CN1026750C - 卷接工艺风力供给方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷接工艺风力的供给方法及装置。该方法的特征是将卷烟厂卷接设备现有的卷接工艺风力用多台风机单独供给的方法，改成用1台风机集中供给的方法。为实施该方法而专门设计的、用以平衡卷烟机和装接机间高压差的调压器，包括由法兰盘1和圆筒9组成的进风管和出风管；圆筒3、端盖8和导流器10组成的壳体；文丘里管4、导向套5、导向杆6、钢丝绳7、拉伸器11组成的调节机构。本发明可广泛用于卷烟厂的技术改造。

Description

本发明涉及一种卷接工艺风力供给方法及装置，具体说，就是卷烟厂中卷烟机和装接机的风力供给方法及装置。

在卷烟厂中，由于卷接工艺过程会产生大量粉尘，因此，在考虑工艺风力供给方法时，还必须同时考虑除尘方法。依据两者的关系，目前国内外普遍采用的卷接工艺风力供给是用多台风机单独供给的方法，通常有如下两种：

（一）单机工艺风力与单机除尘的方法

该方法就是不加任何改造，原封不动地使用现有的卷烟机和装接机。按动力源的不同，现有的卷烟机可分为两类：一类是以法国德库菲勒（Decoufla）公司生产的LOF、LOGA型为代表、用1台高压风机作动力源的单一负压吸丝成型的卷烟机;另一类是以英国莫林斯公司（Molins）生产的MK型为代表、用1台中压风机和1台高压风机作动力源的压抽混合吸丝成型的卷烟机。现有的装接机也可分为两类：一类是以德国豪尼（Hauni）公司生产的MASX-S，MAX-D型为代表，用风机作动力源的装接机;另一类是以德国的MAX-Ⅲ和英国的PA型为代表，用真空泵作动力源的装接机。每一台卷烟机、装接机自身都带有单机除尘器或过滤器。

图1（a）为法国型卷烟机结构示意图。它包括风机1、除尘器2、吸丝道3、增压网板4、吸丝带5、吸气梁6及其连接管道与附件等。在卷烟成型过程中，由机械装置不断传送到吸丝道底部的烟丝，通过吸丝道风流连续不断地输送并被吸附到吸丝带上，吸丝带不停地转动，并把吸丝带上的烟丝输送到纸带上，形成运动的烟条，最后通过烟枪等装置成型。吸丝道风流的一部分穿过吸丝带，进入吸气梁的风室，另一部分通过增压网板4及管道与来自风室的风流混合，经除尘器2净化后，由风机1排至车间。

图1-b为德国的一种装接机结构示意图。它包括风机1、过滤器2、集气管3、左连接管4、 左集气室5、右连接管6、右集气室7、迷宫除尘器8以及与各吸支鼓相连的管道3-1，5-1……5-7，7-1……7-4等。风流方向如图中箭头所示，其主要功能是使烟支稳定地吸附在各转动的吸支鼓上，从而保证滤嘴卷烟高速装接的质量。

图1-c为单机工艺风力与单机除尘方法的方框图。图中设J1……Jn为卷烟机，Z1……Zn为装接机，F1……Fn，F′1……F′n分别为卷烟机和装接机的高压小风机，C1……Cn，C′1……C′n分别为卷烟机和装接机的高压小风机，C1……Cn，C′1……C′n分别为卷烟机和装接机的除尘器。J1-Z1至Jn-Zn间用虚线连接表示两者联合工作或不联合工作。联合工作指的是卷烟机和装接机配套形成卷接机组，卷烟和装接两道工序是连续的。不联合工作则指它们相互独立，两道工序之间不连续，但每一台卷烟机或装接机均有自己的独立风力系统。

该方法存在的主要问题是：

1.不能保证卷接机组的运转稳定、连续、高速、可调。因为：1）风机为高压头（600～700dapa）、小流量（0.2～0.5m³/s）的前向式离心风机，这种风机目前尚无成功的设计模型，在制造上也存在一定困难。风机特性曲线变化平缓，有驼峰区。这种特性与所使用的卷接设备的工艺风力特性不十分匹配;2）系统单元数目多。风机、除尘器又分散在各独立单元中，除尘器的容尘量多少，影响工艺风力，且未设置风量调节装置，因而不便于实现系统的集中管理和自动控制，致使系统稳定性和适应性差;3）由于高压小风机随机台设置，风机进出口受空间限制，风流不稳定;4）系统中风机和除尘器多，故障多，维修工作量大，不便于设置备份冗余系统。

2.车间工作环境差，工人劳动条件差。原因是：1）各单元的风机和除尘器设置在车间内，给车间带来二次扬尘、气动噪声和废热等危害，尤其是装接机的过滤器处于高压风机的正压端，尽管过滤器的总除尘效率高，但对于0.4μ以下的呼吸性粉尘的分级效率较低，在正压作用下极易散发于车间内;2）风机风量小，且缺乏综合考虑，不能对卷接生产过程中产生的粉尘进行全方全控制。

（二）单机工艺风力与多机尾部集中除尘方法。

图2为该方法的方框图。图中设J1……Jn为卷烟机，Z1……Zn为装接机，F1……Fn和F′1……F′n分别为卷烟机和装接机的高压小风机，CJ、Cz分别为卷烟系统和装接系统的除尘器，fJ、fz分别为卷烟系统和装接系统的中压除尘风机。该方法风力系统实质上是一种多风机的并串联联合工作系统。

该方法包括如下步骤：

（1）拆除或未拆除单机（包括卷烟机J1……Jn，装接机Z1……Zn）除尘器，保留单机工艺用高压小风机F1……Fn，F′1……F′n，构成单机工艺风力系统;

（2）用管道及其附件将各卷烟工艺系统和装接工艺系统分别并联起来，即将高压小风机F1……Fn和F′1……F′n，的出风口分别并联起来，使其形成两个独立的并联工艺风力系统;

（3）用管道及其附件将上述两个独立的并联工艺风力系统与CJ、fJ和Cz、fz分别串联起来，构成两个单机工艺风力与多机尾部集中除尘系统。

由于该方法中的总除尘装置设置在车间外，以集中除尘取代了单机除尘，因此，对于降低车间粉尘浓度有明显效果，但对工艺风力不仅没有改善，而且有时对工艺风力会产生不良影响。

主要问题仍然是不能保证卷烟机、装接机，特别是卷接机组的运转稳定、连续、高速、可调。因为系统中风机连接方式属并-串联形式，加之系统中又无合适的调节装置，因而在系统运行过程中各单元高压小风机之间及其与系统的中压风机之间均会发生相互影响，特别是在系统负荷变动的情况下更为显著。

本发明的目的在于克服上述方法的缺点，提供一种多机组卷接工艺与除尘风力的集中供给方法和装置。该方法能够保证卷接机组的运转稳定、连续、高速、可调和改善车间作业环境，实现文明生产。

本发明的目的是通过如下方案实现的。

将现有的卷接工艺风力用多台风机单独供给的方法，改成用1台风机集中供给的方法，并将风机、除尘器设置在单独的风机房、除尘房内，它包括如下步骤：

1）拆除每台卷烟机（J1……Jn）和装接机（Z1……Zn）原配的小风机、除尘器;

2）用风管及其附件将卷烟机（J1……Jn）的需风点与分风盒（H1……Hn）的进风口、分风盒的出风口及调压器（T1……Tn）的进风口串联;将装接机（Z1……Zn）的需风点与分风盒（H′1……H′n）的进风口串联，形成多个串联供风的一级支路;

3）用风管及其附件将上述串联供风的一级支路出风口，即卷烟机调压器（T1……Tn）的出风口，与装接机分风盒（H′1……H′n）的出风口并联起来，形成一个并联供风的二级支路;

4）用风管及其附件将上述并联供风的二级支路出风口与单独设置在主风路里的除尘器（C）的进风口、除尘器（C）的出风口及离心风机（F）的进风口串联起来，形成一个多机台或机组卷接工艺与除尘的风力集中供给系统。

为使用上述方法而专门设计的专用装置，它包括：

（1）与卷烟机需风点连通的分风盒（H1……Hn）;

（2）平衡卷烟机与装接机之间高压差的调压器（T1……Tn），其进风口与分风盒的出风口连接，其出风口经二级支路与主风路进风口连通;

（3）与装接机需风点连通的分风盒（H′1……H′n），其出风口经二级支路与主风路进风口连通;

（4）为多机组卷接工艺清除烟草粉尘的除尘器（C），其进风口与主风路进风口连通;

（5）为多机组卷接工艺与除尘提供动力的风机（F），其进风口与除尘器（C）出风口连接。

上述专用装置调压器，为文丘里管调压器，它包括由法兰盘1和圆筒9组成的进风管和出风管;圆筒3、端盖8和导流器10焊成的壳体;文丘里管4、导向套5、导向杆6、钢丝绳7、拉伸器11组成的调节机构;其中出风管和进风管的圆筒9分别焊在壳体左端和右端的端盖8上;调节机构中的文丘里管安装在壳体里，它与导向套5焊在一起。

本发明相比现有技术具有如下优点和积极效果：

1.风机属于高压头、大风量的高效节能离心风机，技术上比较成熟，为卷接机组所需风力的有效供给提供了可靠的技术保障。

2.由于采用了单一的风力供给源，且在系统中设置了分风盒和调压器，系统便于实现集中管理和自动控制，保证了卷接机组的运转稳定、连续、高速、可调。

3.系统可靠性水平高。其一是因为关键设备技术上比较成熟;其二是便于设置优化备份冗余系统;其三是系统中风机和除尘器等设备数量少，故障也相应减少。

4.车间工作环境、工人劳动卫生条件好，实现了文明生产。其一是因为拆除了卷接机组的高压小风机和除尘器，消除了车间的二次扬尘、风机噪声和废热等危害;其二是因为设置了分风盒，可对各需风点合理分风，对卷接工艺全过程中产生的粉尘可实现全方位控制。

图1-a为法国型卷烟机结构示意图。

图1-b为德国的一种装接机结构示意图。

图1-c为单机工艺风力与单机除尘方法方框图。

图2为单机工艺风力与多机尾部集中除尘方法方框图。

图3为多机组卷接工艺与除尘风力集中供给方法方框图。

图4为文丘里管调压器结构图。

图5为图4中A-A局部剖视图。

图6为卷烟机分风盒结构图。

图7为图6中B-B剖视图。

图8为装接机分风盒结构图。

图9为图8中C-C剖视图。

下面将结合附图对本发明方法作进一步详述。

图3中包括19套（台）卷烟、装接和包装设备。其中LOF/MAX-S卷接机组6套，即图中J1-Z1至J6-Z6;LOGA/MAX-D卷接机组5套，即J8-Z8至J12-Z12;MK-8卷烟机1台，即J7;Sasib包装机7台（图中未示出）。

根据卷烟机、装接机的型号、数量及其车间布置的对称性等，该实施例划分成两个系统：TC-1系统，包括6套卷接机组，即J1-Z1至J6-Z6，7台包装机（图中未示出）;TC-2系统，包括5套卷接机组和1台卷烟机，即J8-Z8至J12-Z12，J7。

本发明的方法包括如下步骤：

1.除保留J7原配的高中压风机、气泵以外，拆除其他所有卷接机组原配的高压风机22台，单 机除尘器11台，迷宫式除尘器6台;

2.用风管及其附件将卷烟机（J1-J6，J7-J12）的需风点和分风盒（H1-H6，H7-H12）的进风口、分风盒（H1-H6，H7-H12）的出风口及文丘里管调压器（T1-T6，T7-T12）的进风口串联;将装接机（Z1-Z6，Z8-Z12）的需风点和分风盒（H1′-H′6，H′8-H′12）的进风口串联，形成多个串联供风的一级支路;

3.用风管及其附件将上述串联的一级支路出风口，即卷烟机调压器（T1-T6，T7-T12）的出风口，装接机分风盒（H1′-H′6，H′8-H′12）的出口并联起来，形成两个并联供风的二级支路;

4.用风管及其附件将上述两个并联供风的二级支路的出风口分别与设置在除尘房的袋式除尘器（C1、C2）的进风口，C1和C2的出风口及设置在风机房里的高压离心风机（F1、F2）的进风口串联起来，使其形成两个独立的多机组卷接工艺与除尘的风力集中供给系统;

5.用风管及其附件将袋式除尘器（C1、C2）的出风口与高压离心风机（F3）的进风口串联起来，使F3成为TC-1和TC-2系统共用的备用动力源。

本发明实施例的设计依据是：

1.系统设计参数。

根据卷接机组所需的工艺风力，并考虑到主要尘源的控制，确定系统总风量;系统的阻力采用流速控制法进行计算，垂直管道的控制风速为9-12m/s，水平管道为14～17m/s，并选择最不利的串联管道的阻力作为风机选择的依据之一，其系统设计计算参数，如表1所示。

（表1见文后）

2.标准设备的选择

根据烟草粉尘性质，系统计算风量和阻力，并取风量务用系数1.15，风压备用系数1.2，F1、F2、F3选择了特性平衡、高效的高压离心式风机。同时根据生产特点、粉尘性质及排放要求，系统总风量等因素，经计算，C1、C2选用改进的DMC140-Ⅱ除尘器，详见表2。

（表2见文后）

3.非标准设备的研究设计

调压器与分风盒的研究设计：

由于高速卷接机组的生产能力高，其工艺所需的风量大，风压也高;不同型号的卷接机组的风力参数也不尽相同;就是同一套卷接机组，其卷烟机和装接机所需的工艺风力也有较大差别，如卷烟机所需风量和风压相对比装接机要小，其所要求的风量和风压的相对稳定性又较高等。通常，LOF/MAX-S、LOGA/MAX-D机组中，卷烟机和装接机之间所需工艺风力的风压差值可高达1000-3000Pa。对于这种条件下的风压平衡，目前通风工程中现有的各种调节阀难以达到这一要求。因为用现有阀门调节较大压差时，是以风量的显著减少为代价的，显然，它对要求风量变化较小，压降变化较大的卷接机组之间的风压平衡是不合适的。因此，在仔细研究卷烟机和装接机工艺风力特性基础上，T1……T12设计成一种文丘里管调压器，并将它安装在卷烟机系统的分风盒出风口的一级支路上。

图4为文丘里管调压器结构图。它包括：由法兰盘1和圆筒9焊成的进风管和出风管;由圆筒3、端盖8和导流器10焊成的壳体;由文丘里管4、导向套5、导向杆6、钢丝绳7、拉伸器11组成的调节装置。其中，出风管和进风管的圆筒9分别焊在壳体左端和右端的端盖8上，文丘里管4与导向套5焊在一起。进风管法兰盘1与卷烟机分风盒法兰盘1连接，出风管法兰盘1与二级支路进风口连通。

使文丘里管4左右移动，就可实现压差调节。本例中连接方法是：使导向套5套在导向杆6上，导向杆6用螺母固定在左、右端盖8上;导向套5的左、右两侧与钢丝绳7连接，钢丝绳7缠绕在绳轮12上。

图5为拉伸器结构图。它焊在圆筒9上，由支撑板13、16、连接螺钉14、绳轮12、锁紧螺钉15组成。其调节方法是：

当需要增大阻力时，首先松开各拉伸器的锁紧螺钉15，然后用套筒板手旋转进风侧绳轮12，将文丘里管4拉至所需位置时，锁紧各个绳轮。当文丘里管4右端扩散管与右端盖8接触时，文丘里管4与壳体之间的环形旁路锁闭，此时，风流只通过文丘里管4，调压器具有最大阻力和最小通过风量。

当需要减小阻力时，其不同点是用套筒扳手旋转出风侧绳轮12，使文丘里管4向左移动。

图6、图7为卷烟机分风盒结构图。它包括法兰盘1、风管2、导流板3、外壳4、接头5、导流板6、前盖7、O形密封圈8、后盖9、阀板10、接头11、手柄12、接头13、轴14。其中接头5、接头11、13分别与卷烟机需风点，即卷烟机风室、篷布下吸尘管、封口涂胶处吸尘管、加丝斗吸尘罩相连;法兰盘1与调压器进风管的法兰盘1相连。

图8、图9为装接机分风盒结构图。它包括前盖1、管接头2、4、紧固螺钉3、转动手柄5、后盖6、阀板7、轴8、连接管9、10。其中管接头2、4分别与装接机需风点，即输入鼓吸尘罩和清扫器相连;连接管9、10与二级支路进风口相连。

一年多的工业生产运营的实践证明，本发明具有如下优点和积极效果：

1.改善了工艺风力状况

该系统选配了3台高压头、大风量的9-26型离心式风机作动力，其中1台备用。各机组又设置了风力调节装置，不仅提高了系统的稳定性，而且提高了系统的适应性。卷烟机风量变化概率，如表3所示。

表3    风量变化概率

变化值

±80    ±111    ±137    ±156

风量变化 （m³/h）

范围    相对率

±10    ±13.8    ±17.1    ±19.5

（%）

概率    0.68    0.95    0.99    1.0

表3中变化值指相对平衡风量的变化。由表3可知，其风量变化范围基本上在15%的范围内，根据实验测定和卷烟机现场使用的实际情况，这样的风量变化能很好地保证卷烟机稳定、连续运转的风力要求。其参数如表4所示。

表4    风机工况性能参数

项目名称    单位    风机F1    风机F2

总风量 m³/H 20120 17412

静压    Pa    14406    15200

静压有效功率    KW    76.3    70.8

轴功率    KW    106.3    100.6

静压效率    %    71.8    70.4

由表4可知，系统风量和风压都符合设计要求，满足了卷接机组工艺和除尘风力的需要。

2.降低了粉尘浓度

车间粉尘浓度实测数据，如表5所示。

（表5见文后）

系统投入前粉尘浓度，指的是单机工艺风力与多机尾部集中除尘系统的粉尘浓度，设备周保粉尘浓度，指的是卷接机组每周保养时车间粉尘浓度。

由表5可知，系统投入后的粉尘浓度远远低于国家标准3.0mg/m³;而系统投入前的粉尘浓度只有8号、9号卷接机组的粉尘浓度在国家标准范围内，设备周保时的粉尘浓度则远远超过国家标准。这主要是因为：1）原系统对尘源控制不佳;2）原单机除尘器未撤除，其二次扬尘所造成的。系统投入后，设备周保时的粉尘浓度与正常生产时基本相同。

3.降低了车间噪声水平

系统改造前，车间噪声为83.0～98.0dB（A），平均值为89.84dB（A）;系统改造后，车间噪声为80.5～92.5dB（A），其高值是在与J₇配套的装接机气泵附近所测，平均值为85.89dB（A）。

4.节省了维修费用

风机与除尘设备数量的大大减少，以及新系统设计与施工质量的提高，使维修工作量大大减少，年维修费用大大降低。单机工艺风力与多机尾部集中除尘系统的年维修费用为￥11万元，本系统则为￥1.5万元。

5.拆除了多余设备

采用多机组卷接工艺与除尘风力集中供给系统后，拆除了卷接机组原配高压风机11台，带风机的除尘器11台，迷宫除尘器6台，以及系统的主风机和旋风除尘器各4台等，当只考虑风机和除尘器，并按原价的5/8计算时，其可利用价值为￥62万元。

6.改善工艺风力后，提高卷接机的有效作业率6%，提高了产品的质量和产量。

7.在不计第5项可利用价值的情况下，本发明创年直接经济效益达1234万元。

表1    设计参数

风量    阻力daPa

系统名称

m³/h 摩擦阻力 局部阻力 设备阻力 合计

TC-1    17，500    41，15    172.60    1021.30    1235.05

TC-2    17，400    51.15    158.61    1026.00    1235.78

表2    标准设备性能

设备    数量

系统    型号    主要性能参数

名称    （台）

全压    风量    效率    电机功率

电机型号

TC-1    风机    3    9-26-8D    （daPa）    （m/h）    （%）    （KW）

1550.4    20947    78    Y315SA-2/2900    160

阻力    处理风量    净化效率    过滤面积    滤袋数    过滤风速

DMC （daPa） （m³/h） （%） （m²） （条） （m/min）

TC-2    除尘器    2

140-Ⅱ    13520～

100～120    99.5    120    140    2-4

27040

表5    车间尘浓度

系统投入前粉尘浓度mg/m³系统投入后粉尘浓度，mg/m³

测点位置

正常生产    设备周保    正常生产    设备周保

1号卷接机组    3.52    320.00    1.20    1.17

2号卷接机组    5.40

4号卷接机组    1.80

5号卷接机组    2.00

6号与7号之间    32.13    0.83

8号卷接机组    2.60

9号卷接机组    1.15

10号与12号

之间    56.39    2.20    1.70

车间平均粉    3.17    114.8    1.80    1.23

尘浓度

Claims (3)

1、一种卷接工艺风力供给方法，其特征是包括下列步骤：

1)用风管及其附件将卷烟机(J1……Jn)的需风点与分风盒(H1……Hn)的进风口、分风盒的出风口及调压器(T1……Tn)的进风口串联；将装接机(Z1……Zn)的需风点与分风盒(H1′……Hn′)的进风口串联，形成多个串联供风的一级支路；

2)卷烟机调压器(T1……Tn)的出风口，与装接机分风盒(H1′……Hn…)的出风口并联起来，形成一个并联供风的二级支路；

3)用风管及其附件将上述并联供风的二级支路出风口与单独设置在主风路里的除尘器(C)的进风口、除尘器(C)的出风口及离心风机(F)的进风口串联起来，形成一个多机组卷接工艺与除尘的风力集中供给系统。

2、一种为使用权利要求1所述方法而专门设计的专用装置，其特征是它包括：

1）与卷烟机各需风点连通的分风盒（H1……Hn）;

2）平衡卷烟机与装接机之间高压差的调压器（T1……Tn），其进风口与分风盒（H1……Hn）的出风口连接，其出风口经二级支路与主风路进风管连通;

3）与装接机各需风点连通的分风盒（H′1，……H′n），其出风口经二级支路与主风路进风管连通;

4）清除多台卷接机组卷接工艺过程中的烟草粉尘的除尘器（C），其进风口与主风路进风管连通;

5）为多机组卷接工艺与除尘提供动力的离心风机（F），其进风口与除尘器（C）的出风口连接。

3、按权利要求2所述的装置，其特征是调压器为文丘里管调压器，它包括由法兰盘1和圆筒9焊成的进风管和出风管，圆筒3、端盖8和导流器10焊成的壳体：文丘里管4、导向套5、导向杆6、钢丝绳7、拉伸器11组成的调节机构：其中出风管和进风管的圆筒9分别焊在壳体左端和右端的端盖8上;调节机构中的文丘里管4安装在壳体里，它与导向套5焊在一起。导向杆6用螺母固定左右端盖8上，导向套与套在导向杆6上，导向套5的左右两侧与钢丝绳7连接，钢丝绳7缠绕在绳轮12上，拉伸器11焊在圆筒9上。

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