對PASSIM卷煙機吸塵盒的技術改造

王德懿

(貴州中煙工業有限責任公司遵義卷煙廠，貴州 遵義 563000)

PASSIM卷煙機是煙草行業常用的一種高速卷接設備，在煙支卷制成型過程中，高速運行的未上膠的煙絲束容易飛濺出煙末，當吸塵盒未能有效清除飛濺的煙末時，煙末會吸附在卷煙紙膠線上并粘在煙支搭口處造成煙支搭口夾末質量缺陷，影響煙支外觀質量。根據卷煙國標相關規定，煙支搭口夾末長度≤0.1 mm時，為卷煙C類質量缺陷；煙支搭口夾末長度>0.1 mm時，為卷煙B類質量缺陷。PASSIM卷煙機吸塵盒是控制煙支夾末質量的關鍵部件之一，對煙支搭口夾末質量缺陷的管控至關重要。

當前，煙草行業對PASSIM卷煙機吸塵盒的技術改造大多立足于優化改進吸塵盒尺寸及覆蓋區域，很少對吸塵盒內吸塵口進行改進。本文根據吸風量相等原則及風速變化規律，對吸塵口尺寸進行改進，為吸塵盒改造提供必要的數據支撐。將原吸塵盒與加長吸塵盒進行一體化設計制作，并在兩者間增加隔板避免逆向氣流的產生從而提高煙末清吸效果，對降低PASSIM卷煙機煙支搭口夾末率具有重要意義。

1 問題分析

煙草行業主要的卷煙機型為PASSIM卷煙機和PROTOS卷煙機，由于兩種機型的吸塵盒、煙槍及上膠器等部件的結構差異，PROTOS卷煙機生產的煙支搭口夾末率較低，而PASSIM卷煙機生產的煙支搭口夾末率偏高。PASSIM卷煙機吸塵盒安裝在煙槍上膠器前方，吸塵盒與煙槍前底板形成一個密閉空間，盒內的吸塵口與負壓吸風裝置相通，通過負壓吸風實現對上膠器噴膠嘴附近煙末、膠垢、灰塵等雜質的清除，保證卷煙產品質量。PASSIM卷煙機吸塵盒示意圖如圖1所示。

圖1 PASSIM卷煙機吸塵盒示意圖

在PASSIM卷煙機煙槍內，煙絲束卷制成型需要上膠器噴膠嘴對卷煙紙進行涂膠。為了確保上膠器噴膠嘴的涂膠均勻性，煙槍前底板、小壓板、固定壓板形成的煙條通道在小壓板與固定壓板之間預留了一定的間隙，煙末就容易通過這個間隙飛濺到煙槍內，并堆積在煙槍前底板、小壓板和固定壓板上，清除不及時容易吸附在卷煙紙膠線上形成煙支搭口夾末質量缺陷。PASSIM卷煙機吸塵盒由于其自身設計的缺陷[1]，一方面吸塵盒內的吸塵口易被膠塊與煙末的混合物堵塞，清除不及時將造成負壓吸風壓力降低或吸風失靈；另一方面吸塵盒只覆蓋了上膠器噴膠嘴前方煙槍前底板與小壓板的區域，并未覆蓋上膠器噴膠嘴后方煙槍固定壓板與大壓板的區域。PASSIM卷煙機盡管在上膠器噴膠嘴后方設置了吸塵口，但對煙末、膠垢等雜質的清吸效果欠佳。另外，吸塵盒與固定接口處的密封失效，也會影響煙末清吸效果。

2 改進方法

某卷煙企業組織技改小組對PASSIM卷煙機吸塵盒進行優化改造，通過對PASSIM卷煙機和其他類別卷煙機吸塵盒及關聯部件的工作原理[2-7]、除塵系統設計原則[8-9]進行分析后，制定了“吸塵盒覆蓋上膠器噴膠嘴后方位置”和“增大吸塵盒內吸塵口尺寸”的改造方案。對改造方案的可行性和科學性進行設計驗證如下。

2.1 吸塵盒尺寸及相關數據測量

吸塵盒尺寸測量數據如下：吸塵盒主體尺寸(長×寬×高)為112 mm×44 mm×16 mm；吸塵管負壓值Wp=80 Pa，吸塵管內徑D=10 mm，吸塵管橫截面面積A=0.314×10-3m2；吸塵盒內吸塵口尺寸(長×寬)為28 mm×12 mm，吸塵盒外吸塵口尺寸(長×寬)為80 mm×13 mm。

2.2 吸塵盒覆蓋上膠器噴膠嘴后方區域必要性驗證

2.2.1吸塵管內風速Vp

伯努利方程為：

(1)

式中：Ro為空氣密度，kg/m2；R為空氣重度，kN/m2；g為重力加速度，m/s2。

已知Wp=80 Pa=0.08 kN/m2，在標準狀態下(氣壓為1 013 hPa、溫度為15 ℃)，R=0.012 25 kN/m2，g=9.8 m/s2，代入式(1)計算得Vp=11.31 m/s。

2.2.2吸塵盒覆蓋前吸塵口風速Vp2

根據吸風量相等原則，吸塵口四周的空氣以半球形的等速面流向吸塵口中心，吸風量Q為：

Q=3 600AVp=3 600A2Vp2

(2)

式中：A2為以吸風口到煙支處距離R2為半徑的半球面面積，m2。

已知R2=28 mm(由吸塵口到煙絲束距離確定)，A2=4.924×10-3m2，代入式(2)計算得Vp2=0.72 m/s。

2.2.3吸塵盒覆蓋后吸塵口風速Vp3

參照PASSIM卷煙機吸塵盒主體尺寸，吸塵盒覆蓋上膠器噴膠嘴后方區域的尺寸(長×寬×高)設為80 mm×44 mm×16 mm。根據吸風量相等原則，吸塵盒內的吸風從吸風盒橫截面流過，吸風量為：

Q=3 600AVp=3 600A3Vp3

(3)

式中：A3為吸塵盒橫截面面積，m2。

已知A3=1.28×10-3m2，代入式(3)計算得Vp3=2.77 m/s。

2.2.4計算結果分析

通過計算得知，吸塵盒覆蓋上膠器噴膠嘴后方位置后吸塵口風速Vp3遠遠大于吸塵盒覆蓋前吸塵口風速Vp2，吸塵口清除煙末能力提升3.85倍，吸塵盒覆蓋上膠器噴膠嘴后方區域具有科學性和合理性。吸塵盒壁厚h為8 mm，故吸塵盒外框尺寸(長×寬×高)為88 mm×52 mm×24 mm。

2.3 吸塵盒內吸塵口尺寸改進設計

2.3.1吸塵口尺寸計算

根據吸風量相等原則，吸塵管和吸塵口吸風量相等，吸風量為:

Q=3 600AVp=3 600A4Vp4

(4)

式中：A4為吸塵口面積，m2；Vp4為吸塵口風速，m/s。

已知Vp4=8 m/s(查“常見吸塵管和吸塵口吸塵風速表”[10])，代入式(4)計算得A4=0.444×10-3m2。

2.3.2計算結果分析

根據吸塵盒內吸塵口尺寸計算得吸塵口面積為0.336×10-3m2。優化改進后，吸塵口面積為A4=0.444×10-3m2，增加了0.108×10-3m2，吸塵口清除煙末能力提升了32.14%，優化后吸塵口尺寸(長×寬)為28 mm×16 mm。

2.4 吸塵盒改造

由于加長吸塵盒后易出現與煙條運動方向相反的逆向氣流影響煙末吸清，技改小組在吸塵盒中部設置了一道隔板，防止逆向氣流的產生，確保了煙末的清吸效果。改造后的吸塵盒示意圖如圖2所示。

1—吸塵盒外吸塵口位置；2—上膠器噴膠嘴位置；3—吸塵盒內隔板；4—改造后吸塵口

2.5 改造前、后關鍵參數變化

改造前、后吸塵盒內噴膠嘴后方區域吸塵口風速、吸塵盒內吸塵口面積及煙末清除效率的提升量見表1。

表1 改造前后關鍵參數變化

3 應用效果

技改小組對某卷煙廠3#、5#、13#3組PASSIM卷煙機吸塵盒進行優化改造。吸塵盒制作采用切削性能良好的鋁合金板，通過鋸切、粗車、粗銑、精車、精銑、拋光等系列工序加工而成。PASSIM卷煙機煙支搭口夾末質量還受其他裝置影響，通過此次對吸塵盒的改造完全消除煙支搭口夾末現象是不現實的，因此技改小組嚴格按照隨機說明書對吸塵盒加強維護與保養，并在改造前、后對卷煙機煙支搭口夾末率進行調查和統計。通過對某卷煙廠PASSIM卷煙機和PROTOS卷煙機生產的煙支搭口夾末率進行為期1個月的跟蹤，統計得出PASSIM卷煙機的平均夾末率為0.233%，PROTOS卷煙機平均夾末率為0.112%。因此，技改小組將此次PASSIM卷煙機吸塵盒優化改造目標設定為煙支搭口夾末率為0.1%。

3.1 改造前煙支搭口夾末率

改造前，技改小組對3#、5#、13# 3組PASSIM卷煙機煙支搭口夾末率進行調查和統計，結果見表2。

表2 改造前煙支搭口夾末率統計

3.2 改造后煙支搭口夾末率

改造后，技改小組對3#、5#、13# 3組PASSIM卷煙機煙支搭口夾末率進行調查和統計，結果見表3。

表3 改造后煙支搭口夾末率統計

3.3 改造效果分析

通過對PASSIM卷煙機吸塵盒的優化改造，3組PASSIM卷煙機的煙支搭口平均夾末率從0.233%降至0.093%，達到預期設定的0.1%的改造目標。經過改造，PASSIM卷煙機煙支搭口平均夾末率與PROTOS卷煙機煙支搭口平均夾末率相當，處于煙草行業良好水平。由此可見，卷煙機吸塵盒的優化改造對于維護煙支產品外觀質量具有重要現實意義和推廣價值。

4 結束語

在卷煙國標中，煙支搭口夾末率是卷煙外觀質量的一項重要質量指標，夾末率高就意味著煙支外觀質量差。本文通過對PASSIM卷煙機吸塵盒進行優化改造，進一步降低了煙支搭口夾末率，提升了煙支外觀質量。改造后，煙支搭口平均夾末率從0.233%降至0.093%，下降了60個百分點，使PASSIM卷煙機的煙支搭口夾末率管控水平達到了PROTOS卷煙機的管控水平。