軋花的備花方法和備花設備的制作方法

專利名稱：軋花的備花方法和備花設備的制作方法
本文公開了屬于一個總的發明構思的三項發明第一項發明，是備花方法；第二項發明，是備花設備；第三項發明，是備花裝置。本發明的方法、設備和裝置，主要用于棉花加工廠進行軋花前的籽棉準備。
將籽棉從堆花處送到清花間，在清花間初清后轉送到烘干工序，烘干后再轉送到清花工序，是現在的備花過程。現在的備花過程分三步完成并使用了二套輸送裝置和一套干燥裝置，每套裝置都具有給料、卸料、儲料、閉風、除塵等機器，連同初清、烘干、加熱等作業機械，構成了一個龐大而又復雜的備花系統。這個系統的設備數目、投資金額、運行費用、維修費用很高，不穩定、不可靠的因素也很多。盡管貨場上的輸送管道象魚骨頭一樣布滿了，操作仍然不方便。上述三套裝置串連在同一個工藝路線上，籽棉從進到出要經歷三次給料三次卸料，三次加速三次降速；空氣也要經過三次加速三次降速，還要經過三次分離三次除塵；無效能耗高達37％～44％。普遍使用的葉輪卸料器的空氣漏損在30％左右，三級串連的葉輪卸料器，空氣總漏損高達50％，影響了系統的經濟性和可靠性。
現在普遍采用隔板干燥塔烘干籽棉。為了把籽棉與熱風拌動，也為了延長烘干時間，人們用40～60KW動力，驅動籽棉和熱風按照波浪路線在干燥器內流動，結果造成烘干籽棉的動力費比燃料(媒)費高出三分之一。盡管花費了很大動力，但最終還是只能把籽棉滯留烘干10～15秒鐘。由于烘干時間短，棉籽未烘干，棉籽殼是軟的，在軋花剝絨過程中造成了大量破碎。前蘇聯為了獲得干棉籽去剝絨，采用滾筒干燥器，用10～15分鐘時間來烘干籽棉。這樣雖然能夠獲得內外都干透了的籽棉，但要用一間大廠房，安裝一個結構復雜、造價高昂的大滾筒。有關隔板烘干塔和滾筒干燥器的技術現狀，專利文獻SU1370399、SU1726941、SU1814011、US4143470、US4135510、US481295作了詳細描述。棉花干燥裝置普遍采用翅片式換熱器對空氣加熱。因為棉花加工廠是個多塵處所，而且棉塵是易粘易燃性粉塵，所以換熱器的翅片很容易被棉塵糊住。翅片被棉塵糊住后，空氣流動阻力增加，冷熱交換效率下降，干燥系統性能劣變，甚至造成火警火災。為了防止換熱器釀成火災，有人在換熱器前置空氣過濾器，結果增加了系統的設備費、運行費和維護費。任何棉花干燥裝置，都是先將空氣加熱，再由熱空氣間接地將棉花加熱。由于空氣的導熱熱阻大，傳熱系數小，所以棉花加熱過程的溫度高、時間長、效率低、損耗大。剛離開干燥裝置的籽棉的溫度在50-80℃之間，熱花不僅帶走了大量熱量，而且熱花容易軋斷，熱籽容易軋破，熱氣蒸發未盡。
在棉花加工廠，我們經常看到這樣一些現象同一批棉花中，達一包好些，那一包差些，棉花的品級不一樣；這一包長些，那一包短些，棉花的長度不一樣；棉花銷售取樣，要這一包抓一點，那一包扯一點，否則不能代表大樣。這些現象說明棉花加工廠生產的棉花，品級特征變異大，長度特征變異也較大。還經常發生這樣的困惑這一批棉花比二級好、一級差，那一批棉花比三級差、四級好，棉花品級卡殼了；這一批棉花比31短、29長，那一批棉花比27長、29短，棉花長度卡殼了；棉花銷售后常常是降級降長降價。這些現象說明棉花加工廠加工的棉花，常常是品級特征超差，長度特征也超差。短絨和皮棉一樣品級特征有變異的，長度特征也有變異的；品級特征有超差的，長度特征也有超差的。幾乎每年都有30％短絨因長度不足而被定為第三類，有20％短絨因成熟度不足而定為等外品，給工廠造成了很大損失。在氣候條件正常、收購秩序正常、加工工藝正常的情況下，棉花加工廠每年要銷售六級皮棉6％、七級度棉5％、等外皮棉4％、第三類短絨30％、等外短絨20％左右。按最小概率4.55％估計，每年要銷售品級特征上限超差和長度特征上限超差的皮棉9.1％，品級特征上限超差和分類(長度)特征上限超差的短絨9.1％。按年產皮棉500萬噸匡算，損失折款高達17億元人民幣。其原因是不同種子在不同土壤中長出的籽棉不一樣；不同農戶在不同時期收獲的籽棉也不一樣；不同的收購員用不同的眼光和手法收購的籽棉也不一樣；因此，造成了產品質量差異。棉花加工工藝，既不能讓長的變短，又不能讓短的變長；既不能讓好的變壞，又不能讓壞的變好；既不能讓生的變熟(成熟度)，又不能讓熟的變生；不管長短好壞，只能照樣復制。由此可見，解決產品質量問題，只有另求新的技術解決方案。
本發明的任務是1.提供一種既完善又簡單、既可靠又經濟的備花方法；2.為實施上述方法提供一種專用設備；3.為實施上述方法，利用上述設備，提供一種備花裝置。
為了達到上述目的，本發明提出的備花方法是用一套備花裝置一步到位地完成熱風備花或冷風備花。所說的熱風備花包括順序地吸花配花、帶花加熱、熱風輸送、初級清花、重復加熱、終端處理，經終端處理后的籽棉去卸花配花或轉向下一道工序，經終端處理后的尾氣去綜合利用。所說的冷風備花是終止了干燥加熱過程的熱風備花。所說的吸花配花是操作二支或二支以上屬于備花裝置的吸管和吸嘴，按優化配比且均勻連續地從花堆中吸取二種或二種以上品級特征互補和/或長度特征互補的籽棉；單純吸花是從花堆中吸取一種籽棉。所說的帶花加熱和重復加熱是從吸管過來的籽棉和空氣穿過帶料空氣換熱器的換熱管后被同時加熱；將一個以上帶料空氣換熱器與輸送管道串連，構成重復加熱；改變加熱級數、高溫熱媒的溫度或流量，調節空氣和籽棉的加熱溫度；截止高溫熱煤流動，終止帶花加熱和重復加熱過程。所說的熱風輸送是經過加熱后的熱風和熱花，用輸送管道輸送給終端處理設備，在輸送途中傳熱傳質、蒸發水分。所說的終端處理包括滯留干燥、氣固分離、尾氣過濾、鎖氣密封、保溫悶干、緩沖儲備和終端卸料，滯留干燥時間長于3秒鐘，保溫悶干時間長于30分鐘，鎖氣密封效率高于90％，終端處理任務由備花塔解決。所說的卸花配花是將二臺或二臺以上備花塔并聯，分別交替吸入二種或二種以上品級特征互補的和/或長度特征互補的籽棉后，再均勻連續地按照優化配比將籽棉卸下來，混合在一起；單純卸花可以只用一臺備花塔，并且沒有配花和混合過程。所說的尾氣利用是利用備花塔輸送的尾氣取暖、干燥、輸送、或配棉。
為了解決上述備花方法的終端處理任務，本發明設計了一種備花塔。該備花塔包括立筒、大濾筒、小濾筒，立筒的頂部有漸擴進口，底部有卸料裝置，上截外部有一個與內部的大濾筒的濾孔對應相通的出風罩，下截有濾孔的大濾筒固定在立筒的上截內，大濾筒與立筒的內壁相間、頂部相連、下截相通、軸線重合，上端有風帽、下端全敞開、整體有濾孔的小濾筒、由支承件支撐在大濾筒中間，風帽下方的環形空腔中有料位器。
為了保證鎖氣密封效率，可以在濾筒下方設一個壓實機構，將籽棉壓成結實的料柱。
為了將籽棉均勻連續地卸到塔外，卸料裝置最好是耖輪卸料裝置或羅拉卸料裝置。
為了實施上述備花方法，本發明設計的備花裝置，由輸送管道、三通閥、備花塔、帶料空氣換熱器、吸花管和風機組成，備花塔是本發明用來解決終端處理任務的備花塔，帶料空氣換熱器為列管換熱器，換熱器的換熱管具有空氣和籽棉暢通的孔，輸送管道一端與一臺或一臺以上備花塔的進口相連，另一端延伸到堆花處，在輸送管道的垂直管段中串連一臺或一臺以上帶料空氣換熱器，在輸送管道的水平管段中串連二只以上三通閥，有一臺或一臺以上帶料空氣換熱器的進口連接吸花管、出口連接三通閥，風機的進口經管道或帶料空氣換熱器與備花塔的出風罩相連。
為了給備花裝置增加一些功能和用途，設有下述幾個方案將二臺備花塔并聯，通過三通閥接入輸送管道，其出風罩由三通閥與風機進口相連；將風機的出口與備花塔的卸料口和卸料器或盛花箱相連，或者與取暖器相連；將一只或一只以上可變脈沖管串連在輸送管道的垂直管段中，可變脈沖管包括一個兩端小、中間大的脈沖管，在脈沖管的一端與輸送管道連接處有升降管，可使升降管垂直升降的升降裝置裝配在脈沖管上；將輸送管道與初級清花設備相連。
吸花配花和卸花配花 與碾米廠配稻、磨粉廠配麥、飼料廠配料的道理一樣，目的相同。將品級特征互補的和/或長度特征互補的二種或二種以上籽棉，按優化配比混合在一起，經過取長補短、取優補劣，縮小質量特征值的分布范圍，改變質量特征值的分布中心，減小質量特征值超差，達到了提高產品質量水平，提高經濟效益和社會效益的目的。吸花配花要增加一根吸管，卸花配花要增加一臺備花塔，設備費有所增加，但其它費用都沒有增加；而配花獲得的經濟收益，將超過設備費的幾千倍乃至上萬倍。
帶花加熱和重復加熱 讓氣固二相混合物通過換熱管進行同步加熱，強化了導熱、對流放熱及輻射換熱的組合作用和獨立作用。先說導熱。在穩定的情況下，導熱量＝物體二面的溫差/導熱熱阻。按氣固混合比一比一計算，空氣帶料加熱比空氣單相加熱的重量增加了一倍，相當于導熱體二面的溫差擴大了一倍，導入熱量將增加一倍。在20℃條件下，干空氣的導熱系數＝0.021，干棉花的導熱系數＝0.042，濕棉花的導熱系數高達0.4，濕棉花的導熱系數是干空氣的20倍，導熱熱阻相應是干空氣的1/20，導熱量將增加20倍。空氣帶料加熱，相當于在純空氣中增添了大量雜質，因此空氣的導熱系數大幅度提高，導熱熱阻大幅度下降，有利于空氣本身更有效地導入熱量。在帶料加熱過程中，物料的表面水分很快蒸發并滲入空氣中，進一步降低了空氣的導熱熱阻，增加空氣的導熱量。再說對流放熱。在強制對流工況下，對流放熱量＝對流傳熱系數×換熱面積×換熱體二面的溫差。空氣帶料加熱比空氣單相加熱的重量增加了一倍，溫差相應擴大了一倍，對流傳熱量也要增加一倍。空氣的對流傳熱系數＝200～500，水的對流傳熱系數＝4000～8000，含水棉花的傳熱系數雖然未知，但至少比空氣的傳熱系數要大得多，空氣帶料加熱比空氣單相加熱要快得多。再說輻射換熱。棉花的黑度≈0.85，可吸收85％輻射能；棉籽的黑度接近1，可吸收全部輻射能；空氣只能穿透全部輻射，不能吸收輻射能。將換熱管的管壁起毛，可把高溫側輻射吸收能力和低溫側的輻射能力提高6倍，使輻射換熱量達到全部換熱量20％以上。帶料加熱思想，創造了構造簡單、性能優越的換熱器。帶料換熱器，使換熱面積減少了60％，零件數目減少了80％，空氣阻力降低了70％，還避免了翹片嵌塞問題。實行多級加熱，能降低換熱管的二側溫差，提高操作的安全性；能逼近籽棉干燥特性，提高干燥效果；能降低換熱器低溫側的溫度，為籽棉直接加熱創造了條件；還可以提高干燥裝置的操作靈活性。
熱風輸送與串連三通從貨場到工廠、從堆花處到清花間的距離，少則一百幾十米，多則幾百米。在這么長的輸送總管的二邊分布枝狀管道，難看、難管、難修。在總管上串連一些三通閥，在地面上移動一臺換熱器和二條吸花管，比起枝狀管道要經濟得多、實用得多。在輸送起點將籽棉和空氣加熱，在輸送過程中傳熱傳質、蒸發水分，能收到節省能源、節省設備、簡化操作、簡化維修等多種益處，而且效果十分顯著。
綜合處理與尾氣利用為了說明綜合處理方案的技術經濟效果，先說一下綜合處理設備——備花塔的構造和作用備花塔的上截是散花腔、中部是分離腔、下截是儲花倉，底部有卸料機構，被重復加熱的空氣和籽棉呈線形從管道流進散花腔，被擴散后的籽棉依靠自重從分離腔降落到儲花倉，并將儲花倉填滿，筑成用于鎖氣密封、保溫悶干、儲料緩沖的料柱；籽棉繼而把分離腔填滿，筑成用于氣固分離、空氣過濾、滯留干燥的料床；料柱和料床一起向下移動，由卸料機構卸下來；空氣緩慢地穿透料床，獲得分離和凈化，最后由風機吸引到備花塔外。設定保溫悶干時問大于30分鐘的意義在于1.便于充分利用料溫，除去內部水分，將棉籽干透；2.為清除不穩定因素提供30分鐘緩沖時間，穩定生產過程和產品質量；3.提供一個足夠一臺軋花機加工30分鐘的料柱，其最小重量必定大于1000公斤，用這個巨大的棉花柱塞來鎖氣密封，使鎖氣密封效率高于90％；4.還要為鎖氣密封造成一個永久可靠的氛圍因為料柱永遠不會磨損，且單憑風機的吸力吸不動，所以說料柱是一個永久可靠的“密封件”。可見，一個終端處理方案，解決了滯留干燥、氣固分離、空氣過濾、鎖氣密封、保溫悶干、緩沖儲備、終端卸料等七種任務；一臺備花塔，替代了干燥器、分離器、除塵器、關風器、卸料器、儲料倉等六種設備；其作用和效果實在是大。由于終端處理后的尾氣是干凈的，故可以利用它取暖、輸送、配棉等。
一套設備與一步到位，由于帶花加熱的發明成功，使熱風輸送成為現實；又由于綜合處理方案成功地解決了終端設備漏風問題，使一步到位地完成遠距離輸送和多種操作有了基礎；所以，導致了兼備十幾種功能的一套備花裝置和一步到位備花方法的發明成功。對比現有技術，用一套設備備花，能將設備的購置數量、購置費用、安裝費用、維修費用減少1/2-2/3，用一步到位方法備花，能避免重復給料、重復卸料、重復加速、重復減速、重復除塵、重復分離，故能夠將能源消耗和運行費用降低1/2-2/3。
下面結合非限定性實施例及其附圖對本發明作進一步詳細說明。


圖1，具有卸花配花功能的備花工藝方框2，沒有卸花配花功能的備花工藝方框3，備花塔的立體剖視4，備花塔的卸料裝置的剖視5，帶料空氣換熱器的剖視6，移動的帶料空氣換熱器的立體7，可變脈沖干燥管的半剖視8，三通閥的剖視9，有二個備花塔并聯的備花裝置的配置圖，該裝置的干燥尾氣用于取暖圖10，有二個備花塔并聯的備花裝置的配置圖，該裝置的干燥尾氣用于配棉圖11，有一個備花塔的備花裝置的配置圖，該裝置的干燥尾氣用于取暖圖12，有一個備花塔的備花裝置的配置圖，該備花裝置的干燥尾氣用于物料輸送圖13，具有輸送和干燥功能的備花裝置的配置14，正壓和負壓混合式輸送裝置的配置1至圖8標記的名稱是1.進口 2.風帽 3.小濾筒 4.料位器 5.立筒 6.大濾筒 7.濾孔 8.支承件 9.卸料裝置10.通孔 11.出風罩 12.出風口 13.傳動軸 14.環狀肋盤15.環狀耖盤 16.齒圈 17.齒輪 18.減速電機 19.后傾葉輪20.斜面底盤 21.出料口 22.出料門 23.鉸鏈 31.上端封頭32.上密封圈 33.外殼 34.換熱管 35.折流板 36.折流孔37.下端封頭 38.下密封圈 39.熱媒進口 40.熱媒出口41.腳輪 42.脈沖管 43.升降機構 44.升降管 45.三通管46.單向閥 47.閥軸圖9至14圖標記的名稱是50.吸管和吸嘴 51.輸送管道51a.水平管段 51b.垂直管段 52.三通閥 53.移動式帶料換熱器 54.初級清花設備 55.備花塔 56.固定式帶料換熱器 57.換向閥 58.管道 59.風機 60.盛花箱 61.除塵器 62.取暖器 63.可變脈沖管 64.卸料器1.備花工藝1.1有吸花配花、也有卸花配花過程的備花工藝，如圖1所示。該工藝包括下列過程吸花配花、帶花加熱、初級清花、重復加熱、終端處理、卸花配花、尾氣利用。其中吸花配花，主要用于縮小籽棉質量特征值的分布范圍，改變籽棉質量特征值的分布中心，消除產品質量特征值超差，提高產品質量水平，增加經濟收入。操作屬于配花裝置的二支或二支以上的吸管和吸嘴，從花堆中吸取二種或二種以上質量特征值能夠互補的籽棉，即可實現吸花配花；從一個花堆中吸取同樣的籽棉，屬于單純吸花。帶花加熱，主要用于空氣和籽棉的預熱，除去籽棉的表面水分。空氣和籽棉一起穿過帶料換熱器的換熱管后即同時加熱。帶花加熱能夠將空氣和籽棉預熱到一定程度，除去籽棉中部分水分；帶花加熱能夠有效地利用導熱、對流放熱和輻射換熱，提高換熱效率，縮短換熱時間，強化傳熱傳質過程。初級清花，主要用于籽棉初步清理，保證后續設備安全。將初級清花設備串連在輸送管道中，使空氣和籽棉一起通過初級清花設備，即可清除籽棉中的鐵、石、鈴、桿。清除體積大、質量大的雜質，有利于凈化籽棉，防止設備損壞。重復加熱，用于增加空氣和籽棉的熱量，除去籽棉的內部水分。將一臺或一臺以上帶料空氣換熱器串連在輸送管道的垂直管段中，即可構成重復加熱。經過初級清理的籽棉，穿過帶料換熱器的換熱管，被重復加熱；熱量進一步向籽棉內部轉移，促使內部的水分向外部轉移。重復加熱更加接近籽棉的干燥特性。終端處理，用于滯留干燥、氣固分離、尾氣過濾、鎖氣密封、保溫悶干、緩沖儲備和終端卸料，滯留干燥時間長于3秒鐘，保溫悶干時間長于30分鐘，鎖氣密封效率高于90％，終端處理任務由備花塔55解決。設定保溫悶干時間大于30分鐘的意義在于1.便于充分利用料溫，除去內部水分，將棉籽干透；2.為清除不穩定因素提供30分鐘緩沖時間，穩定生產過程和產品質量；3.提供一個足夠一臺軋花機加工30分鐘的料柱，其最小重量必定大干1000公斤，用這個巨大的棉花柱塞來鎖氣密封，使鎖氣密封效率高于90％；4.還要為鎖氣密封造成一個永久可靠的氛圍料柱永遠不會磨損，單憑風機的吸力吸不動料柱。卸花配花，與吸花配花的作用和效果完全相同，僅操作方法不同。卸花配花是通過轉換換向閥，交替地將二種質量特征值不同，但又能夠相互補償的籽棉，分別吸進二個備花塔，由備花塔的卸料裝置按照優化配比、均勻連續地卸下來，在備花塔外部拌合在一起，使二種籽棉取長補短、取優補劣，實現配花目的和效果。尾氣利用的目的是利用尾氣的熱量和動能，作一些有益的事情。從備花塔中分離出來的尾氣，溫度在40℃-50℃，而且潔凈無塵、具有動能。因此，可以利用干燥尾氣取暖、輸送、配棉或干燥。具體用途，由用戶選定。在熱風備花過程中，改變換熱器的工作數量、或改變高溫側熱媒的溫度和流量，均可以改變籽棉和空氣的加熱溫度，使之符合因花加熱、因水加熱的工藝原則。截止熱媒流動、停止換熱器工作，即可終止熱風備花，進入冷風備花過程。該工藝具有二種工況八種操作選擇。在熱風備花時，有四種操作選擇A、吸花+卸花 B、吸花+卸花配花 C、吸花配花+卸花 D、吸花配花+卸花配花；在冷風備花時，也有四種操作選擇，內容上與述相同。工況和操作的選擇，具體根據籽棉質量特征確定。所說配花的優化配比，需要依據籽棉的質量特征，確定目標利潤最大，運用是最優化技術設計計算。
1.2具有吸花配花，沒有卸花配花的備花工藝，如圖2所示。該工藝與上所述工藝的區別在于沒有卸花配花過程。因此，該工藝只有二種工況四種操作選擇。在熱風備花時，有二種操作選擇A、吸花+卸花 B、吸花配花+卸花。冷風備花與熱風備花的操作選擇相同。除此以外，與1.2所述的備花工藝完全相同。
1.3用于輸送和干燥的備花工藝，如設備配置圖12所示。該工藝包括吸花、初清、加熱、終端處理、再加熱、給料、卸料、除塵等過程。該工藝的熱風備花過程是，籽棉和空氣從吸嘴和吸管，穿過移動式帶料換熱器的換熱管被同時加熱，然后經三通閥進入輸送管道的水平管段，向初清設備流動；籽棉和空氣通過初清設備后得到初級凈化，轉向輸送管道的垂直管段、然后進入二臺固定式帶料換熱器，被重復加熱。經過重復加熱的籽棉和空氣，穿過可變脈沖管時，受到紊流的強烈沖擊使冷熱混合得比較均勻，然后流進終端處理設備完成所說的七個過程。經備花塔分離出來的尾氣，被風機進口的帶料加熱器再次加熱。經備花塔分離出來的籽棉，淌進與風機出口相連的正壓輸送管道，被輸送到卸料器。經卸料器分離出來的籽棉從出口落下來，而廢氣則進入除塵器，經除塵后排放到大氣中。由此可見，該工藝不具備卸花配花過程，但具有很強的干燥能力和輸送能力，故特別適合棉花收購站將收購的籽棉經初清、干燥后送到棉花倉庫去儲存。
2.備花設備2.1備花塔 如圖3和圖4所示。它是實施本發明備花方法和備花裝置的關鍵設備，也是本發明的一個重要貢獻。備花塔55用于解決本發明方法提出的“七項”任務，這七項任務是滯留干燥、氣固分離、空氣過濾、鎖氣密封、保溫悶干、緩沖儲料、終端卸料。備花塔主要由立筒5、大濾筒6、小濾筒3、卸料裝置9組成；立筒5是備花塔55的本體，立筒5可以是長方體，也可以是圓柱體，還可以是方圓結合體，但最好是圓柱體。因為圓柱體具有較好的截面力學特性，而且制造時省工省料。將立筒5軸向九等分，從頂部往底部看，在上面的二分是散花腔，再往下的二分是分離腔，再往下四分是儲花倉，最底下一分是卸料腔。立筒5的軸向尺寸和徑向尺寸要根據滯留干燥時間和保溫悶干時間以及備花能力來確定。在滯留干燥時間和保溫悶干時間一定的條件下，備花量較大時，立筒5具有較大的尺寸，當備花量較小時， 具有較小的尺寸。立筒5的頂部是一個逐漸縮小的進口1，分離段的外部有一個出風罩11。出風罩11內有通風孔10，其有效通風面積要依據通風量計算。大濾筒6的徑向截面與立筒5的徑向截面對應，徑向尺寸比立筒5小，軸向長度等于散花段和分離段的長度之和，對應分離段有濾孔7，散花段沒有濾孔7。大濾筒6安裝在立筒5的中間，無濾孔7段朝上，并頂住漸縮進口1端面，有濾孔7段朝下，并對應出風罩11上的通風孔10。大濾筒6與立筒5之間有環形通風道，干燥尾氣透過大濾筒6從環形通風道透過通孔10，經出風罩11流到立筒5外。小濾筒3用于分隔籽棉、透過空氣。小濾筒3整體有濾孔7、上口有風帽2、下口全敞開、同軸相間用支撐件8支撐在大濾筒6之間，與大濾筒6共同構成用于滯留干燥、氣固分離、空氣過濾的環形料床的環形空腔。大濾筒和小濾筒上的濾孔的尺寸，以能夠擋住籽棉，透過空氣為限。卸料裝置9安裝在立筒5卸料段內，用于托住籽棉，形成料柱，從料柱上卸下籽棉，完成備花的最后一項任務。卸料裝置9有多種形式，與圓柱形備花塔55相配的卸料裝置9最好是如圖1所示的旋轉耖式卸料裝置9，與矩形備花塔55相配的卸料裝置9最好是棉花紡織和棉花加工專業常用的羅拉卸料裝置9。本實施例所用的旋轉耖卸料裝置9如圖3和圖4所示，主要由傳動軸13、環狀肋盤14、環狀耖盤15、減速電機18、后傾葉輪19、出料門22組成；環狀肋盤14和斜面底盤20軸向相離地分別固定在立筒5上，環狀耖盤15和后傾葉輪19同軸相間地裝配在環狀肋盤14和斜面底盤20之間，共同緊固在傳動軸13上。環狀耖盤15的耖齒朝上，深入肋盤14的環形空腔。環狀肋盤14的外環是齒圈16，齒圈16與減速電機18的齒輪17相配，由減速電機18驅動。環狀肋盤14、后傾葉輪19與斜面底盤20的斜面相配，固定在傳動軸13上。卸料機構的卸料口21可設置在立筒5側壁，也可以設置在斜面底盤20的下面。設置在側壁上的卸料門22如圖4所示，用鉸鏈23與立筒5連接。設置在斜面底盤20下面的卸料門是一塊蝶板，其中心裝配在傳動軸13上，由電磁鐵操縱開關，并且與減速電機18同步。備花塔55工作時，風機59通過管道和出風口12抽風，立筒5內腔呈現負壓，卸料門22自動關閉，籽棉隨同空氣呈線形地流進立筒5，在漸擴進口1和錐形風帽2之間擴散，降落到底部的環狀肋盤14上，并逐漸把立筒5下部的儲料倉填滿，筑成一個料柱。然后進一步將大濾筒6與小濾筒3之間的環形空腔填滿，筑成一個環形料床。料床頂住料位器4，料位器4合上減速電機18的開關，啟動減速電機18，驅動環狀耖盤15和后傾葉輪19旋轉，環狀耖盤15的耖齒深入環狀肋盤14，從環狀肋盤14上將籽棉耖下來，落到斜面底盤20，由后傾輪葉19輸送到出料口21，并頂開出料門22，將籽棉卸下去。卸料裝置連續工作，料柱和料床依靠自重緩慢沉降，后來的籽棉不斷地補充。尾氣透過小濾筒3上截的濾孔7和風帽2往小濾筒3下部流動，透過小濾筒3下截濾孔7，穿過環形料床和大濾筒6的濾孔7流進大濾筒6與立筒5之間的環形風道，從環形風道透過通孔10最后從出風口12排出去。空氣在穿過料床時，被厚厚的料床過濾，得到分離和凈化，同時，與環狀料床中的物料進行冷熱交換達到滯留干燥。由于料柱具有足夠的高度和密度，所以對進料口起到了鎖氣密封作用。用料柱鎖氣密封，是不會發生磨損，永遠可靠的。由于料柱有足夠的重量，對于各種不穩定因素起到緩解作用。當料柱密度不夠，不能滿足鎖氣密封要求時，可以在大濾筒6和小濾筒3的下端設置一個上下運動的壓實機構，由壓實機構將物料壓實，提高料柱的鎖氣密封性，保證鎖氣密封效率大于90％。位于風帽2下方、散花腔中央的料位器4，隨時將料位信息反饋給喂料人們和卸料裝置9，實現最佳料位控制的目的。
2.2帶料空氣換熱器 如圖5和圖6所示。它用于籽棉和空氣同時加熱，為籽棉干燥提供熱能。帶料換熱器實質是列管換熱器，區別在于換熱管34的孔較大，并足夠籽棉和空氣暢行無阻地從孔中通過。帶料換熱器主要由換熱管34、折流板35、外殼33組成。換熱管34是關鍵構件。換熱管34要求具有較大的傳熱面積和較高的傳熱系數，從而提高傳熱性能。換熱管34管壁具有一定粗糙度和黑度，用于提高熱輻射性能。折流板35單邊有折流孔36，折流板35相間并列，折流孔36則相錯排列，相互地組成S形流道。外殼33是換熱器的本體，外殼33的側壁有熱媒進口39和熱媒出口40。裝配時，將換熱管34穿插在折流板35的孔中并焊接在一起，將換熱管34的下端焊接在下端封頭37上，將換熱管34的上端焊接在上端的封頭31上，構成一個換熱芯。將換熱芯插入外殼33，再將二個封頭分別固定在外殼33的二端即可。二個封頭與外殼33二端之間有密封圈，用于防止熱媒外泄。工作時，熱媒從進口39流進換熱器空腔，穿過折流板35的折流孔36按照S形路線流過換熱空腔，從熱媒出口40流出，籽棉和空氣穿過換熱管34的孔得到加熱。
2.3可變脈沖管 如圖7所示。可變脈沖管63包括中間大、二頭小的脈沖管42，穿插在脈沖管42中間并能夠軸向移動的升降管44和升降機構43。升降機構43安裝在脈沖管42的管壁上，驅動升降機構43可使脈沖管42上下升降。升降機構43有齒輪機構、磨擦輪機構和重錘平衡機構。現有技術的脈沖管42沒有升降機構43，也沒有升降管44，為了實現輸送和干燥的交替變換，才設置了升降管44和升降機構43。
2.4三通閥 如圖8所示。三通閥由三通管45、閥門46、閥軸47組成，三通閥應具有單向截止性能，為了簡化三通閥的結構，可采用矩形三通管45，將閥軸47安裝在主管和支管相交的銳角上，將閥門46與閥軸47相連，驅動閥門46實現單向截止。三通管45的構造和尺寸也都是現有技術，因此，也不作詳細說明。
2.5通用設備 包括輸送管道51、通風管道、風機59、換向閥57、初級清花設備54、卸料器64、除塵器61、取暖器62、盛花箱60等。輸送管道51用于輸送籽棉和空氣。通風管道則用于輸送空氣。風機59是空氣動力設備。初級清花設備54有除鈴除桿、除疆除雜、除石和除鐵等多種型式，也有多功能組合的，其主要用途是清除籽棉中的有害雜質，以免打壞設備，凈化籽棉。卸料器64主要用于空氣和籽棉的分離。除塵器61用于凈化尾氣。盛花箱60屬于軋花機和清花機的儲料斗。
3.備花裝置 依據本發明可以設計多種備花裝置。
例一，如圖9所示的備花裝置。該裝置具有熱風備花、冷風備花、卸花配花、吸花配花和尾氣取暖等五個應用特征。該裝置由一臺風機59、一只換向閥57、二臺備花塔55、二臺固定式帶料換熱器56、一臺初級清花設備54、一條輸送管道51、二臺移動式帶料換熱器53和一套取暖設備組成。風機59通過換向閥57將二臺備花塔55并聯在一起。輸送管道51一端與二個備花塔55的進口1相連，另一端延伸到堆花處。在輸送管道51的垂直管段51b中串聯二只固定式帶料空氣換熱器56，清花設備和三通閥52均串聯在輸送管道51的水平管段51a中。二臺移動式帶料空氣換熱器53的上端分別與二只二通閥52相聯、下端分別連接二支吸管50。該裝置具有冷風備花和熱風備花二種工況、八種操作選擇。在熱風備花時，有四種操作選擇一是，吸花+卸花；二是，吸花+卸花配花；三是，吸花配花+配花；四是，吸花配花+卸花配花。冷風備花也有四種操作選擇，其具體內容與熱風備花相同。具體操作方式依據籽棉情況確定。冷風備花與熱風備花二種工況的轉換如前所述，其它操作也已經介紹過，因此不再重復。下面僅介紹在熱風備花工況下進行“吸花配花+卸花”的操作過程操作四條吸管和四個吸嘴50，分別吸入二種或二種質量特征不同并且能夠相互補償的籽棉，在輸送管道51中拌合一起，達到吸花配花目的。籽棉和空氣穿過換熱器的換熱管34，實現了初級加熱。然后經過三通閥52進入水平管段51a流向初級清花設備54，籽棉和空氣通過初級清花設備54后，得到了初級凈化，然后，轉向垂直輸送管段51b，穿過二只固定的帶料換熱器56的換熱管34，實現了重復加熱。最后流進備花塔55，由備花塔55完成滯留干燥、氣固分離、尾氣過濾、儲料緩沖、鎖氣密封、保溫悶干、終端卸料等“七項”任務。從備花塔弱的卸料機構9卸下來的籽棉轉向下一道工序。由備花塔55分離出來的尾氣通過換向閥57進入風機59，從風機59出口送到取暖設備。由清花設備54分離出來的重大雜物垂直墜落到該設備的下方。
例二，如圖10所示的備花裝置。該裝置具有熱風備花、冷風備花、吸花配花、卸花配花、尾氣配棉等五個應用特征。該裝置由一臺風機59、一個換向閥57、二臺備花塔55、二臺固定式帶料換熱器56、一臺初級清花設備54、一條負壓輸送管道51、二臺移動式帶料換熱器53、一條正壓輸送管道51和一套配棉裝置組成。風機59通過風管和換向閥57將二臺備花塔55并聯在一起，負壓輸送管道51一端分別與二臺備花塔55的進口1相聯，另一端延伸到堆花處。二臺固定式帶料空氣換熱器56串接在負壓輸送管道51的垂直管段51b中，一臺清花設備54和一組三通閥52串聯在負壓輸送管道51的水平管段51a中。二臺移動式帶料換熱器53上口分別與二只三通閥52相聯，下口分別與二條吸管和吸嘴50相連。風機59的出口和二臺備花塔55的卸料口分別與正壓輸送管道51相連，正壓輸送管道51的未端與盛花箱60和除塵器61相連。該裝置與例一所說的裝置的區別在于正壓輸送和配棉過程，該過程是從二臺備花塔55卸料口卸下來的籽棉同時進入正壓輸送管道51，風機59利用干燥尾氣將籽棉送到盛花箱60，第一個盛花箱60裝滿后，籽棉便自動的溢出，流到第二個盛花箱60，第二個盛花箱60裝滿后，又溢出流到第三個盛花箱60；從第三個盛花箱60分離出來的尾氣進入除塵器61除塵。
例三，如圖11所示的備花裝置。該裝置具有熱風備花、冷風備花、吸花配花、尾氣采暖等四個應用特征。它包括一臺風機59、一臺備花塔55、二只可變脈沖干燥管63、一臺固定式帶料空氣換熱器56、一條輸送管道51、一臺初級清花設備54、一組三通閥52、二臺移動式帶料空氣換熱器53和一套取暖設備。該裝置在熱花備花時，有二種操作選擇，一是，吸花+卸花；二是，吸花配花+卸花。在冷風備花時，也有二種操作選擇，內容與熱風備花相同。下面筒單介紹一下在熱花備時進行吸花備花和卸花的操作過程啟動風機59，備花塔55和輸送管道51都進入負壓工作狀態，操作四根吸管和吸嘴50，同時吸入二種或二種以上質量特征不同的籽棉，籽棉通過移動式帶料換熱器53，得到了初步加熱，然后經過三通閥門52，進入輸送管道51的水平管段51a，流向初級清花設備54。籽棉和空氣通過初級清花設備54后，得到了初級凈化。由初級凈化分離出來的雜質墜落到該設備的下方。經過初清后的籽棉轉向輸送管道51的垂直管段51b，穿過固定式帶料換熱器56，得到了重復加熱。被重復加熱的籽棉和空氣相繼穿過二只脈沖干燥管63，經過二次紊流沖擊后，冷熱不勻的空氣和籽棉經過二次攪拌后變得均勻。然后，流進備花塔55，由備花塔55完成所說的“七項”任務。從備花塔55的卸料裝置9卸下來的籽棉轉向下一道工序。從備花塔55分離出來的干燥尾氣由風管導入風機59，從風機59出口吹到取暖裝置，經取暖后的尾后排放到大氣中。其它形式操作可參考備花工藝所說的實施例。
例四，如圖12所示的備花裝置。該裝置具有負壓輸送、正壓輸送和干燥功能。它包括一臺風機59、二臺固定式帶料空氣換熱器56、二只脈沖管63、一臺備花塔55、一臺初級清花設備54、一條負壓輸送管道51、一條正壓輸送管道51、一組三通閥52、一臺移動式帶料空氣換熱器53和一臺卸料器64。負壓輸送管道51一端與備花塔55的進口1相連，另一端延伸到堆花處。二只脈沖輸送管63和一臺固定式帶料空氣換熱器56串聯在負壓輸送管道51的垂直管段51b中，一臺清花設備54和一組三通閥52串聯在負壓輸送管道51的水平管段51a中。一臺移動式帶料空氣換熱器53，上口連接三通閥52，下口連接二條吸管和吸嘴50。備花塔55的出口由一條風管和一臺固定式帶料換熱器56與風機59進口相連。風機59的出口和備花塔55的卸料口共同與正壓輸送管道51相連。正壓輸送管道51的另一端與卸料器64和除塵器61相連。該裝置具有冷風配花和熱風配花二種操作，下面介紹一下熱風備花過程啟動風機59，風機59進口側的設備進入負壓狀態，出口側的設備進入正壓狀態，操作二根吸管和吸嘴50，從花堆中吸取籽棉。籽棉穿過移動換熱器53的換熱管34，得到初步加熱。然后經三通閥52進入負壓輸送管道51的水平管段51a，流到初級清花設備54，并得到初級凈化。從籽棉中清除出來的雜質墜落到初清設備54的下方，經初步凈化的籽棉穿過固定式帶料空氣換熱器56的換熱管34，得到了重復加熱。經重復加熱后空氣和籽棉相繼通過二只脈沖管63，在紊流沖擊作用下攪拌均勻后，流進備花塔55，在備花塔55內完成所說的“七項”任務。經備花搭55分離出來的干燥尾氣經過風管和帶料空氣換熱器加熱后流到風機59，從備花塔55卸下來的籽棉流進正壓輸送管道51，由風機59壓送到卸料器64。由卸料器64分離出來的廢氣到除塵器61除塵，籽棉由卸料器64排送到機外。從此，結束了整個工作過程。該裝置的冷風備花操作以及脈沖干燥管63的升降操作可參考在前所說的實施例進行。
例五，如圖13所示的備花裝置。該裝置具有輸送、干燥二種基本功能。該裝置的主要用途是棉花收購站收購的籽棉經干燥后送到倉庫儲存。該裝置包括一條負壓輸送管道51、一條正壓輸送管道51、一臺備花塔55、一臺風機59、四臺固定式帶料空氣換熱器56、一臺卸料器64和一臺除塵器61。負壓輸送管道51上端與備花塔55進口1相連，下端與吸口相連。二臺帶料空氣換熱器串聯在負壓輸送管道51中，備花塔55的出口由風管與風機59進口相連，正壓輸送管道51一端與風機59的出口和備花塔55的卸料口相連，另一端與卸料器64、除塵器61串連。有二臺帶料空氣換熱器串聯在正壓輸送管道51的垂直管段51b中。該機具有冷風備花和熱風備花二種操作選擇。下面介紹熱風備花的操作過程啟動風機59，進口側的設備進入負壓工作狀態，出口側的設備進入正壓工作狀態。將籽棉從吸口喂給負壓輸送管道51，經負壓輸送管道51中的帶料空氣換熱器加熱后流進備花塔55，在備花塔55內完成“七項”任務。經備花塔55分離后的干燥尾氣經風管導入風機59進口，由備花塔55卸下來的籽棉進入正壓輸送管道51，由風機59壓送到二臺帶料空氣換熱器中。經重復加熱后，繼而送到卸料器64，由卸料器64將籽棉卸下來，空氣則進入除塵器61除塵。
例六，如圖14所示的輸送裝置。故名思義，該裝置只有輸送功能，沒有其它功能。工作時，啟動風機59，風機59進口側的設備進入負壓工作狀態，出口側的設備進入正壓工作狀態。將籽棉從吸嘴50喂入負壓輸送管道51，從負壓輸送管道51中流進備花塔55，在備花塔55內完成氣固分離、廢氣過濾、儲料緩沖、鎖氣密封、終端卸料任務。經備花塔55分離出來的空氣由管道導入風機59進口，由備花塔55卸料裝置9卸下來的籽棉進入正壓輸送管道51，由風機59壓送到卸料器64，從卸料器64中卸下來。從卸料器64分離出來的空氣進入除塵器61除塵，最后排放到大氣中。該裝置的突出特征是利用了備花塔55的四種性能氣固分離、儲料緩沖、鎖氣密封、終端卸料。因此，它的輸送能力強、經濟性能好。
本發明的備花的方法、設備和裝置，幾乎是不作任何改動就可以應用到紡織、化纖、煙草、藥材等領域去進行泡貨的輸送和/或干燥；將備花塔的卸料裝置改動后，即可應用到碾米、磨面、塑料等領域去進行粒料的輸送和/或干燥；總之，這些都是本發明的范圍。
權利要求
1.一種備花方法，其特征在于用一套備花裝置一步到位地完成熱風備花或冷風備花，所說的熱風備花包括順序地吸花配花、帶花加熱、熱風輸送、初級清花、重復加熱、終端處理，經終端處理后的籽棉去卸花配花或轉向下一道工序，經終端處理后的尾氣去綜合利用；所說的冷風備花是終止了干燥加熱過程的熱風備花；1.1所說的吸花配花是操作二支或二支以上屬于備花裝置的吸管和吸嘴，按優化配比且均勻連續地從花堆中吸取二種或二種以上品級特征互補和/或長度特征互補的籽棉；單純吸花是從花堆中吸取一種籽棉；1.2所說的帶花加熱和重復加熱是從吸管過來的籽棉和空氣穿過帶料空氣換熱器的換熱管后被同時加熱；將一個以上帶料空氣換熱器與輸送管道串連，構成重復加熱；改變加熱級數、高溫熱媒的溫度或流量，調節空氣和籽棉的加熱溫度；截止高溫熱煤流動，終止帶花加熱和重復加熱過程；1.3所說的熱風輸送是經過加熱后的熱風和熱花，用輸送管道輸送給終端處理設備，在輸送途中傳熱傳質、蒸發水分；1.4所說的終端處理包括滯留干燥、氣固分離、尾氣過濾、鎖氣密封、保溫悶干、緩沖儲備和終端卸料，滯留干燥時間長于3秒鐘，保溫悶干時間長于30分鐘，鎖氣密封效率高于90％，終端處理任務由備花塔解決；1.5所說的卸花配花是將二臺或二臺以上備花塔并聯，分別交替吸入二種或二種以上品級特征互補的和/或長度特征互補的籽棉后，再均勻連續地按照優化配比將籽棉卸下來，混合在一起；單純卸花可以只用一臺備花塔，并且沒有配花和混合過程；1.6所說的尾氣利用是利用備花塔輸出的尾氣取暖、干燥、輸送、或配棉。
2.一種備花塔，包括立筒(5)、大濾筒(6)、小濾筒(3)，立筒(5)的頂部有漸擴進口(1)，底部有卸料裝置(9)，上截外部有一個與內部的大濾筒(6)的濾孔(7)對應相通的出風罩(11)，下截有濾孔(7)的大濾筒(6)固定在立筒(5)的上截內，大濾筒(6)與立筒(5)的內壁相間、頂部相連、下截相通、軸線重合，上端有風帽(2)、下端全敞開、整體有濾孔(7)的小濾筒(3)、由支承件(8)支撐在大濾筒(6)中間，風帽(2)下方的環形空腔中有料位器(4)。
3.按權利要求2所述的備花塔，其特征在于濾筒(3)(6)下方有一個壓實機構。
4.按權利要求2或3所述的備花塔，其特征在于卸料裝置(9)是一個耖輪卸料裝置或羅拉卸料裝置。
5.一種備花裝置，其特征在于由輸送管道(51)、三通閥(52)、備花塔(55)、帶料空氣換熱器(53)(56)、吸花管(50)和風機(59)組成，備花塔(55)為權利要求2或3或4的任意一種，帶料空氣換熱器(53)(56)為列管換熱器，換熱器的換熱管(34)具有空氣和籽棉暢通的孔，輸送管道(51)一端與一臺或一臺以上備花塔(55)的進口(1)連接，另一端延伸到堆花處，在輸送管道(51)垂直管段(51b)中串連一臺或一臺以上帶料空氣換熱器(53)(56)，在輸送管道(51)的水平管段(51a)中串連二只以上三通閥(52)，有一臺或一臺以上帶料空氣換熱器(53)的進口連接吸花管(50)、出口連接三通閥(52)，風機(59)的進口經管道或帶料空氣換熱器(53)(56)與備花塔(55)的出風罩(11)相連。
6.按權利要求5所述的備花裝置，其特征在于備花塔(55)有二臺，通過三通閥(52)接入輸送管道(51)，其出風罩(11)由三通閥(52)與風機(59)進口相連。
7.按權利要求4所述的備花裝置，其特征在于風機(59)的出口與備花塔(55)的卸料口和卸料器(64)或盛花箱(60)相連，或者與取暖器(62)相連。
8.按權利要求5或6或7所述的備花裝置，其特征在于有一只或一只以上可變脈沖管(63)串連在輸送管道(51)的垂直管段(51b)中，可變脈沖管(63)包括一個兩端小、中間大的脈沖管(42)，在脈沖管(42)的一端與輸送管道(51)連接處有升降管(44)，可使升降管(44)垂直升降的升降裝置(43)裝配在脈沖管(42)上。
9.按權利要求8所述的備花裝置，其特征在于輸送管道(51)中有初級清花設備(54)。
10.按權利要求4或5或6或7或9所述的備花裝置，其特征在于輸送管道(51)中有初級清花設備(54)。
全文摘要
本發明公開了涉及軋花的備花方法、設備的三項發明,其中:備花方法提出用一套設備一步到位地完成有吸花配花、帶花加熱、熱風輸送、保溫悶干、卸花配花的熱風備花和冷風備花;備花塔有散花、分離、儲料腔和卸料裝置,解決了備花方法提出的滯留干燥、氣固分離、尾氣過濾、保溫悶干、儲料緩沖、鎖氣密封、終端卸料任務;備花裝置的輸送管道從備花塔延伸到堆花處,實現了在輸送途中加熱、干燥、清花、配花。
文檔編號D01B1/00GK1191245SQ9710115
公開日1998年8月26日 申請日期1997年2月16日 優先權日1997年2月16日
發明者戴增嗣 申請人:戴增嗣