DE2007958A1

DE2007958A1 - Vorrichtung mit einer Druckgaskammer mit Gasauslaßventil.1

Info

Publication number: DE2007958A1
Application number: DE19702007958
Authority: DE
Inventors: Josephus Dominicus Zevenaar Dornseiffen (Niederlande)
Original assignee: Turmac Tobacco Company N.V., Zeve'naar (Niederlande)
Priority date: 1969-02-20
Filing date: 1970-02-20
Publication date: 1970-09-03
Also published as: NL6902697A; AU1144170A; US3665962A; FR2037395A5

Description

DR.ING.F.WUESTIIOFF . 8 MÜNCHEN 90 DIPL. ING. G. PULS SCH#Ett»ERSTBASSE 2 DR.E.T.PKCHMANN 2 G 0 7 9 5 8 ϊ*ν**ού ΜΟββί DR. ING. D. BKIIHENS . i ' ^: T*i.co»AMuXni&8SKi

PATENTANWÄLTE γ*οχ*οτι·*τχντ müncue.v

1A/G-37 510

Be s ch re i.bung zu der Patentanmeldung

TURMAC TOBACCO COMPANY N.V., . , .

Zevenaar, Niederlande

betreffend

Vorrichtung mit einer Druckgaskammer mit Gasauslaßventil

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem topfförmigen Dauermagneten mit Polplatte und einer in Richtung ihrer Achse in einem ringförmigen Luftspalt der Polplatte bewegbaren und von elektrischen Stromimpulsen speisbaren Tauchspule, sowie mit einer an der Vorderseite der Polplatte vorgesehenen, nach außen abgeschlossenen Druckkammer für ein unter Überdruck stehen- , des gasförmiges Medium mit einer über einen Kanal mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Auslaßöffnung in einer Wand mit einem Ventilsitz im Inneren der Kammer, die vom Inneren der Vorrichtung aus durch ein vorzugsweise scheibenförmiges Ventilorgan ver- g schlossen werden kann, das mit der Tauchspule durch eine zur Tauchspulenachse koaxial und sich durch eine Kammerwand erstreckende Ventilstange starr verbunden ist und auf das dann, wenn die Tauchspule von einem Stromimpuls durchflossen wird, über die Ventilstange eine Kraft ausgeübt wird, die dessen Öffnungsbewegung bewirkt und bezieht sich auf die Betätigung des Ventilorgans.

Eine solche bekannte Vorrichtung ist so ausgebildet, daß- das Ventil der Druckkammer bzw. des abgeschlossenen Raums schnell geöffnet werden kann und die von einer Unterstützung gehaltene Spule (Tauchspule} entlastet ist, wenn das Ventil in seiner offenen Stellung gehalten wird. Die Tauchspule ist in einem Magnetfeld angeordnet, um die Selbstinduktion und das Gewicht möglichst

00383ß/t513

klein zu halten, Um das Ventil geöffnet zu halten wird der Druck des ausströmenden Gases ausgenutzt, der z.B. dadurch erhöht wird, daß die Auslaßöffnung besonders geformt oder daß das Ventilorgan weit vom Ventilsitz abgehoben wird. Damit das Ventil geschlossen werden kann, nachdem das Austreten des Gasstroms beendet ist, wird eine Druckfeder zur Wirkung gebracht, die den Ventilkörper mit dem Ventilorgan in seine Schließstellung drückt.

Gemäß der Erfindung soll nunmehr eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art geschaffen werden, bei der es möglich ist, das Ventil schnell zu öffnen, und bei der gleichzeitig dafür gesort ist, daß das Ventil schnell geschlossen werden kann, so daß es möglich ist, z.B. von einem pneumatisch-elektrischen oder lichtelektrischen Fühler ausgehende elektrische Stromimpulse in Impulse in Form von kurzzeitig abgegebenen Mengen des gasförmigen Mediums zu verwandeln, wobei diese Gasströme von kurzer Dauer auf vorteilhafte Weise dazu dienen können, eine schnelle Bewegung bzw. einen Transport leichter Gegenstände, z.B. von Abschnitten herbeizuführen, die von einem endlos hergestellten Zigarettenstrang abgetrennt worden sind.

Diese Aufgabe ist für die eingangs genannte Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die ffnungsbewegung des Ventilorgans durch einen einstellbaren Anschlag auf so kleine Werte begrenzbar ist, daß auf das Ventilorgan nach dem Aufhören des Stromflusses durch die Spule lediglich unter dem Einfluß des Überdrucks des gasförmigen Mediums in der Druckkammer eine Kraft ausgeübt wird, die dessen Schließbewegung bewirkt, und deren Wirkungsrichtung der Wirkungsrichtung der zuerst erwähnten Kraft entgegengesetzt ist.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kein Strom mehr durch die Spule fließt und das Ventil seine Pffnungsstellung einnimmt, wird wegen des in dem abgeschlossenen Raum

009836/1513 _BAD original

herrsehenden Drucks, wenn man durch richtige Einstellung des Anschlags die maximal mögliche Öffnungsbewegung des Ventilorgans auf einen ausreichend kleinen Weg begrenzt hat, auf das Ventilorgan eine Kraft in der Schließrichtung wirkende Kraft ausgeübt. Diese Kraft ist um so größer, je kleiner der Abstand des Ventilorgans vom Ventilsitz ist, so daß man sagen könnte, daß die Kraft durch eine nicht linear wirkende starke Feder von sehr kleiner Masse erzeugt wird. Infolgedessen kann die Wiederholungsfrequenz der Bewegungen des Ventilorgans hohe Werte erreichen. |

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Trägheitsmasse der Ventilstange, des Ventilorgans, der Spule und der die Spule mit der Ventilstange verbindenden Vorrichtung klein, d.h. sie beträgt z.B. nur einige Gramm. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist es ohne Schwierigkeiten möglich, eine sehr hohe Wiederholungsfrequenz der Bewegungen des Ventilorgans von z.B. 6 000 Perioden in der Minute zu erzielen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. .' '

Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung im Längsschnitt. .

Die dargestellte Vorrichtung umfaßt einen magnetischen Kreis mit einem zylindrischen Kern 1, einem diesen Kern umgebenden ringförmigen Dauermagneten 2, einer Grundplatte 3,

0 0 9836/1513

die mit dem Kern 1 aus einem Stück besteht, sowie einer ringförmigen Polplatte 4. Der Dauermagnet 2 ist so magnetisiert, daß die Pole des freien Endes des Kerns 1 und der Polplatte 4 entgegengesetzte Polaritäten aufweisen.

In dem ringförmigen Luftspalt 5 zwischen dem Kern 1 und der Polplatte 4 ist ein in Form einer zylindrischen Spule 6 auf eine rohrförmige Unterstützung 7 aufgewickelter Leiter axial bewegbar. Die Unterstützung 7 .ist mit ihrem äußeren Rand an einer kreisrunden Platte 8 befestigt, die mehrere Öffnungen 8a besitzt, durch die bei jeder Bewegung der Platte Luft strömen kann.

Eine zylindrische Abdeckung mit einem scheibenförmigen Abschnitt 9 und einem äußeren Randabschnitt 10 ist mit dem magnetischen Kreis durch mehrere Schrauben 11 fest verbunden. Der scheibenförmige Abschnitt 9 trägt in seiner Mitte einen Nabenabschnitt 12, der von der Polplatte 4 abgewandt ist; der scheibenförmige Abschnitt 9 und der Nabenabschnitt 12 sind mit einer gleichachsig mit der Achse A der Spule 6 angeordneten durchgehenden Bohrung 13 versehen. Ferner ist eine scheibenförmige Platte 14 mit einem zentralen Eabenabschnitt 15 vorgesehen, und dieser Nabenabschnitt oder Ansatz ist der Polplatte 4 zuge.vandt; an seinen, freien Ende weist der Ansatz 15 eine Bohrung 16 von großem Durchmesser auf, die gleichachsig mit der Spulenachse A angeordnet ist. Der freie Rand des hohlen Ansatzes 15 wird durch mehrere in die Abdekkung eingebaute Schrauben 17 in fester Anlage an deia scheibenförmigen Abschnitt"9 der Abdeckung gehalten.

Ein zylindrischer Abschnitt 12a des Nabenabschnitts oder Ansatzes 12, der dem scheibenförmigen Abschnitt 9 unmittelbar benachbart ist, hat einen Außendurchmesseg der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Bohrung 16. Der zylindrische Abschnitt 12a ist an seiner Umfangsflache mit einer Ringnut versehen, in der ein nicht besonders bezeichneter Dichtungsring angeordnet .ist, ua den Zaum 13 in der 3oh-

009836/1513 bad original

rung ΐβ des Ansatzes 15 abzudichten. Die Abdeckung mit ihrem Randabschnitt 10 bildet zusammen mit dem scheibenförmigen Plattenabschnitt H und dem Ansatz 15 einen becherförmigen Körper, der vor der Polplatte 4 angeordnet ist und sich mit seiner Öffnung über den Ringspalt 5 hinweg erstreckt, wobei dieser Körper zusammen mit dem scheibenförmigen Abschnitt 9 der Abdeckung'eine Umschließung für den Raum 18 bildet.

An jedem Ende einer zentralen Bohrung 13 der Abdeckung ist ein z.B. aus selbstschmierender Sinterbronze hergestelltes Lager 19 angeordnet; diese lager dienen als genaue Führungen für eine gleichachsig mit der Spulenachse A angeordnete Metallstange 20, an deren rechtem Ende gemäß der Zeichnung die kreisrunde Platte 8 so befestigt ist, daß sie sich im rechten Winkel zur Achse der Stange erstreckt, wobei die Stange auf der von der Spule 6 abgewandten Seite der Platte 8 angeordnet ist. Am anderen Ende der Stange 20 ist eine dünne Metallscheibe 21 mit ihrem mittleren Teil so befestigt, daß sie sich im rechten Winkel zur Achse der Stange erstreckt, und auf diese Metallscheibe ist eine z.B. aus Gummi hergestellte dünne Scheibe 21a. von ähnlichem Durchmesser fest aufvulkanisiert. Die kleinen Scheiben 21 und 21a bilden das 'Ventilorgan, auf dessen Wirkungsweise im folgenden näher eingegangen wird. Die scheibenförmige Platte 14 und ihr zentraler Ansatz 15 weisen eine zentrale Bohrung 22 auf, deren Achse mit der Spulenachse A zusammenfällt j die Bohrung 22 geht in einem gewissen Abstand von der inneren Stirnfläche des Ansatzes 15 in eine B.ohrung 22a von kleinerem Durchmesser über. In die Bohrung 22 ist ein Rohr 23 eingebaut. Die innere Stirnfläche des Ansatzes 15 weist nahe der Bohrung 22a einen kurzen Ansatz in Gestalt eines ringförmigen Randes 24 auf, der den Sitz für das Yentüorgan 21-21a bildet. Die Bohrung 13 des scheibenförmigen Abschnitts 9 der Abdeckung bildet zusam- " men mit den Bohrungen 22a und 22 einen sich durch die Wand des abgeschlossenen Raums 18 erss.treeken&en Kanal, der von der Innenseite der Vorrichtung aus durch das Ventilor^un 21

BAD ORiGSMAL

009836/1513

geschlossen v/erden kann, welches durch die in dem Kanal durch die Lager 19 geführte Stange 20 mechanisch mit der Spule 6 verbunden ist.

Nachstehend ist die ϊ/lrkungsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.

Der Raum 18 7/ird über eine sich durch die scheibenförmige Platte 14 und den Ansatz 15 erstreckende Bohrung 25 ständig unter dem Druck eines gasförmigen Mediums, z.3. von Luft, gehalten, wobei dieser Druck z.B. 4 atü beträgt. Der Spule 6 _ werden über einen flexiblen Leiter 26 elektrische Steuerstromimpulse mit einer Stromstärke von z.B. 10 A und einer Periodenlänge von 600 Mikrosekunden zugeführt, die z.B. mit Hilfe einer gedruckten Schaltung 27 erzeugt werden, welche die Form eines Rings hat, und der sclienatisch angedeutete elektronische Teile 28 zugeordnet sind, die eine Schaltung bekannter Art bilden, mittels deren Stromimpuls^ von kurzer Dauer erzeugt werden, wie es z.B. nach den gleichen Grundgedanken bei elektronischen Blitzlampen für phot ο graphische Zv/ecke geschieht.

\7egen des in dem Raum 18 herrschenden Überdrucks befindet sich das Ventil 21-21a-24 zuerst in seiner geschlossenen Stellung. Sobald ein elektrischer Stromimpuls durch die Spule fc 6 fließt, die sich in dem Dauermagnetfeld innerhalb des Luftspaltes 5 befindet, wird auf die Spule eine Lorentz-Kraft ausgeübt, die das Ventil veranlaßt, sich zu öffnen, d.h. das Ventilorgan von seinem Sitz 24 abzuheben; diese Bewegung wird durch einen einstellbaren Anschlag 29 begrenzt, der in einen, Teil des magnetischen Kreises eingebaut ist und durch eine zentrale Bohrung des Kerns 1 und der Basisplatte 3 ragt und sich nach innen bis über die Polplatte 4 hinaus erstreckt. Nunmehr wird ein kräftiger Luftstoß über das Rohr 23 abgegeben, so daß die Luft aus dem freien Bnde dieses Rohrs entweicht. Nachdem der Stromimpuls die Spule 6 durchflossen hat, wirkt keine Lorentz-Kraft mehr ,auf die Spule, und das Ventil wird infolge des Überdrucks der Luft in dem Ilaum 18 gescalos-

EAu ORiCRML 009836/1513

sen, da dieser Luftdruck eine Kraft erzeugt, die eine Schließbewegung des Ventils herbeifährt und in einer zur 7/irkungsrichtung der Lorentz-Kraft entgegengesetzten Richtung wirkt.

Damit sich das Ventil mit einer hohen Geschwindigkeit schließen kann, wird die Masse der Spule 6, des Trägers 7 und der kreisrunden Platte 8, welch letztere beide z.B. aus dem unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung "Pertinax" erhältlichen V/erkstoff bestehen, der z.B. aus nichtrostenden Stahl hergestellten Stanve 20 und des Ventilorgans 21-21a, bei dem es sich um eine kleine Scheibe aus Aluminium bzw. eine kleine Gummischeibe handelt, von denen jede eine Dicke von 1 mm hat,, möglichst klein gehalten, so daß sie z.B. 8 Gramm entspricht.

Bei einer AusfUhrungsform der soeben beschriebenen Vorrichtung, bei der der Durchmesser des Ventilorgans, das sich im rechten Winkel zu ^er Spulenachse A erstreckte, z.B. 11 mm betrug und erheblich größer war als der z.B. 6 mm betragende Innendurchmesser der Bohrung 22a nahe dem Ventilsitz, und bei der der Durchmesser dieser Bohrung wiederum größer war als der z.B. 3 oe betragende Durchmesser des dem Ventilorgan benachbarten Endes der Stange 20, ließ sich ohne jede Schwierigkeit eine 7/iederholungsfrequenz der Bev/egungen des Ventilorgans von 6000 Bev/egungen in der Kinute erzielen.· έ

Mit Hilfe des Anschlags 29 kann man die Öffnungsbewegung auf eine solche Strecke begrenzen, daß die durch den Luftdruck in dem Raum 18 auf*das Ventilorgan ausgeübte Kraft um so größer ist, je kleiner der Abstand zwischen dem Ventilorgan und dem Ventilsitz ist. Hierbei wirkt die durch den Luftdruck in den Raum 18 auf das Ventilorgan ausgeübte Kraft so wie die Kraft einer nicht linearen Feder, so daß ein Abprallen der beweglichen Baugruppe und somit das Entstehen pneumatischer Schwingungen vermieden ist.

Die beschriebene Vorrichtung kann auf vorteilhafte Vfeise dazu dienen, Gegenstände, die bis zu einea bestimmten Ausmaß

00 98-36/1513 bad original

von einem festgelegten Nennwert abweichen, von einem Satz sich bewegender Gegenstände von geringem Gewicht zu trennen.

Beispielsweise kann man die Vorrichtung in Verbindung mit einer Maschine zum kontinuierlichen Herstellen eines Filter- oder Zigarettenstrangs benutzen, der eine Schneidevorrichtung und eine Fördervorrichtung zugeordnet sind, mittels deren der sich bewegende Strang in einen Satz von kurzen Ab*- schnitten unterteilt wird, die sich bewegen und jeweils durch einen Abstand getrennt sind. Hierzu sei bemerkt, daß es wirtschaftlich von Vorteil ist, wenn es möglich ist, aus einem Satz von Gegenständen jeden einzelnen Gegenstand auszuscheiden, der in einem gewissen Ausmaß von einer festen Form abweicht, statt eines der bekannten Verfahren anzuwenden, bei dem z.B. ein Teil des Satzes, der von der Norm abweichende Gegenstände enthält, von den übrigen Gegenständen getrennt wird, oder bei dem Gegenstände aus dem Satz auf Grund einer Beurteilung von wahllos entnommenen Proben ausgeschieden werden.

Der aus dem laufenden Strang hergestellte Satz von stabföraigen Abschnitten 30 wird dann gemäß der Zeichnung durch eine schematisch dargestellte Fördervorrichtung 31 beispielsweise im rechten V/inlcel zur Achse A der Spule der Vorrichtung in einem kleinen Abstand von dem Rohr 23 an dessen Austrittsöffnung vorbeigeführt.

Ein hinter der den Strang erzeugenden Maschine und vor der Schneidevorrichtung angeordneter Geber erzeugt ein elektrisches Steuerstromsignal für jeden den Geber passierenden Teil des Strands, dessen Länje der länge eines der herzustellenden Abschnitte entspricht, und der in einem gev/issen Ausmaß, z.B. bezüglich seines mittleren Radius, von der ITorr. abweicht; solche Signale können z.B. durch eine Fühlvorrichtung erzeugt werden, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 19 56 152.5 beschrieben ist. ,'

■ ο υ ( ^ BAD OT«G!NAL

009836/1513

Dieses Steuersignal kann dann der Spule 6 der erfindungsgemäSen Vorrichtung über eine Speicheranordnung auf eine solche Weise zugeführt werden, daß sich in dem.Augenblick, in dem ein bestimmter Steuerstromimpuls durch die Spule
fließt, der Strangabschnitt, bezüglich'dessen die Kühlvorrichtung eine Abweichung festgestellt und durch den Impuls angezeigt hat, gerade an der Austrittsöffnung des Rohrs 23 vorbei bewegt, so daß dieser Abschnitt durch einen in diesem Augenblick abgegebenen stoßartigen Luftstrom von der Fördervorrichtung 31 entfernt wird.

Patentansprüche;

0098^6/1513 BADOR,_GlNAL

Claims

Patentansprüche

\\d Vorrichtung mit einem topfförmigen Dauermagneten mit Polplatte und einer in Richtung iher Achse in einem ringförmigen Luftspalt der Polplatte bewegbaren und von elektrischen Stromimpulsen speisbaren Tauchspule, sowie mit einer an der Vorderseite der Polplatte vorgesehenen, nach außen abgeschlossenen Druckkammer für ein unter Überdruck stehendes gasförmiges Medium mit einer über einen Kanal mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Auslaßöffnung in einer Wand mit einem Ventilsitz im Inneren der Kammer, die vom Inneren der Vorrichtung aus durch ein vorzugsweise scheibenförmiges Ventilorgan verschlossen werden kann, das mit der Tauchspule durch eine zur Tauchspulenachse koaxial und sich durch eine Kammerwand erstreckende Ventilstange starr verbunden ist und auf das dann, wenn die Tauchspule von einem Stromimpuls durchflossen wird, über die Ventilstange eine Kraft ausgeübt wird, die dessen Öffnungsbewegung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsbewegung des Ventilorgans (21, 21a) durch einen einstellbaren Anschlag (29) auf so kleine Werte begrenzbar ist, daß auf das Ventilorgan nach dem Aufhören des Stromflusses durch die Spule (6) lediglich unter dem Einfluß des Überdrucks des gasförmigen Mediums in der Druckkammer (18) eine Kraft ausgeübt wird, die dessen Schließbewegung bewirkt, und deren Wirkungsrichtung der Wirkungsrichtung der zuerst erwähnten Kraft entgegengesetzt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der Ventilstange (20), des Ventilorgans (21, 21a), der Spule (6) und der die Spule mit der Ventilstange verbindenfen Bauteile (8, 8a) klein ist und z.B. nur ein-ige Gramm beträgt, so daß die gesamte Massenträgheit der genannten Teile klein ist.

009836/1513