专利名称：烟叶打叶设备及工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种烟叶打叶的设备和方法。
在烟草工业中，众所周知为了将烟草加工成适合于生产烟草制品的形态，必须将烟梗从烟叶中去除，这种分离有时候是手工进行的，但大多数情况下是用打叶机来完成的。
当今所用的烟草打叶机与Du BruL的美国专利US209801(1878年12月12日公开)所公开的用于处理雪茄填料的打叶机稍有不同。
已有技术中常规的打叶工艺包括以下步骤1.将烟叶从打叶粉碎机的顶部喂入，该烟叶通过带有径向外伸齿的旋转元件的作用进行切碎，直到被打碎成能从固定在粉碎机底部的筛网中漏出的大小。
2.打碎的烟叶在一个垂直塔中由空气进行分选，较轻的无梗的部分随气流上升并被移出打叶工序，较重的带有烟梗的部分通过空气在重力的作用下落塔底。
3.这些较重的带有烟梗的部分被送入第二个打叶粉碎机并重复打叶工序。
将所有的烟叶从烟梗上完全分离出来将须要进行4-6级的打叶和分选工艺。
在Allen美国专利US2760492和Bonner等人的美国专利US3141485中公开了最常见的烟草打叶粉碎机。
在美国专利US2962029(McCashen)中描述了一种带有一个位于滚筒内的旋转打叶元件的打叶机。
以上各文献描述的打叶机在一个机器内包括两个或多个旋转打叶元件并且各权利要求对该打叶机作了进一步的改进。Bonner等人的美国专利US3126014和US3696817描述的打叶机带有级联的两个或多个旋转元件，它们位于传统的固定的篮筐中。Smith的美国专利US3706314描述的打叶机是有带径向齿的旋转元件，该齿与圆盘构成的旋转元件相啮合。这三种机器都不是广泛使用的机器。
Wochnowski的英国专利GB1077410和Johansson等人的美国专利US3229698公开的打叶机具有两个或多个粉碎机，该粉碎机具有位于空气分离塔内固定的篮筐。第一种这些打叶机是传统型的，第二种打叶机的轴线是垂直的而不是水平的。第二种打叶机是工业上使用的但它们似乎比传统型的打叶机效率要低，并且它们通常是用在地面空间情况良好的场合。
Phillips的英国专利GB301239描述了剥离烟叶的机器，其中，烟叶与烟梗的分离是借助使其运行通过一对反向旋转的刷子和一对辊子来完成的，这对刷子和辊子的转速是不同的。烟叶受到拉力而被从烟梗上剥离下来。
Dahlstrom等人的美国专利US2150493和US2152791描述了一种用于分离烟叶的装置，它包括一对反向旋转的辊子用于将烟叶喂入到具有许多外凸齿的旋转筒。该烟叶与烟梗的分离是发生在远离辊子的转筒上的许多齿与圆盘相啮合的点上。
美国专利US2789564(Hunter)和美国专利US4805643(Tetaka)所公开的设备，其中，通过转子上方的开口烟草被送入一个相当大的有齿的转子内，美国专利2789564进一步还使用了较小有齿的转子，其与一个大的转子相啮合来进行打叶。
欧州专利EP-A-0135048设计了一个用于控制烟叶尺寸的打叶机的系统。
在食品和农业领域，脱粒通常被用来从大批的植物中获得作物的种子和果实，这也是收获工作的一部分。
Looker等人的英国专利GB1396931和GB1396932描述了一种轴流脱粒系统，用于豆荚类作物的处理，在此大批的作物被送入带网眼的大的转筒中，在转筒内有许多拍打元件。
根据Looker等人的专利，其工作原理是在作物流动的通道上设计几个冲击源，这些冲击将有效的打开豆荚使其中的种子剥离出来。
本发明涉及一种烟草打叶的设备和工艺，其与已有技术相比具有更大的优越性。
本发明提供的打叶设备包括可旋转的剥离装置和一个喂入器，该喂入器包括一对协作的反向回转的元件用于将烟叶送至剥离装置，喂入器和剥离装置的布置要使得当烟叶通过反向旋转元件和旋转剥离元件之间时被加一个剪切力，该力要保证至少部分的将叶片从叶梗上撕开。
剥离装置最好包括有径向伸出的臂，该臂可以呈连续的板状或间隔的齿状(可以是直线形的，弯的或曲线形的)，(还可以包括一个切叶部分用来切割烟叶或者能够刺穿或撕裂叶片。
该元件最好也包括径向伸出的臂，它也可以是直线的，曲线或弯的连续的板状或相间的齿状，同样，也包括一个切叶部分。另外，喂入元件包括一对辊子或者可以包括一个柔性的膜片，它卷绕在框架周围，允许喂入叶片量有所变化。
这些臂可以是柔性的、非柔性的或固定与柔性相结合的元件。
旋转元件和剥离装置可以是相同的形式，它们可以具有相同的形状和尺寸，其功能上的区别是由它所在装置中所在位置来区别的。
撕裂装置和喂入器安排成相互靠的很近，从而使撕裂烟叶的撕裂力至少可以使部分的叶片从烟梗上撕开，更好的是喂入器两元件的最外侧部分之间的距离要小于150mm，并且撕裂装置的各元件最外侧之间的距离要小于100mm。当烟叶从喂入器送至旋转的撕裂装置时将受到剪切力的作用，烟叶最好是沿撕裂装置旋转轴线的径向送入旋转撕裂装置。从烟梗上将烟叶撕裂下的区域是发生在叶片在喂入器的作用下由撕裂装置将其移动而被撕裂的，熟练的技术人员知道该撕裂区域的位置将会根据装置不同的外型和旋转元件不同的旋转速度而变化。至少在一定的环境范围内撕裂力是由于撕裂装置作用在一部分叶片上而同时喂入器则握持着叶片的另一部分而产生的。
最好，是撕裂装置的臂和各元件的臂包括有相间的齿，该齿相互啮合，借助这种布置将叶片从烟梗上撕开是有效的，它们是通过撕裂装置和喂入器的相互作用来完成的。齿相互啮合时并且它们相互通过时，它们之间的距离要小于100mm。
该装置最好包括一个转筒，其中具有撕裂装置和喂入器，该转筒基本上是一个转筒状的并且其筒壁是实体的。然而，转筒最好包括一个筛网(即，它的筒壁)，该筛网允许至少一部分撕裂的烟草通过该滚筒，滚筒的整个侧壁为筛网状，也可以是一部分呈筛网状。
滚筒的内侧最好具有外凸的耳柄，用于调整烟叶对准喂入元件。当转筒回转时，耳柄收集烟叶从而使烟叶绕着转筒内侧运行直至它们落入喂入器(最好是仅在重力的影响下)。将对滚筒内的喂入器的定位和/或转筒的旋转速度进行调节以保证在转筒回转时有适当量的烟叶送入喂入器。
为了帮助送过转筒，可以使用一个固定的或旋转的元件在转筒下平行于撕裂装置运行以放慢烟草离开撕裂装置。这种被放慢的烟草在重力的作用下将可落在转筒表面的较低位置上。最好是附加旋转元件的切向速度要小于转筒转鼓的速度(也即转筒速度的±50％)，最好是附加旋转元件的旋转方向与滚筒相反。
撕裂装置和元件最好是绕平行于滚筒旋转轴线的轴线旋转，两个旋转轴线最好是基本上呈水平的或与水平线成0-10°的夹角倾斜(最好是2°-6°)。
当撕裂装置和元件靠近转筒出口端时，考虑到因主流滤出小的颗粒而导致填料的减少，它们可以聚中，这将允许发生的打叶的量朝着滚筒出口端而增加。这种聚中可以通过改变撕裂装置的直径和/或沿长度方向改变各元件来达到。通过采用这种方法附加的一个效果是当直径增加时臂的切向速度将增加，这将影响到打叶特性。
转筒的直径的标准范围为300-2500mm，最好是900-1800mm。
撕裂装置的直径和各个元件(作为任何的径向伸出臂的端部)典型的尺寸为5-50％转鼓直径。
滚筒的切向速度最好是0.04-0.5m/s，撕裂装置和元件的切向速度为转筒的3-250倍(最好是10-100倍)。
装置的旋转元件(除转筒外)可以同步的速度旋转，以使撕裂装置和旋转元件相互啮合。另外，旋转元件也可以以不同的切线速度旋转，这样，可以在不同转速的旋转元件之间产生剪切作用；旋转速度和工作模式的选择取决于旋转元件和所用的转筒凸出物的设计，并且它也将依据所需打叶的烟叶的属性及所需要的材料的规格而定。
将叶片材料喂入转筒的传送器的结构是这样的，它将叶片的喂入点移入转筒。这样可以控制在烟叶上进行打叶的量。
位于传送装置顶部的开口也可以用于从叶子材料中去除较大的没有叶的部分。旋转元件的作用可以是通过空气来吹射叶片材料。较轻的无叶的烟梗较快速的下落在传送器上，同时，较重的带有一部分叶的烟梗被吹过传送器的顶部，并且继续绕着转筒进行进一步的打叶，这样就避免了对无叶较大烟梗部分的不必要的损伤。
转筒中引入的空气流也可以有助于这种分离。
在另一实施例中，涉及了本发明用于烟草打叶的工艺，其包括将烟叶送入具有一对反向转动的相互协作的元件的喂入器以及喂入器将烟叶喂入撕裂装置，这样，当烟叶从旋转元件移动至撕裂装置时，将受到撕裂力的作用，该撕裂力至少可将一部分烟叶从烟梗上撕开，这一工艺将通过本发明的设备来实施。
使用本发明的设备和工艺进行打叶的烟叶的含湿量大约为重量的5-35％，并且可以在打叶之前进行调节。
本发明的设备包括一个以上的撕裂装置(例如两个)并且也可以另外设置一个或多个附加的旋转元件的额外的撕裂装置。这些附加的元件可以执行一定程度的打叶和/或烟叶的切割并且它们可以帮助被打叶过的或未被打叶的烟叶传送到喂入器和/或撕裂装置，该装置也可以包括许多附加的旋转元件，它们只是将叶片材料送入撕裂装置。
下面将参考附图对本发明的实例进行描述。
图1显示本发明一个实施例的剖面图；图2为本发明另一实施例的另一个剖面图；图3显示本发明又一个实施例的剖面图；图4和图5为本发明装置所用的撕裂装置的透视图；图6为本发明装置中使用的臂(齿)的三种形式的透视图；图7显示了本发明撕裂装置所用的另一种臂的平面图；图8为适用于本发明装置的另一种撕裂装置的侧视图；图9为本发明打叶所使用的最佳工艺的流程图。
如图1所示，转筒6绕一个大致水平的轴线逆时针方向旋转，在转筒6的内表面上附有许多凸起的销7凸柄，销7的作用是在转筒6的侧壁向上移动烟叶，然后烟叶由一对协作的反向转动元件1和2收集在一起，该元件1和2形成了叶片喂入器。在元件1和2包括径向延伸的臂1a，2a，布满转筒的整个长度，在图1所示的实施例中，该臂1a，2a如图5所描述的那样，烟叶在元件1和2之间被施加一个作用力，在该作用下叶片会被撕裂和切断。叶片然后从元件1和2处被送至带有臂3a的撕裂装置3。当转筒沿图所示逆时针旋转时，撕裂装置3与转筒同方向转动，尽管它也可以以相反的方向转动。在叶片从元件1和2传递到撕裂装置3的臂3a的区域时，烟叶的主要部分将发生撕裂，此时仍然由元件1和2部分握持的叶片在撕裂装置3的作用下被撕裂。撕裂装置3也可以用来切割烟叶。由撕裂装置3打叶的烟叶，所排出的落在转筒6底部的任何的烟叶都被收集在撕裂装置3和件4之间，该件4被进一步的定位在围绕在转筒6上(沿旋转方向)，并且它强制送至第2撕裂装置5的第2撕裂区，该撕裂区也位于转筒内。图中，旋转元件1、2、4和撕裂装置3、5以及转筒6回转方向都由虚线箭头表示图2显示了本发明另一个实施例，其中，因转筒10的旋转运动由转筒上的耳柄11将叶片向上带至转筒10的侧壁上。(转筒10为逆时针方向旋转)，然后，叶片落入元件12和13的间隙中，该元件12、13和转筒等长，相互配合成为一个喂入器，该喂入器引导烟叶进入撕裂装置14。撕裂装置的主要作用为将无梗叶片从梗上撕下来。撕裂装置14和元件12、13具有弯曲臂14a，12a，13a，如图4所示，图7所示的臂14a，12a，13a的设计有所不同。
图3中，转筒20逆时针旋转并且使用耳柄21送至反向旋转元件22和23，元件22，23的设计不同的臂22a和23a将烟叶送至撕裂装置24，该撕裂装置24具有臂24a。臂24a与臂23a相啮合。当烟叶离开撕裂装置24时固定元件25将抓住已经打叶的烟叶，并且使之能够落回到转筒20的内表面上。
参照图6喂入器的臂1a、2a和/或撕裂装置都具有一个偏平的边缘，如所示的臂23a、24a，其臂的最外边缘可以是朝一个点有斜度，并且可以沿转筒的方向从一端倾斜到较窄的另一端，以便帮助撕裂烟叶。
本发明的工艺可以是连续的也可以是一批批的。对于连续的工作，烟叶从转筒的一端喂入并沿转筒的整个长度打叶，并且在转筒的另一端，经打叶的烟叶从出口排出，其中没有完成打叶的烟叶从转筒中排出(例如，通过筛网的筒壁)。通过倾斜转筒以及以与水平线成一定角度旋转该装置的元件或通过螺旋输送器15来形成从转筒的一端到另一端的烟叶的通道，如图8所示，螺旋能够构成一个撕裂装置和/或旋转元件。
另外，将烟叶材料送至转筒下部可以通过转筒内螺旋布置的销子来完成，或者可以通过气流进行输送。
本发明最佳工艺是如图9流程图所示的循环打叶工艺其中转筒是筛网状的，整个装置作为一个打叶机和滤网。这样它可以被完全的用于图9所示的工艺，并且可以被用作传统工艺生产线的一部分。参照图9烟叶首先进行调整，然后使用本发明的工艺和设备进行打叶，在打叶后可以获得两种碎片；(i)通过网被筛出的较小尺寸的烟叶碎片(滤网最好是位于转筒的侧壁位置)，以及(ii)留在设备内较大尺寸的烟叶碎片。被筛出的烟叶碎片成为较小烟叶颗粒将通过传统的空气分离工艺，重的和轻的碎片接着去干燥或进一步的进行统传方法的加工。然而，较重的碎片被再次返回打叶工艺，以便将更多的烟叶从梗上分离出来，在我们的欧洲专利NO.96309188.9中对该工艺进行了详细的描述，该申请的中请日与本申请相同，发明名称为“烟草加工的方法和设备”。
如上所述，本发明的设备中使用的转筒的表面最好是圆柱形的，它的表面可以是实体的也可以是滤网状的。
如果转筒的表面为实体的，烟叶将经过整个撕裂装置的转筒的全长。
如果转筒表面为滤网状的，较小的被打碎烟叶颗粒将从滤网中排出，它们没有通过转筒的全长。这种装置可使较小的颗粒避免不必要的进一步的冲击，并且，使已经被打碎的烟叶不被进一步破坏。较大的不能从滤网中排出的颗粒将通过整个转筒的长度，并从转筒端部的出口排出，滤网的网眼尺寸要适合所希望的最终产品。
如果工艺上要求一个改进的过滤效果，各元件和撕裂装置的长度可以小于转筒的全长，这样，将允许在转筒内适当位置上元件的打叶区之前或之后附加额外的过滤，或者是在其之前和之后均附加有额外的过滤。因此在打叶之前可以除去那些没有烟叶的烟梗，限制对其伤害，并且将可能增加打叶之后的通过滤网的干净的烟梗的数量。
带有表面为滤网的转筒的设备可适用于雪茄填料的打叶，适于制作雪茄杆的细小的填料将通过转筒的滤网排出，大于滤网尺寸的材料将被重新喂入转筒进行再次打叶直至其能够通过滤网，如图8所示。
下面将通过实例进一步描述本发明。
例1.
一种缠卷在一起的烟叶样品，其含湿量为重量的27.8％，将其在图2所示的机器中进行一次80秒的打叶，转筒的切向速度为0.18m/s，带有臂的撕裂元件(如图7所示)旋转的切向速度为1.5m/s，带有如图4所示臂的喂入元件旋转的切向速度为1.0m/s。
该机器转筒的直径为1524mm，撕裂装置(包括臂)的直径为455mm，并且，喂入器(包括臂)的直径为305mm。喂入器各臂之间的间隙为100mm，撕裂装置各臂的边缘位于大约距喂入器各臂20mm处。去除掉烟梗的烟叶占总量的60.3％，其中有83％的烟叶直径大于12.7mm(1/2”)，6％的烟叶直径小于6.35mm(1/4”)。
例2一种缠卷在一起的烟叶样品，其含湿量为重量的27.2％，将其在例1所述的机器中进行一次30秒的打叶，转筒的切向速度为0.17m/s，带有如图7所示臂的撕裂元件旋转的切向速度为3.0m/s，带有如图4所示臂的喂入元件旋转的切向速度为2.0m/s。去除掉烟梗的烟叶占总量的73.6％，其中有88.2％的烟叶直径大于12.7mm(1/2”)，3.3％的烟叶直径小于6.35mm(1/4”)。
例3一种缠卷在一起的烟叶样品，其含湿量为重量的20.7％，将其在例1所述的机器中进行一次20秒的打叶，转筒的切向速度为0.17m/s，带有如图4所示臂的撕裂元件旋转的切向速度为2.95m/s，带有图1所示臂的喂入元件旋转的切向速度为1.97m/s。去除掉烟梗的烟叶占总量的75.9％，其中有87.5％的烟叶直径大于12.7mm(1/2”)，3.9％的烟叶直径小于6.35mm(1/4”)。
例4一种缠卷在一起的烟叶样品，其含湿量为重量的25.2％，将其在例1所述的机器中进行一次20秒的打叶，转筒的切向速度为0.18m/s，带有如图7所示臂的撕裂元件旋转的切向速度为3.94m/s，带有图4所示臂的喂入元件旋转的切向速度为1.53m/s。去除掉烟梗的烟叶占总量的64.4％，其中有88.5％的烟叶直径大于12.7mm(1/2”)，3.4％的烟叶直径小于6.35mm(1/4”)。
本发明打叶机与传统的机器相比具有以下优点(a)可以生产大的无梗叶片，烟叶不必减小尺寸以通过打叶蓝筐。
(b)由于在打叶转子和机器各表面间没有对烟叶进行研磨，将会产生很少的碎末。
(c)在一次打叶过程中，有高达90％的叶片完成脱梗，因此与传统的打叶机只有70％者相比，待完成打叶的植物总量将比较小。
权利要求
1.一种用于烟草打叶的设备，包括可旋转的撕裂装置和一个喂入器，该喂入器包括一对相互配合可反向旋转的用于将烟草送入撕裂装置的元件，喂入器和撕裂装置配置成当烟叶通过反向旋转的元件和旋转的撕裂装置时将受到剪切力的作用，该剪切力至少可以将一部分的烟叶从烟梗上撕开。
2.根据权利要求1的设备，其中，撕裂装置包括有径向伸出的臂。
3.根据权利要求1或2的设备，其中，各元件包括有径向伸出的臂。
4.根据权利要求1或2的设备，其中，该臂为板形或齿形。
5.根据权利要求2或3的设备，其中，臂为柔性的。
6.根据权利要求4或5的设备，其中，撕裂装置的臂至少与一个元件的臂相啮合。
7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的设备，其中，撕裂装置和喂入器被设置在可旋转的转筒中。
8.根据权利要求7的设备，其中转筒为筛网状，它允许至少部分撕裂的烟叶通过转筒。
9.根据权利要求7或8的设备，其中，转筒内带有外凸的耳柄，用于将烟叶导入喂入器。
10.根据权利要求7-9任一项中的设备，其中，撕裂装置和元件绕平行于转筒轴线的轴线旋转。
11.根据权利要求10的设备，其中，旋转轴基本是水平的。
12.根据权利要求1-11任一项中的设备，其中，包括两个可旋转的撕裂装置。
13.根据权利要求1-12任一项中的设备，其中，还包括在烟草从撕裂装置排出后使烟草减速装置。
14.根据权利要求13的设备，其中，烟草减速装置可以是固定的或旋转的，其旋转轴基本上与撕裂装置的旋转轴平行。
全文摘要
一种烟草打叶设备,包括可旋转的撕裂装置(3)和带有一对协作的反向转动元件(1,2)的喂入器,喂入器和撕裂装置布置成当烟草通过元件到旋转撕裂装置时将受到撕裂力的作用,该力至少可将部分烟叶从烟梗上撕裂下来。
文档编号A24B5/06GK1240335SQ9718075
公开日2000年1月5日 申请日期1997年12月12日 优先权日1997年12月12日
发明者威廉·坎宁安 申请人:帝国烟草有限公司