[发明专利]水刀切烟丝的方法及其设备

说明书

技术领域

本发明属于卷烟制造中的烟丝加工技术领域，具体为水刀切烟丝的方法及其设备。

背景技术

高压水射流切割是将水流的压力提升到400MPa以上，使水流速度超过二倍音速，射流具有极大的动能，可以穿透各种强度的材料，从而达到切割的目的。由于其切割介质是水流，故俗称“水刀”。水刀切割加工面不会产生明显的热量，所以又被称为冷态切割工艺。水切割工艺具有如下优越性：水刀切割对象无所不包，从凝胶体到高硬度或高弹性材料和特殊结构材料，均可方便、高速的切割，因而有万能切割之誉；水刀切割时不会产生机械剪切力破坏或热效应；切缝可小至0.1mm、切割面光滑。

现有烟叶切丝机是采用机械力剪切式，常态下的烟叶的含水率在10％左右，如果直接用切丝机切丝，由于加工烟叶的机械剪切力在传导过程中的不可控制性，会使烟丝的造碎率很高，严重影响烟丝质量。为了提高切丝质量，必须在切丝前对烟叶进行处理，通常是采用加温加湿，经过三个小时左右的浸润，使烟叶的含水率从常态增至18％～20％，烟叶的柔韧性才能满足最佳切丝状态。切丝完毕后，对于高水分的烟丝又要进行烘干，使烟丝的含水率达到常态的10％左右，以防止霉变方便贮存，或是进行下一个工序。现有烟叶切丝机采用机械力剪切，在切丝过程中，切割刀将对烟叶产生挤压作用，使烟丝的内部纤维组织和细胞结构受到很大损伤，由于烟叶受到挤压作用，烟叶中的烟油会有部分被挤出，使烟丝颜色发生改变，影响烟丝内在质量和外观品质。机械式切丝机在切烟叶时需要经常用砂轮将金属刀片修磨锋利，在此过程中金属和砂轮的磨屑进入烟丝，也将影响烟丝质量。

发明内容

本发明针对现有切烟丝的方法及其设备存在的问题，提出一种水刀切烟丝的方法及其设备的技术方案，这是采用射流技术对传统的切烟丝的方法及设备进行改进，从而提高烟丝质量。

本发明的技术方案为，水刀切烟丝的方法，其特征在于，采用高压水射流将烟叶切割成烟丝，具体方法为：(1)备含水率为常态的烟叶；(2)将烟叶放入切丝设备的输送装置，烟叶由切丝设备的主输送带和梳理传送带两输送带上下夹持着输送到水刀切割位置；(3)通过喷嘴喷射出高压水射流形成的水刀，将烟叶切割制成烟丝，水刀的切割力由高压水射流系统控制，高压水的出水压力为350-450Mpa，水刀喷嘴的直径0.08-0.12mm，高压水射流的出口喷射速度为三倍音速；(4)烟丝输送至下工序；(5)高压水在完成切割后，直接射入水回收器。

所述的烟叶为天然烟叶、烟草薄片，所述的含水率为常态是指含水率约为10％。

所述的水刀切割为水刀持续沿导轨上往复运动，带式输送装置步进式带动烟叶连续纵向移动，水刀切割一次输送带步进一定的距离，输送带步进的距离为所需烟丝的宽度。

所述的水刀在导轨上运动速度400-600mm/s，烟叶输送装置前进的步距为0.9-1.2mm。

由计算机程序设置和控制水刀喷嘴直线电机的运动方式、速度、距离，停顿时间；由计算机程序设置和控制切丝设备主输送带和梳理传送带的步进距离、步进速度、等待时间。

水刀切烟丝的设备，包括有机架和输送带，其特征在于，在机架下部设有主输送带，上部设有梳理输送带，梳理输送带倾斜，烟叶进口处主输送带和梳理输送带之间的距离大，刀门处主输送带和梳理输送带之间的距离小，主输送带和梳理输送带的转动轴分别与步进电机输出轴固定连接，在主输送带和梳理输送带两侧设有侧挡板，刀门上方与机架固定连接有导轨，导轨上可移动连接有水刀喷嘴，喷嘴运动控制装置设在机架上，导轨上设有感应器，水回收装置设在刀门下方；主输送带、梳理输送带、水刀喷嘴及喷嘴运动控制装置与电脑控制系统电气连接。

所述的梳理输送带倾斜角度可调整，烟叶进口处主输送带和梳理输送带之间的距离为200-250毫米，刀门处主输送带和梳理输送带之间的距离为160-200毫米。

所述的喷嘴运动控制装置的直线电机与伺服控制器电器连接，水刀喷嘴的直径0.08-0.12mm，水刀的运动速度400-600mm/s。

本发明水刀是由喷嘴射出极细的高压水，射出速度三倍于音速，喷嘴直径确定射出水流的直径，射出的水流像一根高速飞行的细水箭，将烟叶射穿，射穿后的水流直接进入到下面水回收装置。水射流与烟叶的切割断面仅有极短暂的接触，水的射速极高，水还来不及扩散就高速通过烟叶，烟叶的切割断面没有被水分浸渍。传统机械切割烟叶时由于受切削速度、刀刃的锋利程度等因素影响，烟丝的造碎率很高。本发明水刀以较大的出水压力和很小的水刀喷嘴直径，使得水刀以很细的射流高速射穿烟叶，即使烟叶的含水率在常态下，水刀切丝不会对烟丝产生造碎。