卷接機(jī)組殘煙條煙絲在線分選裝置的研制與應(yīng)用

林河， 張暉， 韓京珉

（1.安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司滁州卷煙廠，安徽滁州239000；2.安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，合肥230088；3.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，南寧530001)

0 引言

在卷煙生產(chǎn)過(guò)程中，由于各種因素的影響，卷接機(jī)組常常會(huì)產(chǎn)生一些不合格的廢品殘煙條、煙絲、殘煙支、煙末等。

卷煙機(jī)組通過(guò)自帶的輸送及提升帶將上述不合格品進(jìn)行收集混合并至機(jī)器背面的廢品箱中，然后送至殘煙處理間集中處理后再利用。由于接裝機(jī)產(chǎn)生不合格的殘煙支中有時(shí)含有少量的膠末，此膠末對(duì)卷煙內(nèi)在質(zhì)量有一定影響；同時(shí)煙絲在集中處理過(guò)程中容易造碎，水分及香氣部分丟失，攙兌使用時(shí)對(duì)煙絲質(zhì)量有一定影響。為了消除質(zhì)量隱患，提升經(jīng)濟(jì)效益，提高設(shè)備的自動(dòng)化程度之目的，結(jié)合原卷接機(jī)組的結(jié)構(gòu)、原理、整機(jī)布局，研制一種與卷接機(jī)組配套使用的殘煙條煙絲在線分選裝置，用來(lái)將殘煙條、殘煙支、煙絲、煙末自動(dòng)分選出來(lái)，同時(shí)把分選出來(lái)的煙絲在線利用。達(dá)到提質(zhì)降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，使卷煙生產(chǎn)更加自動(dòng)化。

圖1 改造前不合格品混合物收集紙箱示意圖

1 改造背景

我廠在線使用的ZJ118卷接機(jī)組[1]，由常德煙機(jī)公司生產(chǎn)，生產(chǎn)能力為8000支/min，主要由 VE、SE、MAX 三部分組成，生產(chǎn)過(guò)程中卷煙機(jī)、接裝機(jī)產(chǎn)生的不合品（如跑條、煙絲、殘煙支、煙末）集中輸送到機(jī)組背面的紙箱中（如圖1所示），然后送至殘煙處理間進(jìn)行集中處理。煙絲不能及時(shí)在線利用，浪費(fèi)大，質(zhì)量差。我們結(jié)合本廠的實(shí)際情況，分析了各方面的因素，決定研制卷接機(jī)組殘煙條、煙絲在線分選裝置,并安裝在機(jī)組背面不合品落料口處，與原機(jī)組形成無(wú)縫連接。該設(shè)計(jì)思路主要考慮以下幾方面的問(wèn)題：1)卷接機(jī)組殘煙條煙絲在線分選裝置體積小巧，可以裝在不合品落料口下方，不改變?cè)O(shè)備結(jié)構(gòu)及位置。2)根據(jù)設(shè)計(jì)原理初步估算所需投資殘煙條煙絲在線分選裝置約23.6萬(wàn)元。3)在本廠ZJ118機(jī)組上加裝殘煙條煙絲在線分選裝置需要220 V單相電源供電，功率約為400 W，機(jī)組本身有220 V電源，供電能力滿足要求，所以無(wú)需外部接入電源。4)適當(dāng)修改原機(jī)組程序，使卷煙機(jī)、接裝機(jī)不合格品的輸送帶分時(shí)段運(yùn)行。綜上所述，我們決定研制卷接機(jī)組殘煙條煙絲在線分選裝置與卷接機(jī)組配套使用。

圖2 分選裝置外部結(jié)構(gòu)示意圖

2 原理分析

經(jīng)市場(chǎng)調(diào)研和長(zhǎng)時(shí)間探討、分析、研究，最后形成研制方案。圖2為分選裝置外部結(jié)構(gòu)示意圖。

根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)原理[2]，該裝置采用變頻電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，偏心軸通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)化為篩板水平、垂直的運(yùn)動(dòng)，使不合格品混合物在篩網(wǎng)上被拋起，同時(shí)向前作直線運(yùn)動(dòng)；廢煙進(jìn)入分離收集裝置的進(jìn)料口，通過(guò)多層篩網(wǎng)產(chǎn)生4種不同規(guī)格的殘煙條、煙絲、殘煙支、煙末分別從各自的出口流出并收集；根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際要求，通過(guò)變頻器控制篩板的速度頻率，可以改變不合格品混合物在篩面上的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而達(dá)到最合適的分選效果。

由于殘煙條、煙絲在SE部分產(chǎn)生，而殘煙支和煙末在MAX部分產(chǎn)生，產(chǎn)生的殘煙物料有先后順序，因此利用殘煙物料在SE和MAX的運(yùn)行時(shí)間差，通過(guò)電控方式控制殘煙條煙絲輸送帶和殘煙支輸送帶的啟停，并在機(jī)組不合格品出料口下方增加雙向輸送帶，隨主機(jī)信號(hào)左右轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)有效分離。

當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，機(jī)器運(yùn)行信號(hào)送入PLC，通過(guò)修改后機(jī)組程序控制SE殘煙條煙絲輸送帶和MAX輸送帶[3]分時(shí)運(yùn)行，當(dāng)SE跑條輸送帶和陡角提升帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，MAX不合格品煙支輸送帶停止，雙向輸送裝置向左運(yùn)轉(zhuǎn)，跑殘煙煙、煙絲進(jìn)入左落料口，通過(guò)雙層篩網(wǎng)產(chǎn)生3種規(guī)格的煙條、煙絲、煙末分別從各自的出口流出并收集；根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際要求，通過(guò)變頻器控制篩板的速度頻率，可以改變廢煙在篩面上的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而達(dá)到最合適的分選效果；同時(shí)將分選出來(lái)煙絲在線利用。

當(dāng)煙條進(jìn)入煙槍后，打條器動(dòng)作，PLC延時(shí)功能設(shè)定6～9 s（延時(shí)時(shí)間可修改）后，SE跑條輸送帶停止，MAX質(zhì)量廢品殘煙支輸送帶和陡角提升帶運(yùn)轉(zhuǎn)，雙向輸送裝置向右運(yùn)轉(zhuǎn)，不合格品煙支進(jìn)入右落料口，直接進(jìn)入殘煙支收集箱。當(dāng)機(jī)組停機(jī)后再運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將重復(fù)上述分選過(guò)程。

3 系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該殘煙支煙絲在線分選裝置主要包括來(lái)料雙向輸送裝置、落料裝置、篩分裝置、收集裝置、電控系統(tǒng)組成，如圖5所示。

1）雙向輸送裝置。輸送裝置是承接卷煙機(jī)、接裝機(jī)輸出的殘煙條、煙絲、殘煙支、煙末，同步跟隨SE殘煙條煙絲輸送帶和MAX廢煙支輸送帶分時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)啟停信號(hào)控制廢料輸送帶正反轉(zhuǎn)。當(dāng)SE殘煙條煙絲輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，雙向輸送裝置皮帶向左輸送至左落料口，輸出的殘煙條、煙絲等混合物通過(guò)落料口落到下方的篩分裝置，分選出的殘煙條、煙絲煙末分別落入收集箱8、9、10中；當(dāng)MAX廢煙支輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，雙向輸送皮帶向右輸送殘煙支至右落料口，通過(guò)導(dǎo)流板，直接落入下方右側(cè)第1個(gè)殘煙支收集箱7中，不需再進(jìn)行二次分選。

2）落料裝置。分左右兩個(gè)落料口3和4，采用不銹鋼材料制作，尺寸大小與卷煙機(jī)廢煙出口對(duì)接，能有效接收卷煙機(jī)組生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢煙，同時(shí)該裝置下安裝有來(lái)料檢測(cè)傳感器。

3）分選裝置。包含偏心裝置、振動(dòng)彈板、雙層篩板機(jī)構(gòu)、導(dǎo)流機(jī)構(gòu)等，能有效地將煙條煙、煙絲、殘煙支、煙末分選出來(lái)。

圖3 電控系統(tǒng)組成框圖

圖4 分時(shí)段控制的程序代碼

雙層篩板機(jī)構(gòu)主要由兩層篩網(wǎng)組成，分為上篩網(wǎng)部件和下篩網(wǎng)部件。上下篩網(wǎng)的尺寸經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證確定為1050 mm×500 mm×250 mm，只有網(wǎng)孔大小有區(qū)別，如圖6、圖7所示。

上篩網(wǎng)部件的作用是將SE產(chǎn)生的殘煙條、煙絲混合物料進(jìn)行初次篩分，跑條、煙紙等較粗的物料就會(huì)隨振動(dòng)移動(dòng)到上篩網(wǎng)右邊，經(jīng)導(dǎo)料板導(dǎo)入下方的回收料箱中；煙絲和煙末物料，則在振移過(guò)程中，從上篩網(wǎng)粗孔中漏入下方的下篩網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行二次篩分。

圖5 分選裝置內(nèi)外部結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 上篩網(wǎng)部件圖

圖7 下篩網(wǎng)部件圖

下篩網(wǎng)部件的作用是篩分煙絲和煙末，將煙末從下篩網(wǎng)的孔中篩落到下方的回收箱中；煙絲就會(huì)隨振動(dòng)移至下篩網(wǎng)左邊，經(jīng)導(dǎo)料板導(dǎo)入下方的回收料箱中，在線加入卷煙機(jī)后身料倉(cāng)中。篩網(wǎng)孔的大小確定經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)按照煙絲和煙末標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的目數(shù)。

4）收集裝置。由4個(gè)不同規(guī)格的收集箱組成，采用食品級(jí)不銹鋼制作,收集箱上方安裝有料滿檢測(cè)傳感器，當(dāng)收集箱中的料位達(dá)到設(shè)定位置時(shí)，設(shè)備自動(dòng)停止，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒操作工及時(shí)處理。處理后，系統(tǒng)自動(dòng)延時(shí)啟動(dòng)。

5）電控系統(tǒng)。主要包括電源部分、來(lái)料及料箱滿檢測(cè)單元、邏輯控制單元、變頻控制單元、聲光報(bào)警單元、人機(jī)交互單元、變頻電動(dòng)機(jī)等。

4 測(cè)試結(jié)果及經(jīng)濟(jì)效益分析

卷接機(jī)組跑條煙絲在線分選裝置在滁州卷煙廠安裝后，我們?cè)赯J118機(jī)組上進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)4周的8次在線測(cè)試，其結(jié)果為：工作噪聲小于65 dB；處理能力大于200kg/h；分選效率大于95%；單臺(tái)設(shè)備單班在線回收利用煙絲5.9 kg,按雙班生產(chǎn)每年按200個(gè)工作日計(jì)算，每年可節(jié)約利用煙絲2360 kg,經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。經(jīng)過(guò)跟蹤質(zhì)量檢驗(yàn)，煙絲回收在線利用前后卷煙的內(nèi)在質(zhì)量沒(méi)有變化。與卷接機(jī)組配套使用后，設(shè)備有效作業(yè)率及現(xiàn)場(chǎng)管理水平有不同程度的提高。

5 結(jié)語(yǔ)

卷接機(jī)組跑條煙絲在線分選裝置，是一款適用于中高速卷接機(jī)組生產(chǎn)過(guò)程中煙絲分選在線回收利用的裝置，其設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作及維護(hù)方便，不需專人看管，而且占用場(chǎng)地小，在線分選效率好，經(jīng)濟(jì)效益顯著，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)投入使用后，得到了相關(guān)職能科室及使用部門(mén)的一致好評(píng)和認(rèn)可，鑒于良好的使用效果，該裝置可在ZJ116、ZJ118、ZJ119型卷接機(jī)組及德國(guó)虹霓公司生產(chǎn)的M5、M8機(jī)型上推廣應(yīng)用。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 康健.ZJ118型卷接機(jī)組培訓(xùn)教程[Z].常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司.

[2] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：機(jī)械傳動(dòng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

[3] 蔡培良,李明,楊劍鋒,等.PROTOS-M5型卷接機(jī)組殘煙自動(dòng)回收分類裝置的設(shè)計(jì)[J].煙草科技,2017,50(4)：88-92.