一种烟草气力输送与组分分离过程可视化装置的制作方法

本发明属于烟草加工过程质量检测领域，具体涉及一种烟草气力输送与组分分离过程可视化装置。

背景技术：

1、在烟草加工过程中，基本会涉及烟丝气流干燥、梗丝气力输送至叶丝掺配、成品烟丝气力输送至卷制车间等关键工艺环节，烟草在这些气力输送过程中的运动状态对烟丝干燥效果、烟丝含水率波动、烟丝造碎等加工质量有着重要影响。然而，目前国内外烟草生产企业中，涉及的烟叶或烟丝气力输送工艺均是在密闭的空间中完成的，无法采用视觉的办法直接观测烟草在气力输送过程中的运动状态，属于典型的“黑箱”系统。目前对烟草气力输送过程的研究都是通过外部数据取样和经验积累的方法进行，不能有效揭示和表征气力输送过程中烟草物料的运行特征和规律，不能有效支撑烟草加工领域开展数字化研究。

2、同时，卷烟产品配方是有烟丝、梗丝、膨胀烟丝、再造烟叶烟丝等烟草组分组成，即便是同一种烟草(烟叶或烟丝等)由于结构尺寸(烟叶片型或烟丝尺寸大小等)的差异也可以分为不同组分；另外，烟草在不同加工过程中还可能含有木屑、塑料、纸片、羽毛等其他杂物，需要将轻组分(一般为密度小于200g/l)和重组分(一般为密度大于200g/l)分离；因此，烟草组分的分离和分析对烟草结构组成和卷烟配方的分析及产品质量监控有着重要的现实意义。

3、为此提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种烟草气力输送与组分分离过程可视化装置。本发明的装置首先实现了烟草物料在圆管段和方管段的气力输送，同时实现了烟草物料在旋风分离器中的较轻和较重组分分离；其次在关键环节采用透明材料，并结合高性能图像采集系统，实现了烟草在气力输送和组分分离过程的可视化观测，为烟草加工领域开展数字化研究提供有效手段。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种烟草气力输送与组分分离过程可视化装置，其顺序包括，喂料与输送单元n1、圆管段输送单元n2、方管段输送单元n3和烟草组分分离单元n4。

4、优选地，所述喂料与输送单元n1包括：喂料装置1、皮带输送装置2、导料筒3、入料气锁4、第一鼓风机5、第一风量调节阀6和第一风速检测仪7；所述喂料装置1为漏斗状，布置在所述皮带输送装置2的上方；所述皮带输送装置2从所述导料筒3上方筒壁贯通并延伸至所述导料筒3中心位置；所述导料筒3竖直布置、其下方与所述入料气锁4相连；所述入料气锁4下方与所述水平圆管8相连；所述第一风量调节阀6布置在所述第一鼓风机5和所述水平圆管8之间；所述第一风速检测仪7布置在所述第一风量调节阀6与所述入料气锁4之间的所述水平圆管8上、且其风速传感器探头进入到所述水平圆管8内部；

5、所述圆管段输送单元n2为“几”字型布置，其包括：顺序连接的斜向上圆管10、垂直向上圆管12、弧形圆管15、垂直向下圆管16，以及第一图像采集系统9、第二图像采集系统11、第三图像采集系统13、第四图像采集系统14、第五图像采集系统17和第六图像采集系统19；所述第一图像采集系统9布置在所述水平圆管8与所述斜向上圆管10之间；所述第二图像采集系统11、第三图像采集系统13、第四图像采集系统14、第五图像采集系统17和第六图像采集系统19分别布置在所述斜向上圆管10、垂直向上圆管12、弧形圆管15、垂直向下圆管16和斜向下圆管18上；

6、所述方管段输送单元n3为斜向上布置，其包括：顺序连接的圆变方转换管20、水平方管21、斜向上方管24、垂直向上方管25、和弧形方管28，以及第七图像采集系统22、第八图像采集系统23、第九图像采集系统26、和第十图像采集系统27；所述圆变方转换管20连接斜向下圆管18和水平方管21；所述第七图像采集系统22、第八图像采集系统23、第九图像采集系统26、和第十图像采集系统27分别布置在水平方管21、斜向上方管24、垂直向上方管25、和弧形方管28上；

7、所述烟草组分分离单元n4包括：竖直布置的旋风分离器39；所述旋风分离器39下部为落料管37通过料气锁35与重组分收集装置34连接，所述旋风分离器39上部通过垂直向上排出管40和水平排出管41与轻组分收集装置43连接；在所述旋风分离器39的一侧壁上部通过水平导流方管29与所述弧形方管28连接；在所述水平导流方管29下侧壁上连接补偿正压风管30；所述补偿正压风管30通过第二风量调节阀31连接第二鼓风机32；在所述补偿正压风管30与所述旋风分离器39之间的水平导流方管29设置有第二风速检测仪33；在所述落料管37、旋风分离器39和水平排出管41上分别布置有第十一图像采集系统36、第十二图像采集系统38、第十三图像采集系统42。

8、优选地，各图像采集系统与电脑连接，进行图像数据预处理与深度挖掘分析。

9、优选地，所述水平圆管8、斜向上圆管10、垂直向上圆管12、弧形圆管15、垂直向下圆管16、斜向下圆管18、圆变方转换管20、水平方管21、斜向上方管24、垂直向上方管25、弧形方管28、水平导流方管29、旋风分离器39、落料管37、垂直向上排出管40和所述水平排出管41为透明材质制成，如钢化玻璃或高强度有机玻璃。

10、优选地，所述水平圆管8、斜向上圆管10、垂直向上圆管12、弧形圆管15、垂直向下圆管16、斜向下圆管18、水平方管21、斜向上方管24、垂直向上方管25和弧形方管28中的正压风的风速为8.0m/s～20.0m/s，正压风的风速通过所述第一风速检测仪7检测，通过第一风量调节阀6调控。

11、优选地，所述水平导流方管29中的正压风的风速范围为13.0m/s～30.0m/s；正压风的风速通过所述第二风速检测仪33检测、通过第一风量调节阀6和第二风量调节阀31协同调控。

12、优选地，所述烟草是烟叶、烟丝、烟梗、梗丝、再造烟叶或膨胀烟丝中的一种或几种的混合物。

13、本发明的烟草气力输送与组分分离过程可视化装置的工作过程是：

14、烟草从喂料装置1进入到皮带输送装置2上，然后通过导料筒3经入料气锁4进入到水平圆管8中，空气经第一鼓风机5产生正压风经第一风量调节阀6进入到水平圆管8中；在水平圆管8中，烟草在正压风的作用下从左向右运动，依次经斜向上圆管10、垂直向上圆管12、弧形圆管15、垂直向下圆管16、斜向下圆管18、圆变方转换管20、水平方管21、斜向上方管24、垂直向上方管25、弧形方管28和水平导流方管29进入到旋风分离器39中；在旋风分离器39中，烟草在离心力和自身重力的共同作用下分离为较重和较轻烟草组分两部分，其中较重烟草组分将沿旋风分离器39壁做螺旋向下滑落，并经落料管37和出料气锁35进入到较重组分收集装置34进行收集，而较轻烟草组分随正压风沿旋风分离器39中心向上游走，并经垂直向上排出管40和水平排出管41进入到较轻组分收集装置进行收集；

15、在烟草从导料筒3经入料气锁4进入到水平圆管8中，第二图像采集系统11、第三图像采集系统13、第四高性能图像采集系统14、第五图像采集系统(ⅴ)17、第六图像采集系统19、第七图像采集系统22、第八图像采集系统23、第九图像采集系统26、和第十图像采集系统27同时工作采集烟草运动状态，并将采集的图像数据传输到电脑进行图像数据预处理和数字化表征分析；在烟草从水平导流方管29进入到旋风分离器39中，第十一图像采集系统36、第十二图像采集系统38、第十三图像采集系统42同时工作采集烟草分离状态和烟草组分信息，并将采集的数据传输到电脑进行数据预处理和量化分析。

16、本发明相对现有技术具有以下有益效果：

17、1、本发明的烟草气力输送与组分分离过程可视化装置，采用透明材料结合高性能图像采集系统，实现了烟草在圆管段和方管段气力输送过程中的运动和离散状态的可视化观测，并实现了烟草在旋风分离器分离过程中的组分分离和组分信息的可视化检测，为烟草加工领域开展数字化研究提供了有效手段。

18、2、本发明的烟草气力输送与组分分离过程可视化装置，包括圆管段输送与可视化检测单元和方管段输送与可视化检测单元，实现了在不同结构尺寸、输送方式及风速等诸多条件下烟草气力输送过程中烟草运动和离散状态可视化观测的目的，可以满足烟草加工过程中不同烟草气力输送工艺开展数字化研究的需求。

19、3、本发明的烟草气力输送与组分分离过程可视化装置，通过第一风量调节阀6和第二风量调节阀31对进入旋风分离器39的正压风的协同调控，即可实现烟草与烟草异物的分离，也可实现较轻烟草组分与较重烟草组分的分离，同时可实现烟草组分分离过程与组分特征信息的可视化检测。