GL型管式螺旋輸送機是螺旋輸送機的一種特殊型式,，也叫管式螺旋輸送機或管狀螺旋輸送機。由于采用了圓管(筒)形的封閉機殼,，這種螺旋輸送機工作時允許物料完全充滿機筒,。在保證充足和穩(wěn)定進料的條件下,，機內物料具有穩(wěn)定的充填系數(shù)，因此通過控制物料在機筒內的推進速度即可控制物料的通過量,。所以這種設備常常被當作流量控制器,，用于粉狀、粒狀物料的定量出倉,。
當物料完全充滿機筒時,，物料在機筒內的運動方式與非充滿狀態(tài)是完全不同的。普通螺旋輸送機的物料充填系數(shù)僅為0.2～0.4,，物料受重力的作用始終沉積在機槽底部,，在螺旋葉片的推動下沿機槽做直線運動,。而物料在圓形的機筒內完全充滿時，受旋轉螺旋葉片的作用,，物料除了沿機筒軸線方向運動,，同時還會繞機筒軸線轉動,。物料的轉動使得螺旋葉片的推進效率改變了,，這給物料運動速度的計算帶來了很大的麻煩。由于散粒物料復雜的力學特性,，迄今為止對圓管螺旋輸送機在全充填狀態(tài)下物料的運動規(guī)律一直缺乏系統(tǒng)的理論研究，工藝設計和生產(chǎn)應用數(shù)據(jù)依然停留在使用經(jīng)驗的基礎上,。作者嘗試利用散體結構力學的理論，將復雜的散粒結構用簡單的力學模型代替,，通過受力分析找出機內物料的運動規(guī)律并計算其推進速度,，為圓管螺旋輸送機滿管輸送的設計與計算提供理論依據(jù)。
1.機筒內的物料狀態(tài)及運動形式
當不銹鋼螺旋輸送機的進料口全開且物料無限量進入時,，物料就會完全充滿機筒,，并將螺旋體(葉片和螺旋軸)完全包圍,。
在充滿狀態(tài)下,，物料由于受螺旋葉片、軸的摩擦力作用,，會隨著螺旋體一起旋轉,。但物料在旋轉的同時又受機筒內壁的摩擦阻力,，使得旋轉速度降低，從而使物料與螺旋葉片發(fā)生相對旋轉,，最終產(chǎn)生軸向運動,。所以,，充滿狀態(tài)下的物料在機筒內是一邊旋轉一邊向前推進,，做螺旋狀的運動,，這與非充滿的水平螺旋輸送機工作情況完全不同,。
2.物料受力分析
2.1整體物料的受力狀態(tài)
散粒物料由于內摩擦力的作用，在一定限度內能夠保持穩(wěn)定的形狀,。因此,，可以將機筒內物料視為不變形的整體，取一個螺距內的一段物料分析其受力情況,。
螺旋葉片(以下簡稱葉片)按圖示V葉的指向旋轉,，處在2個葉片之間的物料受到以下5個力的作用：后葉片的壓力N及摩擦力、前葉片的壓力N1及摩擦力,、機筒的摩擦力W,、螺旋軸的摩擦力E、物料的重力,。下面對各個力進行分析,。
(1)后葉片的壓力N和摩擦力。后葉片的運動方向是推壓物料,，使物料產(chǎn)生向斜前方的運動。后葉片的推力要克服物料運動所有的阻力,，所以后葉片對物料的壓力N和摩擦力要比前葉片大得多。
(2)前葉片的壓力N1和摩擦力,。由圖1可看出,，前葉片的運動趨勢是離開物料。根據(jù)散體結構力學的理論,，此時物料對葉片的側壓系數(shù)為λ=tan2(45°-φ2),，大大小于靜止狀態(tài)下的壓力,。同時機筒和螺旋軸對物料的摩擦力W、E均指向斜后方,，進一步減小了物料對葉片的壓力,。Owen等[6]利用DEM離散元方法模擬了螺旋輸送機的工作過程，分析了不同充滿系數(shù),、不同傾斜角度螺旋輸送機機筒內散料顆粒的分布特性,，適當螺距的螺旋輸送機水平布置時物料傾斜分布,，物料向后葉片方向集中。因此,，前葉片的壓力N1和摩擦力非常小,。
