熊雅茜

摘要：在工業(yè)制造突飛猛進(jìn)的今天，很多領(lǐng)域在生產(chǎn)或制造環(huán)節(jié)中都有不同程度的使用到各種形式的粉料或顆粒。由于環(huán)境濕度或物料含水量、物料本身或與容器壁之間的摩擦力等，在粉料排出口蓬起形成一空穴，導(dǎo)致粉料不下落被稱為架橋現(xiàn)象。在該領(lǐng)域中，架橋又稱起拱、拱塞及堵塞等，防架橋稱為破拱。架橋現(xiàn)象危害重大，是粉料卸料領(lǐng)域所面臨的常見并且不容忽視的問題，對其的預(yù)防和處理也是目前國內(nèi)外清堵技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點，現(xiàn)針對該問題進(jìn)行綜述性的分析和梳理。

關(guān)鍵詞：粉料倉儲；防架橋；綜述

中圖分類號：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1粉料倉儲領(lǐng)域防架橋技術(shù)概述

當(dāng)料倉內(nèi)存放水分較高、不易流動的散狀物料時，往往在料斗的出料口附近，容易出現(xiàn)起拱現(xiàn)象。雖然散料的結(jié)構(gòu)均有差異，但發(fā)生架橋的原因均是散料與散料之間的摩擦力以及散料與倉壁之間的摩擦力克服散料的重力使散料無法下落進(jìn)而產(chǎn)生架橋。散料與散料之間的摩擦力以及散料與倉壁之間摩擦力是隨著散料內(nèi)的濕度以及散料之間的疏密程度而變化的，在開始卸料時候，因為摩擦力比較小，重力可持續(xù)做功，使散料持續(xù)下落，當(dāng)儲存環(huán)境濕度增加不同批次的散料本身的含水量增加，或物料因長時間堆積而變得致密，導(dǎo)致摩擦力增大到超過散料受到的重力之后，自然就形成了架橋。

雖然現(xiàn)有技術(shù)中針對不同領(lǐng)域的架橋問題的解決形式各不相同，但就其原理來說均是通過破壞散料的摩擦力與重力的受力平衡來實現(xiàn)破拱。從破拱形式來說，大體分為以下幾個方面。

1.1振動或敲打裝置

振動破拱即通過振動使粉料內(nèi)摩擦系數(shù)減小，抗剪強(qiáng)度降低。常見的為通過振動器或者通過氣缸連接敲擊錘來進(jìn)行敲擊破拱，比如公開年份為1989年的CN2033389U的儲料倉振動破拱取料機(jī)，通過在箱體內(nèi)一個圓拱形芯體之中安裝一個內(nèi)激振器，在箱體側(cè)壁上安裝一個外激振器來使物料受到振動作用，起到破拱效果，以及公開年份為2014年的CN203473637U的料倉振動裝置，通過氣缸連接的敲擊錘來敲擊倉壁襯板，使料倉產(chǎn)生振動，從而使粘附在料倉內(nèi)壁上的粉料振落。

1.2旋轉(zhuǎn)或攪拌裝置

攪拌法主要分為三種，第一種為是人工用棒穿過漏斗上得攪拌孔來攪拌漏斗內(nèi)的物料，消除起拱；第二種為漏斗口上懸掛重錘或空氣錘，利用撞擊破壞拱推。結(jié)構(gòu)簡單，撞擊力大，使用方便，可有效解決粉體物料粘壁、掛料、堵塞、架橋等情況；第三種為運用帶有攪拌軸銷或葉輪等圓盤供料器作圓周運動，強(qiáng)制將漏斗中物料排除，以起到破拱作用。第四種為回轉(zhuǎn)壁式防堵物料倉，在防堵體系的運動過程中，物料在內(nèi)倉壁附近無法與倉壁之間形成穩(wěn)定的拱，堵塞的基礎(chǔ)被瓦解，堵塞也就不會再發(fā)生。

1.3流體噴射裝置

流體噴射裝置按噴射介質(zhì)分為氣體和液體。

1.3.1氣體

流體噴射裝置的主流技術(shù)為氣體，使用氣體的原理是利用壓縮空氣的動力作用，使物料掘松，從而消除拱堆。主要有：（1）在漏斗壁上裝氣囊的方法；（2）噴氣震動墊破拱方法；（3）空氣炮破拱方法，其中以最后一種方式舉例，公開年份為2010年的CN201484959U差動式空氣炮清堵器，采用空氣為介質(zhì)的高低氣壓差動破拱清除堵倉的結(jié)垢與結(jié)塊，氣流出氣口采用雙管分流方式機(jī)構(gòu)，兩只氣流出氣管流量大，破拱結(jié)垢面積大，破拱結(jié)垢強(qiáng)度高，便于集中控制差動溢流，達(dá)到破拱的目的。

1.3.2液體

液體噴射裝置主要運用于煤倉架橋現(xiàn)象中，在煤倉堵塞時會使用水炮來進(jìn)行疏通，比如公開年份為2012年的CN102745431A防止原煤倉堵煤的方法及裝置，原煤倉1上部的內(nèi)壁上設(shè)有均勻分布的噴嘴，噴嘴的噴水方向與原煤倉倉壁的方向一致，所有的噴嘴均連接到進(jìn)水管上，在進(jìn)水管上設(shè)有排污口。通過噴嘴使原煤倉的倉壁內(nèi)側(cè)形成水膜。煤粉塊吸附水后，含水量增加，與管壁周圍的摩擦系數(shù)減小，摩擦阻力減少，周界層煤粉塊的摩擦力也相應(yīng)減少；并且，在周界層煤粉塊有水源補(bǔ)充時，排出了煤粉間隙中大量的空氣，煤粉間隙中的空氣被排除后，煤粉再受到擠壓時就難以形成局部真空，煤粉塊的壁面壓力就能大幅度降低，煤粉塊粘壁的現(xiàn)象自然減??；此外，增加了煤粉塊的水源補(bǔ)充，煤粉塊水源不能流失；因此本發(fā)明能有效的防止煤粉在原煤倉的內(nèi)壁上結(jié)塊凝固的情況發(fā)生。

2技術(shù)發(fā)展歷程

2.1國內(nèi)外專利申請量趨勢分析

中國專利法于1985年4月1日頒布實施，向中國提交的有關(guān)防架橋技術(shù)的專利也是從這個時期開始的，中國的申請量在1958-2007年呈連續(xù)增長的趨勢，但是專利申請量較少，然而從2007年開始，有關(guān)防架橋技術(shù)的專利申請量快速上升，在2013年達(dá)到一個高峰，這充分說明防架橋技術(shù)在我國已經(jīng)走出了研究和試驗探索的階段，步入了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。

國外早在1900年就已經(jīng)申請了關(guān)于防架橋現(xiàn)象的專利，1990-1982年申請量一直呈增長趨勢，直至1982年的申請量達(dá)到最大，之后申請量就呈現(xiàn)出下降的趨勢。國外在1982年左右關(guān)于防架橋技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，對于防架橋現(xiàn)象的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于我國，且申請總量也大于我國的申請總量。

2.2專利申請國別分布分析

在數(shù)據(jù)庫中對自1900-2014年間的專利申請的國別分布進(jìn)行分析，圖1顯示了各國別的申請量，圖2顯示了各國別申請的比例餅圖。

從圖1中可以看出，日本的防架橋?qū)＠暾埩孔畲螅_(dá)到了1528件，中國的申請量其次，達(dá)到了1135件，德國的申請量位居第三，達(dá)到了592件，中國以及日本的申請量遙遙領(lǐng)先于別的國家，日本的申請量比排名第三的德國高出了將近1000件，從圖2中的國別分布餅圖中可以更加明顯的看出，日本所占的比例最大，申請量達(dá)到了26%，其次是中國，達(dá)到19%，從側(cè)面上反映出日本對防架橋技術(shù)的重視，我國的防架橋技術(shù)的申請量雖居第二位，但是申請質(zhì)量并不是很高，由此可見，我國要把重點放在防架橋技術(shù)的創(chuàng)新上。

2.3國內(nèi)外主要申請人分析

國內(nèi)外主要申請人申請數(shù)前十中，有八個是國內(nèi)申請，且中國的濮陽市亞力機(jī)械制造的申請量達(dá)到最高，企業(yè)申請所占的比例最大，其次為個人申請。國外的申請量雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超于中國，但是最高申請量的國外公司在該領(lǐng)域內(nèi)申請量遠(yuǎn)低于國內(nèi)公司的最高申請。

通過對各大申請人的申請文件的仔細(xì)閱讀，國內(nèi)公司雖然申請量很多，但是發(fā)明點較小，且有大量實用新型申請，或者技術(shù)方案類似的大量系列申請，國外公司雖然申請量少，但是技術(shù)方案內(nèi)容全面。由此可見，雖然防架橋技術(shù)在我國已經(jīng)步入了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段，但是國內(nèi)企業(yè)專利申請的關(guān)注點在數(shù)量上，而不是質(zhì)量上的提升。

2.4國內(nèi)專利申請類型分析

在防架橋領(lǐng)域，國內(nèi)專利申請中實用新型占據(jù)主導(dǎo)地位，高出發(fā)明專利52%。由此可見，在該領(lǐng)域中，國內(nèi)專利申請的總體質(zhì)量不高，創(chuàng)新改進(jìn)點較低，且國內(nèi)防架橋領(lǐng)域的企業(yè)申請人種并沒有代表性的人物，申請量最高的企業(yè)濮陽市亞力機(jī)械制造的申請量也只有151件，在這些申請中70%為實用新型專利，在國內(nèi)專門涉足于防架橋技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)較少，而導(dǎo)致防架橋領(lǐng)域?qū)＠暾埩砍掷m(xù)增長的一個重要因素就是工業(yè)生產(chǎn)的需要。

3總結(jié)

防架橋技術(shù)在國外已經(jīng)非常成熟，同時取得了顯著的成果，總結(jié)了很多可供參考學(xué)習(xí)的經(jīng)驗方法。國內(nèi)的專利申請數(shù)量雖然逐年攀升，但是總體質(zhì)量不高，發(fā)明專利數(shù)量較少，大多是實用新型，顯示出了我國防架橋技術(shù)核心競爭力的薄弱，在未來的防架橋技術(shù)中，要多借鑒國外成熟的經(jīng)驗和方法，致力于技術(shù)上的創(chuàng)新，跟隨時代發(fā)展的潮流。