无动力式籽棉分离器的设计

■ 王泽武

〔郑州棉麻工程技术设计研究所，河南郑州450004〕

在棉花加工生产线中，籽棉分离器是常用的辅机设备，一般一条生产线需要配置6台左右。籽棉分离器主要功能是将籽棉与运送籽棉的气体分离，以便籽棉进入下道工序加工，在籽棉分离的同时附带排出了部分碎棉叶、尘土等细小杂质，起到了部分清理的功能。籽棉分离器也可称作籽棉卸料器，在棉纺设备中类似功能的设备称气纤分离器。

一、籽棉分离器概况

目前籽棉分离器有以下三种形式。

（一）重力式籽棉分离器

重力式籽棉分离器（图1）也称反向定网式籽棉分离器，滤网4是由钢板制成的网孔板，截面呈圆弧形，与机壳3弧板形成储棉空间。从三角箱1进来的籽棉沿机壳3弧板进入腔体，运载籽棉的气体从滤网4排出经风机进入沙克笼除尘净化。拨棉辊2逆时针转动，清理被吸附在滤网4上的籽棉，保持滤网4的通风效果，籽棉通过闭风阀5进入下道工序。

图1 重力式籽棉分离器示意图

（二）三辊籽棉分离器

三辊籽棉分离器（图2）主要由刺钉辊筒1、气流隔板2、除杂网3、机壳4组成。三个刺钉辊筒水平平行排列并向气流隔板方向旋转，籽棉进入后附在刺钉辊筒1上面并向出口运动。在运送籽棉的同时，刺钉辊筒打击抖动籽棉，使籽棉得到松懈并抖落部分杂质。运载籽棉的空气由刺钉辊筒1下的除杂网3排出，达到与籽棉分离的目的。在排出气体的同时也通过除杂网3将杂质排出本机，气体和杂质经风机进沙克笼进行除尘净化。气流隔板2尽量靠近刺钉以隔断刺钉辊筒的附面气流，防止籽棉被辊筒带回。

图2 三辊籽棉分离器示意图

（三）离心式籽棉分离器

离心式籽棉分离器（图3、4）是目前国内大量使用的气纤分离装置，也称转网式籽棉分离器，主要由机壳1、圆筒转网2、清棉辊3、闭风阀4组成。当籽棉进入分离器腔体后被吸附在圆筒转网2的透风网面上，圆筒转网2转至一定角度后，在重力和清棉辊3的作用下，籽棉落入腔体，通过闭风阀5进入下道工序。运送籽棉的风和部分细小尘杂通过圆筒转网2经风机进沙克笼进行除尘净化。

图3 离心式籽棉分离器实物图

图4 离心式籽棉分离器实物图原理图

（四）籽棉分离器在我国的使用情况

目前，我国绝大多数轧花厂使用的是离心式籽棉分离器，笔者几乎没有见到正在使用的重力式籽棉分离器和三辊分离器。笔者分析，可能有以下原因使重力式籽棉分离器和三辊分离器退出了市场：1.重力式籽棉分离器可靠性差，拨棉辊最下端距闭风阀距离太近，箱体容棉量变小，当籽棉量较大时会造成拥堵，逆向旋转的拨棉辊将籽棉反复拨回并阻碍物料进入，更加剧了堵车，强大的阻力易使拨棉辊被损坏或停转。2.三辊分离器在美国的生产线上应用较多，在我国应用很少（进口美国生产线有的在用）。三辊分离器结构较重力式、离心式籽棉分离器复杂，堵车的几率更大；由于其阻力较大，需要配置较大的风机，因此，又出现排小花头多造成衣亏的现象。三辊分离器比较其它两种的优势是能起到一定除杂和开松的作用，但目前货场喂料都使用自动喂料机，并且增加了三丝清理机，这些设备的开松、清理和除杂能力远超三辊分离器，所以国内行业不喜欢使用耗能、维护麻烦的三辊分离器。

二、无动力式籽棉分离器的设计

在棉纺生产线中气纤分离器分离的是皮棉与气体。其可靠性好、不堵车、无动力和几乎不用维护的优点，使其广泛应用在棉纺、非织造布生产线中。

笔者参照棉纺ZFA053气纤分离器进行改进设计，如图（5、6）是用于籽棉的无动力式分离器。

图5 无动力式籽棉分离器原理图

图6 无动力式籽棉分离器与其它装置的配合

（一）工作原理

如图5，籽棉在出棉三角箱1处的负压（或正压）作用下从进棉三角箱4进入本机，贴附在圆弧板3的内表面上，并沿弧面向左侧滑移。由于籽棉进入后腔体突然扩大，导致风速降低，籽棉在滑移时受重力作用而不断下落到下台设备。与籽棉分离的气体透过有网孔的圆弧板3从出棉三角箱1排出本机，排风的同时也除去籽棉中部分细小杂质。尾风经风机进沙克笼进行除尘净化。图6所示的是与下台设备的配合使用。离心式籽棉分离器5座在控制箱6上，与气体分离后的籽棉落入控制箱6进行继续加工。根据不同的工艺，控制箱6可换成不同的设备，例如开松设备、除杂设备、烘干设备、回收设备等。

（二）设计思路和过程

1.因为棉纺生产线产量低于轧花生产线。笔者大幅提高了异形圆弧板3的尺寸，增加空腔体积，提高产量。

2.在棉纺生产线中分离的是皮棉，为了防止皮棉从网孔中被抽走造成衣亏，网孔直径设计得较小；在处理籽棉时因为带有棉籽，所以网孔直径设计为φ4。网孔直径的加大也提高了透风的面积。当透风面积大于离心式籽棉分离器圆筒转网（图3）的时候，就能使籽棉顺利落下。为了保证可靠性，笔者将其当透风面积设计为大于离心式籽棉分离器圆筒转网的30%。

3.在棉纺生产线中常常使用正压输送。此设计适应正压输送，若使用负压输送时，下面需配避风器或控制箱。

4.进棉三角箱4向上与圆弧板3形成切线，以利于籽棉具有一定动能沿弧面一层挤一层地滑移。

5.出棉三角箱1的圆风管直径大于进棉三角箱4圆风管直径20%，有利于排风和降低腔体内风速。

6.圆弧板3使用的是高等级的冷轧板，也可采用不锈钢板。冲孔后严格去除毛刺。网板严格分正反面，冲头冲入端的光滑面为内弧面。

三、后记

籽棉分离器相比主机来说只是辅机，结构原理不太复杂，一直以来不被设计人员重视，相比主机的进步也仅仅是因生产线产量的提高而增加了幅宽。笔者对轧花行业分离器进行了改进设计，籽棉无动力式分离器无需动力，几乎不用维护的特点应更能适应轧花行业气纤分离的需求。