煙草工業(yè)新型短梗、細(xì)梗篩分設(shè)備的研究

用于煙草產(chǎn)品加工的煙葉中約含有25%～30%的煙梗，隨著卷煙工藝的日益優(yōu)化，經(jīng)膨脹工藝生產(chǎn)的梗絲按比例添加進(jìn)煙絲中，不僅可以控制成本，而且可以降低卷煙焦油含量、中和煙氣、改善煙支燃燒性能[1]。近年來，煙梗已經(jīng)成為卷煙工業(yè)公司廣泛采用的卷煙原料之一，梗絲質(zhì)量直接影響卷煙制品的質(zhì)量，影響梗絲加工質(zhì)量的因素很多，當(dāng)生產(chǎn)設(shè)備及其他工藝條件一致時，來料煙梗中短梗、細(xì)梗和梗拐所占比例大小就成為影響梗絲加工質(zhì)量的主要因素。因此，打葉復(fù)烤工序中對煙梗的篩分，即篩除細(xì)梗、短梗、梗拐，保留均質(zhì)化的長梗顯得尤為重要。

1 現(xiàn)狀分析

在現(xiàn)行的打葉復(fù)烤工藝中，經(jīng)葉梗分離、烘烤后的煙梗及梗拐混合物料由風(fēng)力輸送到振動式煙梗篩分機(jī)上，篩除梗拐、短梗、細(xì)梗頭后，進(jìn)行包裝，因此，煙梗篩分設(shè)備直接影響著梗拐與煙梗、長梗與短梗的分離效果。

目前，打葉復(fù)烤工藝中采用的煙梗篩分設(shè)備大多為振動篩分機(jī)[2]，篩面為孔篩結(jié)構(gòu)，篩孔尺寸單一，結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)。以玉溪卷煙廠復(fù)烤二車間為例，目前使用的篩分設(shè)備只有一種篩孔，尺寸是5 mm*15 mm。篩短梗效果尚可，但長度大于15 mm的細(xì)梗就很難從篩孔通過，造成漏剔除。梗尖細(xì)梗剔除不徹底，導(dǎo)致成品長梗中短梗、細(xì)梗偏多，使膨脹工藝制梗絲過程中梗末量大、梗塊多，細(xì)梗、短梗、梗頭等劣質(zhì)梗進(jìn)入膨脹梗絲，易導(dǎo)致切絲厚度不均勻、設(shè)備阻料及卷包成品質(zhì)量缺陷等問題。

新型篩分設(shè)備主要有鼠籠式篩分機(jī)、旋轉(zhuǎn)式多面篩分設(shè)備和光學(xué)成像篩分設(shè)備。鼠籠式篩分機(jī)和旋轉(zhuǎn)式多面篩分設(shè)備篩孔尺寸單一，對梗拐剔除效果好，未明顯提升細(xì)梗、短梗的篩分效果[3]；光學(xué)成像設(shè)備技術(shù)尚不成熟，且投資高。因此，改進(jìn)優(yōu)化傳統(tǒng)振動式篩分設(shè)備是最佳方案。

2 新型短梗、細(xì)梗剔除篩分設(shè)備的工作原理

本文主要針對傳統(tǒng)振動式梗篩分設(shè)備的篩面進(jìn)行優(yōu)化研究。傳統(tǒng)振動式梗篩分設(shè)備的基本原理是當(dāng)振篩振動時，物料不斷向前跳動，在運(yùn)動過程中，物理尺寸小于篩孔尺寸的物料通過篩孔落下，尺寸較大無法通過篩孔的物料則繼續(xù)往前運(yùn)動，從而完成篩選過程。

理想狀態(tài)是振動篩的振動精度很高，即所有尺寸小于篩孔尺寸的物料都能落下。然而在實(shí)際工作中，這個目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。因?yàn)閬砹现谢旌狭烁鞣N尺寸的物料，可能大尺寸的物料覆蓋在篩孔上，位于底層、小尺寸的物料位于上層，振動過程中，由于大尺寸物料的阻擋，出現(xiàn)漏剔除。主要原因是物料流量較大、振動頻率較小、篩面尺寸較小等，從而使料層較厚，導(dǎo)致物料疊加。然而，物料流量由前級工序決定，不能隨意調(diào)整，加大振動頻率會增加物料碎化，一般情況下，生產(chǎn)現(xiàn)場可放置篩面的空間有限，這些因素都使得振篩難以改進(jìn)。

另一方面，在棒狀物料的篩選中，即使某個篩孔的長度和寬度大于物料長度和直徑，但如果物料的朝向和篩孔朝向不一致，物料和篩孔也易形成交叉角，阻礙物料順利下落。這種情況下就只能依靠持續(xù)不斷的振動，直到物料朝向和篩孔朝向一致時，物料才能落下，這就嚴(yán)重降低了篩面的篩選效率。

為了解決上述問題，本文的研究方向是：在物料進(jìn)入有效工作篩面前對物料提前進(jìn)行整理與疏松，在不增加振動頻率的前提下提高篩分效率。篩面前置整理疏松機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖1所示。由于帶耙釘?shù)霓D(zhuǎn)軸與輸送帶面之間的距離是固定值，這就決定了料層厚度是固定值，且經(jīng)過耙釘?shù)恼?，煙?；旌衔锪媳惶崆笆崂砹艘槐?，大部分物料方向與運(yùn)輸帶輸送方向趨于一致，接下來物料進(jìn)入多尺寸新型篩面，有利于下一步的篩分。

圖1 前置整理疏松機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)

圖2 多尺寸新型篩面結(jié)構(gòu)示意圖

多尺寸新型篩面的結(jié)構(gòu)如圖2所示。由于物料的朝向趨向于一致，當(dāng)物料在多尺寸新型篩面遇到大量朝向與其朝向一致的篩孔1時，就更容易落下，從而盡快減小了料層厚度，增加了篩選效率。由于進(jìn)入篩面一段距離后，物料因振動而朝向已經(jīng)不統(tǒng)一，因此配合一些其他朝向或者尺寸的篩孔2和篩孔3，有助于物料盡快被篩走。

一個前置整理疏松機(jī)構(gòu)后配合一個多尺寸新型篩面工作，而整個新型短梗、細(xì)梗剔除篩分設(shè)備由多個這樣的組合構(gòu)成，每個組合之前均保留一定高度差，物料從上一級篩分組合機(jī)構(gòu)進(jìn)入下一級篩分組合機(jī)構(gòu)時，應(yīng)先進(jìn)入前置整理疏松機(jī)構(gòu)。

保留高度差的意義在于：物料從上一級組合機(jī)構(gòu)進(jìn)入下一級組合機(jī)構(gòu)時，在下落過程中，由于受到振動，物料被往前拋送時運(yùn)動的方向不一樣，相當(dāng)于落入下一級前置整理疏松機(jī)構(gòu)時物料的組成又被打亂了一次，使得一些可能在前一級一直被壓在底層的大尺寸物料來到了上層，這樣在以后的篩選過程中這部分大尺寸物料就不會再覆蓋在篩孔上，造成小尺寸物料的漏篩分。

多級結(jié)構(gòu)提高了篩分效率，保證了篩分質(zhì)量，具體設(shè)置的篩分級數(shù)，可根據(jù)各生產(chǎn)線的實(shí)際情況考慮設(shè)置。

3 設(shè)備結(jié)構(gòu)

新型短梗、細(xì)梗剔除篩分設(shè)備由機(jī)架、前置整理疏松機(jī)構(gòu)和多尺寸新型篩面組成，其中：前置整理疏松機(jī)構(gòu)包含輸送帶和疏松轉(zhuǎn)軸，疏松轉(zhuǎn)軸上帶有耙釘；多尺寸新型篩面下有收集輸送帶和振篩搖臂，振篩搖臂在電機(jī)帶動下使多尺寸新型篩面規(guī)律振動，實(shí)現(xiàn)往前運(yùn)送物料和篩分功能。篩面采用304不銹鋼制造，篩孔1尺寸設(shè)為2 mm*30 mm左右，可以很好地篩出細(xì)梗，后置的篩孔2和篩孔3尺寸在3 mm*12 mm左右，呈橫豎交替排列。

物料進(jìn)入多尺寸新型篩面后，首先經(jīng)過篩孔1的范圍。篩孔1的朝向和前置整理疏松機(jī)構(gòu)整理好的物料朝向一致，因此物料長度小于篩孔長度、直徑小于篩孔寬度的棒狀物料就可以被快速篩走，這一步主要篩出細(xì)梗，同時使得物料被攤薄，后續(xù)篩面的壓力減小，物料篩選速度提高。后續(xù)篩孔是不同朝向的篩孔2和篩孔3，經(jīng)過篩孔1的物料，由于振動的作用，物料的朝向已經(jīng)比較混亂，因此，不同朝向的篩孔2和篩孔3的交替布置就比僅僅一個朝向的篩孔更有利于接近物料的朝向，使得物料盡快被篩分和攤薄，后續(xù)篩面的壓力減小，物料篩選速度提高，這一步主要篩出短梗。

由于物料的重疊，一級多尺寸新型篩面無法篩分出全部的細(xì)梗和短梗，這就需要繼續(xù)進(jìn)入下一級組合機(jī)構(gòu)，物料在下落過程中得到重新排列的機(jī)會，再重復(fù)篩分，繼續(xù)篩出細(xì)梗和短梗。

4 改進(jìn)效果

為了測試試驗(yàn)樣機(jī)的效果，做了對比試驗(yàn)。

準(zhǔn)備100 kg同一批次的煙?；旌衔锪希殖少|(zhì)量相等的兩份，每份50 kg，一份編為A組物料，另一份編為B組物料。

在同一天的同一時間，分別讓A組物料通過傳統(tǒng)在產(chǎn)的振篩，B組物料通過新型短梗、細(xì)梗剔除篩分設(shè)備。

記錄下兩種設(shè)備完成篩分所需時間，以及篩分出的長梗質(zhì)量，計算出長梗率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 改進(jìn)后新型篩分設(shè)備與傳統(tǒng)振篩的效果對比

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，新型短梗、細(xì)梗剔除篩分設(shè)備篩分時間少于傳統(tǒng)振篩，篩出的長梗率也明顯提高。肉眼觀察，傳統(tǒng)振篩篩分出的細(xì)梗中摻雜一部分合格長梗，長梗中摻雜部分細(xì)梗，而新型短梗、細(xì)梗剔除篩分設(shè)備篩分出的物料中幾乎無摻雜現(xiàn)象。

5 結(jié)論

通過優(yōu)化改進(jìn)傳統(tǒng)振篩，在物料進(jìn)入有效工作篩面前對物料進(jìn)行提前整理與疏松，配合多尺寸新型篩面，并布置多級組合篩分機(jī)構(gòu)，提升了短梗、細(xì)梗篩分效率和效果，進(jìn)而提升了制梗絲效果和卷煙成品質(zhì)量。同時改進(jìn)成本低，改造易實(shí)現(xiàn)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，后期維護(hù)保養(yǎng)成本低，設(shè)備故障率低，可在行業(yè)內(nèi)廣泛推廣應(yīng)用。