DE2034689A1

DE2034689A1 - Verfahren zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Schneidleistung bei Tabak Schneidemaschinen und Vorrichtung zu seiner Durchfuhrung

Info

Publication number: DE2034689A1
Application number: DE19702034689
Authority: DE
Inventors: Josef Dr Hayn Günther Dipl Ing Wien P Marek
Original assignee: Austria Tabakwerke AG vorm osterr Tabakregie, Wien
Priority date: 1969-07-14
Filing date: 1970-07-13
Publication date: 1971-02-04
Also published as: DE7026307U; US3709274A; GB1289279A; CH526275A; AT292533B; FR2054269A5

Description

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Or. E.Wiegand, Dipl.-Ing. W. Niemann Dr.M.Kohler. Dipl.-lng. C. Gernhardt

Patentanwälte MÖNCHEN 15,.Nußbaums*. 10

W. H9O5/7O d· 13. Juli 1970

Austria Tabakwerke Aktiengesellschaft vorm. österreichische Tabakregie, Wien, Österreich

Verfahren zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Schr.eid leistung bei Tabakschneidemaschinen und Vorrichtung zu seiner Durchführung -

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzielung

einer möglichst gleichmäßigen Schneidleistung bei Tabakschnei- a demaschinen mit automatischer Beschickung, bei welchen der Tabak, z.B. über einen Stauschacht, auf einen Zuführungskanal gebracht und in diesem unter Pressung zu den Schneidmessern befördert wird. Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

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Bei der Tabakaufbereitung werden die Tabakblätter befeuchtet und erwärmt, damit sie geschmeidig werden, bevor sie der Tabakschneidemaschine zugeführt werden. Der geschnittene, feuchte Tabak wird in geheizten Trommeln meist unter Einblasen von Warmluft bis zu seinem gewollten Feuchtigkeitsgehalt getrocknet. Es ist für die Weiterverarbeitung des Tabaks von besonderer Wichtigkeit, daß der gewünschte Feuchtigkeitsgehalt genau erreicht wird, ohne allzugroße Abweichungen von dem vorgegebenen Wert. Dies bereitete bisher unter anderem deshalb Schwierigkeiten, weil die Schneidleistung der Tabakschneidemaschine sehr schwankend war, wodurch unterschiedliche Tabakmengen mit unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalten in die Trockentrommel gelangten.

Man versuchte dies durch Zwischenschaltung sogenannter dosierender Steilförderer oder ähnlicher Geräte zwischen der Tabakschneidemaschine und der Trockentrommel zu erreichen, welche Fördereinrichtungen für eine konstante Tabakzufuhr zur Trockentrommel sorgen. Dabei muß ein Teil des einlangenden Tabaks in dieser Fördereinrichtung gespeichert werden, was zu Anhäufungen von Tabak führt, was jedoch ebenfalls tunlichst vermieden werden soll.

Darüber hinaus hat man versucht, dem unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalt und der schwankenden Tabakmeng® dadurch Rechnung zu tragen, daß die Wärmezufuhr zur Trockentrommel geregelt wurde. Es konnten aber die Feuchtigkeitsschwankuhgen

damit nie ausgeglichen werden.

Gleichfalls wurde versucht, dtea gesehnittenen Tabak «m

Ausgang

ooittt/tsos

Ausgang der Tabakschneider mittels Bandwaagen zu wiegen und in Abhängigkeit von dem MeBergebnis die Drehzahl des rotierenden Schneidkopfes zu regeln. Dieses Verfahren 1st aber kostspielig und vor allem sehr störungsanfällig.

Es wurde bisher auch schon versucht, die Schneidleistung der Tabakschneidemaschine zu regeln. Die bisherigen Regeleinrichtungen bei Tabakschneidemaschinen, bei denen der Tabak von oben in einen etwa senkrechten Schacht, den sogenannten Stauschacht, eingefüllt wurde, steuerten die Beschickung der Tabak- fi schneidemaschine nach der Füllhöhe in diesem Stauschacht derart, daß versucht wurde, diese Füllhöhe möglichst konstant zu halten. Beispielsweise wurden zwei übereinander angeordnete

schacht Photozellen verwendet, die bei Absinken der Füllhöhe im Stau-/ unter die untere Photozelle die weitere Zufuhr von Tabak veranlassen, solange bis die darüber angeordnete Photozelle anzeigt, daß die durch diese gegebene Füllhöhe im Stauschacht überschritten ist, worauf die Tabakzufuhr wieder unterbrochen wird. Es sind auch mechanische Schalter bekannt, die direkt vom Tabak im Stauschacht betätigt werden und ebenfalls den Zweck haben, die Füllhöhe ie Stauschacht anzuzeigen bzw. zu regulieren.

Hie sich aber bei Berücksichtigung der Eigenschaften des Tabaks ergibt, ist die Konstanthaltung der Füllhöhe im Stauschacht nicht ausreichend, um für eine gleichmäßige Schneidleistung der Tabakschneidemaschine zu sorgen. Weist der Tabak nämlich einen erhöhten Feuchtigkeitsgehalt auf, so wird sich bei gleicher Füllhöhe eine wesentlich höhere Packungsdichte des

Tabaks

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Tabaks im ZufUhrungskanal zu den Schneidmesserη der Tabakschneidemaschine ergeben. Dies ist dadurch zu erklären, daß die einzelnen Tabakblätter oder Tabakblätterstücke sowohl spezifisch schwerer als auch weicher und daher leichter zusammendrückbar werden. Wegen dieser höheren Packungsdichte im Zuführungskanal wird eine größere Menge Tabak pro Zeiteinheit den Messern zugeführt und geschnitten, womit die Schneidleistung der Maschine erhöht wird. Somit kommt es trotz Konstanthaltung der Füllhöhe im Stauschacht zu schwankenden Schneidleistungen der Tabakschneidemaschine.

Da das Konstanthalten der Füllhöhe nicht das geeignete Mittel zur Kontrolle der Schneidleistung von TabakSchneidemaschinen ist, sondern auch die wechselnden'Eigenschaften des Blattabaks, insbesondere seiner Feuchtigkeit, berücksichtigt werden nüssen, wurde nach einer völlig anderen Art der Kontrolle der Schneidleistung gesucht.

Erfindungsgemäß wird eine möglichst gute Konstanz der Schneidleistung dadurch erreicht, daß die Dichte des Tabakstromes vor oder im Zuführungskanal gemessen wird und durch Steuerung der Beschickung der Tabakschneidemaschine mit dem zu einem Steuersignal umgeformten Meßsignal die Dichte des Tabakstromes möglichst konstant gehalten wird.

Bei der Erfindung wurde von der Überlegung ausgegangen, daß die Schneidleistung der Maschine bei konstanter Fördergeschwindigkeit im Zuführungskanal, die gegeben ist, nur vom Querschnitt der Mundstücköffnung der Tabakschneidemaschine, der Anzahl von Schnitten pro Zeiteinheit und der Dichte des

Tabaks

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Tabaks an der Mundstücköffnung abhängig ist. Um die Schneidleistung konstant zu halten, muß daher die Dichte.des Tabaks konstant gehalten werden, da alle anderen Parameter nur von der Bauart der Maschine bzw. den geometrischen Anordnungen der Maschinenteileλ die vorgegeben sind, abhängig sind.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt vor allem in der Tatsache, daß bei Verarbeitung unterschiedlicher Tabaksorten, ebenso wie bei anders bedingten Veränderungen der Eigenschaften des Tabaks, die Schneidleistung der Tabakschneide- H maschine wesentlich konstanter gehalten werden kann als dies bisher möglich war und die Schwankungen in der Konsistenz des zugeführten Tabaks automatisch ausgeglichen werden, beispielsweise durch selbsttätige Wahl der richtigen Füllhöhe im Stauschacht .

Um weniger auf kleinere und unbedeutendere Schwankungen der Dichte des Tabakstromes anzusprechen, ist es gemäß der Erfindung auch vorteilhaft, die Dichte des Tabakstromes an mehreren Stellen vor oder im Zuführungskanal zu messen und

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mittels Mittelwertbildung aus den verschiedenen Meßwerten die mittlere Dichte zu bestimmen, in Abhängigkeit von welcher dann die Tabakzufuhr gesteuert wird.

Wenn eine intermittierende Tabakzufuhr vorgesehen werden soll, ist es nach der Erfindung vorteilhaft, daß die Dichtemessung kontinuierlich erfolgt und bei Auftreten einer Unterschreitung eines zulässigen Abweichungswertes vom Sollwert der Dichte die Beschickungsvorrichtung durch das Steuersignal in Bewegung gesetzt wird, bis der Sollwert wieder erreicht ist, worauf die

Beschickungsvorrichtung

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Beschickungsvorrichtung wieder angehalten wird. ^ * ·''■^ry-

Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß bei kontinuierlicher Beschickung der Tabakschneidemaschine die Dichte kontinuierlich gemessen wird und die Fördergeschwindigkeit der Beschickung durch das Steuersignal kontinuierlich den gemessenen Abweichungen der Dichte von einem Sollwert angepaßt wird.

Eine besonders günstige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß an einer Seitenwand bzw. an den beiden Seitenwänden des Zuführungskanals der Tabakschneidemaschine wenigstens ein Dichtemeßgerät angeordnet ist, daß die Meßstrecke des Dichtemeßgerätes annähernd quer zur Förderrichtung de« Tabaks liegt und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, dl« an ihrer einen Seite mit dem Dichtemeßgerät und an ihrer anderen Seite mit dem Motor oder dem Getriebe der Beschickungsvorrichtung, z.B. eines Förderbandes, gekoppelt ist und die die Beschickungsgeschwindigkeit steuert.

Eine vorteilhafte Ausführungsform dieser Vorrichtung

ist dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtemeßgerät ein Strah-

Strahlungsguelle an der einen Seitenwand und dessen lungsabsorptionsmeßgerät ist, dessen/Strahlungsdetektor an

der anderen Seitenwand des Zuführungskanals angeordnet ist. Es ist aber auch eine andere Art der Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zweckmäßig, die dadurch geicminzeichnet ist, daß als Dichtemeßgerät ein StrahlüngsrUclcetreu- meßgerät vorgesehen ist, dessen Strahlungsquelle nnä dessen Strahlungsdetektor an derselben Seitenwand des Zuführung«--»

kanal»

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ORIGINAL INSPECTED

Kanals angeordnet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorteilhaft, als Strahlungsquelle einen Kernstrahler zu verwenden, vorzugsweise einen Gamma-Strahler, wie Co ,Tm oder Cs¹³⁷ +Ba¹³⁷. Als Strahlungsdetektor für die erfindungegemäß· Vorrichtung ist eine Ionisationskammer oder ein strahlungsempfindllcher Halbleiter zweckmäßig. (Dabei bedeutet die Angabe Ce + Ba , daß das Isotop Cäsium 137 Gammastrahlen , aussendet und sich beim Zerfall das Isotop Barium 137 bildet, π welches ebenfalls Gammastrahlen aussendet,.sodaß beide Strahler gemeinsam auftreten.)

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Sollwertpotent iometer oder ein dem zur Dichtemessung verwendeten gleiches Strahlungsabsorptionsmeßgerät mit einem Sollwertv«rgleichsabsorber und einen Komparator auf, in dem das Sollwertsignal mit dem Meßsignal des Dichtemeßgerätes verglichen wird und der ein der Differenz der beiden Werte proportionales Signal abgibt, welches zur Steuerung des Motors der Beschickungsvorrichtung verwendet wird.

Vorteilhafterweise ist bei kontinuierlicher Beschickung der Tabakschneidemaschine in der Steuereinrichtung ein Regler mit Proportional-Integral-Verhalten vorgesehen, dem das Signal des Komparators zugeführt wird, an welchen Regler die Steuerstufe für die Motoransteuerung angeschlossen ist, und es ist eine Rückkopplung vom Motor zum Regler Über einen Tachogenera-

tor vorgesehen.

Im

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Im nachfolgenden wird die Erfindung an Hand eines speziellen Ausführungsbeispieles, das in der'Zeichnung dargestellt ist, näher beschrieben.

In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine schematisch dargestellte Tabakschneidemaschine im Schnitt und ein Förderband, von welchem aus die Tabakschneidemaschine beschickt wird; Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den ZufUhrungskanal, an dessen Seitenwänden ein StrahlungsabsorptionsmeBgerät angeordnet ψ\ ist; Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung bei intermittierender Beschickung und Fig.· 4 ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung für kontinuierliche Beschickung.

In Fig. 1 ist beispielsweise eine Tabakschneidemaschine mit einem Stauschacht 1 dargestellt. Von der Beschickungseinrichtung, die in Fig. 1 als Förderband 2 dargestellt ist, wird der Tabak von oben in den Stauschacht eingebracht. Selbstverständlich ist es zur Ausführung der Erfindung nicht notwendig, die Tabakschneidemaschine Über einen Stauschacht 1 zu be- ^ schicken; es könnte der Tabak auch gleich direkt in den Zuführungskanal gebracht werden.

Der Stauschacht 1 mündet in einen Zuführungskanal 3. Dieser besitzt feste Seitenwände 4 (siehe Fig. 2) und einen in Längsrichtung bewegbaren Boden 5, der beispielsweise ein Förderband, eine Zuführungskette, ein geripptes Band od.dgl. sein kann. Um diesen sich bewegenden Boden 5 gegen den Druck des Tabakstromes abzustützen, ist unterhalb eine feste Bodenplatte 6 angeordnet. Der bewegbare Boden 5 läuft beispielsweise um die Rollen 7, von denen eine oder mehrere angetrieben

sein 009886/150$

. , . 2034683

sein können. .

Bei Maschinen mit einem Stauschacht 1 ist die Rückwand des Stauschachtes 1 als vor- und zurückschwingendes Gitter 8 ausgebildet, das an seinem oberen Ende am Lager 9 aufgehängt ist. Der Antrieb erfolgt beispielsweise durch einen Motor mit Reibungskupplung 10. Das schwingende Gitter 8 dient vor allem dazu, den in den Zuführungskanal 3 eingebrachten Tabak vorzukomprimieren und In Richtung auf die Schneidmesser zu schieben.

Der Zuführungskanal 3 ist in seinem hinteren Teil, in welchem der Tabak eingebracht wird, offen und in seinem vorderen Teil durch eine bewegbare Decke 11, die so wie der Boden gleichfalls durch ein Förderband, eine Zuführungskette od.dgl. gebildet sein kann, nach oben hin verschlossen. Das Förderband, die Gliederkette od.dgl., die die Decke 11 bilden, kann beispielsweise über die Rollen 12 laufen, von denen wieder eine oder mehrere angetrieben sein können.

Die bewegbare Decke 11 und der bewegbare Boden 5 endigen an der Vorderseite des ZufUhrungskanals 3 etwa auf gleicher Höhe. Zwischen sich lassen sie die Mundstücköffnung 13 des Zuführungskanals 3 frei. Um einen besseren Schnitt der vor der Mundstücköffnung 13 um eine guer zum Zuführungskanal 3 liegende Achse 14 rotierenden Messer 15 zu gewährleisten, wird die Mundstücköffnung 13 außerdem noch durch zwei diese nach oben und unten begrenzende Winkel 16 gebildet, die vor der Decke 11 und dem Boden 5 der Tabakschnei'demaschine angeordnet sind, wobei der obere Winkel mit der -Decke 11 verbunden und mit dieser bewegbar ist.

Die

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Die Decke 11 ist schwenkbar an einer Achse 17 mit ihrem von der Mundstücköffnung 13 entfernteren Teil gelagert, sodaß der vordere, also der der Mundstücköffnung 13 benachbarte Teil, auf- und abschwenkbar ist. Der durch die Anordnung einer Decke 11 komprimierte Tabakstrom wird versuchen, den nicht gelagerten vorderen Teil des Deckels 11 aufzudrücken. Als Gegengewicht gegen diesen aufwärtsgerichteten Druck ist im vorderen Teil über ein Gestänge 18 ein Ausgleichsgewicht 19 gelagert, welches im PuBe der Tabakschneidemaschine angeordnet ist. Die schwenkbare Lagerung der Decke 11 und das Ausgleichsgewicht 19 sind deshalb vorgesehen, um durch das Ausgleichsgewicht 19 eine gleichmäßige Kompression auch bei unterschiedlicher Tabakkonsistenz zu erreichen.

Bei einer Maschine mittlerer Leistung kann die Breite des Bodens 5 des Zuführungskanals 3, d.h. die Breite des Förderbandes, der Zuführungsketten u.dgl., beispielsweise 400 mm betragen. Die Vorschubgeschwindigkeit der Ketten oder des Bandes 5 kann etwa 875 mm pro Minute betragen. Die Messer der Messerwalze (14, 15) ermöglichen bei einer Drehzahl von etwa 250 Umdrehungen pro Minute etwa 1250 Schnitte pro Minute. Dabei liegt die Schnittbreite des Tabaks im allgemeinen zwischen 0,6 und 0,8 mm. Es ergibt sich dabei eine Schneidleistung einer solchen mittleren Tabakschneidemaschine von etwa 20 kg pro Minute bei einer Dichte des Tabaks am Mundstück von ungefähr 0,87 g pro cm . Hinzuzufügen 1st noch, daB die Dichte des Tabaks am Beginn des Zuführungskanals. 3 etwa 0,2 g pro cm ist, sodaß der Tabak Im Verlaufe des Zuführungskanals

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3 bis zu den Schneidmessern 15 auf mehr als das Vierfache komprimiert wird.

Gemäß der Erfindung soll nun vor oder im ZufUhrungskanal 3 eine oder mehrere Dichtemessungen vorgenommen werden. Die Dichtemessung kann dabei auf beliebige Art und Weise erfolgen. .

Zunächst könnte dies beispielsweise durch Wägung erfolgen, wobei das Gewicht des Tabaks auf mechanischem Wege durch spezielle Förderbänder bzw. Förderbänderglieder, die mit Waagen f\ verbunden sind, gemessen wird. Aber nicht nur eine rein mechanische Wägung ist möglich, auch pneumatische oder hydraulische Wägeeinrichtungen können vorgesehen sein. Dabei kann aus dem Druck auf die Bodenfläche auf die Dichte des Tabaks geschlossen werden, da die geometrische Anordnung oberhalb der Meßeinrichtung bekannt und vorgegeben ist.

Die Dichte ist auch elektrisch bestimmbar. Dabei ist die Meßeinrichtung an den Seitenwänden 4 der Tabakschneidemaschine angeordnet und die Meßstrecke 20 liegt annähernd quer

zum Tabakzuführungskanal 3. Es kann sich bei den elektrischen Messungen um.WiderStandsmessungen eines Hochfrequenzstromes handeln oder um Kapazitätsmessungen. Es wird bei den elektrischen Messungen praktisch immer der jeweilige Wert der Dielektrizitätskonstante des Tabak-Wasser-Luftgemisches zwischen den Seitenwänden 4 des ZufUhrungskanals 3 und der Verlustwinkel gemessen. Die Messung erfolgt so wie sie in der Tabakinjäustrie zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes des Tabaks üblich ist.

Mißt

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Mißt man den Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks auf die übliche Art vor der Einbringung in den Zuführungskanal an einer Stelle, von welcher an sich der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks nicht mehr ändern kann, und dann nochmals im Zuführungskanal, so kann durch Vergleich der beiden Meßsignale, beispielsweise in einem Komparatur, der Einfluß.des gleichbleibenden Feuchtigkeitsgehaltes eliminiert werden und ein Signal erhalten werden, das als Maß für die Dichte des Tabaks im Zuführungskanal 3 anzusehen ist. Es kann dabei dieses Meßsignal, das nur mehr

" von der Dichte abhängt, zur Steuerung der Beschickung verwendet werden.

Besonders einfach und vorteilhaft ist es aber, wenn die Dichtemessung durch Absorptionsmessung von elektromagnetischen Strahlen oder Kernteilchen bestimmt wird. Dabei können sehr günstig Radioisotope eingesetzt werden.

Bei Anwendung des Durchstrahlungsverfahrens ist an der Außenwand der einen Seitenwand 4 des Zuführungskanals 3 eine Strahlungsquelle Q befestigt und an der Außenwand der gegen-

^ überliegenden Seitenwand 4 des Zuführungskanals 3 ein Strahlungsdetektor D angeordnet, wie dies in Fig. 2 näher dargestellt ist. Es ist aber auch die Anwendung der Rückstrahlmethode vorteilhaft, u.zw. insbesondere dann, wenn der Zuführungskanal 3 der Tabakschneidemaschine nicht ohne weiteres von beiden Seiten her zugängig ist. In diesem Falle ist die Strahlungsquelle Q und der Strahlungsdetektor D an derselben Seitenwand 4 des Zuführungskanals 3 befestigt. Die Meßstrecke 20 liegt in beiden Fällen wieder annähernd quer zum Zuführungskanal ,

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kanal, wie dies bei 2O in Fig. 1 andeutungsweise dargestellt ist.

Die Messung kann an sich an jeder beliebigen Stelle des Zuführungskanals 3 oder knap? vor diesem erfolgen, wobei nur berücksichtigt zu werden braucht, daß ab der Meßstelle die Dichteänderungen des Tabakstromes nur mehr von den geometrischen Abmessungen der Maschine abhängen, aber sonst keinerlei anderem Einfluß mehr unterworfen sind. Dabei ist zu berücksichtigen, daß gegen das Mundstück 13 zu die Dichte des Tabaks _r, immer mehr nur von der Pressung durch das Gewicht 19 und seiner Kon-sistenz abhängt. Man wird zweckmäßigerweise die Messung an einer Stelle des Tabakstromes vornehmen, an welcher dieser noch eine geringere Dichte aufweist, wie beispielsweise an jener Stelle« an der der Tabak in den Zuführungskanal 3 eingebracht wird, also etwa am Fuße des Stauschachtes. Dort beträgt die Dichte des Tabakstromes, wie schon.oben angegeben wurde, weniger als ein Viertel der Dichte an der Mundstücköffnung, nämlich bei einer Tabakschneidemaschine mittlerer Leistung etwa 0,2 g pro cm . Ί

Da die Meßeinrichtungen direkt an den Seitenwänden 4 des Zuführungskanales 3 befestigt sind, ist die Länge der Meßstrecke 20 gleich dem Abstand der beiden Seitenwände 4, welcher bei parallelen Seitenwänden 4 der Breite des bewegbaren Bodens 5, also des Förderbandes od.dgl., entspricht. Diese beträgt im angegebenen Beispiel 400 mm.

In Fig. 2 ist eine beispielsweise Konstruktion eines Dichtemeßgerätes unter Verwendung von Radioisotopen im Schnitt

dargestellt.

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dargestellt. An der linken Seitenwand 4 ist die Strahlungsquelle, allgemein mit Q bezeichnet, angeordnet. An der Außenwand der rechten Seitenwand 4 ist ein Strahlungsdetektor, allgemein mit D bezeichnet, im besonderen eine Ionisationskammer, dargestellt. Zwischen den beiden Seitenwänden 4 befindet sich der Zuführungskanal 3 mit dem bewegbaren Boden 5 und der darunter liegenden festen Bodenplatte 6. Der bewegbare Boden 5 besteht aus einem Förderband mit Querrippen, sodaß eine gute Mitführung des Tabaks gewährleistet ist. Der Zuführungskanal 3 ist mit Tabak gefüllt. Der Tabakstrom' ist mit 21 bezeichnet.

Die Strahlungsquelle Q enthält als zentralen Körper einen drehbaren Aluminiumzylinder 22, der die Quellenhalterung bildet. In seiner Mitte enthält er den Strahler 23, z.B. ein radioaktives Präparat, wie den Gamma-Strahler Co . Die Strahlung kann durch den Zylinder durch eine radiale Bohrung oder einen radialen Schlitz 24 im Zylinder austreten. Diese Bohrung bzw. dieser Schlitz 24 reicht bis zu Mitte, also bis zum Strahler 23. Dieser Schlitz oder diese Bohrung 24 ist durch ein Sicherheitsstrahlungsfenster 25, beispielsweise aus Chromstahl, verschlossen. Der Zylinder ist drehbar angeordnet, wobei seine Drehung beispielsweise über einen Elektromotor erfolgen kann, sodaß bei Nichtbenutzung der Apparatur das Strahlungsfenster 25 aus seiner Lage zum Tabakstrom weg gegen die Abschirmung hin gerichtet werden kann. Der Aluminiumzylinder besitzt einen Mantel 26, beispielsweise aus Blei, der ebenfalls durch das Sicherheitsstrahlungsfenster 25 unterbrochen ist. Die beschriebene Quellenhalterung 22 ist in einem Tragkörper

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27, der gleichfalls aus Aluminium bestehen kann, gelagert, welcher an der Außenwand der Seltenwand 4 des Zuführungskanals 3, z.B. mittels Schrauben 28, befestigt ist. Der Tragkörper 27 ist gegen den Zuführungskanal 3 hin offen und ragt durch die Seitenwand 4 des Zuführungskanals 3 hindurch, schließt jedoch mit dessen Innenwand eben ab, um keinen Strömungswiderstand für den Tabakstron zu bilden. Diese öffnung des Tragkörpers 27 zum Inneren des Kanals 3 hin ist mit einem Strahlungsfenster 29, z.B. aus Chromstahl, verschlossen. Der Tragkörper 27 ist λ seinerseits wiederum mit einer Bleiabschirmung 30 außen umgeben. In Betriebsstellung, d.h. bei Ausrichtung des Austrittsschlitzes 24 der Quellenhalterung 22 zum Zuführungskanal 3 hin, * können die Strahlen vom Strahler 23 durch die beiden Strahlungsfenster 25, 29 in den Tabakstrom hinein austreten. An der gegegenüberliegenden Seite des Zuführungskanals 3, möglichst in einer Linie mit der Strahlungsquelle Q, 1st der Strahlungsdetektor D an der Außenwand der zweiten Seitenwand 4 des Zuführungskanals 3 angeordnet.

Der Strahlungsdetektor D weist eine Ionisationskammer ' "1 31 etwa üblicher Bauart in einem Tragkörper 32 auf, welcher beispielsweise aus Aluminium besteht. Der Tragkörper 32 ist an der Seitenwand 4, z.B. mittels Schrauben, befestigt und ragt durch diese hindurch bis zum Zuführungskanal 3, schließt jedoch mit der Innenwand der Seitenwand 4 plan ab. Der Tragkörper 32 weist zum Zuführungskanal 3 hin eine öffnung auf, die· in der Ebene der Innenwand der Seitenwand 4 des Zuführungskanals 3 durch ein Strahlungsfenster 33, z.B. aus Chromstahl,

verschlossen

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verschlossen Ist. Die Eintrittsöffnung für die Strahlen in die Ionisationskammer 31 ist durch ein Kammerfenster 34, beispielsweise aus Bronsematerlal, verschlossen, das ssum Zuführungskanal 3 hin bombiert ist _e. da die 'Ionisationskammer. ■" 31 tanter Druck steht. Die beiden Pole d&r* Ionisationskammer 31 sind mit einem Elektrometervorverstärker 35 verbunden, der an der Rückseite der Ionisationskammer 31 angeordnet ist und das verstärkte Meßsignal abgibt. Es ist von diesem Elektrometervorverstärker 35 ausgehend ein Stück der Zuleitung 36 aur Steuereinrichtung der Beschickungsvorrichtung für die Tabafcschneidemaschlne dargestellt«

Die Strahlungsguellenanordnung Q muß keinesfalls der eben beschriebenen entsprechen, es kann vielmehr jede beliebige bekannte Strahlungsquellenanordnung Verwendung finden.

Als Strahler bzw. Strahlungserzeugungseinrichtungen für die Strahlungsquelle Q kommen je nach Ausführungsform der Tabakschneidemaschine, d.h. nach der durchschnittlich auftretenden Dichte des Tabaks an der Meßstelle, die verschiedensten Kernstrahler in Frage, darüber hinaus auch Einrichtungen zur Erzeugung der Bremsstrahlung von verschiedenen Beta-Strahlen und zur Erzeugung von Röntgenstrahlen. Es ist jedoch nicht jede der aufgezählten Strahlungsquellen für alle vorkommenden Tabakdichten geeignet. Es muß jeweils eine Auswahl getroffen werden.

Alpha-Strahler sind nur für ganz geringe Dichten verwendbar, da die auftretende Streuung sehr groß ist und viele Nebenerscheinungen auftreten. Beta-Strahler sind besser geeignet, :

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OBiGfNALiNSPECTED'

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eignet, weil ihre Durchdringtiefe größer ist als jene der Alpha-Strahler. Es kommen von diesen vor allem die Radioisotope Thallium 204, Krypton 85 und Strontium 90 + Yttrium 90 in Frage. Diese Beta-S-trahler werden aber eher bei kleineren Tabakschneidemaschinen Verwendung finden, bei denen die Flächendichte des zu messenden Tabakstromes, welche für das Maß der Absorption der Strahlen maßgebend ist, nicht zu hoch ist, d.h. nicht höher als etwa 0,5 bis 1 g pro cm . Dabei ist zu berücksichtigen, daß die genauesten Messungen dann zu er- >\ warten sind, wenn etwa die Hälfte der Strahlung absorbiert wird. Treten höhere Flächendichten im Tabakstrom an der Meß-

ft

stelle auf, beispielsweise bei mittleren und größeren Tabakschneidemaschinen oder wenn die Meßstelle nicht schon vor dem Zuführungskanal, sondern in diesem in der Nähe der Mundstücköffnung 13 liegt, dann ist die Verwendung von Gamma-Strahlern oder von Brerasstrahlungen von Beta-Strahlern günstiger. Hiefür kommen beispielsweise die Gamma-Strahler Thulium 170, Cäsium 137 + Barium 137 und Cobald 60 in Betracht. Als Brems- _A

Strahlung kann die Bremsstrahlung des Beta-Strahlers Strontium 90 + Yttrium 90, der oben angeführt wurde, verwendet werden. Diese Strahler sind deshalb günstig, da bei mittleren Tabakschneidemaschinen am Beginn des Zuführungskanals, an welcher Stelle beispielsweise die Messung erfolgen könnte, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, der Tabakstrom eine Flächendichte von etwa 8 g pro cm aufweist.

Die Auswahl der Strahler ist natürlich nicht nur von der Energie und Durchdringtiefe der von ihnen abgegebenen Strahlung

abhängig,

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abhängig, sondern auch von der Möglichkeit ihrer industriellen Anwendung, d.h. insbesondere, daß auch die an die Halbwertszeiten gestellten Anforderungen erfüllt werden müssen, da zu kurzlebige Strahlungsquellen zu oft ausgetauscht werden müßten und daher zu teuer und unpraktisch sind*

Als Strahlungsdetektoren können hiefür bekannte Einrichtungen Verwendung finden,, wie beispielsweise Ionisationskammern, Geigerzählrohre, Szintilationszähler oder strahlungsempfindliohe Halbleiterelemente. Da es günstig ist, wenn die Meßsignale analog verarbeitet werden können und ber.eits eine gewisse Mittelwertsbildung bei der Messung erfolgt, sind Ionisationskammern oder strahlungsempfindliche Halbleiterelemente vorzuziehen.

Erfolgt die Dichtemessu»g auf der Basis der Rückstreuung radioaktiver Strahlung, so weräen der Strahlungsdetektor D und die Strahlungsquelle 'Q, die im Prinzip ähnlich aussehen können wie die in Fig. 2 gezeigten, auf derselben Seitenwand 4 des Zuführungskanals 3 angeordnet. Es muß dabei nur in üblicher Weise für eine geeignete Abschirmung der direkten Strahlung von der Strahlungsquelle Q zum Strahlungsdetektor D Vorsorge getroffen werden.

Ausgehend vom Meßsignal der Dicht-emefieinrichtung wird die Beschickungsvorrichtung 2 der Tabakschneidemaschine über eine Steuereinrichtung gesteuerte Diese Steuerung kam* entweder am Getriebe oder direkt am Motor M der Beschickungsvorrichtung 2, beispielsweise eines Förderbandes* erfolgen» Die Steuerung selbst kann auf herkömmliche Art and Weise _e beispielsweise

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spielsweise pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch, durchgeführt werden. Beispiele elektrischer Steuerungen sind in Fig. 3 und Fig. 4 in Blockschaltbildern dargestellt.

Fig. 3 zeigt das Beispiel einer Schaltung für eine intermittierende Beschickung der Tabakschneidemaschine. Dabei wird, wenn ein vorgegebener Dichtewert unterschritten wird/ der Motor M der Beschickungsvorrichtung in Bewegung gesetzt \ und Tabak nachgefüllt. Sobald ein vorher bestimmter Maximalwert erreicht ist* wird der Motor M wieder abgestellt.

Dies erfolgt dadurch, daß das Meßsignal der Dichtemeßeinrichtung, von welcher in Fig. 3 die Strahlungsquelle Q und die .Ionisationskammer I dargestellt ist, mit einem Sollwertsignal verglichen wird, Das Sollwertsignal wird beispielsweise mittels Vergleichsabsorber erhalten. Dabei wird ein Dichtemeßgerät verwendet, dessen Strahlungsquelle mit Q_y und dessen Ionisationskammer mit I bezeichnet 1st. In die Meßstrecke dieses zweiten Vergleichsmeßgerätes wird ein beispielsweise keilförmiger Vergleichsabsorber V eingeschoben. Dieser ist seiner Höhe nach, z.B. mittels einer Spindel, verstellbar, sodaB der Vergleichsabsorber V bis zu einer gewünschten Dicke in "die Meßstrecke einschiebbar ist. Die Ionisationskammer I des Dickenmeßgerätes an der Maschine gibt das Meßsignal ab, während die Ionisationskammer I der Sollwertein-Stellvorrichtung das Sollwertsignal abgibt. Beide Signale ■ werden in Verstärkern E und E verstärkt und einem Komparator K zugeführt, wo sie verglichen werden. Dieser Komparator gibt ein Signal ab, das der Differenz der beiden Werte proportional

• ist.

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_ 20 - .

ist. Dieses Signal wird über-ein Zeitglied Z, z.B. einen Schmitt-Trigger, einem Schalter A, der die Ansteuerung des Motors M der Beschickungsvorrichtung besorgt, zugeführt, durch welchen der Motor M in Gang gesetzt und wieder abgeschaltet wird.

In Fig. 4 ist das Blockschaltbild eines beispielsweisen Schaltungsaufbaus zur Steuerung des Motors M einer Beschickungsvorrichtung bei kontinuierlicher Beschickung der |% Tabakschneidemasehine dargestellt.- Es wird dabei wieder das Meßsignal von der Ionisationskammer I der Dickenneßeinrichtung an der Maschine abgenommen und über einen Verstärker E einem Komparator K zugeleitet. Das Sollwertvergleichssignal wird hier beispielsweise elektrisch von einem Sollwertpotentiometer S erzeugt und über einen Vergleichsverstärker V verstärkt und gleichfalls dem Komparator K zugeführt. Das von diesem abgegebene Signal ist wieder der Differenz der beiden Werte proportional und wird einem Regler P/I mit Proportional-Integral-Verhalten zugeleitet. An diesen ist die Steuerstufe A des Motors M, z.B. eines Kollektor-Motors, angeschlossen, von welcher sowohl die Kohlebürsten als auch die Feldspule des Motors gesteuert werden, kann. Der Motor M der Beschickungsvorrichtung ist seinerseits wieder mit einem Tachogenerator G verbunden, von dem ein elektrisches Signal zum P/I-Regler rückgeführt wird. Hiedurch wird eine verbesserte Stabilität der Regelung erzielt.

Wie bereits im Laufe der Beschreibung ausgeführt wurde, ist die Erfindung keineswegs auf das Ausführungsbeispiel beschränkt,

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Claims

Patentansprüche :

1. I Verfahren zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen v-SÄineidleistung bei Tabakschneidemaschinen mit automatischer Beschickung, bei welchen der Tabak, z.B. über einen Stauschacht, auf einen Zuführungskanal gebracht und in diesem unter Pressung zu den Schneidmessern befördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Tabakstromes vor oder im Zuführungskanal gemessen wird und durch Steuerung der Be™ n

Schickung der Tabakschneidemaschine mit dem zu einem Steuersignal umgeformten Meßsignal die Dichte des Tabakstromes möglichst konstant gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Tabakstromes an mehreren Stellen vor oder im Zuführungskanal gemessen und mittels Mittelwertbildung aus den verschiedenen Meßwerten die mittlere Dichte bestimmt wird, in Abhängigkeit von welcher dann die Tabakzufuhr gesteuert

wird. ' ' ' -Ι!

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtemessung kontinuierlich erfolgt und bei Auftreten einer Unterschreitung eines zulässigen Abweichungs-

wertes vom Sollwert der Dichte die Beschickungsvorrichtung durch das Steuersignal in Bewegung gesetzt wird, bis der Sollwert wieder erreicht ist, worauf die Beschickungsvorrichtung wieder angehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ' " gekennzeichnet, daß bei kontinuierlicher Beschickung der

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Tabakschneidemaschine die Dichte kontinuierlich gemessen wird und die Fördergeschwindigkeit der Beschickung durch das Steuersignal kontinuierlich den gemessenen Abweichungen der Dichte von einem Sollwert angepaßt wird_o

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn= zeichnet^ daß an einer Seitenwand (4) bzw» an den beiden Seitenwänden (4) des Zuführungskanals (3) der Tabakschneidemaschine wenigstens ein Dichtemeßgerät CQ₅, D) angeordnet ist, daß die Meßstrecke (20) des Dichteraeßgerätes (Q, D) annähernd quer zur Förderrichtung des Tabaks liegt und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die an ihrer einen Seite mit dem Dichtemeßgerät (Q, D) und an ihrer anderen Seite mit dem Motor (M) oder dem Getriebe'der Beschickungsvorrichtung (2), z.B. eines Förderbandes, gekoppelt ist und die die Beschickungsgeschwindigkeit steuert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtemeßgerät ein Strahlungsabsorptionsmeßgerät ist, dessen Strahlungsquelle (Q) an der einen Seitenwand (4) und dessen Strahlungsdetektor (D) an der anderen Seitenwand (4) des Zuführungskanals (3) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtemeßgerät ein Strahlungsrückstreumeßgerät vorgesehen ist, dessen Strahlungsquelle (Q) und dessen Strahlungsdetektor (D) an derselben Seitenwand (4) des Zuführungskanals (3) angeordnet sind.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle (Q) ein Kernstrahler (23), vorzugsweise ein Gamma-Strahler, wie Co , Tm oder Cs + Ba , verwendet wird.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsdetektor (D)-eine Ionisationskammer (31) oder ein strahlungsempfindiicher Halbleiter verwendet wird.

IG. Vorrichtung nach einen oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein Sollwertpotentiometer (S) oder ein dem zur Dichtemessung verwendeten gleiches Strahlungsabsorptionsmeßgerät (Q, I) mit einem Sollwertvergleichsabsorber (V_v) und einen Komparator (K) aufweist, in dem das Sollwertsignal mit dem Meßwertsignal des Dichtemeßgerätes verglichen wird, und der ein der Differenz der beiden Werte proportionales Signal abgibt, welches zur Steuerung des Motors (M) der Beschickungsvorrichtung (2) verwendet wird. t(

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei kontinuierlicher Beschickung in der Steuereinrichtung ein Regler (P/I) mit Proportional-Integral-Verhalten vorgesehen ist, dem das Signal des Komparators (K) zugeführt wird, an welchen Regler (P/I) die Steuerstufe (A) für die Motoransteuerung angeschlossen ist, und daß eine Rückkopplung vom Motor (M) zum Regler (P/I) über einen Tachogenerator (G) vorgesehen ist.

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