再造煙絲切絲風(fēng)選系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用評(píng)價(jià)

宋偉民 肖 輝 李春光 胡宏帥俎萌萌 張俊嶺 李書芳

(1. 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，河南 鄭州 450000； 2. 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司許昌卷煙廠，河南 許昌 461000)

圍繞再造煙葉的特性和應(yīng)用，煙草行業(yè)研究了再造煙葉與煙葉部分物理特性指標(biāo)的差異[1]及其對(duì)切絲與卷制效果的影響[2]，探索了再造煙葉制絲過程[3]、使用方式[4]與再造煙葉物理及化學(xué)性質(zhì)變化的關(guān)系，分析了再造煙絲形態(tài)優(yōu)選[5]、煙絲摻配均勻性[6]對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響；基于再造煙葉特性，構(gòu)建了再造煙葉制絲工藝流程[7]，建立了摻配均勻度測(cè)定方法[8-9]，研發(fā)了再造煙葉機(jī)械式松散裝置[10]、穿流式回潮機(jī)、新型再造煙葉切絲機(jī)等裝備，改進(jìn)了再造煙葉絲摻配工藝及裝置[11]，有效提升了再造煙絲摻配均勻性。

目前，對(duì)煙絲長(zhǎng)度的調(diào)控主要采用定長(zhǎng)切絲[12]技術(shù)。而造紙法再造煙葉剪切力、拉力明顯大于煙葉原有剪切力、拉力，再造煙葉摩擦系數(shù)明顯小于煙葉原有摩擦系數(shù)[1]，定長(zhǎng)切絲技術(shù)在再造煙葉單獨(dú)切絲過程中易將煙片帶出形成跑片，且長(zhǎng)度調(diào)控不便。因此，試驗(yàn)擬開發(fā)一種再造煙絲切絲風(fēng)選系統(tǒng)，利用快刀盤和慢刀盤的轉(zhuǎn)速差形成“剪切”效應(yīng)將煙絲切斷，通過系統(tǒng)密封和風(fēng)選風(fēng)送系統(tǒng)凈化除塵，旨在為企業(yè)技術(shù)改造和質(zhì)量改進(jìn)提供借鑒。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

再造煙絲切絲風(fēng)選系統(tǒng)由再造煙絲輸送皮帶1、限量輥2、閉風(fēng)進(jìn)料器3、切絲裝置4、風(fēng)選器5和切向分離器6等組成(圖1)。該設(shè)備綜合考慮流量控制、結(jié)構(gòu)調(diào)控、風(fēng)選凈化、風(fēng)送防塵等工藝，采用一體化設(shè)計(jì)，利用再造煙葉強(qiáng)度大、不易造碎的特性，利用快刀盤和慢刀盤的轉(zhuǎn)速差形成“剪切”效應(yīng)將煙絲切斷，通過系統(tǒng)密封和風(fēng)選風(fēng)送系統(tǒng)負(fù)壓，可有效除去生產(chǎn)過程中的粉塵，改善生產(chǎn)環(huán)境。該系統(tǒng)通過輸送裝置將物料均勻送入切絲裝置，切絲裝置將再造煙絲切斷后，通過管道送入風(fēng)選裝置進(jìn)行風(fēng)選凈化，風(fēng)選凈化后的再造煙絲通過風(fēng)送送入下道工序進(jìn)行裝箱或進(jìn)柜。

1. 進(jìn)料皮帶 2. 限量輥 3. 閉風(fēng)進(jìn)料器 4. 切絲裝置 5. 風(fēng)選器 6. 切向分離器

圖1 再造煙絲切絲風(fēng)選系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

Figure 1 Structure diagram of reconstituted cut tobacco cutting-winnowing system

2 系統(tǒng)設(shè)置

2.1 進(jìn)料裝置

進(jìn)料裝置由輸送皮帶1、限量輥2和機(jī)頭3等組成(圖2)。輸送皮帶1寬度為1 000 mm，采用變頻電機(jī)帶動(dòng)，速度為1.5～3.0 m/s可調(diào)；再造煙絲干燥后含水率為11%～13%，且再造煙葉表面的纖維及煙草微粒易脫落形成粉塵，為改善生產(chǎn)環(huán)境，在輸送皮帶1落料口設(shè)置機(jī)頭3，防止物料飄出及限制揚(yáng)塵，限量輥2安裝在落料口后部1.0 m處，通過限量輥2上的靶釘將再造煙絲來料攤平，使煙絲在水平方向上分布均衡，有利于再造煙絲均勻落入進(jìn)料器。

1. 輸送皮帶 2. 限量輥 3. 機(jī)頭

2.2 切絲裝置

切絲裝置由閉風(fēng)進(jìn)料器1、刀盤2、框欄3、切絲裝置殼體4和機(jī)架5等組成(圖3)。閉風(fēng)進(jìn)料器1是一個(gè)由電機(jī)帶動(dòng)的十字形落料翻板，用于將物料送入切絲裝置殼體4內(nèi)進(jìn)行切絲，閉風(fēng)進(jìn)料器同時(shí)起密封作用，防止切絲過程粉塵飛揚(yáng)。刀盤2由快刀盤、慢刀盤等組成，快刀盤和慢刀盤分別由變頻電機(jī)獨(dú)立帶動(dòng)，通過快刀盤和慢刀盤的轉(zhuǎn)速差形成“剪切”作用，將煙絲切斷，通過調(diào)整快刀盤和慢刀盤的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速差可以調(diào)整加工能力和切絲效果?？驒?安裝在刀盤2的下部，框欄3上開有網(wǎng)孔，打斷后長(zhǎng)度適宜的煙絲通過網(wǎng)孔下落進(jìn)入風(fēng)選。切絲裝置殼體4用于安置刀盤2，同時(shí)密封切絲裝置；切絲裝置殼體4兩側(cè)設(shè)有檢修門，當(dāng)需對(duì)刀具進(jìn)行清理或維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，打開檢修門取出整個(gè)刀盤即可。機(jī)架5用于安裝切絲裝置和電機(jī)等。切后煙絲通過方形管道與風(fēng)選裝置相連，通過風(fēng)力將切斷后的再造煙絲送入風(fēng)選裝置進(jìn)行風(fēng)選凈化。

1. 閉風(fēng)進(jìn)料器 2. 刀盤 3. 框欄 4. 切絲裝置殼體 5. 機(jī)架

圖3 切絲裝置示意圖

Figure 3 Diagram of twice-cutting apparatus

2.3 刀盤

刀盤由刀軸2、刀片3、隔套4、框欄(圖4)和配重輪5等組成(圖5)，安裝在切絲殼體1內(nèi)部。刀軸2上開有通槽，通過平鍵將刀片3、隔套4固定在刀軸2上，刀軸2兩側(cè)設(shè)有鎖緊螺母軸向固定刀片3和隔套4。刀片3為整體式刀片(圖6)，厚度為5 mm，中心設(shè)有圓孔，圓孔內(nèi)沿設(shè)有與平鍵相匹配的鍵槽，整體式刀片設(shè)計(jì)便于安裝、維護(hù)和保養(yǎng)。相鄰刀片間設(shè)有隔套4，隔套厚度為2 mm，中心設(shè)有軸孔，圓孔內(nèi)沿設(shè)有與平鍵相匹配的鍵槽，通過調(diào)整刀片3間隔套4的數(shù)量可以調(diào)整切絲長(zhǎng)度?？驒?圖4)安裝在切絲裝置殼體內(nèi)部，為兩個(gè)半圓結(jié)構(gòu)，與刀盤外緣密切配合，在框欄上開有網(wǎng)孔，打斷后長(zhǎng)度適宜的煙絲通過網(wǎng)孔下落進(jìn)入風(fēng)選，較長(zhǎng)的煙絲通過刀盤帶起再次切絲，直至符合要求；配重輪5安裝在刀軸2的一端，用于增加刀軸2的動(dòng)能，有利于增加剪切力，防止卡刀，保證順利切絲。

2.4 風(fēng)選裝置

風(fēng)選裝置由風(fēng)選器1和切向分離器2組成(圖7)，通過方形管道將風(fēng)選器1和切向分離器2相連。系統(tǒng)風(fēng)速可調(diào)，方向管道長(zhǎng)度可根據(jù)場(chǎng)地條件進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，為設(shè)備布局提供更高的靈活性。風(fēng)選器1呈倒錐形，能更好地分離雜物。風(fēng)選機(jī)下部設(shè)有落料氣鎖，用于接出雜物。

切向分離器2用于分離煙絲和氣流；氣流中的粉塵通過出風(fēng)口旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)及除塵管道排走，干凈煙絲則通過切向分離器落料氣鎖輸出進(jìn)入下道工序。

3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

對(duì)烘絲后再造煙絲進(jìn)行切絲處理，刀刃間距15 mm，切絲前后分別3次取樣，取樣間隔5 min，每次取樣200 g，采用四分法將樣品縮減為50 g，測(cè)定煙絲長(zhǎng)度，并計(jì)算比例。由表1可知，20 mm以上的長(zhǎng)絲降低了29.06%，5 mm以下斷絲增加了0.12%，平均提高了2.03%，與行業(yè)原有斷絲設(shè)備固定斷絲相比[14]，試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定，煙絲長(zhǎng)度調(diào)整更方便，斷絲效果更優(yōu)。

圖4 框欄示意圖

1. 切絲裝置殼體 2. 刀軸 3. 刀片 4. 隔套 5. 配重輪

1. 刀片 2. 框欄

1. 風(fēng)選器 2. 切向分離器

表1切絲前后煙絲結(jié)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果

Table 1 Test results of the tobacco before and after the cut

煙絲長(zhǎng)度/mm切絲前/%切絲后/%變化/%≤53.884.000.126～1017.2119.332.1211～1510.2129.0018.7916～2011.9720.008.0321～2526.0013.67-12.33>2630.7314.00-16.73

4 結(jié)論

再造煙絲切絲風(fēng)選系統(tǒng)采用一體化設(shè)計(jì)，將流量控制、結(jié)構(gòu)調(diào)控、風(fēng)選凈化、風(fēng)送防塵等工藝通過一套系統(tǒng)完成，簡(jiǎn)化了工藝流程；系統(tǒng)采用密封設(shè)計(jì)及負(fù)壓抽風(fēng)，可有效改善生產(chǎn)環(huán)境；采用整體式刀片、框欄二次打斷和配重輪創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)再造煙絲切絲長(zhǎng)度可調(diào)可控，保證切絲效果，便于維護(hù)和保養(yǎng)。切絲后20 mm以上的長(zhǎng)絲降低了29.06%，5 mm以下短絲增加了0.12%，可根據(jù)工藝需要，通過調(diào)整隔套的數(shù)量、改變框欄的規(guī)格及網(wǎng)孔的形狀、快慢刀輥的轉(zhuǎn)速差有效調(diào)控切絲長(zhǎng)度。煙絲在風(fēng)選凈化過程中水分有散失，需根據(jù)裝箱前再造煙絲含水率要求，對(duì)烘后煙絲水分進(jìn)行合理控制。試驗(yàn)未對(duì)切絲機(jī)切絲風(fēng)選系統(tǒng)刀片間距、快慢刀盤轉(zhuǎn)速比和框欄的規(guī)格及網(wǎng)孔的形狀對(duì)切絲長(zhǎng)度、消耗的影響進(jìn)行深入研究，需在后續(xù)使用過程中進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。