PROTOS70卷烟机新型梗丝分选装置的设计

刘 程

（常德卷烟厂设备工程部，湖南 常德 415000）

PROTOS70卷烟机螺旋回梗机构将烟梗输送至二次分选装置，落到螺旋回梗装置中的烟丝被分离出来并送回风室吸丝带上，较重的烟梗落入下方容器或漏斗内。二次分选装置通过调节节流门的开启角度控制风量，进而调节梗中含丝量的多少。

由于节流风门调节比较粗糙，并且按照工艺要求，梗中含丝量可达3%~10%。据统计，每台设备每天产生的烟梗大致为15 kg，那每天浪费烟丝1.5 kg。假若某企业设备数量40台，按照250天进行计算，则损耗的烟丝高达1.5万kg，为减少烟丝浪费，节约资源，提高企业效益，非常有必要将二次分选出来的烟梗、烟丝进行彻底的分离，以便回收利用。为此我们进行研究，设计新型梗丝分选装置。

1 新型梗丝分选装置设计总体方案

新型梗丝分选装置主要由烟梗和烟丝垂直提升通道、两套闸辊装置、之字形风选通道和空气与烟丝分离盒组成，如图1所示。新型梗丝分选装置首先要接收PROTOS70卷烟机产生的烟梗，卷烟机烟梗出口位置比较低，为了解决这一矛盾，新型梗丝分选装置增加烟梗和烟丝长距离垂直提升通道，完成烟梗和烟丝长距离垂直提升。

将烟梗和烟丝在之字形风选通道彻底分离。烟梗和烟丝在之字形风选通道中，一边上升，一边左右摆动，每摆动一次，烟梗和烟丝松散一次，便于风选。由此可知，之字形风选通道越长，左右摆动次数越多，烟梗和烟丝松散次数越多。因此，新型梗丝分选装置具备对烟梗、烟丝进行彻底分离的能力。

图1 总体方案图

2 新型梗丝分选装置结构与原理

2.1 烟梗和烟丝垂直提升通道

如图2所示，当负压风出口12与负压风机连接时，烟梗和烟丝垂直提升通道内，形成一股从新型梗丝分选进口1流动到负压风出口的空气流（如箭头所示）。从卷烟机烟梗和烟丝出口2排出梗丝落入新型梗丝分选进口1后，立即被空气流输送到垂直提升通道的顶部。具有一定速度的空气和烟梗烟丝沿着外圆弧壁9的内道作圆周流动。众所周知，作圆周运动的物体会产生离心力，烟梗烟丝的密度比空气大，烟梗烟丝产生的离心力比空气大。因此烟梗烟丝紧贴着外圆弧壁9的内壁向前运动，最后落到闸辊装置7的入料口，通过闸辊装置7把烟梗烟丝送到之字形风选通道8的入口。这样实现空气和烟梗烟丝的分离。

本装置连续性把烟梗烟丝输送到之字形风选通道的入口，避免烟梗烟丝在输送过程中，形成新的烟梗烟丝团缠裹在一起，影响下一步的风选。

2.2 闸辊装置

图2 烟梗和烟丝垂直提升通道

如图3所示，叶片21和叶片轴22在电机的带动下不停地转动。烟梗烟丝落在叶片轴22上方，烟梗烟丝随叶片21和叶片轴22一起转动到叶片轴23下方。在重力的作用下，烟梗烟丝落入提升通道烟梗和烟丝出口11。闸辊装置的作用是固态物料（烟梗烟丝）可以通过，空气无法通过。

提升通道烟梗和烟丝出口11与之字形风选通道8的入口直接相连。因此提升通道烟梗和烟丝出口11的通道内，空气压强处于轻微真空状态，为了使烟梗烟丝快速进入之字形风选通道8，在提升通道烟梗和烟丝出口11加工一个有一定斜度的小截面进气通道。这样在提升通道烟梗和烟丝出口11的通道内，形成一股低速的空气流，空气流的方向从闸辊装置出口流到之字形风选通道8的入口。

图3 闸辊装置

2.3 之字形风选通道

之字形风选通道的风选原理，是利用不同的物料具有不同的悬浮速度而将他们分离，利用风选将烟梗、杂质从烟丝中除去，称为风选除梗。

物料在气流中受着气流升力和自身重力的作用，当两力相等时，物料在气流中处于平衡的悬浮状态，此时的气流速度称为物料的悬浮速度，用Vf表示。当气流速度VVf时，物料便上升，被气流带走。物料悬浮速度的大小，取决于自身的密度、形状、受风面积等因数，受风面积的大小是影响悬浮速度的重要原因。实验资料表明，烟梗、杂物与烟丝的悬浮速度是不同的。

之字形风选通道正是根据Vf丝

如图4所示，当第二负压风出口15与负压风机连接时，之字形风选通道内，形成一股从烟梗出口流动到第二负压风出口15的空气流。在第二负压风出口15安装阀门，改变阀门开口的大小，可以控制之字形风选通道内的气流速度。

图4 之字形风选通道

烟梗烟丝由烟梗烟丝入口18进入之字形风选通道8内，烟梗从之字形风选通道8的下面排出，烟丝被气流托到加速通道17处。由于风选的需要，之字形风选通道8内的气流速度比较低。在圆弧板16处需要进行烟丝与空气流的分离，作圆周运动的物体会产生离心力，烟丝的密度比空气大，烟丝产生的离心力比空气大。因此烟丝紧贴着圆弧板16的内壁向前运动，最后落到闸辊装置5的入料口，通过闸辊装置5把烟丝送到烟丝出口4。空气进入第二负压风出口到达负压风机。这样实现空气和烟梗烟丝的分离。因此，在圆弧板16处，气流速度和烟丝速度越快，分离效果越好。

为了解决之字形风选通道8内的气流速度比较低，而圆弧板16处气流、烟丝速度要求比较高的矛盾，在加速通道17处，通道的截面积铸件变小，气流和烟丝速度逐渐变快。

3 结束语

新型梗丝分选装置的工作原理符合流体力学、空气动力学的要求，某些局部结构在工程实践中得到大量运用，如闸辊装置、空气与固态物料通过圆周运动的分离技术。本装置实际上把各种成熟技术有机结合起来，形成一个全新的装置。其核心部件采用进口件，如风机采用德国依莱克罗公司（Elektror）的产品，该产品具有工作稳定可靠，噪声低的优点。同步带轮采用MISUMI公司的产品。

烟草企业推广使用新型梗丝分选装置能回收利用烟丝，对减少原料消耗、清洁生产具有重要的意义。

[1]成大先.机械设计手册：第五版[K].北京：化学工业出版社，2010.

[2]GB/T 4249-1996,公差原则[S].

[3]钱翼稷.空气动力学[M].北京：航空航天大学出版社.2005.

[4]华中农学院，华南农学院，武汉工学院，西南农学院，华中农学院.机械设计[M].北京：人民教育出版社，1980.