專利名稱：物料膨脹設備及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于顆粒狀物料膨脹加工設備及方法。
背景技術：
目前，煙草制造企業(yè)為了充分提高煙梗物料的利用率，多采用高壓蒸汽對物料進行膨脹加工。例如中國專利申請200510118934. 6所公開的一種制備粒狀膨脹煙梗的 ESS (Expanded Shredded Stem)工藝方法及其所采用的設備,先將預處理后煙梗置于 200— 350度過熱蒸汽中一段時間，過熱蒸汽壓力至少10BAR，然后將過熱蒸汽和煙?？焖籴寜韩@得煙梗物料膨脹效果。其相應的膨脹煙梗設備包括兩個過熱蒸汽處理段，其中第一處理段與煙梗進料裝置連接，并設置有蒸汽注入裝置；第一處理段與第二處理段之間設置有控制第一處理段中的過熱蒸汽與煙梗進入第二處理段的閥門；第二處理段內部設置有運送煙梗的螺旋運送裝置，經文氏管膨化處理。但是，為了實現工藝步驟中至少IObar高壓環(huán)境下的加壓加溫處理，該設備處理段必須能夠承受最低壓力lObar、溫度200攝氏度的過熱蒸汽。因此，其設備結構復雜，尤其是多處設置承壓密封閥，將帶來更多的安全生產隱患。 同時，目前國內卷煙廠常用鍋爐也無法提供如此高壓力的過熱蒸汽，在使用上述工藝時，卷煙廠還必須再另外配備高溫高壓鍋爐為該膨脹加工設備供應蒸汽，這使得企業(yè)能耗大大增加，也不利于環(huán)保。
中國專利申請200810195056. I提供了一種可實現連續(xù)化處理、有較好膨脹加工效果并可有效降低能耗的煙梗膨脹制粒加工方法及設備，其煙梗膨脹加工方法包括使用 8-9bar過熱蒸汽對煙梗加溫、加壓，然后釋放壓力，使煙梗膨脹；所述的煙梗膨脹制粒加工設備，包括進料裝置、加壓加溫裝置和膨脹處理裝置，進料裝置通過進料輔助裝置與加壓加溫裝置連接。該發(fā)明所述加工方法將過熱蒸汽工作壓力降低，降低了處理設備的密封性要求，企業(yè)在使用時無需另行配備高壓鍋爐，能夠大幅度節(jié)約蒸汽能源，降低相應的生產處理成本。
但是上述技術方案，包括后續(xù)陸續(xù)出現的相關中國專利申請，均采用文氏管或僅采用密封汽鎖做為膨脹處理裝置，或者容易造成膨脹堵料，或者無法很好地實現煙梗膨脹效果。需要研究一種即可充分保證膨脹處理過程的密封性，實現良好的膨脹處理效果，同時又結構簡單，易于維護操作的物料膨脹設備。發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種可低成本實現良好好膨脹加工效果且結構簡單、操作維修簡便的物料膨脹設備。
本發(fā)明所述設備包括膨脹裝置及落料倉，所述膨脹裝置為一缸形容器，其包括壓力腔外殼，其內設置由動力裝置驅動的滑動活塞，壓力腔外殼的側壁上設置進料口，壓力腔外殼的一端封閉，另一端設置與落料倉連通的爆出口 ；所述滑動活塞沿缸形容器軸向直線運動；當滑動活塞的容料口與進料口相對應時，物料進入缸形容器內；當滑動活塞的容料口與爆出口相對應時，物料從缸形容器內膨化爆出。
為保持膨脹腔體內有足夠壓力和溫度，以獲得更好的膨化效果，所述膨脹腔體設置有蒸汽介質補汽口。同時，滑動活塞通過高溫密封圈與壓力腔外殼之間形成滑動密封。 所述落料倉的出料口設置旋轉氣鎖，以保證出料過程的相對密閉。
為了使缸形容器有更大的容料空間，所述滑動活塞為異型活塞，其具有階梯狀的縱截面。作為優(yōu)選方案，所述滑動活塞具有第一、第二兩個活塞體，第一、第二活塞體由活塞連桿或活塞連板同軸線固定連接，第一、第二活塞體之間形成容料空間。
此外，為了節(jié)約設備布置空間，所述壓力腔外殼、落料倉及旋轉氣鎖可從上至下依次連通設置，進料口設置于壓力腔外殼的上部；所述壓力腔外殼包括V型進料倉及柱形活塞道，柱形活塞道包括上下分離的兩部分，滑動活塞在柱形活塞道內上下滑動，并與柱形活塞道內壁面滑動密封。
同時，在V型進料倉的內部，沿柱形活塞道的外壁設置螺旋進料片，可有效壓實推送物料，提高進料效率。
本發(fā)明還提供一種利用上述設備所實現的物料膨脹方法。
本發(fā)明所述物料膨脹方法依次包括以下步驟1、將煙梗等顆粒狀物料通過進料裝置，在常溫、常壓狀態(tài)下輸入所述缸形容器內，并由缸形容器內的滑動活塞擠壓移送至密封空間內，待物料被加溫至80-180°C，加壓至0.2-0. 8MPa，并保持3 — 120s后，滑動活塞繼續(xù)移送物料至缸形容器的出料口，使物料膨化爆出；2、膨化爆出的煙梗物料經落料倉，初步實現蒸汽和煙梗的氣固分離；3、經旋轉氣鎖輸出膨化后煙梗物料。
為了實現良好的膨化處理效果，提高處理效率，在進料之前可進行物料的預處理， 包括煙梗打短，葉片切絲，回潮和加熱烘干，篩選，定量控制等。
因為本發(fā)明采用滑動密閉氣缸作為膨脹處理裝置，一方面可方便地通過瞬間汽爆使所處理的物料獲得良好的膨化效果，使物料膨化可在毫秒級內完成，這相對于現有技術所通常采用的文氏膨脹管或汽鎖，大大縮短了高壓蒸汽的壓力釋放過程，使物料膨化實現了質的改變；另一方面，本發(fā)明僅使用極少量的蒸汽，即可實現物料膨化所需要的高壓狀態(tài)，能夠大幅度節(jié)約蒸汽能源，降低相應的生產處理成本，同時，企業(yè)在使用時也無需特別配備高壓鍋爐，節(jié)約了設備總體成本；最后，本發(fā)明設備結構極為簡單，維修簡便。
本發(fā)明不僅可適用于煙草物料的膨化處理，還可廣泛用于顆粒狀秸桿、谷物及其它植物莖桿的膨脹處理。


下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明圖I是本發(fā)明實施例一所述膨脹設備結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例一所述膨脹設備在進料時位置結構示意圖；圖3是本發(fā)明實施例一所述膨脹設備在物料爆出時位置結構示意圖；圖4是本發(fā)明實施例二所述膨脹設備結構示意圖。
具體實施方式
實施例一如圖I所示，本發(fā)明包括缸形容器I、落料倉2及旋轉出料氣鎖8，其中缸形容器I包括壓力腔外殼3，以及設置于壓力腔外殼3內的滑動活塞4。壓力腔外殼3的上側壁開設進料口 31，其一端口封閉，另一端口為爆出口 32，爆出口 32與落料倉2連通。壓力腔外殼3 的下側壁開設蒸汽介質入口 5。
如圖I所示，滑動活塞4包括由活塞桿41連接在同一軸線上的第一活塞體42和第二活塞體43，第一活塞體42和第二活塞體43之間形成容料空間44 ;同時，滑動活塞4上裝設高溫密封圈6，實現與壓力腔外殼3之間的滑動密封。
如圖2所示，當滑動活塞4的容料空間44對應于進料口 31時，物料落入缸形容器 I內。并可如圖I所示，由滑動活塞4在驅動裝置7的推送下，移送至密閉容料空間內。
如圖3所示，當物料在密閉容料空間內被加溫加壓至設定參數，并保持一定時間后，由滑動活塞4繼續(xù)向前推送，至滑動活塞4的容料空間44對應于爆出口 32時，物料膨化爆出，落入落料倉2內。
實施例二本實施例與實施例一的不同點在于整套設備豎直設置，以節(jié)約設備布置空間，并可實現連續(xù)進料。如圖4所示，壓力腔外殼3、落料倉2及旋轉出料氣鎖8從上至下依次連通，進料口 31設置于壓力腔外殼3的上部，其中壓力腔外殼3總體呈Y型，包括V型進料倉11 及柱形活塞道12，柱形活塞道12包括上下分離的兩部分，滑動活塞4在柱形活塞道12內上下滑動，并與柱形活塞道12內壁滑動密封；同時在V型進料倉11的內部，沿柱形活塞道12 的外壁設置螺旋進料片9，以使進料過程中有效推送壓實物料進入滑動活塞的容料空間，提高進料及膨化處理效率。同時為了保證滑動活塞4沿柱形活塞道直線運動，本實施例中，采用連桿驅動機構10驅動滑動活塞4。
作為優(yōu)選方案，本發(fā)明利用上述膨脹設備所實現的煙梗膨脹處理方法具體包括1、煙梗預處理通過風分、篩分及金屬探測剔除，去除待處理煙梗中的雜質及過長的煙梗等，并經重量控制裝置使除雜后的煙梗物料，均量分批次經進料裝置送入膨脹設備的缸形容器內；2、加溫加壓保持煙梗物料被滑動活塞推送至密閉的容料空間內，缸形容器內充入飽和蒸汽或過熱蒸汽，以蒸汽對煙梗加溫加壓，至100-110°C，加壓至0. 5-0. 6MPa，并保持 30—60s ；3、膨化爆出由滑動活塞繼續(xù)向前推送煙梗物料，至爆出口，瞬間釋壓，使煙梗汽爆膨脹，落入落料倉內；4、氣固分離在大體積的落料倉內，膨后煙梗與蒸汽自然分離；5、物料輸出膨化后煙梗物料經旋轉氣鎖輸出，以保持膨脹設備整體的內部壓力保持， 節(jié)約蒸汽能源。
權利要求
1.一種物料膨脹設備，包括膨脹裝置及落料倉，其特征在于所述膨脹裝置為一缸形容器，其包括壓力腔外殼，其內設置由動力裝置驅動的滑動活塞，壓力腔外殼上設置進料口，壓力腔外殼的一端封閉，另一端設置與落料倉連通的爆出口 ；所述滑動活塞沿缸形容器軸向直線運動；當滑動活塞的容料口與進料口相對應時，物料進入缸形容器內；當滑動活塞的容料口與爆出口相對應時，物料從缸形容器內膨化爆出。
2.根據權利要求I所述的物料膨脹設備，其特征在于所述膨脹腔體設置有蒸汽介質補汽口 ；滑動活塞通過高溫密封圈與壓力腔外殼之間形成滑動密封；所述落料倉的出料口設置旋轉氣鎖。
3.根據權利要求2所述的物料膨脹設備，其特征在于所述滑動活塞為異型活塞，其具有階梯狀的縱截面。
4.根據權利要求3所述的物料膨脹設備，其特征在于所述滑動活塞具有第一、第二兩個活塞體，第一、第二活塞體由活塞連桿或活塞連板同軸線固定連接，第一、第二活塞體之間形成容料空間。
5.根據權利要求3所述的物料膨脹設備，其特征在于所述壓力腔外殼、落料倉及旋轉氣鎖從上至下依次連通，進料口設置于壓力腔外殼的上部；所述壓力腔外殼包括V型進料倉及柱形活塞道，柱形活塞道包括上下分離的兩部分，滑動活塞在柱形活塞道內上下滑動， 并與柱形活塞道內壁面滑動密封。
6.根據權利要求5所述的物料膨脹設備，其特征在于在V型進料倉的內部，沿柱形活塞道的外壁設置螺旋進料片。
7.一種利用權利要求1-6任何一項權利要求所述的煙草膨脹設備所實現的物料膨脹方法，其特征在于先將煙梗等物料在常溫、常壓狀態(tài)下輸入所述缸形容器內，并由缸形容器內的滑動活塞擠壓移送至密封空間內，待物料被加溫至60-180°C，加壓至0. 2-0. 8MPa， 并保持3— 360s后，滑動活塞繼續(xù)移送物料至缸形容器的出料口，使物料膨化爆出；膨化爆出的物料經落料倉，初步實現蒸汽和煙梗的氣固分離，并經旋轉氣鎖輸出。
8.根據權利要求7所述的物料膨脹方法，其特征在于在進料之前可進行物料的預處理，包括煙梗打短，葉片切絲，回潮和加熱烘干，篩選及定量控制程序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可低成本實現良好好膨脹加工效果且結構簡單、操作維修簡便的物料膨脹設備及方法，其包括膨脹裝置及落料倉，所述膨脹裝置為一包括壓力腔外殼，其內設置由動力裝置驅動的滑動活塞的缸形容器，壓力腔外殼上設置進料口，壓力腔外殼的一端封閉，另一端設置與落料倉連通的爆出口；當滑動活塞的容料口與進料口相對應時，物料進入缸形容器內；當滑動活塞的容料口與爆出口相對應時，物料從缸形容器內膨化爆出。本發(fā)明設備結構簡單，在獲得良好的膨化處理效果的同時，能夠大幅度節(jié)約蒸汽能源，降低相應的生產處理成本。
文檔編號A24B5/16GK102524938SQ201210008079
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權日2012年1月12日
發(fā)明者梅林 , 梅笑雨 申請人:江蘇瑞馳機電科技有限公司