煙塊分散裝置的設(shè)計及應(yīng)用

溫延，林敏，羅民，秦凱歌

湖北中煙工業(yè)有限公司，武漢卷煙廠制絲車間，武漢市漢陽區(qū)龍陽大道特5號 430051

以片煙壓縮煙包為原料的制絲生產(chǎn)方式廣泛應(yīng)用于國內(nèi)各大卷煙廠。煙包先通過切片機(jī)四刀分切成五片（或五刀六片），再傳送進(jìn)入回潮機(jī)松散回潮成散煙片[1]?；爻睓C(jī)的松散率約為90%，其中10%未松散回潮透的煙塊表面大小50×50～200×200 mm2，厚10～45 mm。煙塊對生產(chǎn)質(zhì)量有多方面影響：（1）易造成輸送過程中設(shè)備堵料，導(dǎo)致生產(chǎn)斷流；（2）造成煙片加料和加水的不均勻，影響成品煙的內(nèi)在品質(zhì)；（3）造成切絲寬度和形狀不均勻。

技術(shù)改造前，未松散回潮透的煙塊采用人工方式進(jìn)行二次松散。工人將除塊機(jī)除落下的大煙塊手撕成小塊，再倒入回潮機(jī)。這種方式既增加了工人勞動時間和強(qiáng)度，又增加了回潮機(jī)加工流量和能耗[2]。因此，設(shè)計一種可自動均勻分散煙塊的加工裝置尤為重要。

本文根據(jù)制絲車間工藝及現(xiàn)實條件設(shè)計了一種煙塊分散裝置，可解決煙絲生產(chǎn)中存在的未松散煙塊問題，提高制絲工藝保障能力。

1 設(shè)計方案及工作原理

1.1 煙塊分散裝置的設(shè)計

目前，制葉生產(chǎn)線上松散回潮機(jī)與加料機(jī)之間的可用空間普遍很小，若采用現(xiàn)有大型的松散裝置，需對設(shè)備進(jìn)行較大改動，且占用面積也會增大。根據(jù)我廠制葉生產(chǎn)線實際情況，同時基于煙塊的層理特征，研制出一種煙塊分散裝置，自動松散未松散回潮透的煙塊[3]。

煙塊分散裝置由上下兩層組成，如圖1所示。上層有煙塊輸入斗、可調(diào)節(jié)輸入輥、一級分散輥、二級分散輥、三級分散輥；下層有傳送帶和下料口。輸入斗與除麻除塊機(jī)煙塊落料處相連接，輸出斗位于進(jìn)加料前儲料倉皮帶之上。為了保證機(jī)器松散煙葉時減少造碎，在可調(diào)節(jié)輸入輥、一級分散輥、二級分散輥、三級分散輥和傳送帶上設(shè)置圓頭耙釘。分散輥之間、分散輥與傳送帶之間的圓頭耙釘交錯分布?？烧{(diào)節(jié)輸入輥的位置高度可沿滑孔上下調(diào)節(jié)，用于壓實煙塊；一級分散輥、二級分散輥、三級分散輥與帶圓頭耙釘傳送帶間距依次減小，使煙塊逐步松散。傳送帶套接在主動輥和從動輥上，煙片輸出斗設(shè)置在傳送帶的尾部。

傳送帶傳動系統(tǒng)是由鏈傳動和皮帶傳動組合而成，主動輥與鏈輪同軸，減速機(jī)帶動鏈條，鏈條帶動鏈輪與主動輥轉(zhuǎn)動，主動輥帶動傳送帶順時針轉(zhuǎn)動，將煙葉運(yùn)至輸出斗?？烧{(diào)節(jié)輸入輥與減速機(jī)直聯(lián)，獨(dú)立驅(qū)動，轉(zhuǎn)向逆時針，使煙塊在壓實的同時向前送料。一、二、三級分散輥由傳動鏈輪和鏈條連接，一個減速機(jī)驅(qū)動它們順時針轉(zhuǎn)動，對來料進(jìn)行分級松散。

圖1 煙塊分散裝置結(jié)構(gòu)示意圖a 注：該裝置已獲國家專利授權(quán)，專利號：201220026058.XFig.1 Schematic diagram of tobacco agglomerate loosening machine

1.2 煙塊分散裝置工作原理

具體工作過程如下：煙塊從輸入斗進(jìn)入裝置，通過傳送帶輸送到可調(diào)節(jié)輸入輥，傳送帶和可調(diào)節(jié)輸入輥上下結(jié)合運(yùn)動進(jìn)行填壓輸送，該區(qū)域為輸送區(qū)域。煙塊從輸送區(qū)域進(jìn)入到分散區(qū)域，分散區(qū)域由一級分散輥、二級分散輥、三級分散輥組成，煙塊進(jìn)入該區(qū)域被剝離分散，厚度逐級減小直至分散成能滿足后續(xù)工序加工的煙片，最后煙片從輸出斗落在進(jìn)加料前儲料倉皮帶上。

裝置的主要特點(diǎn)：（1）可調(diào)節(jié)輸入輥可在滑孔上進(jìn)行高度調(diào)整以調(diào)節(jié)輸入煙塊流量，滿足不同流量的生產(chǎn)要求；（2）傳送帶和可調(diào)節(jié)輸入輥上下結(jié)合運(yùn)動，對煙塊進(jìn)行填壓式輸送；（3）分散區(qū)域由一至三級分散輥組成，能將煙塊從10～45 mm厚，逐級分散直至煙片；（4）輸送帶、輸入輥、分散輥上安裝圓頭耙釘，減少煙塊分離時的造碎；（5）三級分散輥運(yùn)行方向一致，與輸送帶運(yùn)行方向相反，填壓式輸送和分散兩個狀態(tài)同時進(jìn)行。

2 參數(shù)確定及實施效果

影響煙塊分散裝置分散效果的主要參數(shù)有兩個：（1）一至三級分散輥耙釘尖與傳送帶耙釘尖最小垂直間隙；（2）輸入輥和分散輥的耙釘個數(shù)。

2.1 耙釘間隙

為了測試分散輥與傳送帶耙釘尖最小垂直間隙對松散效果的影響，做5次試驗，每次試驗按照生產(chǎn)流量投入100 kg煙塊，煙塊規(guī)格：表面大小50×50～200×200 mm2，厚度10～45 mm。輸入輥、分散輥耙釘個數(shù)均為10個，根據(jù)物料流量將輸入輥高度固定，同步調(diào)動一至三級分散輥高度，一、二、三級分散輥耙釘尖與傳送帶耙釘尖最小垂直間隙與輸出葉片量、煙塊量關(guān)聯(lián)的具體數(shù)據(jù)記錄如圖2所示。

圖2 間隙變化與松散效果關(guān)系表Fig.2 Relationship table between gap change and loose effect

可以看出，一、二、三級分散輥耙釘尖與傳送帶耙釘尖最小垂直間隙在45 mm，10 mm，-20 mm以上時，隨著間隙增加，煙塊量逐漸增加；一、二、三級分散輥耙釘尖與傳送帶耙釘尖最小垂直間隙在45 mm，10 mm，-20 mm以下時，輸出斗沒有煙塊輸出。在保證設(shè)備分散效果的前提下減少煙葉造碎，需盡量增大分散輥耙釘尖與傳送帶耙釘尖最小垂直間隙，所以將一、二、三級分散輥耙釘尖與傳送帶耙釘尖最小垂直間隙值固定為45 mm、10 mm、-20 mm。

2.2 耙釘個數(shù)

為了測試輸入輥、分散輥耙釘個數(shù)對松散效果的影響，做5次試驗，每次試驗按生產(chǎn)流量加入100 kg煙塊，煙塊規(guī)格：表面大小50×50～200×200 mm2，厚度10～45 mm。一、二、三級分散輥耙釘與傳送帶耙釘最小垂直間隙固定為45 mm、10 mm、-20 mm，改變輸入輥、分散輥耙釘個數(shù)，具體數(shù)據(jù)記錄如圖3所示。

圖3 耙釘個數(shù)與松散效果關(guān)系表Fig.3 Relation table of number of rake nails and loose effect

可以看出，當(dāng)耙釘個數(shù)小于8時，仍有煙塊輸出；耙釘個數(shù)大于8時，沒有煙塊，松散效果良好。為避免耙釘過多增加煙葉造碎或帶來耙釘脫落隱患，需要盡可能減少輸入輥和分散輥耙釘個數(shù)，同時保證分散效果，選擇耙釘個數(shù)為8個。

2.3 造碎情況

煙葉造碎與煙葉質(zhì)量緊密相關(guān)，在設(shè)計煙葉分散裝置的同時需要對其造碎情況進(jìn)行分析。根據(jù)工藝質(zhì)量研究，切絲前碎片率低于3%（碎片：尺寸0～1.2×1.2 mm2的煙灰和尺寸1.2×1.2 mm2～ 10×10 mm2煙葉），對煙絲品質(zhì)的無明顯影響[4]。分散輥耙釘個數(shù)的試驗中，記錄了每次試驗輸出煙葉的碎片質(zhì)量，分散輥耙釘個數(shù)為8個，碎片平均質(zhì)量為2.8 kg，造碎率為2.8%，在工藝要求范圍內(nèi)。生產(chǎn)時，一批投葉量為5000 kg的生產(chǎn)批次，煙葉結(jié)塊的質(zhì)量在80～120 kg，可得：

煙葉分塊裝置造碎最大碎片量：m1=120 kg×2.8%=3.36 kg

在質(zhì)量要求下，該批次切前最大碎片量：m2=5000 kg×3%=150kg

裝置造碎與質(zhì)量要求最大碎片量之比：k=m1/m2=3.36/150=2.24%

由上式可以看出，煙葉分塊裝置造碎對生產(chǎn)影響很小，且加料前和切絲前有碎片篩分裝置，可進(jìn)一步減少裝置的造碎率。所以，該裝置造碎率滿足工藝質(zhì)量要求。

3 結(jié)論

本文所設(shè)計的煙塊分散裝置，占地小，不影響原有設(shè)備結(jié)構(gòu)，可以對未松散回潮透的煙塊進(jìn)行再次松散。在保證造碎率的前提下，有效提高了煙塊松散率，降低了煙塊堵料的風(fēng)險，降低了工人勞動強(qiáng)度，改善了后續(xù)環(huán)節(jié)加料和加水的均勻性，分散后的煙片不需要再通過回潮機(jī)，降低了能耗。

經(jīng)使用驗證，松散率控制在99%以上，對穩(wěn)定加料機(jī)出口水分、溫度有重要作用，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。