专利名称：烟草干燥装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于干燥烟丝(Cut tobacco)的装置，更具体地是涉及一种在相对高湿度的干燥条件下干燥烟草的装置。
在香烟或者类似物品的生产中，通常要将烟草减小到适于生产香烟的颗粒尺寸，这里所称的烟草包括烟叶和烟梗。在此尺寸减小过程之前，通常使烟草的水分含量增加，从而减少烟草的破碎，以提供颗粒尺寸／颗粒度均匀的材料。而且，为了在香烟杆的生产中加工该已经处理过的烟草，有必要减小烟草的水分含量，使之达到比烟草在用香料、香精及其它添加剂处理之后的水分含量低的程度。由于干燥过程的效果影响烟草材料本身，实际的干燥过程对香烟生产中烟草的质量具有一个直接的影响。
另外，增加香精和香料以后烟草的干燥直接影响到烟草本身的质量。如果在干燥过程中，烟草受到强烈的搅动或者与静止表面接触，则烟草材料可能被破碎而破坏，因此降低烟草的充填能力。在低湿度条件下干燥时也会达到此不希望有的结果。因此需要在高湿度条件下干燥湿烟草，同时要防止与烟草材料的破坏性的接触。
美国专利No．4，167，191教导了一种方法，用于在高湿度条件下干燥烟草材料，以便减小膨胀的烟草的水分含量而减小产量的损失，减小颗粒的叠合，保持充填能力。用于干燥烟草的空气温度在大约250°F(121．1℃)至大约650°F(343．2℃)之间，绝对湿度在提供湿球温度读数至少约150°F(65．6℃)的湿度以上。
美国专利No．4，315，515教导了一种烟草干燥装置，其具有多个膨胀室，使烟草在高湿度环境下干燥。干燥室用于减小空气流经该装置以及一个干燥器装置的流速，使空气输送的烟草干燥，达到所需程度的水分。但是，该装置需要延伸很长的空气导管以及几个空气改向区域或者弯头，使得烟草在空气室中与导管壁接触，造成该装置中的烟草破碎，卫生，清洗及其它问题。
本发明涉及一种高湿度烟草干燥装置，更具体地涉及一种高湿度的烟丝干燥装置，其特征在于，烟丝在干燥和膨胀室中需要最少的停留时间。
更具体的是，本发明包括一个加热的空气进气管，该进气管提供预定温度和湿度的空气。该空气进气管进入到第一弧形弯头，由一个向上延伸的不规则四边形入口将烟丝混合在高速的加热空气中。第一弧形弯头将水平气流引导成垂直的气流，第一弯头内部的外壁具有一个水冷门，该水冷门向外打开，用于接近所述干燥装置的内部。第一弯头将传送烟丝的气流引导进入一个长的垂直延伸的干燥膨胀室。该垂直延伸的干燥膨胀室在第二弯头处结止，该第二弯头引导气流进入一切向分离器。第二弯头还有一个水冷门在内部的外壁上，从而防止香料及其它材料在弯头内表面上的积累。切向分离器设有一装置，通过降低气流速度，使气流中的烟丝从气流中出来，进入旋转的气锁，从高速气流中取出烟丝。加热的空气流从切向分离器的两个侧壁上出来，各所述出口进入一高效旋风器，用于进一步分离和去除任何保留在气流中的烟草材料。
最后，本发明包括一用于干燥烟丝的高湿度干燥装置，包括一纵向延伸的加热的空气进气管；一第一弧形弯头，与所述的进气管连通，并具有一预定的向下的弯度，所述第一弯头的外壁上具有一个铰接的水冷门；一向上延伸的烟草入口，其横截面是不规则四边形，与所述第一弯头连通，所述向上延伸的烟草入口在所述第一弯头上形成，所述第一弯头的所述垂直膨胀线从该入口形成处开始；一垂直延伸的干燥室与所述第一弯头连通；一第二弧形弯头与所述垂直延伸的干燥室连通，所述第二弯头的外壁上具有一个铰接的水冷门；一切向分离器与所述第二弯头连通，所述分离器具有一烟草出口气锁；所述切向分离器还包括在相对的两侧上的一第一和第二中心对齐的、垂直的空气排出口，所述第一空气排出口与第一高效旋风器连通，所述第二空气排出口与第二高效旋风器连通。
参照下面的结合附图的描述，会对本发明有较好的理解，其中相同的标号对应于相同的部件，其中
图1是本发明的高湿度干燥装置的侧视图；图2是图1的垂直延伸的干燥和膨胀室的前视图；图3是图1的切向分离器的透视图，具有两个空气排出口和第一和第二高效旋风器；图4是烟草入口区域的透视图；图5是第一弯头上的水冷门的侧视图；图6是第二弯头上的水冷门的侧视图；图7是切向分离器和在其上边缘的水冷门的侧视图；图8是图1的垂直延伸的干燥和膨胀室的剖开的底视图。
如图1所示，本发明的一种高湿度干燥装置10，包括多个管段11，14，20，26和30。该装置10中所用的空气在加热炉(未示)中被加热。循环空气在加热以后，提高到适宜的水分，产生高湿度干燥条件。水分的增加是通过向空气流喷射流，将循环的加热的空气的水分水平提高到适宜的程度。这也用于提高在干燥装置中的循环空气的温度。空气流的水分水平被密切监测，以便提供例如至少约210°F(98．9℃)的湿球温度，如美国专利No．4，167，191中所限定的。
一个加热的空气入口15接收来自加热炉的空气，其速度相对较高，如从5000(1523．9米)至约8000(2438．4米)英尺／分钟。一个加热的空气进气管11设置成与膨胀接头17a和17b相连通，并且在入口15下游，当空气通过时，膨胀接头17a和17b允许加热的空气的进气管11膨胀和缩小。加热的空气的进气管11具有一个约18英寸的高度，其宽度或者深度是约66英寸(167．6厘米)。加热的空气的进气管11处的平均空气温度通常保持在约360°F(182．2℃)。加热的空气的进气管11中的空气，当其进入第一弧形弯头14的窄入口颈部19而加速时，具有的速度是例如约6300英尺(1920．2米)／分钟。
第一弧形弯头14的入口颈部19是向内倾斜的，从而给第一弧形弯头14提供了小于加热的空气的进气管11的内径。加热空气的进气管11，如图1所示，具有与水平线成接近约12～13度的向下的角度，在第一弯头14之前，转为向上，相应地使空气流转向。在第一弯头14转向上之后，一个不规则四边形的入口气锁12作为向空气流提供烟丝的装置。入口气锁12的横截面通常是不规则四边形，并且设置在弯头14上方，允许烟丝垂直地落到在气锁12下面流经弯头14的空气流中。入口气锁12中设有一个旋转的气锁12a，如图4所示，用于将烟丝添加到空气流中，从而防止下面的气流的压力和速度的减小。
进入入口气锁12的烟丝通常加有香精，香料和其它添加剂，总水分含量的重量百分比通常是约21％～23％。在一个优选的操作中，烟丝穿过气锁12的速度例如约14，000磅(6350千克)／小时到约49，000磅(22226千克)／小时。
如图1所示，在沿窄的颈部19变窄以后，弯头14设有一个增大直径的管段，其由垂直膨胀管线13标识的位置开始，在与入口气锁12连接处。此垂直膨胀管线13防止在入口气锁12中形成一个负压点，并且沿着弯头14的弧段的内角膨胀。在气锁12的垂直膨胀管线13处的弯头14的内部增加的高度刚好在第一弯头14的膨胀管线13的上方在气锁12内形成一个零压力点。此垂直膨胀增加了弧形弯头14的高度，从膨胀区域13的烟草入口区域之前的约27英寸(68．6厘米)到约32英寸(81．28厘米)。气锁12中的零压力点防止烟丝回流到气锁中，保持烟丝流入气流中，使烟丝在气锁中的积累最少。图4中示出了一个入口气锁的不规则四边形涉及的较佳的图样，其中设置有旋转气锁12a，该旋转气锁12a允许烟草进入在下方高速流动的空气流中。烟丝从一个振动输送系统进入气锁，在由单独的切丝装置切丝之后，该振动输送系统提供烟丝。该烟丝如前面所述具有的水分含量是约21％～23％。通过将膨胀管线13处的气锁12展宽，防止烟丝回流到气锁中，如果气锁腔中形成负压，则将会发生回流。不规则四边形截面的气锁允许烟丝供给到主气流中，以相对高的速度，如约平均30，000磅(13608千克)／小时或者更大，不阻塞干燥装置的气锁部分或者使气流过饱和。
本发明的总设计产生了一个双零点压力结构，这是由烟草入口12处的缩喉管设计产生的。一个第一压力零点形成在入口区域12内，防止烟草在烟草入口区域12回流。一个第二压力零点产生在切向分离器30内，在空气排出口32和36下面，该出口32和36从分离器中心引出。如前面所述，此双零点结构有助于传送烟丝通过干燥装置，并且确保材料在干燥装置10中的平滑流动。
如图1所示，第一弯头14设有一个水冷的外部门16。水冷门16如图5所示，提供接近干燥装置10的第一弯头14的内部的入口。门16设有一个弯曲的内部的外壁23，其与烟丝以及加在烟丝上的湿润的香精和香料接触。冷却水通过门16在内部通道循环，该内部通道往复地穿过门16的长度，从而在内部的外壁23上保持一层凝结的水分，继而防止香精和香料的积累。这些通道往复地形成，以便盖住门16的尽可能多的表面区域。在外壁23上的材料的积累会出现卫生问题，以及降低与内部的外壁23接触的烟草材料的平滑流动。通过在门16的内部的管道流过的冷却水，在内部的外壁23上产生冷凝层，其允许烟丝与壁上的水分层接触，防止任何香料和香精在干燥装置的内部积累。
水冷门16还连接到气缸25，该气缸25允许门打开和关闭。门16在点27处铰接，便于打开和关闭动作。门16的内部的外壁23是弯曲的，一个平的接触表面25提供了一个平滑的密封表面。此平的接触表面25允许门16适当的密封在弯头14上，并提供一个铰接的接近干燥装置的接近点。通过提供水冷门16，在内部的外壁23上的积累保持在最小，并且能够接近干燥装置的内部来进行检查和清洗。
回到图1，第一弧形弯头14下游是垂直延伸的干燥膨胀室20。并且，最好如图2所示，在由标号18标识的第一弯头下游终止端，标志着干燥室的内部的膨胀的开始。垂直的干燥室20向上延伸约例如42英尺(12．8米)到60英尺(18．3米)，为烟丝提供适当的距离和干燥时间。为了使烟丝干燥到适当的水分，在空气流中传送的烟草将保持在干燥室20中直到其达到预定的水分含量，其重量百分比通常是例如约13％～15％。如果烟草的水分含量太高，烟草将太重，不能提高到第二弯头26。另外，为了确保烟草在装置中适当的流动，特别是在垂直的干燥膨胀室20中的流动，垂直的干燥室20的壁在室的拐角处是圆角的，如图8所示，以防止湿润的烟草与干燥装置内部的管道接触，从而引起气流和卫生问题。此弯曲的或者圆的设计，通过去除使循环空气停滞，减少烟草流动能力的90°拐角，改善了气流平滑地通过干燥装置10。通常在管道拐角内，气流试图停滞或者变得不活泼，从而影响空气中的烟草的正确流动。
垂直干燥室20的下游并且与之相连通的是第二弧形弯头26，其与第一弧形弯头14相同，安装有一个向外延伸的水冷门24。第二弯头26的设置是为了改变传送烟草的空气的方向，从垂直方向到水平方向。水冷的第二弯头的门24与第一弧形弯头门16相同，防止材料在内部的壁表面31积累，如图6所示。流过门24内部的水与第一弯头门16相同，保持在受控制的温度例如约190°F(87．8℃)。此温度是最佳的，其在烟草的适宜的湿球温度以下20°F(-6．67℃)。一个细微的水冷凝层形成在弯头内壁31，允许气流中传送的烟草与壁31接触，不在干燥装置的内部管道上留下沉积。门24也铰接在标号29表示的点处，具有一气缸33使门24升起和下落。
第二弧形弯头26的下游并且与之相连通的是一切向分离器30，后者继而与两个高效旋风器40和42连通。如前面所述，干燥装置中的气流速度保持在例如约6300英尺(1920米)／分钟。为了从高速气流中取走烟草，切向分离器30迫使烟草靠在如图7所示的铰接的水冷门38的内表面或者壁39上。这使得烟丝的速度降低，使得它能够从气流中取走。并且，冷却水流过铰接门38的内部，以便防止材料在内表面壁39上积累。当气流绕切向分离器30的内部循环时，干燥装置10内气流的速度降低，从而允许烟丝下落到旋转的气锁34中。如图3所示，加热的空气从两个排气管道／排气口32和36排出，而大部分干燥的烟草从气流中落下，进入旋转的气锁34进行进一步处理。各排气管道32和36是中心对正的，位于切向分离器的相对的两侧，经一个位于分离器30中心的多扇叶旋转排气装置，从分离器30中排出空气。各空气排气口32和36通向旋风器，用于进一步从循环的气流中取走烟丝。从分离器排气必须适当地保持排气管32和36的平衡，从而在干燥装置中有适宜的气流，防止材料在第二弯头26处的积累。干燥室22与通向分离器的过渡段38a之比，如图1所示，是约0．4。
在干燥装置的切向分离器30中形成一个第二零压力点，以便有助于从过渡区域38a和第二弯头区域24的内管道取走产品。气锁34处的烟丝的水分含量降低到约15％～17％，温度升高到约210°F(98．9℃)。
从管道32和36排出的空气气流中仍然有小量的烟草。为了进一步过滤空气取走此材料，设置高效旋风器40和42，从而将烟尘和材料沉积在去除箱46和48中，允许加热的空气从管道50和52排出，并且回到干燥装置中。然后干燥装置10利用此加热的空气，回到加热的空气进气管11用于处理添加的烟丝。烟丝在干燥装置10中总的停留时间仅约3秒钟，在这样短的时间里，水分含量从约21％～23％降低到约15％～17％。另外，干燥装置10降低了烟丝的破碎，从而增加了材料的充填能力，而且减少了烟丝与装置的内壁接触的数量。这不仅增加了材料的充填能力，而且降低了干燥装置的保养费用，因为内部不需要大范围的连续的清洗。为了防止烟草香料和香精在干燥装置10的内壁上，特别是在切向分离器30内的进一步沉积，切向分离器的后壁39a也是水冷的，产生一个薄的冷凝层，缓冲烟丝与内壁的接触。
例1新的干燥装置的试运转是在上面说明的技术条件下进行的。将干燥的烟丝与现有技术的装置中干燥的烟丝相比，该现有技术的装置例如在美国专利4，315，515中已经描述，其结果在下面示出。可以看出，烟丝的水分含量保持基本一样，而在干燥装置中的总干燥时间／停留时间从约8秒降低到3秒。在本发明的干燥装置中干燥的烟草显示大得多的充填值。表中的水分值是湿度的重量百分率。充填值测得的是每克立方厘米。丙二醇测得的是百分比。颗粒度测量是基于+9目筛分方法，显示的值是具有颗粒度为+9或者+9以上的颗粒的百分数。此值需要尽可能的大，因为它是烟草在干燥过程中劣化的好的指示。最后，-14颗粒度的测量是14目以下颗粒的百分比，并且需要该值尽可能小。表1
前面详细的描述主要是为了清楚地理解，应当明白，其中没有不需要的限定。很明显，不离开本发明的旨或者所附的权利要求的范围，在所公开内容的基础上本领域的普通技术人员能够进行改变。
权利要求
1．一种用于干燥烟丝的高湿度干燥装置，包括一纵向延伸的加热的空气的进气管；一第一弧形弯头，与所述的进气管连通，所述第一弯头的外壁上具有一个铰接的水冷门，并沿所述弯头弯曲的内角具有一个垂直的膨胀线；一向上延伸的烟草入口，其横截面是不规则四边形，与所述第一弯头连通，所述向上延伸的入口在所述第一弯头上形成，所述弯头的所述垂直膨胀线从该入口形成点处开始；一垂直延伸的干燥室与所述第一弯头连通；一第二弧形弯头与所述垂直延伸的干燥室连通，所述第二弯头的外壁上具有一个铰接的水冷门；一切向分离器与所述第二弯头连通，所述分离器具有一烟草出口气锁，所述分离器还具有一空气排出口；一高效旋风器与所述切向分离器的所述空气排出口连通。
2．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述切向分离器的所述出口气锁处的所述烟草的水分含量的重量百分比约为13％～15％。
3．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置中的空气温度保持在约320°F(160℃)至约420°F(215．6℃)。
4．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述烟草入口处的所述烟草水分含量的重量百分比约为21％～23％。
5．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述烟草入口处所述装置的所述气流具有平均速度为约6300英尺(1920米)／分钟。
6．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述纵向延伸的加热的空气的进气管具有一向下的预先选定的弯度。
7．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一和第二弯头上的所述水冷门形成有多个水通道。
8．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述切向分离器的所述出口气锁是一个旋转气锁。
9．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述垂直延伸的干燥室的长度大约为60英尺(18．29米)。
10．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述切向分离器还设置有一铰接的水冷门。
11．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述切向分离器中的所述空气排出口是一个多扇叶的旋转排出口。
12．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述干燥装置的内管道具有圆角。
13．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空气进气管道的横截面宽约66英寸(167．6厘米)，高约18英寸(45．7厘米)。
14．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一弧形弯头在所述烟草入口区域具有垂直膨胀段约32英寸(81．28厘米)到约27英寸(68．58厘米)。
15．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置在所述烟草入口和所述切向分离器内存在一个零压力点。
16．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述切向分离器的所述空气排出口还包括在相对的两侧的一第一和第二中心对齐的垂直的空气排出口，所述第一空气排出口与一个第一高效旋风器连通，所述第二空气排出口与一个第二高效旋风器连通。
17．一种在干燥装置中高湿度干燥烟丝的方法，包括在一封闭的干燥装置中循环空气；在加热炉中加热所述循环空气；将所述循环空气的水分含量提高到一预定值；在烟丝入口处将烟丝添加到所述的循环空气中，所述入口中具有一旋转的气锁；在一个垂直延伸的干燥室中在高湿度条件下干燥所述烟草；在一个切向分离器中从所述循环空气中分离所述烟草；和将所述空气循环到所述加热炉。
18．根据权利要求17所述的干燥烟丝的方法，其特征在于，所述循环空气具有约6300英尺(1920．2米)／分钟的速度。
19．根据权利要求17所述的干燥烟丝的方法，其特征在于，加热所述循环空气，将所述空气温度加热到约360°F(182．2℃)。
20．根据权利要求17所述的干燥烟丝的方法，其特征在于，所述干燥室垂直延伸约42英尺(12．8米)。
21．根据权利要求17所述的干燥烟丝的方法，其特征在于，所述烟草在所述干燥装置中的总停留时间是约3秒钟。
22．根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述切向分离器具有一个第一和一个第二空气排出口，用于从所述分离器中排出所述循环的空气。
23．根据权利要求17所述的方法，还包括在所述切向分离器之后，采用一高效旋风器，从所述循环空气中分离烟草材料。
24．根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述第一和第二空气排出口连接一个第一和一个第二旋风器，用于从所述循环的空气中分离烟草。
25．根据权利要求17所述的方法，还包括沿所述干燥装置的弯头的内部形成一层水分凝结层。
26．一种用于干燥烟丝的高湿度干燥装置，包括一纵向延伸的加热的空气的进气管；一第一弯头，与所述的进气管连通，并且具有一个入口气锁；一垂直延伸的干燥室与所述第一弯头连通，所述干燥室具有一膨胀的横截面区域；一第二弯头与所述干燥室连通；和一切向分离器与所述第二弯头连通，所述分离器具有一烟草出口气锁。
27．根据权利要求26所述的干燥装置，其特征在于，所述切向分离器还包括一个空气排出口；和一高效旋风器与所述切向分离器的所述空气排出口连通。
28．根据权利要求26所述的干燥装置，其特征在于，所述第一弯头在一外壁上具有一铰接的水冷门。
29．根据权利要求26所述的干燥装置，其特征在于，所述第二弯头在一外壁上具有一铰接的水冷门。
30．根据权利要求26所述的干燥装置，还包括
31．根据权利要求26所述的装置，其特征在于，在所述切向分离器的所述出口气锁处的所述烟草的水分含量的重量百分比约为13％～15％。
32．根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述装置中的所述空气温度保持在约320°F(160℃)至约420°F(215．6℃)。
33．根据权利要求26所述的装置，其特征在于，在所述入口气锁处的所述烟草的水分含量的重量百分比约为21％～23％。
34．根据权利要求26所述的装置，其特征在于，在所述烟草入口处所述装置中的所述气流具有平均速度为约6300英尺(1920米)／分钟。
35．根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述空气的进气管具有一向下的预先选定的弯度。
36．根据权利要求28所述的装置，其特征在于，所述第一弯头上的所述水冷门中形成有多个水通道。
37．根据权利要求29所述的装置，其特征在于，所述第二弯头上的所述水冷门中形成有多个水通道。
38．根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述垂直延伸的干燥室的长度大约60英尺(18．29米)。
39．根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述切向分离器还设置有一铰接的水冷门。
40．根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述干燥装置的内管道包括圆角。
41．根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述空气进气管道的横截面宽约66英寸(167厘米)，高约18英寸(45．7厘米)。
42．根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述第一弧形弯头在所述烟草入口区域具有垂直膨胀段约32英寸(81厘米)到约27英寸(68．58厘米)。
43．根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述装置在所述入口气锁中和所述切向分离器中存在一个零压力点。
44．根据权利要求27所述的装置，其特征在于，所述切向分离器的所述空气排出口还包括在相对的两侧的一第一个和一个第二中心对齐的垂直的空气排出口，所述第一空气排出口与以第一高效旋风器连通，所述第二空气排出口与一个第二高效旋风器连通。
全文摘要
一如图所示的高湿度的烟丝干燥装置。该装置具有一个加热炉,其在装置中使循环的空气加热。空气被迫通过第一弯头(14),其上设有一烟草空气入口(12),用于将烟丝供入气流中。烟草然后进入到垂直延伸的干燥室(20)。传送烟草的空气然后通过第二弯头(26),将烟草置入切向分离器(30),从加热的空气中取出烟丝。该分离器具有两个排气口(32,36),各引向一高效旋风器(40,42),进一步从循环的空气中去除烟尘。所有的空气然后回到加热炉中,然后在该干燥装置中循环。
文档编号F26B17/10GK1290130SQ98813549
公开日2001年4月4日 申请日期1998年1月9日 优先权日1996年5月17日
发明者雷蒙德·F·沃克迈斯特, 凯文·R·科泰, 斯泰西·C·布拉克斯顿, 卡雅尼·阿迪加, 卡尔顿·A·苏特斯 申请人:布朗和威廉森烟草公司