一种分离优质木棉纤维与短绒杂质的设备和方法与流程

本发明涉及一种用于分离优质木棉纤维与短绒杂质的设备以及采用该设备的分离优质木棉纤维与短绒杂质的方法。

背景技术：

木棉属木棉科、落叶大乔木，主要分布在热带国家包括东南亚地区、非洲、中国华南和西南各省。木棉纤维长约5～32mm、直径约15～45μm，中段较粗，根端钝圆，梢端较细，两端封闭，细胞中充空气；纵向外观呈圆柱形，表面光滑，不显转曲；截面为圆形或椭圆形，为大中腔管壁，纤维壁薄1～2μm，中空度高达80％～90％。目前应用的木棉纤维主要指木棉属的木棉种、吉贝木棉和长果木棉，纤维直径约15～25μm。

木棉纤维具有许多优越的性能，例如木棉纤维的薄壁大中空结构和气囊结构，使其多用作吸油、保暖、水上救生用浮力材料或其他填充材料；纤维表面有较多的蜡质，使其表面光滑、不吸水、不易缠结，并且具有一定的防虫功能。这些特性是木棉纤维在纺织、吸附材料、浮力材料、填充材料等领域具有广泛的应用前景。

木棉纤维被包裹于果壳内，可将果实中的纤维主要分为两部分：一部分是紧靠果实内壁堆砌的厚度约10mm的纤维层，呈紧密折叠的束状，密实地堆砌在果壳内壁上，长度整齐，沿纤维束长度方向有明显的弯曲，是优质纤维；另一部分是位于果实中心的短绒，它们紧黏着果实中部的木质壁，长度大都在6～10mm，沿纤维长度方向有1～2个弯曲；还有更短的粉末状小纤维附着在中部的木质壁上。

现有木棉原料的初加工只有去壳除籽功能，参见发明专利“一种木棉纤维原料的加工方法(王府梅、吴红艳，ZL201110191172.8)”。所以，商业化销售的木棉纤维原料是优质木棉纤维和短绒及更短的粉末状小纤维的混合物，并且因为初加工都在农村的家庭作坊进行，木棉原料中还会混杂少量木棉籽、木棉果壳的碎片、植物秸秆碎片、土石等杂质。上述短绒和木棉籽等杂质，给纺纱工序的开清棉成卷、梳棉、制网、成条、成纱带来极大难度，不但成纱后的条干不匀率较大、成纱强力和断裂伸长率低，而且短纤维和纤维粉末极易引起飞花，恶化工人劳动环境，短纤维和纤维粉末也容易粘附在皮辊、罗拉上，增加停车清洁的工作量。因此，如何对木棉纤维进行更完善的纺纱前初加工，去除木棉纤维中的短绒和纤维性粉末，清除杂质，一直是木棉纺织领域函待解决的一大问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：去除木棉纤维中的短绒和纤维性粉末，清除杂质。

为了解决上述技术问题，本发明的一个技术方案是提供了一种分离优质木棉纤维与短绒杂质的设备，其特征在于，包括：

喂入除杂装置，喂入除杂装置的一端为入料端，另一端为落料端，由喂入除杂装置将物料由入料端向落料端输送；

分离装置一，物料在喂入除杂装置上由入料端向落料端输送的过程中，分离装置一利用气流将物料中的木棉纤维和短绒、纤维性粉末的混合物吸入短绒分离装置，物料中的剩余部分则被喂入除杂装置输送至落料端；

短绒分离装置，利用至少两个不同方向的气流，将来自分离装置一的混合物中的优质木棉纤维与短绒、纤维性粉末分离。

优选地，所述喂入除杂装置包括喂入帘，喂入帘的一端为入料口，另一端设有落杂箱。

优选地，所述分离装置一包括位于所述喂入除杂装置上方的吸料口及设于吸料口处的抽料风机。

优选地，所述短绒分离装置包括竖直布置的筛网管道，在筛网管道的顶部设有分离装置二，木棉纤维和短绒、纤维性粉末的混合物由筛网管道的底部进入筛网管道，并在分离装置二产生的气流一的抽吸作用下沿筛网管道向筛网管道的顶部运动，沿筛网管道的圆周面布置有孔洞，在分离装置二的至少一侧设有分离装置三，混合物沿筛网管道自底部向顶部运动的过程中，在分离装置三产生的气流二的抽吸作用下，混合物中仅短绒、纤维性粉末通过孔洞被带走。

优选地，所述分离装置三有两个，分别左右对称地设于所述分离装置二的两侧。

优选地，所述分离装置二包括风机一。

优选地，所述分离装置三包括风机二、短绒粉末外管及短绒粉末转移管，短绒粉末外管的一端连接于所述筛网管道的侧面，所述混合物中的短绒、纤维性粉末通过孔洞进入短绒粉末外管，短绒粉末外管的另一端与短绒粉末转移管相通，风机二产生所述气流二将进入短绒粉末外管的短绒、纤维性粉末自短绒粉末转移管抽出。

优选地，所述短绒粉末外管为圆滑箱体，该圆滑箱体横截面的左右宽度大于前后宽度，且该圆滑箱纵向为上端大、下端小，所述短绒粉末转移管和所述风机二倾斜向上放置。

本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述设备的分离优质木棉纤维与短绒杂质的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将开松过的木棉原料送入喂入除杂装置，由喂入除杂装置将木棉原料向落料端输送；

步骤2、在木棉原料输送过程中，分离装置一利用气流将木棉原料中的木棉纤维和短绒、纤维性粉末的混合物吸入筛网管道，木棉原料的剩余部分则被送至落料端；

步骤3、混合物自底部进入筛网管道后，在分离装置二产生的气流一的抽吸作用下沿筛网管道向顶部运动，在此过程中，分离装置三同步产生吸力较气流一大的气流二，使得混合物中仅短绒、纤维性粉末在分离装置三产生的气流二的抽吸作用下通过孔洞被带走，而混合物中的木棉纤维则由于孔洞的阻碍继续向筛网管道的顶部运动，并最终被分离装置二带走。

本发明的另一个技术方案是提供了一种上述设备的自清洁方法，其特征在于，包括以下步骤：

分离装置一的抽料风机及分离装置三的风机二以恒定速度运转，当分离装置三的风机二的阻力或消耗功率超过一定数值时，提高分离装置二的风机一的风速，并使其在大于风机二风速的水平上稳定一定时间，让风机一将集聚在筛网管道内壁的木棉纤维吸走，直到风机二的阻力或消耗功率下降到正常水平，在提高风机一风速的同时，暂停喂入木棉原料。

本发明的设备也可安装在木棉原料加工厂，在现有木棉原料去壳去籽的加工方法(ZL201110191172.8)实施后，紧接着实施本发明，直接获得不含短绒粉末的优质木棉原料。

本发明的有益效果是：

(1)给出了一套木棉纤维原料精加工的方法和装置，用于去除木棉纤维中短绒和纤维性粉末以及杂质，弥补了现有木棉原料品质差、木棉纺纱加工中短绒多、飞花多、停车清洁皮辊和罗拉工作量大的不足，满足了木棉纺纱的需要；

(2)本发明具有工作效率高、设备简单、与现有生产线进行连接方便的优点，且分离出的短绒和粉末都是纤维素材料，可进行再利用。

附图说明

图1为本发明提供的一种分离优质木棉纤维与短绒杂质的设备的正视图；

图2为短绒分离装置俯视图；

图3为短绒分离装置立体图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明提供的一种分离优质木棉纤维与短绒杂质的设备主要包括喂入除杂装置、分离装置一及短绒分离装置这三个部分。

(1)喂入除杂装置及其作用

结合图1，本发明设计的喂入除杂装置包括喂入帘1以及落杂箱2，喂入帘1为转动皮带，其一端为入料端，另一端设有落杂箱2。喂入帘1用于连续输送开松过的木棉原料。

(2)分离装置一及其作用

本发明设计的分离装置一包括吸料口3及设置在吸料口3的抽料风机。木棉原料在喂入帘1上输送的过程中，抽料风机通过吸料口3将木棉原料中比重轻的木棉纤维和短绒、纤维性粉末的混合物吸入短绒分离装置的筛网管道8。木棉原料中比重大的木棉籽、木棉果壳的碎片、砂石等非纤维性物质不能被抽料风机所产生的气流吸走，在喂入帘1上继续前行，直到喂入帘1转向时自动掉入落杂箱2内。

(3)短绒分离装置及其作用

结合图2及图3，本发明设计短绒分离装置对不含杂质的木棉纤维清除短绒和纤维粉末，包括短绒粉末外管4、短绒粉末转移管5、二侧向吸短绒和纤维粉末的风机二6、纵向吸优质木棉的风机一7、筛网管道8。

吸料口3的抽料风机将纤维、短绒和粉末的混合体送入其上方的筛网管道8。筛网管道8是光滑圆柱管道，可以用金属筛网材料和辅助刚度的材料制造，也可通过金属板均匀打孔制造，其管壁上布有均匀排列的孔洞，用来分离优质木棉纤维和短绒、纤维性粉末。筛网的孔径在2～20mm范围，根据需要清除的短绒界限来决定其孔洞大小，使得短绒、纤维性粉末能够通过孔洞，而比较长的优质木棉纤维则能够被孔洞所阻挡。

混合体进入筛网管道8后，在筛网管道8上端的风机一7的作用下，沿着筛网管道8由下往上运动。同时，两侧的两套抽吸短绒和粉末的装置也同步运行。为了增强清除短绒效果，抽吸短绒和粉末的装置采用左右对称装置，包括风机二6、短绒粉末外管4及短绒粉末转移管5。在混合体沿着筛网管道8由下往上运动过程中，用于吸短绒和粉末的两个风机二6也在进行抽吸。两侧风机二6的吸力或风速大于中间的风机一7，纤维和短绒、粉末的混合流在筛网管道8向上转移过程中，体积小的短绒和粉末优先从管道8的孔洞飞逸出来经由短绒粉末外管4及短绒粉末转移管5被两侧的风机二6吸走。而体积大或比较长的优质木棉纤维由于筛网管道8中孔洞的阻挡作用只能被风机一7吸走。

在每套抽吸短绒和粉末的装置中，短绒粉末外管4采用圆滑箱体，其横截面的左右宽度大于前后宽度，纵向为上端大、下端小。短绒粉末转移管5和风机二6倾斜向上放置，其作用是保证筛网管道8自底部到顶部整个侧面的全部网孔都能有比较均匀的流量，并且所有流体的转弯最小，以便在提高分离效果的同时减少能量消耗。

风机一7输出的优质木棉纤维，可直接用气流送入纺纱生产线，也可送入优料仓沉积后，从侧向门打包供给其他方面使用。

风机二6吸出的短绒粉末气流被送入短绒粉末仓，短绒粉末沉积到一定程度时打开侧向出料门对短绒粉末进行打包，可提供给再生纤维素纤维的生产、造纸等企业当作原料再次利用。

本发明还提供了一种分离优质木棉纤维与短绒杂质的方法，包括以下步骤：

步骤1、将开松过的木棉原料送入喂入帘1，由喂入帘1将木棉原料向落料端输送；

步骤2、在木棉原料输送过程中，抽料风机通过吸料口3利用气流将木棉原料中的木棉纤维和短绒、纤维性粉末的混合物吸入筛网管道8，木棉原料的剩余部分则被送至落料端后，落入落杂箱2内；

步骤3、混合物自底部进入筛网管道8后，在风机一7产生的气流一的抽吸作用下沿筛网管道8向顶部运动，在此过程中，两侧的风机二6同步产生吸力较气流一大的气流二，使得混合物中仅短绒、纤维性粉末在风机二6产生的气流二的抽吸作用下通过孔洞被送入短绒粉末外管4后，经短绒粉末转移管5被风机二6带走，而混合物中的木棉纤维则由于孔洞的阻碍继续向筛网管道8的顶部运动，并最终被风机一7带走。

由于风机二6吸力大于风机一7，筛网管道8工作一段时间后，会有一些比较长的优质木棉纤维沉积在筛网管道8的管壁内侧，引起风机二6的阻力或消耗功率增加，风机二6的阻力或消耗功率与筛网管道8上集聚的木棉纤维量正相关。为避免过度沉积现象，本发明还设计安装了用于实时检测风机二6功率的实时检测系统和用于改变风机一7风速的变速系统，从而实现自清洁，具体步骤为：

吸料口3的抽料风机和吸短绒粉末的风机二6以恒定速度运转。当风机二6的阻力或消耗功率超过一定数值时，提高风机一7的风速，并使其在大于风机二6风速的水平上稳定一定时间，让风机一7将集聚在筛网管道8内壁的木棉纤维吸走，直到风机二6的阻力或消耗功率下降到正常水平。在提高风机一7风速的同时，暂停喂入帘1运转，即暂停喂料，但吸料口3的抽料风机照常运转，以便保持筛网管道8内的理想气压。

以下结合具体数据来进一步说明本发明。

筛网管道的直径在100～1000mm范围，高度在500～3000mm范围；外管4底部横截面短径＝筛网管道的直径+50～200mm范围，长径＝筛网管道的直径+100～500mm范围；外管4顶部横截面短径＝筛网管道的直径+100～400mm范围，长径＝筛网管道的直径+200～1000mm范围；短绒粉末转移管5的直径在100～500mm范围。吸料口3处的抽料风机入口风速范围在8～40m/s范围，风机7出口的风速范围在8～40m/s范围，风机6出口的风速范围在10～50m/s范围。

实施例1：

短绒分离装置的结构完全与图1相同。筛网管道8是金属板均匀打孔制造的光滑圆柱管道，其直径＝400mm，高度为2000mm；外管4由光滑铁板制成，底部横截面为椭圆形，短径＝600mm，长径＝800mm；外管4高度正中的横截面为椭圆形，短径＝800mm，长径＝1200mm；短绒粉末转移管5的直径为400mm。吸料口3处的抽料风机入口风速为20m/s，风机7出口的风速为20m/s，风机6出口的风速为25m/s。

实施例2：

短绒分离装置的结构完全与图1相同。筛网管道8是金属板均匀打孔制造的光滑圆柱管道，其直径＝600mm，高度为3000mm；外管4由光滑铁板制成，底部横截面为椭圆形，短径＝750mm，长径＝1000mm；外管4高度正中的横截面为椭圆形，短径＝1000mm，长径＝1500mm；短绒粉末转移管5的直径为500mm。吸料口3处的抽料风机入口风速为25m/s，风机7出口的风速为25m/s，风机6出口的风速为30m/s。

实施例3

短绒分离装置的结构完全与图1相同。筛网管道8是用金属筛网材料和辅助刚度的材料制造，其直径＝600mm，高度为3000mm；外管4由光滑铁板制成，底部横截面为椭圆形，短径＝750mm，长径＝1000mm；外管4高度正中的横截面为椭圆形，短径＝1000mm，长径＝1500mm；短绒粉末转移管5的直径为500mm。吸料口3处的抽料风机入口风速为25m/s，风机7出口的风速为25m/s，风机6出口的风速为30m/s。