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Die Erfindung betrifft eine Tabakproduktverarbeitungsvorrichtung mit einem zum Verarbeiten des Tabakprodukts drehbaren Umlaufkörper und eine Antriebseinheit zum Drehen des Umlaufkörpers, wobei die Antriebseinheit einen Antriebsmotor, eine Spindel, auf der der Umlaufkörper drehfest angeordnet ist, und ein Spindelgehäuse umfasst, in dem die Spindel in einem Spindellager drehbar gelagert ist.
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Solche Vorrichtungen kommen in der Tabak verarbeitenden Industrie in unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz. Unter der Tabakproduktverarbeitung versteht man nämlich ganz allgemein z. B. das Schneiden, Transportieren, Umsetzen, Verdichten etc. von Tabakprodukten, wie z. B. Tabaksträngen, Tabakstöcken, Filtersträngen, Filterstäben, Tabakschnitt, Umhüllungspapier und dergleichen. Bei der Produktion von Tabakprodukten unterliegen die entsprechenden Vorrichtungen hohen Anforderungen. Mit anderen Worten sind insbesondere die Umlaufkörper, also z. B. Walzen, Trommeln, Scheiben etc. sehr schnell drehend, weshalb insbesondere die Lager und Dichtungen der die Umlaufkörper aufnehmenden und tragenden Spindeln hoch belastet sind. Als Spindel werden selbstverständlich auch alle Wellen und vergleichbare Körper angesehen.
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Bei den gattungsgemäßen Vorrichtungen, die in der Tabak verarbeitenden Industrie zum Einsatz kommen, sind die Spindeln in herkömmlicher Weise gelagert. Gerade bei der Produktion von Nahrungs- und Genussmitteln ist der Einsatz geschlossener Lagersystem üblich, um eine Verunreinigungen oder Kontamination der Produkte zu verhindern. Als Beispiel für solche herkömmlichen Lagersysteme kommen Wälzlager, nämlich z. B. Rollenlager, Kugellager oder Kombinationen davon zum Einsatz. Diese Lagersysteme konnten den bisherigen Anforderungen bezüglich der Belastung genügen.
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Allerdings sind diese Lagersysteme zum einen aber in ihrer Leistungsfähigkeit, also insbesondere der Drehzahl begrenzt. Zum anderen führen hohe Drehzahlen bei solchen Lagersystemen auch zu einer erheblichen Geräuschentwicklung. Im Rahmen der Weiterentwicklung der Produktionsmaschinen für Tabakprodukte bezüglich der Produktionsleistungssteigerung, die im Wesentlichen durch die Erhöhung der Drehzahlen der Spindeln erreicht wird, stoßen die bekannten Lagersysteme und Dichtungssysteme an ihre Leistungs- bzw. Lebensdauergrenzen. Besonders kritisch stellt sich die nur begrenzte Lebensdauer herkömmlicher Lager- und Dichtungssysteme dar. Eine Anpassung der herkömmlichen Lager- und Dichtungssysteme an diese neuen Anforderungen ist sehr aufwendig und teuer.
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Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, bestehende Tabakproduktverarbeitungsvorrichtungen für höhere Beanspruchungen effizient zu optimieren.
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Diese Aufgabe wird durch die eingangs genannten Tabakproduktverarbeitungsvorrichtungen dadurch gelöst, dass das Spindellager ein berührungsloses Spindellager ist. Durch das berührungslose Spindellager wird nicht nur ein einfacher Aufbau realisiert. Das schwimmende oder schwebende Spindellager ermöglicht auch weiter steigende Drehzahlen, und das – wegen der geringen Reibung – bei einem nur geringen Temperaturanstieg, was für den Einsatz des Spindellagers in Tabakproduktverarbeitungsvorrichtungen von besonderer Bedeutung ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung liegt darin, dass das berührungslose Spindellager für eine hohe Dämpfung sorgt, was in Anbetracht der hohen Drehzahlen besonders wichtig ist. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind auch gegenüber den bekannten Vorrichtungen höher belastbar, was zu einer verlängerten Lebensdauer der Vorrichtungen führt.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Spindellager ein hydrostatisches Spindellager ist. Mit dieser erfindungsgemäßen Ausführung lassen sich die weiter oben beschriebenen Vorteile besonders einfach und effizient umsetzen. Unabhängig von der Drehzahl, also sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Drehzahlen, stellt diese Ausbildung eine lange Lebensdauer sicher.
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Überraschenderweise ist diese Art der Lagerung trotz der Schmierstoffe im Bereich der Tabakverarbeitung, also in Tabakproduktverarbeitungsvorrichtungen, einsetzbar.
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Vorteilhafterweise ist dem Spindellager bzw. dem Spindelgehäuse eine Labyrinthdichtung zum Dichten des Spindelgehäuses gegenüber der Umgebung zugeordnet. Damit wird eine zusätzliche Sicherheit geschaffen, so dass selbst die grundsätzlich unbedenklichen Schmierstoffe wirksam vom zu verarbeitenden Produkt, nämlich den Tabakprodukten, fern gehalten werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Tabakproduktverarbeitungsvorrichtung als Schneideinrichtung mit einem rotierenden Messerträger als Umlaufkörper ausgebildet ist, wobei die Spindel eine Antriebswelle für den Messerträger ist. Gerade die Messerträger werden mit hoher Drehzahl angetrieben und erfordern eine hohe Rundlaufgenauigkeit und Dämpfung, was durch die berührungslose Spindellagerung erreicht wird. Diese Ausführungsform ist auch eigenständig beanspruchbar.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Tabakproduktverarbeitungsvorrichtung als Übergabeeinrichtung mit mindestens einer rotierenden Muldentrommel als Umlaufkörper ausgebildet ist, wobei die Spindel eine Antriebswelle für die Muldentrommel ist. Diese Ausführungsform ist ebenfalls selbständig beanspruchbar und weist den Vorteil auf, dass die berührungslose Spindellagerung einen ruhigen Lauf der Spindel sicherstellt, was die sehr präzise Übergabe der stabförmigen Artikel, beispielsweise Filter oder dergleichen, bei hoher Geschwindigkeit sicherstellt.
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Weitere zweckmäßige und/oder vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungs- und Anwendungsbeispiele werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tabakproduktverarbeitungsvorrichtung, nämlich eine Schneideinrichtung für eine Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie, und
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2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tabakproduktverarbeitungsvorrichtung, nämlich eine Trommeleinheit zur Übergabe stabförmiger Produkte der Tabak verarbeitenden Industrie.
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Die Zeichnung zeigt beispielhaft zwei konkrete Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Tabakproduktverarbeitungsvorrichtung. Allerdings betrifft die Erfindung ganz allgemein Tabakproduktverarbeitungsvorrichtungen, und zwar unabhängig vom eigentlichen Anwendungsfall.
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Die erfindungsgemäßen Tabakproduktverarbeitungsvorrichtungen 10 weisen einen zum Verarbeiten des Tabakprodukts 11 drehbaren Umlaufkörper 12 auf. Das Tabakprodukt 11 ist in diesem Fall als Oberbegriff für jegliche Art von in der Tabak verarbeitenden Industrie gängigen Produkten, wie z. B. Tabaksträngen, Tabakstöcken, Filterstäben, Filtern, losem Schnitttabak, Umhüllungs- und/oder Filterpapier etc. zu verstehen. Der Umlaufkörper 12, der beispielhaft eine Trommel, eine Walze, eins Scheibe etc. sein kann (hierzu anhand der weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiele mehr), ist rotierend antreibbar. Dazu ist eine Antriebseinheit 13 zum Drehen des Umlaufkörpers 12 vorgesehen. Die Antriebseinheit 13 umfasst einen Antriebsmotor 14, eine Spindel 15, auf der der Umlaufkörper 12 drehfest angeordnet ist, und ein Spindelgehäuse 16. Die Spindel 15 ist innerhalb des Spindelgehäuses 16 in einem Spindellager 17 drehbar gelagert.
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Erfindungsgemäß ist das Spindellager 17 ein berührungsloses Spindellager 17. Das bedeutet, dass die Spindel 15 schwimmend oder schwebend und damit reibarm in dem Spindelgehäuse 16 gelagert ist. Bezüglich der Lagertypen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die von außen bezüglich der Lagereigenschaften beeinflussbar sind. Beispielhaft sind magnetische Spindellager 17, hydrodynamische Spindellager 17, hydrostatische Spindellager 17 und auch Gaslager genannt. Durch die Beeinflussung der magnetischen Feldstärke einerseits und der hydraulischen Parameter andererseits sind die Spindellager 17 quasi „on-line” an die unterschiedlichen Belastungssituationen, z. B. hinsichtlich der Lagerlast, der Dämpfung, der Temperatur etc. anpassbar.
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Als Lagermedium bzw. Schmierstoff für das Spindellager 17 ist ein nahrungs- bzw. genussmittelgeeignetes Weißöl eingesetzt. In der Tabak verarbeitenden Industrie hat sich besonders das H1-Öl als geeignet erwiesen. Selbstverständlich sind andere geeignete Öle und andere Flüssigkeiten ebenfalls einsetzbar. Als Flüssigkeit kommt insbesondere auch Wasser als Lagermedium bzw. Lagerfilm in Betracht.
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Wie erwähnt, sind die Umlaufkörper 12 verdrehfest auf den Spindel 15 angeordnet, so dass die Rotation der Spindel 15 unmittelbar auf die Umlaufkörper 12 übertragen wird. Die Spindeln 15 und damit die Umlaufkörper 12 sind mit einer Rotationsgeschwindigkeit größer 500 l/min angetrieben. Vorzugsweise sind die Umlaufkörper mit einer Rotationsgeschwindigkeit größer 2500 l/min angetrieben. Die Spindellager 17 bzw. die Spindelgehäuse 16 sind gegenüber der Umgebung abgedichtet. Als Dichtung kommen alle üblichen Dichtmittel in Frage. Besonders bevorzugt ist dem Spindelgehäuse 16 eine Labyrinthdichtung zugeordnet, die ein Auslaufen des Schmiermittels in die Umgebung wirksam verhindert. Die Labyrinthdichtung arbeitet optional mit einer so genannten Sperrluft. Anders ausgedrückt ist die Labyrinthdichtung einem Luftdruck ausgesetzt, der höher ist als der Umgebungsluftdruck.
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Eine bevorzugte Ausführungsform einer Tabakproduktverarbeitungsvorrichtung 10 ist der 1 zu entnehmen. Die darin gezeigte Tabakproduktverarbeitungsvorrichtung 10 ist eine Schneideinrichtung 18. Die Schneideinrichtung 18 umfasst einen Messerträger 19 als Umlaufkörper 12, der rotierend um eine Achse RH angetrieben ist. Als Antriebswelle für den Messerträger 19 dient die Spindel 15. Die Spindel 15 wird durch den Antriebsmotor 14 angetrieben. Der Antriebsmotor 14 und der Messerträger 19 bilden einen Schneidkopf 20, der auf einem Schwenktisch 21 gelagert und relativ zu diesem verstellbar ist. Zur Verstellung der Position des Schneidkopfes 20 gegenüber dem Schwenktisch um eine Achse RV ist eine Verstelleinheit 22 vorgesehen. Bei dieser in 1 dargestellten Ausführungsform ist es bevorzugt, dass auch zwischen dem Schneidkopf 20 und dem Schwenktisch 21 ein berührungsloses, vorzugsweise hydrostatisches oder hydrodynamisches Lager vorgesehen ist.
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Die Ausführungsform gemäß 2 zeigt eine Übergabeeinrichtung 23 als Tabakproduktverarbeitungsvorrichtung 10. Die Übergabeeinrichtung 23 weist mindestens eine, vorzugsweise jedoch mehrere Muldentrommeln 24 als Umlaufkörper 12 auf, die jeweils rotierend antreibbar sind. Die Muldentrommeln 24 sind auf den Spindeln 15 drehfest angeordnet. Die Spindeln 15 dienen dabei als Antriebswelle für die Muldentrommeln 24, die zur Übergabe stabförmiger Artikel ausgebildet und eingerichtet sind.
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Als eigenständige Ausführung kann die Verwendung eines berührungslosen Spindellagers 17, insbesondere eines hydrostatischen oder hydrodynamischen Spindellagers 17, in einer Tabakproduktverarbeitungsvorrichtung 10 angesehen werden. Mit dieser Verwendung wird deutlich, dass das berührungslose Spindellager 17 nicht an die Funktion der Verarbeitungsvorrichtung gebunden ist. Letztlich lassen sich alle mit hoher Drehzahl angetriebenen Vorrichtungen, die in der Tabak verarbeitenden Industrie zum Einsatz kommen, mit dem erfindungsgemäßen, berührungslosen Spindellager 17 versehen.
