滤棒爆珠回收装置的研制及应用

王俊，林国，江鸿勇，蒋国强，梁源，郭东芮

（红塔烟草（集团）有限责任公司，云南 玉溪 653100）

近年来，烟草行业为了满足不同消费者的需求，开发出各种具有卷烟香气补差功能的卷烟产品。其中，烟用爆珠卷烟香气补偿的一种技术在新型卷烟产品中的应用越来越广泛。在爆珠滤棒生产过程中，由于滤棒指标（如长度、圆周、吸阻等）不满足或爆珠破裂、爆珠错位等原因剔除的不合格滤棒占比大。不合格爆珠滤棒中的爆珠绝大部分可以进行回收再利用。由于目前行业内还没有成熟的技术或设备对不合格爆珠滤棒中的爆珠进行回收，且人工回收劳动强度大，收回效率底，造成爆珠大量浪费。

本文通过研究爆珠滤棒成型及滤棒爆珠脱落特点，研制利用机械机构方式实现不合格滤棒爆珠回收设备，实现滤棒爆珠的有效回收，进而降低爆珠卷烟的生产成本。

1 烟用爆珠及爆珠滤棒

烟用爆珠为脆性胶囊，里面包裹液体香料（如褚橙、贝母、茅台、石斛、蜂王浆等）通过自行手动捏爆使液体流出，从而达到在吸吮过程中更加生香，强化香气或特性，使吸烟者得到更舒适的体验。根据卷烟粗细的不同，爆珠的粒径大小也不同，常规爆珠的直径是3.65±0.15mm，重量0.020g 左右。

在滤棒成型过程中，以特定的间隔在丝束中植入爆珠而生产出来的滤棒即为爆珠滤棒。根据爆珠滤棒的长度，每根滤棒中爆珠数量也不相同。通常144 滤棒中含6 颗爆珠，120 滤棒中含4 颗爆珠。

2 滤棒爆珠回收方式研究

根据大量试验论证，通过滤棒对中以特定角度及速度对称撕裂是最高效的爆珠回收方式。此方式爆珠脱落率高、爆珠完好率高，且回收的爆珠能直接满足生产要求。此方式的技术关键点是如何保证滤棒对中撕裂及如何准确控制滤棒对称撕裂的角度及速度。

3 滤棒爆珠回收装置组成

根据滤棒爆珠回收的方式，结合自动化设备特点，本文研制的滤棒爆珠回收装置主要组成部分为：机架及外壳、料斗、连续送料机构、滤棒预切装置、滤棒撕裂机构、爆珠及废弃丝束收集装置及电气控制系统。

机架为滤棒爆珠回收装置的安装基础，保证各机构之间装配位置。外壳起到安全防护及美观修饰作用。料斗的配置需具备一定的存储空间，同时，匹配滤棒纸盒尺寸，满足生产操作的便利性。料斗出料位置配备搅棒机构，对滤棒的姿态进行调整，有利于顺利落料。连续送料机构与滤棒撕裂机构通过曲柄滑块机构实现动作互联，保证送料动作与撕裂动作的相互协调。本文所研制的滤棒爆珠回收装置通过曲柄滑块机构、杠杆机构及凸轮机构，使用一台电机完成滤棒送料（往复直线运动）、滤棒撕裂（开、合）及手爪动作（夹紧、松开）。此设计可以很好地调节设备运行速度，并能保持在相对高速的工况下可靠地运行。

滤棒预切装置布置在连续送料机构出口处。切刀采用薄型刀片，上下两片，位于滤棒撕裂方向垂直平面上，切入深度可调。滤棒推送过程中对滤棒进行预切，提高对称撕裂的可靠性，进而保证滤棒爆珠剥离脱落率。

爆珠与滤棒有效分离后，需进行分流收集。爆珠及废弃丝束收集装置具有可移动性，便于生产实际使用。

电气控制系统主要控制主电机（伺服电机）的速度、位置，监控各个机构运行状态，保证各机构间的动作协调、可靠。同时，配备操作按钮及人机交互界面，可以根据实际情况设置设备运行速度，查看各设备及机构运行状态，记录设备运行过程中的各个参数。

图1 滤棒爆珠回收装置组成图

4 滤棒爆珠回收装置工作原理

图2 滤棒爆珠回收装置原理图

如图2 所示，不合格爆珠滤棒通过人工上料投入料斗，电控系统让搅棒机构动作，使滤棒顺利落入送料通道；电控系统通过伺服控制器控制伺服电机驱动连续送料机构及滤棒撕裂机构协同动作，在两者间配置滤棒预切装置，提高滤棒对称撕裂的可靠性；通过撕裂机构，爆珠在滤棒撕裂过程中自行脱落，落入爆珠收集通道，并汇集于爆珠收集箱，同时撕裂后的滤棒汇集于滤棒收集箱；根据生产情况人工对爆珠、滤棒收集箱进行更换。通过人机交互界面可以对设备运行速度、运行状态进行设置及监控。

5 滤棒爆珠回收装置应用评价

设备正式投入使用后，对其运行情况进行分析如下：

（1）运行速度不低于70 支/min，爆珠脱离率不低于90%。

（2）连续送料机构可能将滤棒推弯，不能送到手爪位置，需停机排故；可改进为旋转鼓轮送料，保证送料通道的尺寸，即可提高连续送料的可靠性。

（3）回收的爆珠中有少许丝束碎屑及破损的爆珠皮，需剔除后再投入爆珠滤棒生产中。

（4）设备运行中，有噪声及振动，可以优化机构设计，提高零部件加工及装配精度以保证可靠性运行。