專利名稱：煙絲品質(zhì)檢測方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及煙草制造領域，特別是涉及一種在卷煙生產(chǎn)過程中檢測煙絲品質(zhì)的方 法。本發(fā)明還涉及用于檢測煙絲品質(zhì)的裝置。
背景技術：
卷煙是將煙葉等切成細絲，用卷煙紙把煙絲卷制成供人們?nèi)嘉蛞云渌绞匠槲?的煙草制品。煙絲是由葉絲、梗絲、再造煙葉絲、膨脹煙絲、膨脹梗絲等組成的混合物，用于 卷制卷煙。葉絲等是經(jīng)切絲工序后制成的一定寬度的細絲。自1953年吸絲成形技術面世以來，采用風力送絲系統(tǒng)進行煙絲輸送、除雜和成形 的技術方式得到廣泛應用和發(fā)展。吸絲成形技術是利用氣流將煙絲箱內(nèi)的煙絲形成煙絲 流，然后煙絲流送入一條作循環(huán)運動的吸絲帶吸附形成煙絲束；在該過程中，利用煙絲與雜 質(zhì)懸浮速度的差異，進行除雜。目前，國際主要煙機制造企業(yè)德國HAUNI公司的PR0T0S系 列煙機(參見中國發(fā)明專利公開說明書CN1334049A)和意大利G. D.公司121系列煙機均 采用該技術。采用風力送絲系統(tǒng)要求送絲能力應滿足卷接機組的生產(chǎn)需求，具備除雜能力，各 輸送管道具有風速監(jiān)測和調(diào)節(jié)裝置，保證配送過程中煙絲結構的均勻。同時，煙絲作為卷煙 的原材料，在卷煙加工過程中有嚴格的品質(zhì)要求，主要包括切絲寬度、含水量、煙絲長度、 膨脹煙絲比例、煙絲純度和煙梗含量。德國豪尼機械制造股份公司給出的技術標準為切絲 寬度約為0. 8毫米，含水量為13 14士0. 5%，長絲率≥50%，膨脹煙絲比例≤20%，煙絲 中絕對不能有雜物，煙梗含量≤ 1. 5%。為滿足煙絲品質(zhì)要求，傳統(tǒng)的檢測方法主要有烘干法和篩分法。烘干法用于煙絲含水量檢測，具體做法為將10克含水狀態(tài)煙絲在100°C無循環(huán) 空氣的干燥箱內(nèi)烘烤3小時，通過比較重量獲得含水量。篩分法用于煙絲長度檢測，具體做法為將50克煙絲用2毫米的US標準10型網(wǎng) 篩篩分，篩分不小于6分鐘，篩分后剩下的煙絲量即為煙絲長絲所占比例。傳統(tǒng)檢測方法所存在的問題和缺點是1.研究表明，煙絲的懸浮速度不是固定值，而是以概率分布函數(shù)形式表現(xiàn)的速度 區(qū)間。傳統(tǒng)檢測方法無法精確度量煙絲品質(zhì)與氣流量之間的內(nèi)在關系。2.含水量、煙絲長度的檢測不能反映煙絲混合物組分結構，尤其是梗絲、再造煙葉 絲、膨脹煙絲、膨脹梗絲等引起的煙絲混合物密度的變化。煙絲混合物密度對卷煙吸絲成形 過程有重要影響。3.傳統(tǒng)檢測方法沒有與空氣流的作用結合，導致與生產(chǎn)實際脫離，不能精確指導 生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種煙絲品質(zhì)檢測方法，它能夠客觀真實地反映煙絲混合物組分結構，并能應用于指導卷煙生產(chǎn)；為此，本發(fā)明還要提供一種用于檢測煙絲 品質(zhì)的裝置。為解決上述技術問題，本發(fā)明的煙絲品質(zhì)檢測方法是在空氣流和煙絲流合二為 一時，通過煙絲流對空氣流的氣動響應，檢測煙絲物理品質(zhì)；具體操作步驟如下步驟1、在檢測裝置的檢測段形成均勻穩(wěn)定的空氣流；步驟2、使空氣流與煙絲流在檢測段入口處合二為一；步驟3、調(diào)節(jié)空氣流的流速，將煙絲流內(nèi)不同組分逐級輸出；步驟4、分析檢測結果，獲得對煙絲混合物品質(zhì)的整體評價。本發(fā)明用于檢測煙絲品質(zhì)的裝置包括垂直安裝的檢測部管路與水平安裝的動力 部管路，檢測部管路和動力部管路通過彎管相連接；所述檢測部管路由下至上沿空氣流動方向依次連接設置穩(wěn)定段、收縮段、絲網(wǎng)、檢 測段和過渡段；所述動力部管路從左至右沿空氣流動方向依次連接設置收集料斗、絲網(wǎng)、流量計、 直管和風機。本發(fā)明是在空氣流和煙絲流合二為一時，通過煙絲流對空氣流的氣動響應，檢測 煙絲物理品質(zhì)；能客觀真實地反映煙絲混合物內(nèi)不同組分在均勻氣流作用下的特征，從氣 動力作用和響應的層面對煙絲混合物進行分類，獲得煙絲品質(zhì)評價，解決了現(xiàn)有檢測技術 與生產(chǎn)條件脫離的弊端。本發(fā)明適用于煙草行業(yè)，可直接應用于卷煙產(chǎn)品開發(fā)、卷煙工藝和煙草機械等領 域。


下面結合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1是本發(fā)明的檢測煙絲品質(zhì)的裝置實施例示意圖；圖2是本發(fā)明的檢測煙絲品質(zhì)的裝置另一實施例示意圖；圖3是采用本發(fā)明的方法對兩種品牌卷煙用煙絲檢測結果示意圖；圖4是在圖3檢測結果的基礎上進行分析的結果示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明所述的卷煙用煙絲品質(zhì)檢測方法與傳統(tǒng)的非顯性的對煙絲含水量和長度 進行獨立測量的方法明顯不同，它是綜合考慮了煙絲品質(zhì)各項指標，在空氣流和煙絲流合 二為一時，通過檢測空氣流對煙絲流的作用以及煙絲流氣動響應檢測煙絲品質(zhì)。本發(fā)明的 方法符合卷煙加工工藝條件，檢測結果客觀真實地反映風力送絲原理，分析檢測結果能獲 得煙絲混合物內(nèi)部結構特征，指導卷煙生產(chǎn)。本發(fā)明的方法是通過煙絲氣力輸送方法實現(xiàn)的，具體實施步驟如下步驟一、在檢測裝置的檢測段形成均勻穩(wěn)定的空氣流；步驟2、使空氣流與煙絲流在所述檢測段入口處合二為一；步驟3、調(diào)節(jié)空氣流的流速，將煙絲流內(nèi)不同組分逐級輸出；
步驟4、分析檢測結果，獲得對煙絲混合物品質(zhì)的整體評價。采用本發(fā)明的方法可達到煙絲極高的分離度。在空氣流的作用下，將煙絲輸入檢 測段導致煙絲逐級從檢測段分離出來。煙絲分離量與空氣流流速有關，能真實客觀反映煙 絲流對空氣流的流動響應?？諝饬髁魉僦鸩降乳g距調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)間距越小，則煙絲分離量越 小，越能客觀反映煙絲流對空氣流的流動響應。如圖1所示，為實現(xiàn)本發(fā)明的檢測方法，所述的檢測裝置包括垂直安裝的檢測部 管路與水平安裝的動力部管路，檢測部管路和動力部管路通過彎管6相連接。所述檢測部 管路由下至上沿空氣流動方向依次連接設置穩(wěn)定段16、收縮段15、絲網(wǎng)3、檢測段4和過渡 段5。所述動力部管路從左至右沿空氣流動方向依次連接設置收集料斗7、絲網(wǎng)8、流量計 9、直管10和風機11。在圖1所示的檢測裝置中動力部被布置在檢測裝置的下游，動力部安裝有驅(qū)動風 機11，所述風機11由變頻調(diào)速器控制其轉速，采用抽吸方式在檢測裝置中形成空氣流動， 建立穩(wěn)定的流場?？諝饬鲝姆€(wěn)定段16入口進入，經(jīng)穩(wěn)定段16和收縮段15進入檢測段4。 檢測段4內(nèi)空氣流均勻穩(wěn)定。良好的氣流品質(zhì)是獲得可靠檢測結果的前提，因此檢測段4 內(nèi)的氣流參數(shù)要求在時間和空間上都是均勻的。氣流均勻穩(wěn)定性參數(shù)滿足1991年以國家 軍用標準形式頒布的《高速風洞和低速風洞流場品質(zhì)規(guī)范(GJB1199-91)》。為達到良好的檢測效果并考慮煙絲自重在檢測過程中的重要作用，將檢測段4設 計為倒置圓錐臺結構(下窄上寬)并垂直方向布置，使得檢測段4入口處氣流平均速度大 于出口處氣流平均速度，越靠近檢測段4出口氣流平均速度越小。煙絲的加速基本上沿氣 流的輸送方向進行?？諝饬髋c煙絲流在檢測段4入口處合二為一，空氣流帶動煙絲向上運 動，形成煙絲流。煙絲流組成結構隨空氣流的流速變化，被逐級分離輸出，反映煙絲混合物 對空氣流的氣動響應。檢測段4垂直布置的錐角角度優(yōu)選為1° 2°。為減小檢測裝置垂直方向高度，提高氣流穩(wěn)定性，將過渡段5和直角彎管6相連 接，使動力部管路布置在水平方向，空氣流與煙絲流流動方向由垂直轉為水平；這種結構設 置也方便煙絲收集和檢測。在彎管6后連接至少一個煙絲收集器，用于收集某一氣流速度 下被分離輸出的煙絲。煙絲收集器由絲網(wǎng)8和收集料斗7組成。絲網(wǎng)8用于防止煙絲進入 下游風機11，避免煙絲被風機11造碎，收集料斗7用于煙絲回收。絲網(wǎng)8可以選取1毫米 的US標準10型網(wǎng)篩。在檢測裝置入口處設置穩(wěn)定段16，穩(wěn)定段16內(nèi)安裝蜂窩器。所述蜂窩器由多根 六角形的小管子構成，對氣流起導向作用，減小氣流偏角，并可以把大尺度漩渦分割為小漩 渦，降低氣流的橫向湍流度。通過穩(wěn)定段16實現(xiàn)空氣氣流的均勻和穩(wěn)定。穩(wěn)定段16和檢測段4通過收縮段15光滑過渡。收縮段15為下寬上窄的喇叭筒 形，使進入收縮段15的氣流被均勻地加速后進入檢測段4，同時有助于提高檢測段4氣流的 均勻性，降低湍流度。為使空氣流與煙絲流在檢測段4入口處合二為一，可以采用多種煙絲注入方式。 例如，將一定質(zhì)量的煙絲預先均勻平鋪在檢測段4入口處的絲網(wǎng)3上，絲網(wǎng)3可以選取1毫 米的US標準10型網(wǎng)篩；或者在檢測段4形成穩(wěn)定空氣流動后，將一定質(zhì)量的煙絲沿徑向撥 入或由皮帶13輸入檢測段4內(nèi)。煙絲注入檢測段4后關閉閘門12(參見圖2)。通過上述 煙絲注入方式使空氣流與煙絲流合二為一時，煙絲的初始狀態(tài)為靜止或沿與空氣流垂直方向運動。為記錄空氣流量，在檢測裝置下游動力部管路的直管10內(nèi)安裝至少一個流量計9。采用圖1所示的裝置進行煙絲品質(zhì)檢測的操作過程如下對煙絲樣本進行采樣并稱重。將采樣煙絲平鋪在檢測段4入口端的絲網(wǎng)3上。記 錄環(huán)境溫度和濕度。開啟變頻調(diào)速器，通過調(diào)節(jié)頻率對風機11的轉速進行控制，進而調(diào)節(jié)檢測裝置 (相當于風洞)內(nèi)氣流速度。當煙絲開始有少量被吹起時記下對應該時刻的變頻調(diào)速器頻 率，該頻率對應的風速為煙絲懸浮的起浮風速，此頻率即為煙絲懸浮的起浮頻率。調(diào)節(jié)變頻控制器頻率，從起浮頻率開始逐步等間距增大頻率，并保持每個頻率值 足夠長的時間(試驗中保持頻率間時間間隔為8分鐘)。觀察煙絲流流動情況，在當前頻率 不再有煙絲被吹走的情況下關閉風機11，收集收集漏斗7里的煙絲。調(diào)節(jié)變頻控制器頻率，直至所有煙絲都被氣流帶走或只剩下少量煙更，至此一次 煙絲懸浮試驗結束。對應每一頻率記錄流量計9的流量，通過換算得出檢測段4特征截面 上的平均氣流速度。對每一頻率段收集的煙絲稱重后保存。通過上述操作過程將煙絲流內(nèi) 不同組分逐級分離輸出。重復進行上述檢測試驗，并對實驗結果修正和平均，避免因取樣帶 來的試驗誤差。分析測試結果，獲得煙絲品質(zhì)指標。圖3是以國內(nèi)兩種品牌卷煙用煙絲為樣本，采用本發(fā)明的方法檢測實列，圖3、4 中，1表示第一種煙絲，2表示第二種煙絲；圖4是在圖3檢測結果的基礎上進行分析的結 果。圖3、4中橫坐標Re表示氣流量，用檢測段流動ReynoIds (ReynoIds數(shù)是一個流動相似 準則數(shù)，以英國力學家、物理學家雷諾的英文名字命名，通常取首寫兩個字母Re表示，中文 一般稱為雷諾數(shù))數(shù)表示，縱坐標M(M’)表示煙絲輸送量，用煙絲輸送量占總樣本百分比表 示。煙絲輸送量M隨氣流量Re的變化表現(xiàn)為概率分布函數(shù)形式。該結果表征煙絲混合物 內(nèi)部組分對氣流的響應，反映煙絲品質(zhì)。如圖3所示，圖形呈現(xiàn)兩端低、中間高的形態(tài)，煙絲 組份中的絕大部分成份對氣流速度的響應集中在1. 75X 1O5 < Re < 2. 75X 1O5范圍內(nèi)；圖 4有類似分析結果。圖形左端表示表明碎煙絲、短煙絲所占比例，右端表示比重較大煙絲、片 狀煙絲以及煙梗等所占比例。碎煙絲、短煙絲所占比例越大，則煙絲整絲率較低，煙絲品質(zhì) 差；比重較大煙絲、片狀煙絲所占比例越大，在卷煙加工過程中越易作為煙梗等雜質(zhì)剔除， 造成原材料浪費。比較圖4(a)和圖4(b)還可發(fā)現(xiàn)，圖4(b)中圖形低速端(左端)較低， 高速端(右端)較高且圖形更集中，表明第二種煙絲中碎煙絲、短煙絲的比例較第一種煙絲 少，中、長尺度煙絲的比例較大。圖3中縱坐標M為煙絲輸送量占總樣本百分比；圖4中的縱坐標M’為圖3中兩個 相鄰數(shù)據(jù)點之間的增量，即ΔΜ。圖1、2中的“V”表示空氣流由檢測裝置穩(wěn)定段16的入口沿箭頭方向進入。以上通過實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構成對本發(fā)明的限制。 在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領域技術人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為 本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種煙絲品質(zhì)檢測方法，其特征在于在空氣流和煙絲流合二為一時，通過煙絲流對空氣流的氣動響應，檢測煙絲物理品質(zhì)；具體操作步驟如下步驟一、在檢測裝置的檢測段形成均勻穩(wěn)定的空氣流；步驟二、使空氣流與煙絲流在檢測段入口處合二為一；步驟三、調(diào)節(jié)空氣流的流速，將煙絲流內(nèi)不同組分逐級輸出；步驟四、分析檢測結果，獲得對煙絲混合物品質(zhì)的整體評價。
2.按照權利要求1中所述的方法，其特征在于所述空氣流在時間和空間上都是均勻 的，空氣流的均勻和穩(wěn)定性參數(shù)滿足GJB1199-91《高速風洞和低速風洞流場品質(zhì)規(guī)范》。
3.按照權利要求1中所述的方法，其特征在于空氣流與煙絲流合二為一時，煙絲的初 始狀態(tài)為靜止或沿與空氣氣流垂直方向運動。
4.按照權利要求1中所述的方法，其特征在于步驟三所述的調(diào)節(jié)空氣流的流速，將煙 絲流內(nèi)不同組分逐級輸出的方法是，調(diào)節(jié)變頻調(diào)速器控制風機轉速進而調(diào)節(jié)空氣流速度，當煙絲開始有少量被吹起時記下 對應該時刻變頻調(diào)速器的控制頻率，該頻率即為煙絲懸浮的起浮頻率；從起浮頻率開始逐步等間距調(diào)節(jié)增大控制頻率，并保持每個頻率值足夠長的時間，觀 察煙絲流流動情況，在當前頻率不再有煙絲被吹走的情況下關閉風機，收集煙絲；調(diào)節(jié)變頻控制器頻率，直至所有煙絲都被氣流帶走或只剩下少量煙梗，至此一次煙絲 懸浮檢測試驗結束；對應每一頻率記錄流量計的流量，通過換算得出檢測段特征截面上的 平均氣流速度；對每一頻率段收集的煙絲稱重后保存。
5.一種煙絲品質(zhì)檢測裝置，其特征在于包括垂直安裝的檢測部管路與水平安裝的動 力部管路，檢測部管路和動力部管路通過彎管相連接；所述檢測部管路由下至上沿空氣流動方向依次連接設置穩(wěn)定段、收縮段、絲網(wǎng)、檢測段 和過渡段；所述動力部管路從左至右沿空氣流動方向依次連接設置收集料斗、絲網(wǎng)、流量計、直管 和風機。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于所述風機由變頻調(diào)速器控制其轉速，采用抽 吸方式在檢測裝置中形成空氣流動，建立穩(wěn)定的流場。
7.如權利要求5所述的裝置，其特征在于所述檢測段為倒置圓錐臺結構，檢測段入口 處氣流平均速度大于出口處氣流平均速度，越靠近檢測段出口氣流平均速度越小。
8.如權利要求5或7所述的裝置，其特征在于所述檢測段垂直布置的錐角角度為 1° 2°。
9.如權利要求5所述的裝置，其特征在于在彎管后連接至少一個煙絲收集器。
10.如權利要求5所述的裝置，其特征在于所述絲網(wǎng)選取1毫米的US標準10型網(wǎng)篩。
11.如權利要求5所述的裝置，其特征在于所述穩(wěn)定段內(nèi)安裝蜂窩器，該蜂窩器由多 根六角形的管子構成。
12.如權利要求5所述的裝置，其特征在于所述穩(wěn)定段和檢測段通過收縮段光滑過 渡，該收縮段為下寬上窄的喇叭筒形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煙絲品質(zhì)檢測方法，在空氣流和煙絲流合二為一時，通過煙絲流對空氣流的氣動響應，檢測煙絲物理品質(zhì)；具體步驟是在檢測裝置的檢測段形成均勻穩(wěn)定的空氣流；使空氣流與煙絲流在檢測段入口處合二為一；調(diào)節(jié)空氣流的流速，將煙絲流內(nèi)不同組分逐級輸出；分析檢測結果，獲得對煙絲混合物品質(zhì)的整體評價。本發(fā)明還公開了一種煙絲品質(zhì)檢測裝置，包括垂直安裝的檢測部管路與水平安裝的動力部管路，檢測部管路和動力部管路通過彎管相連接。本發(fā)明能夠客觀真實地反映煙絲混合物組分結構，并能應用于指導卷煙生產(chǎn)；適用于煙草行業(yè)，可直接應用于卷煙產(chǎn)品開發(fā)、卷煙工藝和煙草機械等領域。
文檔編號G01N33/00GK101988919SQ200910057688
公開日2011年3月23日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權日2009年7月31日
發(fā)明者吳磊, 胡天群 申請人:中煙機械技術中心有限責任公司;上海交通大學