李春雷，沈汪洋，左家瑞

(1.益海(泰州)糧油工業(yè)有限公司，江蘇 泰州 225300； 2.武漢輕工大學(xué)，湖北 武漢 430023； 3.國糧武漢科學(xué)研究設(shè)計院有限公司，湖北 武漢 430079)

隨著糧食與飼料加工行業(yè)的不斷整合，規(guī)?；?、集約化越來越明顯，但大產(chǎn)量的設(shè)備，并沒有隨著快速發(fā)展。很多工段，單臺設(shè)備無法滿足生產(chǎn)工藝產(chǎn)量的需求。因此，生產(chǎn)過程中會將2臺或2臺以上設(shè)備并聯(lián)使用，以滿足產(chǎn)量的需求。正常生產(chǎn)情況下，有的設(shè)備對流量要進行控制，以保證供料連續(xù)穩(wěn)定；這時在設(shè)備的前端就需要配備料倉(緩沖倉)，既保證了穩(wěn)定供料，又可以把緩沖倉作為分料設(shè)備，由每臺設(shè)備單獨控制流量。在整個生產(chǎn)流程中，也并不是每臺設(shè)備前都需要有料倉。根據(jù)《均料器在碾米廠中的應(yīng)用》[1]所述不需要料倉存料時，往往采用帶動力的均勻分料器進行分料，以保證到并聯(lián)設(shè)備的物料分配均勻。目前常見的均料器，均是由電機通過傳動裝置帶動主軸勻速轉(zhuǎn)動，分配管也隨主軸一起勻速轉(zhuǎn)動。物料沿進料管進入分配管，隨分配管一起勻速轉(zhuǎn)動；由于出料口對稱、等面積，只要物料供應(yīng)在單位時間內(nèi)是穩(wěn)定的，那么分配到多個出口的物料單位時間內(nèi)也是等量的，從而實現(xiàn)了物料的均勻分配[1]。

1 設(shè)計思路

由于均料器通常連接在谷物輸送管道下方，輸送管道與均料器進料口存在一定的角度；隨著物料流量的變化，物料在管道中的位置(靠近管壁或靠近管道中心)也有變化。所以，物料從管道進入均料器的進料口，通常不會是垂直下落，而是與進料口中心線有一定的夾角，造成物料在順流方向上量多，反方向上分配的量少。如圖1所示，當(dāng)物料由左向右進入分料器時，右側(cè)出料口的物料就會多于左側(cè)的物料，反之亦然。

圖1 帶動力均勻分料器偏心進料示意圖

因此，在使用現(xiàn)有均料器時，安裝時要保證物料盡可能垂直進料，以減少分配不均勻的情況給后續(xù)加工設(shè)備的正常生產(chǎn)造成影響。

傳統(tǒng)的均料器需要動力，有旋轉(zhuǎn)部件，一方面增加了維修點與動耗；另一方面，對食品來說，傳動部件的潤滑，也增加了食品安全的風(fēng)險。因此，我們結(jié)合多年的工作經(jīng)驗和設(shè)計經(jīng)驗，設(shè)計了一種不需要動力的均勻分料機構(gòu)，用于解決進料不垂直時分料不均勻的情況。由于不需要動力，沒有旋轉(zhuǎn)部件，可節(jié)省動耗，減少維護。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

無動力均勻分料器的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。由殼體、進料口、蓋板、連接板和設(shè)置于殼體內(nèi)的第一漏斗、第二漏斗及分料圓錐、出料口等組成。蓋板在殼體的頂部，上設(shè)有進料口；殼體的底部設(shè)有多個出料口；第一漏斗設(shè)置于進料口下端，第二漏斗設(shè)置于第一漏斗的出口下端，且依次通過彈簧和位置調(diào)節(jié)部件連接至蓋板；分料圓錐以尖端朝上的方式設(shè)置于第二漏斗的出口上方，且與第二漏斗的出口之間形成環(huán)形間隙，環(huán)形間隙位于多個出料口上方。分料圓錐的下面是均勻分布置的多個出料口，出料口數(shù)量依據(jù)所要分料的數(shù)量而定。進料口、第一漏斗、第二漏斗和分料圓錐一定要在多個出料口形成的幾何中心。

圖2 無動力均勻分料器結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)胡克定律，利用彈簧的拉力F=KX(K是彈簧的彈力系數(shù)，是一個屬性值，X是指當(dāng)彈簧受力后形變的位移)，使第二漏斗內(nèi)的物料保持基本的均勻分布。物料進入第二漏斗后，由于第二漏斗與分料圓錐之間在沒有物料時，基本沒有縫隙；當(dāng)有物料進入后，由于物料重力作用，使用第二漏斗帶動彈簧向下移動，此時第二漏斗與分料圓錐之間形成了圓環(huán)形的出料口，物料由此流出。彈簧的拉力F主要使物料在第二漏斗內(nèi)進行一次有效分配，第二漏斗內(nèi)物料呈均布狀態(tài)，從而使第二漏斗與分料圓錐之間的圓環(huán)出料口出來的料也是均勻的，下部均勻分布的出料斗內(nèi)就會獲得等分的物料。

3 性能特點

(1)第一漏斗與進料口之間的距離應(yīng)保證物料在第一漏斗滿料時，可以溢出到第二漏斗內(nèi)。

(2)當(dāng)物料流量小時，物料主要由第一漏斗下部口漏出。因為第一漏斗與分料圓錐是中心對齊的，所以物料分布是均勻的，如圖3所示。

(3)當(dāng)物料流量大時，物料由第一漏斗下部口漏出和漏斗的四周溢出，物料在第一漏斗內(nèi)存積，由于物料的自溜角作用，本身起到了一定的均勻分料的作用。如圖4所示。

圖3 物料少時分料效果圖

圖4 物料多時分料效果圖

(4)如果物料偏一側(cè)多，則第二漏斗在物料重力的影響下，會偏向多料的一側(cè)。但該側(cè)的彈簧彈力隨著位移X的增加而增大，所以限制了物料全部由多料一側(cè)流出；由于物料自溜角作用，物料會分料到物料少的一側(cè)。當(dāng)彈簧彈力F不足以保證分料時，可以通過調(diào)節(jié)彈簧上面的調(diào)節(jié)螺桿長度來輔助分料。

4 安裝時的注意事項

無動力均勻分料器應(yīng)盡可能垂直安裝并配進料緩沖器使用，這樣可以有效保證分料的均勻性。由于該設(shè)備的幾處分料設(shè)計，所以對物料的流量變化有很好的適應(yīng)性，對于進料不對中的分配不均勻問題，也有明顯的改善。設(shè)備一次調(diào)整到位后，無需再調(diào)整，是免維護的設(shè)備。

5 應(yīng)用實例

在某大型大米加工廠，由于其單線產(chǎn)量較大，需要把1臺提升機輸送的大米，平均分配到6臺白米篩進行篩理。為了減少設(shè)備占地、節(jié)約土建投資，這6臺白米篩和提升機出料口在同一樓層，大米從提升機出料口到白米篩進料口采用溜管自溜的方式輸送，所以6臺白米篩上部做分料裝置的高度較低。改造之前，采用提升機→小料倉→六根溜管手動插板→6臺白米篩的工藝來分料，但料倉下加插板來分料的方式，要求料倉有一定的倉容，并且當(dāng)流量變化時(前面的工藝設(shè)備可能調(diào)節(jié)流量)，以前調(diào)節(jié)好的插板無法實現(xiàn)均分的作用，就要人工去重新調(diào)節(jié)。每天因為工藝流量變化，都要人員去調(diào)節(jié)4～5次，并要注意觀察，如果調(diào)節(jié)不好，不僅分料不好，還會把料倉很快裝滿，進而堵塞提升機，平均每周都會有堵提升機的情況。因此，該廠后來改為電動的旋轉(zhuǎn)分料器來解決這個問題，但一直存在分料不均的情況。因為提升機是一斗一斗的卸料，無法保證每個斗的料進入每個出料口；而且大米在旋轉(zhuǎn)管中時，有時是順著提升機出料口的方向流動，此時大米的流動速度較快，對應(yīng)出料口的大米也會多些，反之當(dāng)旋轉(zhuǎn)管逆著提升機出料口時，大米的流動速度較慢，對應(yīng)出料口的大米也會少些，經(jīng)測定，分料量偏差達到30%。該設(shè)備還需配備1.1 kW減速電機，每年(300 d)的實際電耗1.1×24×300×0.8=6 336 kW，以平均工業(yè)電費0.7元/kW計，每年增加電費4 435.2元。

采用了無動力均勻分料器后，經(jīng)過初期調(diào)試，一直運行十分穩(wěn)定。經(jīng)測定，分料量偏差小于3%。由于通過物料自身重力落料、分料，設(shè)備無需動力，既節(jié)省了電費，又減少了工人的工作量，還能更好的發(fā)揮設(shè)備的最佳效能。