滤棒气力输送机是一种用于香烟过滤嘴棒自动输送的烟草工业专用设备。它利用带有沿圆周均匀分布的纵向容纳槽的发射轮，将上游存储库分配的过滤嘴棒逐支取出，并利用清洁压缩空气通过密封的金属输送管道，高速、自动、长距离地输送到下游过滤嘴接装设备上的滤棒接收装置。其核心部件发射轮与密封弧块之间的密封，是整个设备的关键技术之一。

逆时针旋转的发射轮正下方有与之配合的密封弧块，密封弧块可以上下运动，处于工作状态时上升至最上位置，其内弧面与发射轮外圆柱面配合，使容纳槽封闭形成密封腔。密封弧块底部有一个呈长腰圆形的配气口，发射轮上每一个容纳槽的端面都有一个压缩空气喷嘴，并且该喷嘴有一个较窄的配气槽与发射轮外圆柱面连通。过滤嘴棒堆积在发射轮的上半部分，在重力、摩擦力和容纳槽之间叶片的综合作用下，过滤嘴棒能够顺利的落入容纳槽中。发射轮左上方有一个同样逆时针旋转的剃料辊，并且其粗糙的圆柱表面线速度高于发射轮表面线速度 V0,其作用是保证每一个容纳槽中最多只能落入一支过滤嘴棒。发射轮后端面下方正，有一个近似方形的输出口与密封的金属管道相连接。当发射轮旋转至配气槽与密封弧块底部的配气口重叠时，压缩空气立即从喷嘴中喷出，容纳槽中的过滤嘴棒在压缩空气的推动下，通过方形输出口进入输送管道，直至到达下游的滤棒接收装置。

传统的滤棒气力输送机采用接触式密封方式，发射轮与密封弧块之间的配合间隙 ，由于运动的发射轮与静止的密封弧块之间存在干摩擦，也就必然存在零件的磨耗问题。为延长使用寿命，降低运行阻力，通常的做法是发射轮采用耐磨的淬硬钢制造，而密封弧块采用低摩擦系数的高分子材料，以牺牲密封弧块的方式换取发射轮的较长工作寿命。过滤嘴棒在压缩空气的推动下高速射出时，也会造成密封弧块表面的局部磨损形成沟槽。一般条件下，密封弧块使用半年或者更短的时间就需要更换，造成设备的使用和维护成本偏高。另外，即使采用低摩擦系数的高分子材料来制造密封弧块，作用在密封弧块上的夹紧力也不能过大，否则会增大摩擦阻力，加剧磨损，这就需要在夹紧力的大小上作出让步。由于设备运行时作用在密封弧块上的压缩空气压力存在脉动，实际情况是密封弧块也会跟随压缩空气的脉动而上下振动，这一振动有损设备运行的稳定性，阻碍设备工作效率的提高。本文所述的新型结构，将采用非接触密封方式来解决密封和零件磨耗等一系列问题。

对于滤棒气力输送机来说，非接触密封就是要消除存在相对运动的发射轮与密封弧块之间因接触而产生的滑动摩擦，从而达到从根本上解决密封弧块磨损问题的目的。当间隙 δ>0，压缩空气泄漏量 qr 足够小且能够满足工程要求时，就可以视为非接触密封。将发射轮与密封弧块之间的厚度为 δ 的圆弧空间区域展开。

平面缝隙流动模型。Y 轴上方的阴影区域表示以线速度 V0 运动的发射轮外圆柱表面，压力 P1=P, P2=0, 压差 P=P1-P2=P,Vy 表示压缩空气泄漏时的流动方向。由于发射轮和密封弧块左右对称，压缩空气从中间向左右两侧泄漏的流动方向 Vy 正好相反。根据流体力学中平面缝隙流动的流量公式：qr=B ( PΔδ3 ± V0 ),（式12μl 2中B 为垂直于 Vy 方向的宽度，在此可等效于发射轮的长度，l为沿运动方向的长度，可等效于密封弧块的弧长，μ 为空气运动粘度）当 V0 与 Vy 同向时，公式中±取+，相反则取－，在此可以知道公式后半部分的值为 0，即qr=B Pδ3 。受结构和工作条件的12μl限制，设计中只能通过尽量减小 δ 来达到减小 qr 的目的。因为 qr 与 δ 的 3 次方成正比，减小 δ 可以收到显著的效果。

前支承轮、发射轮、后支承轮同轴布置，发射轮两端有伸出轴分别支承在前后支承轮内部的两个超精密双列圆柱滚子轴承上，实现发射轮径向定位。由于该双列圆柱滚子轴承外圈无挡边，轴承内圈和滚子组可以相对外圈作一定幅度的轴向位移。发射轮轴向定位由前支承轮一端的伸出轴上一个双列深沟球轴承提供，并能够调节发射轮后端面与后支承轮之间的功能间隙大小。发射轮运转的动力由后支承轮一端的伸出轴输入。前后两支承轮的外圆直径与密封弧块的内圆弧直径均为a，发射轮直径b 略小于a，非接触密封的配合间隙δ=（a-b）/2。要保证可靠的密封，应尽可能减小配合间隙δ，否则会因为压缩空气泄漏量q_r过大而无法实现预期的非接触密封。在工程应用中，考虑到相关各零件的加工误差、装配误差、双列圆柱滚子轴承回转精度等因素的影响，应使δ 取一个合理的数值。

非接触密封要求配合间隙δ 数值极小且能够维持恒定，这就要求发射轮有很高的几何精度和回转精度，因此结构中采用超精密双列圆柱滚子轴承作为其径向支承。这种轴承的滚子与内外滚道的接触为线接触且滚子数量较多，与点接触的球轴承相比，能够提供更高的径向刚度；而轴承内孔带有1:12 的锥度，可以通过推动轴承内圈相对锥形轴颈移动来消除径向游隙，并且在滚子与内外圈之间产生预紧，其作用是通过增加径向刚度来提高发射轮的回转精度。当轴承外圈滚道直径d₁小于滚子组外切圆直径d₂时，预紧便产生了。当密封弧块在气缸顶推作用下与前后支承轮紧密配合时，前后支承轮相对发射轮必然会产生微量的位移，这个位移必须小于δ，否则会破坏非接触密封，具体表现为发射轮与密封弧块接触，摩擦会造成驱动电机过载和零件损伤。但轴承预紧量也不能过大，否则会增大轴承旋转时的阻力和温升，影响轴承使用寿命。可以通过控制轴承内圈相对轴端的距离d₃来调节预紧量的大小。

当滤棒气力输送机正常工作时，密封弧块在气缸的顶推作用下与前后支承轮紧密贴合，并通过内外圆弧的几何外形实现自动对中。机器工作时压缩空气作用在密封弧块区域，产生向下的推力，因此密封弧块必须有足够的锁紧力来保证可靠的密封。当机器停机或检修时，密封弧块需下落到最下方的极限位置。为实现密封弧块升降运动和可靠的锁紧，结构中采用了 3 个双作用气缸来实现密封块的驱动。当机器处于待机状态时，各气缸的活塞杆都处于缩回状态，接到 PLC发出的启动信号后，阀岛相应的阀片动作，中间与密封弧块连接的小直径气缸活塞杆首先伸出，而且空气压力和流量可调节，以控制密封弧块上升的力和速度，当密封弧块接触前后支承轮时，缸体外面的磁感应式接近开关检测到活塞上的磁环并发出信号给 PLC，然后两个并联连接的大直径气缸同时动作，直至将密封弧块锁紧；下降动作过程则相反，两个大直径气缸先启动，当缸体外面的磁感应接近开关都检测到活塞杆缩回到位之后，小直径气缸才开始动作。这样的好处是，先用仅能克服密封弧块重力的较小的推力使密封弧块上升到位，既保证意外情况发生时操作人员的安全，又能限度的消除密封弧块与前后支承轮的碰撞。两个大直径气缸虽然气路并联，但由于活塞与缸体内壁的摩擦和粘滞作用，很难保证活塞杆伸缩同步，采用上述结构则很巧妙地回避了要求同步的问题。

实践证明，采用上述非接触密封结构的滤棒气力输送机运行稳定可靠，压缩空气和电能消耗比较低，发射轮组件和密封弧块实现了与整机同寿命设计，使用维护非常方便，可以为烟草行业用户带来可观的经济效益。^[1]

近十几年来，移动式小型吸压混合气力输送机( 吸粮机) 在国内得到了发展，并且在粮食流通领域以外的许多行业得到了发展，但在使用过程中也存在一些问题，尤其是气力输送机的组合分离器部分，存在功能简单，应用范围窄，仅适用于某种特定物料的情况。

1． 1 美国

美国克利斯坦森公司的吸粮机，其组合分离器部分称为“克氏 AFS 气流滤尘系统”: 该系统将旋流尘谷分离釜与过滤系统合为一体，主要功能是当高速气流挟带的谷物与灰尘杂质吸入设备时，灰尘杂质立即被滤尘系统收入除尘箱内，微孔管过滤系统的阻力仅为 1 英寸毫米汞柱，节能，使得进入风机的气流得以净化，从而大幅度降低灰尘杂质对设备的磨损，延长设备使用寿命，保持设备性能的长期稳定。

1． 2 丹麦吸粮机技术

PAM 公司生产的吸粮机结构简单 分离器采用重力旋风分离组合形式，除尘系统采用自然风反冲清理方式 结构简单 性能可靠。

用于输送物料的气力输送机中，有的排气口、进气口都能做功，集吸料、出料为一体，为吸压混合气力输送机。它虽然解决了传统单吸或单压气力输送机物料输送效率低，气源不能充分利用的问题，传统单吸单压气力输送机都还存在着缺点。上述气力输送机因为分离器功能单一导致只能分离低浓度物料，必须控制入口气体较小的含尘浓度。而且所有的气力输送机体积大，不便于移动到不同的工作场地实施作业。为了克服现有技术存在的问题，高性能吸压混合气力输送机，它可分离高含尘浓度物料; 使其能适用于更多物料的输送。高性能吸压混合气力输送机，包括风机、分离器、吸料管、出料管; 吸料管的一端与分离器连接，另一端设有吸料嘴; 出料管的一端与风机的出风口连通，另一端设有出料口; 风机的进风口与分离器之间连通有进风管; 分离器包括一容积式分离器，容积式分离器的上方同轴设置一旋风分离器; 旋风分离器的外筒与容积式分离器的外壳体密封固接为一体，外筒上的进料口连接所述的吸料管; 旋风分离器内筒与外筒之间的环形内腔与容积式分离器的进料口相通; 旋风分离器内筒底部的排气口连接高效滤袋的进气口; 高效滤袋位于旋风分离器内筒里; 旋风分离器的外筒顶部设有可打开的密封顶盖; 容积式分离器底部的出料口连接具有密封功能的旋转供料器的进料口，旋转供料器的出料口与出料管连通; 滤袋的上部安装有脉冲清灰系统的喷吹阀，该喷吹阀与脉冲控制仪电连接; 风机、旋转供料器的驱动电机均与主控制操作系统电连接。

该吸压混合气力输送机中，旋风分离器的内筒底部的排气口上覆设有隔离栅，隔离栅上均匀设有多个通气口。隔离栅由若干个同心设置的环状整流板和连接在整流板之间的连杆组成，通气口为各环状整流板之间的间隙。

新型高效组合分离器技术，应用于中小型移动式气力输送机( 吸粮机) 取得了良好的效果，先后在广州四会码头吸卸玉米、小麦和石灰粉取得了成功，在山东烟台输送石油焦粉获得了成功，在山东青岛装卸粉煤灰和水泥满足生产需要，试验应用表明，该组合分离器技术能够满足从颗粒到粉体的多种规格物料的吸卸。效果评价: 分离器集合旋风分离、容积分离、滤袋过滤多种分离过滤技术于一体，从而具有处理和分离高浓度物料的能力，适应多种物料和工况，解决了传统分离器只能分离低浓度含尘物料的缺点，可分离含尘浓度达50 以上的物料;而且体积小;具有可移动功能，解决了传统的物料机械输送方式不能实现的任意工作点工作和空间布置难题; 尤其适用于颗粒粉体长距离输送的工况。可用于化工、电力、医药、建材、食品等多领域，并能满足高温和特殊气体要求。

移动式吸压混合气力输送机是一门综合的技术，涉及多种技术和设备，组合分离器技术是其中的一个环节，并随着不同的物料和用户参数的不同而变化，因此研究和掌握物料特性和组合分离器设计计算技术更为关键。国际国内有很多成功的产品，各有特点和优势，其成功的因素就是掌握了特定物料的性质，但应用受限也源于多种物料特性和气力输送特性掌握的不够。因此，要掌握*的技术并得心应手的应用于实际工程中，还有很长的路要走。^[2]