CN111908193A - 一种粮仓清仓转运装置与方法 - Google Patents

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方振昌
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Abstract

本发明涉及一种粮仓清仓转运装置和方法，在粮仓底面开设人孔；自动转运装置设置于人孔的下方，并与粮仓传送系统连接；在自动转运装置与人孔之间设置粉尘抑制装置；自动转运装置包括落料斗，落料斗位于人孔的正下方，落料斗的底端连接运料管，运料管的底端与粮仓传送系统连接；粉尘抑制装置包括送风柱和旋风分离器；送风柱至少设置四个，安装在落料斗的四角，送风柱的底端分别通过通风软管连接分风箱以及风机，分风箱设有节流阀；送风柱的送风方向首尾相连，在人孔以及落料斗之间的空间外部形成相对封闭的空间；旋风分离器作为吸风源，其进风口通过管路与运料管靠近落料斗底端的部位连接，出风口连接至运料管靠近粮仓传送系统的一侧。

Description

一种粮仓清仓转运装置与方法
技术领域
本发明涉及一种对粮食筒仓清仓落料的自动转运装置，具体为一种粮仓清仓转运装置与方法，可应用于粮食筒仓，如大豆筒仓的清仓转运环节，实现清仓落料的自动转运与落料粉尘弥散的有效控制。该装置也可用于其它散装物料的转运与装卸过程。该发明属于机械制造、安全保障、职业卫生防护等交叉领域。
背景技术
大型粮仓存储过程存在粮食板结现象，在卸料后，料仓底部板结料需要采用人工或机械振散后卸出。该过程物料需通过料仓底部的人孔卸出，目前，绝大多数料仓采用物料下落至料仓地面，再由人工装载进入皮带输送机，消耗时间较长。
物料下落过程中，由于诱导气流作用，将产生大量粉尘，目前国内外还没有解决清仓落料过程大量粉尘弥散的问题。粮食粉尘纤维度高，吸入后将对肺部产生不可逆损伤，是职业性尘肺病危害的重要防护目标。针对清仓落料粉尘弥散问题，常规的密封人孔方式不能使用，因为作业过程中，人孔需要处于开放环境，保证人有适当新风进入，为仓内作业人员提供新鲜空气。
此外，粉尘大量弥散，存在严重的安全隐患。首先，粮食粉尘大量弥散，存在粉尘爆炸的风险；再者，现场作业的能见度也因粉尘弥散而降低，阻碍了作业人员预判生产危险。
发明内容
为弥补传统粮仓清仓转运作业方式转运效率低、现场扬尘严重、安全隐患众多等问题，发明了一种粮仓清仓转运装置与方法。
本发明采用的技术方案是：一种粮仓清仓转运装置，由自动转运装置、粉尘抑制装置构成；在所述粮仓的底端连接粮仓传送系统，粮仓底面开设人孔；所述自动转运装置设置于人孔的下方，并与粮仓传送系统连接；在自动转运装置与人孔之间设置粉尘抑制装置；所述自动转运装置包括落料斗，落料斗位于人孔的正下方，落料斗的底端连接运料管，运料管的底端与粮仓传送系统连接；所述粉尘抑制装置包括送风柱和旋风分离器；所述送风柱至少设置四个，安装在落料斗的四角，送风柱的底端分别通过通风软管连接分风箱以及风机，分风箱设有节流阀；所述送风柱的送风方向首尾相连，在人孔以及落料斗之间的空间外部形成相对封闭的空间；所述旋风分离器作为吸风源，其进风口通过管路与运料管靠近落料斗底端的部位连接，出风口连接至运料管靠近粮仓传送系统的一侧。
进一步的，所述送风柱包括竖向风筒，风筒的侧壁开设出风口，出风口边缘设有向外凸出的导流槽，导流槽内沿其长度设有规律的导叶片，起到转变气流方向的作用；导流槽从底部100mm高处开始直至顶部，导叶片间距40mm，导叶片由两片长度相等的钢片连接而成；导叶片靠近送风口的一侧与送风柱竖直方向成的夹角为α角；导叶片远离送风口的一侧与送风口竖直方向成的夹角为β角；所述送风柱的高度根据粮仓的底面形状进行设置，各送风柱的顶端与其相应位置的粮仓的底面之间留有一定距离；各送风柱形成的风幕的底边为水平直线结构，风幕的顶边与其传递方向上粮仓的底面平行，且接近粮仓底面。
更进一步的，所述α角为120度；所述β角能够在110度至50度之间调节。
更进一步的，所述送风柱设置4根，按逆时针方向设置第一送风柱、第二送风柱、第三送风柱和第四送风柱，四根送风柱的送风口逆时针方向设置；所述第一送风柱形成以导流槽为底边的直角收缩型梯形风幕；所述第二送风柱和第四送风柱分别形成长方形风幕；所述第三送风柱形成以导流槽为顶边的直角发散型梯形风幕。
更进一步的，所述第一送风柱的高度为2000mm，导叶片与导流槽的内侧边之间的夹角α角为120度，导叶片与导流槽的外侧边之间的夹角β角为110度，导流槽的宽度在0-900mm处为8mm，导流槽的宽度从900mm-1900mm由8mm渐缩至0mm，该风幕的斜边从导流槽1900mm至900mm渐减高度。
更进一步的，所述第二送风柱的高度为1000mm，导叶片与导流槽的内侧边之间的夹角α角为120度，导叶片与导流槽的外侧边之间的夹角β角为110度。
更进一步的，所述第三送风柱的高度为1000mm，导叶片与导流槽的内侧边之间的夹角α角为120度，导叶片与导流槽的外侧边之间的夹角β角自下向上分为100度、90度、80度、70度、60度和50度六组，每组导叶片的数量分别为4个、4个、3个、4个、3个、4个；该风幕的斜边从900mm至1900mm渐增高度。
更进一步的，所述第四送风柱的高度为1000mm，导叶片与导流槽的内侧边之间的夹角α角为120度，导叶片与导流槽的外侧边之间的夹角β角为110度。
进一步的，所述送风柱采用
Figure BDA0002648289480000031
的钢制圆管截取而成；所述出风口边缘设有外伸35mm左右的导流槽；通风软管采用
Figure BDA0002648289480000032
的PU软管；所述落料斗由厚度2mm的钢板切割焊接成形，落料斗工作平台为钢制栅板结构，运料管为
Figure BDA0002648289480000033
的钢制圆管切割焊接而成。
进一步的，所述工作平台的下方固连钢结构支撑架和直梯，直梯固定于工作平台的一侧，方便工作人员上下；工作平台的四周边缘设有护栏，起到安全防护的作用；工作平台作为转运系统的基础支撑，采用螺栓固定于地面，其他尺寸按设计选型确定；所述工作平台包括内工作平台和外工作平台，内工作平台作为作业人员出入粮仓的支撑；外工作平台作为作业人员进入落料斗的支撑。
进一步的，所述内工作平台的四角设置圆筒形连接件，圆筒形连接件的外径略小于送风柱的内径，二者采用插接的方式进行连接，送风柱底部开有螺栓孔，能够通过旋入螺栓起到紧固作用；圆筒形连接件的下部伸出落料斗，与送风软管通过螺纹连接。
进一步的，所述为运料管的上段为方形运料管，下段为圆形运料管，所述方形运料管的一侧设有出料口，通过法兰与旋风分离器的进风口连接；方形运料管的底口收缩连接圆形运料管，圆形运料管的下部折向一侧，底口与粮仓传送系统连接。
分风箱设置四个分风口和一个入风口，四个分风口分别设有节流阀门，入风口通过通风软管连接风机；分风箱的箱体上设置带有螺纹孔的连接件，用于安装固定于钢结构支撑架上。
一种粮仓清仓转运方法：启动风机，新风通过风机送入通风软管，经过分风箱后分入4个前端装有节流阀的通风软管，而后进入送风柱，送风柱产生首尾相连、密闭的旋转风幕；同时启动旋风分离器使落料斗内部及其上方形成负压；气流携带有粉尘杂质的物料从人孔下落，以竖直方向速度为主的较重颗粒直接落入落料斗中，并通过运料管进入粮仓传送系统；以水平方向速度为主的较轻颗粒冲击风幕，其水平方向的速度被风幕的水平方向分速度抵消，粉尘进入风幕的旋转气流中并在旋风分离器产生的负压共同作用下螺旋下落至落料斗内，实现控尘；粉尘、杂质及少量物料落至落料斗下方的运料管时被旋风分离器吸入，旋风分离器将扬起、分散的粉尘聚集起来沉降后送入粮仓传送系统中，实现除尘；多数物料在重力作用下自动进入粮仓传送系统，清仓转运工作完成。
本发明的有益效果：该发明实现了料仓清仓过程物料的自动转运，解决了人工转运过程效率低、时间长、安全隐患多的问题。同时，该系统通过粉尘抑制装置和方法，解决了落料过程粉尘弥散问题，在保障人孔内部正常送风的情况下，实现了弥散粉尘的捕收与净化，降低了粉尘弥散带来的职业危害、生产安全隐患。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为自动转运装置的正视示意图。
图3为自动转运装置的俯视示意图。
图4-1为第一送风柱的结构示意图。
图4-2为第一送风柱的风幕结构示意图。
图4-3为第二送风柱的结构示意图。
图4-4为第二送风柱的风幕结构示意图。
图4-5为第三送风柱的结构示意图。
图4-6为第三送风柱的风幕结构示意图。
图4-7为第四送风柱的结构示意图。
图4-8为第四送风柱的风幕结构示意图。
图5为图4中送风柱导叶片的结构放大图。
图6为送风柱与圆筒状连接件的插接图。
图7为图6的A-A剖视图。
图8为分风箱结构示意图。
图9为清仓转运的运行示意图。
图10为风幕形状标注图。
图11为距送风口水平距离图。
具体实施方式
如图1所示，0-1为粮仓；0-2为粮仓底部所开人孔，也作为清仓转运的落料口；0-3为粮仓传送系统，在清仓转运环节该粮仓传送系统部分开启，是清仓转运的目的地；1为自动转运装置；2为粉尘抑制系统。2-1为送风柱，包括四根；2-1-1、2-1-2、2-1-3、2-1-4为第一送风柱、第二送风柱、第三送风柱、第四送风柱；2-2为风机，送风量在700～1000m3/h之间；2-3为分风箱，2-3-1为节流阀；2-4为旋风分离器，作为吸风来源，大量粉尘和少量物料进入后旋转分离，经沉降后进入运料管末端，呼吸性粉尘随粮仓传送系统在集中除尘系统中去除；旋风分离器2-4风量在1500～2500m3/h之间；2-5为电机，用于带动风机2-4转动。
在所述粮仓0-1的底端连接粮仓传送系统0-3，粮仓0-1底面开设人孔0-2；所述自动转运装置1设置于人孔0-2的下方，并与粮仓传送系统0-3连接；在自动转运装置1与人孔0-2之间设置粉尘抑制装置2；所述自动转运装置1包括落料斗1-1，落料斗1-1位于人孔0-2的正下方，落料斗1-1的底端连接运料管，运料管的底端与粮仓传送系统0-3连接；所述粉尘抑制装置2包括送风柱2-1和旋风分离器2-4；所述送风柱2-1至少设置四个，安装在落料斗1-1的四角，送风柱2-1的底端分别通过通风软管连接分风箱2-3以及风机2-2，通风软管采用
Figure BDA0002648289480000051
的PU软管；分风箱2-3设有节流阀2-3-1；所述送风柱2-1的送风方向首尾相连，在人孔0-2以及落料斗1-1之间的空间外部形成相对封闭的空间；所述旋风分离器2-4作为吸风源，其进风口通过管路与运料管靠近落料斗1-1底端的部位连接，出风口连接至运料管靠近粮仓传送系统2-3的一侧。
如图2，1-1为落料斗，由厚度2mm的钢板切割焊接成形，引导物料、粉尘气流进入运料管或旋风分离器；1-2为内工作平台，作为作业人员出入粮仓的支撑；1-3为外工作平台，作为作业人员进入落料斗的支撑；1-4为护栏；1-5为直梯；1-6为方形运料管，向上连接落料斗1-1，向下与圆形运料管1-7相连，一侧与旋风分离器2-4相连；圆形运料管1-7向下与粮仓传送系统0-3相连；1-8为钢结构支撑。
所述内工作平台1-2、外工作平台1-3为钢制栅板结构，下方固连钢结构支撑架1-8和直梯1-5，直梯1-5固定于工作平台的一侧，方便工作人员上下；工作平台的四周边缘设有护栏1-4，起到安全防护的作用；工作平台作为转运系统的基础支撑，采用螺栓固定于地面，其他尺寸按设计选型确定；所述工作平台包括内工作平台1-2和外工作平台1-3，内工作平台1-2作为作业人员出入粮仓的支撑；外工作平台1-3作为作业人员进入落料斗的支撑。
如图3、7和8所示，所述内工作平台1-2的四角设置第一圆管状连接件1-2-1、第二圆管状连接件1-2-2、第三圆管状连接件1-2-3、第四圆管状连接件1-2-4，分别用于连接第一送风柱2-1-1、第二送风柱2-1-2、第三送风柱2-1-3、第四送风柱2-1-4，圆筒形连接件的外径略小于送风柱的内径，二者采用插接的方式进行连接，送风柱2-1底部开有螺栓孔，能够通过旋入螺栓起到紧固作用；圆筒形连接件的下部伸出落料斗1，与送风软管通过螺纹连接。四根送风柱的送风方向首尾相连，构成相对封闭的空间，根据粮仓结构，设计了不同高度、规格的送风柱。4根送风柱按逆时针方向设置，送风口逆时针方向设置。
如图2所示，所述为运料管的上段为方形运料管1-6，下段为圆形运料管1-7，圆形运料管1-7为
Figure BDA0002648289480000061
的钢制圆管切割焊接而成；所述方形运料管1-6的一侧设有出料口，通过法兰与旋风分离器2-4的进风口连接；方形运料管1-6的底口收缩连接圆形运料管1-7，圆形运料管1-6的下部折向一侧，底口与粮仓传送系统连接。
如图5所示，所述送风柱2-1为空心结构，采用
Figure BDA0002648289480000062
的钢制圆管截取而成；其侧壁开设出风口2-7，出风口2-7边缘设有向外凸出35mm左右的导流槽2-8，导流槽2-8内沿其长度设有规律的导叶片2-9，起到转变气流方向的作用；导流槽2-8从底部100mm高处开始直至顶部，导叶片2-9间距40mm，导叶片2-9由两片长度相等的钢片连接而成；导叶片2-9靠近送风口的一侧与送风柱2-1竖直方向成的夹角为α角；导叶片2-9远离送风口的一侧与送风口竖直方向成的夹角为β角；所述α角为120度；所述β角能够在110度至50度之间调节。所述送风柱2-1的高度根据粮仓的底面形状进行设置，各送风柱的顶端与其相应位置的粮仓的底面之间留有一定距离；各送风柱2-1形成的风幕的底边为水平直线结构，风幕的顶边与其传递方向上粮仓的底面平行，且接近粮仓底面。
如图8所示，所述分风箱2-3设置四个分风口2-3-2和一个入风口2-3-3，四个分风口2-3-2分别设有节流阀2-3-1，入风口通过通风软管连接风机2-2；分风箱2-3的箱体上设置带有螺纹孔的连接件，用于安装固定于钢结构支撑架1-8上。
如图4-1～4-8所示，所述第一送风柱2-1-1形成以导流槽为底边的直角收缩型梯形风幕；所述第二送风柱2-1-2和第四送风柱2-1-4分别形成长方形风幕；所述第三送风柱2-1-3形成以导流槽为顶边的直角发散型梯形风幕。
如图4-1和4-2所示，所述第一送风柱2-1-1的高度为2000mm，导叶片与导流槽的内侧边之间的夹角α角为120度，导叶片与导流槽的外侧边之间的夹角β角为110度，导流槽的宽度在0-900mm处为8mm，导流槽的宽度从900mm-1900mm由8mm渐缩至0mm，该风幕的斜边从导流槽1900mm至900mm渐减高度。
如图4-3和4-4所示，所述第二送风柱2-1-2的高度为1000mm，导叶片与导流槽的内侧边之间的夹角α角为120度，导叶片与导流槽的外侧边之间的夹角β角为110度。
如图4-5和4-6所示，所述第三送风柱2-1-3的高度为1000mm，导叶片与导流槽的内侧边之间的夹角α角为120度，导叶片与导流槽的外侧边之间的夹角β角自下向上分为100度、90度、80度、70度、60度和50度六组，每组导叶片的数量分别为4个、4个、3个、4个、3个、4个；该风幕的斜边从900mm至1900mm渐增高度。
如图4-7和4-8所示，所述第四送风柱2-1-4的高度为1000mm，导叶片与导流槽的内侧边之间的夹角α角为120度，导叶片与导流槽的外侧边之间的夹角β角为110度。
如图1、9所示，3-1为新风，4-1为下落的物料；4-2为物料、粉尘进入运料管；4-3为较轻物料粉尘进入旋风除尘器，4-4为物料及沉降后的粉尘进入粮仓传送系统。一种粮仓清仓转运方法：启动风机2-2，新风通过风机2-2送入通风软管，经过分风箱2-3后分入4个前端装有节流阀2-3-1的通风软管，而后进入送风柱2-1，送风柱2-1产生首尾相连、密闭的旋转风幕；同时启动旋风分离器2-4使落料斗1-1内部及其上方形成负压；气流携带有粉尘杂质的物料从人孔0-1下落，以竖直方向速度为主的较重颗粒直接落入落料斗1-1中，并通过运料管进入粮仓传送系统；以水平方向速度为主的较轻颗粒冲击风幕，其水平方向的速度被风幕的水平方向分速度抵消，粉尘进入风幕的旋转气流中并在旋风分离器产生的负压共同作用下螺旋下落至落料斗1-1内，实现控尘；粉尘、杂质及少量物料落至落料斗1-1下方的运料管时被旋风分离器吸入，旋风分离器2-4将扬起、分散的粉尘聚集起来沉降后送入粮仓传送系统中，实现除尘；多数物料在重力作用下自动进入粮仓传送系统，清仓转运工作完成。
以上关于单送风柱风量计算：
qn＝λ0λnbnlnv×3600 式1
式中，q-单送风柱风量，m3/h；λ0-实验得出的修正系数，取值范围根据工况在0.75–1.25左右；λn-修正系数；b送风口宽度，单位m；l-送风口高度，单位m；v-基准送风速度，单位m/s；参考附图10；n-送风柱编号。
另外，λn表示常规矩形风幕体积与目标风幕体积关系的修正系数，具体计算方式为：
Figure BDA0002648289480000081
式中，h-目标风幕高度，单位m；s-目标风幕射程，单位m。
关于旋风分离器风量计算，公式为：
Q旋风分离器＝γKQ送风 式3
式中，Q旋风分离器-旋风分离器风量，单位m3/h；Q送风-送风柱风量之和，单位m3/h；γ-物料质量流量系数，经验总结所得；K-抽压比；其中，
Q送风＝q1+q2+q3+···+qn 式4
式中，q-单送风柱风量，单位m3/h；n-送风柱编号。

Claims (10)

1.一种粮仓清仓转运装置，其特征在于，由自动转运装置、粉尘抑制装置构成；在所述粮仓的底端连接粮仓传送系统，粮仓底面开设人孔；所述自动转运装置设置于人孔的下方，并与粮仓传送系统连接；在自动转运装置与人孔之间设置粉尘抑制装置；所述自动转运装置包括落料斗，落料斗位于人孔的正下方，落料斗的底端连接运料管，运料管的底端与粮仓传送系统连接；所述粉尘抑制装置包括送风柱和旋风分离器；所述送风柱至少设置四个，安装在落料斗的四角，送风柱的底端分别通过通风软管连接分风箱以及风机，分风箱设有节流阀；所述送风柱的送风方向首尾相连，在人孔以及落料斗之间的空间外部形成相对封闭的空间；所述旋风分离器作为吸风源，其进风口通过管路与运料管靠近落料斗底端的部位连接，出风口连接至运料管靠近粮仓传送系统的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种粮仓清仓转运装置，其特征在于，所述送风柱包括竖向风筒，风筒的侧壁开设出风口，出风口边缘设有向外凸出的导流槽，导流槽内沿其长度设有规律的导叶片，起到转变气流方向的作用；导流槽从底部100mm高处开始直至顶部，导叶片间距40mm，导叶片由两片长度相等的钢片连接而成；导叶片靠近送风口的一侧与送风柱竖直方向成的夹角为α角；导叶片远离送风口的一侧与送风口竖直方向成的夹角为β角；所述送风柱的高度根据粮仓的底面形状进行设置，各送风柱的顶端与其相应位置的粮仓的底面之间留有一定距离；各送风柱形成的风幕的底边为水平直线结构，风幕的顶边与其传递方向上粮仓的底面平行，且接近粮仓底面。
3.根据权利要求2所述的一种粮仓清仓转运装置，其特征在于，所述α角为120度；所述β角能够在110度至50度之间调节。
4.根据权利要求2所述的一种粮仓清仓转运装置，其特征在于，所述送风柱设置4根，按逆时针方向设置第一送风柱、第二送风柱、第三送风柱和第四送风柱，四根送风柱的送风口逆时针方向设置；所述第一送风柱形成以导流槽为底边的直角收缩型梯形风幕；所述第二送风柱和第四送风柱分别形成长方形风幕；所述第三送风柱形成以导流槽为顶边的直角发散型梯形风幕。
5.根据权利要求4所述的一种粮仓清仓转运装置，其特征在于，第一送风柱的高度为2000mm，导叶片与导流槽的内侧边之间的夹角α角为120度，导叶片与导流槽的外侧边之间的夹角β角为110度，导流槽的宽度在0-900mm处为8mm，导流槽的宽度从900mm-1900mm由8mm渐缩至0mm，该风幕的斜边从导流槽1900mm至900mm渐减高度。
6.根据权利要求4所述的一种粮仓清仓转运装置，其特征在于，所述第二送风柱的高度为1000mm，导叶片与导流槽的内侧边之间的夹角α角为120度，导叶片与导流槽的外侧边之间的夹角β角为110度。
7.根据权利要求4所述的一种粮仓清仓转运装置，其特征在于，所述第三送风柱的高度为1000mm，导叶片与导流槽的内侧边之间的夹角α角为120度，导叶片与导流槽的外侧边之间的夹角β角自下向上分为100度、90度、80度、70度、60度和50度六组，每组导叶片的数量分别为4个、4个、3个、4个、3个、4个；该风幕的斜边从900mm至1900mm渐增高度。
8.根据权利要求4所述的一种粮仓清仓转运装置，其特征在于，第四送风柱的高度为1000mm，导叶片与导流槽的内侧边之间的夹角α角为120度，导叶片与导流槽的外侧边之间的夹角β角为110度。
9.根据权利要求1所述的一种粮仓清仓转运装置，其特征在于，所述送风柱采用φ150×2mm的钢制圆管截取而成；所述出风口边缘设有外伸35mm左右的导流槽；通风软管采用φ150×2mm的PU软管；所述落料斗由厚度2mm的钢板切割焊接成形，落料斗工作平台为钢制栅板结构，运料管为φ300×2mm的钢制圆管切割焊接而成。
10.利用权利要求1-9任意一项权利要求所述的装置的一种粮仓清仓转运方法，其特征在于，启动风机，新风通过风机送入通风软管，经过分风箱后分入4个前端装有节流阀的通风软管，而后进入送风柱，送风柱产生首尾相连、密闭的旋转风幕；同时启动旋风分离器使落料斗内部及其上方形成负压；气流携带有粉尘杂质的物料从人孔下落，以竖直方向速度为主的较重颗粒直接落入落料斗中，并通过运料管进入粮仓传送系统；以水平方向速度为主的较轻颗粒冲击风幕，其水平方向的速度被风幕的水平方向分速度抵消，粉尘进入风幕的旋转气流中并在旋风分离器产生的负压共同作用下螺旋下落至落料斗内，实现控尘；粉尘、杂质及少量物料落至落料斗下方的运料管时被旋风分离器吸入，旋风分离器将扬起、分散的粉尘聚集起来沉降后送入粮仓传送系统中，实现除尘；多数物料在重力作用下自动进入粮仓传送系统，清仓转运工作完成。
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