在籽棉管道上增加排棉稈裝置的可行性

■ 王韶斌 劉憲坤 侯勝同 竇志鵬

〔山東天鵝棉業(yè)機械股份有限公司，山東濟(jì)南 250032〕

一、棉稈的來源

棉花主要生長在植株主干的果枝（俗稱棉稈）上，果枝上長有葉片和棉桃，葉片起到制造糖類和光合作用促進(jìn)果實的發(fā)育和生長。棉花開花成熟后需要收獲，隨著機械化采摘的普及，在北疆地區(qū)棉花采摘已達(dá)到80%以上的機械采摘率，機械采摘主要依靠采棉機摘錠的旋轉(zhuǎn)把開花的棉花纏繞下來被風(fēng)力吸走。摘錠旋轉(zhuǎn)纏繞棉花的過程中，機械容易碰到棉稈而同棉花一起纏繞下來混合到棉花中。機械采摘后的籽棉含雜率在12%左右，通過對雜質(zhì)檢測分析，鈴殼約占1%，棉稈約占0.5%，棉葉及纖維雜質(zhì)約為4%，其中葉片及疵點纖維雜質(zhì)占總雜質(zhì)量的75%，其它為塵土、異性纖維等。

二、棉稈的危害

采摘下來的棉花中包含的棉稈具有不規(guī)則性、長短不一，長的棉稈在15 mm 左右，短的在3 mm 左右，粗細(xì)不同、粗的棉稈直徑在8 mm 左右，細(xì)的直徑在4 mm 左右，有直有彎，還有的呈鉤型，與棉花纏繞在一起給清理帶來困難，同時還會出現(xiàn)以下危害。

（一）增加索絲數(shù)量影響清理效率

在棉花加工過程中，棉花主要靠風(fēng)力輸送進(jìn)入清理設(shè)備和軋花機中，在輸送過程中棉稈的不規(guī)則運動和棉花進(jìn)一步纏繞，造成索絲的增加甚至堵塞清理設(shè)備格條的間隙，影響清理效率。索絲就是指多根棉纖維相互糾纏呈條索狀，從縱向難以扯開的纖維束。

（二）引起火災(zāi)影響加工效率

棉稈最終會進(jìn)入軋花機的工作箱內(nèi)和籽棉一同形成籽棉卷被鋸片鉤拉，這就容易堵塞在兩肋條之間，長時間和鋸片摩擦后引起發(fā)熱甚至著火，軋花廠是甲級防火單位，最擔(dān)心的就是火災(zāi)問題，這會影響整條生產(chǎn)線的加工效率。

（三）對鋸片產(chǎn)生磨損，影響使用壽命

棉稈比棉纖維的硬度大，鋸片鉤拉棉稈后對鋸齒產(chǎn)生一定的磨損，降低了鋸片的使用壽命。

（四）影響加工產(chǎn)量

棉稈在工作箱內(nèi)被籽棉卷裹挾著旋轉(zhuǎn)，因為沒有纖維最終會被籽棉包圍著旋轉(zhuǎn)到籽棉卷的中心，所以比較蓬松的棉纖維占據(jù)著一定的位置，影響了籽棉卷內(nèi)的棉花數(shù)量。

（五）影響后序的棉籽加工

棉稈長時間停留在工作箱內(nèi)會陸續(xù)隨著棉籽一塊掉落下去，造成棉籽中的雜質(zhì)含量增多，影響后序的棉籽加工。

三、清理棉稈的方法和意義

（一）清理棉稈的方法

機采棉的軋花工藝中，對籽棉的清理達(dá)4 次～6次，纖維表面上的雜質(zhì)依靠刺釘輥筒的撥打和U 型齒條輥的鉤拉進(jìn)行清除，而棉稈和籽棉的纖維緊緊地纏繞在一起且棉稈形狀不規(guī)則，多次的清理也難以全部清理掉棉稈，同時增加清理部件的磨損。籽棉在從貨場進(jìn)入到軋花機的期間，除去在設(shè)備內(nèi)的清理就是依靠風(fēng)力作用在管道內(nèi)移動，管道有時在空中有時在地面上。在籽棉管道中有彎頭的地方增加排棉稈的裝置，從籽棉進(jìn)入管道開始就著手解決排棉稈的問題，一直延伸到軋花機，期間彎頭大約有5 個～7 個。管道排棉稈的兩個優(yōu)點：其一，不管是空中的彎頭還是地面以下或者地面上的彎頭，有彎頭的地方就可以增加排棉稈裝置，不增加動力，排棉稈的區(qū)域多了就會極大地降低籽棉中的棉稈；其二，由于棉稈的形狀不規(guī)則，較難通過一種設(shè)備就完全排出，而依靠彎頭和風(fēng)力作用形成的離心力外加剪切力的合力排出的幾率會高一些。

（二）清理棉稈的意義

1.降低了索絲數(shù)量。

籽棉主要通過風(fēng)力輸送進(jìn)入車間，然后經(jīng)過清理設(shè)備進(jìn)入軋花機，在風(fēng)力輸送過程中棉稈會鉤拉纏繞纖維，造成索絲的增多。

2.減少了加工過程中著火的幾率。

纖維與棉籽主要靠鋸片的鉤拉和肋條阻擋進(jìn)行分離，在鉤拉過程中容易一并鉤拉住棉稈，由于其有一定的可塑性，因此會卡在兩肋條之間的縫隙內(nèi)，長時間和鋸片摩擦容易引起火災(zāi)，進(jìn)而影響整條生產(chǎn)線的運行。

3.降低了纖維的雜質(zhì)含量。

因棉稈的形狀不規(guī)則，所以在風(fēng)力輸送和清理過程中棉稈會經(jīng)過反復(fù)的撞擊。在籽棉卷的轉(zhuǎn)動過程中，棉稈的毛刺會被磨掉黏附在纖維上一并被鋸片鉤拉走，同時棉稈會在鋸片鉤拉的過程中被鉤斷，增加了雜質(zhì)含量。

4.提升了皮棉品質(zhì)。

不只清除棉稈，還會排出鈴殼、葉片、不孕籽之類的雜質(zhì)，提升皮棉的質(zhì)量。

四、工作原理

該裝置應(yīng)與90°彎頭配合使用，因為它需要借助彎頭產(chǎn)生的離心力來完成棉稈的清除工作。具體來說，排棉稈裝置的進(jìn)口端連接90°彎頭，籽棉以25 m/s左右的速度進(jìn)入彎頭后，籽棉會貼著彎頭的外側(cè)內(nèi)壁移動形成巨大的離心力，而重的棉稈更會貼著彎頭的外側(cè)內(nèi)壁移動。當(dāng)運動到彎頭的出口時，籽棉會貼著整個彎頭圓截面的上部快速進(jìn)入直形圓管，直形圓管和彎頭的直徑相同，在直形圓管里面有個弧形調(diào)節(jié)板低于彎頭的上部內(nèi)壁，形成一個剪切力順勢把棉稈從弧形調(diào)節(jié)板和直形圓管的間隙排出，沖擊到儲存箱內(nèi)，沉降下來匯集回收。

圖1 排棉稈裝置

該裝置的另一種方法是：在90°彎頭的中間位置離心力最大的區(qū)域留有一個長形孔，在籽棉行進(jìn)方向的彎頭里面安裝一個比彎頭外圓小的非同心圓舌頭形狀的調(diào)節(jié)板，對籽棉進(jìn)行剪切，棉稈依靠強大的離心力從舌頭和長形孔的縫隙排出。

圖2 彎頭排雜裝置

五、結(jié)構(gòu)構(gòu)成

排棉稈裝置主要由90°彎頭、直形圓管、弧形調(diào)節(jié)板、棉稈儲存箱組成。

圖3 地面排棉稈結(jié)構(gòu)

（一）90°彎頭的構(gòu)成

90°彎頭一般用2.5 mm 鋼板卷圓焊接而成，90°的彎頭分成兩端5°的小彎頭和中間8 個10°的大彎頭，目的是增加圓弧平滑的過渡，兩端有法蘭以方便連接，不至于使籽棉產(chǎn)生紊流狀態(tài)，有利于離心力的形成。

（二）直形圓管

直形圓管是排棉稈的主要構(gòu)成。在直形圓管上留有一個長270 mm～300 mm，弧形寬370 mm～400 mm 的缺口，缺口兩邊軸向上留有4 個孔，直形圓管兩端留有40 mm 角鋼樣式的法蘭，圓管的端面不能凸出法蘭平面，一端法蘭上焊接有3 個調(diào)整螺栓，螺母直接焊接在預(yù)留的法蘭圓弧面上，螺栓可以旋轉(zhuǎn)。

圖4 空中排棉稈內(nèi)部零配件示意圖

（三）弧形調(diào)節(jié)板

弧形調(diào)節(jié)板排棉稈的關(guān)鍵部件。弧形調(diào)節(jié)板的圓心要和直形圓管上保持同軸心，同時弧度還要貼近直形圓管的內(nèi)壁，調(diào)節(jié)板的厚度不能低于3 mm，必須保證調(diào)整后不能變形，調(diào)節(jié)板上焊接4 個螺柱，焊接后底面不能有凸起，以免鉤拉損傷纖維。裝配到直形圓管時，弧形調(diào)節(jié)板與直管進(jìn)籽棉口的間距控制在7 mm～9 mm，把4個螺柱穿到直形圓管的4 個孔里用螺母固定，在調(diào)整螺栓的壓力下增加調(diào)節(jié)板和直管之間的密封墊，鎖緊弧形調(diào)節(jié)板的4個螺柱。

（四）棉稈儲存箱

棉稈儲存箱有兩種，一種是應(yīng)用于空中排棉稈的儲存箱A；一種是應(yīng)用于地面上排棉稈的儲存箱B，雖然結(jié)構(gòu)不同，但是兩種都是由上下部組成。A的結(jié)構(gòu)是垂直于直形圓管，上部有觀察窗和檢修門，下部主要進(jìn)行匯集回收。B 的結(jié)構(gòu)是平行于直形圓管，上部有觀察窗，下部留有檢修門。

圖5 地面排棉稈儲存箱B示意圖

六、具體實施方式

帶有棉稈的籽棉從彎頭一端進(jìn)入，依靠風(fēng)力作用沿著弧線形成的離心力進(jìn)入直形圓管。

直形圓管：形成的離心力遇到直形圓管內(nèi)的弧形調(diào)節(jié)板的剪切力，靠近彎頭內(nèi)壁移動的重的棉稈與纖維之間的纏繞瞬間被截斷，通過弧形調(diào)節(jié)板與直形圓管之間的間隙排出。

弧形調(diào)節(jié)板：主要起攔截棉稈的作用，形成剪切力，通過離心力和剪切力的合力，把棉稈和纖維分離，促使棉稈的排出。

棉稈儲存箱：主要起到匯集棉稈的作用?！?/p>