专利名称：轧花的备花方法和备花设备的制作方法
本文公开了属于一个总的发明构思的三项发明第一项发明，是备花方法；第二项发明，是备花设备；第三项发明，是备花装置。本发明的方法、设备和装置，主要用于棉花加工厂进行轧花前的籽棉准备。
将籽棉从堆花处送到清花间，在清花间初清后转送到烘干工序，烘干后再转送到清花工序，是现在的备花过程。现在的备花过程分三步完成并使用了二套输送装置和一套干燥装置，每套装置都具有给料、卸料、储料、闭风、除尘等机器，连同初清、烘干、加热等作业机械，构成了一个庞大而又复杂的备花系统。这个系统的设备数目、投资金额、运行费用、维修费用很高，不稳定、不可靠的因素也很多。尽管货场上的输送管道象鱼骨头一样布满了，操作仍然不方便。上述三套装置串连在同一个工艺路线上，籽棉从进到出要经历三次给料三次卸料，三次加速三次降速；空气也要经过三次加速三次降速，还要经过三次分离三次除尘；无效能耗高达37％～44％。普遍使用的叶轮卸料器的空气漏损在30％左右，三级串连的叶轮卸料器，空气总漏损高达50％，影响了系统的经济性和可靠性。
现在普遍采用隔板干燥塔烘干籽棉。为了把籽棉与热风拌动，也为了延长烘干时间，人们用40～60KW动力，驱动籽棉和热风按照波浪路线在干燥器内流动，结果造成烘干籽棉的动力费比燃料(媒)费高出三分之一。尽管花费了很大动力，但最终还是只能把籽棉滞留烘干10～15秒钟。由于烘干时间短，棉籽未烘干，棉籽壳是软的，在轧花剥绒过程中造成了大量破碎。前苏联为了获得干棉籽去剥绒，采用滚筒干燥器，用10～15分钟时间来烘干籽棉。这样虽然能够获得内外都干透了的籽棉，但要用一间大厂房，安装一个结构复杂、造价高昂的大滚筒。有关隔板烘干塔和滚筒干燥器的技术现状，专利文献SU1370399、SU1726941、SU1814011、US4143470、US4135510、US481295作了详细描述。棉花干燥装置普遍采用翅片式换热器对空气加热。因为棉花加工厂是个多尘处所，而且棉尘是易粘易燃性粉尘，所以换热器的翅片很容易被棉尘糊住。翅片被棉尘糊住后，空气流动阻力增加，冷热交换效率下降，干燥系统性能劣变，甚至造成火警火灾。为了防止换热器酿成火灾，有人在换热器前置空气过滤器，结果增加了系统的设备费、运行费和维护费。任何棉花干燥装置，都是先将空气加热，再由热空气间接地将棉花加热。由于空气的导热热阻大，传热系数小，所以棉花加热过程的温度高、时间长、效率低、损耗大。刚离开干燥装置的籽棉的温度在50-80℃之间，热花不仅带走了大量热量，而且热花容易轧断，热籽容易轧破，热气蒸发未尽。
在棉花加工厂，我们经常看到这样一些现象同一批棉花中，达一包好些，那一包差些，棉花的品级不一样；这一包长些，那一包短些，棉花的长度不一样；棉花销售取样，要这一包抓一点，那一包扯一点，否则不能代表大样。这些现象说明棉花加工厂生产的棉花，品级特征变异大，长度特征变异也较大。还经常发生这样的困惑这一批棉花比二级好、一级差，那一批棉花比三级差、四级好，棉花品级卡壳了；这一批棉花比31短、29长，那一批棉花比27长、29短，棉花长度卡壳了；棉花销售后常常是降级降长降价。这些现象说明棉花加工厂加工的棉花，常常是品级特征超差，长度特征也超差。短绒和皮棉一样品级特征有变异的，长度特征也有变异的；品级特征有超差的，长度特征也有超差的。几乎每年都有30％短绒因长度不足而被定为第三类，有20％短绒因成熟度不足而定为等外品，给工厂造成了很大损失。在气候条件正常、收购秩序正常、加工工艺正常的情况下，棉花加工厂每年要销售六级皮棉6％、七级度棉5％、等外皮棉4％、第三类短绒30％、等外短绒20％左右。按最小概率4.55％估计，每年要销售品级特征上限超差和长度特征上限超差的皮棉9.1％，品级特征上限超差和分类(长度)特征上限超差的短绒9.1％。按年产皮棉500万吨匡算，损失折款高达17亿元人民币。其原因是不同种子在不同土壤中长出的籽棉不一样；不同农户在不同时期收获的籽棉也不一样；不同的收购员用不同的眼光和手法收购的籽棉也不一样；因此，造成了产品质量差异。棉花加工工艺，既不能让长的变短，又不能让短的变长；既不能让好的变坏，又不能让坏的变好；既不能让生的变熟(成熟度)，又不能让熟的变生；不管长短好坏，只能照样复制。由此可见，解决产品质量问题，只有另求新的技术解决方案。
本发明的任务是1.提供一种既完善又简单、既可靠又经济的备花方法；2.为实施上述方法提供一种专用设备；3.为实施上述方法，利用上述设备，提供一种备花装置。
为了达到上述目的，本发明提出的备花方法是用一套备花装置一步到位地完成热风备花或冷风备花。所说的热风备花包括顺序地吸花配花、带花加热、热风输送、初级清花、重复加热、终端处理，经终端处理后的籽棉去卸花配花或转向下一道工序，经终端处理后的尾气去综合利用。所说的冷风备花是终止了干燥加热过程的热风备花。所说的吸花配花是操作二支或二支以上属于备花装置的吸管和吸嘴，按优化配比且均匀连续地从花堆中吸取二种或二种以上品级特征互补和/或长度特征互补的籽棉；单纯吸花是从花堆中吸取一种籽棉。所说的带花加热和重复加热是从吸管过来的籽棉和空气穿过带料空气换热器的换热管后被同时加热；将一个以上带料空气换热器与输送管道串连，构成重复加热；改变加热级数、高温热媒的温度或流量，调节空气和籽棉的加热温度；截止高温热煤流动，终止带花加热和重复加热过程。所说的热风输送是经过加热后的热风和热花，用输送管道输送给终端处理设备，在输送途中传热传质、蒸发水分。所说的终端处理包括滞留干燥、气固分离、尾气过滤、锁气密封、保温闷干、缓冲储备和终端卸料，滞留干燥时间长于3秒钟，保温闷干时间长于30分钟，锁气密封效率高于90％，终端处理任务由备花塔解决。所说的卸花配花是将二台或二台以上备花塔并联，分别交替吸入二种或二种以上品级特征互补的和/或长度特征互补的籽棉后，再均匀连续地按照优化配比将籽棉卸下来，混合在一起；单纯卸花可以只用一台备花塔，并且没有配花和混合过程。所说的尾气利用是利用备花塔输送的尾气取暖、干燥、输送、或配棉。
为了解决上述备花方法的终端处理任务，本发明设计了一种备花塔。该备花塔包括立筒、大滤筒、小滤筒，立筒的顶部有渐扩进口，底部有卸料装置，上截外部有一个与内部的大滤筒的滤孔对应相通的出风罩，下截有滤孔的大滤筒固定在立筒的上截内，大滤筒与立筒的内壁相间、顶部相连、下截相通、轴线重合，上端有风帽、下端全敞开、整体有滤孔的小滤筒、由支承件支撑在大滤筒中间，风帽下方的环形空腔中有料位器。
为了保证锁气密封效率，可以在滤筒下方设一个压实机构，将籽棉压成结实的料柱。
为了将籽棉均匀连续地卸到塔外，卸料装置最好是耖轮卸料装置或罗拉卸料装置。
为了实施上述备花方法，本发明设计的备花装置，由输送管道、三通阀、备花塔、带料空气换热器、吸花管和风机组成，备花塔是本发明用来解决终端处理任务的备花塔，带料空气换热器为列管换热器，换热器的换热管具有空气和籽棉畅通的孔，输送管道一端与一台或一台以上备花塔的进口相连，另一端延伸到堆花处，在输送管道的垂直管段中串连一台或一台以上带料空气换热器，在输送管道的水平管段中串连二只以上三通阀，有一台或一台以上带料空气换热器的进口连接吸花管、出口连接三通阀，风机的进口经管道或带料空气换热器与备花塔的出风罩相连。
为了给备花装置增加一些功能和用途，设有下述几个方案将二台备花塔并联，通过三通阀接入输送管道，其出风罩由三通阀与风机进口相连；将风机的出口与备花塔的卸料口和卸料器或盛花箱相连，或者与取暖器相连；将一只或一只以上可变脉冲管串连在输送管道的垂直管段中，可变脉冲管包括一个两端小、中间大的脉冲管，在脉冲管的一端与输送管道连接处有升降管，可使升降管垂直升降的升降装置装配在脉冲管上；将输送管道与初级清花设备相连。
吸花配花和卸花配花 与碾米厂配稻、磨粉厂配麦、饲料厂配料的道理一样，目的相同。将品级特征互补的和/或长度特征互补的二种或二种以上籽棉，按优化配比混合在一起，经过取长补短、取优补劣，缩小质量特征值的分布范围，改变质量特征值的分布中心，减小质量特征值超差，达到了提高产品质量水平，提高经济效益和社会效益的目的。吸花配花要增加一根吸管，卸花配花要增加一台备花塔，设备费有所增加，但其它费用都没有增加；而配花获得的经济收益，将超过设备费的几千倍乃至上万倍。
带花加热和重复加热 让气固二相混合物通过换热管进行同步加热，强化了导热、对流放热及辐射换热的组合作用和独立作用。先说导热。在稳定的情况下，导热量＝物体二面的温差/导热热阻。按气固混合比一比一计算，空气带料加热比空气单相加热的重量增加了一倍，相当于导热体二面的温差扩大了一倍，导入热量将增加一倍。在20℃条件下，干空气的导热系数＝0.021，干棉花的导热系数＝0.042，湿棉花的导热系数高达0.4，湿棉花的导热系数是干空气的20倍，导热热阻相应是干空气的1/20，导热量将增加20倍。空气带料加热，相当于在纯空气中增添了大量杂质，因此空气的导热系数大幅度提高，导热热阻大幅度下降，有利于空气本身更有效地导入热量。在带料加热过程中，物料的表面水分很快蒸发并渗入空气中，进一步降低了空气的导热热阻，增加空气的导热量。再说对流放热。在强制对流工况下，对流放热量＝对流传热系数×换热面积×换热体二面的温差。空气带料加热比空气单相加热的重量增加了一倍，温差相应扩大了一倍，对流传热量也要增加一倍。空气的对流传热系数＝200～500，水的对流传热系数＝4000～8000，含水棉花的传热系数虽然未知，但至少比空气的传热系数要大得多，空气带料加热比空气单相加热要快得多。再说辐射换热。棉花的黑度≈0.85，可吸收85％辐射能；棉籽的黑度接近1，可吸收全部辐射能；空气只能穿透全部辐射，不能吸收辐射能。将换热管的管壁起毛，可把高温侧辐射吸收能力和低温侧的辐射能力提高6倍，使辐射换热量达到全部换热量20％以上。带料加热思想，创造了构造简单、性能优越的换热器。带料换热器，使换热面积减少了60％，零件数目减少了80％，空气阻力降低了70％，还避免了翘片嵌塞问题。实行多级加热，能降低换热管的二侧温差，提高操作的安全性；能逼近籽棉干燥特性，提高干燥效果；能降低换热器低温侧的温度，为籽棉直接加热创造了条件；还可以提高干燥装置的操作灵活性。
热风输送与串连三通从货场到工厂、从堆花处到清花间的距离，少则一百几十米，多则几百米。在这么长的输送总管的二边分布枝状管道，难看、难管、难修。在总管上串连一些三通阀，在地面上移动一台换热器和二条吸花管，比起枝状管道要经济得多、实用得多。在输送起点将籽棉和空气加热，在输送过程中传热传质、蒸发水分，能收到节省能源、节省设备、简化操作、简化维修等多种益处，而且效果十分显著。
综合处理与尾气利用为了说明综合处理方案的技术经济效果，先说一下综合处理设备——备花塔的构造和作用备花塔的上截是散花腔、中部是分离腔、下截是储花仓，底部有卸料机构，被重复加热的空气和籽棉呈线形从管道流进散花腔，被扩散后的籽棉依靠自重从分离腔降落到储花仓，并将储花仓填满，筑成用于锁气密封、保温闷干、储料缓冲的料柱；籽棉继而把分离腔填满，筑成用于气固分离、空气过滤、滞留干燥的料床；料柱和料床一起向下移动，由卸料机构卸下来；空气缓慢地穿透料床，获得分离和净化，最后由风机吸引到备花塔外。设定保温闷干时问大于30分钟的意义在于1.便于充分利用料温，除去内部水分，将棉籽干透；2.为清除不稳定因素提供30分钟缓冲时间，稳定生产过程和产品质量；3.提供一个足够一台轧花机加工30分钟的料柱，其最小重量必定大于1000公斤，用这个巨大的棉花柱塞来锁气密封，使锁气密封效率高于90％；4.还要为锁气密封造成一个永久可靠的氛围因为料柱永远不会磨损，且单凭风机的吸力吸不动，所以说料柱是一个永久可靠的“密封件”。可见，一个终端处理方案，解决了滞留干燥、气固分离、空气过滤、锁气密封、保温闷干、缓冲储备、终端卸料等七种任务；一台备花塔，替代了干燥器、分离器、除尘器、关风器、卸料器、储料仓等六种设备；其作用和效果实在是大。由于终端处理后的尾气是干净的，故可以利用它取暖、输送、配棉等。
一套设备与一步到位，由于带花加热的发明成功，使热风输送成为现实；又由于综合处理方案成功地解决了终端设备漏风问题，使一步到位地完成远距离输送和多种操作有了基础；所以，导致了兼备十几种功能的一套备花装置和一步到位备花方法的发明成功。对比现有技术，用一套设备备花，能将设备的购置数量、购置费用、安装费用、维修费用减少1/2-2/3，用一步到位方法备花，能避免重复给料、重复卸料、重复加速、重复减速、重复除尘、重复分离，故能够将能源消耗和运行费用降低1/2-2/3。
下面结合非限定性实施例及其附图对本发明作进一步详细说明。
图1，具有卸花配花功能的备花工艺方框2，没有卸花配花功能的备花工艺方框3，备花塔的立体剖视4，备花塔的卸料装置的剖视5，带料空气换热器的剖视6，移动的带料空气换热器的立体7，可变脉冲干燥管的半剖视8，三通阀的剖视9，有二个备花塔并联的备花装置的配置图，该装置的干燥尾气用于取暖图10，有二个备花塔并联的备花装置的配置图，该装置的干燥尾气用于配棉图11，有一个备花塔的备花装置的配置图，该装置的干燥尾气用于取暖图12，有一个备花塔的备花装置的配置图，该备花装置的干燥尾气用于物料输送图13，具有输送和干燥功能的备花装置的配置14，正压和负压混合式输送装置的配置1至图8标记的名称是1.进口 2.风帽 3.小滤筒 4.料位器 5.立筒 6.大滤筒 7.滤孔 8.支承件 9.卸料装置10.通孔 11.出风罩 12.出风口 13.传动轴 14.环状肋盘15.环状耖盘 16.齿圈 17.齿轮 18.减速电机 19.后倾叶轮20.斜面底盘 21.出料口 22.出料门 23.铰链 31.上端封头32.上密封圈 33.外壳 34.换热管 35.折流板 36.折流孔37.下端封头 38.下密封圈 39.热媒进口 40.热媒出口41.脚轮 42.脉冲管 43.升降机构 44.升降管 45.三通管46.单向阀 47.阀轴图9至14图标记的名称是50.吸管和吸嘴 51.输送管道51a.水平管段 51b.垂直管段 52.三通阀 53.移动式带料换热器 54.初级清花设备 55.备花塔 56.固定式带料换热器 57.换向阀 58.管道 59.风机 60.盛花箱 61.除尘器 62.取暖器 63.可变脉冲管 64.卸料器1.备花工艺1.1有吸花配花、也有卸花配花过程的备花工艺，如图1所示。该工艺包括下列过程吸花配花、带花加热、初级清花、重复加热、终端处理、卸花配花、尾气利用。其中吸花配花，主要用于缩小籽棉质量特征值的分布范围，改变籽棉质量特征值的分布中心，消除产品质量特征值超差，提高产品质量水平，增加经济收入。操作属于配花装置的二支或二支以上的吸管和吸嘴，从花堆中吸取二种或二种以上质量特征值能够互补的籽棉，即可实现吸花配花；从一个花堆中吸取同样的籽棉，属于单纯吸花。带花加热，主要用于空气和籽棉的预热，除去籽棉的表面水分。空气和籽棉一起穿过带料换热器的换热管后即同时加热。带花加热能够将空气和籽棉预热到一定程度，除去籽棉中部分水分；带花加热能够有效地利用导热、对流放热和辐射换热，提高换热效率，缩短换热时间，强化传热传质过程。初级清花，主要用于籽棉初步清理，保证后续设备安全。将初级清花设备串连在输送管道中，使空气和籽棉一起通过初级清花设备，即可清除籽棉中的铁、石、铃、杆。清除体积大、质量大的杂质，有利于净化籽棉，防止设备损坏。重复加热，用于增加空气和籽棉的热量，除去籽棉的内部水分。将一台或一台以上带料空气换热器串连在输送管道的垂直管段中，即可构成重复加热。经过初级清理的籽棉，穿过带料换热器的换热管，被重复加热；热量进一步向籽棉内部转移，促使内部的水分向外部转移。重复加热更加接近籽棉的干燥特性。终端处理，用于滞留干燥、气固分离、尾气过滤、锁气密封、保温闷干、缓冲储备和终端卸料，滞留干燥时间长于3秒钟，保温闷干时间长于30分钟，锁气密封效率高于90％，终端处理任务由备花塔55解决。设定保温闷干时间大于30分钟的意义在于1.便于充分利用料温，除去内部水分，将棉籽干透；2.为清除不稳定因素提供30分钟缓冲时间，稳定生产过程和产品质量；3.提供一个足够一台轧花机加工30分钟的料柱，其最小重量必定大干1000公斤，用这个巨大的棉花柱塞来锁气密封，使锁气密封效率高于90％；4.还要为锁气密封造成一个永久可靠的氛围料柱永远不会磨损，单凭风机的吸力吸不动料柱。卸花配花，与吸花配花的作用和效果完全相同，仅操作方法不同。卸花配花是通过转换换向阀，交替地将二种质量特征值不同，但又能够相互补偿的籽棉，分别吸进二个备花塔，由备花塔的卸料装置按照优化配比、均匀连续地卸下来，在备花塔外部拌合在一起，使二种籽棉取长补短、取优补劣，实现配花目的和效果。尾气利用的目的是利用尾气的热量和动能，作一些有益的事情。从备花塔中分离出来的尾气，温度在40℃-50℃，而且洁净无尘、具有动能。因此，可以利用干燥尾气取暖、输送、配棉或干燥。具体用途，由用户选定。在热风备花过程中，改变换热器的工作数量、或改变高温侧热媒的温度和流量，均可以改变籽棉和空气的加热温度，使之符合因花加热、因水加热的工艺原则。截止热媒流动、停止换热器工作，即可终止热风备花，进入冷风备花过程。该工艺具有二种工况八种操作选择。在热风备花时，有四种操作选择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；在冷风备花时，也有四种操作选择，内容上与述相同。工况和操作的选择，具体根据籽棉质量特征确定。所说配花的优化配比，需要依据籽棉的质量特征，确定目标利润最大，运用是最优化技术设计计算。
1.2具有吸花配花，没有卸花配花的备花工艺，如图2所示。该工艺与上所述工艺的区别在于没有卸花配花过程。因此，该工艺只有二种工况四种操作选择。在热风备花时，有二种操作选择A、吸花+卸花 B、吸花配花+卸花。冷风备花与热风备花的操作选择相同。除此以外，与1.2所述的备花工艺完全相同。
1.3用于输送和干燥的备花工艺，如设备配置图12所示。该工艺包括吸花、初清、加热、终端处理、再加热、给料、卸料、除尘等过程。该工艺的热风备花过程是，籽棉和空气从吸嘴和吸管，穿过移动式带料换热器的换热管被同时加热，然后经三通阀进入输送管道的水平管段，向初清设备流动；籽棉和空气通过初清设备后得到初级净化，转向输送管道的垂直管段、然后进入二台固定式带料换热器，被重复加热。经过重复加热的籽棉和空气，穿过可变脉冲管时，受到紊流的强烈冲击使冷热混合得比较均匀，然后流进终端处理设备完成所说的七个过程。经备花塔分离出来的尾气，被风机进口的带料加热器再次加热。经备花塔分离出来的籽棉，淌进与风机出口相连的正压输送管道，被输送到卸料器。经卸料器分离出来的籽棉从出口落下来，而废气则进入除尘器，经除尘后排放到大气中。由此可见，该工艺不具备卸花配花过程，但具有很强的干燥能力和输送能力，故特别适合棉花收购站将收购的籽棉经初清、干燥后送到棉花仓库去储存。
2.备花设备2.1备花塔 如图3和图4所示。它是实施本发明备花方法和备花装置的关键设备，也是本发明的一个重要贡献。备花塔55用于解决本发明方法提出的“七项”任务，这七项任务是滞留干燥、气固分离、空气过滤、锁气密封、保温闷干、缓冲储料、终端卸料。备花塔主要由立筒5、大滤筒6、小滤筒3、卸料装置9组成；立筒5是备花塔55的本体，立筒5可以是长方体，也可以是圆柱体，还可以是方圆结合体，但最好是圆柱体。因为圆柱体具有较好的截面力学特性，而且制造时省工省料。将立筒5轴向九等分，从顶部往底部看，在上面的二分是散花腔，再往下的二分是分离腔，再往下四分是储花仓，最底下一分是卸料腔。立筒5的轴向尺寸和径向尺寸要根据滞留干燥时间和保温闷干时间以及备花能力来确定。在滞留干燥时间和保温闷干时间一定的条件下，备花量较大时，立筒5具有较大的尺寸，当备花量较小时， 具有较小的尺寸。立筒5的顶部是一个逐渐缩小的进口1，分离段的外部有一个出风罩11。出风罩11内有通风孔10，其有效通风面积要依据通风量计算。大滤筒6的径向截面与立筒5的径向截面对应，径向尺寸比立筒5小，轴向长度等于散花段和分离段的长度之和，对应分离段有滤孔7，散花段没有滤孔7。大滤筒6安装在立筒5的中间，无滤孔7段朝上，并顶住渐缩进口1端面，有滤孔7段朝下，并对应出风罩11上的通风孔10。大滤筒6与立筒5之间有环形通风道，干燥尾气透过大滤筒6从环形通风道透过通孔10，经出风罩11流到立筒5外。小滤筒3用于分隔籽棉、透过空气。小滤筒3整体有滤孔7、上口有风帽2、下口全敞开、同轴相间用支撑件8支撑在大滤筒6之间，与大滤筒6共同构成用于滞留干燥、气固分离、空气过滤的环形料床的环形空腔。大滤筒和小滤筒上的滤孔的尺寸，以能够挡住籽棉，透过空气为限。卸料装置9安装在立筒5卸料段内，用于托住籽棉，形成料柱，从料柱上卸下籽棉，完成备花的最后一项任务。卸料装置9有多种形式，与圆柱形备花塔55相配的卸料装置9最好是如图1所示的旋转耖式卸料装置9，与矩形备花塔55相配的卸料装置9最好是棉花纺织和棉花加工专业常用的罗拉卸料装置9。本实施例所用的旋转耖卸料装置9如图3和图4所示，主要由传动轴13、环状肋盘14、环状耖盘15、减速电机18、后倾叶轮19、出料门22组成；环状肋盘14和斜面底盘20轴向相离地分别固定在立筒5上，环状耖盘15和后倾叶轮19同轴相间地装配在环状肋盘14和斜面底盘20之间，共同紧固在传动轴13上。环状耖盘15的耖齿朝上，深入肋盘14的环形空腔。环状肋盘14的外环是齿圈16，齿圈16与减速电机18的齿轮17相配，由减速电机18驱动。环状肋盘14、后倾叶轮19与斜面底盘20的斜面相配，固定在传动轴13上。卸料机构的卸料口21可设置在立筒5侧壁，也可以设置在斜面底盘20的下面。设置在侧壁上的卸料门22如图4所示，用铰链23与立筒5连接。设置在斜面底盘20下面的卸料门是一块蝶板，其中心装配在传动轴13上，由电磁铁操纵开关，并且与减速电机18同步。备花塔55工作时，风机59通过管道和出风口12抽风，立筒5内腔呈现负压，卸料门22自动关闭，籽棉随同空气呈线形地流进立筒5，在渐扩进口1和锥形风帽2之间扩散，降落到底部的环状肋盘14上，并逐渐把立筒5下部的储料仓填满，筑成一个料柱。然后进一步将大滤筒6与小滤筒3之间的环形空腔填满，筑成一个环形料床。料床顶住料位器4，料位器4合上减速电机18的开关，启动减速电机18，驱动环状耖盘15和后倾叶轮19旋转，环状耖盘15的耖齿深入环状肋盘14，从环状肋盘14上将籽棉耖下来，落到斜面底盘20，由后倾轮叶19输送到出料口21，并顶开出料门22，将籽棉卸下去。卸料装置连续工作，料柱和料床依靠自重缓慢沉降，后来的籽棉不断地补充。尾气透过小滤筒3上截的滤孔7和风帽2往小滤筒3下部流动，透过小滤筒3下截滤孔7，穿过环形料床和大滤筒6的滤孔7流进大滤筒6与立筒5之间的环形风道，从环形风道透过通孔10最后从出风口12排出去。空气在穿过料床时，被厚厚的料床过滤，得到分离和净化，同时，与环状料床中的物料进行冷热交换达到滞留干燥。由于料柱具有足够的高度和密度，所以对进料口起到了锁气密封作用。用料柱锁气密封，是不会发生磨损，永远可靠的。由于料柱有足够的重量，对于各种不稳定因素起到缓解作用。当料柱密度不够，不能满足锁气密封要求时，可以在大滤筒6和小滤筒3的下端设置一个上下运动的压实机构，由压实机构将物料压实，提高料柱的锁气密封性，保证锁气密封效率大于90％。位于风帽2下方、散花腔中央的料位器4，随时将料位信息反馈给喂料人们和卸料装置9，实现最佳料位控制的目的。
2.2带料空气换热器 如图5和图6所示。它用于籽棉和空气同时加热，为籽棉干燥提供热能。带料换热器实质是列管换热器，区别在于换热管34的孔较大，并足够籽棉和空气畅行无阻地从孔中通过。带料换热器主要由换热管34、折流板35、外壳33组成。换热管34是关键构件。换热管34要求具有较大的传热面积和较高的传热系数，从而提高传热性能。换热管34管壁具有一定粗糙度和黑度，用于提高热辐射性能。折流板35单边有折流孔36，折流板35相间并列，折流孔36则相错排列，相互地组成S形流道。外壳33是换热器的本体，外壳33的侧壁有热媒进口39和热媒出口40。装配时，将换热管34穿插在折流板35的孔中并焊接在一起，将换热管34的下端焊接在下端封头37上，将换热管34的上端焊接在上端的封头31上，构成一个换热芯。将换热芯插入外壳33，再将二个封头分别固定在外壳33的二端即可。二个封头与外壳33二端之间有密封圈，用于防止热媒外泄。工作时，热媒从进口39流进换热器空腔，穿过折流板35的折流孔36按照S形路线流过换热空腔，从热媒出口40流出，籽棉和空气穿过换热管34的孔得到加热。
2.3可变脉冲管 如图7所示。可变脉冲管63包括中间大、二头小的脉冲管42，穿插在脉冲管42中间并能够轴向移动的升降管44和升降机构43。升降机构43安装在脉冲管42的管壁上，驱动升降机构43可使脉冲管42上下升降。升降机构43有齿轮机构、磨擦轮机构和重锤平衡机构。现有技术的脉冲管42没有升降机构43，也没有升降管44，为了实现输送和干燥的交替变换，才设置了升降管44和升降机构43。
2.4三通阀 如图8所示。三通阀由三通管45、阀门46、阀轴47组成，三通阀应具有单向截止性能，为了简化三通阀的结构，可采用矩形三通管45，将阀轴47安装在主管和支管相交的锐角上，将阀门46与阀轴47相连，驱动阀门46实现单向截止。三通管45的构造和尺寸也都是现有技术，因此，也不作详细说明。
2.5通用设备 包括输送管道51、通风管道、风机59、换向阀57、初级清花设备54、卸料器64、除尘器61、取暖器62、盛花箱60等。输送管道51用于输送籽棉和空气。通风管道则用于输送空气。风机59是空气动力设备。初级清花设备54有除铃除杆、除疆除杂、除石和除铁等多种型式，也有多功能组合的，其主要用途是清除籽棉中的有害杂质，以免打坏设备，净化籽棉。卸料器64主要用于空气和籽棉的分离。除尘器61用于净化尾气。盛花箱60属于轧花机和清花机的储料斗。
3.备花装置 依据本发明可以设计多种备花装置。
例一，如图9所示的备花装置。该装置具有热风备花、冷风备花、卸花配花、吸花配花和尾气取暖等五个应用特征。该装置由一台风机59、一只换向阀57、二台备花塔55、二台固定式带料换热器56、一台初级清花设备54、一条输送管道51、二台移动式带料换热器53和一套取暖设备组成。风机59通过换向阀57将二台备花塔55并联在一起。输送管道51一端与二个备花塔55的进口1相连，另一端延伸到堆花处。在输送管道51的垂直管段51b中串联二只固定式带料空气换热器56，清花设备和三通阀52均串联在输送管道51的水平管段51a中。二台移动式带料空气换热器53的上端分别与二只二通阀52相联、下端分别连接二支吸管50。该装置具有冷风备花和热风备花二种工况、八种操作选择。在热风备花时，有四种操作选择一是，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。冷风备花也有四种操作选择，其具体内容与热风备花相同。具体操作方式依据籽棉情况确定。冷风备花与热风备花二种工况的转换如前所述，其它操作也已经介绍过，因此不再重复。下面仅介绍在热风备花工况下进行“吸花配花+卸花”的操作过程操作四条吸管和四个吸嘴50，分别吸入二种或二种质量特征不同并且能够相互补偿的籽棉，在输送管道51中拌合一起，达到吸花配花目的。籽棉和空气穿过换热器的换热管34，实现了初级加热。然后经过三通阀52进入水平管段51a流向初级清花设备54，籽棉和空气通过初级清花设备54后，得到了初级净化，然后，转向垂直输送管段51b，穿过二只固定的带料换热器56的换热管34，实现了重复加热。最后流进备花塔55，由备花塔55完成滞留干燥、气固分离、尾气过滤、储料缓冲、锁气密封、保温闷干、终端卸料等“七项”任务。从备花塔弱的卸料机构9卸下来的籽棉转向下一道工序。由备花塔55分离出来的尾气通过换向阀57进入风机59，从风机59出口送到取暖设备。由清花设备54分离出来的重大杂物垂直坠落到该设备的下方。
例二，如图10所示的备花装置。该装置具有热风备花、冷风备花、吸花配花、卸花配花、尾气配棉等五个应用特征。该装置由一台风机59、一个换向阀57、二台备花塔55、二台固定式带料换热器56、一台初级清花设备54、一条负压输送管道51、二台移动式带料换热器53、一条正压输送管道51和一套配棉装置组成。风机59通过风管和换向阀57将二台备花塔55并联在一起，负压输送管道51一端分别与二台备花塔55的进口1相联，另一端延伸到堆花处。二台固定式带料空气换热器56串接在负压输送管道51的垂直管段51b中，一台清花设备54和一组三通阀52串联在负压输送管道51的水平管段51a中。二台移动式带料换热器53上口分别与二只三通阀52相联，下口分别与二条吸管和吸嘴50相连。风机59的出口和二台备花塔55的卸料口分别与正压输送管道51相连，正压输送管道51的未端与盛花箱60和除尘器61相连。该装置与例一所说的装置的区别在于正压输送和配棉过程，该过程是从二台备花塔55卸料口卸下来的籽棉同时进入正压输送管道51，风机59利用干燥尾气将籽棉送到盛花箱60，第一个盛花箱60装满后，籽棉便自动的溢出，流到第二个盛花箱60，第二个盛花箱60装满后，又溢出流到第三个盛花箱60；从第三个盛花箱60分离出来的尾气进入除尘器61除尘。
例三，如图11所示的备花装置。该装置具有热风备花、冷风备花、吸花配花、尾气采暖等四个应用特征。它包括一台风机59、一台备花塔55、二只可变脉冲干燥管63、一台固定式带料空气换热器56、一条输送管道51、一台初级清花设备54、一组三通阀52、二台移动式带料空气换热器53和一套取暖设备。该装置在热花备花时，有二种操作选择，一是，吸花+卸花；二是，吸花配花+卸花。在冷风备花时，也有二种操作选择，内容与热风备花相同。下面筒单介绍一下在热花备时进行吸花备花和卸花的操作过程启动风机59，备花塔55和输送管道51都进入负压工作状态，操作四根吸管和吸嘴50，同时吸入二种或二种以上质量特征不同的籽棉，籽棉通过移动式带料换热器53，得到了初步加热，然后经过三通阀门52，进入输送管道51的水平管段51a，流向初级清花设备54。籽棉和空气通过初级清花设备54后，得到了初级净化。由初级净化分离出来的杂质坠落到该设备的下方。经过初清后的籽棉转向输送管道51的垂直管段51b，穿过固定式带料换热器56，得到了重复加热。被重复加热的籽棉和空气相继穿过二只脉冲干燥管63，经过二次紊流冲击后，冷热不匀的空气和籽棉经过二次搅拌后变得均匀。然后，流进备花塔55，由备花塔55完成所说的“七项”任务。从备花塔55的卸料装置9卸下来的籽棉转向下一道工序。从备花塔55分离出来的干燥尾气由风管导入风机59，从风机59出口吹到取暖装置，经取暖后的尾后排放到大气中。其它形式操作可参考备花工艺所说的实施例。
例四，如图12所示的备花装置。该装置具有负压输送、正压输送和干燥功能。它包括一台风机59、二台固定式带料空气换热器56、二只脉冲管63、一台备花塔55、一台初级清花设备54、一条负压输送管道51、一条正压输送管道51、一组三通阀52、一台移动式带料空气换热器53和一台卸料器64。负压输送管道51一端与备花塔55的进口1相连，另一端延伸到堆花处。二只脉冲输送管63和一台固定式带料空气换热器56串联在负压输送管道51的垂直管段51b中，一台清花设备54和一组三通阀52串联在负压输送管道51的水平管段51a中。一台移动式带料空气换热器53，上口连接三通阀52，下口连接二条吸管和吸嘴50。备花塔55的出口由一条风管和一台固定式带料换热器56与风机59进口相连。风机59的出口和备花塔55的卸料口共同与正压输送管道51相连。正压输送管道51的另一端与卸料器64和除尘器61相连。该装置具有冷风配花和热风配花二种操作，下面介绍一下热风备花过程启动风机59，风机59进口侧的设备进入负压状态，出口侧的设备进入正压状态，操作二根吸管和吸嘴50，从花堆中吸取籽棉。籽棉穿过移动换热器53的换热管34，得到初步加热。然后经三通阀52进入负压输送管道51的水平管段51a，流到初级清花设备54，并得到初级净化。从籽棉中清除出来的杂质坠落到初清设备54的下方，经初步净化的籽棉穿过固定式带料空气换热器56的换热管34，得到了重复加热。经重复加热后空气和籽棉相继通过二只脉冲管63，在紊流冲击作用下搅拌均匀后，流进备花塔55，在备花塔55内完成所说的“七项”任务。经备花搭55分离出来的干燥尾气经过风管和带料空气换热器加热后流到风机59，从备花塔55卸下来的籽棉流进正压输送管道51，由风机59压送到卸料器64。由卸料器64分离出来的废气到除尘器61除尘，籽棉由卸料器64排送到机外。从此，结束了整个工作过程。该装置的冷风备花操作以及脉冲干燥管63的升降操作可参考在前所说的实施例进行。
例五，如图13所示的备花装置。该装置具有输送、干燥二种基本功能。该装置的主要用途是棉花收购站收购的籽棉经干燥后送到仓库储存。该装置包括一条负压输送管道51、一条正压输送管道51、一台备花塔55、一台风机59、四台固定式带料空气换热器56、一台卸料器64和一台除尘器61。负压输送管道51上端与备花塔55进口1相连，下端与吸口相连。二台带料空气换热器串联在负压输送管道51中，备花塔55的出口由风管与风机59进口相连，正压输送管道51一端与风机59的出口和备花塔55的卸料口相连，另一端与卸料器64、除尘器61串连。有二台带料空气换热器串联在正压输送管道51的垂直管段51b中。该机具有冷风备花和热风备花二种操作选择。下面介绍热风备花的操作过程启动风机59，进口侧的设备进入负压工作状态，出口侧的设备进入正压工作状态。将籽棉从吸口喂给负压输送管道51，经负压输送管道51中的带料空气换热器加热后流进备花塔55，在备花塔55内完成“七项”任务。经备花塔55分离后的干燥尾气经风管导入风机59进口，由备花塔55卸下来的籽棉进入正压输送管道51，由风机59压送到二台带料空气换热器中。经重复加热后，继而送到卸料器64，由卸料器64将籽棉卸下来，空气则进入除尘器61除尘。
例六，如图14所示的输送装置。故名思义，该装置只有输送功能，没有其它功能。工作时，启动风机59，风机59进口侧的设备进入负压工作状态，出口侧的设备进入正压工作状态。将籽棉从吸嘴50喂入负压输送管道51，从负压输送管道51中流进备花塔55，在备花塔55内完成气固分离、废气过滤、储料缓冲、锁气密封、终端卸料任务。经备花塔55分离出来的空气由管道导入风机59进口，由备花塔55卸料装置9卸下来的籽棉进入正压输送管道51，由风机59压送到卸料器64，从卸料器64中卸下来。从卸料器64分离出来的空气进入除尘器61除尘，最后排放到大气中。该装置的突出特征是利用了备花塔55的四种性能气固分离、储料缓冲、锁气密封、终端卸料。因此，它的输送能力强、经济性能好。
本发明的备花的方法、设备和装置，几乎是不作任何改动就可以应用到纺织、化纤、烟草、药材等领域去进行泡货的输送和/或干燥；将备花塔的卸料装置改动后，即可应用到碾米、磨面、塑料等领域去进行粒料的输送和/或干燥；总之，这些都是本发明的范围。
权利要求
1.一种备花方法，其特征在于用一套备花装置一步到位地完成热风备花或冷风备花，所说的热风备花包括顺序地吸花配花、带花加热、热风输送、初级清花、重复加热、终端处理，经终端处理后的籽棉去卸花配花或转向下一道工序，经终端处理后的尾气去综合利用；所说的冷风备花是终止了干燥加热过程的热风备花；1.1所说的吸花配花是操作二支或二支以上属于备花装置的吸管和吸嘴，按优化配比且均匀连续地从花堆中吸取二种或二种以上品级特征互补和/或长度特征互补的籽棉；单纯吸花是从花堆中吸取一种籽棉；1.2所说的带花加热和重复加热是从吸管过来的籽棉和空气穿过带料空气换热器的换热管后被同时加热；将一个以上带料空气换热器与输送管道串连，构成重复加热；改变加热级数、高温热媒的温度或流量，调节空气和籽棉的加热温度；截止高温热煤流动，终止带花加热和重复加热过程；1.3所说的热风输送是经过加热后的热风和热花，用输送管道输送给终端处理设备，在输送途中传热传质、蒸发水分；1.4所说的终端处理包括滞留干燥、气固分离、尾气过滤、锁气密封、保温闷干、缓冲储备和终端卸料，滞留干燥时间长于3秒钟，保温闷干时间长于30分钟，锁气密封效率高于90％，终端处理任务由备花塔解决；1.5所说的卸花配花是将二台或二台以上备花塔并联，分别交替吸入二种或二种以上品级特征互补的和/或长度特征互补的籽棉后，再均匀连续地按照优化配比将籽棉卸下来，混合在一起；单纯卸花可以只用一台备花塔，并且没有配花和混合过程；1.6所说的尾气利用是利用备花塔输出的尾气取暖、干燥、输送、或配棉。
2.一种备花塔，包括立筒(5)、大滤筒(6)、小滤筒(3)，立筒(5)的顶部有渐扩进口(1)，底部有卸料装置(9)，上截外部有一个与内部的大滤筒(6)的滤孔(7)对应相通的出风罩(11)，下截有滤孔(7)的大滤筒(6)固定在立筒(5)的上截内，大滤筒(6)与立筒(5)的内壁相间、顶部相连、下截相通、轴线重合，上端有风帽(2)、下端全敞开、整体有滤孔(7)的小滤筒(3)、由支承件(8)支撑在大滤筒(6)中间，风帽(2)下方的环形空腔中有料位器(4)。
3.按权利要求2所述的备花塔，其特征在于滤筒(3)(6)下方有一个压实机构。
4.按权利要求2或3所述的备花塔，其特征在于卸料装置(9)是一个耖轮卸料装置或罗拉卸料装置。
5.一种备花装置，其特征在于由输送管道(51)、三通阀(52)、备花塔(55)、带料空气换热器(53)(56)、吸花管(50)和风机(59)组成，备花塔(55)为权利要求2或3或4的任意一种，带料空气换热器(53)(56)为列管换热器，换热器的换热管(34)具有空气和籽棉畅通的孔，输送管道(51)一端与一台或一台以上备花塔(55)的进口(1)连接，另一端延伸到堆花处，在输送管道(51)垂直管段(51b)中串连一台或一台以上带料空气换热器(53)(56)，在输送管道(51)的水平管段(51a)中串连二只以上三通阀(52)，有一台或一台以上带料空气换热器(53)的进口连接吸花管(50)、出口连接三通阀(52)，风机(59)的进口经管道或带料空气换热器(53)(56)与备花塔(55)的出风罩(11)相连。
6.按权利要求5所述的备花装置，其特征在于备花塔(55)有二台，通过三通阀(52)接入输送管道(51)，其出风罩(11)由三通阀(52)与风机(59)进口相连。
7.按权利要求4所述的备花装置，其特征在于风机(59)的出口与备花塔(55)的卸料口和卸料器(64)或盛花箱(60)相连，或者与取暖器(62)相连。
8.按权利要求5或6或7所述的备花装置，其特征在于有一只或一只以上可变脉冲管(63)串连在输送管道(51)的垂直管段(51b)中，可变脉冲管(63)包括一个两端小、中间大的脉冲管(42)，在脉冲管(42)的一端与输送管道(51)连接处有升降管(44)，可使升降管(44)垂直升降的升降装置(43)装配在脉冲管(42)上。
9.按权利要求8所述的备花装置，其特征在于输送管道(51)中有初级清花设备(54)。
10.按权利要求4或5或6或7或9所述的备花装置，其特征在于输送管道(51)中有初级清花设备(54)。
全文摘要
本发明公开了涉及轧花的备花方法、设备的三项发明,其中:备花方法提出用一套设备一步到位地完成有吸花配花、带花加热、热风输送、保温闷干、卸花配花的热风备花和冷风备花;备花塔有散花、分离、储料腔和卸料装置,解决了备花方法提出的滞留干燥、气固分离、尾气过滤、保温闷干、储料缓冲、锁气密封、终端卸料任务;备花装置的输送管道从备花塔延伸到堆花处,实现了在输送途中加热、干燥、清花、配花。
文档编号D01B1/00GK1191245SQ9710115
公开日1998年8月26日 申请日期1997年2月16日 优先权日1997年2月16日
发明者戴增嗣 申请人:戴增嗣