PROTOS70卷煙機新型梗絲分選裝置的設計

劉 程

（常德卷煙廠設備工程部，湖南 常德 415000）

PROTOS70卷煙機螺旋回梗機構將煙梗輸送至二次分選裝置，落到螺旋回梗裝置中的煙絲被分離出來并送回風室吸絲帶上，較重的煙梗落入下方容器或漏斗內。二次分選裝置通過調節節流門的開啟角度控制風量，進而調節梗中含絲量的多少。

由于節流風門調節比較粗糙，并且按照工藝要求，梗中含絲量可達3%~10%。據統計，每臺設備每天產生的煙梗大致為15 kg，那每天浪費煙絲1.5 kg。假若某企業設備數量40臺，按照250天進行計算，則損耗的煙絲高達1.5萬kg，為減少煙絲浪費，節約資源，提高企業效益，非常有必要將二次分選出來的煙梗、煙絲進行徹底的分離，以便回收利用。為此我們進行研究，設計新型梗絲分選裝置。

1 新型梗絲分選裝置設計總體方案

新型梗絲分選裝置主要由煙梗和煙絲垂直提升通道、兩套閘輥裝置、之字形風選通道和空氣與煙絲分離盒組成，如圖1所示。新型梗絲分選裝置首先要接收PROTOS70卷煙機產生的煙梗，卷煙機煙梗出口位置比較低，為了解決這一矛盾，新型梗絲分選裝置增加煙梗和煙絲長距離垂直提升通道，完成煙梗和煙絲長距離垂直提升。

將煙梗和煙絲在之字形風選通道徹底分離。煙梗和煙絲在之字形風選通道中，一邊上升，一邊左右擺動，每擺動一次，煙梗和煙絲松散一次，便于風選。由此可知，之字形風選通道越長，左右擺動次數越多，煙梗和煙絲松散次數越多。因此，新型梗絲分選裝置具備對煙梗、煙絲進行徹底分離的能力。

圖1 總體方案圖

2 新型梗絲分選裝置結構與原理

2.1 煙梗和煙絲垂直提升通道

如圖2所示，當負壓風出口12與負壓風機連接時，煙梗和煙絲垂直提升通道內，形成一股從新型梗絲分選進口1流動到負壓風出口的空氣流（如箭頭所示）。從卷煙機煙梗和煙絲出口2排出梗絲落入新型梗絲分選進口1后，立即被空氣流輸送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的內道作圓周流動。眾所周知，作圓周運動的物體會產生離心力，煙梗煙絲的密度比空氣大，煙梗煙絲產生的離心力比空氣大。因此煙梗煙絲緊貼著外圓弧壁9的內壁向前運動，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選通道8的入口。這樣實現空氣和煙梗煙絲的分離。

本裝置連續性把煙梗煙絲輸送到之字形風選通道的入口，避免煙梗煙絲在輸送過程中，形成新的煙梗煙絲團纏裹在一起，影響下一步的風選。

2.2 閘輥裝置

圖2 煙梗和煙絲垂直提升通道

如圖3所示，葉片21和葉片軸22在電機的帶動下不停地轉動。煙梗煙絲落在葉片軸22上方，煙梗煙絲隨葉片21和葉片軸22一起轉動到葉片軸23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物料（煙梗煙絲）可以通過，空氣無法通過。

提升通道煙梗和煙絲出口11與之字形風選通道8的入口直接相連。因此提升通道煙梗和煙絲出口11的通道內，空氣壓強處于輕微真空狀態，為了使煙梗煙絲快速進入之字形風選通道8，在提升通道煙梗和煙絲出口11加工一個有一定斜度的小截面進氣通道。這樣在提升通道煙梗和煙絲出口11的通道內，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選通道8的入口。

圖3 閘輥裝置

2.3 之字形風選通道

之字形風選通道的風選原理，是利用不同的物料具有不同的懸浮速度而將他們分離，利用風選將煙梗、雜質從煙絲中除去，稱為風選除梗。

物料在氣流中受著氣流升力和自身重力的作用，當兩力相等時，物料在氣流中處于平衡的懸浮狀態，此時的氣流速度稱為物料的懸浮速度，用Vf表示。當氣流速度VVf時，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、受風面積等因數，受風面積的大小是影響懸浮速度的重要原因。實驗資料表明，煙梗、雜物與煙絲的懸浮速度是不同的。

之字形風選通道正是根據Vf絲

如圖4所示，當第二負壓風出口15與負壓風機連接時，之字形風選通道內，形成一股從煙梗出口流動到第二負壓風出口15的空氣流。在第二負壓風出口15安裝閥門，改變閥門開口的大小，可以控制之字形風選通道內的氣流速度。

圖4 之字形風選通道

煙梗煙絲由煙梗煙絲入口18進入之字形風選通道8內，煙梗從之字形風選通道8的下面排出，煙絲被氣流托到加速通道17處。由于風選的需要，之字形風選通道8內的氣流速度比較低。在圓弧板16處需要進行煙絲與空氣流的分離，作圓周運動的物體會產生離心力，煙絲的密度比空氣大，煙絲產生的離心力比空氣大。因此煙絲緊貼著圓弧板16的內壁向前運動，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。空氣進入第二負壓風出口到達負壓風機。這樣實現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。

為了解決之字形風選通道8內的氣流速度比較低，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，通道的截面積鑄件變小，氣流和煙絲速度逐漸變快。

3 結束語

新型梗絲分選裝置的工作原理符合流體力學、空氣動力學的要求，某些局部結構在工程實踐中得到大量運用，如閘輥裝置、空氣與固態物料通過圓周運動的分離技術。本裝置實際上把各種成熟技術有機結合起來，形成一個全新的裝置。其核心部件采用進口件，如風機采用德國依萊克羅公司（Elektror）的產品，該產品具有工作穩定可靠，噪聲低的優點。同步帶輪采用MISUMI公司的產品。

煙草企業推廣使用新型梗絲分選裝置能回收利用煙絲，對減少原料消耗、清潔生產具有重要的意義。

[1]成大先.機械設計手冊：第五版[K].北京：化學工業出版社，2010.

[2]GB/T 4249-1996,公差原則[S].

[3]錢翼稷.空氣動力學[M].北京：航空航天大學出版社.2005.

[4]華中農學院，華南農學院，武漢工學院，西南農學院，華中農學院.機械設計[M].北京：人民教育出版社，1980.