CN109809055A - 一种粉料料仓 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉料料仓，料仓包括直筒段和锥形段，料仓包括进料分布器(1)、挡板(5)和助流体(7)。料仓入口安装进料分布器，分布器设置多个分布管，确保粉料在多通道内垂直流入料仓；料仓直筒段区域设置挡板，每个分布管对应一个分布区域，分布管出口和区域中心在同一垂线上；料仓锥部内设置助流体，改善粉料流动形式。本发明可减小粉料在径向和轴向上颗粒之间的离析，确保进料和下料过程各区域粉料流动顺畅和粒径分布均匀，提高了粉料粒径稳定性，产品质量得到有效保障。

Description

一种粉料料仓

技术领域

本发明属于粉体工程学领域，特别涉及一种粉料料仓。

背景技术

颗粒流动性是影响颗粒处理及加工的重要因素,颗粒粒径则直接决定其流动性的优劣。作为缓冲和储存作用的料仓，需起到调控粉体粒径的作用，以免不同批次产品粒径差异过大，进而影响产品质量。

为了解决粉体物料均化问题和流动性差的难题，搅拌技术广泛应用在物料均化领域，但是随着化工行业的规模化和智能化水平提高，普通搅拌技术的高能耗、产能低、故障率高等缺点严重制约产品规模的扩大。随着科学技术的发展，最近一些新兴技术逐渐出现。目前粒料均化方式通常采用均化料仓和循环输送，前者现有技术公开的代表专利如下：

CN202490578U、CN202070294U、CN2841575Y、CN204973628U介绍了料仓内部通过设计掺混管，确保不同位置物料可同时流出，实现物料自动掺混，但是这一系列料仓仅仅适用于粒料，因为粒料可实现自由流动，而粉料则难以实现。

利用循环输送的代表专利如下：

CN202518672U、CN206494368U、CN107457934A通过料仓底部和顶部增设循环管线，通过风送的方式，将物料在闭路系统多次循环，实现物料的均化。

由于粒料流动性远远好于粉料，所以关于粉料均化方式的技术较少。CN201428084Y通过优化底部进风管的结构进而改善纤维素产品的各项指标均匀统一。

本发明无动设备，无气源消耗，设备故障率低，可实现无机械动设备的情况下，减小进料过程轴向和径向上粉料的离析，促进流动过程中整体流流型的出现，特别适用于粉料物料。本专利对各行业粉体料仓设计均具有借鉴意义，例如塑料、医药、食品、化工等行业。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型粉料料仓，以解决物料下料不畅和产品包装粒径分布不均匀等粉料处理难点。

本发明的新型粉料料仓适用于粉料储存，所述粉料料仓包括位于上部的直筒段和位于下部的锥形段，直筒段包括位于直筒段上部的进料分布器、位于直筒段内部并将直筒内部分成多个区域的挡板和位于锥形段内的助流体。粉料输送至料仓入口，入口处安装进料分布器，经进料分布器后，粉料进入挡板形成的多个区域，最终粉料在下落过程中通过助流体顺利进入下游系统。

本发明中，所述粉料可以为以下的任何一种：

1)粉料平均粒径d50＜1000μm；其中d50代表粒径累计分布百分数达到50％时所对应的粒径值。

2)粉料粒径分布适用性较宽，d90/d10比值＞2即可；其中d90和d10分别代表粒径累计分布百分数达到90％和10％时所对应的粒径值；

本发明的料仓对粉料适用性较广，粉料形状可以为球形、非球形、甚至流动性较差的棒状粒子。

进一步地，所述进料分布器与输送管道通过法兰连接，进料分布器法兰连接处距料仓顶部的高度为200～500mm。

进一步地，所述进料分布器包括进料管、从进料管底部发散分出的多个倾斜向下的分布管和与各分布管的底部连接并垂直向下的垂直管，一般，所有管道形状均为圆形。

进一步地，所述进料分布器的进料管垂直安装，进料管末端截面圆被均分为N个扇形，N个扇形经过变圆形处理后，各自与一个分布管(例如焊接)相连。每个扇形对应1个分布管，优选地，8≥N≥3。

进一步地，所述进料分布器的分布管直径为进料管直径的1/3～1/2，基于粉料流动性，分布管与进料管轴向夹角为30～60°。

进一步地，所述进料分布器的出口为垂直管，垂直管与分布管末端相连，垂直管直径、厚度均与分布管相等，垂直管长度为自身直径的2～10倍。

进一步地，料仓直径可以为2-4m，例如约3m、直筒段高度可以为6-10m，例如8m。

进一步地，进料管直径可以为120-180mm，例如约150mm，分布管直径可以为40-80mm，例如60mm，垂直管直径可以为40-80mm，例如60mm，垂直管长度可以为250-350mm，例如约300mm。

进一步地，N块挡板将料仓直筒段均等分割为N个区域；每个区域分别对应一根垂直管，即每个垂直管道与每个区域中心在同一垂线上，最大程度降低粉料流动过程中径向产生的离析等现象，优选地，8≥N≥3。

进一步地，所述挡板径向两侧分别与料仓内壁和料仓中心轴处挡板之间无缝焊接，即挡板与料仓内壁焊接处无间隙，挡板之间在料仓中心轴处相互焊接在一起。

进一步地，所述挡板厚度为1～30mm、宽度为0.5D，其中D为料仓直径；挡板高度为0.6～0.9H，挡板距料仓直筒段顶部0.1～0.2H、距料仓直筒段底部0～0.2H，其中H为料仓直筒段高度。该设计不但可以降低颗粒之间的应力强度，而且可降低直筒段和锥体之间界面转化带来的流动不稳定性，降低轴向粉体流动过程产生的流型波动。

进一步地，所述挡板与料仓、挡板与挡板之间连接处做平滑处理，防止粉料产生机械卡料。

进一步地，助流体形状为双圆锥体，一个圆锥体的尖端向上，一个圆锥体的尖端向下，助流体锥角为30～75°、高度为6d～10d，其中d为料仓出口直径。

进一步地，助流体安装在料仓锥段正中心位置，助流体利用支撑三角固定。

进一步地，助流体与料仓壁最小间隙为1.5d～4d，助流体最下端距离出料口的高度为2d～4d，助流体最顶部不超过直筒段与锥段的交界面，其中d为料仓出口直径。

进一步地，料仓锥形段的全锥角为30～75°，即助流体锥角与料仓全锥角相等。

进一步地，料仓出口直径d为100mm～400mm。

进一步地，所述料仓直筒段高径比大于2，例如2.1-5。

通过对料仓进行改造，改造后无动设备，无气源消耗，设备故障率低，可实现无机械动设备的情况下，减小进料过程轴向和径向上粉料的离析，促进流动过程中整体流流型的出现，特别适用于粉料物料。所述的新型粉料料仓可解决粉料下料不畅和粒径分布不均匀等处理难点，在塑料、医药、食品、化工等粉料处理系统均可使用。

附图说明

图1为本发明料仓示意图(以N＝6为例)；1.进料分布器；2.进料管；3.分布管；4.垂直管；5.挡板；6.区域；7.助流体；8.支撑；9.料仓出口；

图2为进料分布器示意图(以N＝6为例)；

图3为挡板示意图(以N＝6为例)；

图4为料仓顶部俯视平面图(以N＝6为例)1.进料分布器；9.料仓出口；3.分布管；5.挡板；10.料仓壁。

具体实施方式

为了对本专利做进一步说明，给出了本发明的具体实施例。

如图1-4所示，本发明的料仓包括位于上部的直筒段和位于下部的锥形段，直筒段包括位于直筒段上部的进料分布器1、位于直筒段内部并将直筒内部分成多个区域的挡板5和位于锥形段内的助流体7。

进料分布器包括进料管2、从进料管底部发散分出的多个倾斜向下的分布管3和与各分布管的底部连接并垂直向下的垂直管4，一般，所有管道形状均为圆形。

所述进料分布器的进料管垂直安装，进料管2末端截面圆被均分为N个扇形，N个扇形经过变圆形处理后，各自与一个分布管3(例如焊接)相连。每个扇形对应1个分布管3，其中，8≥N≥3。

一般，所述进料分布器的分布管直径为进料管直径的1/3～1/2，基于粉料流动性，分布管与进料管轴向夹角为30～60°。

所述进料分布器的出口为垂直管4，垂直管4与分布管3末端相连，垂直管直径、厚度均与分布管相等，垂直管长度为自身直径的2～10倍。

N块挡板5将料仓直筒段均等分割为N个区域6；每个区域6分别对应一根垂直管4，即每个垂直管道与每个区域中心在同一垂线上，最大程度降低粉料流动过程中径向产生的离析等现象，其中，8≥N≥3。

所述挡板5径向两侧分别与料仓内壁和料仓中心轴处挡板之间无缝焊接，即挡板与料仓内壁焊接处无间隙，挡板之间在料仓中心轴处相互焊接在一起。

所述挡板5厚度为1～30mm、宽度为0.5D，其中D为料仓直径；挡板高度为0.6～0.9H，挡板距料仓直筒段顶部0.1～0.2H、距料仓直筒段底部0～0.2H，其中H为料仓直筒段高度。该设计不但可以降低颗粒之间的应力强度，而且可降低直筒段和锥体之间界面转化带来的流动不稳定性，降低轴向粉体流动过程产生的流型波动。

优选所述挡板与料仓、挡板与挡板之间连接处做平滑处理，防止粉料产生机械卡料。

助流体形状为双圆锥体，一个圆锥体的尖端向上，一个圆锥体的尖端向下，助流体锥角为30～75°、高度为6d～10d，其中d为料仓出口9直径。助流体安装在料仓锥段正中心位置，助流体利用支撑三角8固定。助流体与料仓壁10最小间隙为1.5d～4d，助流体最下端距离出料口的高度为2d～4d，助流体最顶部不超过直筒段与锥段的交界面，其中d为料仓出口直径。

料仓锥形段的全锥角为30～75°，即助流体锥角与料仓全锥角相等。料仓出口直径d一般为100mm～400mm。所述料仓直筒段高径比大于2，例如2.1-5。

实施例1

如图1所示，直径为3m、直筒段高度为8m、全锥角为60°、料仓出口为200mm的工业化料仓装配有新型进料分布器、挡板和助流体。

进料分布器与输送管道末端通过法兰相接，进料分布器距离料仓顶部高度为400mm，进料管直径为150mm，进料管末端截面圆被均分为6个扇形，扇形经过变圆形处理后，与分布管焊接相连。每个扇形对应1个分布管。分布管直径60mm，基于粉料流动性较好，分布管与进料管轴向夹角为50°。进料分布器的出口为垂直管，垂直管直径为60mm，垂直管长度为300mm。

6块挡板将料仓直筒段均等分割为6个区域，即6个小料仓。6块挡板在料仓中心轴处相互焊接在一起，且挡板与料仓内壁之间无缝焊接。每个垂直管道与每个区域中心在同一垂线上。挡板厚度为8mm、宽度为1.5m，挡板高度为6.5m，挡板距料仓直筒段顶部1m、距料仓直筒段底部0.5m。

助流体安装在料仓锥段正中心位置，助流体利用支撑三角固定；助流体形状为双圆锥体，助流体锥角为60°、边长为1m、高度为1.73m，助流体与料仓壁最小间隙为0.4m，助流体最下端距离出料口的高度为0.6m。

平均粒径为328μm的粉料经输送系统进入料仓，料仓入口安装进料分布器，在进料分布器作用下，粉料均匀从垂直管流出，考虑到进料分布器上游为垂直管道，其内部为环管流分布，进料区域被进料管全部覆盖，在进料分布器的作用下，可确保6股物料均匀的进入挡板形成的6个区域内。在粉料下落过程，挡板的存在可降低粉体层之间的内聚力和粉料离析的概率、同时降低直筒段和锥体之间界面转化带来的流动不稳定性。在助流体的作用下，粉料顺利经过出口进入下游系统。助流体的存在可减小锥部粉料层局部应力，进而起到消除粉料架桥和延长料仓寿命的作用。

本发明利用变异系数来表征料仓出口的粉料粒径离散程度。统计学角度和粒径波动对流动性等影响角度考虑，当变异系数＞15％时，视为粒径波动异常。本实例中，料仓打开人孔检查，进料分布器、挡板和助流体均无粉料残留、壁面无磨损迹象。相同间隔时间内取样50个，进行分析，粒径波动的变异系数为4.2％。

实施例2

如图1所示，直径为3m、直筒段高度为8m、全锥角为60°、出口直径为200mm的工业化料仓装配有新型进料分布器、挡板和助流体。

进料分布器与输送管道末端通过法兰相接，进料分布器距离料仓顶部高度为400mm，进料管直径为150mm，进料管末端截面圆被均分为3个扇形，扇形经过变圆形处理后，与分布管焊接相连。每个扇形对应1个分布管。分布管直径75mm，基于粉料流动性较好，分布管与进料管轴向夹角为50°。进料分布器的出口为垂直管，垂直管直径为75mm，垂直管长度为300mm。

3块挡板将料仓直筒段均等分割为3个区域，即3个小料仓。3块挡板在料仓中心轴处相互焊接在一起，且挡板与料仓内壁之间无缝焊接。每个垂直管道与每个区域中心在同一垂线上。挡板厚度为10mm、宽度为1.5m，挡板高度为6m，挡板距料仓直筒段顶部1m、距料仓直筒段底部1m。

助流体安装在料仓锥段正中心位置，助流体利用支撑三角固定；助流体形状为双圆锥体，助流体锥角为60°、边长为1m、高度为1.73m，助流体与料仓壁最小间隙为0.3m，助流体最下端距离出料口的高度为0.5m。

平均粒径为328μm的粉料经输送系统进入料仓，料仓入口安装进料分布器，在进料分布器作用下，粉料均匀从垂直管流出，考虑到进料分布器上游为垂直管道，其内部为环管流分布，进料区域被进料管全部覆盖，在进料分布器的作用下，可确保3股物料均匀的进入挡板形成的3个区域内。在粉料下落过程，挡板的存在可降低粉体层之间的内聚力和粉料离析的概率、同时降低直筒段和锥体之间界面转化带来的流动不稳定性。在助流体的作用下，粉料顺利经过出口进入下游系统。助流体的存在可减小锥部粉料层局部应力，进而起到消除粉料架桥和延长料仓寿命的作用。

本发明利用变异系数来表征料仓出口的粉料粒径离散程度。统计学角度和粒径波动对流动性等影响角度考虑，当变异系数＞15％时，视为粒径波动异常。本实例中，料仓打开人孔检查，进料分布器、挡板和助流体均无粉料残留、壁面无磨损迹象。相同间隔时间内取样50个，进行分析，粒径波动的变异系数为6.5％。

实施例3

如图1所示，直径为3m、直筒段高度为8m、全锥角为60°、出口直径为200mm的工业化料仓装配有新型进料分布器、挡板和助流体。

进料分布器与输送管道末端通过法兰相接，进料分布器距离料仓顶部高度为400mm，进料管直径为150mm，进料管末端截面圆被均分为8个扇形，扇形经过变圆形处理后，与分布管焊接相连。每个扇形对应1个分布管。分布管直径50mm，基于粉料流动性较好，分布管与进料管轴向夹角为50°。进料分布器的出口为垂直管，垂直管直径为50mm，垂直管长度为200mm。

8块挡板将料仓直筒段均等分割为8个区域，即8个小料仓。8块挡板在料仓中心轴处相互焊接在一起，且挡板与料仓内壁之间无缝焊接。每个垂直管道与每个区域中心在同一垂线上。挡板厚度为8mm、宽度为1.5m，挡板高度为6m，挡板距料仓直筒段顶部1.5m、距料仓直筒段底部0.5m。

助流体安装在料仓锥段正中心位置，助流体利用支撑三角固定；助流体形状为双圆锥体，助流体锥角为60°、边长为0.8m、高度为1.38m，助流体与料仓壁最小间隙为0.3m，助流体最下端距离出料口的高度为0.5m。

平均粒径为328μm的粉料经输送系统进入料仓，料仓入口安装进料分布器，在进料分布器作用下，粉料均匀从垂直管流出，考虑到进料分布器上游为垂直管道，其内部为环管流分布，进料区域被进料管全部覆盖，在进料分布器的作用下，可确保8股物料均匀的进入挡板形成的8个区域内。在粉料下落过程，挡板的存在可降低粉体层之间的内聚力和粉料离析的概率、同时降低直筒段和锥体之间界面转化带来的流动不稳定性。在助流体的作用下，粉料顺利经过出口进入下游系统。助流体的存在可减小锥部粉料层局部应力，进而起到消除粉料架桥和延长料仓寿命的作用。

本发明利用变异系数来表征料仓出口的粉料粒径离散程度。统计学角度和粒径波动对流动性等影响角度考虑，当变异系数＞15％时，视为粒径波动异常。本实例中，料仓打开人孔检查，进料分布器、挡板和助流体均无粉料残留、壁面无磨损迹象。相同间隔时间内取样50个，进行分析，粒径波动的变异系数为7.2％。

对比例1

如图1所示，直径为3m、直筒段高度为8m、全锥角为60°、出口直径为200mm的工业化料仓，内部无内构件设计。

平均粒径为328μm的粉料经输送系统进入料仓，经料仓入口直接“喷洒”到料仓内，此时物料在径向和轴向已产生离析现象。在粉料下落过程中，料层由于应力不均会导致流动的不稳定性。同时锥部无助流体会影响粉料流动的顺畅性。

本发明利用变异系数来表征料仓出口的粉料粒径离散程度。统计学角度和粒径波动对流动性等影响角度考虑，当变异系数＞15％时，视为粒径波动异常。本实例中，料仓打开人孔检查，直筒段与锥段交界处可发现壁面少量磨损迹象。相同间隔时间内取样50个，进行分析，粒径波动的变异系数为32.5％。

表1为实施例1、2、3和对比例1的使用效果统计，可证实本发明实现无机械动设备的情况下，减小粉料进料过程轴向和径向上粉料的离析，促进流动过程中整体流流型的出现，大大提高料仓出口的粉料粒径的稳定性。

表1.粉料粒径变异系数统计表

虽然上述描述的实例为本发明的具体实施例，但是本领域的专业技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的专业技术人员在不背离本发明的原理前提下，可以对这些实施方式进行多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种粉料料仓，其包括位于上部的直筒段和位于下部的锥形段，直筒段包括位于直筒段上部的进料分布器、位于直筒段内部并将直筒内部分成多个区域的挡板和位于锥形段内的助流体。

2.根据权利要求1所述的粉料料仓，其特征在于，所述进料分布器与输送管道通过法兰连接，进料分布器法兰连接处距料仓顶部的高度为200～500mm。

3.根据权利要求1或2所述的粉料料仓，其特征在于，所述进料分布器包括进料管、从进料管底部发散分出的多个倾斜向下的分布管和与各分布管的底部连接并垂直向下的垂直管。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的粉料料仓，其特征在于，所述进料分布器的进料管垂直安装，进料管末端截面圆被均分为N个扇形，N个扇形经过变圆形处理后，各自与一个分布管相连，每个扇形对应1个分布管，优选地，8≥N≥3；和/或

所述进料分布器的分布管直径为进料管直径的1/3～1/2，基于粉料流动性，分布管与进料管轴向夹角为30～60°；和/或

所述进料分布器的出口为垂直管，垂直管与分布管末端相连，垂直管直径、厚度均与分布管相等，垂直管长度为自身直径的2～10倍。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的粉料料仓，其特征在于，N块挡板将料仓直筒段均等分割为N个区域；每个区域分别对应一根垂直管，每个垂直管道与每个区域中心在同一垂线上，最大程度降低粉料流动过程中径向产生的离析现象，优选地，8≥N≥3；和/或

所述挡板径向两侧分别与料仓内壁和料仓中心轴处挡板之间无缝焊接，即挡板与料仓内壁焊接处无间隙，挡板之间在料仓中心轴处相互焊接在一起；和/或

所述挡板厚度为1～30mm、宽度为0.5D，其中D为料仓直径；挡板高度为0.6～0.9H，挡板距料仓直筒段顶部0.1～0.2H、距料仓直筒段底部0～0.2H，其中H为料仓直筒段高度；和/或

所述挡板与料仓、挡板与挡板之间连接处做平滑处理。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的粉料料仓，其特征在于，助流体形状为双圆锥体，一个圆锥体的尖端向上，一个圆锥体的尖端向下，助流体锥角为30～75°、高度为6d～10d，其中d为料仓出口直径。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的粉料料仓，其特征在于，助流体安装在料仓锥段正中心位置，助流体利用支撑三角固定；和/或

助流体与料仓壁最小间隙为1.5d～4d，助流体最下端距离出料口的高度为2d～4d，助流体最顶部不超过直筒段与锥段的交界面，其中d为料仓出口直径；和/或

料仓锥形段的全锥角为30～75°，即助流体锥角与料仓全锥角相等；和/或

料仓出口直径d为100mm～400mm。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的粉料料仓，其特征在于，所述料仓直筒段高径比大于2，例如2.1-5。