異形篩網煙梗篩分機的設計與應用

□ 鄭紅艷1 □ 趙 劍1 □ 鄒 泉1 □ 魯 勇□ 熊開勝1 □ 王翔飛 □ 夏 峰 □ 楊開偉

1.云南中煙工業有限責任公司 昆明 650231 2.紅塔煙草集團有限責任公司 云南玉溪 653100

1 設計背景

煙梗是部分卷煙及造紙法再造煙葉的主要組成部分[1-2],在減小卷煙產品中煙草有害成分釋放量和降低卷煙產品成本方面發揮了重要作用。隨著煙梗成絲工藝技術的快速發展,煙梗在卷煙工藝中扮演的角色越來越重要,梗絲質量的優劣直接影響成品卷煙的質量。目前設備條件下，煙梗中的成品長梗基本由四大類物料組成:① 楔形短梗,長度小于20 mm；② 楔形長梗，長度為20～60 mm;③ 規則短梗,長度小于20 mm；④ 規則長梗,長度大于20 mm。四大類物料如圖1～圖4所示。

▲圖1 楔形短梗

▲圖2 楔形長梗▲圖3 規則短梗▲圖4 規則長梗

成品長梗作為梗絲唯一的原料來源,其所含有的短梗占比高已成為行業內的共性問題。從目前行業在用的新型煙梗篩分設備來看,基本只解決了篩分過程中的卡梗現象,并未從根本上解決楔形短梗和規則短梗在成品長梗中較多的問題[3-4]。基于此,筆者設計了新型異形篩網煙梗篩分機，用于提高煙梗的篩分水平和成品長梗的純凈度,有效解決目前梗絲生產線存在的問題。

2 存在的問題

當前打葉復烤行業中,煙梗的篩分多采用搖臂式或多級彈片式振動篩分設備[5],基本工作過程為:煙梗經落料器落入振篩進行篩分,通過鋼筋縫篩先對超大楔形梗進行篩分,再通過腰型孔篩網對長短梗進行篩分。經兩種振篩篩分后,理論上可以將大部分楔形梗、短梗篩除。但在實際生產過程中,楔形梗由于形狀與規則煙梗差別較大,在篩分過程中容易卡在網孔中,堵塞篩網,使后續物料中的短梗篩出率大幅降低,最終導致成品長梗純凈度降低。

制梗絲時[6-14],楔形煙梗不易潤透,進入壓梗工序會造成壓輥頻繁堵料、不易膨脹等問題,影響壓梗合格率。短梗經水洗后易堆積在傳送設備的頭部和尾部,清理難度大。在切梗絲時易產生跑梗現象,造成切后梗絲中梗簽、梗塊增多。

經測試,采用搖臂式振動篩分設備,成品長梗中含有8.0%的短梗,其中楔形短梗占5.5%,規則短梗占2.5%,且楔形煙梗與形狀規則的煙梗直徑尺寸差異較大。這說明基于目前篩分設備的網面形式，對楔形梗的篩分處理能力是有限的。成品長梗結構和尺寸分析分別見表1、表2。由此可見，有必要設計一種異形篩網煙梗篩分機來解決目前篩分設備存在的問題。

表1 成品長梗結構分析

表2 成品長梗尺寸分析 mm

3 結構設計

異形篩網煙梗篩分機主要由一級振篩、二級振篩、三級振篩組成,如圖5所示。

▲圖5 異形篩網煙梗篩分機結構

3.1 一級振篩

保持現有槽體結構,分別由兩塊不同尺寸的篩面網板構成。一塊為1 600 mm×1 200 mm直排列腰形孔網板，腰形孔尺寸為5 mm×20 mm。另一塊為1 500 mm×1 200 mm直排列腰形孔網板，腰形孔尺寸為4 mm×20 mm。同時配置收集口收集所剔除的物料。采用以上結構作為一級振篩,可以將大部分規則短梗優先篩除,減小后續篩分的物料量,提高后續篩分的效率。

3.2 二級振篩

根據表2數據，可知楔形短梗平均直徑為8.80 mm,楔形長梗平均直徑為10.18 mm,二級振篩選用尺寸為1 320 mm×1 200 mm的鋼筋條縫篩,間隙為8 mm。同時配置收集口收集所剔除的物料。二級振篩主要用于將煙梗中直徑大于8 mm的超大楔形梗剔除。

3.3 三級振篩

采用新型異形孔篩,尺寸為2 285 mm×1 190 mm,設置有內凹的異形孔，如圖6所示。按從左向右物料流向而言,順物料流向孔間距離為23 mm,垂直于物料流向孔間距離為23 mm。異形孔長軸長23 mm,短軸長12 mm,通過內凹的三段圓弧,構造出內凹異形孔，其篩孔結構如圖7所示。

▲圖6 新型異形孔篩結構

▲圖7 新型異形孔篩篩孔結構

新型異型孔篩設置導流板。導流板的厚度為1.5 mm,長度為2 270 mm,導流斜坡長度為113.52 mm,導流斜坡角為6°,起始導流圓角為34°,波峰及波谷圓角為56°,波紋圓弧半徑為29.75 mm。導流板頂部在長度方向呈波浪狀設置。按照導流斜坡方向,相鄰兩塊導流板以28 mm的間距平行焊接在篩網底板上,一塊導流板的波峰位置對應相鄰導流板的波谷位置，形成若干條寬度為28 mm的縱向導流槽,導流槽內設置有內凹的異形孔。相鄰兩塊導流板波峰位置與波谷位置對應，使來料煙梗能更好地擺正空間位置,沿導流槽縱向有序前進。基于導流槽內有內凹的異形孔,在有效篩分出規則短梗、楔形短梗的同時，保證長梗不被篩出。導流板結構如圖8所示。

4 工作過程

所設計的異形篩網煙梗篩分機工作過程如圖9所示。

▲圖8 新型異形孔篩導流板結構▲圖9 異形篩網煙梗篩分機工作原理及過程

烤后煙梗經落料器進入振篩,通過一級振篩優先將大部分規則短梗篩除，剩余物料包括規則長梗、楔形長梗、楔形短梗、規則短梗等。

通過二級振篩將直徑大于8 mm的超大楔形梗篩除,剩余物料包括規則長梗、楔形長梗、楔形短梗、規則短梗等。

三級振篩采用新型異形孔篩，將規則短梗、楔形短梗篩除,最終得到尺寸、結構合理的成品長梗。

5 應用效果

隨機選取2018烤季三個煙葉模塊產生的烤后煙梗,利用所設計的異形篩網煙梗篩分機進行效果驗證,每個煙葉模塊測試五次。結果顯示,與傳統振篩機相比,異形篩網煙梗篩分機長梗率平均提高5.2個百分點，規則短梗率平均降低2.1個百分點，楔形短梗率平均降低3.1個百分點,如表3、圖10～圖12所示。

表3 應用效果對比

▲圖10 長梗率變化情況▲圖11 規則短梗率變化情況▲圖12 楔形短梗率變化情況