專利名稱：確定葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間的方法。

背景技術(shù)：
烘絲滾筒是卷煙生產(chǎn)中的主要設(shè)備，它廣泛應(yīng)用于煙絲、梗絲等卷煙原料的烘烤加工。盡管用于不同工況下的滾筒體的具體結(jié)構(gòu)有些區(qū)別，但其共有以下特點(diǎn)回轉(zhuǎn)速度較慢，(一般≤16rpm左右)；筒體較長、葉絲軸向移動主要靠筒體斜置(傾角α＝3-6°)來實(shí)現(xiàn)。烘絲滾筒加工煙絲時，主要是通過與滾筒筒壁和翻絲炒板的熱傳導(dǎo)方式以及熱風(fēng)與煙絲的對流方式來實(shí)現(xiàn)煙絲水分的蒸發(fā)。葉絲在烘絲筒內(nèi)滯留時間的長短，是衡量煙絲加工質(zhì)量和生產(chǎn)加工能力的一個重要參數(shù)。以往主要是通過實(shí)際測試的方法來掌握葉絲在筒內(nèi)的滯留時間，而沒有理論計(jì)算的公式，這就到導(dǎo)致僅能憑經(jīng)驗(yàn)值把握煙絲的烘干程度，無法保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決目前無法準(zhǔn)確計(jì)算葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間，影響產(chǎn)品加工質(zhì)量等問題，提供一種具有方法簡便，易于掌握，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)的確定葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種確定葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間的方法，它的方法為， (1)將烘絲滾筒的垂直圓截面按照鐘表的形式分為十二等分； (2)確定一個烘絲滾筒轉(zhuǎn)動周期內(nèi)葉絲上行時軸向位移角ε1和葉絲下行時軸向位移角ε2； (3)通過總的軸向位移角確定葉絲運(yùn)動的總行程； (4)利用葉絲上行和下行速度確定葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間。
所述步驟(2)中，轉(zhuǎn)動周期以葉絲由6點(diǎn)鐘方向運(yùn)動到11點(diǎn)方向掉落回6點(diǎn)鐘方向?yàn)橐粋€周期；以其一個周期的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置建立正交坐標(biāo)系OXYZ和O′X′Y′Z′，則葉絲上行時軸向位移角ε1由公式 葉絲下行時軸向位移角ε2由公式 則總的位移角ε＝ε1+ε2 其中，α為滾筒斜置角，θ為葉絲升舉角。
所述步驟(3)中，葉絲運(yùn)動的總行程為，在長度為L的滾筒中，葉絲在筒中下落距離總長為S1＝L/sinε；其上升的總弧長為
則葉絲的運(yùn)動全程
Φ---葉絲由底部運(yùn)動到下落點(diǎn)時的圓心角度。
所述步驟(4)中，葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間t為，
L---烘絲筒長度，單位為米 Φ---葉絲由底部運(yùn)動到下落點(diǎn)時的圓心角度，單位為度 n---烘絲筒轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/秒 R---烘絲筒內(nèi)徑，單位為米 ε---位移角，單位為度。
本發(fā)明中，烘絲筒內(nèi)由于葉絲薄，幾乎無料側(cè)壓力差，其軸向運(yùn)動主要是因?yàn)橥搀w的斜置、以重力做推動力，結(jié)合滾筒轉(zhuǎn)動，葉絲呈異形螺旋線形式向出口端推進(jìn)。
葉絲在筒內(nèi)的橫向運(yùn)動狀態(tài)是衡量滾筒機(jī)作業(yè)效果的最重要指標(biāo)。為使葉絲個體均勻地達(dá)到工藝要求，就須使葉絲在橫向運(yùn)動中不斷發(fā)生位置交換，這種交換是由橫截面上料堆的“倒塌”作用或由筒內(nèi)設(shè)置的加熱翻絲板來完成的。烘絲筒作業(yè)時，筒內(nèi)表面的加熱翻絲板主要改善葉絲橫向運(yùn)動，并帶動葉絲隨筒體一起轉(zhuǎn)動。在以一定轉(zhuǎn)速ω轉(zhuǎn)動的滾筒中，由于葉絲不能因筒體轉(zhuǎn)動的牽連慣性力而由筒內(nèi)最底部被帶過上頂點(diǎn)，群體葉絲在離心力、重力的綜合作用，升舉到一定的高度后開始下落并大都回到筒內(nèi)最底部，這樣就產(chǎn)生一個升角θ，如圖1所示。
如果將烘絲滾筒的垂直圓截面按照鐘表的形式分為十二等分，而烘絲滾筒內(nèi)葉絲一般在11點(diǎn)左右的位置開始下落并大都回到筒內(nèi)最底部。葉絲下落時其運(yùn)動軌跡實(shí)際上是一個近似于平面的小弧面，所以可以把葉絲的下落過程看成是沿斜面下滑的過程，研究這個斜面上的葉絲應(yīng)該是具有代表性的。
圖2中葉絲隨筒升舉時，可認(rèn)為與筒壁無相對滑動，運(yùn)動跡線為下圓弧X′Z，葉絲由弧頂向下落時，沿上弧度之最大坡度面下落至a′點(diǎn)。因初速度小，上弧面為近似斜平面。葉絲至a′點(diǎn)后又重復(fù)上述過程，即再次沿筒壁上升后沿斜平面下滑。葉絲總的行程是上述周期性行程之和。
本發(fā)明的有益效果是方法簡單，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，易于操作。



圖1為本發(fā)明的烘絲滾筒的垂直剖面圖； 圖2為葉絲的運(yùn)動軌跡； 圖3為葉絲運(yùn)動一個周期后的坐標(biāo)系。

具體實(shí)施例方式 如圖3所示，取正交坐標(biāo)系OXYZ和O′X′Y′Z′，已知滾筒斜置α角，葉絲升舉θ角。OXYZ為水平面系，O′X′Y′Z′為斜置坐標(biāo)系。yz為葉絲運(yùn)動上邊緣，x′b為下邊緣。通過坐標(biāo)系內(nèi)幾何關(guān)系，可求出一個周期內(nèi)葉絲上行時軸向位移角ε1和葉絲下行時軸向位移角ε2。
然后，在通過軸向位移角來求出葉絲運(yùn)動的總行程，最后導(dǎo)出葉絲在筒內(nèi)的滯留時間。
(1)求上行時軸向位移角ε1 并得 2)求葉絲下行時軸向位移角ε2如下 葉絲從上頂點(diǎn)z開始在斜平面xbyz內(nèi)向下落，因yx為水平面內(nèi)一直線，顯然在重力作用下，葉絲沿梯度最大的跡線運(yùn)動，即有za⊥xy。這樣Δaxz為直角三角形。同樣從圖中可以看出Δoza也為直角三角形。
先求出輔助角∠oya，∠oza，∠zya。
并得 并得 這樣有 則總的位移角為ε＝ε1+ε2。
(3)求葉絲運(yùn)動的總行程 在長度為L的滾筒中，葉絲在筒中下落距離總長為S1＝L/sinε。
其升舉總玄長計(jì)算為S2′＝L/tgε 前面提到葉絲由筒底部上升到十一點(diǎn)位置開始下落，則其上升的總弧長為
Φ---葉絲由底部運(yùn)動到下落點(diǎn)時的圓心角度 則葉絲的運(yùn)動全程
(4)葉絲滯留時間 如果近似認(rèn)為葉絲上行和下行速度相等即V＝ωR＝2ЛnR，則得葉絲在筒內(nèi)停留時間為
L---烘絲筒長度(米) Φ---葉絲由底部運(yùn)動到下落點(diǎn)時的圓心角度(度) n---烘絲筒轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/秒) R---烘絲筒內(nèi)徑(米) ε---位移角(度)。
以COMAS公司烘絲滾筒為例，其內(nèi)徑R＝0.90米，長度L＝7米，傾角α＝5.5°，工作時滾筒轉(zhuǎn)速n＝8rpm。如果將烘絲滾筒的垂直圓截面按照鐘表的形式分為十二等分，而烘絲滾筒內(nèi)葉絲一般在11點(diǎn)左右的位置開始下落并回到筒體最底部，則可近似的求出葉絲由底部運(yùn)動到下落點(diǎn)時的圓心角度Φ約為150°；葉絲升角θ約為75°。將θ＝75°，α＝5.5°代入公式 tgε1＝sinθtgα≈0.09301得ε1≈5.314° 得ε2≈0.384° 則總的位移角ε＝ε1+ε2＝5.695°，將ε代入公式 滯留時間


可求得此烘絲機(jī)葉絲的理論滯留時間為220.3秒，實(shí)際測試葉絲的滯留時間平均為218秒，與葉絲實(shí)際通過時間誤差為1.05％。
通過本發(fā)明可得出如下結(jié)論 (1)葉絲在機(jī)內(nèi)停留時間是一個重要的工藝參數(shù)指標(biāo)，煙絲生產(chǎn)加工時應(yīng)重點(diǎn)予以考慮。葉絲在機(jī)內(nèi)停留時間與滾筒的內(nèi)徑、轉(zhuǎn)速、傾角、葉絲的升角有關(guān)。
通過上述公式，我們還可以計(jì)算出所需加工時間的滾筒轉(zhuǎn)速。
(2)通過上述公式我們也可以計(jì)算出物料在筒壁上的被加工時間(即物料上行時間和物料與熱風(fēng)的對流加工時間(即物料的滯留時間)，為今后研究物料在烘絲筒內(nèi)的水分變化是以傳導(dǎo)為主還是以對流為主，提供了時間依據(jù)。
(3)上述時間t的計(jì)算公式是在理想狀態(tài)推導(dǎo)得出的，它忽略了軸向倒塌推移和滾筒內(nèi)熱風(fēng)風(fēng)向?qū)熃z的阻滯作用(在上例中烘絲滾筒在正常工作時風(fēng)向主要為逆流風(fēng)，對煙絲運(yùn)動有一定的阻滯作用)，此時公式應(yīng)予以經(jīng)驗(yàn)修正。
權(quán)利要求
1.一種確定葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間的方法，其特征是它的方法為，
(1)將烘絲滾筒的垂直圓截面按照鐘表的形式分為十二等分；
(2)確定一個烘絲滾筒轉(zhuǎn)動周期內(nèi)葉絲上行時軸向位移角ε1和葉絲下行時軸向位移角ε2；
(3)通過總的軸向位移角確定葉絲運(yùn)動的總行程；
(4)利用葉絲上行和下行速度確定葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間的方法，其特征是所述步驟(2)中，轉(zhuǎn)動周期以葉絲由6點(diǎn)鐘方向運(yùn)動到11點(diǎn)方向掉落回6點(diǎn)鐘方向?yàn)橐粋€周期；以其一個周期的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置建立正交坐標(biāo)系OXYZ和O′X′Y′Z′，則葉絲上行時軸向位移角ε1由公式
葉絲下行時軸向位移角ε2由公式
則總的位移角ε＝ε1+ε2
其中，α為滾筒斜置角，θ為葉絲升舉角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間的方法，其特征是所述步驟(3)中，葉絲運(yùn)動的總行程為，在長度為L的滾筒中，葉絲在筒中下落距離總長為S1＝L/sinε；其上升的總弧長為
則葉絲的運(yùn)動全程
Φ---葉絲由底部運(yùn)動到下落點(diǎn)時的圓心角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間的方法，其特征是所述步驟(4)中，葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間t為，
L---烘絲筒長度，單位為米
Φ---葉絲由底部運(yùn)動到下落點(diǎn)時的圓心角度，單位為度
n---烘絲筒轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/秒
R---烘絲筒內(nèi)徑，單位為米
ε---位移角，單位為度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種確定葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間的方法。它解決了目前無法準(zhǔn)確計(jì)算葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間，影響產(chǎn)品加工質(zhì)量等問題，具有方法簡便，易于掌握，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。其方法為(1)將烘絲滾筒的垂直圓截面按照鐘表的形式分為十二等分；(2)確定一個烘絲滾筒轉(zhuǎn)動周期內(nèi)葉絲上行時軸向位移角ε1和葉絲下行時軸向位移角ε2；(3)通過總的軸向位移角確定葉絲運(yùn)動的總行程；(4)利用葉絲上行和下行速度確定葉絲在烘絲滾筒內(nèi)滯留時間。
文檔編號A24B3/10GK101108026SQ20071001484
公開日2008年1月23日 申請日期2007年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者杰 劉, 玲 段, 郗繼忠 申請人:山東中煙工業(yè)公司