复合滤棒（共4篇）
复合滤棒 篇1
吸烟与健康课题越来越多地受到公众尤其是吸烟者的重视, 最大限度减少吸烟所带来的危害是广大烟民的迫切期待, 因此, 卷烟滤嘴已由单功能向多种功能方向发展, 开发集减害降焦、增香补香和突出产品差异化功能为一体的复合滤嘴, 已成为中式卷烟研究的重点之一[1]。据市场调查, 国内卷烟 (材料) 生产企业近年来开始加大了复合滤棒卷烟的研发力度, 引进了一批国际领先水平的复合滤棒成型机组, 如德国HAUNI公司的MULFI-E型500 m/min复合滤棒成型机组和MER-LIN型600m/min复合滤棒成型机组等, 国内近年也先后自行设计了YL43型200m/min[2]和ZL41型400m/min复合滤棒成型机组[3]。复合滤棒成型机的需求和发展已成明显上升趋势。
1 烟草降焦与复合滤棒的需求
1.1 我国降焦
中国烟草专卖局明确要求, 全行业要把减害降焦摆在更加突出位置, 下更大功夫努力抓好, “重在减害、稳步降焦”。进一步明确了减害降焦的目标:从2011年1月1日起, 国内生产卷烟盒标焦油量不超过12毫克/支, 2015年1月1日起不超过10毫克/支;每个重点骨干品牌都要有3个以上规格焦油量在6毫克/支以下, 同时储备一批焦油量在3毫克/支以下产品。
1.2 复合滤棒的需求
要大幅降低卷烟主流烟气对人体健康的危害, 除采取改进卷烟工艺配方措施之外, 使用不同材料或添加剂进行对烟气吸附过滤或转化, 简便易行而且立竿见影的措施就是使用一种特种滤棒, 即复合滤棒。复合棒的种类也比较多, 诸如沟槽棒和醋纤棒的复合、活性炭棒和醋纤棒的复合、茶叶棒和醋纤棒的复合等, 其复合的型式也多样化, 有两元复合或多元复合。据市场调查:近年来复合滤棒及其卷烟的需求量已成明显上升趋势, 占全球香烟总产量的20%。
2 复合滤棒成型设备现状
2.1 复合滤棒成型机组
制造复合滤棒的设备叫做复合滤棒成型机组, 在目前的烟草大趋势下, 它已经成为卷烟或卷烟材料生产企业的重要配套设备。复合滤棒成型机由组合机和成型机两部分组成。其主要工作原理是将不同种类的嘴棒切割成一定长度的滤棒段, 按照一定顺序组合在一起, 通过消隙装置输送到成型机卷制成型, 刀盘再将组合的滤棒条切割成合格单支滤棒, 最后经输送装置输出。根据组合单元数量的不同可分为二元、三元、四元、五元复合滤棒成型机。
2.2 国产复合滤棒成型机现状
2.2.1 早年南通轻工机械厂设计并制
造的YL41型二元复合滤棒成型机, 生产能力120 m/min。该机综合性能较差, 没有得到推广应用。
2.2.2 上世纪90年代初, 航天部三院
引进消化了英国MOLINS公司的DR2-5型复合滤棒成型机技术, 开发出YL42型二元复合滤棒成型机, 生产能力200m/min。由于技术落后, 滤棒质量难以保证等缺陷, 据调查总共生产5套。
2.2.3 我国近年自主开发的YL43型
200m/min和ZL41型400m/min二元复合滤棒成型机。这两种机型电气控制系统采用了PLC自动程序控制、现场总线技术和阀岛技术, 实现了模块化和集成化, 并且利用触摸屏实现机器参数的设置、修改和故障显示, 具有切割位置自动检测与控制、缺陷滤棒自动检测与剔除功能, 便于操作与维护。YL43机组采用线性布局, 鼓轮较少, 规格变化简单, 适合多品种小批量生产;ZL41机组采用风力系统与轮系结构对滤棒进行输送, 减少了对滤棒的损害, 滤棒消隙技术可靠, 适合大批量生产。
2.3 引进的国外复合滤棒成型设备现状
2.3.1 上世纪八十年代英国MOLINS
公司生产的DR2-5型复合滤棒成型机, 生产能力为200m/min。该机型虽然引进较早, 但目前仍为国内卷烟 (材料) 生产企业生产复合滤棒的主力机型, 占据市场50%。
2.3.2 MULFI-E型复合滤棒成型机组。
生产能力为500m/min, 两元复合[5], 德国HAUNI公司上世纪九十年代末改进的产品。国内进口了4台。
2.3.3 MERLIN型复合滤棒成型机组。
生产能力为600m/min, 德国HAUNI公司近年推出的新产品。该机型采用模块化设计, 可实现二元到五元复合任意组合, 滤棒规格变换方便, 各传递轮系采用独立伺服电机驱动, 彻底消除了齿轮传动, 机组噪音较低, 适合复合滤棒大批量生产。目前国内引进了8台, 虽然价格较高, 但进口数量还有上升趋势。
2.3.4 荷兰ITM集团近年推出了
500m/min复合滤棒成型机, 基本结构类似DR 2-5, 综合了MERLIN和COMBI的先进技术, 结构简单实用, 改变规格简便易行, 短棒技术有优势。主要表现在组合机模块化, 使用无吸风的棒段传递与交接技术, 并在以下几个方面做了明显的技术改进或创新:A.基棒分切后的导出装置, 为其创新发明之作;B.基于凸轮的棒段交接技术, 为其关键技术;C.三轮转运系统, 为其基础模块的典型结构, 棒段定位准确, 吸风仅用于清洁尘粒;D.切口位置和质量检测技术等。该机型国内已经开始有少量进口, 并成上升趋势。
3 复合滤棒成型设备发展趋势
3.1 采用模块化结构设计。
可方便的从二元复合到多元复合任意组合, 规格变换简单灵活, 满足用户个性化需求。
3.2 电气控制系统采用IPC自动程序控制、现场总线和阀岛技术。
利用触摸屏实现机器参数的设置、修改和故障显示, 具有切割位置自动检测与控制、缺陷滤棒自动检测与剔除功能。
3.3 大量采用伺服电机驱动, 每个单元都有相应的伺服电机驱动, 传动更简单、噪音更低。
3.4 独立的除尘系统。
采用独立的除尘箱, 不仅满足机组操作环境清洁的环保要求, 更可实现含尘空气净化并将炭颗粒集中回收处理。
3.5 独立的水冷系统。
冷却系统采用独立的冷水机和双路双温冷水循环技术, 保证机组主要部件及电机工作在适宜的温度。
参考文献
[1]刘立全, 李维娜, 王月侠, 等.特殊滤嘴研究进展[J].烟草科技, 2004.
[2]梁小静.YL43复合滤嘴成型机滤棒对称度的研究[J].工业控制计算机, 2011.
[3]张海军.ZL41复合滤棒成型机料斗系统的改进[J].烟草科技, 2009.
[4]李红武等.DR2-5复合滤棒成型机的改造[J].烟草科技, 2010.
[5]国家烟草专卖局.YCT223-2007特种滤棒[S].北京:中国标准出版社, 2007.
复合滤棒 篇2
关键词：ZL41,滤棒规格,同步
1 引言
吸烟与健康课题越来越多地受到公众尤其是吸烟者的重视, 最大限度减少吸烟所带来的危害是广大烟民的迫切期待, 因此, 卷烟滤嘴已由单功能向多种功能方向发展, 开发集减害降焦、增香补香和突出产品差异化功能为一体的复合滤嘴, 已成为中式卷烟研究的重点之一[1]。据市场调查, 国内卷烟、材料生产企业近年来开始加大了复合滤棒卷烟的研发力度, 引进和采购了一批国内、外领先水平的复合滤棒成型机组[2], 如德国HAUNI公司的MERLIN型600m/min复合滤棒成型机组和国产ZL41型400m/min复合滤棒成型机组[3]。ZL41复合机是由我国近年设计制造的新产品, 生产二元复合滤棒[4], 根据用户不同的需要, 生产的滤棒规格也经常变化, 机组为此也需要做相应个性化设计和调整。
2 滤棒规格发生变化时机组要满足的重要同步关系
2.1 分切传动鼓轮系的同步
ZL41复合机的传动链主要由主传动和分切传动组成, 分切传动链 (如图1, 双点划线内为分切传动链) 中有一个变换齿轮轴, 当生产复合滤棒的基棒长度发生变换、分切段数发生变化时, 分切传动部位的错位鼓和变换齿轮轴上面的齿轮齿数和位置要做相应的调整, 以满足错位鼓2与切割鼓1、并行鼓3的同步关系, 见表1。
由表1可见, 当复合滤棒的基棒分切段数为3时, 则错位鼓采用3组, 变换齿轮采用Z36/Z84;当复合滤棒的基棒分切段数为2时, 则错位鼓采用2组, 变换齿轮采用Z54/Z84。
2.2 主传动鼓轮系与分切传动鼓轮系的同步
YL31组合机的主传动由一台伺服电机M203驱动, 齿轮传动比与对应鼓轮槽数决定了各鼓轮之间的同步要求, 主传动和分切传动之间由一个牙嵌式离合器连接, 气缸控制离合器的开合 (当分切传动的鼓轮之间过载或需要左右料斗停止供料时离合器脱开) , 离合器的齿数决定了两传动鼓轮系之间的同步关系。设离合器的齿数为M, 当离合器转动1/M个齿时, 并行鼓转42/M个槽 (42为并行鼓的槽数) , 则加速鼓转个槽 (12为加速鼓的槽数, 其余为齿数比) , 切割鼓转个槽 (9为切割鼓的槽数, 其42606030M余为齿数比) 。根据结构尺寸等综合因素选M=14, 即离合器每转动一个齿, 则加速鼓4和切割鼓5同时转动个槽。因此, 即便是离合器脱开再合上如果牙齿位置变动后, 两传动的鼓轮系之间还是同步的。
2.3 加速鼓与交接轮、靠拢鼓的同步
加速鼓的作用是用来补偿靠拢鼓和交接轮不同的速度变化 (见图2) 。加速鼓由伺服电机M203驱动, 鼓上伸缩手数为20个, 伸缩手随着加速鼓的转动, 自身在盘型凸轮槽中曲柄的带动下有个转动, 这样, 随着凸轮轨迹的变化, 伸缩手的速度也在变化, 以配合与靠拢鼓和交接轮滤嘴交接时不同的速度变化, 即满足条件: (161为加速鼓的转动半径, ω0为加速鼓的角速度, 43为伸缩手的转动半径, ω1为伸缩手的角速度, 20/22为加速鼓和靠拢鼓槽数之比, 99为靠拢鼓的转动半径) 。交接轮由伺服电机M204驱动, 轮上的吸爪随着转盘绕圆周水平转动, 生产不同的滤棒规格时吸爪个数可能变化 (见表2) , 伺服电机速度的调整也必须满足条件:N1K1=N2K2, 即加速鼓转速与伸缩手个数之积等于交接轮转速与吸爪个数之积 (N1为加速鼓转速, K1为加速鼓伸缩手个数;N2为交接轮转速, K2为交接轮吸爪个数) 。
1.交接轮转盘2.吸爪3.加速鼓4.伸缩手5.靠拢鼓
2.4 布带与滤棒条的同步
复合滤嘴组与成型纸汇合后, 一起由烟枪布带拖进烟枪成型槽卷制成滤棒条。供纸辊表面的线速度决定了成型纸的线速度, 布带轮为开槽式结构[5], 布带的线速度决定了滤棒条的速度, 两者相等[6]。布带速度也应与成型纸的速度相等, 即:V布带=V供。
2.5 刀盘与滤棒条、喇叭嘴的同步
YL44的刀盘是双刀单切, 刀盘每转一周, 刀片切割两支滤棒。由于切割过程中滤棒条处于高速直线运动状态, 刀片应有与滤棒条运动方向垂直的切割运动以及与滤棒条运动方向一致、大小相等的水平运动。所以刀片的实际速度是水平分速度V水平和垂直分速度V垂直的合成[6], 其中:V水平=V滤棒条。
在切割滤棒条过程中, 喇叭嘴对滤棒条起支撑作用。刀盘每转一周, 刀片切割两次, 喇叭嘴往返2次, 即刀盘圆周运动与喇叭嘴往复运动的频率成整数倍关系, 由传动比保证。并且, 在切割过程中, 喇叭嘴的运动速度应等于刀片的水平分速度, 以便刀片能顺利通过喇叭嘴间的缝隙, 即:V喇=V水平[6]。
3 结语
根据调查, 目前国内复合滤棒的需求有相当大的潜在市场, 但是生产复合滤棒的设备大部分却是DR2-5[7]200m/min以下的产品, 性能及生产效率较低, 缺乏竞争力。ZL41 400m/min复合滤棒成型机组的成功研发填补了国产中速复合滤棒成型设备的空白, 达到了国内领先水平, 缩小了与国际先进水平的差距。随着国家对烟草降焦减害的严格控制和市场的需求, 复合滤棒成型设备必将向高度独立驱动和模块化、个性化发展, 更便于操作、维护和滤棒规格变化。
参考文献
[1]刘立全, 等.特殊滤嘴研究进展[J].烟草科技, 2004 (3) :17-24.
[2]王乃定, 等.不同吸附材料在卷烟降焦减害中的应用[J].光谱实验室, 2010, 27 (3) :1135-1138.
[3]张海军.ZL41复合滤棒成型机料斗系统的改进[J].烟草科技, 2009 (8) :24-25.
[4]YCT223-2007, 特种滤棒[S].
[5]德国Hauni公司.PROTOS-M5操作说明书[G].2007.
[6]金风凯.卷烟机的机械传动分析[J].烟草科技, 2002 (10) :25-28.
复合滤棒 篇3
CPK (Complex Process Capability index) 是现代企业用于表示制程能力的指标。制程能力强代表着生产企业的产品质量、可靠性高。
式中, CP为制程精确细密的程度, Ca为制程结果符合预期目标的程度。CPK是Ca及CP两者的中和反应, Ca反应位置关系 (集中趋势) , CP反应散布关系 (离散趋势) 。
目前, 企业对CPK的评级一般采用如下标准: (1) A++级。CPK≥2.0, 特优, 考虑成本的降低; (2) A+级。2.00>CPK≥1.67, 优, 继续保持; (3) A级。1.67>CPK≥1.33, 良, 能力良好, 状态稳定, 应尽力提升为A+级; (4) B级。1.33>CPK≥1.00, 一般状态, 制程因素稍有变异即有产生不良的危险, 应利用各种资源及方法将其提升为A级; (5) C级。1.00>CPK≥0.67, 差, 制程不良较多, 必须提升其能力; (6) D级。0.67>CPK, 不可接受, 能力太差, 重新整改设计制程。
目前, 大多数卷烟企业在交收检验中一般依据《烟草和烟草制品醋酸纤维滤棒 (GB/T 5605-2002) 》要求[1], 对抽取的30支滤棒进行压降检测, 若出现4支以上的滤棒压降超标则判定压降不合格;主要通过计算30支滤棒压降的SD对滤棒压降的稳定性判定。作为滤棒生产企业仅仅将压降的SD作为产品质量稳定与否的考核指标不能满足实际要求, 引入滤棒压降CPK为考量指标能很好的反映其对滤棒压降的实际控制水平为提升产品质量的稳定性提供理论支持[2]。
1 材料与方法
1.1 试验设备及检测仪器
YL22D型纤维滤棒成型机:最大生产能力3 300支/分, 成都瑞拓SVRG-C烟用通风率·吸阻仪。
1.2 试验丝束规格
3.0 Y/32000, 滤棒规格为 (2 900±294) Pa。
1.3 试验方法
滤棒成型机生产速度设定:2 500~3 300支/分。取样方法:每次抽取5支滤棒, 每8 min取样1次。共计300支组成一个测试样本。滤棒压降检测依据《卷烟吸阻和滤棒压降 (GB/T 22838.5-2009) 》。
2 结果与分析
由于醋纤丝束属于低强、低延伸性纤维。它的断强较低, 受力拉伸时的伸长较小, 当纤维束受卷曲变形或成型开松时, 纤维本身特别是表层纤维抵抗这种变形破坏的能力较小, 从而造成这种短纤维或纤维屑的脱落, 俗称飞花[3,4]。虽然滤棒成型机的最大设计生产能力为3 300支/分, 但由于原材料整体质量的限制, 当设备以全速运行时丝束飞花较多, 影响丝束开松的实际效果。而设备生产速度低于2 800支/分时, 丝束开松和增塑剂施加的均匀性变差。从试验结果来看, 在滤棒成型机的生产速度在2 900~3 000支/分, 滤棒吸阻的制程能力良好, 产品质量稳定[5,6,7]。在成型机全速及低速 (小于2 700支/分) 生产时, 制程能力明显变弱, 滤棒吸阻控制能力变差 (表1、图1) 。
3 结论
通过以上检测数据、趋势图及结果分析可知, 成型机生产速度对滤棒压降的稳定性有较大的影响。从该次试验结果分析, 为提高滤棒压降的稳定性, 滤棒成型机的生产速度应控制在2 900~3 000支/分。
注:μ为平均值, SD为标准偏差, ε=|M-平均值|, K=2ε/T。
摘要：对作为卷烟主要组成材料的滤棒压降稳定性与滤棒成形机生产速度的关系进行了试验研究。引入滤棒压降CPK为考量指标, 指导滤棒生产厂家关注压降的实际制程能力。通过系列试验确定最优生产车速范围为2 900～3 300支/分, 滤棒压降的实际控制能力得到了提升。
关键词：卷烟,滤棒,压降稳定性,滤棒压降 (CPK)
参考文献
[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 5605-2002烟草和烟草制品醋酸纤维滤棒[S].北京:中国标准出版社, 2002.
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[3]范黎, 苗芊, 赵航, 等.卷烟吸阻和滤棒压降测量值与大气压力的关系[J].烟草科技, 2004 (12) :5-7.
[4]杨京生.张育红卷烟吸阻的测量不确定度评定[J].现代测量与实验室管理, 2010 (6) :16-17.
[5]石国强, 王少峰, 王玉建, 等.梗丝结构与卷烟吸阻的相关性探讨[J].江西农业学报, 2009 (8) :145-146.
[6]李海燕, 肖燕, 潘丽萍, 等.卷烟吸阻测量不确定度的评定[J].烟草科技, 2004 (2) :36-37, 43.
滤棒输出收集装置的设计 篇4
YF17卷烟存储输送装置, 是我公司辅联物流设备的重要产品, 具有结构简单、输送烟支灵活的优点。该装置主要用于卷接包生产线上, 它将卷烟机与包装机柔性地连接起来。在卷烟机和包装机之间出现负荷不平衡时, 它完成烟支的自动储存、缓冲和输送。实际生产中, YF17卷烟存储输送装置需要到客户厂家详细调试各种功能, 调试时间较长, 给客户生产带来不便[1]。为了解决上述问题, 我们设计了滤棒输出收集装置。该装置可以模拟烟厂的实际生产情况, 使YF17卷烟存储输送装置在烟厂的调试时间大大减少。
1 滤棒输出收集装置的结构设计
1.1 滤棒输出收集装置的总体结构
烟支输出收集装置主要由机座、滤棒输出收集平台、平台驱动装置、滤棒收集料斗、电气控制部件五部分组成。滤棒收集料斗上端与YF17卷烟存储输送装置的烟支输出通道连接, 滤棒收集料斗下端固定到机座上, 输出收集平台固定在机座的上端平板上, 驱动装置的电机安装在机座的中间平板上, 电气控制部件装在机座侧面机架上。烟支输出收集装置结构如图1所示。
1.机座2.滤棒输出收集平台3.平台驱动装置4.滤棒收集料斗5.电气控制部件
1.2 滤棒收集料斗
滤棒收集料斗的安装基准件是料斗背部的墙板。墙板背部上下端装有连接板, 上连接板将收集料斗墙板和YF17卷烟存储输送装置的滤棒输出通道墙板连接起来, 下连接板将收集料斗墙板固定到机座上。料斗墙板前面安装有角铁和支座, 它们用来固定烟支背板、导板。滤棒收集料斗的最前面是有机玻璃门, 玻璃门通过铰链连接到支座上, 玻璃门有利于观察滤棒在料斗中的流动情况。
1.3 滤棒输出收集平台
滤棒输出收集平台是由几块支撑板将2块对称的侧墙板连接起来, 两侧墙板之间装有传动轴, 传动轴上还固定有辊轮和同步带轮。装有同步带轮的辊轮是主动轴, 它带动收集平台的输送带运动。侧墙板上还固定有张紧轮和支角, 张紧轮可以张紧输送带并防止输送带跑偏, 支角将滤棒输出收集平台固定到机座上。
1.4 平台驱动装置
平台驱动装置主要由电机、驱动带轮、同步带、防护罩组成。由于电机轴与收集平台主动轴中心距较大, 我们可选的动力传动方案在链传动和带传动之间选择。链传动的特点是平均传动比准确, 承载能力大, 效率高, 但有噪声。带传动特点是能吸振, 传动平稳, 噪声小, 成本低, 但传动比一般不准确, 效率低。我们选择同步带传递动力, 同步带具有一般带传动平稳、噪声小的优点, 还能克服普通带传动比不准确的缺点。驱动装置工作时, 伺服电机带动驱动带轮转动, 并通过同步带给滤棒输出收集平台的输送带运动提供动力[2]。
1.5 电气控制部件
电气控制部件原理如图2所示。电气控制部件核心为西门子100U系列PLC, 电机采用Lenze公司的8200EV变频调速器控制, 变频器通过Profibus总线与YF17卷烟存储输送装置主机的PLC相连。烟支输出收集装置工作时, PLC通过Profibus总线控制变频器的启停和运行速度, 从而控制输出电机M的转速变化。在主电路中, L1、N端子接电源, PE端子接地, PE连接线的截面积应大于主电路连接线的截面积。控制线采用屏蔽电缆, 这样可以防止因电磁感应干扰引起的信号错误[3]。
2 滤棒输出收集装置的工作原理
在卷接包生产线上, 由于卷烟机与包装机的速度差以及卷烟机和包装机不同步停机, 造成主烟道内烟支流量变化, 通过适时减少 (卷烟存储输送装置存入烟支) 或增加 (卷烟存储输送装置输出烟支) 进入包装机主烟道的烟支, 使进入包装机的烟支流量与包装机的需求量保持一致。我公司用滤棒代替烟支调试YF17卷烟存储输送装置。试车时, 将滤棒输出收集装置连接到YF17卷烟存储输送装置上。滤棒通过卷烟存储输送装置汇集到收集料斗, 收集料斗再将滤棒导入滤棒输出收集平台。机座上的平台驱动装置带动平台的输送带转动, 从而使滤棒像在卷接包流水线上连续输出。这样可以模拟烟厂卷接包生产线上各种设备速度不匹配的实际生产情况。安装在滤棒收集料斗、机座上以及卷烟存储输送装置上的传感器将探测到的滤棒堵塞、排空等生产信息反馈给主机PLC, 这时调整设置程序的参数, PLC再通过Profibus总线控制各驱动电机的启停和运行速度, 这样便可以按生产信息精确地调试设备。输出收集的滤棒再装箱, 滤棒还可以循环利用。
3 结语
目前滤棒输出收集装置已成功地在我公司生产实践中广泛应用, 取得了良好的使用效果。该装置具有结构简单、操作难度小、实用性强的优点。滤棒输出收集装置的使用提高了生产效率, 同时降低了YF17卷烟存储输送装置在烟厂的调试时间, 降低了操作工的劳动强度, 并且大大降低了试车滤棒的损耗, 直接为我公司带来经济效益。本次设计为我们开阔了思路, 同时也提高了我们解决实际问题的能力。
摘要：针对YF17卷烟存储输送装置在烟厂调试时间过长的问题, 设计了滤棒输出收集装置, 并阐述了该装置的工作原理以及使用方法。通过实践证明, 用滤棒输出收集装置模拟生产线上的生产情况, 完善了调试机器的各种功能。该装置具有操作简单、降低劳动强度、降低生产成本的优点。
关键词：存储,滤棒,收集装置,电气控制
参考文献
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