堵塞的料仓：拱桥、鼠洞，以及引发堵塞的闸门

从薄板上切出一个锥体——或者使用大漏斗，或者在桶上开个孔——然后将其架在托盘上方。 **先测试机械咬合。** 向其中装入粗骨料，其中最大颗粒约为出料口尺寸的三分之一。它会卡住，如果你向上看出料口，会看到三四块石头互相楔紧，形成一个环。分阶段扩大出料口，找到它不再卡住的尺寸。与第4步中的六到八倍规则进行比较。 **其次测试黏性拱接。** 清空后，装入破碎机细粉或潮湿的砂子。在中间戳一个孔并让其排出。现在观察剩下的情况：中间形成一根垂直的管道，物料紧贴着四壁静止不动。这就是**鼠洞**，而料仓名义上仍有一半的物料。 让物料静置一天后，再次进行第二项测试。此时物料明显更难启动，形成的拱也会跨度更大。这就是第4步中的时间固结效应，也是料仓在班次结束时清空而不是长期放置的全部原因。 切勿从底部清理堵塞的料仓，也切勿伸手进入出料口。散体物料一旦突然松动，会一次性全部坍落，料仓不必很大也足以致人死亡。

料斗在壁面处能否流动，由一个数字决定，而这个数字很容易获得。 取一块与料斗实际所用材料相同的平板——不是“钢”，而是料斗所用的具体钢材，并保持其实际状态：生锈、涂漆、衬里或抛光。在平板上放置一个浅的无底圆环，并装入你的散料。缓慢倾斜平板，直至物料开始滑动。 该角度的正切值即为壁面摩擦系数。记录下角度、材料、表面状态和含水率——四项都要记录，因为改变其中任何一项都会改变结果。 再换一种表面重复测试。将一块抛光不锈钢板或一小块UHMW聚乙烯，与一块生锈的低碳钢并排对比，是很有启发性的：同一种物料在一种表面上不动，在另一种表面上却能顺畅滑落。给料斗做衬里不只是涂层工作，而是对其力学特性的改变。 还要在样品浸湿放置过夜后再次测试。壁面摩擦是这一流程中最不“恒定”的“常数”。

这是本条中最关键的一句：**闸门用于开启和关闭物料流，给料机用于控制流量。** 二者不可互换，将一者当作另一者使用，是造成大多数料仓堵塞的主要原因。 原因在于第5步的计算。部分关闭的滑动闸门相当于一个小出口，而小出口容易形成拱桥。操作人员因流量过快而节流，料仓随即堵塞，有人用锤子敲击，最后得出的结论却是物料难以流动。 给料机安装在**全尺寸**出口下方，并从整个出口抽取物料。带式给料机、变螺距或变锥度螺旋、振动槽——每种设备都能在整个开口保持打开的状态下，精确计量排出的物料。 容易出错的细节是：给料机必须从整个出口抽取物料，而不能只从出口的一端抽取。在长条形开口下方使用等螺距普通螺旋时，后端会被填满，之后螺旋只输送而不再抽取物料，因此料仓会在前几个螺旋叶片上方形成鼠洞式漏料，其余部分则保持静止。应使螺旋叶片逐渐变锥，或分段改变螺距，使螺旋的输送能力沿其长度方向递增。 还应设置联锁：给料机在料仓装料前启动，并在装料结束后停止，从而避免停机时料仓内长期满料。仅这一项顺序控制，就能比任何振动器预防更多的堵塞。

**美国专利 1,548,385，“进料料斗”，伦敦的 William Edward Prescott 发明，转让给纽约的 Baker-Perkins Company Incorporated，申请日期为 1923 年 12 月 12 日，授权日期为 1925 年 8 月 4 日。** 说明书开门见山地陈述了其用途：用于向搅拌机等机器输送*“半液态、塑性、粉状或颗粒状物料”*的料斗，并具有*“改进的搅动或保持内容物运动的装置，以便促进排料或进料。”* 这一机构值得细看。Prescott 将料斗侧壁做成骨架结构，并以可**滑动**的板件封闭壁面，这些板件由各侧轴上的偏心轮依次往复驱动。壁面本身持续运动，因此贴近壁面的物料无法静止，拱也就失去了依托。这相当于从另一端解决质量流问题：不是让壁面光滑到足以使物料在其上滑动，而是让壁面在物料下方滑动。 系统理论的形成则晚得多。**Andrew Jenike 在犹他大学的工作，于 1961 年以第 108 号公报发表，题为《散体固体的重力流动》**，它将料斗设计从经验技艺转变为工程学：流动函数测量、质量流与漏斗流的区分，以及第 4 步中的拱化计算，都出自他的工作。由于该成果以出版形式发表而非申请专利，因此这里不主张任何专利号。 **诚实的局限。** 拱化计算需要物料的无侧限屈服强度，而这必须在料仓实际承受的固结状态和含水率条件下，用剪切试验仪测得；直接取自手册的数值只是猜测。质量流需要付出代价：需要更大的净空高度，也会加剧壁面磨损，因为所有物料现在都在壁面上滑动，而不是在自身之间滑动。衬里料斗会磨损其衬里。而且，再好的料斗设计也无法应对物料性质的变化：为干细粉设计的料仓，遇到湿料时仍会堵塞；天气则不是任何人能够加以固定的设计参数。