卷烟机梗签在线分离装置设计研究

索 粮 曲军建 闫 林 李国广

（河南中烟工业有限责任公司南阳卷烟厂，南阳 473000）

PASSSIM 7K卷接机组排梗系统包括排梗阀辊、排梗腔、除尘负压风管、漂浮室、叶片、离合器和传动系统等，具有生产速度快、质量好、性能佳、适应性强、易维修和易操作等特点，是国内卷烟生产企业使用较多的一种卷烟生产设备。但其也存在一定的缺陷，如因排梗设备缺陷导致烟丝回收率、分离效率较低等。本项目通过研究PASSIM卷烟机梗签剔除物在线分离回收技术，设计配套技术方案，可实现卷烟机梗签物中烟丝的在线分离、回收及利用，提升烟丝的利用率，减少人力资源的投入，保证工艺质量。

1 项目设计总体技术要求

项目改造需实现对PASSIM卷烟机梗签剔除物进行在线分离，并回收利用其中的烟丝，总体技术要求如下。

（1）通过设计控制能够分离卷烟机二次分选出来的梗签物，处理能力不低于40 kg·h-1，适应机速大于8 000支·min-1，回收后的烟丝满足卷烟工艺要求。

（2）PASSIM卷烟机梗签剔除物在线分离回收装置应将原机后侧位置作为设计空间，避免损坏原机的机架，保持原机的外观，设备运行噪声低于75 dB。

（3）通过一次风分和二次离心风分再次分离PASSIM梗签物，降低烟丝的单箱消耗。

（4）新型梗签分离装置处理烟梗后，梗中含丝率均稳定控制在1%以下。

（5）不改变原机的性能和布局，采取紧凑型设计，合理利用设备现有的空间位置。

（6）改造后不影响原机设备的正常使用。

（7）要求机械机构安装简便，以便于维修时能够快速及时地拆卸及再安装。

（8）改造后安装应不影响原机设备的正常操作，而且要保留一定的设备维修和操作空间。

（9）各种机械装置及电气设备符合相关安全要求，包含堵丝堵梗超载等安全报警装置。

（10）在线梗签物分离回收装置应操作简便，方便操作人员使用及日常维护。

（11）主体及防护罩的涂漆颜色应与主机外观涂漆色泽协调一致，或经招标方同意。

（12）所用电气元件应为国内外知名品牌，易从市场购得，并应安全防护运行件。

2 项目具体技术方案

改变卷接机组原有的排梗方式，主要通过断开与排梗腔相通的除尘负压风，将除尘风直接通向大气，这样就可以不用考虑排梗阀辊密封性的好坏。通过设计一种螺旋推进器排梗装置，利用螺旋与传动装置将漂浮室风选下来的梗签与杂物推至排梗腔外，再通过延伸连接套将梗签与杂物传送到专门的回收装置内，最后通过除尘风管负压风将其吸走[1]。

2.1 技术背景

PASSIM 8K卷接机组额定生产速度为8 000支·min-1，烟丝通过风力送丝后进入料斗，通过陡角提丝带、大针辊、匀丝辊、抛丝辊和梗丝分离后进入吸风室形成烟条。其中，由烟丝输送带将烟丝均匀输送至梗丝分离装置，将烟丝中的梗签、结团烟丝等分离出来。分离出的梗签及结团烟丝等全部直接送入除尘房处理。梗签分离采用风力浮选方式，其中较重的梗签、烟丝团从风选口剔除，较轻的烟丝进入吸风室。在生产中，为使烟支中含梗量达到工艺要求标准，需要调大梗丝分离装置的风力，导致剔除的梗签中含有大量成品烟丝，造成烟丝的浪费，增加了烟丝的单箱消耗[2]。

针对该问题，本方案在原机排梗口下设计一套新型梗签分离装置，对落下的梗丝进行再次风分，通过风分及离心分离过程有效分离烟丝和梗签。

2.2 具体方案设计

2.2.1 PASSIM原机梗丝分离装置工作原理

PASSIM卷烟机主要利用真空浮选方式来分离烟丝中多余的梗签，先通过风力将烟丝送入进料斗，再经卷烟机的一次风分装置分离出烟丝中的梗签、结团烟丝等。较重的梗签、烟丝团进入第2次梗丝分离装置后，从风选口剔除送入除尘房处理，较轻的烟丝进入吸风室[3]。

2.2.2 改进后的梗签分离装置工作原理

本方案采用原机相同的风力浮选，通过一次风分和二次离心风分再次分离ZJ17分离出的梗丝混合物，降低烟丝的单箱消耗。该装置由悬浮分离腔体、真空发生器、气流调节阀、软管和离心分离装置组成，如图1所示。

图1 新型梗签分离装置

该装置针对原机二次风分后的梗丝混合物进行第3次、第4次分离，工作流程如图2所示。

图2 新型梗签分离装置工作流程图

新型梗签分离装置工作原理，如图3所示。它主要是连接气管与原机的正压气源，通过气流调节阀合理调节真空发生器内的负压大小，以改变悬浮分离腔内的气流情况，使其满足分离所需的理想气流。在卷烟机工作过程中，原机中的梗丝混合物先从梗签分离装置进入接梗通道，再借助负压作用将其分离。其中，较重的梗签和团结烟丝从悬浮分离腔体的下出口进入梗签收集器内，而较轻的烟丝及梗签则从悬浮分离腔体的上出口经过软管最终进入梗签离心分离装置。梗签离心分离装置主要是利用真空发生器提供的正压气流进一步分离烟丝，最终较轻的烟丝经回丝管出口进入烟丝料斗，较重的则从烟梗管口进入除尘房梗签管道。

图3 新型梗签分离装置工作原理

2.3 主要结构设计

2.3.1 总体外形设计

该装置采用独立模块化设计，所有功能结构部件和控制部件都集中在一个独立箱体内，外观紧凑，占地面积小。原机分离出来的梗丝物通过一个管路直通装置，管路采用快速连结管套连接主机和装置[4]，如图4所示。

图4 装置独立模块化设计

2.3.2 悬浮分离腔体的设计

悬浮分离腔体采用长方体外形。长方体腔体中间便于安装挡块以改变风的流向，在确保分离效果最好的前提下降低烟丝的造碎率，易于下端出口分离出的烟梗下落，分离效果较好。材料选用可加工性好、硬度较低、耐腐蚀性强的不锈钢材料。

接梗通道需要与分离腔体相配合，宽度均设计为100 mm。在通入负压值一定的情况下，为了确定分离腔体的长度、高度尺寸，需进行试验分析。悬浮分离腔体尺寸的设计示意图，如图5所示。

2.3.3 梗签收集器的设计

考虑收集器主要用于收集烟梗，放置位置较低，易受冲击，需坚固耐用，最终选择硬度较高、经济性强的不锈钢作为梗签收集器的材料。收集器应能全部接住经过真空悬浮分离后的烟梗，同时兼顾原机的预留空间，最终确定梗签收集器的尺寸为300 mm×250 mm×270 mm。

2.3.4 离心风分装置的设计

进入离心分离腔体的梗丝混合物，在真空发生器及除梗管道的正压和负压共同作用下，要想实现有效分离，需要改变腔体的结构形状，进而改变装置内的气流流速大小。重量小于气流升力的烟丝会沿内腔的上部出口进入落料槽，较重的梗签则会从内腔下部的梗签出口分离出来[5]。此外，为了降低烟丝的造碎率，所设计的装置腔体为圆弧形，整体离心分离装置的外形为马蹄形，如图6所示。

图6 离心分离腔体三维图

此装置体积小，易维护，分离距离短，烟丝造碎率低，而且易调节和观察。

3 结语

新设计的卷烟机梗签分离装置在原机的基础上增加了旋推进器、传动装置及储梗箱等装备后，通过断开与排梗腔相通的除尘负压风，改变了原有的排梗方式，将梗签与混合杂物在排梗装置中进行操作，避免了除尘管在负压风的作用下抽吸漂浮室烟丝的情况。这样不仅有效解决了除尘管中负压风对漂浮室工作气流的干扰，而且提升了烟丝的提取率，使得梗中含丝率为3%～5%，符合卷烟工艺的规范要求。