籽棉清理机在机采棉生产线中的应用

籽棉清理机在机采棉生产线中的应用

1籽棉烘干及清理的现状目前，新疆大力发展棉花机械生产，棉花机械加工技术在新疆棉区得到了迅速普及。机采棉比手摘棉具有高效、低成本、高收益的显著优势。机采棉和手摘棉加工生产线最主要的工艺区别是机采棉生产线对籽棉和皮棉增加了烘干和清理的次数,在个别棉区还需要增加皮棉加湿工艺。机采棉的含杂量与回潮率远大于手摘棉,籽棉纤维品质也稍逊色于手摘棉。由于机采棉的这些特点,人们对机采棉的籽棉烘干和清理工艺日益重视起来,应运而生了一批针对机采棉籽棉烘干及清理工艺的技术和设备,其中的典型产品如图1～图4。燃煤热风炉、搁板增热式籽棉烘干机是郑州棉麻工程设计研究所研发的系列籽棉烘干设备的核心设备,已得到市场的广泛认可;六辊筒籽棉清理机和回收式六辊筒籽棉清理机是国内棉花加工企业在机采棉生产线中应用最广泛的籽棉清理设备。笔者参加过多型籽棉清理机的设计,并对近年各棉机厂出品的籽棉清理设备做了调查研究。笔者认为,当前的籽棉清理设备虽然比较成熟,但应用在机采棉中还存在一些不容忽视的问题。在机采棉生产线中,清铃机是针对机采棉特点设计的,而应用最广泛的六辊筒籽棉清理机(图3)和回收式六辊筒籽棉清理机(图4)均为手摘棉清理机,应用于机采棉加工时只是增加了机台数、幅宽,也就是增加了清理的次数和产量。实践证明,在机采棉加工线中增加了籽棉与皮棉的清理次数后,最终成包的皮棉的含杂率还是普遍高于手摘棉。笔者认为,要降低机采籽棉的高含杂率及高回潮率,获得品质不逊色于手摘棉的皮棉,籽棉清理是关键的环节。而目前普遍使用的六辊筒籽棉清理机和回收式六辊筒籽棉清理机存在的下述缺陷,是机采棉品质始终低于手摘棉的主要原因。2现有的预孔清理机不适合在机采线上使用2.1清理单元结构籽棉清理设备的核心是清理单元,清理单元中的辊筒有刺钉辊筒、齿条辊筒、锯片辊筒、绞龙式棒条辊筒等多种不同形式。不管何种形式的辊筒都需结合周围部件形成清理部件来完成清理目的。与辊筒相结合的尘格形式也多种多样,如编织筛网,钢板冲孔筛网,圆钢格条筛网,扁钢格条筛网,钢板网等。目前市场上的籽棉清理机的清理单元几乎全是圆钢格条筛网+刺钉辊筒的型式(图5),这也导致了在刺钉辊直径、数量、幅宽一致的情况下,各棉机制造厂所出品的各型清理设备在除杂率上几乎不相上下。圆钢格条筛网(图6)具有的结构简单、制造容易、成本低廉、耐用度高且不易钩挂纤维等优点,广泛地被用于目前的籽棉清理设备中。但研究结果表明,圆钢格条筛网式清理单元在与编织筛网、扁钢格条筛网等在清理系数(μ)方面的比较不占优势(见表1)。圆钢格条筛网(一组)一般角度为110°,因此,只有在110°范围内才有除杂作用,对手摘棉,这种清理单元的结构及清理系数还是可以的,而针对高含杂率的机采棉,这种清理单元的清理系数就有些偏低。可以说,是清理单元结构不尽合理,才最终导致机采棉皮棉的含杂率远高于手摘棉。2.2格条筛网的清理目前在用的各型籽棉清理设备中没有特设的籽棉开松功能,籽棉的开松功能是在圆钢格条筛网中清理时附带完成的,是靠尘格对籽棉的阻滞与刺钉辊转动所形成的速差来实现的,但籽棉在刺钉辊与尘格漏底间翻滚、挤压、搓揉,增加了索丝和棉结。如果籽棉开松度不够会导致除杂率的下降,特别是在机采棉生产线中,影响更为明显。2.3在线调节也很困难圆钢格条筛网式清理单元虽在两端部设计有长圆孔以供调整距刺辊的距离,但在实际应用中不能够在线调节。由于所有的圆钢尘格式清理单元两端都用螺栓固定在墙板上,为了增加幅宽方向的强度,每两组清理单元在幅宽方向的侧板也用螺栓固定,这就导致了调整格距和清理系数比较困难(图6),在线调节更是不可能实现。手摘棉的含杂相对较稳定,一般在生产中不经常调整,而机采棉含杂量普遍大于手摘棉且不稳定,在生产中往往不断根据机采棉的含杂、含水状况不断调整隔距或清理系数。因此,目前的籽棉清理设备因不能在线调节隔距对机采棉品质的提升是一种阻碍。3超高回潮率籽棉轧花前烘干处理由于机采棉的含杂量与回潮率远大于手摘棉,在机采棉加工工艺中增加对籽棉的烘干环节是非常关键的。轧花过程对籽棉的回潮率非常敏感,回潮率的增大会导致轧花困难,产量降低。最早在生产线引入籽棉烘干技术,就是为了控制付轧籽棉的回潮率。烘干过的籽棉外观形态得到明显改善,但过度的烘干会使籽棉回潮率过低,导致棉纤维摩擦系数变小、导电性变大、弹性变强、强度变低,直接或间接影响轧花机正常运转率和棉花的加工质量(增加断头,造成毛头率增加)。试验表明,籽棉在采用多次不同温度(2或3次)逐步烘干工艺时比较容易控制回潮率,且在一定时间内籽棉回潮率一致性好。目前的机采棉生产线,对超高回潮率籽棉的轧花前烘干处理很重视。在技术及设备应用上也相当成熟。一般是货场清理前预烘,轧花工序前再次烘干。若机采棉生产线中的籽棉清理机具有烘干功能,将使机采棉加工流程中具有更多的烘干点,使机采棉生产工艺更加灵活和完善。籽棉经过多次不同温度的逐步烘干,再辅以在清理时烘干、烘干时清理的灵活工艺组合,就会得到回潮率均匀稳定、清理效果较好的籽棉。3.1可调漏底11调节风门113.货场籽棉经重杂分离器、三丝清理机、搁板增热式籽棉干燥机后被负压吸入本机的进棉口1进入工作区(图7)。在工作区遇到两个刺钉辊4的打击,两个刺钉辊4对棉流作用方向相反,形成大的速差(两辊本身转数也有差异,防止反复打击某一点)从而对籽棉进行初步撕扯、开松并使杂质暴露。每个刺钉辊各自带着附着的籽棉流3经开松刀8后进入可调漏底11进行除杂。可调漏底11由调节手柄12控制,调至最大间隙时每根除杂刀尖距刺钉辊的钉尖最近,此时,在离心力作用下籽棉与每根除杂刀作用而达到最大除杂效果,此时可能会排出有效纤维,可通过操作可调漏底11进行相应的调整。但需要注意的是,若将可调漏底11调至最小间隙时,此时可调漏底11相当于封闭漏底,无除杂功能。由于抽吸气流的轴向作用,棉流3沿着两个刺钉辊4的表面成螺旋前进,在前进中不断被刺钉辊4表面的刺钉打击、撕扯、开松,在可调漏底11处进行多次除杂。除杂、开松后的籽棉由出棉口管道被吸至卸料器尘笼作进一步处理。所除杂质沿斜板滑入落杂箱,被负压经出杂管6抽至清弹机处理。调节风门17可调节负压抽杂的风量。本机的烘干功能也可通过自身实现(图8、图9)。可在两刺钉辊内加装远红外加热棒、电热丝等热源。热源被可靠的固定在辊筒壁上。刺钉辊的轴可用管子和旋转接头的形式以便引入电源线。刺钉辊的内腔体被加热后通过辊面的热辐射和红外辐射烘干籽棉,湿气由后台机组风机排除。加热区域除本机箱体外,还包括至下台机组之间的管道长度。3.2棉流和棉流长期流动的影响由于本机全封闭的结构设计,使得本机能在通入外部热源后,在对籽棉进行清理的同时还能够对籽棉进行烘干。由于刺钉的打击阻滞和棉流的绕辊轴向流动,使籽棉在机箱内存留的时间较长,有利于烘干。棉流的绕辊径向运动与热风的轴向穿透形成了大的速差,这对籽棉的烘干也是非常有利的。籽棉不断地被刺钉辊打击、翻滚,使籽棉膨松并受热均匀,利于烘干和进一步清理。具有烘干功能的高效籽棉清理机使烘干与清理互相促进达到事半功倍的效果。3.2.1提取液的杂丝本机设计的除杂点数量略高六辊筒籽清机。被负压抽吸的棉流速度与刺钉辊的线速度在机箱内合成,棉流呈螺旋状从进口至出口运动,在辊子上被自由打击有5至6圈。每个刺钉辊下有除杂刀23把,也就是籽棉至少经过了115到138次除杂。但本机设计采用了三角形尘棒代替圆钢尘棒的筛网。经试验,三角形尘棒筛网的清理系数(μ)远大于圆钢尘棒的筛网0.54,超过菱形钢板网的0.77达而达到了0.85。清理系数(μ)的提高将直接提高清理机的除杂率。本机的棉流均匀分布于刺钉辊的圆周,在与尘格作用时,籽棉能受到均匀、充分地打击,不易产生普通清理机籽棉在漏底区域中拥塞、挤压、缠绕或频繁堵车的现象。3.2.2部分刀的调整,出现最大除杂效果本机设计的三角形尘棒筛网中每根三角形尘棒可绕自己的轴心翻转,通过翻转调整距刺钉的距离,当调至最大间隙时每根除杂刀尖距刺钉辊的钉尖最近,此时在离心力作用下籽棉与每根除杂刀作用而达到最大除杂效果。3.2.3开松功能本机除具有刺辊与漏底作用产生的附带开松功能,还具有特设的开松功能。两个刺钉辊对棉流作用方向相反形成大的速差,能将负压抽进来的籽棉迅速开松,不但使开松后的籽棉更利于排杂、烘干,而且更适合大产量和不稳定的喂棉。3.2.4辊筒籽清机溶液由于传动简单、速度低,本机传动方面功率消耗小,经计算约3～5.5kW,小于目前常用的六辊筒籽清机的15kW。超强的清理能力可以让机采棉生产线中只配置两台本机,取代了普通机采棉生产线中的两台籽棉清理机和一台回收式籽棉清理机的配置,系统功耗显著降低。3.2.5加1331310不同本机的进、出棉口可与辊筒轴向同向布置,也可与辊筒轴向呈90°布置,亦可一处轴向布置、一处呈90°布置。进、出棉口的灵活配置能使本机在各种流程中应用自如。本机的设计具有烘干功能,可使用外部热源的热风,也可利用自身的热源,亦可二者兼用。本机的烘干功能使机采棉生产线上增加了烘干点,使机采棉加工工艺更加灵活,在保持皮棉品质的同时也节约了能源。3.2.6该装置可用于割棉机在老厂改造或在没有