-
Die Erfindung betrifft ein um eine Längsachse drehbares oder drehendes Organ der Tabak verarbeitenden Industrie, das einen Rotationskörper mit einer Mantelfläche aufweist, die rotationssymmetrisch um die Längsachse rotiert und dazu ausgelegt ist, ein Umhüllungsmaterial der Tabak verarbeitenden Industrie zu fördern, umzulenken oder zu bearbeiten.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Kühlen eines um eine Längsachse drehbaren oder drehenden Organs der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei das Organ einen Rotationskörper mit einer Mantelfläche aufweist, wobei die Mantelfläche rotationssymmetrisch um die Längsachse rotiert und einen Umhüllungsmaterialstreifen der Tabak verarbeitenden Industrie fördert, umlenkt oder bearbeitet.
-
In der Tabak verarbeitenden Industrie finden Prozesse statt, in denen beispielsweise ein Umhüllungsmaterialstreifen wie eine Papierbahn oder ein Papierstreifen bearbeitet wird, wobei bei der Bearbeitung eine Erwärmung oder Erhitzung des Papierstreifens, beispielsweise zum Vorsehen einer Prägung, zum Abtrocknen eines Aufdruckes oder einer Verklebung oder Beleimung, vorgenommen wird. Die derart erhitzten Umhüllungsmaterialstreifen werden typischerweise von drehbaren Organen der Tabak verarbeitenden Industrie geführt oder umgelenkt. Hierbei erwärmen diese Drehorgane bzw. drehbaren Organe und können bei der Bedienperson bei einem Kontakt mit diesen Organen zu Verletzungen, beispielsweise Verbrennungen, führen.
-
DE-OS 25 56 332 offenbart eine Vorrichtung zur Herstellung eines kontinuierlichen Röhrchens. Zwei Papierlagen werden durch Falten des Papiers aufeinandergelegt. Nach dem Formen des Röhrchens wird die Leimnaht zum Schließen des Röhrchens mittels eines Kühlstegs abgebunden.
-
DE 197 21 143 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Herstellen eines Zigarettenstrangs. Zur Vermeidung bzw. Reduzierung der Reibung des Formatbandes am Formbett ist ein Ausgleichsband vorgesehen, welches zwischen Formband und Formbett mit reduzierter Geschwindigkeit umläuft. Das Ausgleichsband vermindert die Reibung und führt (Reibungs-)Wärme ab.
-
DE 695 17 253 T2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen oder Kühlen einer Papier- oder Kartonbahn mit Hilfe eines Gases. Die Vorrichtung weist eine drehbare Walze mit Öffnungen im Mantel derselben auf. In dem Inneren der Walze ist ein System von Gaskanälen angeordnet.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine effiziente Kühlung derartiger drehbarer Organe der Tabak verarbeitenden Industrie vorzusehen.
-
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein um eine Längsachse drehbares oder drehendes Organ der Tabak verarbeitenden Industrie, das einen Rotationskörper mit einer Mantelfläche aufweist, die rotationssymmetrisch um die Längsachse rotiert und dazu ausgelegt ist, ein Umhüllungsmaterial der Tabak verarbeitenden Industrie zu fördern, umzulenken oder zu bearbeiten, das dadurch weitergebildet ist, dass ein Gasleitungssystem vorgesehen ist, das derart ausgelegt ist, dass die Mantelfläche von innerhalb des Organs mit einem Gasstrom gekühlt wird oder kühlbar ist.
-
Im Rahmen der Erfindung ist ein drehbares Organ ein Drehorgan.
-
Durch Kühlen des Organs und insbesondere der Mantelfläche von innerhalb des Organs mit einem Gasstrom ist eine sehr effiziente und saubere Kühlmöglichkeit des drehbaren Organs der Tabak verarbeitenden Industrie realisiert. Hierbei ist der Rotationskörper, insbesondere im Bereich der Mantelfläche, in einem Bereich, der mit dem Umhüllungsmaterialstreifen in Kontakt kommt, vorzugsweise von innen nach außen, mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit versehen. Insbesondere liegt die Wärmeleitfähigkeit bei vorzugsweise über 15 W/(m × K), insbesondere bei über 40 W/(m × K) und insbesondere vorzugsweise bei über 200 bis vorzugsweise 450 W/(m × K).
-
Eine besonders effiziente Kühlung des Rotationskörpers, insbesondere im Bereich des Kontaktes mit dem Umhüllungsmaterial, ist dann gegeben, wenn der Rotationskörper auf einem Stator gelagert ist, wobei zwischen dem Stator und dem Rotationskörper ein Gasexpansionsraum vorgesehen ist. Die kühle Luft bzw. der kühle Gasstrom kann dann über den Gasexpansionsraum von innen den Rotationskörper effizient kühlen.
-
Vorzugsweise ist der Gasexpansionsraum ein Teil eines Gasleitungssystems. Der Stator kann im Rahmen der Erfindung auch als Aufnahmebolzen für einen Rotationskörper angesehen werden, wobei der Rotationskörper vorzugsweise mittels Lager drehbar auf dem Stator angebracht ist.
-
Vorzugsweise ist der Gasstrom ein Druckluftstrom, der von innerhalb des Stators über wenigstens eine Düse, die insbesondere am oder im Stator angeordnet ist, in den Gasexpansionsraum geleitet wird. Hierdurch kann insbesondere zum Kühlen des Gasstroms der Joule-Thomson-Effekt ausgenutzt werden. Dies ist insbesondere deswegen möglich, da der Gasstrom aus der Düse in den Gasexpansionsraum expandiert. Vorzugsweise weist das Gasleitungssystem auch wenigstens eine Düse auf, mittels der Gas in den Gasexpansionsraum expandieren kann.
-
Vorzugsweise ist mehr als eine Düse, vorzugsweise vier Düsen, vorgesehen, wobei die Düsen insbesondere in einer Ebene senkrecht zur Längsachse angeordnet sind. Die Anordnung ist hierbei vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang des Stators verteilt. Hierdurch kann in vier Richtungen effizient der Rotationskörper gekühlt werden, so dass eine gleichförmige Kühlung ermöglicht ist.
-
Vorzugsweise sind Öffnungen im Rotationskörper vorgesehen, die von innerhalb des Organs nach außen durch die Mantelfläche führen. Hierdurch kann die Kühlluft bzw. der Gasstrom zum Kühlen nach außerhalb des Organs abgeführt werden. Insbesondere führt das Durchleiten des Gasstroms durch die Öffnungen in dem Rotationskörper auch zu einer weiteren Abkühlung des Rotationskörpers.
-
Vorzugsweise sind die Öffnungen Bohrungen, die beabstandet zu einer Lauffläche der Mantelfläche für das Umhüllungsmaterial sind. Hierdurch ist ein freies Ausströmen des Gasstromes, insbesondere Luftstromes, möglich, wobei insbesondere auch der Umhüllungsmaterialstreifen bei der Förderung oder Bearbeitung nicht beeinträchtigt wird.
-
Vorzugsweise ist das Organ eine Walze oder Rolle, insbesondere eine Umlenkrolle, Prägewalze, Druckwalze oder Farbdruckwalze. Bei dem Organ handelt es sich vorzugsweise explizit nicht um eine Trommel der Tabak verarbeitenden Industrie, die beispielsweise Mulden aufweist, in die stabförmige Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie aufgenommen werden können. Vorzugsweise hat das Organ eine glatte Oberfläche und ist als Umlenkrolle ausgebildet.
-
Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Kühlen eines um eine Längsachse drehbaren oder drehenden Organs der Tabak verarbeitenden Industrie gelöst, wobei das Organ einen Rotationskörper mit einer Mantelfläche aufweist, wobei die Mantelfläche rotationssymmetrisch um die Längsachse rotiert und einen Umhüllungsmaterialstreifen der Tabak verarbeitenden Industrie fördert, umlenkt oder bearbeitet, das dadurch weitergebildet ist, dass ein Gasstrom zum Kühlen von innerhalb des Organs nach außen geführt wird.
-
Durch das Führen eines Gasstroms zum Kühlen von innerhalb des Organs nach außen ist eine effiziente und saubere Kühlung möglich, ohne dass der Umhüllungsmaterialstreifenlauf gestört wird.
-
Vorzugsweise wird der Gasstrom in dem Organ mittels wenigstens einer Düse, die an einen Gasexpansionsraum grenzt, unter Ausnutzung des Joule-Thomson-Effektes gekühlt. Der Gasexpansionsraum ist hierbei vorzugsweise in dem Organ angeordnet, und zwar insbesondere vorzugsweise unmittelbar angrenzend an den Rotationskörper.
-
Vorzugsweise wird der gekühlte Gasstrom von innen an den Rotationskörper gelenkt. Hierdurch ist eine sehr effiziente Kühlung des Rotationskörpers möglich.
-
Wenn vorzugsweise der Gasstrom durch den Rotationskörper von innerhalb des Organs nach außerhalb des Organs geleitet wird, insbesondere durch Öffnungen in der Mantelfläche geleitet wird, ist eine noch effizientere Kühlung des Rotationskörpers möglich und zudem ist ein drehbares Organ bzw. Drehorgan der Tabak verarbeitenden Industrie mit sehr hohen Standzeiten gegeben.
-
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
-
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen drehbaren Organs bzw. Drehorgans,
-
2 eine schematische Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes drehbares Organ.
-
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen drehbaren Organs 10. Auf einem Stator 21 ist mittels Lagern 24 ein Rotationskörper 12 drehbar gelagert. Der Rotationskörper 12 ist um eine Längsachse 11 drehbar.
-
Ferner weist der Rotationskörper 12 eine Mantelfläche 13 auf, auf der ein Umhüllungsmaterialstreifen der Tabak verarbeitenden Industrie laufen oder geführt werden kann. Für den Fall, dass ein erwärmter oder erhitzter Umhüllungsmaterialstreifen auf der Mantelfläche 13 läuft, erwärmt sich der Rotationskörper 12. Hierdurch kann eine Bedienperson bei einem Maschinenstopp einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie mit einer sehr heißen Oberfläche in Berührung kommen. Um dies zu vermeiden, ist vorgesehen, insbesondere den Rotationskörper 12 zu kühlen. Dies geschieht insbesondere mit einem Gasstrom 20, der von einer Druckluftquelle 23 über eine Bohrung 15 im Stator 21 zu Düsen 16 geführt wird, wobei die Düsen 16 von dem Stator 21 einen Gasstrom 20 radial nach außen in einen Expansionsraum 17 abgeben. Der Expansionsraum 17 ist zwischen dem Stator 21 und dem Rotationskörper 12 angeordnet. Es sind zudem Öffnungen 18, 18' in dem Rotationskörper 12 vorgesehen, die durch die Mantelfläche 13 reichen und durch die der Gasstrom 20 aus dem Expansionsraum bzw. dem Drehorgan 10 entweichen kann.
-
Die Düsen 16 sorgen dafür, dass ein mit Druck behafteter Gasstrom 20, beispielsweise ein Druckluftstrom, in dem Expansionsraum 17 expandiert und es hierbei durch Ausnutzung des Joule-Thomson-Effektes zu einer Abkühlung des Gasstroms 20 bzw. Luftstroms führt. Hierdurch ist eine sehr effiziente und kostengünstige Kühlung des Drehorgans 10 und insbesondere des Rotationskörpers 12 möglich.
-
2 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Drehorgan 10. In dem Stator 21 ist eine Bohrung 15 vorhanden, die in queraxial angeordneten Düsen 16 endet. Die Düsen führen ein unter Druck stehendes Gas, bevorzugt Druckluft, aus der Bohrung 15 in einen Expansionsraum 17 ein, der radial durch den Rotationskörper 12 und axial von Lagern 24 begrenzt ist. Hierdurch wird der Rotationskörper 12 und auch der Stator 21 entsprechend gekühlt, da durch den Joule-Thomson-Effekt ein sich abkühlendes Gas in den Expansionsraum 17 einströmt.
-
Das Gas wird dann durch mehrere Löcher bzw. Öffnungen 18, 18' queraxial aus dem Drehorgan 10 über Bohrungen 15 in dem Rotationskörper 12 nach draußen abgeführt. Es ist auch ein Kontakt des Umhüllungsmaterials 14 an eine Lauffläche 22 schematisch in 2 dargestellt.
-
Die in 2 links dargestellten etwas größeren Lager 24, die beispielsweise als Ringkugellager ausgebildet sind, weisen entsprechende Lagerdichtungsdeckel auf, die im Wesentlichen luftundurchlässig sind. Die links in 2 dargestellten Lager 24 sind mittels eines O-Rings 25 in ihrer Position fixiert. Zudem ist linksseitig des Rotationskörpers 12 bzw. zum Rotationskörper 12 gehörend ein Deckel 26 vorgesehen. Auch die rechtsseitig angeordneten Lager 24 sind vorzugsweise als Ringkugellager ausgebildet und im Wesentlichen luftdicht mit Lagerdichtungsdeckeln versehen. Der O-Ring 25 hält das linksseitige Lager 24 in Position.
-
Insbesondere bei einem Modul bzw. einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie, bei der eine doppeltbreite Papierbahn in zwei einzelne Papierbahnen geschnitten wird und dann vorzugsweise mit einem Versatz von insbesondere ca. 2 bis 3 mm Vollfläche miteinander verklebt wird, beispielsweise mit einem Kaltleim, wird mittels zweier Heizungen die doppellagige Papierbahn getrocknet und anschließend mit einer Nahtleimspur versehen, um in einem üblichen Format zu einer Pappröhre geformt zu werden. Zur Aufbringung der Nahtleimspur kommt vorzugsweise eine Dünnfilmbeleimung zum Einsatz.
-
Mithilfe von zwei Umlenkrollen wird der Umhüllungsmaterialstreifen bzw. die Papierbahn im Betrieb pneumatisch an die Beleimung angeschwenkt. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, dass durch die noch heiße Papierbahn, die mittels der Heizung zum Trocknen des Kaltleimes noch heiß ist, die Umlenkrollen an der Dünnfilmbeleimung so stark erhitzt werden, nämlich über 60° Celsius, dass eine Verbrennungsgefahr für den Bediener besteht. Entsprechendes gilt auch für einen Abstreifbolzen am Leimauftrag, der ebenfalls Kontakt zum Papier hat.
-
Um diese Gefahr zu beseitigen, wird eine aktive Kühlung der entsprechenden Umlenkrollen vorgesehen. Hierbei wird der Joule-Thomson-Effekt ausgenutzt. Dieser Effekt tritt auf, wenn ein Gas durch Drosselung eine Temperaturänderung erfährt. Als Gas wird die Druckluft der Maschine vorzugsweise eingesetzt. Die Drosselung wird hierbei durch eine oder mehrere Düsen erzielt. Nach den Düsen reduziert sich der Druck, da die Luft nun expandieren kann. Durch diesen Effekt tritt eine Kühlung der Luft ein, die durch Auslassbohrungen nach außen strömt und dabei die Wärme der Umlenkrolle aufnimmt. Neben der Umlenkrolle wird indirekt auch die Papierbahn gekühlt, da diese Kontakt zur Umlenkrolle hat. Hierdurch wird dann auch der Abstreifbolzen am Leimauftrag weniger warm.
-
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere” oder „vorzugsweise” gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Drehorgan
- 11
- Längsachse
- 12
- Rotationskörper
- 13
- Mantelfläche
- 14
- Umhüllungsmaterial
- 15
- Bohrung
- 16
- Düse
- 17
- Gasexpansionsraum
- 18, 18'
- Öffnung
- 20
- Gasstrom
- 21
- Stator
- 22
- Lauffläche
- 23
- Druckluftquelle
- 24
- Lager
- 25
- O-Ring
- 26
- Deckel
