CN1058678C - 传送和计量粒状材料的装置和方法 - Google Patents

传送和计量粒状材料的装置和方法 Download PDF

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Abstract

将一批经计量的粒状材料以高速从一散料源传送至一单个接收器的方法和装置。装置(10)包括均有抽气口和正压力入口的喷嘴组(11)，一位于喷嘴内的滤网和吸力源及正压力源，吸力和正压力源有选择地与抽气口和正压力入口连通以顺序地由散料源(31)吸取一批粒状材料，然后将这批料排入接收器传送系统(14)中的接收器。该装置包括用于有选择地开启使插气口和正压力入口与吸力源和正压力源连通的阀门。

Description

传送和计量粒状材料的装置和方法
本发明涉及用于从一散料存储器中吸出测定数量的粒状材料，将该测定数量的材料传送至一存放位置并将所述粒状材料存放在一接收器中的装置和方法。
无烟草的吸烟用具，诸如在已授权的美国专利4,966,771中所述的那些吸烟用具的发展需要用于高速生产装置的新的自动方法和装置。在上述专利中所述的吸烟用具包括一热源和一可透气的管，该管盛放邻近热源的用于产生烟草味烟雾的粒状材料。
吸烟用具的组装中的一步是从一散料存储器中将一测量数量的或一批生成带有悬浮粒的气体的粒状材料吸出并将该材料运至可透气的管。因为放置在管中的粒状材料的数量必须保持在精确的范围之内以具有良好的性能，故而改进方法和装置可以可靠地完成该项任务并且利于在高速下进行自动化操作便显得十分重要。
早先已知的用于将粒状材料从一散料库传送至单个容器的装置在几个作为先有技术的专利中已进行了描述，例如Molins的美国专利3,570,557，Sexstone的美国专利3,844,200，Washington et al.的美国专利4,005,668以及EP 0319313 A1。所有这些装置均使用了一个旋转筒，该旋转筒有一凹槽或狭槽，通过所述槽可形成吸力，从而将一批粒状材料从一存储器中吸出。当旋转筒转动时，槽与一预定的隔室对准并使用施加在隔室底部的吸力或施加于所述一批粒状材料上用以将粒状材料排入预定隔室的正压力将粒状材料吸入预定的隔室中。这些预先已知的装置均不能在高准确性及高速的条件下将精确数量的粒状材料传送至位于预定位置的各接收器。
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供用于吸起数量经测定的粒状材料并将该批粒状材料传送至存放位置的方法和装置。
本发明的另一目的在于提供适于高速自动运行的、用于处理在一接收器中的测定数量或批量的粒状材料的方法和装置。
本发明的又一目的在于提供用于将测定数量的粒状材料以高准确性及高可靠性从一散料存储器运至单个接收器的方法和装置。
本发明提供了用于将测定数量的或一批粒状材料从一散料供给源运至一接收器的方法和装置。虽然开发出的本发明的方法和装置是要满足在制造无烟草吸烟用具的过程中遇到的特殊要求，但是本发明的技术在将一测定数量的粒状材料从散料供给源运送至单个容器或接收器的情况中具有广泛的实用性。因此，本发明可以在组装其它的香烟元件中使用，并可在组装药品中使用。
按照本发明的一个方面，本发明的用于将粒状材料从一粒状材料层传送至一接收器的装置包括：一通道，一与所述通道连通的抽气口，一与所述通道连通的正压力入口和一横过所述通道的可透气的滤网；用于将所述通道从第一位置移至第二位置的装置；一与所述抽气口连通的气动吸力源；一与所述正压力入口连通的气动的正压力源；以及一位于气动吸力源和抽气口之间的第一阀，其特征在于，所述装置还包括：一位于气动的正压力源和正压力入口之间的第二阀；一可选择地开启第一及第二阀的控制器；并且所述第一位置即为所述控制器有选择地开启所述第一阀，以使所述气动吸力源与所述抽气口相连，从而将一股气流引入通道，以将一批粒状材料由粒状材料层吸入并在通道内用所述可透气的滤网阻拦该批粒状材料之处，所述第二位置即为控制器开启所述第二阀，从而使所述气动的正压力源与正压力入口相连，以将一股正压力导入所述通道，从而使所述一批粒状材料排入所述接收器之处；所述控制器关闭第一阀，由此将抽吸力施加在所述通道上，与此同时该控制器打开第二阀，由此将正压力作用在所述通道上；以及所述通道终止于一个喷嘴。
按照本发明的另一方面，本发明提供了一种将粒状材料从一散料存储器传至一接收器的方法，它包括：从所述散料存储器提供一层粒状材料；提供一终止于一喷嘴的通道，并且有一横过所述通道地设置的可透气的滤网；将所述喷嘴伸入所述料层；将吸力施加到所述通道和喷嘴上以将粒状材料吸入所述喷嘴和通道并用所述滤网将粒状材料拦住；将所述喷嘴移至一邻接所述接收器并保持所述吸力的位置；将正压力施加到所述通道上，从而将材料排入所述接收器；其特点在于，所述方法还包括在将一股低的正压力引入正压力入口的步骤中通过接收器产生吸力以帮助将所述的一批粒状材料从喷嘴传送至接受器。
本发明的其它特征，本质和各种优点可进一步地从参照附图并对较佳实施例的下述具体描述中显而易见。
图1是本发明装置的立面图；
图2是本发明装置的喷嘴结构的剖面图；
图3是本发明所使用的元件的示意图。
本发明的方法和装置是参照下述过程，即将粒状或颗粒状材料(诸如一种可产生烟味的材料)从一散料供应源传送至单个接收器的过程进行描述的，所述接收器可以是上述美国专利4,966,171所述的在吸烟用具中包括的烟雾生成管。应该认识到本发明的方法和装置具有宽广的用途，从而可将颗粒状或粒状材料传送至单个的接收器中。本发明的装置和方法主要用于可透气的接收器，在传送过程中可通过它们形成吸力。
下面参看图1和2来说明本发明的装置。本发明的装置10包括安装在普通的收集/放置机构12上的喷嘴组11，散装粒料输入系统13和接收器传送系统14。装置10的设置可使收集/放置机构将喷嘴组11从邻接散装粒料输入系统13的第一位置移至使喷嘴组11的喷嘴邻接接收器传送系统14上所装的预定接收器的第二位置。
接收器传送系统14仅用于使欲将粒状材料传送于其中的预定接收器与申请人的新颖的粒状材料传送装置对齐。
因此，如图3所示，接收器传送系统14可包括其上有孔21、用以容放单个接收器的台板20，此台板一般可以是由宾夕法尼亚州伊利市的斯旺森-伊利公司制造的旋转组件系统上的台板。
另一方面，接收器传送系统14也可包括一个其上有用于支承单个接收器的凹座的传送带系统。在本发明的较佳实施例中，希望接收器传送系统的设置能使得在传送步骤中通过接收器的一部分产生吸力，这将在下文中进行描述。
散装粒料输入系统13包括安装在垂直支承件32上的漏斗31，环形传送带33和传送带支架34。散装粒料输入系统13提供从漏斗31输出的具有均匀厚度的颗粒材料层，喷嘴组11可降入该颗粒材料层中，这在下面将说明。漏斗31包括位于其出口上的板35，该板用于控制由漏斗排至传送带33上的颗粒材料的流量。运至传送带33端部的颗粒材料由吸力收集在槽36中并通过返回系统37重新返回漏斗31中，返回系统在图1中仅部分地示出。刮板38安装在支承件39上，用以清除任何在与喷嘴组11的下边缘相距大约0.38mm(0.015英寸)处分布的颗粒材料。传送带33以相当高的速度运行，这使得颗粒材料层的邻接喷嘴组11的部分在收集/放置机构12的每一循环过程中得到补充。
收集/放置机构12可以是一普通的收集/放置机构，例如那些由宾夕法尼亚州伊利市的斯旺森-伊利公司提供的收集/放置机构。收集/放置机构12由支承板41安装在基座40上并且该机构包括滑动块42。如图1所示，该滑动块42的设置可使其沿“A”至“D”的方向滑动。收集/放置机构12还包括用于在滑块42上垂直滑动的滑块43。滑块43沿“A”方向的向上的行程受止动块44和调整螺栓45的限制。
喷嘴组11位于滑块43的下表面的下方并包括多个位于管架52的孔51中的垂直定向管50。每个管50有与吸入口54和正压力入口55连通的中心轴向通道53。每个管50有一设有螺纹的下部，用以安装喷嘴56。滤网57固定地抵靠在于喷嘴56和管50相互紧固之处形成的台阶58上。滤网57有足够小的筛孔，以致于通过滤网57可形成吸力，但不会使颗粒材料通过该滤网。
喷嘴56设置在管架52上，这样当收集/放置机构12将喷嘴组11移至位置“D”时可使喷嘴的开口对准由接收器传送装置14所运送的接收器。
现参看图3，真空泵60与每个管50的抽气口54连通，以有选择地通过喷嘴56造成部分真空，由此将一批材料吸入喷嘴56中，在喷嘴中，材料被滤网57挡住。如下文所述，一旦喷嘴位于它的预定接收器的上方，通过抽气口54形成的部分真空就被破坏，并且通过正压力入口55将正压力导入管50。这种通过正压力入口55将正压力有选择地输入管50的操作将一批被滤网57挡住的颗粒材料排入预定的接收器中。
还可借助于由接收器产生的吸力的帮助把一批颗料材料从喷嘴56传送至接收器22。如图3所示，这种附加的吸力可由位于接收器传送系统14的台板20下方的真空导管23提供。
装置10的操作包括以下步骤：启动收集/放置机构12以将滑块43首先沿方向“C”移动，然后沿方向“B”移动，从而使喷嘴组11的下端进入在传送带33上运送的粒状材料层中。通过抽气口54和管50中的中心通道53产生吸力，从而使一批粒状材料夹带在气流中并在每个管50中为滤网57所阻挡。
然后，收集/放置机构12使滑块43沿方向“A”移离传送带33，并接着沿方向“D”缩回，从而由刮板38将在喷嘴组11下端的下方分布的任何多余的粒状材料清入槽36中。收集/放置机构继续沿方向“D”进行运动，直至管50位于在接收器传送系统14上安装的预定接收器的上方时停止。然后该机构沿方向“B”移动以使喷嘴组11的下端与接收器接触。
然后，通过抽气口54的吸力停止，而通过正压力入口55将一股短暂的正压力导入中心通道53中，由此将该批粒状材料由滤网57排入接收器中。可透气的接收器包括足够小的开口，可使正压力消散，而不引起气流及粒状材料的散射。通过接收器22和真空导管23可形成部分真空以帮助该批粒状材料从喷嘴传送至接收器。最好使进入中心通道53的正压力和由导管23形成的吸力平衡，以确保正的气流不会使该批粒状材料撞击接收器并随之引起散射。
此后，收集/放置机构12从接收器传送系统14退回并将喷嘴组11返回至传送带33，以通过上述的运动程序重复传送循环。同时，将一股可选择的气流输入中心通道53，以移走任何存留的粒状材料，这些残留的粒状材料可能会在滤网57处堆积，从而堵塞筛孔。
对用于把一批粒状材料吸在喷嘴56中的吸力的精细调整加上刮片38的刮扫运动能使该装置可重复地传送精确数量的粒状材料。因此本发明的装置即使在高速的情况下也能计量粒状材料的体积。正如可被本领域的技术人员理所当然地理解的那样，所传送的一批粒状材料的体积可以通过改变位于喷嘴56的通道53中的滤网57处的粒状材料厚度而变化。
在本发明的一个实施例中，装置10包括用于使真空泵及正压力气泵的操作与收集/放置机构12的运动相配合的控制器61。在该实施例中，控制器61可选择地打开阀62，从而在收集/放置机构12降低喷嘴组11并使之埋入位于传送带33上的粒状材料层中时，使大容量的低压真空源60与喷嘴组11的抽气口54相连。在收集/放置机构将喷嘴组11移至一邻近安装在接收器传送系统14上的接收器的位置的同时，连续地通过抽气口54产生吸力。一旦收集/放置机构12将喷嘴组11定位在安装在接收器传送系统14上的接收器的上方，控制器61就关闭位于大容量低压真空源60和抽气口54之间的阀62。同时，控制器61短时打开位于低的正压力气源64和正压力入口55之间的阀63，以使一股正压气流冲入管50的中心通道53内。除了由接收器22通过导管23和真空泵65连续产生的大容量、低气压吸力之外，再加上正压力的助推作用，可将一批粒状材料以最小程度的散射由喷嘴56快速、有效地传送至接收器。
一旦将所述的该批粒状材料传送至接收器的操作完成，收集/放置机构就沿方向“A”移动滑块43。在将喷嘴组11从位置“D”移至位置“C”的过程中，控制器61短时打开位于高压气源67和正压力入口55之间的阀66，以使一股高压气流进入管50的中心通道53内。这股高压气流用于将任何残余的粒状材料从滤网57和喷嘴56处吹除。控制器61既可以包括模拟电路，也可以包括一编程的微信息处理机，而阀62，63和67可以是普通的电磁致动阀。
本发明的方法包括提供一喷嘴组并通过一系列水平及垂直的运动来移动该喷嘴组，与此同时有选择地打开并关闭可使吸力和正压力与喷嘴组连通的阀等步骤。特别的是，本发明的传送粒状材料的方法包括以下步骤：
(a)提供一喷嘴，该喷嘴有抽气口和正压力的入口并且有一位于喷嘴之内的可透气的滤网；
(b)提供一层粒状材料；
(c)移动所述喷嘴以将其降至粒状材料层中；
(d)由抽吸动作通过抽气口、滤网和喷嘴产生一空气流，该空气流将一批粒状材料从料层输入喷嘴并用可透气的滤网阻挡该批粒状材料；
(e)通过一系列的平动而将喷嘴从粒状材料层中移至一邻接一接收器的位置，与此同时保持气流通过抽气口、滤网和喷嘴；以及
(f)将一股低的正压力导入正压力入口和喷嘴，与此同时停止通过抽气口、滤网和喷嘴的气流，这样这股正压力可将所述的一批粒状材料从喷嘴排入接收器。
本发明的较佳传送方法的步骤还包括在进行将所述低的正压力脉冲导入正压力入口的步骤的过程中通过接收器产生吸力的步骤和在喷嘴已移离其邻接接收器的位置之后通过将高的正压力空气导入正压力入口而清扫喷嘴和滤网处的任何残余粒状颗粒的步骤。

Claims (9)

1.用于将粒状材料从一粒状材料层传送至一接收器(22)的装置(10)，该装置包括：
一通道(53)，一与所述通道连通的抽气口(54)，一与所述通道连通的正压力入口(55)和一横过所述通道的可透气的滤网(57)；
用于将所述通道(53)从第一位置移至第二位置的装置(12)；
一与所述抽气口连通的气动吸力源(60)；
一与所述正压力入口连通的气动的正压力源(64)；以及
一位于气动吸力源和抽气口之间的第一阀(62)，其特征在于，所述装置还包括：
一位于气动的正压力源和正压力入口之间的第二阀(63)；
一可选择地开启第一及第二阀的控制器(61)；并且
所述第一位置即为所述控制器有选择地开启所述第一阀，以使所述气动吸力源与所述抽气口相连，从而将一股气流引入通道，以将一批粒状材料由粒状材料层吸入并在通道内用所述可透气的滤网阻拦该批粒状材料之处，所述第二位置即为控制器开启所述第二阀，从而使所述气动的正压力源与正压力入口相连，以将一股正压力导入所述通道，从而使所述一批粒状材料排入所述接收器之处；
所述控制器(61)关闭第一阀(62)，由此将抽吸力施加在所述通道上，与此同时该控制器打开第二阀(63)，由此将正压力作用在所述通道上；以及
所述通道(53)终止于一个喷嘴(56)。
2.如权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，它还包括用于使粒状材料的多余部分移离所述一批粒状材料的装置(38)，这样所述的一批粒状材料具有要求的体积。
3.如权利要求1或2所述的装置(10)，其特征在于，所述的移动装置(12)包括一有一滑块(42)的收集/放置机构并且所述喷嘴(56)与所述滑块隔开设置。
4.如权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，它还包括：
一与所述正压力入口(55)连通的气动的高的正压力源(67)；
一位于所述气动的高的正压力源和所述正压力入口之间的第三阀(66)，所述第三阀由所述控制器(61)有选择地操纵，用以在将所述的一批粒状材料排入接收器之后将任何的残留物吸离所述通道(53)。
5.如权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，所述接收器(22)装在一接收器传送系统(14)上，所述装置还包括一邻接所述接收器传送系统的真空导管(23)，用以通过接收器导入吸力，从而将从所述通道排出的一批粒状材料收集在所述接收器(22)中。
6.如权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，它还包括：
一环形皮带传送机(33)；
一用于存贮一粒状材料的散料存储器的漏斗(31)，所述漏斗包括一可使粒状材料流至环形皮带传送机上的开口，传送机上的粒状材料有一均匀的厚度，由此可形成所述的粒状材料层。
一位于环形皮带传送机的一端用以在环形皮带传送机开始其返回行程时收集粒状材料的槽(36)；以及
用于将粒状材料从槽传送至漏斗的装置。
7.一种将粒状材料从一散料存储器传至一接收器(22)的方法，包括：
从所述散料存储器提供一层粒状材料；
提供一终止于一喷嘴(56)的通道(53)，并且有一横过所述通道地设置的可透气的滤网；
将所述喷嘴(56)伸入所述料层；
将吸力施加到所述通道和喷嘴上以将粒状材料吸入所述喷嘴和通道并用所述滤网将粒状材料拦住；
将所述喷嘴移至一邻接所述接收器并保持所述吸力的位置；
将正压力施加到所述通道上，从而将材料排入所述接收器；其特征在于，所述方法还包括在将一股低的正压力引入正压力入口(55)的步骤中通过接收器(22)产生吸力以帮助将所述的一批粒状材料从喷嘴(56)传送至接受器。
8.如权利要求7所述的方法，包括：
(a)提供一终止于一喷嘴(56)的通道(53)，该通道有抽气口(54)和正压力入口(55)并有一设置在所述通道之内的可透气的滤网(57)；
(b)提供用于从粒状材料的散料存储器产生一粒状材料层的装置(31，35，33)；
(c)移动所述喷嘴，从而使其进入所述粒状材料层；
(d)由抽吸运动通过所述抽气口、滤网和通道产生一空气流，所述空气流将一批粒状材料从所述料层引入所述喷嘴和通道并用所述可透气的滤网阻拦所述的一批粒状材料；
(e)通过一系列的移动将所述喷嘴从粒状材料层移至一邻接所述接收器的位置，与此同时保持通过所述抽气口、滤网和喷嘴的空气流；以及
(f)将一股低的正压力导入所述正压力入口和通道，与此同时停止通过抽气口、滤网、通道和喷嘴的空气流，从而这股正压力可将所述的一批粒状材料从喷嘴排入接收器中。
9.如权利要求7或8所述的方法，还包括在所述喷嘴已移离其邻近接收器的位置之后，通过将一股高的正压力导入正压力入口(55)而将所述一批粒状材料的任何残留的粒状材料清离通道(53)、喷嘴(56)和滤网(57)。
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