CH618590A5

CH618590A5 -

Info

Publication number: CH618590A5
Application number: CH811477A
Authority: CH
Inventors: Francis Auguste Maurice Labbe
Original assignee: Molins Ltd
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1977-07-01
Publication date: 1980-08-15
Also published as: BR7704305A; JPS536499A; US4248139A; DE2728797A1; DE2760354C2; FR2356382A1; FR2356382B1; IT1114819B; DE2728797C2; JPH0231948B2

Description

L'invention a pour objet une machine pour confectionner des filtres de cigarettes à partir d'une matière fibreuse et filtrante.

La publication US T N°941011 décrit des moyens de détection de la chute de pression à travers la matière fibreuse (mesure utilisée pour commander le débit de matière fibreuse) grâce à des orifices de prise de pression disposés au voisinage de l'extrémité amont d'un doigt-guide qui comprime la matière fibreuse pour l'amener à sa section finale, c'est-à-dire celle des filtres terminés (bâtonnets).

Les matières fibreuses utilisées pour les filtres se présentent habituellement sous forme de fibres ou filaments frisés (ou crêpés) d'acétate de cellulose, mais pourraient en principe être réalisés avec d'autres matériaux ayant des propriétés physiques analogues.

La machine selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour amener la matière fibreuse vers un organe de formation d'un boudin, des moyens comprimant latéralement la matière fibreuse pour obtenir la section du boudin terminé et qui comprennent un doigt-guide qui forme et comprime la matière fibreuse jusqu'à sa section transversale finale, et des moyens associés au doigt-guide pour détecter la chute de pression à travers la matière fibreuse dans une région où elle est sur le point d'atteindre sa section transversale finale.

En détectant la chute de pression de cette manière, par exemple au voisinage de l'extrémité aval du doigt-guide (au contraire de la mesure en amont selon la publication US T N° 941011), on obtient un meilleur signal, non seulement plus intense, mais aussi plus fiable.

Dans une forme d'exécution préférée, la matière fibreuse est comprimée latéralement, avant d'arriver au doigt-guide, par un transporteur à succion ou une roue à succion, de préférence à peu près jusqu'à la section finale du boudin. Une unité d'insufflation est de préférence disposée en amont du transporteur à succion, cette unité servant à introduire de l'air dans la matière fibreuse grâce à un orifice annulaire l'entourant. Dans ce cas, le transporteur à succion coopère avec l'unité d'insufflation en aspirant l'excès d'air dans la matière fibreuse avant que cette dernière passe sous le doigt-guide.

A moins que le doigt-guide ne soit réalisé en un matériau hautement résistant à l'usure, les moyens détecteurs de la chute de pression comprennent de préférence deux orifices situés un peu en amont de la partie terminale aval du doigt-guide où il tend à y avoir le plus d'usure.

Les caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit et des dessins annexés.

Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple:

la fig. 1 représente, en coupe partielle, une partie d'une première forme d'exécution de la machine selon l'invention ;

les fig. 2A à 2G sont des sections, à plus grande échelle, suivant les lignes A à G de la fig. 1 ;

la fig. 3 est une vue, partiellement en coupe, d'une partie d'une deuxième forme d'exécution de la machine selon l'invention ;

les fig. 4 et 5 sont des sections, à plus grande échelle, suivant les lignes IV-IV et V-V de la fig. 3 ;

la fig. 6 est une vue, partiellement en coupe, d'une partie d'une troisième forme d'exécution de la machine selon l'invention ;

la fig. 7 montre la configuration d'une partie des moyens de mesure de la pression ;

la fig. 8 est une variante d'une partie de la fig. 7, et la fig. 9 est un schéma-bloc d'un circuit d'optimalisation de la quantité de matière fibreuse consommée.

La machine représentée à la fig. 1 comprend un cône de précompression 25 alimenté (par la grande ouverture du cône) avec de l'acétate de cellulose ou un autre matériau fibreux destiné à former une partie d'un filtre de cigarette. L'action de compression du matériau fibreux, commencée par le cône, est poursuivie par ime roue à succion 26 qui comporte une paroi circonféren-tielle 26a perméable à l'air, montée entre deux flancs 26d et 26e (fig. 2F). La paroi perméable 26a est placée en retrait des bords

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des flancs 26d et 26e, formant ainsi le fond d'une creusure entourant la périphérie de la roue.

Un noyau fixe 26c, disposé entre les flancs 26d et 26e de la roue, comprend une première cavité 26b reliée par un orifice 26h à des moyens de succion. Cela permet à de l'air d'être aspiré à travers la paroi perméable 26a de la roue de la manière symbolisée sur la fig. 1 par des flèches de direction à peu près radiale.

Le cône 25 est découpé pour que la roue de succion 26 puisse pénétrer à l'intérieur et accrocher la matière fibreuse pour la comprimer entre la roue et une bande de papier d'enveloppement 27. La section transversale décroissante du passage compris entre la roue et la bande 27 est illustrée par les fig. 2C à 2E. La compression de la matière fibreuse continue jusqu'à la section indiquée par la ligne F, section transversale dont la grandeur est de préférence à peu près égale à celle du boudin obtenu finalement ou en tous cas pas beaucoup plus grande: par exemple, une section transversale de 60 mm2 pour un boudin de 50 mm2.

A la hauteur de la ligne G, la matière fibreuse est séparée de la roue, puis elle est encore comprimée par un doigt-guide 29 pour obtenir sa forme finale. Le faible accroissement de la section du canal compris entre la roue et la bande (entre les lignes F et G) facilite l'action du doigt-guide (qui sert également de racleur)

pour séparer ou écarter la matière fibreuse de la roue. De plus, le noyau fixe 26c comporte une deuxième cavité 26f alimentée en air, à la pression atmosphérique ou à une pression plus élevée, de façon qu'un flux d'air sortant de la cavité 26f aide à écarter la matière fibreuse de la périphérie 26a de la roue. Quasiment la totalité du flux d'air sortant de la deuxième cavité 26f est aspiré dans la première cavité 26b, ainsi que la flèche 26g le montre schématiquement.

Le cône 25 peut comporter un certain nombre d'ouvertures 25a (fig. 1, 2B, 2C, 2D) placées de part et d'autre.

L'essentiel de la compression de la matière fibreuse est effectué par la roue 26. Une compression additionnelle et la mise en forme de la matière fibreuse sont réalisées par le doigt-guide 29 qui converge légèrement vers la bande 27 et présente une section de forme appropriée pour conférer à la matière fibreuse une section transversale cylindrique. Le papier est soutenu par un banc 28 comportant une gorge longitudinale de section transversale courbe à la surface de laquelle se déplace le ruban 27.

Le doigt-guide 29 comprend deux orifices de prise de pression 30 et 31 espacés longitudinalement et reliés à un comparateur 34, en l'occurrence un manomètre différentiel, par des canalisations 32 et 33. Le comparateur 34 fournit un signal électrique dépendant de la différence de pression entre les deux orifices 30 et 31, différence qui indique la chute de pression à travers la matière fibreuse. Le signal de sortie du comparateur peut être utilisé pour commander le débit de la matière fibreuse dans le cône 25, afin de maintenir une chute de pression à peu près constante.

Pour réduire ou éviter les pertes d'air dans la matière fibreuse, entre le doigt-guide 29 et la bande 27, les bords de cette dernière peuvent être appuyés par de l'air sous pression contre les surfaces latérales du doigt-guide, l'air étant introduit par des fentes ou des ouvertures pratiquées dans les parties adjacentes du banc 28. La pression agissant sur la bande 27 s'exerce en fait par l'intermédiaire d'une bande transversale tissée (non représentée), coopérant de la manière usuelle avec le ruban.

La paroi perméable 26a de la roue peut être réalisée avec un treillis métallique à mailles très fines (par exemple avec des trous de 0,25 mm) ou une bande tissée (par exemple en Nylon).

La machine représentée à la fig. 3 est pratiquement identique en ce qui concerne la roue de succion 26, la position de la bande 27, le doigt-guide 29 et les moyens de mesure de la chute de pression (avec le comparateur 34). C'est l'alimentation en matière fibreuse, en amont de la roue 26, qui diffère.

Dans le cas de la fig. 3, la matière fibreuse est tout d'abord introduite dans une unité d'insufflation 40, comprenant un cône intérieur 41 entouré par une partie 42, agencée de façon à ménager un espace annulaire 43 et une sortie annulaire 44. De l'air comprimé est introduit par des orifices 45 et 46 dans l'espace 43 pour créer un flux d'air pénétrant par la sortie annulaire 44 dans la matière fibreuse avec, par exemple, un débit d'environ 28 1/s. Ce flux d'air tend à compenser l'effet de défrisage des fibres d'acétate de cellulose par étirage. En d'autres termes, l'unité d'insufflation 40 tend à maintenir ou à rétablir le taux de frisage (ou crêpage) des fibres pour obtenir une chute de pression déterminée à travers le boudin.

L'unité d'insufflation 40 comprend un orifice de sortie 47 relié, par une conduite 48 et un élément de connexion 49, à une conduite 50 qui amène la matière fibreuse vers la roue de succion 26. Le cône intérieur 41 présente une section circulaire. Il en est de même pour l'orifice 47, la conduite 48 et l'élément 49. La section de la conduite 50 passe ensuite progressivement d'une forme circulaire à une forme ovale représentée à la fig. 4.

La combinaison unité d'insufflation 40 - roue de succion 26 est utile, car elle permet d'introduire plus d'air dans la matière fibreuse par l'unité d'insufflation qu'il ne serait possible de le faire sans la roue de succion 26. Cela provient du fait que la roue de succion aspire l'air en avant (éliminant le risque de créer un flux d'air en sens inverse) et l'enlève en grande partie de la matière fibreuse avant que celle-ci pénètre dans la région située au-dessous du doigt-guide 29.

L'élément de connexion 49 peut comporter des orifices 49a communiquant avec l'atmosphère pour permettre, le cas échéant, à davantage d'air d'être introduit et peut être étroitement entouré d'un manchon souple et tournant pourvu d'orifices semblables qui peuvent être alignés complètement ou partiellement avec les orifices 49a, de façon à régler le flux d'air. De plus, la conduite 50 peut présenter un certain nombre d'ouvertures 50a disposées, de part et d'autre, au voisinage de la roue de succion.

La machine représentée à la fig. 6 comprend un cône 60 de précompression de la matière fibreuse qui est introduite par la droite (sur le dessin) et comprimée latéralement lors de son passage dans le cône.

Lorsque la matière fibreuse émerge (côté gauche) du cône 60, elle passe entre un doigt-guide 61 et une bande de papier d'enveloppement 62, qui est déjà incurvé en forme d'auge, et se présente comme à la fig. 2C. La bande est supportée et entraînée au travers du canal de formation par un ruban transporteur 63 tissé.

Le doigt-guide 61 donne la forme convenable à la matière fibreuse et, en coopération avec la bande 62, la comprime pour lui conférer sensiblement sa section circulaire définitive.

Deux orifices de prise de pression 61a et 61b sont disposés près de l'extrémité aval du doigt-guide 61. La pression en ces points dans le doigt-guide est appliquée, par l'intermédiaire de canalisations 162 et 163, à un comparateur 64 du genre de celui représenté à la fig. 7. Un signal délivré par le comparateur 64 commande le débit de matière fibreuse, de façon à maintenir une différence de pression à peu près constante entre les orifices 61a et 61b.

Chacune des prises de pression à la fig. 6 (il en va de même des fig. 1 et 5) peut comporter, comme le montre la fig. 7, un orifice 61a placé dans le doigt-guide. Un boîtier 65 est fixé sur le doigt-guide, au-dessus de l'orifice 61a, et délimite ime chambre 66. La canalisation 162 relie la chambre 66 à un compartiment du comparateur 64. De l'air, à une pression supérieure à la pression atmosphérique, est introduit dans la chambre 66 par une conduite 67. Un disque 68 présentant un petit orifice 68a joue le rôle d'un diaphragme et crée une chute de pression du flux d'air incident.

L'ensemble est agencé de façon que la pression dans la chambre 66 soit un peu plus grande que celle qui règne à l'intérieur du doigt-guide: un flux d'air issu de la chambre 66 s'écoule ainsi à travers l'orifice 61a et permet d'éviter l'obturation de ce dernier. Par exemple, la pression dans la conduite 67 peut être approximativement de 0,2 bar et celle de la chambre 66 de

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A la fig. 7, les dimensions de la chambre 66 sont plus grandes qu'en réalité, pour des raisons de clarté. La fig. 8 montre une variante de construction représentée par une section transversale passant juste en aval de la canalisation 162 et en regardant vers cette dernière. Dans cet exemple, la canalisation 162 s'étend jusqu'au doigt-guide 61 et remplit le rôle d'une chambre équivalente à la chambre 66 (fig. 7). Une tubulure 81 d'alimentation en air sous pression est reliée à la canalisation 162 par l'intermédiaire d'un orifice 82, équivalent à l'orifice 68a (fig. 7), pratiqué dans la paroi de la canalisation 162 et débouchant à l'intérieur de la tubulure 81.

La fig. 8 montre également que, dans cette région, la bande 62 est cintrée d'un côté (à gauche sur le dessin) et rabattue contre le doigt-guide par l'action du ruban transporteur 63. Par conséquent, l'orifice 61a est décalé à droite du centre du doigt-guide.

Par exemple, si la longueur totale du doigt-guide 61 est de 229 mm environ, les orifices 61a et 61b peuvent être placés respectivement à environ 13 et 50 mm à partir de l'extrémité aval du doigt-guide.

Le comparateur 64 (fig. 7) comprend une membrane 69 le divisant en deux compartiments 70 et 71 reliés respectivement aux canalisations 162 et 163. Des plaques de condensateur 72 et 73 sont placées en regard l'une de l'autre, de part et d'autre de la membrane 69 (en métal ou recouverte de métal). De préférence, l'ensemble est agencé pour que les capacités, existant entre la membrane et chacune des plaques 72 et 73, soient égales lorsque la membrane n'est pas déformée. Lorsqu'il apparaît une différence de pression entre les chambres 70 et 71, la membrane se rapproche de l'une des plaques et s'éloigne de l'autre, déséquilibrant ainsi les capacités. Des connexions électriques 74, 75 et 76 relient les plaques capacitives et la membrane à un circuit électrique 77, par exemple un pont (les éléments 69, 72 et 73 formant une branche de pont) classique qui délivre un signal correspondant à la différence de pression existant entre les orifices 61a et 61b. Ce signal est intégré pendant un laps de temps déterminé par un circuit intégrateur 78, de façon à obtenir une valeur moyenne. La sortie du circuit intégrateur 78 pilote, par l'intermédiaire d'un amplificateur 79, la vitesse d'un moteur 80 qui introduit la matière fibreuse dans le cône 60. La régulation de la vitesse du moteur est réalisée de façon à maintenir quasi constante la différence de pression entre les orifices 61a et 61b. Des moyens sont prévus, en amont de la ou des parties entraînées par le moteur 80, pour étirer la matière fibreuse d'une manière connue.

Dans l'éventualité où la pression différentielle détectée par le comparateur 64 change de façon suffisamment importante pour tomber en dehors d'une plage déterminée, la machine peut être agencée pour éjecter les filtres formés ultérieurement avec la partie correspondante de la matière fibreuse, tout en indiquant simultanément que cette éjection a eu lieu.

La machine peut être agencée pour optimaliser la consommation de la matière fibreuse en modifiant son taux d'étirage de la façon suivante: la consommation de la matière fibreuse est, par exemple, contrôlée en pesant des lots de filtres terminés (bâtonnets), fabriqués par la machine. Comme les filtres sont généralement évacués de la machine dans des caissons, on fait en sorte que chacun des caissons ou chaque nième caisson soit pesé automatiquement. Les indications de poids peuvent être utilisées pour modifier le taux d'étirage, tout en maintenant une chute de pression constante entre les orifices 61a et 61b, réduisant ainsi le poids de matière fibreuse utilisée dans la fabrique de filtres à un minimum. Par exemple, le taux d'étirage peut être augmenté automatiquement par petits pas (de 2% par exemple) lorsque les signaux de mesure du poids indiquent une diminution, jusqu'à ce que le poids commence à augmenter. L'étirage est alors réduit par les mêmes petits pas jusqu'à ce que des signaux successifs de poids indiquent une diminution de poids. L'étirage est alors de nouveau augmenté par les mêmes petits pas, et ainsi de suite pour rendre minimal le poids des filtres terminés (c'est-à-dire pour réduire la quantité de matière fibreuse utilisée tout en conservant une chute de pression à peu près constante.

Au lieu de peser des caissons, les filtres peuvent être pesés par lots à des intervalles réguliers grâce à un transporteur-peseur évacuant les filtres de la machine de confectionnement. De préférence, des moyens automatiques sont prévus, permettant d'éviter des pesées lorsque des filtres sont éjectés ou retirés à la main à des fins d'inspection.

Dans le cas d'un transporteur-peseur, un dispositif d'exploration (à absorption de rayonnement par exemple) contrôle d'une façon continue le poids du boudin (comme dans les confectionneuses de cigarettes), le signal de poids étant intégré (pour obtenir ime moyenne) pendant un cycle se répétant à des intervalles de temps déterminés (par exemple chaque minute) et suffisamment longs pour être compatibles avec la mesure de la chute de pression. Chacun des signaux (correspondant à une moyenne ou un poids d'un caisson) peut être transmis à un circuit logique sous forme d'une indication binaire (0 ou 1) indiquant un accroissement ou une réduction du poids par rapport au cycle précédent. De plus, le circuit logique, utilisant des composants usuels, peut en outre comporter une mémoire enregistrant toute augmentation ou diminution du taux d'étirage par suite du cycle précédent. L'information d'étirage est répétée pour le cycle suivant, si elle résultait d'une réduction de poids, et est effacée, si elle résultait d'une augmentation du poids.

La fig. 9 montre schématiquement comment l'optimalisation peut être conduite. Des filtres sont délivrés par une machine 85 suivie d'un éjecteur 86 (éjectant les filtres défectueux) et des moyens de pesée 87. Chaque cycle de contrôle est enclenché par une horloge 88 capable de travailler à des intervalles de temps déterminés ou sur la base d'impulsions de comptage engendrées par le passage des filtres ; dans les deux cas, lorsque l'éjecteur fonctionne, il inhibe l'action de l'horloge ou des impulsions de comptage pour être sûr que le signal d'intégration est basé sur le même nombre de filtres.

Le signal de poids pour chaque cycle entre dans un intégrateur 89 relié à ime mémoire 90 stockant des indications de poids, la sortie de l'intégrateur (signal Wn) étant reliée à l'une des entrées d'un circuit comparateur de poids 91. Une autre entrée de ce circuit 91 reçoit en même temps un signal Wn-i issu de la mémoire 90 et correspondant au poids moyen mesuré lors du cycle précédent. La comparaison des signaux Wnet Wn-ifournit une information à un circuit logique 92 dont l'état indique si Wn est plus grand ou plus petit que Wn-i. Une mémoire 93, mémorisant les indications d'étirage, indique au circuit logique 92 quel ajustage Sn de l'étirage a été appliqué au début du cycle en cours (par exemple, si l'étirage a augmenté ou diminué par rapport au cycle précédent). Le circuit 92, tenant compte des signaux Sn et de la comparaison Wn, Wn_i, délivre alors un signal d'ajustement Sn+1 qui modifie l'étirage d'une valeur (ou d'un incrément) donnée avant le début du cycle suivant.

Le taux d'étirage est ajusté par un moteur pas à pas 94 pouvant, par exemple, commander la vitesse d'un moteur d'entraînement de la matière fibreuse, modifiant ainsi le taux d'étirage. Une autre possibilité consiste à régler, avec le moteur 94, une soupape commandant un fluide sous pression, déterminant la pression avec laquelle un galet s'appuie contre la matière fibreuse, modifiant ainsi son taux d'étirage.

Dans le cas où l'horloge 88 compte les filtres, la fréquence de comptage (qui représente la vitesse du boudin terminé avant d'être coupé en bâtonnets) peut être utilisée pour ajuster automatiquement la valeur désirable de la chute de pression qui dépend

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L'éjecteur peut être agencé de façon à éjecter quelques bâtonnets de filtres à des intervalles réguliers relativement longs (par exemple un par jour) pour permettre de mesurer (par des moyens convenables) les caractéristiques de la chute de pression dans les 10

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bâtonnets. Sur la base de ces mesures, on peut, le cas échéant, modifier le choix du signal correspondant à la chute de pression dans le doigt-guide, compensant ainsi des erreurs systématiques qui peuvent apparaître dans le processus de mesures continues à cause du frottement du doigt-guide ou du banc 28 (fig. 2).

Les exemples décrits ci-dessus sont relatifs à la fabrication de filtres comportant une enveloppe en papier ou en un autre matériau autour de la matière fibreuse. L'invention peut également s'appliquer dans le cas de filtres sans enveloppes, par exemple comme décrit dans l'exposé du brevet britannique N° 1169932.

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4 feuilles dessins

Claims

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1. Machine pour confectionner des filtres de cigarettes à partir d'une matière fibreuse et filtrante, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour amener la matière fibreuse vers un organe déformation d'un boudin, des moyens (25, 26, 29; 50, 26, 29; 60, 61) comprimant latéralement la matière fibreuse pour obtenir la section du boudin terminé et qui comprennent un doigt-guide (29; 61) qui forme et comprime la matière fibreuse jusqu'à sa section transversale finale, et des moyens (30, 31, 34; 61a, 61b, 64) associés au doigt-guide pour détecter la chute de pression à travers la matière fibreuse dans une région où elle est sur le point d'atteindre sa section transversale finale.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (80; 93) pour modifier le débit de matière fibreuse en fonction de la mesure de la chute de pression de façon à maintenir la chute de pression à peu près constante.

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REVENDICATIONS

3. Machine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens détecteurs de la chute de pression comprennent deux orifices (30, 31 ; 61a, 61b) débouchant dans le doigt-guide et espacés longitudinalement ainsi qu'un comparateur (34; 64), agencé de façon à comparer la pression aux deux orifices.

4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de transport à succion (26), agencés de façon à comprimer latéralement la matière fibreuse avant qu'elle ne passe sous le doigt-guide (29).

5. Machine selon là revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de transport (26) se présentent sous la forme d'une roue à succion, agencée de façon à tourner au voisinage d'un ruban ou d'une bande (27) transportant la matière fibreuse, et comprimant cette dernière en coopération avec le ruban ou la bande.

6. Machine selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que les moyens de transport à succion (26) sont agencés de façon à comprimer la matière fibreuse pour obtenir sa section transversale finale.

7. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une unité d'insufflation (40), agencée de façon à introduire de l'air latéralement dans la matière fibreuse avant qu'elle ne soit comprimée.

8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'unité d'insufflation comporte une sortie annulaire d'air (44) par laquelle de l'air est introduit dans la matière fibreuse de toutes parts.

9. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens détecteurs comprennent un orifice (61a) disposé dans le doigt-guide, un élément creux (65 ; 162) délimitant une chambre (66) adjacente à la surface extérieure du doigt-guide et communiquant avec l'orifice, une canalisation (67; 81) reliée à la chambre et à ime source d'alimentation en air sous une pression plus grande que celle régnant à l'intérieur du doigt-guide, et un diaphragme (68a; 82) abaissant la pression à l'entrée de la chambre à une valeur dépassant celle régnant à l'intérieur du doigt-guide et au voisinage de l'orifice, la chambre étant reliée à des moyens de mesure de pression ou à un comparateur de pression (64).

10. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens détecteurs sont agencés de façon à maintenir la chute de pression à peu près constante en ajustant le débit de la matière fibreuse, et en ce qu'elle comprend des moyens de mesure de poids (87), agencés de façon à contrôler le taux de la consommation de matière fibreuse, des moyens de régulation (93) du taux d'étirage de la matière fibreuse agissant avant que cette dernière soit comprimée latéralement, et un circuit logique (91) entrant en action à des intervalles de temps déterminés pour augmenter ou diminuer, à chaque entrée en action, le taux d'étirage de la matière fibreuse.