气力分选装置及分选方法
阅读说明：本技术 气力分选装置及分选方法 (Pneumatic sorting device and sorting method ) 是由 杜亚琳 杜俊 袁文兵 薛晓祺 于 2021-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种气力分选装置,包括加速通道、进料通道、排杂通道、转向通道、扩散通道、引射气流通道、烟丝排出通道、烟丝排出通道、纸屑提升通道、离心通道、纸屑排出通道以及气流排出通道。本发明能够将烟丝中混杂的纸屑及烟梗分离出来,提高烟丝的纯净度,并保持烟丝原有的品质,从而使得高品质卷烟生产过程中的废烟支回收的烟丝无需降级再利用,以极大提升回收烟丝的使用价值。本发明还公开了一种气力分选方法。(The invention discloses a pneumatic sorting device which comprises an accelerating channel, a feeding channel, an impurity discharging channel, a steering channel, a diffusion channel, an injection airflow channel, a tobacco shred discharging channel, a paper shred lifting channel, a centrifugal channel, a paper shred discharging channel and an airflow discharging channel. The method can separate paper scraps and tobacco stems mixed in the tobacco shreds, improve the purity of the tobacco shreds and keep the original quality of the tobacco shreds, so that the tobacco shreds recovered from waste tobacco branches in the production process of high-quality cigarettes do not need to be degraded and reused, and the use value of the recovered tobacco shreds is greatly improved. The invention also discloses a pneumatic separation method.)
技术领域
本发明涉及一种烟草加工设备，具体涉及一种气力分选装置。本发明还涉及一种气力分选方法。
背景技术
卷烟生产中，由于机器、原辅材料和操作等原因，生产过程中会产出大量不符合产品标准的废烟支，废烟支通常占到总产量的1～1.5％，因此需要对废烟支实行集中处理，将废烟支的烟丝、滤嘴和卷烟纸进行分离。
在废烟支的分离过程中，卷烟纸的破碎会产生纸屑，这些纸屑混杂在烟丝中，导致分离出来的烟丝只能降级使用，用于更低档次卷烟的生产，因此造成了较大的浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种气力分选装置，它可以借助气力分离烟丝中的异物，从而将烟丝中混杂的纸屑分离出来。
为解决上述技术问题，本发明气力分选装置的技术解决方案为：
包括加速通道5、进料通道1、排杂通道3、转向通道6、扩散通道8、引射气流通道9、烟丝排出通道11、纸屑提升通道12、离心通道13、纸屑排出通道14以及气流排出通道16；水平设置的加速通道5的一端作为进气口2，另一端作为出口；进料通道1与所述加速通道5的上部连通；排杂通道3与所述加速通道5的下部连通；转向通道6的入口与所述加速通道5的出口连通；所述转向通道的出口斜向下；扩散通道8的入口与所述转向通道6的出口连通；所述扩散通道8的截面直径大于所述转向通道的截面直径；扩散通道8的出口斜向上；引射气流通道9与所述扩散通道8的侧部连通；烟丝排出通道11与所述扩散通道8的底部连通；纸屑提升通道12与所述扩散通道8的出口连通；纸屑提升通道12斜向上设置；离心通道13与所述纸屑提升通道12的出口连通；所述离心通道13的入口斜向下，出口向下；纸屑排出通道14与所述离心通道的侧部连通；纸屑排出通道斜向下设置；气流排出通道16与所述离心通道的出口连通。
在另一实施例中，所述转向通道为由第一圆弧段与第二圆弧段平滑连接所形成的反S形；所述第一圆弧段的外壁圆弧的弧长所对应的圆心角不大于90°；所述第二圆弧段的外壁圆弧的弧长所对应的圆心角小于90°；
在另一实施例中，，所述扩散通道的内壁圆弧的弧长所对应的圆心角小于180°；扩散通道的外壁圆弧的弧长所对应的圆心角小于90°。
在另一实施例中，所述离心通道13的外壁圆弧的圆心与内壁圆弧的圆心不同心。
在另一实施例中，所述离心通道的内壁圆弧的弧长所对应的圆心角不小于270°。
在另一实施例中，所述纸屑提升通道12的横断面下宽上窄。
在另一实施例中，所述引射气流通道9设置有流量调节板9-1。
在另一实施例中，所述离心通道13的内部设置有隔离网板15；隔离网板15位于纸屑排出通道14与气流排出通道16之间。
在另一实施例中，所述排杂通道3内设置有第一闸辊4；所述烟丝排出通道11内设置有第二闸辊10。
在另一实施例中，所述进料通道1沿垂向设置；所述排杂通道3沿垂向设置；所述烟丝排出通道11沿垂向设置；所述排杂通道3位于进料通道1的正下方。
本发明还提供一种气力分选方法，其技术解决方案为，包括以下步骤：
使具有流速的气流沿水平方向进入加速通道5；将待分离物料从进料口沿竖直方向自由或加速送入进料通道1，待分离物料在自身重力作用下向下运动；
在待分离物料向下运动的过程中，待分离物料在加速通道5的交汇处与水平方向的气流相遇；待分离物料中比重大于烟丝的异物穿过加速通道5继续向下运动，在第一闸辊4的作用下从排杂通道3的排杂口排出，实现待分离物料的一次分离；
气流与分离之后的物料混合形成一次分离物料流，气流使分离之后的物料在加速通道5内加速运动，并沿水平方向进入转向通道6；
一次分离物料流在转向通道6的导向作用下改变运动方向，由水平运动变为向下运动，一次分离物料流沿转向通道6的外侧壁面向下进入扩散通道8；扩散通道8对一次分离物料流进行导向，在一次分离物料流从转向通道6的出口流出并绕过扩散通道8的过程中，一次分离物料流的运动方向发生大角度转折；与此同时，通过引射气流通道9向扩散通道8的入口处输送引射气流，斜向下的一次分离物料流穿过水平方向的引射气流，一次分离物料流中的烟丝穿过扩散通道8进入烟丝排出通道11，一次分离物料流中的纸屑随气流向扩散通道8的出口运动，形成二次分离物料流，从而实现纸屑与烟丝的分离。
在另一实施例中，改变所述引射气流的流速，使得纸屑提升通道的气流速度小于烟丝悬浮速度而大于纸屑悬浮速度。
在另一实施例中，所述二次分离物料流穿过扩散通道8，通过斜向上的纸屑提升通道12流入离心通道13；二次分离物料流在沿离心通道13流动的过程中，其中的纸屑沿离心通道13的外侧壁运动，从而实现纸屑与气流的分离，分离出来的纸屑经纸屑排出通道14排出。
本发明还提供另一种气力分选方法，其技术解决方案为，包括以下步骤：
使具有流速的气流沿水平方向进入加速通道；将待分离物料从进料口沿竖直方向自由或加速送入进料通道，待分离物料在自身重力作用下向下运动；
在待分离物料向下运动的过程中，待分离物料在加速通道的交汇处与水平方向的气流相遇；待分离物料中比重大于烟梗的异物穿过加速通道继续向下运动，从排杂通道的排杂口排出，实现待分离物料的一次分离；
气流与分离之后的物料混合形成一次分离物料流，气流使分离之后的物料在加速通道内加速运动，并沿水平方向进入转向通道；
一次分离物料流在转向通道的导向作用下改变运动方向，由水平运动变为向下运动，一次分离物料流受离心力的作用沿转向通道的外侧壁面向下进入扩散通道；扩散通道对一次分离物料流进行导向，在一次分离物料流从转向通道6的出口流出并绕过扩散通道8的过程中，一次分离物料流的运动方向发生大角度转折；与此同时，通过引射气流通道9向扩散通道8的入口处输送引射气流，斜向下的一次分离物料流穿过水平方向的引射气流，一次分离物料流中的烟梗穿过扩散通道8进入烟丝排出通道11，一次分离物料流中的烟丝随气流向扩散通道8的出口运动，形成二次分离物料流，从而实现烟丝与烟梗的分离。
在另一实施例中，改变所述引射气流的流速，使得纸屑提升通道的气流速度小于烟梗悬浮速度而大于烟丝悬浮速度。
在另一实施例中，所述二次分离物料流穿过扩散通道8，通过斜向上的纸屑提升通道12流入离心通道13；二次分离物料流在沿离心通道13流动的过程中，其中的烟丝沿离心通道13的外侧壁运动，从而实现烟丝与气流的分离，分离出来的烟丝经纸屑排出通道14排出。
本发明可以达到的技术效果是：
本发明能够将烟丝中混杂的纸屑分离出来，提高烟丝的纯净度，并保持烟丝原有的品质，从而使得高品质卷烟生产过程中的废烟支回收的烟丝无需降级再利用，以极大提升回收烟丝的使用价值。
附图说明
本领域的技术人员应理解，以下说明仅是示意性地说明本发明的原理，所述原理可按多种方式应用，以实现许多不同的可替代实施方式。这些说明仅用于示出本发明的教导内容的一般原理，不意味着限制在此所公开的发明构思。
结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与上文的总体说明和下列附图的详细说明一起用于解释本发明的原理。
下面结合附图和
具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明气力分选装置的示意图；
图2是本发明气力分选装置的正面示意图。
图中附图标记说明：
1为进料通道， 2为进气口，
3为排杂通道， 4为第一闸辊，
5为加速通道， 6为转向通道，
8为扩散通道，
9为引射气流入口， 10为第二闸辊，
9-1为流量调节板，
11为烟丝排出通道， 12为纸屑提升通道，
13为离心通道， 14为纸屑排出通道，
15为隔离网板， 16为气流排出通道。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1所示，本发明气力分选装置，能够借助气力分离烟丝中的异物，包括水平设置的加速通道5，加速通道5的一端作为进气口2，加速通道5的另一端与转向通道6的入口相连通；加速通道5的上部连接进料通道1，加速通道5的下部连接排杂通道3；进料通道1、排杂通道3及加速通道5彼此连通于交汇处，交汇处作为第一分离区域；进料通道1和排杂通道3沿垂向设置；进料通道1的入口向上作为进料口，排杂通道3的出口向下作为排杂口；
本发明的加速通道5垂直于进料通道1设置，能够使待分离物料与气流充分接触而获得加速。本发明的进料通道1和排杂通道3沿垂向设置，能够借助于重力将比重较大的异物分离出来。
优选地，排杂通道3位于进料通道1的正下方；
排杂通道3内设置有第一闸辊4；第一闸辊4的轴向沿水平设置；第一闸辊4用于将物料排出并起到隔断空气的作用；
转向通道6为由第一圆弧段与第二圆弧段平滑连接所形成的反S形；转向通道6的入口沿水平设置，转向通道6的出口斜向下，转向通道6能够将气流从水平流入导向为斜向下流出；
第一圆弧段的内壁圆弧R1与外壁圆弧R2同心；第二圆弧段的内壁圆弧R3与外壁圆弧R4同心；R2＞R1，R4＞R3；
第一圆弧段的内壁圆弧R1与第二圆弧段的外壁圆弧R4平滑连接；第一圆弧段的外壁圆弧R2与第二圆弧段的内壁圆弧R3平滑连接；
优选地，第一圆弧段的外壁圆弧R2的弧长所对应的圆心角不大于90°；第二圆弧段的外壁圆弧R4的弧长所对应的圆心角小于90°；
转向通道6的出口与扩散通道8的入口相连通；扩散通道8的内壁圆弧R3与第二圆弧段的内壁圆弧R3平滑连接；扩散通道8的入口斜向上，扩散通道8的出口斜向上，以使扩散通道8能够将气流从斜向下流入导向为斜向上流出；扩散通道8的入口作为第二分离区域；
扩散通道8的截面直径大于转向通道6的截面直径，以使转向通道6的出口处即扩散通道8的入口处截面积突然增大；
优选地，扩散通道8的内壁圆弧R3的弧长所对应的圆心角小于180°；外壁圆弧R5的弧长所对应的圆心角小于90°；R5＞R3；
扩散通道8的底部连通沿垂向设置的烟丝排出通道11；烟丝排出通道11内设置有第二闸辊10；第二闸辊10的轴向沿水平设置；烟丝排出通道11的出口向下作为烟丝出口；第二闸辊10用于将物料排出并起到隔断空气的作用；
扩散通道8的侧部连通引射气流通道9；引射气流通道9水平设置；引射气流通道9引射气流通道9的入口设置有流量调节板9-1；通过改变流量调节板9-1的上下位置，能够改变引射气流通道9的入口直径，从而改变引射气流的流量，以调整纸屑与烟丝分离效果；
扩散通道8的出气段的直径大于进气段的直径，以使气流在通过扩散通道8的过程能够产生扩散效应；
扩散通道8的出口连通纸屑提升通道12；纸屑提升通道12斜向上设置；即纸屑提升通道12的出口高于入口，且纸屑提升通道12的中心线与水平方向之间形成一不小于45°的夹角α；扩散通道8的出口角度与纸屑提升通道12的倾斜角度相同，以使扩散通道8的出口与纸屑提升通道12平滑连接；
纸屑提升通道12的出口连通离心通道13；离心通道13的入口斜向下(即沿切线方向延伸)，离心通道13的出口向下连通气流排出通道16，以使离心通道13形成弧形的离心部；优选地，离心通道13的内壁圆弧R6的弧长所对应的圆心角不小于270°；
气流排出通道16的出口向下作为气流排出口；
离心通道13的侧部连通纸屑排出通道14；纸屑排出通道14斜向下设置(即沿切线方向延伸)；
离心通道13的内部设置有隔离网板15；隔离网板15位于纸屑排出通道14与气流排出通道16之间；隔离网板15起分隔空气与纸屑的作用。
离心通道13的外壁圆弧R7的圆心O2与内壁圆弧R6的圆心O1不同心，从而使离心通道13的入口直径和出口直径大于中部直径；在气流沿离心通道13流动的过程中，当气流从入口流至中部时，离心通道13的直径变小，气流的流速增大；当气流从中部流至出口时，离心通道13的直径变大，气流的流速减小；R7＞R6；
优选地，离心通道13的外壁圆心O2位于内壁圆心O1的下方，以使离心通道13的顶点处直径最小；在气流沿离心通道13流动的过程中，当气流从入口流至顶部时，离心通道13的直径变小，气流的流速增大；当气流从顶部流至出口时，离心通道13的直径变大，气流的流速减小；
由于气流在离心通道13的出口段的流速减缓，能够减缓纸屑的速度，使纸屑从离心通道13出口段侧部的纸屑排出通道14排出，从而避免纸屑落在隔离网板15上影响气流的排出。
优选地，气流排出通道16的出口连接负压风机，由阀门控制流量。
本发明气力分选方法，能够借助气力分离烟丝中的异物，包括以下步骤：
使具有流速的气流从进气口2沿水平方向进入加速通道5；将待分离物料(即混有异物的烟丝)从进料口沿竖直方向自由或加速送入进料通道1，待分离物料在自身重力作用下向下运动；
在待分离物料向下运动的过程中，待分离物料在加速通道5的交汇处与水平方向的气流相遇；待分离物料中比重较大的异物(即比重大于烟丝、纸屑，如金属屑、塑料微粒等)穿过加速通道5和气流继续向下运动，在第一闸辊4的作用下从排杂通道3的排杂口排出，从而实现待分离物料的一次分离；
气流与分离之后的物料(包含有烟丝和纸屑，或者包含有烟梗和烟丝)混合形成一次分离物料流，气流使分离之后的物料在加速通道5内加速运动，并沿水平方向进入转向通道6；分离之后的物料通常为纸屑与烟丝的混合物；
一次分离物料流在转向通道6的导向作用下改变运动方向，由水平运动变为向下运动，一次分离物料流沿转向通道6的外侧壁面向下进入扩散通道8；扩散通道8对物料流进行导向，在一次分离物料流从转向通道6的出口流出并绕过扩散通道8的过程中，一次分离物料流的运动方向发生接近180°的大角度转折；与此同时，通过引射气流通道9向扩散通道8的入口下方输送引射气流，斜向下的一次分离物料流穿过水平方向的引射气流，由于扩散通道8入口处的截面积突然增大，气流速度在此突然下降，而其中较重的烟丝其速度和方向在瞬间难以改变，导致一次分离物料流中烟丝和纸屑的惯性不同，惯性力较大的烟丝偏转程度较小，因此能够在惯性力的作用下穿过扩散通道8进入烟丝排出通道11，并在第二闸辊10的作用下从烟丝出口排出；而受风面积较大的纸屑的运动速度会随气流速度一起下降，惯性力较小，因此纸屑的偏转程度较大，则纸屑能够随气流向扩散通道8的出口运动，形成二次分离物料流，从而实现纸屑与烟丝的分离；
改变引射气流的流速，能够改变扩散通道8和纸屑提升通道12内的气流速度，使得纸屑提升通道12的气流速度小于烟丝悬浮速度而大于纸屑悬浮速度，以调节烟丝和纸屑的偏转程度，从而实现最佳的烟丝与纸屑的分离效果；
同时，由于扩散通道8的截面直径大于转向通道6的截面直径，使得转向通道6的出口处即扩散通道8的入口处截面积突然增大，扩散通道8的流场压强较低，因此能够在扩散通道8内形成有利于纸屑偏转的压力梯度，使分离程度更高。
二次分离物料流穿过扩散通道8的出气段斜向上进入纸屑提升通道12，由于纸屑提升通道12的横断面下宽上窄，二次分离物料流的速度由下至上逐渐增大，使携带有纸屑的二次分离物料流流入离心通道13；
在此其间，即使有少量烟丝进入纸屑提升通道12，烟丝也会在自身重力的作用下减速落入烟丝排出通道11；
二次分离物料流在沿离心通道13流动的过程中，在离心力的作用下纸屑沿离心通道13的外侧壁运动，分离出来的纸屑经纸屑排出通道14排出，从而将纸屑从二次分离物料流中分离出来；分离后的气流从气流排出通道16排出。
本发明通过改变气流的运动方向，使烟丝及烟丝中纸屑的运动轨迹发生不同程度的改变，从而使将烟丝中的纸屑与烟丝分离。
本发明利用气流为烟丝提供动能从而在通道内形成物料流，利用转向通道6控制烟丝的运动方向，利用扩散通道8改变物料流运动方向并形成流场压强梯度，实现物料流的大角度转向和扩散，使得物料流中的不同组份在穿过引射气流时因惯性和受力不同而发生程度不同的偏转，从而实现纸屑与烟丝的分离。本发明利用离心通道13将纸屑从气流中分离出去，以利于纸屑的机械化自动收集。
本发明先使待分离物料在气力作用下运动形成所谓物料流，然后使该物料流的运动方向发生大角度转折，运动方向改变之后的物料流能够与水平方向的引射气流发生充分接触，并利用扩散通道8所形成的气流压强梯度，同时利用烟丝与纸屑的受风面积的差异，纸屑的受风面积更大，使物料流中的烟丝和纸屑发生不同程度的偏转，从而将纸屑从烟丝中分离出来。
本发明利用离心力的作用，当纸屑随气流在离心通道13运动的过程中，由于纸屑所受离心力更大，纸屑会沿离心通道13的外侧壁运动，并从纸屑排出通道14排出，从而将纸屑从气流中分离出来，从而实现纸屑的收集。本发明能够将大比重的杂质、纸屑从烟丝中分离出来，此时烟丝的纯净度符合高品质标准要求。
本发明利用气力的柔和作用实现异物的分离，烟丝在输送及分离过程中不易破碎，烟丝品质得以保持。
本发明的气力分选装置不仅能够用于分离纸屑与烟丝，还能够用于分离烟丝与烟梗；只需调节引射气流的流速，使得纸屑提升通道12的气流速度小于烟梗悬浮速度而大于烟丝悬浮速度，利用一次分离物料流中烟梗和烟丝的惯性不同，惯性力较大的烟梗偏转程度较小，从转向通道6中抛出的烟梗能够穿过扩散通道8进入烟丝排出通道11，并在第二闸辊10的作用下从烟丝出口排出；而惯性力较小的烟丝偏转程度较大，则烟丝能够随气流向扩散通道8的出口运动，进入纸屑提升通道12，并最终从纸屑排出通道14排出，从而实现烟丝与烟梗的分离；
同时，由于扩散通道8入口处的截面积突然增大，扩散通道8的流场压强较低，因此能够在扩散通道8内形成有利于烟丝偏转的压力梯度，使分离程度更高。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形，而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
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