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粉体物料在料仓内储存一定时间后,由于受粉体附着力、摩擦力的作用,在某一料层可能产生向上的支持力。该支持力与料层上方物料的压力达到平衡时,在此料层的下方方便处于静平衡状态,发生结拱现象。另外,仓内空气温度、湿度的变化会造成粉体固结甚至粘附在筒壁上,也容易形成结拱。粉体在料仓内结拱会影响料仓卸料的连续性,结拱严重时会导致卸料困难,甚至卸料中断。结拱现象有时也称为棚料、架仓或架桥。
在生产实际中,粉体在料仓内的结拱现象时有发生,给操作带来不应有的麻烦。因此,了解和熟悉粉体结拱的产生原因、结拱类型和仿拱、破拱措施是非常有必要的。
1.1 结拱产生的原因
结拱产生的原因,一般有以下四种。
①粉体的内摩擦力和内聚力使之产生剪切应力并形成一定的整体强度,阻碍颗粒位移,致使流动性变差。
②外摩擦力粉体与筒仓内壁间的摩擦力。该摩擦力与筒仓壁粗糙程度、椎体部分倾角的大小有关,粗糙度越大、倾角越小,则外摩擦力就越大,越易结拱。
③外界空气的湿度、温度的作用使粉体的内聚会增大、流动性变差、固结性增强,导致出现拱塞的可能性增大。
④筒仓卸料口的水力半径减小使筒仓内粉体的芯流截面变小,则易产生拱塞。
1.2 结拱类型
粉体料仓结拱的类型一般有如下四种:
①压缩拱 粉体因受到仓压力的作用,使固结强度增加而导致起拱。
②楔形拱 颗粒状物料因相互啮合达到力平衡状态所形成的料拱。
③黏结黏附拱 黏结性强的物料在含水、吸潮或静电作用而增强了物料与仓壁的黏附力所形成的料拱。
④气压平衡拱 料仓回转卸料器因气密性差,导致空气泄入料仓,当上下气压达到平衡时所形成的料拱。
1.3仿拱及破拱措施
一、正确设计料仓的几何结构 加大筒仓锥体部分的倾角,使之大于粉体与筒仓的壁摩擦角,可减少粉体的壁摩擦力,有助于粉体流动。但增大倾角会使筒仓高度增加或容量减少,固一般取55-65度角。
近年来,曲线料仓技术得到了发展和应用。对于锥形料仓,底锥母线为直线,底锥横截面收缩率K可按下式计算K=A+1-A/A
式中A为直径为D处的横截面面积。
这种锥形料仓的截面收缩率自上而下逐渐增大,使向下流动的粉体越接近出口处受横向挤压越密实,形成一定强度也越易起拱。
二、提高料仓内壁的平滑度 正确选择料仓内壁材料是提高料仓内壁的平滑度、减少壁摩擦系数的有效途径。例如用钢板建造的料仓,壁摩擦系数低,有利于物流滑动和排出,还可避免一些磨蚀性物料对仓壁的磨蚀作用。根据储存物的不同,可选择金属衬板、铸石衬板、碳化硅混凝衬板、聚四氟乙烯的树脂板、铬合金铸铁衬板、硬质面砖和特殊的橡胶衬板等。
三、气动破拱 气动破拱即通过压缩空气的冲击来破坏拱形平衡以达到破拱目的。常见的方法有:①在仓体锥部距出料口约1/3处锥体周围安装几个喷嘴,通过气源加压向里吹气②在锥体靠近出料口附近敷设若干块多孔板,从这些细小孔喷进压缩气体③在锥体内部易起拱处设置气囊--空气炮,通过气囊的膨胀和收缩来破坏拱塞处的剪力平衡。
气动破拱的特点是简单方便、比较经济实惠,效果较明显,是最常用的一种措施。但在空气潮湿的季节 或地区吹进的气体会使冷却而结块,导致给料不均匀,影响计量,其次在吹管附近还形成粘层,破拱效果不太明显,故在气路中添加油水分离器,组织水分进入仓筒。