無動力式籽棉分離器的設(shè)計

■ 王澤武

〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計研究所，河南鄭州450004〕

在棉花加工生產(chǎn)線中，籽棉分離器是常用的輔機(jī)設(shè)備，一般一條生產(chǎn)線需要配置6臺左右。籽棉分離器主要功能是將籽棉與運送籽棉的氣體分離，以便籽棉進(jìn)入下道工序加工，在籽棉分離的同時附帶排出了部分碎棉葉、塵土等細(xì)小雜質(zhì)，起到了部分清理的功能。籽棉分離器也可稱作籽棉卸料器，在棉紡設(shè)備中類似功能的設(shè)備稱氣纖分離器。

一、籽棉分離器概況

目前籽棉分離器有以下三種形式。

（一）重力式籽棉分離器

重力式籽棉分離器（圖1）也稱反向定網(wǎng)式籽棉分離器，濾網(wǎng)4是由鋼板制成的網(wǎng)孔板，截面呈圓弧形，與機(jī)殼3弧板形成儲棉空間。從三角箱1進(jìn)來的籽棉沿機(jī)殼3弧板進(jìn)入腔體，運載籽棉的氣體從濾網(wǎng)4排出經(jīng)風(fēng)機(jī)進(jìn)入沙克籠除塵凈化。撥棉輥2逆時針轉(zhuǎn)動，清理被吸附在濾網(wǎng)4上的籽棉，保持濾網(wǎng)4的通風(fēng)效果，籽棉通過閉風(fēng)閥5進(jìn)入下道工序。

圖1 重力式籽棉分離器示意圖

（二）三輥籽棉分離器

三輥籽棉分離器（圖2）主要由刺釘輥筒1、氣流隔板2、除雜網(wǎng)3、機(jī)殼4組成。三個刺釘輥筒水平平行排列并向氣流隔板方向旋轉(zhuǎn)，籽棉進(jìn)入后附在刺釘輥筒1上面并向出口運動。在運送籽棉的同時，刺釘輥筒打擊抖動籽棉，使籽棉得到松懈并抖落部分雜質(zhì)。運載籽棉的空氣由刺釘輥筒1下的除雜網(wǎng)3排出，達(dá)到與籽棉分離的目的。在排出氣體的同時也通過除雜網(wǎng)3將雜質(zhì)排出本機(jī)，氣體和雜質(zhì)經(jīng)風(fēng)機(jī)進(jìn)沙克籠進(jìn)行除塵凈化。氣流隔板2盡量靠近刺釘以隔斷刺釘輥筒的附面氣流，防止籽棉被輥筒帶回。

圖2 三輥籽棉分離器示意圖

（三）離心式籽棉分離器

離心式籽棉分離器（圖3、4）是目前國內(nèi)大量使用的氣纖分離裝置，也稱轉(zhuǎn)網(wǎng)式籽棉分離器，主要由機(jī)殼1、圓筒轉(zhuǎn)網(wǎng)2、清棉輥3、閉風(fēng)閥4組成。當(dāng)籽棉進(jìn)入分離器腔體后被吸附在圓筒轉(zhuǎn)網(wǎng)2的透風(fēng)網(wǎng)面上，圓筒轉(zhuǎn)網(wǎng)2轉(zhuǎn)至一定角度后，在重力和清棉輥3的作用下，籽棉落入腔體，通過閉風(fēng)閥5進(jìn)入下道工序。運送籽棉的風(fēng)和部分細(xì)小塵雜通過圓筒轉(zhuǎn)網(wǎng)2經(jīng)風(fēng)機(jī)進(jìn)沙克籠進(jìn)行除塵凈化。

圖3 離心式籽棉分離器實物圖

圖4 離心式籽棉分離器實物圖原理圖

（四）籽棉分離器在我國的使用情況

目前，我國絕大多數(shù)軋花廠使用的是離心式籽棉分離器，筆者幾乎沒有見到正在使用的重力式籽棉分離器和三輥分離器。筆者分析，可能有以下原因使重力式籽棉分離器和三輥分離器退出了市場：1.重力式籽棉分離器可靠性差，撥棉輥最下端距閉風(fēng)閥距離太近，箱體容棉量變小，當(dāng)籽棉量較大時會造成擁堵，逆向旋轉(zhuǎn)的撥棉輥將籽棉反復(fù)撥回并阻礙物料進(jìn)入，更加劇了堵車，強大的阻力易使撥棉輥被損壞或停轉(zhuǎn)。2.三輥分離器在美國的生產(chǎn)線上應(yīng)用較多，在我國應(yīng)用很少（進(jìn)口美國生產(chǎn)線有的在用）。三輥分離器結(jié)構(gòu)較重力式、離心式籽棉分離器復(fù)雜，堵車的幾率更大；由于其阻力較大，需要配置較大的風(fēng)機(jī)，因此，又出現(xiàn)排小花頭多造成衣虧的現(xiàn)象。三輥分離器比較其它兩種的優(yōu)勢是能起到一定除雜和開松的作用，但目前貨場喂料都使用自動喂料機(jī)，并且增加了三絲清理機(jī)，這些設(shè)備的開松、清理和除雜能力遠(yuǎn)超三輥分離器，所以國內(nèi)行業(yè)不喜歡使用耗能、維護(hù)麻煩的三輥分離器。

二、無動力式籽棉分離器的設(shè)計

在棉紡生產(chǎn)線中氣纖分離器分離的是皮棉與氣體。其可靠性好、不堵車、無動力和幾乎不用維護(hù)的優(yōu)點，使其廣泛應(yīng)用在棉紡、非織造布生產(chǎn)線中。

筆者參照棉紡ZFA053氣纖分離器進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，如圖（5、6）是用于籽棉的無動力式分離器。

圖5 無動力式籽棉分離器原理圖

圖6 無動力式籽棉分離器與其它裝置的配合

（一）工作原理

如圖5，籽棉在出棉三角箱1處的負(fù)壓（或正壓）作用下從進(jìn)棉三角箱4進(jìn)入本機(jī)，貼附在圓弧板3的內(nèi)表面上，并沿弧面向左側(cè)滑移。由于籽棉進(jìn)入后腔體突然擴(kuò)大，導(dǎo)致風(fēng)速降低，籽棉在滑移時受重力作用而不斷下落到下臺設(shè)備。與籽棉分離的氣體透過有網(wǎng)孔的圓弧板3從出棉三角箱1排出本機(jī)，排風(fēng)的同時也除去籽棉中部分細(xì)小雜質(zhì)。尾風(fēng)經(jīng)風(fēng)機(jī)進(jìn)沙克籠進(jìn)行除塵凈化。圖6所示的是與下臺設(shè)備的配合使用。離心式籽棉分離器5座在控制箱6上，與氣體分離后的籽棉落入控制箱6進(jìn)行繼續(xù)加工。根據(jù)不同的工藝，控制箱6可換成不同的設(shè)備，例如開松設(shè)備、除雜設(shè)備、烘干設(shè)備、回收設(shè)備等。

（二）設(shè)計思路和過程

1.因為棉紡生產(chǎn)線產(chǎn)量低于軋花生產(chǎn)線。筆者大幅提高了異形圓弧板3的尺寸，增加空腔體積，提高產(chǎn)量。

2.在棉紡生產(chǎn)線中分離的是皮棉，為了防止皮棉從網(wǎng)孔中被抽走造成衣虧，網(wǎng)孔直徑設(shè)計得較?。辉谔幚碜衙迺r因為帶有棉籽，所以網(wǎng)孔直徑設(shè)計為φ4。網(wǎng)孔直徑的加大也提高了透風(fēng)的面積。當(dāng)透風(fēng)面積大于離心式籽棉分離器圓筒轉(zhuǎn)網(wǎng)（圖3）的時候，就能使籽棉順利落下。為了保證可靠性，筆者將其當(dāng)透風(fēng)面積設(shè)計為大于離心式籽棉分離器圓筒轉(zhuǎn)網(wǎng)的30%。

3.在棉紡生產(chǎn)線中常常使用正壓輸送。此設(shè)計適應(yīng)正壓輸送，若使用負(fù)壓輸送時，下面需配避風(fēng)器或控制箱。

4.進(jìn)棉三角箱4向上與圓弧板3形成切線，以利于籽棉具有一定動能沿弧面一層擠一層地滑移。

5.出棉三角箱1的圓風(fēng)管直徑大于進(jìn)棉三角箱4圓風(fēng)管直徑20%，有利于排風(fēng)和降低腔體內(nèi)風(fēng)速。

6.圓弧板3使用的是高等級的冷軋板，也可采用不銹鋼板。沖孔后嚴(yán)格去除毛刺。網(wǎng)板嚴(yán)格分正反面，沖頭沖入端的光滑面為內(nèi)弧面。

三、后記

籽棉分離器相比主機(jī)來說只是輔機(jī)，結(jié)構(gòu)原理不太復(fù)雜，一直以來不被設(shè)計人員重視，相比主機(jī)的進(jìn)步也僅僅是因生產(chǎn)線產(chǎn)量的提高而增加了幅寬。筆者對軋花行業(yè)分離器進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計，籽棉無動力式分離器無需動力，幾乎不用維護(hù)的特點應(yīng)更能適應(yīng)軋花行業(yè)氣纖分離的需求。