新一代的筒倉設計……利用空氣袋排料

 

        過去的世代中,從筒倉或圓庫中卸出乾的散裝原料的標準方法幾乎是利用錐形的漏料口。但是最初用來儲存與搬運穀物及磨坊副產品的漏斗形出口筒倉,最後卻大為廣泛地應用於各種原料及飼料成品。這些原料或成品之中,有的很容易架橋,有的很容易附著在桶壁,或許現在是我們重親思考怎麼設計漏斗的適當時機。

        最近對於基本上為錐形底部的筒倉設計的改進則有"巨流"及"先進先出"的概念。另外有振動器及破壞架橋的設施,活動的底部或排料設計如螺旋輸送機,以及在筒倉內壁塗上滑溜的材料,以減原物料的附著。在巨流式的圓庫,錐形出口或通道是比傳統的漏斗更為陡峭斜度高達75度。而為了避免原料固結或架構,在設計排料口的位置時要小心對位,即使如此,黏性較大的原料仍很可能發生固結或架構的現象。圓庫本身不得不呈高聳狀,因此造價也較高。甚至於傳統上裝玉米及其他原料的傳統穀倉,必須九外延的混凝土結構以形成漏斗。高的造價以及原料處理之困難,使人不尋求更好的方法,以便原料從穀倉卸出。

原料黏著,生產損失

        業界的出版品登載有400多種以上的乾原料的流動性。每一種原料都很獨特,可說都需特別的處理。很奇怪的,百分之七十以上的原料以散裝的方式儲存移動,卻無法自由流動。它們或許是易潮,易凝固、結塊、架橋或打洞,(表一)。大部份錐形底的筒倉,若無經過某些形式的修改,往往限制了處理這些原料的能力。這是因為錐形的部份,是大的儲存面到排料口的必須通道。而設計上假設所有儲存的原料最後終將排出。事實上 ,情況決非如此美好。這點只要看看各地市場上充斥著搖動器、震動器、氣動器、作動器,穿孔設備,甚至爆震設備等等,就可看出端倪。筒倉的錐形底部正像瓶頸,特別是當高聳的柱狀原料堆,對錐底造成一股很大的壓力。為數眾多,斜度四十五度的標準型漏斗,實際上並不很適用,然而大部份散裝的儲存系統卻以此標準為設計的基準。

表一  一      般     飼     料      原     料     的      流     動     特      性
原  料  名 假  比  重(公斤/立方米) 外    觀 流動性(1高,5低) 其        它         特         性
魚        粉

奶         粉

豆        粉

玉  米  粉

碎  玉  米

大  麥  粉

麥        糠

粉        頭

棉  籽  粉

560∼640

320∼500

640

580

270

450

290

 

430

粉    粒

細    粉

不    定

不    定

不    定

不    定

不    定

不    定

不    定

緩慢-4

適中-3

適中-3

適中-3

自在-2

適中-3

適中-3

緩慢-4

緩慢-4

易腐敗,長黴,壓實,結塊

易吸濕,本身重量會使固結

 

 

輕且蓬鬆

 

 

易結塊,架橋

易腐敗,發臭,難以處理

        不管筒倉或圓庫的結構材質為何,一般鐵皮,不鏽鋼,內壁塗環氧樹脂塗料的鐵皮、鋁材、或塑膠,只要其隔熱不良,或無保溫設施,則在其內部會發生凝結水。對大多數原料而言,只要有稍許的額外水份出現,就會導致結塊。譬如取些很乾燥的麵粉,加入一些水,結果不是濕麵粉,而是麵糰。

        有些原料具有吸濕性,且易結塊,因之其流動性並不穩定,筒倉頂部的原料比底部錐形部份的料易於流動。十公尺高的垂直壓力,自然造成使底下的原料易於固結,架橋的環境,終於導致流動不易的問題。為了促使原料流動所增設的設施,往往也帶來架橋及固結的現象。在許多散裝筒倉,震動器不僅促使原動,同時也將原料搗實。

        許多變數,諸如收料時原料的狀況,儲存時間的長短,溫度,濕度,水份含量,原料含油量及作業人員的管理形態等等,各因素加在一起,會使錐形底的設計變成難以接受。這也就是傳統筒倉底部漏斗處常有大鎚敲擊的痕跡。

        散裝筒倉及圓庫需要仔細的工程設計及結構。依我作為一個生產經理的經驗,在食品包裝作業時,當散裝供料在10條包裝機械上被切斷時,生產馬上停止。原料的流動不順,即使只是短暫的停止,亦會導致包裝重量不足,造成大量浪費以及生產上的損失。某些情況下,使工廠暫停生產,員工無所事事,而你仍需付他一日的薪水。不管是對於食品或是飼料,確保散裝系統的設計適用,保養良好,使物流順暢,對加工而言都是非常重要的。

高價的傳統設計

        傳統漏斗底的圓庫,在按裝場地上,需要有更週延的準備,通常包含土壤測試,以計算基礎所需的大小及型式。一座強有力且穩固的基礎,以便支撐圓庫及其內容物的集中負荷。七十公噸或更大重量,或許只由四支柱腳支撐,或許由圓庫底部周邊窄小的凸緣所支撐。其所承受的壓力範圍,可以達到每平方公分幾千公斤,而一般裝液體的容器,其底部所承受的壓力只是每平方公分幾十公斤,這只因為裝液體的桶子底部都平貼著基礎,受力很平均。

        傳統的漏斗型圓庫,為了經濟的理由,便造成高聳的式樣,通常若直徑為3.5到6.0公尺,則高度一般為7.0到12公尺,高度至少為直徑的兩倍。這種設計最為經濟,因為可以減少漏斗部份的大小。圓庫錐形部的上緣直徑為6公尺,其高度約為7.6公尺。然而在這種高度下,漏斗部份的儲存能力仍然很小。

        圓庫愈高,愈危險,一方面較易崩壞,保養工人也需冒險在高處作業,同時有雷擊的危險。靠造頂部有架橋現象的原料,突然崩裂往下掉時,圓庫可能產生併裂。堵塞的原料因重力自由落下,其下所產生的空氣壓力可能將鉚釘或焊接所結合的地方爆裂。而掉落原料的上方也可能產生局部真空,造成內爆裂的情形。於地震帶建造圓庫更要特別留意。地區性的建築法規可能會限制建物高度或其他設計的特色。

        另外仗傳統漏斗式穀倉造價偏高的因素,是為了使原料易流動,在底部所設置活動的卸料設施。當錐頂的直徑加大時,造價也加高。或許有許多其他的理由,大部份儲存散裝穀粉的筒倉,其設計高度通常在3.5到6.0公尺之間。對於散裝儲存系統,錐形部份所儲存的穀物應為整隻穀倉儲存能力的百分之五,或更少,假如乾原料的流動像水一樣。

        想像我們可以找到一位很聰明的人,他完全不知道現有的穀倉作業。但是他可以看我們很輕易地將穀物倒入一個高聳的圓柱形容器。此一圓柱形容器拔離地面,以便與地之間有足夠的空間來裝設錐型的漏斗。漏斗出口直徑約20到25公分,看來有點像瓶子的頸部。當我們打開漏斗蓋時,這位聰明人會預料到有什麼事會發生呢?

        我們只能想出漏斗形或錐形底的圓庫,難道我們沒有其他的選擇嗎?為什麼我們一直繞著古老的設計在修正呢?事實上這種設計的功能並不是很好。當然假如乾原料的流動能夠像水一樣大半傳統式的漏斗形穀倉的問題都能立即解決。首先,我們可以設計一個平底的穀倉,這樣子穀倉基礎就不必那麼強固,穀物儲存在裡面也就不那麼容易被壓實,因為新穀倉的高度只有原來的三分之一。成本與風險也隨之降低,但是為了保持乾原料流動,我們首先要使原料保持乾燥,我們應該可以將倉壁及倉底弄成夾層,其中充以蒸流,使得原料滑溜,乾燥,易於流動,保持像食品級的品質,此點就可以解決固結、架橋及污染的問題。至於排料,我們可以使用螺旋輸送機,或螺絲形排料器,將於地面,橫過整個倉倉底,進螺旋輸送機的入口面積實有45公分乘以圓倉的直徑,比傳統漏斗形穀倉的排料口要大得多。螺旋輸送機的排料透過倉壁。

克服靜止角

        現在想像一下,將我們假設的新圓庫填滿穀物,螺旋輸送機送電使之及推排料放到該堆穀物的斜度達到靜息角為止。

        但是,我們如何將其餘的穀物排出呢?答案很簡單。在螺運機兩側,分別附著其,並沿地面延伸直到倉壁順延而上的廣大面積,舖上一層可以用空氣使之膨脹的彈性內襯。當空氣灌入其中,內襯會膨脹,並將靠牆的穀物緩緩地推出,使之掉到螺運機,隨之排出。在螺運機上方有一料的探棒,自動地控制膨脹的速率。

        要推動數以噸計的原料或飼料,究竟需要多大馬力數的空氣原浦或鼓風機?通常是一部小馬力的標準馬達,能夠產生每平方公分0.14公斤的空氣壓力(每平方英寸2磅)就夠了。此一壓力就是以使推動數噸原料的空庫袋膨脹。

空氣袋的排料動作

        上述的空氣袋或彈性空氣、排料系統應用於平底圓庫或穀倉,可以自動地引導原料流動。假如某種穀物在63度的靜止角停止流動,膨脹的空氣袋可以改變其斜度為64度。即超過靜止角度或多些,直到到該穀物開始流動並掩蓋了測料探針為止。

        圓庫在處理原料的過程中,入料時,所呈現的靜止角最小。而隨水份的增加及固結等其他因素變化,流動性是愈來愈差。然而無論儲存原料靜止角有多大,空氣袋皆能克服之。空氣袋的斜度能夠持續,增大,以保證原料的流動不被中斷,並可完全出清。當空氣袋膨脹到最大時,或動用簡單的可程式控制線路設定的變數達到時,空氣袋就緊縮,以便另一次原料的裝填。

        在某一現存的商用系統中,一種利用乙烯基塗在表面並證實可用在處理食品的布料,製成圓庫的內壁襯裡。在食品級的應用上,若舖上這種襯裡,則圓庫筒壁本身就不需再上特殊塗料,或要求不誘鋼結構,事實上此種系統的特色,就是以消除原料在筒倉內積料或懸空的潛在因素。此種內襯對原料來說,就像一個防水防漏的容器。

        假如有任何積料的情況發生,上部的內襯能夠伸縮,就像機翼上的防凍橡皮管的除冰作用一樣,自動清除積料。雖然漏斗形或錐形底排料圓庫的設計像死龍一樣大而不當,但是一時尚難以淘汰。(表二 ),在任何情況下,圓庫或筒倉本身若追配以可膨脹的空氣袋排料系統,就可以充份發揮功能不淘汰。為了重置,必須將漏斗移走,然後裝上螺旋排料機及內襯系統。增加其容量。或者直接將空氣袋安裝在漏斗形圓庫的內壁,代替震動器或其他促使原料流動的設施。

表二 典   型    的   飼   料   原   料    裝   在   167   立   方    公   尺   容   積   的    散   裝   筒   倉  ,  "   空   氣   袋  "  與   傳    統   漏   斗   口   的    設   計   對   照
  空        氣         袋         設         計 漏               斗               設               計

大             小

設             計

地 面  負 荷

基             礎

安 裝  人 力

安 裝  工 具

沆 動  順 序

受    風    面

地             震

震助流設施

成 品  分 離

維 修  入 口

安 裝  費 用

單獨5.5公尺直徑8.5公尺高

平底,低輪廓

約2200公斤每平方公尺無集中負荷

薄混凝土層

需100工時

吊重卡車及手工具

*不一定,隨原料而變

因輪廓低受風面小

危險性低

不需要

低,自由落體最高才8.5公尺

倉底兩旁

約15,000到30,000美元

雙併2.4公尺見方18.9公尺高

75度漏斗底

約82,000公斤每平方公尺集中於六根柱

精密計算過的基礎

需400工時

外包承攬,起重機等重機械

巨流時先進先出,別的就不一定

落座時要考慮所受風力

中度至高度危險

視原料而定

可能,自由落體高達18.9公尺

通常由頂部

約50,000美元以上

*"先進先出"或"依照船次"的庫存管理方式皆為可能,假如筒倉完全排空,則隨每次入料而定。

        經理面不得不對多儲存容量的需求。新增加筒倉及圓庫性能的構想將大為提高現有的容量,並給飼料廠經理們更多"喘息的空間"。

 

譯自國際飼料1990年9月號

飼料營養雜誌(13~18)-嚴吾許.九一年四期

Copyright © 1998 茂群峪畜牧網. 本網站圖文係屬茂群峪有限公司,內文之版權為該雜誌社所
有,非經本公司及該雜誌社正式書面同意,不得將全部或部分內容,
轉載於任何形式媒體   ※ 最佳解析度 800x600
Copyright © 1998 MiobufferCo., Ltd.  All rights reserved.
Unauthorized copying and reproduction is prohibited. All trademarks property of their respective holders.