卷接机漂浮室烟丝的优化

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本文作者：柏世绣 付 保 张东甫 单位：河南中烟工业有限责任公司郑州卷烟厂

ZJ17卷接机组的梗丝分离是通过定量针辊与弹丝辘的转动，将烟丝均匀弹落在带有一定角度的高速输送带上［1］。高速输送带的速度是恒定的，但定量针辊的转速随机器的转动而改变，不同转速输送出的烟丝量不同，低速运转时输送带上的烟丝较薄，梗丝易于分离；高速运转时输送带上的烟丝较厚，有些烟梗分离不出，与烟丝混在一起进入烟支成型系统，在生产过程中容易造成烟支表面刺破、单支质量偏差较大（SD值标准为23mg，实际生产中达到30mg左右）等问题，无法满足卷烟工艺质量要求［2］。虽然原机组带有梗丝二次分离装置，其结构为直通型漂浮室，梗丝在漂浮室内受气流作用而分离，但由于室内风速较快使烟丝和烟梗分离不彻底。为降低烟丝中的含梗量，在烟条输送机尾部的惰轮与吸丝带间加装空心定位块，减小风的阻力，提高二次梗丝漂浮室的吸风量，使梗丝分离效果得到了一定改善［2］。但由于漂浮室结构不合理使排出的物料无法悬浮，排出物料中含丝量仍然较大，造成较大浪费。为此，对ZJ17卷接机组二次梗丝分离漂浮室进行了改进，通过在漂浮室内局部形成不同的气流速度，使梗丝、丝团或丝块进一步分离，以降低排出物料中的梗中含丝量，提高烟支生产质量。

1存在问题

ZJ17卷接机组的第一次梗丝分离是由弹丝辘将定量针辊上的烟丝弹下，落入带仰角的高速输送带上，高速输送带载着烟丝以较高速度抛向风分装置，从风分装置中喷出一束向下的气流将烟丝吹向抛丝辊，改变烟丝的运动方向。稍重的烟丝、烟梗和杂物，凭借惯性越过挡板进入抛丝辊上方螺旋回梗机构的料槽内，由此完成梗丝的第一次分离［2］。进入螺旋回梗机构料槽内的烟丝、烟梗和杂物被送入二次风选漂浮室，漂浮室的顶部有来自风室的吸风，从漂浮室物料入口进入的烟丝、烟梗和杂物同时受到气流升力和自身重力的作用，当两作用力相等时，物料处于平衡的悬浮状态；当升力小于重力时，物料下降；当升力大于重力时，物料上升，被气流带走。因此，利用烟梗、杂物与烟丝所受升力的不同对其进行二次梗丝分离［3］。

1.1排出物料中梗中含丝较多在抛丝辊与螺旋回梗机构之间有一挡板，由于各牌号烟丝结构不同，可通过调整挡板上下位置调节进入螺旋回梗机构料槽内的烟丝、烟梗和杂物量。正常情况下，挡板高度距底边86mm，排出物料总量约70g/min，但此时单支质量标准偏差不稳定，烟支表面刺破现象较多；如果挡板向上移动，减少物料抛向螺旋回梗机构的入口面积，排出物料总量会减少，送入抛丝辊内的烟丝中烟梗及杂物会增加，单支质量标准偏差更加不稳定，烟支表面刺破现象增加；如果挡板向下移动，加大物料抛向螺旋回梗机构的入口面积，排出物料总量会增加，送入抛丝辊内的烟丝中烟梗及杂物虽然减少了，但排出物料中含丝较多。将挡板高度向下调至85mm进行了5次1min物料排出测试，结果见表可见，排出物料总量增加，排出物料中含丝较多，烟丝比例平均为16%，仍存在单支质量标准偏差不稳定、烟支表面刺破现象，且单箱耗叶较高，不符合提质降耗的工艺要求［4-5］。

1.2二次风选漂浮室结构不合理原设计中二次风选漂浮室为直通型，见图1。根据流体力学原理，管道入口的截面积决定流速的快慢［5］。漂浮室空气入口截面积为114mm×78mm=8892mm2，通道内有4个尺寸相同的阻挡块，阻挡块中间有74mm的间距为气流通道，由于气流通道为直通型且体积小，使空气无障碍地与风室吸风相通，气流升力增大，造成排入漂浮室内的物料停留时间短，上升速度快，使密度较大的烟梗和烟丝难以分离，或随气流上升进入风室，或随烟梗下落排出漂浮室，梗丝混合物无法形成涡流状态，造成梗丝分离不彻底。

2改进方法

每种物料因具有不同的迎风面积和阻力系数，在相同的空气密度下均有不同的悬浮速度，即V0=（Q/KρF）1/2（V0为悬浮速度，Q为颗粒本身重力，K为阻力系数，ρ为空气密度，F为迎风面积）。由于烟丝、烟梗的外形尺寸不同，即迎风面积F不同，所受重力Q也不同，因而烟丝、烟梗的悬浮速度（临界速度）不同。相同尺寸的烟梗与烟丝比较，显然V0梗＞V0烟,只要气流速度V满足条件V0梗＞V＞V0烟，就能将烟丝、烟梗分离开来［3］。理论上可以将烟丝的悬浮速度视为均等而进行结构设计，达到梗丝分离的目的，但在实际应用中，由于烟丝糖分、含水率不完全均匀，会引起烟丝结块或结团现象，造成梗丝分离困难。各种尺寸烟丝的平均悬浮速度见表。由于不同的烟丝块、烟丝团具有不同的悬浮速度，而原设计的漂浮室为直通型，其内部气流速度基本恒定，不能很好地松散烟丝团或烟丝块，造成梗中含丝量偏高，烟丝消耗增大，因此需对漂浮室进行改进：（1）采用2mm厚的不锈钢板加工成图2所示漂浮室。其中，采用铝板加工4个尺寸不等的阻挡块，采用不锈钢板加工成导向弧板。（2）增加漂浮室的体积。空气入口截面积由原来的8892mm2增加到160mm×78mm=12480mm2，漂浮室由直通型改为下部为直型上部为倾斜状室体。通过改变室体形状、宽度与长度，增大了漂浮室内的空间，减小了梗丝混合物料向上移动的速度，延长了烟梗和烟丝在漂浮室内的漂浮时间。（3）增加导向弧板。在通道内两侧安装不同尺寸的2对阻挡块并将导向弧板镶嵌在阻挡块上，以不同尺错位排列，使阻挡块中间的气流通道成S型。根据流体力学原理，当管道截面积改变时，流速随之改变。截面积增大则流速减慢，截面积减少则流速加快。因此，改进后阻挡块改变了通道的截面积使局部形成不同的气流速度，密度大的烟梗和烟丝下落时在S型通道内受气流作用，不断改变方向形成涡流，通过弧面阻挡块的底部时相互碰撞得以松散，使梗丝得到充分分离。

3改进效果

（1）改进后减少了送入抛丝辊内的烟丝中烟梗及杂物的量，提高了烟丝的纯净度。测试结果表明，烟支单支质量标准偏差由原来的30mg左右稳定在23mg以内，烟支表面刺破现象由0.2%下降到0.01%。（2）改进后将挡板高度向下调至距底边84mm进行了5次1min物料排出测试，结果见表3。可见，在保持原出梗量不变的基础上，烟丝占排出物料总量比例为5%，烟梗及杂物占排出物料总量比例为95%，单箱耗叶由38.5kg下降到36.4kg左右。改进后的二次风选漂浮室，由于充分利用了气流升力和悬浮速度，使排出的烟梗中所带烟丝有一定的空间和时间进行松散分离，分离出的烟丝在气流升力的作用下进入风室中重新使用，有效控制了梗中含丝量，提高了产品的内在品质，达到了提质降耗的目的。