離線梗絲分離技術(shù)在PROTOS70中的應(yīng)用

熊克林，戴衛(wèi)良，林國華，劉東

(常德卷煙廠，湖南常德415000)

PROTOS70卷接機(jī)組20世紀(jì)90年代初期從德國HAUNI公司引進(jìn)，車速7 000支/分，是目前國內(nèi)煙草企業(yè)卷接設(shè)備的主流機(jī)型之一。在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)，由于該機(jī)型梗絲分離系統(tǒng)只有一級(jí)、二級(jí)風(fēng)選裝置［1］，存在梗絲分離不徹底的現(xiàn)象，導(dǎo)致在煙條煙絲中含有梗簽，有刺破煙支表面的品質(zhì)、缺陷風(fēng)險(xiǎn)，此外剔出的梗簽普遍含有3%～5%的煙絲，造成一定煙絲原料的浪費(fèi)。為克服上述問題，參照PROTOS-M5卷接機(jī)組梗絲分離原理［2］，利用離線梗絲分離技術(shù)，研制加裝離線梗絲分離裝置。

1 離線梗絲分離裝置的結(jié)構(gòu)分析

PROTOS70卷接機(jī)組梗絲分離后，煙梗出口位置比較低，離線梗絲分離裝置增加了梗絲混合物長距離垂直提升通道(圖1)，該裝置主要由梗絲混合物垂直提升通道3、第一閘輥裝置7、“之”字形風(fēng)選通道8、空氣與煙絲分離盒6、第二閘輥裝置5等組成。其特有構(gòu)造主要完成梗絲混合物長距離垂直提升，使煙梗和煙絲在“之”字形風(fēng)選通道徹底分離。梗絲混合物在“之”字形風(fēng)選通道中，一邊上升，一邊左右擺動(dòng)，每擺動(dòng)一次，煙梗和煙絲松散一次，便于風(fēng)選?！爸弊中物L(fēng)選通道越長，左右擺動(dòng)次數(shù)越多，煙梗和煙絲松散次數(shù)越多，風(fēng)選效果越好。

圖1 離線梗絲分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2 離線梗絲分離裝置的原理分析

2.1 梗絲混合物垂直提升通道

當(dāng)負(fù)壓風(fēng)出口12與負(fù)壓風(fēng)機(jī)連接時(shí)(圖2)，梗絲混合物垂直提升通道內(nèi)形成一股從離線梗絲分離進(jìn)口1到負(fù)壓風(fēng)出口12的空氣流(如箭頭所示)。從PROTOS70卷煙機(jī)梗絲混合物出口2排出梗絲混合物落入第三級(jí)梗絲分選進(jìn)口1后，立即被空氣流攜裹帶到垂直提升通道的頂部。具有一定速度的空氣和煙梗煙絲沿著外圓弧壁9的內(nèi)道作圓周流動(dòng)。作圓周運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)產(chǎn)生離心力，煙梗煙絲的密度比空氣大，煙梗煙絲產(chǎn)生的離心力比空氣大［3］。因此煙梗煙絲緊貼著外圓弧壁9的內(nèi)壁向前運(yùn)動(dòng)，最后落到閘輥裝置7的入料口，通過閘輥裝置7把煙梗煙絲送到“之”字形風(fēng)選通道8的入口，空氣則進(jìn)入負(fù)壓風(fēng)出口到達(dá)負(fù)壓風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了空氣和煙梗煙絲的分離。

圖2 梗絲混合物垂直提升通道

本提升通道連續(xù)性地把煙梗煙絲輸送到“之”字形風(fēng)選通道的入口，避免了煙梗煙絲在輸送過程中，形成新的煙梗煙絲團(tuán)，為下一步的風(fēng)選做好了準(zhǔn)備。

2.2 閘輥裝置

葉片21和葉片軸22在電機(jī)的帶動(dòng)下不停地轉(zhuǎn)動(dòng)(圖3)，煙梗煙絲落在葉片軸22上方，煙梗煙絲隨葉片21和葉片軸22一起轉(zhuǎn)動(dòng)到葉片軸22下方，在重力的作用下，煙梗煙絲落入提升通道煙梗和煙絲出口11，閘輥裝置的作用是固態(tài)物料(煙梗煙絲)可以通過，空氣無法通過［5］。

提升通道梗絲混合物出口11與“之”字形風(fēng)選通道8的入口直接相連。梗絲混合物出口11通道內(nèi)的空氣壓強(qiáng)處于輕微真空狀態(tài)，為了使煙梗煙絲快速進(jìn)入之字形風(fēng)選通道8，在提升通道出口11設(shè)計(jì)一個(gè)有一定斜度的小截面進(jìn)氣通道23。這樣在提升通道煙梗和煙絲出口11的通道內(nèi)，形成一股低速的空氣流，空氣流的方向從閘輥裝置出口流到“之”字形風(fēng)選通道8的入口。

圖3 閘輥裝置

2.3 “之”字形風(fēng)選通道

“之”字形風(fēng)選通道(圖4)利用不同的物料具有不同的懸浮速度特性［4］，從而將它們實(shí)現(xiàn)分離，利用風(fēng)選將煙梗、雜質(zhì)從煙絲中除去，稱為風(fēng)選除梗。

圖4 “之”字形風(fēng)選通道

物料在氣流中受著氣流升力和自身重力的作用，當(dāng)兩力相等時(shí)，物料在氣流中處于平衡的懸浮狀態(tài)，此時(shí)的氣流速度稱為物料的懸浮速度，用Vf表示。當(dāng)氣流速度V＜Vf時(shí)，物料便沉降;當(dāng)氣流速度V＞Vf時(shí)，物料便上升，被氣流帶走。物料懸浮速度的大小，取決于自身的密度、形狀、受風(fēng)面積等因數(shù)，其中受風(fēng)面積的大小是影響懸浮速度的重要原因。

“之”字形風(fēng)選通道正是根據(jù)煙絲懸浮速度Vf絲和煙梗Vf梗浮速度不同，利用Vf絲＜Vf梗的特點(diǎn)，通過合理調(diào)節(jié)第二負(fù)壓風(fēng)15大小，在通道中形成氣流速度大于Vf絲而小于Vf梗的氣流，實(shí)現(xiàn)煙絲往上升，煙梗向下沉降，達(dá)到梗絲分離。

在實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)有一些梗絲混合的煙絲團(tuán)，大小不等，質(zhì)量不一，無法用風(fēng)選的手段去除其中的煙梗。“之”字形風(fēng)選通道中氣流一邊上升，一邊左右擺動(dòng)，煙絲團(tuán)隨著氣流一邊上升，一邊左右擺動(dòng)。經(jīng)過多次擺動(dòng)，煙絲團(tuán)完全松散開來，這樣對(duì)煙梗、煙絲進(jìn)行徹底分離。

當(dāng)?shù)诙?fù)壓風(fēng)出口15與負(fù)壓風(fēng)機(jī)連接時(shí)，“之”字形風(fēng)選通道內(nèi)便形成一股從煙梗出口19流動(dòng)到第二負(fù)壓風(fēng)出口15的空氣流。在第二負(fù)壓風(fēng)出口15安裝閥門，改變閥門開口的大小，可以控制“之”字形風(fēng)選通道內(nèi)的氣流速度。

煙梗煙絲由煙梗煙絲入口18進(jìn)入“之”字形風(fēng)選通道8內(nèi)，煙梗從“之”字形風(fēng)選通道8的下面排出，煙絲被氣流托到加速通道17處。

由于風(fēng)選的需要，“之”字形風(fēng)選通道8內(nèi)的氣流速度比較低。而在圓弧板16處需要進(jìn)行煙絲與空氣流的分離，作圓周運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)產(chǎn)生離心力，煙絲的密度比空氣大，煙絲產(chǎn)生的離心力比空氣大。因此煙絲緊貼著圓弧板16的內(nèi)壁向前運(yùn)動(dòng)，最后落到閘輥裝置5的入料口，通過閘輥裝置5把煙絲送到煙絲出口4?？諝膺M(jìn)入第二負(fù)壓風(fēng)出口到達(dá)負(fù)壓風(fēng)機(jī)。這樣實(shí)現(xiàn)空氣和煙梗煙絲的分離。因此，在圓弧板16處，氣流速度和煙絲速度越快，分離效果越好。為了解決之字形風(fēng)選通道8內(nèi)的氣流速度比較低，而圓弧板16處氣流、煙絲速度要求比較高的矛盾。在加速通道17處，通道的截面積逐漸變小，氣流和煙絲速度逐漸變快［6］。

3 改進(jìn)效果

離線梗絲分離裝置改進(jìn)完成后，經(jīng)過單臺(tái)設(shè)備半年的試運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了將梗中含絲的比率由3%～5%降到了1%以下，單班節(jié)紙煙絲10～15 kg，應(yīng)用效果理想。之后經(jīng)過兩年時(shí)間的跟蹤檢查，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，具備推廣使用的價(jià)值。

［1］常德煙草工業(yè)機(jī)械廠.PROTOS70調(diào)整手冊(cè)［R］.2001：49-83.

［2］德國HAUNI公司.PROTOS-M5基礎(chǔ)件立體圖冊(cè)［R］.2005：152-178.

［3］機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：138-176.

［4］初嘉鵬，賀鳳寶.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)［M］.北京：中國計(jì)量出版社，2002：63-75.

［5］吳建生.工程力學(xué)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003：176-220.

［6］方良元.機(jī)械基礎(chǔ)［M］.北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2003：192-210.