在料倉的設(shè)計中經(jīng)常會涉及到料倉內(nèi)物料結(jié)拱現(xiàn)象,當料倉內(nèi)水分過高或當物料為不易流動的物料時，往往在料斗的出料口附近，容易出現(xiàn)起拱現(xiàn)象，從而嚴重影響物料的流動，導(dǎo)致倉料無法正常供應(yīng)。為此本文將分別介紹料倉的設(shè)計要求、物料在料倉內(nèi)的流動形式、結(jié)拱原因、防拱和破拱技術(shù)，以及相關(guān)專利。 

一、料倉要求及物料流動 

料倉不只是儲放物料的容器，更重要的是要具備相關(guān)的工藝功能。因此，料倉設(shè)計時應(yīng)滿足以下三方面的要求：能儲存規(guī)定數(shù)量的倉料；有足夠的強度來承受料倉內(nèi)物料所產(chǎn)生的壓力以及外屆自然環(huán)境可能施加在料倉上的力；在從料倉卸料時，物料能夠順暢而均衡地從料倉出口流出，且出料速度均勻可控。 

物料在料倉中的流動性，是料倉性能的一個重要指標。實際生產(chǎn)中有的料倉不能很好地排料，從而出現(xiàn)結(jié)拱現(xiàn)象，引起嚴重的堵塞，有的形成管斗(也叫鼠洞)，使得料倉中大部分料不能排除，大大降低料倉的儲料功能，這種的現(xiàn)象出現(xiàn)從很大程度上講是因為料倉內(nèi)物料的流動性差所致。據(jù)目前歸類總結(jié)，我們可以把料倉內(nèi)物體的流動形式主要分為兩種：整體流動和中心流動。 

（一）整體流動 

所謂的整體流動就是指：卸料時所有物料均向卸料口流動，不存在“死區(qū)”，料位均勻下降，卸料流動穩(wěn)定均勻。理想的料流形態(tài)應(yīng)為整體流動，這樣保證了物料以先進先出的順序均勻卸出，而且具有卸料速率穩(wěn)定，卸料密度均勻，倉料儲存時間基本一致等優(yōu)點。 

（二）中心流動 

中心流動即卸料開始時，只有位于庫頂?shù)奈锪咸幱谶\動狀態(tài)，位于四周的物料向中心滑動、下降，形成中心通道，這樣一來，只有中心部位的物料向卸料口流動，在該“流動區(qū)”以外的部分為流動“死區(qū)”。中心流動主要特點：

①先進后出的流動順序。因為倉壁附近的物料可能靜止不流動，所以先進倉的物料有可能后出來。

②產(chǎn)生鼠洞。由于出現(xiàn)漏斗流，如果物料有足夠的黏性，倉壁附近的物料就不會流出。

③不均衡流動。漏斗流料倉中，四周的物料是靠超過物體本身的休止角而塌落下來的，所以卸料時是不均衡的，此外塌落料的沖擊力會進一步壓實料倉出料口的物料并使之結(jié)拱。

④涌流。如果所儲存的物料粒度很細，塌下來時會氣化，使其流動性能變得和流體一樣好，從而由料倉出口涌出。

⑤分層。由于漏斗流料倉卸料時是中部和四周的物料不規(guī)則地交替流出，料倉加料時形成分層問題。 

影響物料流動性因素主要有兩點：物料性質(zhì)和料斗形狀。 

1.物料性質(zhì)是影響料倉流動性的最主要因素，具體有下列幾個方面：穩(wěn)定流動時物料與內(nèi)壁的摩擦系數(shù)；物料與倉壁的靜摩擦角；壓實性，與料倉內(nèi)儲存物料的高度有關(guān)；透氣性，如果物料顆粒很細時，物料透氣性變差，物料在倉內(nèi)形成負壓，在料倉出口處形成結(jié)拱。 

2.料斗形狀的影響主要體現(xiàn)在料斗傾角、料斗大小和料斗形狀三方面：料斗的傾角大，料流的速度較快，流動的形態(tài)主要是整體流，當料斗的傾角較小時，料倉流出的速度也較慢，尤其是靠近倉壁處速度可能為零，形成中心流動；料斗的出料口越小，料倉的流速也越小，并有可能結(jié)拱，料倉下部接近料斗處結(jié)拱也會越嚴重；料斗出口的形狀也是影響物料流動性的一個因素，圓形的出口比長方形出口更容易結(jié)拱。

二、結(jié)拱原因及其類型 

結(jié)拱的因素很多，其主要因素有三點：物料儲存時間的過長，水分增加導(dǎo)致物料結(jié)塊；物料與倉壁的黏著作用；料倉的結(jié)構(gòu)造型，導(dǎo)致物料無法順利流通，局部會因為壓力過大而結(jié)拱。 

（一）、存儲時間的影響 

在一般情況下存儲時間越長,物料的壓實性越強，同時由于密封性等原因使得內(nèi)部濕度增加，導(dǎo)致倉料的流動性變差,也就越容易形成拱。因此，我們要在一定程度上降低倉料儲存的時間，同時料倉儲存量要合理，在生產(chǎn)調(diào)度中，合理掌握料庫儲量，并安排料庫搭配使用，不致因物料存放時間過長，而造成壓縮起拱，使物料無法卸出。 

（二）、物料與倉壁的黏著性影響 

由于物料與倉壁之間存在黏著性，致使物料粘附在料倉內(nèi)壁，導(dǎo)致結(jié)拱。目前有采用超高分子量聚乙烯板作為料倉的襯里，利用其優(yōu)異的機械性能，降低物料與料倉內(nèi)表面間的阻力，從而起到一定防結(jié)拱的作用。 

（三）、料倉的結(jié)構(gòu)對物料結(jié)拱的影響 

料倉結(jié)構(gòu)主要就是影響物料的流動性和壓實性，這在前面已經(jīng)介紹過。 料倉結(jié)拱的類型主要有四種：

a.壓縮拱，即粉體因受到壓力的作用，使固結(jié)強度增加而導(dǎo)致結(jié)拱；

b.楔形拱，顆粒狀物相互嚙合達到力平衡狀態(tài)所形成的料拱；

c.粘結(jié)粘附拱，粘結(jié)性強的物料在含水、吸潮或靜電作用下而增強了物料

與倉壁的粘附力形成的料拱；

e.氣壓平衡拱，料倉回轉(zhuǎn)卸料器因氣密性差，導(dǎo)致空氣瀉入料倉，當上下氣壓達到平衡時所形成的料拱。 

d.物料在料倉內(nèi)粘結(jié)掛壁，層層堆積，形成倉容減小，造成結(jié)拱堵塞。

三、防拱與破拱措施 

防拱和破拱有著本質(zhì)上的區(qū)別，防拱目的就是防止結(jié)拱，宗旨是消除或削弱料拱線垂直面上的壓應(yīng)力，減小物料之間，物料與倉壁之間的摩擦力，以及改善物料的流動性。而破拱是在結(jié)拱后，研究如何進行破碎，主要是借助外力把已結(jié)的拱從力學(xué)角度進行破碎。破拱裝置的破拱原理，主要是使倉壁振動而使物料運動，有的利用氣力來破壞拱的形成,在使用時要注意使破拱裝置的動作與卸料動作同時進行。破拱裝置對破拱能起一定作用，但只能作輔助性措施。因此我個人認為研究防拱技術(shù)意義要大于破拱技術(shù)。 

（一）防拱技術(shù) 

1、改變料倉的內(nèi)壁材料 

改變料倉內(nèi)壁的材料可有效防拱，因為料倉的內(nèi)壁材料越光滑，與倉料的摩擦力就會越小，這樣它們就會越容易流動，從而一定程度上抑制結(jié)拱。因此，我們要在滿足強度的前提下，盡量選擇摩擦因數(shù)較小的材料作為料倉的內(nèi)壁。目前通常采用超高分子量聚乙烯板作為倉的襯里，利用其優(yōu)異的機械性能，降低料與倉表面之間的滑動阻力，從而起到防拱的作用。作為種新型的工程材料，它具有以下性能： 

（1）表面活化能低，具有不粘結(jié)性能；

（2）耐磨性好，抗沖擊強度大；

（3）摩擦系數(shù)很低，自潤滑性能好； 

（4）耐腐蝕，耐低溫，即使在時仍具有較高的抗沖擊性。

2、改善料倉外形結(jié)構(gòu) 

目前常見的料倉外形結(jié)構(gòu)有圓筒、方形和矩形，在卸料截面積相同條件下,形狀不同的倉卸料能力也不同, 因為方形倉在交接處容易形成死角，而圓形的無此弊病，故圓形倉卸料能力最大,方形倉次之,矩形倉最小。

3、卸料口的改善 

滿足設(shè)計工藝和加工工藝要求的前提下，料斗的傾角盡量大，出料口尺寸也可以適當增大，另外料斗出口的形狀最好設(shè)計為長方形，因為長方形的出口比圓形的出口更不容易結(jié)拱?；蛘邚哪硞€角度出發(fā)，改進卸料裝置，這些都可以有效防止結(jié)拱。 

4、錐形料斗的形狀改變 

改善錐形卸料都的形狀可以有效減小倉料與倉壁的壓力，從而減小它們之間的摩擦力。該方法也可以成為表面改形法，從倉斗各部位截面收縮率的角度分析，倉斗的縱截面曲線形狀對煤的流動狀態(tài)有一定的影響。對于平壁料倉，其傾角一般固定，越是接近出口截面的收縮率越大，應(yīng)力越集巾，因此越容易起拱。而雙曲線料倉壁為等截面收縮率，其壁而的變化呈指數(shù)曲線的軌跡，壁面傾角是變化的，越接近出口傾角越大，煤在下落流動的過程中阻力基本不變，從而可形成均勻的連續(xù)流，不易起拱。實踐證明，采用雙曲線料倉可以有效的防止起拱。另外還有一種造型稱為鼻形倉，它是一個特殊形狀的料倉，它的倉壁凸出像“鼻子”，它能將物料的壓力分散，而使“鼻子”下面的出料口物料成松散狀態(tài)。在鼻尖下面的倉壁承受壓力較大，必須加厚否則會發(fā)生破裂。

5、增加內(nèi)部輔助裝置 

對于一些儲料較大的料倉，通常在料斗的中下部加改流體，它的作用就是改善料斗內(nèi)粉體的流動形態(tài)，減輕物料對料倉出口處的壓力。改流體可以是水平的擋板、垂直的擋板或傾斜的擋板。由于水平的擋板上方會形成一個物料堆，時間長容易變質(zhì)結(jié)塊，為了防止這種情況發(fā)生，將擋板做成一個圓錐形，這就是常說的減壓錐。減壓錐下部會形成一個環(huán)形空間，可以減少物料的壓力。垂直和傾斜的擋板可以消除部分物料間的橫向壓力，物料被分成幾股料流，它們間的摩擦力和剪切力減小。嵌入體的安裝與固定方法可以用鋼絲繩吊在煤倉上部的橫梁上或用三腳架固定在漏斗斜壁上。該法僅適用于淺倉。保證倉底足夠的傾斜角適當?shù)丶哟髠}底的傾斜角，有利于料倉順利出料。但若倉底太陡，粘性的出口偏側(cè)配置的料倉，由于其出口偏側(cè)配置至少利用了一側(cè)直壁，這樣就至少減少了由一側(cè)所產(chǎn)生的結(jié)拱力，從而減少了結(jié)拱的可能性，使出口物料比較松散，有利于排出。如容量較大的料倉可設(shè)2個或4個以上出口。 

（二）破拱技術(shù) 

1、人工破拱法 

人工破拱法,一般情況下是在料倉放料口的斜壁上預(yù)留若干個孔,一旦料倉起拱,即用工具插入倉內(nèi)捅動,使料拱陷落。該方法最為原始，具有設(shè)計簡單,費用低優(yōu)點,但破拱效果差，而且人工疏通費時費力勞動強度大，影響生產(chǎn)時度，易污染環(huán)境，不能實現(xiàn)自動破拱，并且在疏通物料后，可能會有大量的物料下沖，存在很大的安全問題。

2、振動破拱 

振動法破拱有兩種基本形式，即振動倉壁和直接振動倉內(nèi)的物料。振動倉壁就是將振動器安裝在料倉錐體部分的倉壁上，對倉壁進行振動，達到防拱破拱及清倉的目的。例如：氣動活塞振動器是用錘頭振打倉壁的外表面；電磁振動器與其類似，兩者均垂直于倉壁產(chǎn)生振動；偏心旋轉(zhuǎn)振動器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，它是將高速旋轉(zhuǎn)的偏心塊產(chǎn)生的慣性力傳遞給倉壁使之產(chǎn)生振動，與其他類型振動器相比，其振幅小、頻率高。直接振動倉內(nèi)物料是指攪動倉料使其有較好的流動性，或給結(jié)拱的倉料某一方向上的力使拱破碎。例如：振動卸料器不但能夠通過振動防拱破拱，而且在一定范圍內(nèi)可以通過改變工作參數(shù)來調(diào)節(jié)物料卸出量。需要注意的是，采用機械振動法破拱出倉時，振動器最好與料倉閘門或給料機連鎖起來，使振動器只在閘門打開時才工作。如果振動器在閘門關(guān)閉時工作，料倉下部的物料可能會因受振而變得更加密實，使出倉更困難。

 （1）、氣動活塞振動破拱 

氣動活塞振動器是用壓縮空氣推動活塞（錘頭）振打倉壁。其工作原理是振動器內(nèi)有一個活塞，活塞內(nèi)部有導(dǎo)氣孔，當壓縮空氣進入后，由活塞導(dǎo)氣至一端產(chǎn)生推力，推動氣缸往另一端，如此利用活塞導(dǎo)氣孔與本體位置的變化，使活塞在本體內(nèi)產(chǎn)生往復(fù)運動，透過本體而傳遞振動力?；钊\行時會在兩端各有一定的空間存在壓縮空氣。所以活塞不會直接撞擊本體。該形式結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉，但產(chǎn)生的振擊力有限，而且由于不斷振擊器壁，也將損害料倉，進而影響料倉的使用壽命。

（2）、電磁振動破拱 

電磁振動器是用產(chǎn)生的電磁力作為動力。銜鐵和錘頭連成一體，激磁線圈通電后，銜鐵被吸向鐵芯，錘頭即振打倉壁。斷電后，錘頭靠重力或彈簧復(fù)位。與氣動活塞振動器作用類似，兩者均垂直于倉壁產(chǎn)生振動，倉壁的受力情況較好，但也同樣存在振擊力和噪聲問題