CN101856142B - 一种改进的新型烟丝膨胀装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在烟厂制备烟草的烟叶膨化处理装置，更具体的是指一种改进的新型烟丝膨胀装置，膨胀装置将经过二氧化碳液体浸泡过并形成干冰的烟丝通过高温气流进行膨胀处理。其为具有水平设置的一入口以及一出口的Z字型管状结构，入口连接有热风输送装置，出口连接有切向分离器，入口处还与进料机构连通，管状结构全程则采用长圆形截面，其中竖直管段的长圆形截面面积由入口端至出口端逐渐增加，其中长圆形截面纵向长轴长度逐渐增加，横向短轴的长度不变，热风输送装置输送的热风在所述入口的方向与该横向短轴方向平行。该膨胀装置大大提高膨胀装置内烟丝的换热效果，同时也防止烟丝之间的碰撞，提高了整丝率。

Description

一种改进的新型烟丝膨胀装置

技术领域

本发明涉及一种在烟厂制备烟草的烟叶膨化处理装置，更具体的说，是指一种改进的新型烟丝膨胀装置，膨胀装置将经过二氧化碳液体浸泡过并形成干冰的烟丝通过高温气流进行膨胀处理。

背景技术

现今制备二氧化碳膨胀烟丝过程是将烟草叶丝用液态二氧化碳浸渍，再减压至常压，使二氧化碳形成干冰。如果将低温的干冰烟丝送入烟丝膨胀装置的管道中，并通入高温气流，干冰就快速升华后，从烟丝内部快速溢出，烟丝随之膨胀，进而得到上述的二氧化碳膨胀烟丝。

传统的膨胀烟丝的膨胀装置的管道，横截面为圆形，且在管道的全长中所有的截面面积相同(如说明书附图1所示)。烟丝在等截面圆形管道中进行膨胀的过程中，存在如下缺欠：

①在整个管道中，风速极不均匀，在管道各个横截面上，烟丝速度梯度很大，进而导致烟丝之间相对速度不同，在输送中烟丝之间碰撞、摩擦机会增加，使烟丝造碎率增加；

②由于风速极不均匀，造成烟丝热交换不均匀，必然造成升华后烟丝含水率不均匀，影响后续工序的烟丝质量指标；

③由于离心力的作用，烟丝在管道内，会聚集并沿着弯曲半径最大的一侧流动(如说明书附图4所示的阴影部分即为现有技术中烟丝在膨胀装置的运动轨迹)，其结果会影响热交换效果。

如公开号为CN1426708，名称为“烟丝膨胀方法及设备”的中国发明专利以及公开号为CN1061328，名称为“烟草膨胀方法和系统”的中国发明专利均公开了烟草膨胀的方法以及采用该方法的设备或者系统，但是在上述专利所说明的技术方案中均记载了膨胀烟丝装置的管道均采用圆形截面，并且该管道全程的截面均相同，且其中直立管道段均竖直布置。因此，该两项专利公开的技术方案中也具有上述现有技术的缺陷。

另外，也有技术人员为了克服上述的缺陷而研究的其它技术方案，如公开号为CN1174000，名称为“膨胀烟草的方法和设备”的中国发明专利就公开了一种横截面不断增大的膨胀装置管路结构，虽然其公开了一种采用非圆形截面的管道，包括有卵形或者矩形形状，并且定义了其截面上的深度以及宽度的比率，但是其并没有注意到因为不断加大截面深度而造成的管道内风速变化对管道内烟丝的影响，从而严重影响了烟丝的整丝率。同时在国际公开号为WO96/05742，名称为“膨胀烟草的方法和装置”(Method And Apparatus For Expanding Tobacco)的美国PCT专利公开文件中也同样公开了上述的技术方案，但是其也没有注意到因为不断扩大截面深度而造成的管道内风速变化对管道内烟丝的影响，从而严重影响了烟丝的整丝率。

因此，本发明就是基于上述的缺陷，提出的一种改进的新型烟丝膨胀装置，该膨胀装置可以使得烟丝沿着该膨胀装置的中心线均匀输送，大大提高膨胀装置内烟丝的换热效果，同时也防止烟丝之间的碰撞，提高整丝率。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种改进型烟丝膨胀装置，该膨胀装置可以使得烟丝沿着该膨胀装置的中心线均匀输送，大大提高膨胀装置内烟丝的换热效果，同时也降低烟丝之间的碰撞机率，提高整丝率。

为了实现上述的发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种改进的新型烟丝膨胀装置，该膨胀装置为具有水平设置的一入口以及一出口的Z字型管状结构，在该入口连接有热风输送装置，在该出口连接有切向分离器，该管状结构入口处还与进料机构连通，所述的管状结构全程采用长圆形截面(如说明书附图3所示)，该管状结构的竖直管段的长圆形截面面积由入口端至出口端逐渐增加，其中长圆形截面纵向长轴长度逐渐增加，横向短轴的长度不变，所述热风输送装置输送的热风在所述入口的方向与该横向短轴方向平行。

所述的膨胀装置至少包括依次连通的入料管，直管段以及出口过渡管，该入料管开口端与所述热风输送装置的蒸汽喷嘴连通，该出口过渡管开口端与切向分离器连通，其中该直管段即为所述的竖直管段。

所述的膨胀装置还包括两个弯管段，其中第一弯管段用以连接所述的入料管以及所述的直管段一端，第二弯管段用以连接所述的直管段的另一端以及所述的出口过渡管，所述的相互连接的各个管路均采用长圆形截面，并且各个管路之间连接部分的截面相互配合。

所述的长圆形截面形状由两侧采用半圆弧和与之对应连接的矩形结构组成，其中该长圆形的纵向长轴方向为半圆弧与矩形结构并列的方向。

所述的入料管的管侧设置有入料口，在入料口处截面减小以形成文丘里效应，该入料口与进料机构连通。

所述的直管段与水平线的夹角为大于90°并且小于100°。所述的入料管以及出口过渡管均为水平设置。

所述的膨胀装置的入口所在的垂直位置低于出口所在垂直位置，并且从所述入口到所述出口的水平位置的流动方向是一致的。

通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种改进型烟丝膨胀装置，该膨胀装置可以使得烟丝沿着该膨胀装置的中心线均匀输送，大大提高膨胀装置内烟丝的换热效果，同时也防止烟丝之间的碰撞，提高整丝率。

附图说明

图1中显示的是现有的烟丝膨胀装置的结构示意图；

图2中显示的是本发明烟丝膨胀装置的结构示意图；

图3中显示的是直管段的K向示意图；

图4中显示的是现有的烟丝膨胀装置内烟丝传输的路线图；

图5中显示的是现有的烟丝膨胀装置与本申请膨胀装置的对比示意图；

附图中各标号所代表的组件的名称说明如下：

1入料管        2直管段    3出口过渡管    4第一弯管段

5第二弯管段    6入料口    7进料机构      8热风输送机构

9蒸汽喷嘴

具体实施方式

本发明提供了一种改进型烟丝膨胀装置，该膨胀装置可以使得烟丝沿着该膨胀装置的中心线均匀输送，大大提高膨胀装置内烟丝的换热效果，同时也降低了烟丝之间的碰撞机率，提高烟丝在膨胀过程中的整丝率。

本发明提供一种改进的新型烟丝膨胀装置，该膨胀装置为具有水平设置的一入口以及一出口的Z字型管状结构，在该入口连接有热风输送装置，在该出口连接有切向分离器，该管状结构入口处还与进料机构连通，所述的管状结构全程采用长圆形截面(如说明书附图3所示)，该管状结构的竖直管段的长圆形截面面积由入口端至出口端逐渐增加，其中长圆形截面纵向长轴长度逐渐增加，横向短轴的长度不变，所述热风输送装置输送的热风在所述入口的方向与该横向短轴方向平行。

图2中显示的是本发明的烟丝膨胀装置的连接结构示意图。在该实施例当中膨胀装置不仅包括的入料管1，直管段2以及出口过渡管3，还包括两个弯管段，其中第一弯管段4用以连接所述的入料管1以及上述的直管段2的一端，第二弯管段5用以连接上述的直管段2的另一端以及所述的出口过渡管3，相互连接的各个管路均采用长圆形的截面，并且各个管路之间连接部分的截面相互配合。另外该入料管1开口端与热风输送装置8的蒸汽喷嘴9连通，该出口过渡管3开口端则与切向分离器连通。同时在入料管1的管侧设置有入料口6，在入料口6处截面减小以形成文丘里效应，该入料口6与进料机构7连通，通过进料机构7向入料口内输送烟丝。这样上述这些技术特征与在图1中的现有技术的烟丝膨胀装置的结构相比除了管路所采用的截面形状外其它技术特征基本相同，但是由于仅仅改变整个膨胀装置管道截面形状仍然会导致如在背景技术的内容中提到的技术缺陷。

因此在本申请的实施例当中，入料管1与出口过渡管3均水平设置且流向相同，且在垂直位置上入料管1低于过渡管3的，同时直管段2与入料管1之间的夹角为95°(实际上在90°-100°之间的任何数值都可以)，保证该直管段2与垂直方向具有一定倾斜。同时该直管段2由第一弯管段4向第二弯管段5过渡的过程中的直管段2截面面积不断增大，实际上是纵向长圆形截面的长轴方向不断加长，而横向的短轴方向的长度则不变，这样的情况该直管段2的截面面积也不断增大。采用上述区别于现有技术的技术特征均是为了保证在高温气流流入该膨胀装置的管路中纵向长轴方法的风速均匀使得横向短轴方向上的风速梯度并不明显，使得烟丝膨胀装置内的膨胀烟丝受热均匀并且沿着整个管路的中心线均匀移动，降低烟丝之间的碰撞机率。

为了进一步提高本发明的技术效果，上述第一弯管段曲率半径应该大于第二弯管段曲率半径。另外，所述的热风输送装置8为变速风机，其通过蒸汽喷嘴9向入料管1的一端输入带有蒸汽的热风。

下面从另一角度对本发明的实施例进行整体说明如下，改进的新型处理干冰烟丝的膨胀装置是从截面A始，到截面F止的一段管路。截面A至截面B是入料管1，该段管路的截面是长圆形截面，其侧表面上加工有一个入料口9，在入料口9处，将长圆形截面积减小，以形成文丘里效应，使入料顺畅。截面B到截面C是一段大弯曲半径的第一弯管段4，该第一弯管段4的截面与入料管1相同，在该段弯管内，主要完成烟丝中干冰升华的功能，由热风输送机构8设计传输的风速一般选30m/s～36m/s，截面C到截面D为直管段2，图3中显示的该段管道沿K向的截面视图，其中的c-d向为短轴，在本实施例的结构涉及中其长度始终不变，而a-b向为长轴，在直管段2由下端至上端逐渐加长。该直管段2的设置与水平方向的入料管1的夹角为95°，以使烟丝从截面C流出时，脱离截面C的左侧垂直上升，到达截面D时，烟丝将处于截面D的中心位置，在该直管段2内，主要实现烟丝干燥和定形功能。截面D到截面E是另一段弯管，即第二弯管段5，该段管路的截面与截面D相同。截面E到截面F是出口过渡管3，截面F的尺寸取决于切向分离器入口法兰尺寸。A截面还是一个蒸汽入口，使烟丝进入膨胀装置的管道时，迅速与蒸汽接触，增加工艺气体的热焓和烟丝的润性，减少造碎。通过这样的结构设置，当烟丝入口截面B采用设计风速30m/s时，烟丝到达截面D速度约降为20.7m/s，而整个膨胀装置的整丝率可提高2-5％左右。

图3中的本发明的直管段的K向截面视图，该长圆形截面两侧采用半圆弧，中间则是该圆弧对应连接的矩形结构，其中该长圆形的长轴方向为半圆弧与矩形结构并列的方向，与之垂直的另一方向为短轴。

图4中则提供了采用本申请的技术方案与现有技术的膨胀装置的管路的对比示意图，其中在图中各标示点对应的管路处的气流参数如下两表所示，表1中对应的是图4右侧的本申请实施例的膨胀管路内对应截面处气流参数，表2中对应的是图4左侧的现有技术的膨胀管路内对应截面处气流参数。

表1

其中“变化％”一栏的数值均是分别相对于中心点A2，B2的变化率；

表2

其中“变化％”一栏的数值均是分别相对于中心点C2，D2的变化率；

由上述两表可以看出，现有技术以及本申请均是采用扩大膨胀装置管状结构的截面的技术方案来克服现有技术的缺陷，但是由于图4左侧附图中的现有技术采用的是圆形截面，所以由于其本身截面面积的增大，导致风速梯度的不断加大，如表2中由C1与C3速度梯度递增到D1与D3的速度梯度，这样就使得膨胀装置内气流的速度梯度不断增大，增加烟丝之间的摩擦机率，增大了烟丝的造碎率。

但是本申请的膨胀装置的技术方案则采用长圆形截面结构，由于其仅仅增大长圆形截面长轴方向的长度，但是短轴方向的长度不变，另外热风输送装置输送的热风在所述入口的方向与该横向短轴方向平行，这样的技术方案正好与背景技术中应用在对比文件中的技术方案不同，因此这样就使得整个膨胀装置管状结构内的气流速度梯度变化不大，避免了烟丝之间的摩擦，减小了烟丝的造碎率。这样的技术方案，使得在充分膨胀烟丝的基础之上减小了烟丝的造碎率。

通过采用如上的技术方案，本发明提供了一种改进型烟丝膨胀装置，该膨胀装置可以使得烟丝沿着该膨胀装置的中心线均匀输送，大大提高膨胀装置内烟丝的换热效果，同时也防止烟丝之间的碰撞，提高整丝率。

另外本发明的保护范围并不局限于上述实施例中的具体实施方案，而是只要满足本发明的权利要求书的技术特征的组合就落入了本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种改进的新型烟丝膨胀装置，该膨胀装置为具有水平设置的一入口以及一出口的Z字型管状结构，在该入口连接有热风输送装置，在该出口连接有切向分离器，该管状结构入口处还与进料机构连通，所述的管状结构全程采用长圆形截面，该管状结构的竖直管段的长圆形截面面积由入口端至出口端逐渐增加，其特征在于，该长圆形截面纵向长轴长度逐渐增加，横向短轴的长度不变，所述热风输送装置输送的热风在所述入口的方向与该横向短轴方向平行；

膨胀装置不仅包括的入料管，直管段以及出口过渡管，还包括两个弯管段，其中第一弯管段连接所述的入料管以及直管段的一端，第二弯管段连接直管段的另一端以及出口过渡管；

所述第一弯管段的曲率半径大于第二弯管段的曲率半径；

同时直管段与入料管之间的夹角为95°。

2.根据权利要求1所述的膨胀装置，其特征在于，所述的长圆形截面形状由两侧采用半圆弧和与之对应连接的矩形结构组成，其中该长圆形的纵向长轴方向为半圆弧与矩形结构并列的方向。

3.根据权利要求1所述的膨胀装置，其特征在于，所述的入料管的管侧设置有入料口，在入料口处截面减小，该入料口与进料机构连通。

4.根据权利要求1所述的膨胀装置，其特征在于，膨胀装置的入口所在的垂直位置低于出口所在垂直位置，并且从所述入口到出口的水平位置的流动方向是一致的。

Images