颗粒性粮食农作物长距离管道气力螺旋推进式输送系统技术领域
本发明属于稻壳及农作物籽粒气力输送技术领域，尤其涉及一种颗粒性粮食农作
物长距离管道气力螺旋推进式输送系统。
背景技术
我国是粮食农作物生产和消费大国，从原产地到在加工企业或储备库目前是通过
水运运输、陆运运输或铁路运输等物流方式，在装卸、运输中转过程中往往不可避免地造成
破袋、散装泄漏及抛洒等损失，浪费了大量的物资、人力和能源，同时对环境造成污染。
目前，针对农作物籽粒的装卸虽然也采用一些机械设备，但还是需要大量人力，而
且劳动强度大，适用范围小，产生粉尘和较大的噪音，工作环境差。
气力输送或气流输送，是将农作物颗粒进行流态化处理利用气流的能量在密闭管
道内沿气流方向输送的一种技术，但是无论负压吸送式还是正压压送式都仅仅是用于短距
离输送，最长一般不会超出1000米的输送距离，限制了使用范围。
因此，研究开发一种能够具有传感和检测功能，同时满足高效、节能及环保要求，
能够连续不间断无人值守自动化作业的长途气力输送系统和方法，对于降低经济损失、提
高工作效率，实现农作物气力输送储备自动化和高端化具有重要的意义。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种全自动化、高效、节能、环保、连
续输送、粮食无损耗、无人化操作或值守的颗粒性粮食农作物长距离管道气力螺旋推进式
输送系统。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：颗粒性粮食农作物长距离管道
气力螺旋推进式输送系统，包括输料主管道、连接吸料装置、气固两相流形成装置、机械式
螺旋流起旋装置、气力螺旋流增强装置、分流装置、气固分离装置、除尘装置、储存仓库和自
动控制及监控系统；
连接吸料装置的出料口与气固两相流形成装置的进料口连接，气固两相流形成装置的
出料口与输料主管道的进料口连接，机械式螺旋流起旋装置设在输料主管道的进料口处，
气力螺旋流增强装置设有若干个，气力螺旋流增强装置沿输料主管道的输料方向间隔均匀
布置，输料主管道的出料口通过分流装置与气固分离装置的进料口连接，气固分离装置的
固体出口与储存仓库的顶部连接，气固分离装置的气体出口与除尘装置的进气口连接；
自动控制及监控系统包括控制系统和沿输料主管道的长度方向上设置的传感检测装
置。
连接吸料装置设有若干个；连接吸料装置包括吸嘴、波纹软管、轴流风机和复合进
料管，吸嘴为下粗上细呈锥筒形结构，吸嘴上端与波纹软管下端固定连接，波纹软管上端与
轴流风机的进风口连接，轴流风机的出风口与复合进料管的下端连接；轴流风机的机身上
安装有吸料电机和调速器，吸料电机通过调速器与轴流风机的主轴传动连接。
气固两相流形成装置的数量与连接吸料装置的数量相等，气固两相流形成装置包
括送料离心风机、混流筒、连接管和送料管，送料离心风机的出风口与混流筒的一端连接，
连接管水平设置，连接管的一端与复合进料管上部的切向出口连接，连接管的另一端与混
流筒的切向进口连接，混流筒的另一端与送料管的一端连接，送料管另一端与输料主管道
连接；每个气固两相流形成装置的送料管输送过来的气固两相流物料依次交错并沿输料方
向切向进入输料主管道。
机械式螺旋流起旋装置包括起旋电机、减速器和螺旋轴，起旋电机的主轴与减速
器的动力输入端传动连接，减速器的动力输出轴由输料主管道的前端部伸入到输料主管道
内，螺旋轴的前端沿轴线方向开设有盲孔，减速器的动力输出轴伸入到盲孔内并与螺旋轴
之间通过平键传动连接，螺旋轴沿径向设有穿过减速器的动力输出轴的紧固螺钉，螺旋轴
上沿长度方向设有螺旋叶片；输料主管道的前端通过起旋法兰与减速器的本体连接。
每个气力螺旋流增强装置均包括增强离心风机、干燥器、增强进风管、增强出风管
和环绕管道，增强离心风机的进风口与增强进风管的一端连接，增强进风管的另一端与干
燥器的出风口连接，增强离心风机的出风口与增强出风管的进风口连接，增强出风管的出
风口通过增强法兰与环绕管道的进风口连接，环绕管道绕设在输料主管道外，环绕管道的
出气口的与输料主管道的圆周切向方向连接；多个气力螺旋流增强装置的环绕管道的出气
口沿输料主管道的圆周方向交错布置。
分流装置包括至少三根变径管，气固分离装置、除尘装置、储存仓库均与变径管的
数量相等，每根变径管的进料口均与输料主管道的出料口连接，每根变径管均与输料主管
道的夹角为小于30°；气固分离装置包括旋风分离器，除尘装置包括废气管道、布袋除尘器、
罗茨鼓风机、排放管道和过滤水池；
每根变径管的出料口分别对应与一个旋风分离器上部切向方向连接，旋风分离器下端
通过自动关风器与储存仓库顶部连接，储存仓库通过支架支撑在地面上，储存仓库底部设
有电动卸料阀；
废气管道的一端由旋风分离器顶部插入到旋风分离器内，废气管道的另一端与布袋除
尘器的上部连接，罗茨鼓风机的进风口与布袋除尘器的底部连接，罗茨鼓风机的出风口与
排放管道的一端连接，排放管道的另一端伸入到过滤水池的水面下。
采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1、本发明中的连接吸料装置设有若干个，即为输料主管道设置多个供料点，通过连接
吸料装置可将农作物籽粒抽吸到气固两相流形成装置内，在送料离心风机及混流筒的作用
下，可将农作物籽粒与空气混合形成稳定的气-固两相流流体，从多处向主进料管集中输入
的两相流流体交错依次进入主管道，同时在主管道端部安装的机械式螺旋流起旋装置的螺
旋叶片的作用下，各支管输送进来的混合流体间相互耦合增强形成强大螺旋输送流。
2、输料主管道中的螺旋输送流在沿输料主管道长距离输送过程中，由于受到管道
阻尼作用而逐渐衰减，为此需要逐段增设气力螺旋流增强装置。气力螺旋流增强装置在输
料主管道的输送沿途中不同位置进行布置，可以将数个气力螺旋流增强装置交错依次布置
在输料主管道的切向入口处，外界潮湿空气经过干燥器的干燥后，由增强离心风机经螺旋
风道环绕后最终切线进入主管道，由气力螺旋流增强装置产生的多个螺旋流相互耦合增强
后重新形成强大螺旋输送流，以此类推直至输料主管道输送终点。
在输料主管道上间隔设置有传感检测装置，传感检测装置的气体压力传感器和风
速传感器将监测输送流体的压力和速度信号实时反馈给控制系统，当风压和流速衰减到不
足以起旋时，由比较器产生偏差信号，驱动控制器调整气力螺旋流增强装置启动的数量以
及调节增强离心风机的转速，以使输料主管道中的螺旋输送流体始终保持在正常工作状
态。传感检测装置可以在输料主管道沿程单独设置，控制气力螺旋流增强装置增强螺旋输
送的强度，而起监控数据要与输送起始端和末端的主监控系统有数据共享。
3、输料主管道末端的分流装置通过多根不同的变径支管进行分流，分流后的输送
流体可以进入不同的气固分离装置，经过气固分离装置可以将输料主管道输送过来的物流
分别自动送入不同储存仓库进行长期保存，避免了人工进行进仓，节省了劳动力，提高效
率，实现了全程自动化处理。
气固分离装置是将分流后的气固混合流体送入旋风分离器将固体物流与气流分
离，分离后的物流经过下端部的自动关风器送入储存仓库（圆筒料仓）进行储存，圆筒料仓
下端安装有电动卸料阀，方便以后卸料使用。经旋风分离器分离出来的带有灰尘杂质的气
流进入布袋除尘器进行除尘，布袋除尘器下端口连接罗茨鼓风机，罗茨鼓风机的出口经排
放管道进入过滤水池，干净的空气经过过滤水池后排入大气中。
4、自动控制及监控系统采用了全输送过程的检测与监控，主监控室可以同时在输
送的起始端和输送末端同时设置。在起始端主要检测和控制各个供料点将物料与空气流在
主管道形成螺旋输送流，并同时监控沿途的气力螺旋流增强装置，使间歇性的螺旋输送流
保持在连续工作状态。在末端主要检测和控制输送流的气固分离，以及物料的自动进仓和
尾气处理，同时也可对沿程的状态参数进行监控。
5、气力螺旋流增强装置的增强螺旋流气力输送方法，是利用气流的能量在密闭管
道内沿气流方向输送颗粒状物料，在农作物籽粒长途管道输送方面有着巨大应用前景。该
方法是仿照自然界螺旋输送的机理，在主管道输送起始端将颗粒物流与空气流形成气固混
合的螺旋输送流体，该流体在不同位置经过耦合增强后可形成强大螺旋输送流，沿管道输
送方向将物流向目的地输送。由于在密闭管道输送过程中螺旋气流不断衰减，当流速减小
到某一临界值时，将无法继续完成物料输送，颗粒将开始在管壁下部沉积甚至会造成管道
堵塞，因此需在主输料管道沿程输送段当螺旋输送流衰减到临界值时，通过气力螺旋流增
强装置（续流装置）重新形成所需量的螺旋输送流，根据输送距离的长短在沿程布置不同数
量的续流装置，以完成长距离输送，将螺旋流输送到终点。在终点位置由分流装置将混合流
体进行气固分离，分离后的固体物料自动进入存储料仓储存，分离后的含尘气体则由布袋
除尘器除尘后进入除尘水池进行二次除尘后排入大气。螺旋流的起旋机理是根据高压气旋
的形成机理，在输料主管道输入端颗粒物料的输入利用正压吹送，由多个供料点交错依次
输入，在起始端的输料主管道内的外围形成多个高压点，而在轴心线位置却为低压点，因而
符合螺旋流形成条件。为了在起始端形成稳固的螺旋流体，在多个供料点的输料主管道输
入端位置同时布置了机械增选装置，以便更加可靠地形成气固两相流的混合螺旋流输送流
体。为了在输料主管道中始终能够满足螺旋流形成条件，在输料主管道轴心线部位要有低
压点存在，为此在输料主管道输送末端的各个分支都安装有罗茨鼓风机，利用吸送的方式
在主管道的轴心线位置产生低压点。为了使得管道输送能够连续不间断运转，同时又在管
道内部不发生物料的沉积，自动控制系统利用沿程管道内部布置的传感检测装置进行反馈
控制，通过流体控制装置自动调节管道控制装置，保证产生不间断的螺旋输送流，使输送系
统工作在正常运转状态。
综上所述，本发明利用具有耦合增强效应的管道螺旋流来实现粮食农作物的高
效、低能耗气固两相流长距离输送，通过密闭管路直接输送到目的地仓库，从而省去水路、
铁路或陆路运输造成的间接损失，同时省掉了中间中转环节、节省大量的运费并减少石油
资源的消耗和废气排放，真正做到了环保型的长距离管道输送。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中连接吸料装置的放大图；
图3是图1中气固两相流形成装置的放大图；
图4是图1中机械式螺旋流起旋装置的放大图；
图5是图1中气力螺旋流增强装置的放大图；
图6是图1中分流装置的放大图；
图7是图1中气固分离装置、除尘装置和储存仓库的放大图。
具体实施方式
如图1-图7所示，本发明的颗粒性粮食农作物长距离管道气力螺旋推进式输送系
统，包括输料主管道1、连接吸料装置2、气固两相流形成装置3、机械式螺旋流起旋装置4、气
力螺旋流增强装置5、分流装置6、气固分离装置7、除尘装置8、储存仓库9和自动控制及监控
系统。
连接吸料装置2的出料口与气固两相流形成装置3的进料口连接，气固两相流形成
装置3的出料口与输料主管道1的进料口连接，机械式螺旋流起旋装置4设在输料主管道1的
进料口处，气力螺旋流增强装置5设有若干个，气力螺旋流增强装置5沿输料主管道1的输料
方向间隔均匀布置，输料主管道1的出料口通过分流装置6与气固分离装置7的进料口连接，
气固分离装置7的固体出口与储存仓库9的顶部连接，气固分离装置7的气体出口与除尘装
置8的进气口连接。
自动控制及监控系统包括控制系统10和沿输料主管道1的长度方向上设置的传感
检测装置11。
连接吸料装置2设有若干个；连接吸料装置2包括吸嘴12、波纹软管13、轴流风机14
和复合进料管17，吸嘴12为下粗上细呈锥筒形结构，吸嘴12上端与波纹软管13下端固定连
接，波纹软管13上端与轴流风机14的进风口连接，轴流风机14的出风口与复合进料管17的
下端连接；轴流风机14的机身上安装有吸料电机15和调速器16，吸料电机15通过调速器16
与轴流风机14的主轴传动连接。
气固两相流形成装置3的数量与连接吸料装置2的数量相等，气固两相流形成装置
3包括送料离心风机18、混流筒19、连接管20和送料管21，送料离心风机18的出风口与混流
筒19的一端连接，连接管20水平设置，连接管20的一端与复合进料管17上部的切向出口连
接，连接管20的另一端与混流筒19的切向进口连接，混流筒19的另一端与送料管21的一端
连接，送料管21另一端与输料主管道1连接；每个气固两相流形成装置3的送料管21输送过
来的气固两相流物料依次交错并沿输料方向切向进入输料主管道1。
机械式螺旋流起旋装置4包括起旋电机22、减速器23和螺旋轴24，起旋电机22的主
轴与减速器23的动力输入端传动连接，减速器23的动力输出轴由输料主管道1的前端部伸
入到输料主管道1内，螺旋轴24的前端沿轴线方向开设有盲孔25，减速器23的动力输出轴伸
入到盲孔25内并与螺旋轴24之间通过平键26传动连接，螺旋轴24沿径向设有穿过减速器23
的动力输出轴的紧固螺钉27，螺旋轴24上沿长度方向设有螺旋叶片28；输料主管道1的前端
通过起旋法兰29与减速器23的本体连接。
每个气力螺旋流增强装置5均包括增强离心风机30、干燥器31、增强进风管32、增
强出风管33和环绕管道34，增强离心风机30的进风口与增强进风管32的一端连接，增强进
风管32的另一端与干燥器31的出风口连接，增强离心风机30的出风口与增强出风管33的进
风口连接，增强出风管33的出风口通过增强法兰与环绕管道34的进风口连接，环绕管道34
绕设在输料主管道1外，环绕管道34的出气口的与输料主管道1的圆周切向方向连接；多个
气力螺旋流增强装置5的环绕管道34的出气口沿输料主管道1的圆周方向交错布置。
分流装置6包括至少三根变径管35，气固分离装置7、除尘装置8、储存仓库9均与变
径管35的数量相等，每根变径管35的进料口均与输料主管道1的出料口连接，每根变径管35
均与输料主管道1的夹角为小于30°；气固分离装置7包括旋风分离器36，除尘装置8包括废
气管道66、布袋除尘器37、罗茨鼓风机38、排放管道39和过滤水池40。
每根变径管35的出料口分别对应与一个旋风分离器36上部切向方向连接，旋风分
离器36下端通过自动关风器41与储存仓库9顶部连接，储存仓库9通过支架42支撑在地面
上，储存仓库9底部设有电动卸料阀43。
废气管道66的一端由旋风分离器36顶部插入到旋风分离器36内，废气管道66的另
一端与布袋除尘器37的上部连接，罗茨鼓风机38的进风口与布袋除尘器37的底部连接，罗
茨鼓风机38的出风口与排放管道39的一端连接，排放管道39的另一端伸入到过滤水池40的
水面下。
本发明中的连接吸料装置2设有若干个，即为输料主管道1设置多个供料点，通过
连接吸料装置2可将农作物籽粒抽吸到气固两相流形成装置3内，在送料离心风机18及混流
筒19的作用下，可将农作物籽粒与空气混合形成稳定的气-固两相流流体，从多处向主进料
管集中输入的两相流流体交错依次进入主管道，同时在主管道端部安装的机械式螺旋流起
旋装置4的螺旋叶片28的作用下，各支管输送进来的混合流体间相互耦合增强形成强大螺
旋输送流。
输料主管道1中的螺旋输送流在沿输料主管道1长距离输送过程中，由于受到管道
阻尼作用而逐渐衰减，为此需要逐段增设气力螺旋流增强装置5。气力螺旋流增强装置5在
输料主管道1的输送沿途中不同位置进行布置，可以将数个气力螺旋流增强装置5交错依次
布置在输料主管道1的切向入口处，外界潮湿空气经过干燥器31的干燥后，由增强离心风机
30经螺旋风道环绕后最终切线进入主管道，由气力螺旋流增强装置5产生的多个螺旋流相
互耦合增强后重新形成强大螺旋输送流，以此类推直至输料主管道1输送终点。
在输料主管道1上间隔设置有传感检测装置11，传感检测装置11的气体压力传感
器和风速传感器将监测输送流体的压力和速度信号实时反馈给控制系统10，当风压和流速
衰减到不足以起旋时，由比较器产生偏差信号，驱动控制器调整气力螺旋流增强装置5启动
的数量以及调节增强离心风机30的转速，以使输料主管道1中的螺旋输送流体始终保持在
正常工作状态。传感检测装置11可以在输料主管道1沿程单独设置，控制气力螺旋流增强装
置5增强螺旋输送的强度，而起监控数据要与输送起始端和末端的主监控系统有数据共享。
输料主管道1末端的分流装置6通过多根不同的变径支管进行分流，分流后的输送
流体可以进入不同的气固分离装置7，经过气固分离装置7可以将输料主管道1输送过来的
物流分别自动送入不同储存仓库9进行长期保存，避免了人工进行进仓，节省了劳动力，提
高效率，实现了全程自动化处理。
气固分离装置7是将分流后的气固混合流体送入旋风分离器36将固体物流与气流
分离，分离后的物流经过下端部的自动关风器41送入储存仓库9（圆筒料仓）进行储存，圆筒
料仓下端安装有电动卸料阀43，方便以后卸料使用。经旋风分离器36分离出来的带有灰尘
杂质的气流进入布袋除尘器37进行除尘，布袋除尘器37下端口连接罗茨鼓风机38，罗茨鼓
风机38的出口经排放管道39进入过滤水池40，干净的空气经过过滤水池40后排入大气中。
自动控制及监控系统采用了全输送过程的检测与监控，主监控室可以同时在输送
的起始端和输送末端同时设置。在起始端主要检测和控制各个供料点将物料与空气流在主
管道形成螺旋输送流，并同时监控沿途的气力螺旋流增强装置5，使间歇性的螺旋输送流保
持在连续工作状态。在末端主要检测和控制输送流的气固分离，以及物料的自动进仓和尾
气处理，同时也可对沿程的状态参数进行监控。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发
明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方
案的保护范围。