粉料仓储领域防架桥技术综述

熊雅茜

摘要：在工业制造突飞猛进的今天，很多领域在生产或制造环节中都有不同程度的使用到各种形式的粉料或颗粒。由于环境湿度或物料含水量、物料本身或与容器壁之间的摩擦力等，在粉料排出口蓬起形成一空穴，导致粉料不下落被称为架桥现象。在该领域中，架桥又称起拱、拱塞及堵塞等，防架桥称为破拱。架桥现象危害重大，是粉料卸料领域所面临的常见并且不容忽视的问题，对其的预防和处理也是目前国内外清堵技术领域的研究热点，现针对该问题进行综述性的分析和梳理。

关键词：粉料仓储；防架桥；综述

中图分类号：TB

文献标识码：A

1粉料仓储领域防架桥技术概述

当料仓内存放水分较高、不易流动的散状物料时，往往在料斗的出料口附近，容易出现起拱现象。虽然散料的结构均有差异，但发生架桥的原因均是散料与散料之间的摩擦力以及散料与仓壁之间的摩擦力克服散料的重力使散料无法下落进而产生架桥。散料与散料之间的摩擦力以及散料与仓壁之间摩擦力是随着散料内的湿度以及散料之间的疏密程度而变化的，在开始卸料时候，因为摩擦力比较小，重力可持续做功，使散料持续下落，当储存环境湿度增加不同批次的散料本身的含水量增加，或物料因长时间堆积而变得致密，导致摩擦力增大到超过散料受到的重力之后，自然就形成了架桥。

虽然现有技术中针对不同领域的架桥问题的解决形式各不相同，但就其原理来说均是通过破坏散料的摩擦力与重力的受力平衡来实现破拱。从破拱形式来说，大体分为以下几个方面。

1.1振动或敲打装置

振动破拱即通过振动使粉料内摩擦系数减小，抗剪强度降低。常见的为通过振动器或者通过气缸连接敲击锤来进行敲击破拱，比如公开年份为1989年的CN2033389U的储料仓振动破拱取料机，通过在箱体内一个圆拱形芯体之中安装一个内激振器，在箱体侧壁上安装一个外激振器来使物料受到振动作用，起到破拱效果，以及公开年份为2014年的CN203473637U的料仓振动装置，通过气缸连接的敲击锤来敲击仓壁衬板，使料仓产生振动，从而使粘附在料仓内壁上的粉料振落。

1.2旋转或搅拌装置

搅拌法主要分为三种，第一种为是人工用棒穿过漏斗上得搅拌孔来搅拌漏斗内的物料，消除起拱；第二种为漏斗口上悬挂重锤或空气锤，利用撞击破坏拱推。结构简单，撞击力大，使用方便，可有效解决粉体物料粘壁、挂料、堵塞、架桥等情况；第三种为运用带有搅拌轴销或叶轮等圆盘供料器作圆周运动，强制将漏斗中物料排除，以起到破拱作用。第四种为回转壁式防堵物料仓，在防堵体系的运动过程中，物料在内仓壁附近无法与仓壁之间形成稳定的拱，堵塞的基础被瓦解，堵塞也就不会再发生。

1.3流体喷射装置

流体喷射装置按喷射介质分为气体和液体。

1.3.1气体

流体喷射装置的主流技术为气体，使用气体的原理是利用压缩空气的动力作用，使物料掘松，从而消除拱堆。主要有：（1）在漏斗壁上装气囊的方法；（2）喷气震动垫破拱方法；（3）空气炮破拱方法，其中以最后一种方式举例，公开年份为2010年的CN201484959U差动式空气炮清堵器，采用空气为介质的高低气压差动破拱清除堵仓的结垢与结块，气流出气口采用双管分流方式机构，两只气流出气管流量大，破拱结垢面积大，破拱结垢强度高，便于集中控制差动溢流，达到破拱的目的。

1.3.2液体

液体喷射装置主要运用于煤仓架桥现象中，在煤仓堵塞时会使用水炮来进行疏通，比如公开年份为2012年的CN102745431A防止原煤仓堵煤的方法及装置，原煤仓1上部的内壁上设有均匀分布的喷嘴，喷嘴的喷水方向与原煤仓仓壁的方向一致，所有的喷嘴均连接到进水管上，在进水管上设有排污口。通过喷嘴使原煤仓的仓壁内侧形成水膜。煤粉块吸附水后，含水量增加，与管壁周围的摩擦系数减小，摩擦阻力减少，周界层煤粉块的摩擦力也相应减少；并且，在周界层煤粉块有水源补充时，排出了煤粉间隙中大量的空气，煤粉间隙中的空气被排除后，煤粉再受到挤压时就难以形成局部真空，煤粉块的壁面压力就能大幅度降低，煤粉块粘壁的现象自然减小；此外，增加了煤粉块的水源补充，煤粉块水源不能流失；因此本发明能有效的防止煤粉在原煤仓的内壁上结块凝固的情况发生。

2技术发展历程

2.1国内外专利申请量趋势分析

中国专利法于1985年4月1日颁布实施，向中国提交的有关防架桥技术的专利也是从这个时期开始的，中国的申请量在1958-2007年呈连续增长的趋势，但是专利申请量较少，然而从2007年开始，有关防架桥技术的专利申请量快速上升，在2013年达到一个高峰，这充分说明防架桥技术在我国已经走出了研究和试验探索的阶段，步入了产业化发展阶段。

国外早在1900年就已经申请了关于防架桥现象的专利，1990-1982年申请量一直呈增长趋势，直至1982年的申请量达到最大，之后申请量就呈现出下降的趋势。国外在1982年左右关于防架桥技术已经趋于成熟，对于防架桥现象的研究远远早于我国，且申请总量也大于我国的申请总量。

2.2专利申请国别分布分析

在数据库中对自1900-2014年间的专利申请的国别分布进行分析，图1显示了各国别的申请量，图2显示了各国别申请的比例饼图。

从图1中可以看出，日本的防架桥专利申请量最大，达到了1528件，中国的申请量其次，达到了1135件，德国的申请量位居第三，达到了592件，中国以及日本的申请量遥遥领先于别的国家，日本的申请量比排名第三的德国高出了将近1000件，从图2中的国别分布饼图中可以更加明显的看出，日本所占的比例最大，申请量达到了26%，其次是中国，达到19%，从侧面上反映出日本对防架桥技术的重视，我国的防架桥技术的申请量虽居第二位，但是申请质量并不是很高，由此可见，我国要把重点放在防架桥技术的创新上。

2.3国内外主要申请人分析

国内外主要申请人申请数前十中，有八个是国内申请，且中国的濮阳市亚力机械制造的申请量达到最高，企业申请所占的比例最大，其次为个人申请。国外的申请量虽然远远超于中国，但是最高申请量的国外公司在该领域内申请量远低于国内公司的最高申请。

通过对各大申请人的申请文件的仔细阅读，国内公司虽然申请量很多，但是发明点较小，且有大量实用新型申请，或者技术方案类似的大量系列申请，国外公司虽然申请量少，但是技术方案内容全面。由此可见，虽然防架桥技术在我国已经步入了产业化发展阶段，但是国内企业专利申请的关注点在数量上，而不是质量上的提升。

2.4国内专利申请类型分析

在防架桥领域，国内专利申请中实用新型占据主导地位，高出发明专利52%。由此可见，在该领域中，国内专利申请的总体质量不高，创新改进点较低，且国内防架桥领域的企业申请人种并没有代表性的人物，申请量最高的企业濮阳市亚力机械制造的申请量也只有151件，在这些申请中70%为实用新型专利，在国内专门涉足于防架桥技術的研究机构较少，而导致防架桥领域专利申请量持续增长的一个重要因素就是工业生产的需要。

3总结

防架桥技术在国外已经非常成熟，同时取得了显著的成果，总结了很多可供参考学习的经验方法。国内的专利申请数量虽然逐年攀升，但是总体质量不高，发明专利数量较少，大多是实用新型，显示出了我国防架桥技术核心竞争力的薄弱，在未来的防架桥技术中，要多借鉴国外成熟的经验和方法，致力于技术上的创新，跟随时代发展的潮流。