子聚乙烯隔热圈（图1），并在两侧安装橡胶密封垫，厚度比隔热圈外圈略厚，然后用长抱箍将断开的管道抱紧连接（图2），达到断桥隔热的目的。长抱箍至仓壁的管道采用保温处理。此结构优化解决了管链式输送机的穿仓热桥问题。

图1 热桥结构隔热圈剖面图

图2 热桥结构优化图

3.2 气密性问题的优化

在储备库使用的管链式输送机，仓内物料存储周期较长，需进行熏蒸或气调处理，因此仓内管道及进出料口处的气密性会直接影响熏蒸或气调效果。其优化方案见图3。在所有管道连接处采用抱箍加橡胶密封垫或其他密封材料，保证在连接处不漏气以及管道的同心性。在出料阀处，出料口与管道满焊后打密封胶或聚氨酯胶，在出料口处增加一道气密门，在需要熏蒸或气调时关闭气密门并压紧把手，实现密闭处理。在进料口处，进料口与管道设计为满焊连接，顶部与溜管连接处可配套气密闸门密封。经过现场测试，满足《粮油储藏 平房仓气密性要求》（GB/T 25229—2010）中的气调仓三级气密性等级[4]。

图3 进料口气密结构优化图

3.3 设备残留问题的优化

设备残留主要存在于设备转角处、链条链板上以及管道内这3 个环节。其优化方案如下。①设备转角箱设置防积料装置，主要结构由中间高分子弯头和两侧连接管组成，3 个组件通过法兰连接，磨损后可以打开后侧检修门进行更换，弯头及连接管内表面与刮板形状完全贴合，粮食经过转角后全部被输送走，避免了在转角处的存料。转角防积料结构优化见图4。②在整个进仓作业最后一个出料口处，设置链条自动清料装置，主要结构由链轮组件、增速机构和螺旋清理刷组成。其中，链轮组件将链条运转的动力传递到增速机构，实现螺旋清理刷在旋转过程中和链条的同步，并将链条上的存料清理干净。链条清扫结构优化见图5。③针对管道内的残留，新设计了柔性清扫板，尺寸和管道内径相同。设备输送完毕后再多运转几圈，可以清理掉管道内的大部分残留，满足用户的使用要求。

图4 转角防积料结构优化图

图5 链条清扫结构优化图

3.4 减小增碎率的优化

管链式输送机的链条设计在刮板中间位置，由刮板支撑在管道壁上而实现无导轨运行，因此不会出现链条将物料碾碎的问题，只有在多个出料口处粮食受到冲击，将会存在物料破碎的可能。分析粮食在出料口的运行情况，优化出料口结构为沿运行方向将出料口收缩为水滴形，减少粮食受到刮板与出口管侧的剪切，降低管链式输送机输送中的增碎率，同时保证粮食的完全卸出。优化后的出料口制作完毕，在工厂搭建试验线进行测试，测出原粮的增碎率平均值为1%[5]。出料口水滴形结构优化见图6。

图6 出料口水滴形结构优化图

4 结语

粮食的温度和水分含量会影响粮食的质量和经济效益。气密性问题对粮食熏蒸、粮食水分、粮食温度、作业人员安全起着决定性作用；设备残留、破碎率直接影响粮食的品质及产量。经过以上的优化设计，管链式输送机在平房仓储粮性能方面有了极大的提升，保证了储粮的安全及品质。