專利名稱:關(guān)于顆粒材料加工方法的改進(jìn)的制作方法
本發(fā)明有關(guān)顆粒材料的加工方法。本發(fā)明具體有關(guān)諸如切碎煙絲之類的纖維顆粒材料的加工。
有人提出了關(guān)于加工煙草顆料,和其他植物葉材料的方法,據(jù)稱方法中包括把材料流態(tài)化。因此,在英國(guó)書第1,389,452號(hào)中,揭示了一種煙草加工設(shè)備,在它的運(yùn)轉(zhuǎn)中煙草用一臺(tái)振動(dòng)輸送器輸送,振動(dòng)輸送器設(shè)置有一個(gè)大致為平面的、空氣可滲透的底部,熱空氣從這底部中向上通過,和煙草接觸。煙草由輸送器的振動(dòng)動(dòng)作和上升的空氣攪動(dòng)。據(jù)該說明書稱,煙草在這兩種效果結(jié)合的作用下,至少有一部份變?yōu)榱鲬B(tài)化。
在英國(guó)書第1,486,555號(hào)中,揭示了一干燥茶葉用的方法和設(shè)備。根據(jù)這個(gè)說明書所揭示,茶葉從若干連續(xù)排列的平表面和有孔表面上橫向通過。熱空氣向上從每一個(gè)這種表面中通過,并設(shè)有裝置把每一個(gè)這種表面振動(dòng)。據(jù)該說明書所述,作這些表面作振動(dòng)是,防止這些表面上的孔眼堵塞,并且也可以防止在振動(dòng)的茶葉鋪層中出現(xiàn)空洞。在說明書第1,486,555號(hào)中還說明,有孔表面的振動(dòng),還提供了一種手段,使茶葉能在表面上橫向通過。
英國(guó)書第2,026,668A號(hào)中,揭示了一種對(duì)葉片材料(如茶葉或煙草)的顆粒進(jìn)行干燥和冷卻的設(shè)備。在設(shè)備的使用時(shí),用加熱空作為流態(tài)化介質(zhì),據(jù)說明書宣稱的目的,是把葉片材料保持在流態(tài)化的狀態(tài)下。為了避免在顆粒葉片材料的鋪層中產(chǎn)生空洞,設(shè)備中有一個(gè)織造的網(wǎng),用于把作流態(tài)化用的空氣,在鋪層上均勻分布??椩斓木W(wǎng)由一個(gè)框架保持它的拉平的形狀。為了取得對(duì)葉片材料的均勻加工,可以使設(shè)備振動(dòng)。
據(jù)美國(guó)書第4,148,325號(hào)所述,在一種加工切碎煙草的方法中,包括在一個(gè)箱室中有一種流體介質(zhì)對(duì)煙草加工,在箱室中有一個(gè)直立的煙草鋪層,用空氣保持它的流態(tài)化狀態(tài),空氣在向上從一個(gè)平面擴(kuò)散墊中通過后,從煙草鋪層中通過。
從一個(gè)比較籠統(tǒng)的角度來看,流態(tài)化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于許多工業(yè)中,作取得許多不同目的用。因此,作為舉例而言,在英國(guó)書第2,085,748A號(hào)中,揭示了用于煤和其他這類“塊狀”材料的燃燒或氣化的流化床設(shè)備。
流態(tài)化對(duì)加工工程師的一個(gè)吸引力,是把固態(tài)顆粒在一個(gè)流化床中,攪動(dòng)到接近完全混合狀態(tài)的可解性。完全混合現(xiàn)象可以從許多方面給予定義。例如從溫度角度看,含義是顆粒的最高溫度和它的平均溫度有很少的差別。因此,對(duì)于一個(gè)接近完全混合狀態(tài)的流化床,可以在床中保持高溫而不出現(xiàn)過熱區(qū)。
假如流化床中的顆粒有基本均勻,并且有大致等量度的形狀,并且沒有差異太大的尺寸和密度,便可以很容易地獲得一個(gè)完全混合的狀態(tài)就有些顆粒材料而言,切碎的煙絲就是一個(gè)例子,顆粒離開這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還相當(dāng)遠(yuǎn)。形狀是一個(gè)特別重要的標(biāo)準(zhǔn),而切碎的煙絲距離這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是顯蓍的。切開的煙絲有各種長(zhǎng)度和各種不同截面大小的長(zhǎng)形顆粒,并有形狀差異和顆粒質(zhì)量差異極大的短顆粒。在一團(tuán)切成的煙絲中,小顆粒在長(zhǎng)形顆粒的纏結(jié)而透氣的主群中分布。切碎煙絲的這種結(jié)構(gòu),據(jù)發(fā)現(xiàn)當(dāng)試圖把它的作流態(tài)化材料時(shí),會(huì)引起問題。在公開使用的流化床設(shè)備中觀察到切碎的煙絲的長(zhǎng)形顆粒,會(huì)形成一個(gè)氈狀,氈狀里的長(zhǎng)形顆粒保持著纏結(jié)的狀態(tài)。較輕的和較重的短顆粒,傾向于在上述的氈狀中分離開,輕顆粒在上面,重顆粒在氈狀的下面。而且,在這種分析的鋪層中,“氣洞”的形成有不利的高發(fā)生率。因此,對(duì)于過去提出過的關(guān)于把切碎的煙絲流態(tài)化的建議,可以說是不接近完全混合狀態(tài)的,也不解說是實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的流態(tài)化狀態(tài)的。
本發(fā)明的一個(gè)目的,是提出一種裝置,利用這種裝置可以把纖維顆粒材料有效地流動(dòng)化。
在下面所用的術(shù)語中,“纖維顆粒材料”指的是一種顆粒材料,它的至少占有一個(gè)相當(dāng)大的比例的一部份中,各別顆粒一個(gè)長(zhǎng)度的量度,大于其他兩個(gè)長(zhǎng)度的量度。因?yàn)橛羞@種長(zhǎng)形顆粒的存在,所以在一團(tuán)纖維顆粒材料中,有一個(gè)頑固的纏結(jié)傾向。
在下文所用的術(shù)語中,“流動(dòng)化”指的是一種控制過程,在這種過程中,在一個(gè)顆粒材料團(tuán)里面,保持各別的顆粒處于基本分離的狀態(tài),因此,顆??梢宰杂勺飨鄬?duì)于其他顆粒的相對(duì)活動(dòng)。對(duì)于纖維顆粒材料來說,流動(dòng)化還進(jìn)一步指材料完全,或基本上解脫纏結(jié),并保持不纏結(jié)而顆粒分離的狀態(tài)。
本發(fā)明提出了一種對(duì)顆粒材料加工的方法,在這方法中,顆粒材料在一個(gè)流動(dòng)化區(qū)中,保持一個(gè)流動(dòng)化的狀態(tài),這個(gè)流動(dòng)化區(qū)由向上伸展的逐漸遠(yuǎn)離垂直線的壁件圈圍,因此上述區(qū)的水平截面面積,在向上的方向上逐漸增大,在上述壁件上的許多位置上,有氣態(tài)流動(dòng)化介質(zhì)向上述區(qū)域供給,因此在上述區(qū)域中可以取得一個(gè)循環(huán)的模式,在這模式中,有一個(gè)在上述壁件上的向下的氣流,和從上述區(qū)域下部向上的氣流。顆粒材料可以是一種纖維顆粒材料。
把氣態(tài)加速介質(zhì)從區(qū)域下部里的一個(gè)位置,向上對(duì)流動(dòng)化區(qū)域供給,是有利益的。
本發(fā)明還提出一種作流動(dòng)化的設(shè)備,里面有壁裝置圍繞一個(gè)流動(dòng)化區(qū),上述壁裝置向上逐漸遠(yuǎn)離垂直線,從而上述區(qū)域的水平截面面積,在它們向上的方向上逐漸增大,并且流動(dòng)化噴咀裝置可以控制,把氣態(tài)流動(dòng)化介質(zhì),從上述壁件的許多位置,向上述區(qū)域供給,從而在上述設(shè)備的把顆粒流動(dòng)化的運(yùn)轉(zhuǎn)中,可以在上述區(qū)域中,取到一個(gè)循環(huán)模式,這模式中包括一個(gè)上述壁件上的向下的氣流,和從上述區(qū)域底部的一個(gè)向上的氣流。
流動(dòng)化設(shè)備另外還設(shè)置加速噴咀裝置,可以控制它把氣態(tài)加速介質(zhì),從上述區(qū)域底部的一個(gè)位置上,向上供給一個(gè)流動(dòng)化區(qū),這樣做是有好處的。
流動(dòng)化區(qū)的水平截面可以有各種形狀,包括方形,長(zhǎng)方形,圓形,橢圓形和多角形。形狀從流動(dòng)化區(qū)的一個(gè)高度位置到另一個(gè)高度位置可以是固定的,也可以是有變化的。壁件的垂直截面可以是直線形的;否則也可以在它們的向上的范圍內(nèi)的全部或部份上是曲線形的,屬于凹面形或凸面形都可以。假使流動(dòng)化區(qū)的水平截面是方形的,或者是壁件有相對(duì)的平行壁件組成件的其他形狀,這種壁件最好有相對(duì)于一個(gè)中間垂直平面或中心軸線的對(duì)稱形狀。假使流動(dòng)化區(qū)的水平截面是方形的,并且設(shè)備是用于處理切碎煙絲的,那么這種壁裝置向上逐漸遠(yuǎn)離垂直線的擴(kuò)張角,以30度左右為宜。
在流動(dòng)化區(qū)的底部,流動(dòng)化區(qū)的水平截面最好比區(qū)域頂部的水面截面小。
流動(dòng)化噴咀裝置的形式采取壁件上的一個(gè)孔眼陳列的形式是適宜的。帶孔眼的壁件可以圍繞一個(gè)充氣室裝置,這裝置和孔眼直接相通。
本發(fā)明的設(shè)備中可以設(shè)置一個(gè)隔室,這個(gè)隔室是并列設(shè)放的相似隔室陳列中的一個(gè),這陳列組成一個(gè)較大的綜合設(shè)備。
可以利用本發(fā)明所提出的方法或設(shè)備進(jìn)行的顆粒材料加工過程中,包括干燥,濕潤(rùn),加熱,冷卻,混合,攪拌,膨脹,或加香料或其他添加劑。加工過程中還可以包括化學(xué)處理。
空氣是一種實(shí)用的流動(dòng)化介質(zhì)和一種實(shí)用的加速介質(zhì)??梢詫⒄舭l(fā)汽或其他汽霧或氣體注射到顆粒材料的流動(dòng)化鋪層中去,或者直接注入,或者和流動(dòng)化介質(zhì)和/或加速介質(zhì)(假如使用加速介質(zhì)的話)一同注入。可以用蒸汽或其他的汽霧或氣體作流動(dòng)化介質(zhì)和/或加速介質(zhì)??梢詫⒁环N液體在顆粒材料的流動(dòng)化鋪層上噴霧,或注射進(jìn)鋪層中去。
本發(fā)明提出的方法或設(shè)備,可用于用一種膨脹劑(例如一種有機(jī)物膨脹劑),對(duì)植物材料(例如切碎煙絲)浸漬。為了這個(gè)目的,汽霧態(tài)的膨脹劑可以構(gòu)成流動(dòng)化介質(zhì)和/或加速介質(zhì)(如果使用加速介質(zhì)的話)的介質(zhì)流的全部或占一個(gè)比例。否則,也可以用液態(tài)的膨脹劑去和植物材料的流動(dòng)化鋪層去接觸。
當(dāng)用一種加速介質(zhì)流和一種流動(dòng)化介質(zhì)流進(jìn)行本發(fā)明提出的方法時(shí),流動(dòng)化介質(zhì)流用于把纖維顆粒材料或其他顆粒材料流動(dòng)化,而加速介質(zhì)流用于提高流動(dòng)化顆粒材料團(tuán)的循環(huán),從而改善它的攪拌。可能發(fā)現(xiàn)在用一種氣態(tài)介質(zhì)的加速介質(zhì)流時(shí),氣態(tài)介質(zhì)的總需要量可以較低。還發(fā)現(xiàn)到當(dāng)在向上的流中只使用氣流的話,那么纖維顆粒材料還仍然纏結(jié),或變?yōu)槔p結(jié),因此不發(fā)生象上文定義中的流動(dòng)化。對(duì)于任何一種顆粒材料或根據(jù)本發(fā)明制造的流動(dòng)化設(shè)備,在可能進(jìn)行的有控制的運(yùn)轉(zhuǎn)中,流動(dòng)化介質(zhì)流速和加速介質(zhì)流速都有一個(gè)有限度的范圍。這些范圍通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)就可以立刻確定。最好在加速介質(zhì)流開始以前,先把流動(dòng)化介質(zhì)流形成。
為了便于對(duì)本發(fā)明作明確了解,并能立刻付諸實(shí)施,作為舉例,附圖內(nèi)容介紹如下圖1所示是流動(dòng)化設(shè)備的概略透視圖圖2所示是圖1中的設(shè)備的概略剖視圖,該圖為沿Ⅱ-Ⅱ線所示的中間垂直平面的剖視;
圖3是一個(gè)曲線圖,表示當(dāng)用圖1和圖2中的設(shè)備對(duì)切碎煙絲進(jìn)行干燥時(shí),在可控制運(yùn)轉(zhuǎn)中的流動(dòng)化氣體速度的范圍(A軸)和加速氣體速度的范圍(B軸)。
圖4是與圖3相似的視圖,但還包括了設(shè)備流動(dòng)化區(qū)里的一個(gè)循環(huán)模式的示意。
圖1和圖2中的流動(dòng)化設(shè)備有一個(gè)方形截面的殼體1,它的四面壁在垂直線上,向上以30度向外傾斜。從殼體1的下端,垂直向下伸展的有一個(gè)管桿2。放在殼體的每一面壁內(nèi)的是一個(gè)擴(kuò)散板,擴(kuò)散板在圖2中用標(biāo)圖號(hào)3、4和5表示。擴(kuò)散板3-5中的每一塊,加上一塊放在板4對(duì)面并與殼體1前壁關(guān)連的一塊完全相似的擴(kuò)散板,都和關(guān)連的殼體側(cè)壁有一個(gè)間距,并和它們平行。由上排孔眼和下排孔眼組成的完全相似的陳列,布置在每一塊擴(kuò)散板上,每一個(gè)孔眼的直徑4.5mm,板4上的孔眼的標(biāo)圖號(hào)為6。擴(kuò)散板提供了設(shè)備的壁裝置,上面的孔眼構(gòu)成第一組噴咀裝置。
在擴(kuò)散板和與其關(guān)連的側(cè)壁之間的空間中,有兩個(gè)空間在圖2中用7和8標(biāo)志,在它們的上端處用板9遮擋。這兩個(gè)空間形成了外充氣室裝置。從每塊擴(kuò)散板的上端垂直向上伸展有一個(gè)箱壁和擴(kuò)散板3及5相關(guān)的箱壁用圖號(hào)10及11(圖2)表示,箱壁的連接線在圖1中用虛線表示。
有一根管子12伸進(jìn)管桿2的里面,并在里面向上方伸展。管子12的上端,和擴(kuò)散板的下端連接。有一塊孔口檔板13橫向安裝在管子12的上端上,在孔口檔板13上有一個(gè)孔口14,它的直徑是7mm,形成第二個(gè)噴咀裝置。
用流動(dòng)化隔室把切碎的潮濕煙絲干燥,有一定量的煙絲(圖中未示)被放到由四塊擴(kuò)散板共同形成的空間中去,這個(gè)空間形成了一個(gè)流動(dòng)化區(qū)。把熱流動(dòng)化空氣在低壓下向管桿2供給,并且從管桿2中通過,進(jìn)入空間7和8,及和殼體1的前壁和后壁關(guān)連的空間里面去。熱空氣從這些空間,通過擴(kuò)散板上的孔眼,于是和煙絲接觸。熱加速空氣在低壓力下向管子10供給,從管子10垂直向上送到煙草上。由于流動(dòng)化區(qū)結(jié)構(gòu)形狀,并且因?yàn)橛辛鲃?dòng)化空氣及加速空氣,結(jié)果便保證了切碎的煙絲有一個(gè)受到控制的流動(dòng)化,從而使長(zhǎng)形的纖維松散開,于是煙絲達(dá)到接近完全混合的狀態(tài)。這樣便使潮濕的煙絲的干燥得到提高。據(jù)發(fā)現(xiàn)這加工過程可以在煙草質(zhì)量下降極小的條件下進(jìn)行。可以注意到對(duì)設(shè)備并不需要振動(dòng)。
圖3的曲線圖中畫陰影線的部份所代表的是當(dāng)使用上面敘述的這種設(shè)備,烤干流行的商品烤煙中的切碎煙絲時(shí),在流動(dòng)化空氣的表面速度(縱軸A)和加速空氣表面速度(橫軸B)方面的可控作業(yè)區(qū)。速度單位是米每秒。還可以注意到,在可控作業(yè)區(qū)里面,加速空氣的速度,也就是向上流動(dòng)的空氣的速度,小于流動(dòng)化空氣,流動(dòng)化空氣也就是作疏散用的空氣的速度。
在圖4中表示的,是在流動(dòng)化的鋪層中,造成的空氣和空氣夾帶的煙草顆粒的循環(huán)模式。可能觀察到在形成流動(dòng)化區(qū)的斜壁處有向下方流動(dòng)化區(qū)的流動(dòng)體,而在流動(dòng)化區(qū)的中部,有垂直向上的流動(dòng)。循環(huán)模式中還包括從中心區(qū)向外的流動(dòng)。流動(dòng)化鋪層基本上完全處在向外傾斜的壁,也就是擴(kuò)散板形成的空間的里面。
上面剛提到的基本循環(huán)模式,是由流動(dòng)化氣流形成的,但是因?yàn)橛辛思铀贇饬鞫兴岣摺?br>當(dāng)然,循環(huán)氣流是疊加在設(shè)備里的總的向上方流動(dòng)的空氣上面的。
在上面敘述的設(shè)備里,有一個(gè)單加速噴咀裝置,也就是開口12,把加速介質(zhì)輸送到煙草的鋪層中去。在設(shè)備的一個(gè)修改型式中,設(shè)置了若干開口,加速介質(zhì)的若干流束被引導(dǎo),從這些開口中通過,向上進(jìn)到煙草的鋪層里面去。開口檔板11可以用一個(gè)有燒結(jié)結(jié)構(gòu)或編造結(jié)構(gòu)的元件代替。
雖然按照上文所述,有兩排眼6,但是最好是至少有兩排孔眼,并且可以用多于兩排的孔眼。
關(guān)于在擴(kuò)散板上的向下流動(dòng)的氣流,可能會(huì)考慮到用噴咀代替孔眼6,把流動(dòng)化空氣平行于擴(kuò)散板向下引導(dǎo)比較有利的。但是,據(jù)發(fā)現(xiàn)這種安排是比較不利的。
圖1和圖2中所示的活動(dòng)化裝置,可以用于配備一個(gè)隔室,和這個(gè)隔室相似的相鄰排列的隔室的陳列,構(gòu)成一個(gè)大型的綜合流動(dòng)化設(shè)備。
本發(fā)明提出的設(shè)備,可以用于配備一個(gè)燃吸材料制造機(jī)的顆粒分離器,如英國(guó)書第2,129,275A號(hào)所提出的。
權(quán)利要求
1.一種加工顆粒材料的方法,其特征在于在向上離開垂直線向外傾斜的壁裝置圍成的流動(dòng)化區(qū)里,保持顆粒材料處在活動(dòng)化狀態(tài)中,由于壁裝置的傾斜,所以上述區(qū)的截面積,在向上的方向上逐漸增大,把氣態(tài)流動(dòng)化介質(zhì)從上述壁裝置的若干部位上,向上述區(qū)供給,從而可以在上述區(qū)中,取得一個(gè)循環(huán)模式,這模式中包括上述壁裝置上的向下流動(dòng)的氣流,和從上述區(qū)的底部向上升的氣流。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1中之方法,其特征在于上述顆粒材料中含有纖維顆粒材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2中之方法,其特征在于上述顆粒材料為切碎的煙草。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1,2或3中之方法,其特征在于上述流動(dòng)化介質(zhì)中包括空氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1,2或3任何一項(xiàng)中之方法,其特征在于上述流動(dòng)化介質(zhì)中包括蒸汽。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1至5任何一項(xiàng)中之方法,其特征在于把氣態(tài)加速介質(zhì),從上述區(qū)的一個(gè)底部區(qū)域,向上供給上述區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6中之方法,其特征在于上述加速介質(zhì)中包括空氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6中之方法,其特征在于上述加速介質(zhì)中包括蒸汽。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1至9任何一項(xiàng)中之方法,其特征在于流動(dòng)化的顆粒材料和一種膨脹劑接觸。
10.在流動(dòng)化設(shè)備中,其特征在于包括壁裝置,圍繞一個(gè)流動(dòng)化區(qū),上述壁裝置向上離開垂直線向外傾斜,從而上述區(qū)在向上的方向上,截面積逐漸增大,流動(dòng)化噴咀裝置可以控制,在上述壁裝置的若干位置上,向一個(gè)上述區(qū)供給氣態(tài)的流動(dòng)化介質(zhì),從而在上述設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),把材料顆粒流動(dòng)化,在上述區(qū)中獲得一個(gè)循環(huán)模式,模式中包括在上述壁裝置上的向下的氣流,和從上述區(qū)的底部向上流動(dòng)的氣流。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10中之設(shè)備,其特征在于對(duì)加速噴咀可以控制,在上述區(qū)的一個(gè)底部位置上,把氣態(tài)加速介質(zhì)向上供給上述區(qū)。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10或11中之設(shè)備,其特征在于在上述壁裝置的向上逐漸向外傾斜的部份的位置上,上述流動(dòng)化區(qū)的俯視有基本為方形的結(jié)構(gòu)形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求
10或11中之設(shè)備,其特征在于在上述裝置的向上逐漸向外傾斜的部份的位置上,上述流動(dòng)化區(qū)的俯視有基本為圓形的結(jié)構(gòu)形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求
10至13任何一項(xiàng)中之設(shè)備,其特征在于上述壁裝置向上離開垂直線向外傾斜的部份,傾斜的角度在三十度左右。
15.根據(jù)權(quán)利要求
10至14任何一項(xiàng)中之設(shè)備,特征為上述流動(dòng)化噴咀裝置,是由上述壁裝置上的一個(gè)孔眼陳列所形成的。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15中之設(shè)備,其特征在于在上述孔眼陳列的區(qū)域里,上述壁裝置圍繞充氣室裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求
10至16任何一項(xiàng)中之設(shè)備,其特征在于箱壁裝置從上述流動(dòng)化區(qū)向上伸展。
18.根據(jù)權(quán)利要求
10至17任何一項(xiàng)中之設(shè)備,實(shí)施權(quán)利要求
1至9項(xiàng)任何一項(xiàng)中之方法。
19.基本上如上文參照附圖及圖2所敘述的流動(dòng)化設(shè)備。
20.基本上如上文參照其附圖所敘述的對(duì)顆粒材料作加工的方法。
專利摘要
一種加工顆粒材料的方法,當(dāng)這材料在一個(gè)由向上伸展而向外傾斜的壁圍成的流動(dòng)化區(qū)里的時(shí)候,受到從壁上的若干位置上供給的氣態(tài)流動(dòng)化介質(zhì)流動(dòng)的作用,最好還同時(shí)有一個(gè)從流動(dòng)化區(qū)的底部向上供給氣態(tài)加速介質(zhì)的流注。加工過程包括干燥、濕潤(rùn)、加熱、冷卻和混合。
文檔編號(hào)B01F13/02GK86100029SQ86100029
公開日1986年7月23日 申請(qǐng)日期1986年1月9日
發(fā)明者羅蘭·克利夫, 羅伯特·勒格羅, 克萊夫·艾倫·米林頓 申請(qǐng)人:英美煙草公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan