CN1090150A - 香烟过滤嘴生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是为过滤嘴生产设备提供一种廉 价的重量自动控制装置。该装置能简便地加装在现 有的设备上，易于操作且不需增加专用设备或具有专 门经验的操作人员。所述重量自动控制装置是由一 个拉力计和一个重量控制系统组成。该拉力计用来 测试制造纤维束过程中第一道加工工序内的纤维束 拉力，而重量控制系统则按拉力计测得的经微机处理 后的信号来增大预压辊轮的转速以便调节第二工序 内的纤维束拉力使其保持在规定恒定值。

Description

本发明涉及一种香烟过滤咀的生产设备。

到目前为止，常规的香烟过滤咀生产设备其组成如图7所示，其中纤维束101（名为乙酸酯纤维束），从纤维包102中被抽拉出来并绕过位于纤维包102上方的一个导向托架103从一对予压辊轮104被输进纤维束加工装置105中，在所述的纤维束加工装置105中，第一道加工工序是将纤维束101沿规定的方向在一对予压辊轮104和一对送料辊轮106之间被拉伸，而在第二道加工工序上则将所述纤维束101按规定比率在一对送料辊轮106和一对出料辊轮107之间被松弛，经上述工序加工并加入增塑剂后的纤维束101被送进一个过滤咀成形装置108中，在该装置中，纤维束101在被加工形成条状的同时，用包装纸110包装而加工成一根连续的长过滤咀条109。然后再将该过滤咀条109切割成规定长度的过滤咀，再送到过滤咀打包装置（图中未示出）中。最后连续生产出来的是已切割并打包好的过滤咀成品。

在生产现场上或在检验室内进一步确定，由上述加工工序所生产的过滤咀其重量，压力降和固定长度的过滤咀条的周长等参数是否在规定标准值范围内。

对所述纤维束检验值若在较高或较低标准范围内，则要对生产状态进行很细致地调整使之所生产的过滤咀参数能落在所规定的标准的中值。

在上述质量控制过程中，检验人员一般取固定长度的过滤咀条作为试样来测量过滤咀的重量，并根据测得的数据手动地仔细调整其生产状态，使输进所述生产设备中的纤维束量能恒定不变。

但是上面所述的质量控制过程是一种相当简单的重复操作，因此希望能将上述检验改成自动化过程以保证所生产的过滤咀质量的稳定性。于是就出现了另一种具有一定自动化程度的质量控制过程。

在这种自动化检验过程中，一般用β射线对在过滤咀成形装置108中正在移动的过滤咀条109进行透射，这种透射连续被测量。然后自动地调整纤维束101的送进速度，以保持β射线的透射量恒定不变。

但是，用手动操作的质量控制过程需要检验人员有一定的操作经验，且往往容易降低操作效率和滤咀质量的稳定性。

此外，上述自动化的质量控制过程还必需配备有效的放射性射线的处理设备及其合格的操作人员。而这种昂贵的放射性射线设备却很难加装到现有的老设备上，同时也需要雇用有经验及有资格的辅助人员。

本发明的目的就是针对上述问题而提供一种具有自动控制装置的香烟过滤咀生产设备，该设备既能自动地进行过滤咀重量的控制，又能降低安装和运行的成本而且能简便地加装到现有制造设备上，而无需添置任何专用设备或附加有资格操作该控制装置的专业人员。

为了达到上述目的，所述的纤维束加工设备执行的第一道加工工序是通过位于纤维包上面的导向托架将纤维束从一对予压辊轮输进纤维束加工装置以便在所述一对予压辊轮和一对送料辊轮之间按规定方向拉伸纤维束;接着执行的第二道工序是在所述一对送料辊轮和一对出料辊轮之间按一定的比率将纤维束松弛，该设备的特点是具有拉力计用来测试在第一工序中的纤维束拉力;以及一个控制系统用于通过由拉力计测得的数据经微计算机处理后的信号来增大予压辊轮的转速，从而调整在第一工序中的纤维束的拉力使其保持规定的恒定值。

本发明的构成已如上所述，第一道工序中，在一对予压辊轮和一对送料辊轮之间所述纤维束的张拉程度由上述拉力计测量。拉力计内的应变被转换成电信号，最好使所述予压辊轮的转速得到调节。由于送料辊轮的转速不变，当增大所述予压辊轮的转速时，就使送入第一道工序中的纤维束量也随之增加。所以通过改变送入的纤维束量，就可以控制在第一道工序中纤维束间的拉力保持不变。

这样，第一道工序中的纤维束拉伸程度若恒定不变，则每单位时间所输入的纤维束量也将是不变的，其结果就能获得具有均匀一致规定重量的香烟过滤咀。

图1表示根据本发明的过滤咀重量自动控制器的电气线路图，

图2是表示本发明所作的试验1中所用的拉力测量仪的装配位置简图，

图3是表示本发明所作试验2所获得的过滤咀的一个特性图，

图4所示的是本发明所作试验2所获得的过滤咀的另一个特性曲线图，

图5所示的是本发明所作试验2中有关予压辊轮和送料辊轮的转速比相对于纤维包高度的关系曲线图，

图6所示的是本发明所述实施例所获得的过滤咀特性图，

图7所示的是常规的香烟过滤咀生产设备示意图。

现参考附图所示的一个最佳实施例，对本发明进行如下的详细介绍。

图1是香烟过滤咀的重量自动控制装置的电路图。该装置安装在常规香烟过滤咀生产设备100上、纤维束加工装置105的第一道工序中。

该重量控制装置是由一个拉力计1和一个控制系统2组成。该拉力计1安装在紧靠拉力杆11。该拉力杆和在一对予压辊轮104和一对送料辊轮106之间移动的纤维束101相接触。而所述控制系统2则通过应用由拉力杆11的应变经微计算机处理后转换而成的信号来增大所述予压辊轮104的转速，以便将通过第一道工序的纤维束101的拉力调节在规定值。该控制系统2又包括：

一个测力传感器21，它将拉力计1测得的应变转换为电信号。

一个A-D转换器22将测力传感器21的模拟信号转换成数字信号。

微计算机23储存控制程序，该程序是根据下面所述的一些试验予先得到的结果组成的。

一个脉冲电动机控制器24，它被微机23发出的指令所触发。

一个脉冲电动机25，由脉冲电动机控制器24所控制。

一个驱动系统，该系统通过所述脉冲电动机25来驱动速度变换器29，使予压辊轮104和其它辊轮的转速能发生变化，所述脉冲电动机25由脉冲电动机控制器24，减速齿轮26、电磁离合器27和联接齿轮28发出的指令所驱动。

从图1中还可看到：号码为30的零件是一个从手动到自动的操作转换开关，而标号31是一个手动的变速按钮。

当纤维束101的拉力增大，而拉力计1测得的应变也因此增大时，在第一处理阶段中的驱动系统就开始工作使所述予压辊轮104的转速加速以增加输入到辊轮中的纤维束量并使纤维束的拉力在微计算机23内所贮存的控制程序作用下保持于规定的常数值。

在此情况下储存在微计算机23中的控制程序是应用先前试验所得到的结果予先编制好的。

在常规的香烟过滤咀生产设备100中，由于纤维束101有卷曲，因此在抽拉纤维束101时，其卷曲将随载荷的大小被拉伸。这样当卷曲的纤维101被输入常规香烟过滤咀的纤维加工装置105时，在所受到载荷的作用下，存在于纤维101中的卷曲被拉伸如下：

即，虽然从纤维包102抽拉出的纤维束输入纤维加工装置105时是通过位于纤维包102上方的一个导向托架103，但在这种情况下，由于在纤维包102的表面上产生了对抗抽拉纤维束101的抽拉力的抽拉阻力，使存在于纤维束101中的卷曲或多或少被拉伸从而有些拉力作用在纤维束101上。在该情况下，这种拉力在过滤咀的生产中几乎不变。

另外，纤维束101还会因其自重而被拉伸，换句话说，随着过滤咀生产过程的进展，纤维包102离地面111的高度H将越来越小，使所述导向托架103和纤维包102上的表面之间的距离越来越大，从而使垂悬在导向托架103和纤维包102表面之间的纤维束101的重量变得较重，其结果使纤维束101的卷曲受到逐渐加大的拉伸作用。

由于这一现象当纤维束101内的拉力较大时在单位时间内输入纤维束加工装置105内的纤维束量变得较小，就生产出重量较轻的过滤咀。

考虑到在常规的过滤咀生产设备中纤维束101的卷曲状态的变化，通过下述试验可确定在第一道工序中对纤维束101的拉力和在生产过程中过滤咀重量之间的相互关系。

试验1：

（1）过滤咀的形成

所用的机器型号：KDF2/AF1（由德国HAWNI公司制造）

加工条件：速度400米/分

（2）各对辊轮转速比

予压辊轮转速（PT）/送料辊轮转速（F）＝0.5～0.7

送料辊轮转速（F）/出料辊轮转速（D）＝1.3

辊轮压力：予压辊轮（RTR）＝1.0～1.8

送料辊轮（FR）＝1.0～1.8

（3）拉伸测量装置

拉力计：由Minibea公司制造

C261-20K型和DSA-605C型

在纤维束的内力用应变量度，而应变又被转换成电信号并被记录下来。

拉力杆11和置于常规过滤咀生产设备中的予压辊轮104和送料辊轮106之间的纤维束相接触，为此安装了所述的拉力计如图2的所示。

（1）纤维束和过滤咀：

纤维束：3Y-36，000及4Y-35，000（都由Daicell化学工业公司生产）

（2）过滤咀条：

102毫米（长度）×24.7毫米（周长）

（3）对过滤咀条的特性测定：

重量：用物理天平称，可测到+进制的小数点后三位数字。

压力降：用英国Filtroner公司制造的“FTS-400”试验台测试。

各残留卷曲比的定义及其计算公式：

残留卷曲比（RCR），在过滤咀条的最后一个称为RCR，而在过滤咀形成装置中每个辊轮上的卷曲比，其计算公式如下;

公式1：RCR＝（NTW）×9000/（TD）×L

其中NTW：纤维束净重，即各自过滤咀条中的纤维束重量（克）

TD：总纤度（但尼尔）

L：过滤咀条长度

公式2：DCR＝（RCR）×（Vt/Vd）

其中DCR：在送料辊轮上的残留卷曲比

Vd，Vt：送料辊轮和过滤咀条109的线速度

公式3：PT·CR＝D·CR×（Vd/Vpt）

其中PT.CR：予压辊轮上的残留卷曲比

Vpt：予压辊轮的线速度

公式4：F·CR＝D·CR×（Vd/Vf）

其中F.CR：送料辊轮上的残留卷曲比

Vf：送料辊轮的线速度。

通过在上述条件下进行的试验，可测得如下参数：在过滤咀中的纤维束净重（NTW）、空气压力降（PD）、在过滤咀和各辊轮（RCR、D.CR、F.CR和PT.CR）上的残留卷曲比以及常规香烟过滤咀生产设备中相对于纤维包高度H的纤维束拉力T。这些试验结果列于表1

从表1中可清楚地看到NTW的上下值具有大于3%的差值而PD在纤维包最高高度和最低高度之间的差值则小于10%。

虽然上述表1中所列出的结果仅仅是在所述纤维束工艺条件下的例子，但既使以不同的操作条件进行试验，存在于纤维包高度H、各NTW和PD值之间的关系仍为线性关系。

在各情况下，随着纤维包高度H的降低，各残留卷曲比线性地变小，而纤维束101内的拉力线性地变大。从数值上这可理解为当纤维束的卷曲被逐步拉伸时，纤维束被输进过滤咀形成装置中，这种拉伸是因垂悬在导向托架103和纤维包102表面之间的纤维束101自重所致。由于在输进纤维束101后，予压辊轮104和送料辊轮106的转速不变，且根据PT.CR的变化D.CR和F.CR逐渐变小而纤维束的卷曲也被拉伸，使纤维束的拉力逐渐变大。

在这种情况下测得的纤维束101的拉力表示了纤维束在予压辊轮104和送料辊轮106之间通过和被处理时的状态（即当纤维束在第一道工序中被加工时）的纤维束状态。换句话说，在纤维束中的拉力能很好地反映出纤维束的卷曲状态。

鉴于上述情况，通过连续地增加予压辊轮104的转速使纤维束的拉力保持恒定（亦即送料辊轮106的转速保持如初始状态下的转速不变）以及通过将纤维束101输入纤维束加工装置105，可以予计在予压辊轮104和送料辊轮106之间纤维束101的卷曲能回复到其初始状态，且使生产加工过程能在一种恒定不变的残留卷曲状态下进行。亦就是说在这种情况下，单位时间内所通过的纤维束重量恒定不变。

试验2：

使用和在试验1相同的试验装置，试验2将检验当纤维束在过滤咀形成装置中被加工而保持其拉力不变时，是否有可能获得具有恒定重量和压力降的过滤咀。

在过滤咀的形成过程中，当监测着纤维束中的拉力和用手工增大予压辊轮（PTR）104转速的同时，加工处理了纤维束的一个包。

图3所示的是纤维束在成品滤咀中的重量（NTW）和压力降（PD）相对于纤维包高度的关系图。

通过观察这些结果可以断定：NTW的平均值为0.565而PD的平均值为300mmAg，且这些平均值都能维持在实用的范围内。

图4所示的是RCR、D.CR、F.CR和PT.CR相对于纤维包高度的关系图。

当考虑到在过滤咀形成装置中的纤维束状态和各残留卷曲比的情况后，即可获得下述结果;可以认为D.CR是出料辊轮107和送料辊轮106之间的残留卷曲比的比值;F.CR是送料辊轮106和予压辊轮104之间的残留卷曲比，而PT.CR则是恰好在输进予压辊轮104之前的纤维束的残留卷曲比。在此前提下即要进一步考虑下述情况。

PT.CR即纤维束101在进入予压辊轮104之前的残留卷曲比对纤维包高度呈线性变化，这和试验1中的情况几乎同值。

这种变化趋势是由于尽管对纤维包的抽拉速度越来越快，但在纤维束输进过滤咀形成装置时，纤维束受到与试验1相同的自重载荷而卷曲受到拉伸。

F.CR即送料辊轮106和予压辊轮104之间的残留卷曲比，保持恒定不变。此外图3中所示的NTW值也恒定不变，从而证实在试验1中的这一考虑是正确的。

随着予压辊轮104的转速增大，而单位时间内输进过滤咀形成装置的纤维束101的重量不变（虽然卷曲正被拉伸）以及送料辊轮106的转速保持其初始状态不变，予压辊轮104和送料辊轮106之间的转速比（PT/F）变得越来越大（如图5所示），卷曲回复到初始状态并总是保持着恒定的残留卷曲比。

D.CR，即，出料辊轮107和送料辊轮106之间的残留卷曲比也保持恒定。这是由于纤维束101和所述送料辊轮106和出料辊轮107的各个转速在过滤咀条成形时保持恒定（因而F/D也恒定不变）所致，所述纤维束101具有恒定的卷曲比，且从送料辊轮106到出料辊轮107受到载荷作用。结果，在考虑以上情况后可以断定：通过测试予压辊轮104和送料辊轮106之间在纤维束内的拉力以及通过增大予压辊轮104的转速将纤维束101输进过滤咀形成装置就能保持在加工生产过程中纤维束101的拉力不变，从而能生产加工出具有规定均匀一致重量的过滤咀。

在本发明的实施例中，存储在微计算机23内的控制程序是这样组成的：通过使用由试验2所得的结果，使得机械部分的驱动系统2根据拉力计1中应变的增大，连续地增大了予压辊轮104的转速。

根据本实施例的设备使用了应用在试验1中的拉力测量装置如拉力计1，并使转换开关30自动化。

该设备在试验1中所设定的过滤咀成形条件下，使用Daicell化工公司生产的4Y-35000纤维束，自动进行操作。

在此操作条件下所得特性性能，如图6所示。

从图6中可清楚地看到，过滤咀条重量，压力降（PD）和PD的变化系数（在PD中的CV值）相对于纤维包的高度，全都落在质量控制允许的范围内，从而在应用本实施例的设备后能自动和连续地生产出重量均匀一致的过滤咀。

正如前文所详述的，由于使用本发明实施例所述的香烟过滤咀自动化重量控制装置，使得有可能在原有的香烟过滤咀生产设备上简便地加装一个自动化装置，生产出均匀重量的香烟过滤咀而无需增加任何具有专门操作经验的人员和专用的装置。所述自动化控制装置包含拉力仪和控制系统。该拉力仪是用来测试纤维束内的拉力，而控制系统则根据由拉力仪传来的并经微机处理的信号来调节增大予压辊轮的转速。

Claims (1)

1、执行如下加工工序的一种香烟过滤咀生产设备：第一道加工工序是从一对予压辊轮开始穿过位于纤维包上方的导向托架将纤维束拉进纤维束加工装置，在该加工工序中，所述纤维束按规定方向在所述的一对予压辊轮和一对送料辊轮之间被拉伸；和第二道加工工序是：按规定定额范围，在所述送料辊轮对和出料辊轮对之间将所述纤维束松弛；

所述香烟过滤咀生产设备是由以下装置所组成：

一个拉力计，用于测量在所述第一道加工工序中所述纤维束的拉力；和

一个控制系统，该系统通过应用所述拉力计发出的并经微机处理的信号来增大上述予压辊轮的转速，从而能将所述第一道加工工序内所述纤维束的拉力调节到规定的恒定值。

Images