DE1632230B2 - Vorrichtung zum herstellen gleichmaessiger filterstuecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen gleichmäßiger Filterstücke, mit einem Förderer zum Zuführen eines fortlaufenden, nicht umhüllten Filterstranges, mit einer Einrichtung zum Einschließen dieses Filterstranges in eine fortlaufende Hülle, mit einer Einrichtung zum Abschneiden der Dichte des Filterstranges, welche den Antrieb des Förderers steuern und mit Fühlern zum Feststellen von Änderungen der Dichte des Filterstranges.

In der DT-PS 9 45 461 ist eine entsprechende Maschine zur Herstellung von Zigaretten beschrieben. In ihr wird zunächst ein fortlaufender Tabakstrang hergestellt, der dann in Zigarettenpapier eingehüllt und schließlich in einzelne Zigaretten zerschnitten wird. Zum Einstellen einer gleichbleibenden Dichte der Zigaretten ist ein Fühler vorgesehen, der die Dichte des Zigarettenstranges mißt und die Geschwindigkeit des tabakzuführenden Förderers entsprechend erhöht oder herabgesetzt.

Die bekannte Maschine zur Zigarettenherstellung kann jedoch nicht für die Herstellung von Filterstücken verwendet werden, da das Filtermaterial eine ausgeprägte Faserstruktur aufweist. Das Filtermaterial liegt zunächst in Form eines Bündels paralleler Kunstfasern vor, die vor Eintreten in die Vorrichtung zum Herstellen der Filterstücke durch eine Plastifizierungseinrichtung laufen.

Durch die Erfindung soll daher eine Vorrichtung zum Herstellen von Filterstücken geschaffen werden, mit der Filterstücke einheitlicher Beschaffenheit hergestellt werden können. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß ausgehend von der eingangs beschriebenen Vorrichtung dadurch gelöst, daß der Förderer durch zwei Paare an dem nicht umhüllten Filterstrang auf gegenüberliegenden Seiten anliegender Rollen gebildet wird, daß die Rollen über ihnen zugeordnete Antriebseinrichtungen so angetrieben werden, daß die in Bewegungsrichtung des Filterstranges stromabgelegenen Rollen schneller laufen als die stromaufgelegenen Rollen, und daß die Antriebseinrichtung einer der Rollen eine Einrichtung aufweist, durch die die Geschwindigkeit ihres Abtriebsteiles gemäß dem von den Fühlern zum Feststellen von Änderungen der Dichte des Filterstranges erzeugten Signale geändert wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit der nicht umhülite Filterstrang durch zwei in Abstand angeordnete, mit unterschiedlicher Geschwindigkeit laufende Rollenpaare gestreckt, wobei durch Änderung der Geschwindigkeit eines der Rollenpaare das Ausmaß des Streckens und damit die Dichte des Filterstranges und der durch Abschneiden erhaltenen Filterstücke geregelt werden kann. Durch das Strecken wird sogleich die Kräuselung der Fasern des Filtermaterials vermindert, wodurch zugleich der Strömungswiderstand der Filterstücke geändert wird. Der fortlaufende Filterstrang wird mit konstantem Nominalquerschnitt hergestellt; er hat pro Längeneinheit gleichbleibende Masse und einen längs des Filterstranges im wesentlichen gleichbleibenden Strömungswiderstand für Luft. Da fertige Filterstücke eine Länge von etwa 10 bis 20 mm aufweisen, muß zum Erhalt einer gleichmäßigen Zugcharakteristik des Filterstückes der Strömungswiderstand für Luft zumindest über einen solchen Abschnitt des Filterstranges in etwa gleichbleiben. Der Strömungswiderstand, den die durch den Filterstrang strömende Luft überwinden muß, hängt von der Geometrie des Filterstückes im wesentlichen von 4 Faktoren ab:

1. der Faserdichte, d. h. der Anzahl der beim Schnitt durch den Filterstrang pro Flächeneinheit angefundenen Fasern,

⁶S 2. der Deniergradzahl der Fasern,

3. dem Kräuselungsgrad der Fasern,

4. dem Grad der Faser-»öffnung«.

Einige dieser Faktoren beeinträchtigen die Masse

des Filterstranges pro Längeneinheit, so daß Änderungen der Masse des Filterstranges pro Längeneinheit bis zu einem gewissen Grade Änderungen des Strömungswiderstandes des Filterstranges in Längsrichtung widerspiegeln; je höher dabei die Masse des Filterstranges pro Längeneinheit ist, desto größer ist sein Strömungswiderstand in Längsrichtung.

Hat der nicht eingehüllte Filterstrang im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt, so führen Dichteänderungen des nicht eingehüllten Filterstranges oder des eingehüllten Filterstranges im allgemeinen zu Änderungen in den Zugeigenschaften.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der Weiterbildung der Erfindung gemäß Unteranspruch 2 wird eine Änderung der Geschwindigkeit des stromaufgelegenen Rollenpaares nur bei langfristig anhaltenden Fehlersignalen der Fühler herbeigeführt. Damit wird ein Nachregeln der Antriebseinrichtung durch lokale Dichteänderungen vermieden, an denen wegen der Lage der Fühler sowieso nichts mehr geändert werden kann.

Bei der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird zudem eine Mittelung der Dichteschwankungen über den Filterstrang hinweg vorgenommen, so daß ein noch besseres und stetigeres Regeln der Dichte möglich ist.

Bei der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird die Dichte des noch nicht umhüllten Filterstranges ermittelt und zur Regelung verwendet. Dabei wird die Dichte über den Strömungswiderstand des Filterstranges gemessen, welcher später auch beim Rauchen eine wichtige Rolle spielt.

Bei der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 5 erfolgt die Bestimmung der Dichte des Filterstranges in an sich bekannter Weise mit Hilfe der Absorption von ß-Strahlen. Diese Dichtebestimmung kann an dem umhüllten Filterstrang vorgenommen werden, wobei sogleich Unregelmäßigkeiten der Hülle mit erfaßt werden.

Bei der Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 werden »Ausreißer« mit zu großer oder zu kleiner Dichte ausgeschieden. Ein solches Ausscheiden ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn nur über längere Abschnitte des Filterstranges bestehende Dichteänderungen zur Regelung der Streckung des Faserstranges verwendet werden sollen.

Es versteht sich, daß die Dichtebestimmung des Filterstranges auch durch kombinierte Bestimmung des Strömungswiderstandes und der Absorption von ^-Strahlen erfolgen kann und daß das Ausscheiden nicht zufriedenstellender Filterstücke in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen entsprechender Prüfer erfolgen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung im einzelnen beschrieben, und zwar stellt dar:

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung und

F i g. 2 eine Schnittansicht eines Details entlang der Linie H-II in F i g. 1.

Der fortlaufende Filterstrang ist bei FT gezeigt, nachdem er in der Plastifizierungseinrichtung behandelt wurde, in der die Fasern des Stranges geöffnet oder gelockert werden. Der Strang wird gestreckt und in eine Filterherstellmaschine geleitet mit Hilfe von Paaren angetriebener Rollen 11,11 und 12,12. Das Rollenpaar 12,12 wird mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben; das Rollenpaar 11,11 wird mit einer geringeren und steuerbaren Geschwindigkeit angetrieben, so daß der Strang zwischen den beiden Rollenpaaren gestreckt wird, und zwar in einem veränderbaren, steuerbaren Masse.

Die Filterstopfenherstellmaschine 13 weist ein Garniturband 14 auf, das das fortlaufende Einschlagpapiermaterial 15 in die Maschine einzieht. In einem Strangbildmechanismus 16 wird der fortlaufende Strang zusammengedrückt und in die fortlaufende Papierbahn eingehüllt und die Papierbahn verschlossen, um einen fortlaufenden Filterstrang FR von nominal konstantem Querschnitt zu bilden. Eine Abschneideinrichtung 17 zerschneidet den fortlaufenden Strang in gleiche Längen F. Die Geschwindigkeit des Stranges zwischen den Rollen 12, 12 ist die gleiche wie die Geschwindigkeit des Stranges, wenn er durch die Filterstopfenherstellmaschine läuft.

Es hat sich herausgestellt, daß, wenn der Strang FT ohne eine Korrekturwirkung eingehüllt wird, sowohl kurzzeitige als auch langzeitige Änderungen sowohl der Masse je Längeneinheit als auch der Zugcharakteristik des eingehüllten Filterstranges auftreten.

Um diese Variation festzustellen, ist die folgende Anordnung getroffen. Ein Rad 18 weist eine luftdurchlässige Umfangsfläche 19 von konkavem Querschnitt auf und eine ortsfeste SaUgkammer 20 innerhalb des Rades steht in Verbindung mit einer kurzen Länge der luftdurchlässigen Umfangsfläche 19. Eine Saugleitung 21 führt von der Saugkammer 20 zu einem Saugventilator 22, der also Luft durch den luftdurchlässigen Umfangsflächenteil 19 in die Saugkammer 20 zieht. Der Strang FT läuft in Berührung mit der Oberfläche 19 des Laufrades 18 über eine Länge der Umfangsfläche, die geringfügig größer ist als die Saugkammer 20, so daß alle Luft, die in die Kammer eingesaugt wird, zunächst durch den Strang gegangen ist. Das Rad 18 ist mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, die der Lineargeschwindigkeit des Stranges entspricht. Variationen in der Luftdurchlässigkeit des Stranges verursachen so Variationen in der Menge des Luftflusses in die Kammer 20. Ein Luftströmungsbegrenzer 21a in der Leitung 21 sowie eine Leitung 23, die mit dem Rohr 21 stromaufwärts des Begrenzers 21a vorgesehen ist, erlaubt es, Änderungen im Luftdruck in der Kammer 20, die durch diese Strömungsänderung hervorgerufen sind, einem Umformer 24 zuzuführen. Der Umformer erzeugt ein elektrisches Signal, das einer Speichereinheit 25 mittels einer elektrischen Verbindung 26 zugeführt wird. Die Luftdruckvariationen in der Leitung 23 werden ferner einer Integrierungskammer 27 durch einen Strömungsbegrenzer 28 zugeführt, so daß die kurzzeitigen Änderungen im Luftdruck ausgeglichen werden.

Die langzeitigen Luftdruckvariationen der Kammer 27 werden einem Balgen oder einem Stapel biegbarer Kapseln 29 zugeführt. Der Balgen oder die Kapseln 29 dehnen sich so aus oder ziehen sich zusammen zugleich mit den langzeitigen Änderungen des Luftdruckes und betätigen die Eingangskammer 30 eines hydraulischen Verstärkers 31. Der Verstärker 31 ist etwa so ausgebildet, wie dies in der deutschen Patentschrift (M 42 738 III/79b) offenbart ist. Der Verstärker weist ein Ausgangsglied 32 auf, das sich gesteuert vom Eingangsglied 30 bewegt, aber in verstärktem Maße.

Eine Beta-Strahlenprüfvorrichtung ist bei 33 gezeigt. Diese stellt den Betrag von Beta-Strahlung aus einer Quelle 34 fest, der durch den eingehüllten Filterstrang FR hindurchtritt und erzeugt ein elektrisches Signal,

das den Variationen der Masse je Längeneinheit des Stranges FR entspricht. In der Praxis würde noch eine Ausgleicheinheit vorgesehen sein, um ein elektrisches Signal zu ergeben, das der gewünschten Masse je Längeneinheit des Stranges entspricht, so daß das resultierende erzeugte Signal den Unterschied zwischen den beiden Signalen darstellt und den Variationen der Masse je Längeneinheit des Stranges FR einerseits und der gewünschten Masse je Längeneinheit andererseits entspräche. Die Ausgleicheinheit kann die Gestalt einer weiteren Prüfvorrichtung und einer Quelle mit einem dazwischen angeordneten Schirm aufweisen, um so die Wirkung eines Filterstranges von gewünschter Masse je Längeneinheit zu simulieren. Die Beta-Strahlenprüfvorrichtung ist von hoher Ansprechempfindlichkeit, so daß ihr Ausgangssignal sich sowohl mit kurzzeitigen als auch mit langzeitigen Änderungen der Masse je Längeneinheit des Stranges FR ändert. Das Signal wird über elektrische Leitungen 35 und 35a der Speichereinheit 25 zugeführt. Das Signal wird ferner über die elektrische Leitung 35 einer Integriereinrichtung 36 zugeführt, um die kurzzeitigen Änderungen auszugleichen und das Signal, das danach nur noch die langzeitigen Änderungen enthält, wird über eine elektrische Leitung 37 einem umkehrbaren elektrischen Motor 38 zügeführt. Der Motor 38 dreht sich auf diese Weise in einer Richtung oder der anderen, abhängig davon, ob die mittlere Masse je Längeneinheit des Filterstranges FR kleiner oder größer wird als die gewünschte Masse je Längeneinheit. Die Spindel 39 des Motors 38 ist mit einem Gewinde versehen und trägt eine Mutter 40, die bei Drehung des Motors 38 so angehoben oder abgesenkt wird.

Ein elektrischer Motor 41 treibt eine Welle 42, die. z. B. als Hauptwelle der Filterstopfenherstelleinrichtung, das Garniturband 14 antreibt. Das Rollenpaar 12, 12 wird unmittelbar über Kegelräder 43, 44, 45 und 46 von der Welle 42 angetrieben und das Rollenpaar 11, 11 wird über Kegelräder 47, 48 von einem Geschwindigkeitsänderungs- und -reduziergetriebe 49 angetrieben, das wiederum über Kegelräder 50 und 51 von der Welle 42 angetrieben wird. Das Geschwindigkeitsänderungs- und -reduziergetriebe 49 entspricht dem in der britischen Patentschrift 6 18 774 offenbarten. Das Übersetzungsverhältnis der Vorrichtung 49 wird mittels des Gliedes 52 geändert.

Das Ausgangsglied 32 des hydraulischen Verstärkers 31 und die Mutter 40 sind schwenkbar mit entgegengesetzten Enden eines Hebels 53 verbunden und ein Lenker 54 ist mit einem seiner Enden schwenkbar an einem Zwischenpunkt des Hebels 53 und mit seinem anderen Ende am Glied 52 angelenkt.

Die Rollen 11, 11 und 12, 12 sind alle von gleicher Größe und da das Geschwindrgkeitsänderungsgetriebe 49 immer eine Geschwindigkeitsverringerung bewirkt, läuft der Strang, der zwischen den Rollen 12 austritt.

mit einer größeren Geschwindigkeit als derjenigen, mit der er zwischen die Rollen 11, 11 eintritt. Daher wird der Strang zwischen den beiden Rollenpaaren gestreckt. Diese Streckwirkung verringert den Grad der Kräuselung der Fasern und hat das Bestreben, jdie Fasern zu spannen; die Gesamtwirkung ist daher die, die Masse je Längeneinheit des Stranges zu verringern und ebenso den Widerstand gegen eine Luftströmung längs durch den eingehüllten Strang beim eingehüllten Filterstrang. Langzeitiges Ansteigen der Masse je Längeneinheit des eingehüllten Filterstranges, wie es durch die Prüfvorrichtung 33 festgestellt wird, und langzeitiges Absinken der Luftdurchlässigkeit, wie es sich aus langzeitigem Absinken des Luftdruckes in der Saugkammer 20 ergibt, bewirken, daß das Glied 54 in gleicher Richtung bewegt wird. Auf diese Weise wird ein langzeitiges Ansteigen der Masse je Längeneinheit bewirkt, daß der Motor in solcher Richtung gedreht wird, daß die Mutter 40 angehoben wird und entsprechend wird ein langzeitiges Absinken des Luftdrucks in der Saugkammer 20 das Glied 32 aufwärtsbewegen. Beide diese Wirkungen bewegen das Glied 54 aufwärts und dieses bewegt wiederum das Glied 52 in solcher Richtung, daß (' < die Untersetzung der Vorrichtung 49 größer wird. Auf ^ diese Weise wird die Geschwindigkeit der Rollen 11,11 verringert und die Streckung des Stranges wird vergrößert; dies hat die Wirkung, daß die Masse je Längeneinheit des eingehüllten Filterstranges herabgesetzt wird und seine Luftdurchlässigkeit dementsprechend vergrößert wird. Langzeitiges Absinken der Masse je Längeneinheit des eingehüllten Filterstranges und langzeitiges Ansteigen seiner Luftdurchlässigkeit haben die umgekehrte Wirkung; das Glied 52 wird abgesenkt, so daß die Rollen 11, 11 schneller laufen. Auf diese Weise werden langzeitige Änderungen der Masse je Längeneinheit und der Zugeigenschaft des eingehüllten Filterstranges verringert.

Es können trotzdem noch erhebliche kurzzeitige Änderungen auftreten, die nicht dadurch verhindert werden können, daß man den Grad des Streckens des Stranges ändert, weil, wie dargestellt, dies im wesentlichen eine langzeitige Steuerung ist. Um Änderungen in entweder der Luftdurchlässigkeit oder der Masse je Längeneinheit zu verhindern, die auf solchen kurzzeitigen Unregelmäßigkeiten großer Amplitude beruhen, ^v> werden Stopfenlängen F, die solche Änderungen enthalten, zurückgewiesen mittels eines Rückweismechanismus 55. Der Rückweismechanismus, der von beliebiger bekannter Art sein kann, wird von der Speichereinheit 25 gesteuert, die Informationen über den Ort von Stranglängen speichert, die solche kurzzeitigen Änderungen enthalten, und die Speichereinheit betätigt den Zurückweismechanismus 55, wenn ein Stopfen F, der eine solche fehlerhafte Länge des Stranges enthält, sich im Wirkungsbereich des Rückweismechanismus 55 befindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen gleichmäßiger Filterstücke, mit einem Förderer zum Zuführen eines fortlaufenden, nicht umhüllten Filterstranges, mit einer Einrichtung zum Einschließen dieses Filterstranges in eine fortlaufende Hülle, mit einer Einrichtung zum Abschneiden von Filterstücken und mit Fühlern zum Feststellen von Änderungen der Dichte des Filterstranges, welche den Antrieb des Förderers steuern, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer durch zwei Paare an dem nicht umhüllten Filterstrang (FT) auf gegenüberliegenden Seiten anliegender Rollen (11, 12) gebildet wird; daß die Rollen (11,12) über ihnen zugeordnete Antriebseinrichtungen (41 bis 46; 41, 42, 47 bis 51) so angetrieben werden, daß die in Bewegungsrichtung des Filterstranges (FT) stromab gelegenen Rollen (12) schneller laufen als die stromauf gelegenen Rollen (11); und daß die Antriebseinrichtung (41, 42, 47 bis 51) einer der Rollen (11) eine Einrichtung (49) aufweist, durch die die Geschwindigkeit ihres Abtriebsteiles (47) gemäß dem von den Fühlern (18 bis 24; 33 und 34) zum Feststellen von Änderungen der Dichte des Filterstranges (FT) erzeugten Signale geändert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Fühlern (18 bis 24; 33, 34) und der Einrichtung (49) zur Änderung der Antriebsgeschwindigkeit einer der Rollen (11) Integrationsglieder (27; 36) vorgesehen sind.

. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Addierglied (53), durch das die von den Fühlern (18 bis 24; 33,34) erzeugten Signale zu einem Steuersignal zusammengefaßt werden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Fühler durch ein Saugrad (18) gebildet wird, das eine U-förmige Umfangsnut (19) aufweist, in der der noch nicht umhüllte Filterstrang (FT) läuft, wobei die Umfangsnut (19) mit einer Unterdruckkammer (20) in Verbindung steht, deren Innendruck ein Maß für die jeweilige Dichte des noch nicht umhüllten Filterstranges (FT) darstellt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Fühler dem umhüllten Filterstrang (FR) zugeordnet ist und eine Quelle für ^-Strahlen (34) und einen Detektor für j3-Strahlen (33) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (55) zum Ausscheiden von Filterstücken mit unzulässig großen Dichteabweichungen, welche durch das von den Fühlern (18 bis 24; 33, 34) zum Feststellen von Änderungen der Dichte des Filterstranges erzeugte Signal über ein Verzögerungsglied (25) betätigt wird.