DE2227478A1 - METHOD FOR DETERMINING THE FILLABILITY OF TOBACCO OD. DGL. AND EQUIPMENT FOR ITS IMPLEMENTATION - Google Patents
METHOD FOR DETERMINING THE FILLABILITY OF TOBACCO OD. DGL. AND EQUIPMENT FOR ITS IMPLEMENTATIONInfo
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Description
Austria Tabakwerke Aktiengesellschaft, vorm« Österr, Tabakregie in Wien (Österreich)Austria Tabakwerke Aktiengesellschaft, in front of «Österr, Tobacco director in Vienna (Austria)
Verfahren zur Bestimmung der Füllfähigkeit von Tabak ododgl. und Einrichtungen zu dessen DurchführungMethod for determining the filling capacity of tobacco or the like. and facilities for its implementation
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Füllfähigkeit von Tabak od.dgl ο durch-Pest-Stellung der scheinbaren Dichte und des Druckes des komprimierten Meßgutes und auf Einrichtungen zu dessen Durchführung» The invention relates to a method of determination the filling capacity of tobacco or the like ο through plague position the apparent density and pressure of the compressed material to be measured and the facilities for its implementation »
Seit langem sind in der Tabakindustrie Methoden und Vorrichtungen bekannt, mit denen die sogenannte Füllfähigkeit von Tabak in geschnittener oder anderer Form bestimmt werden kann. Als Füllfähigkeit wird- dabei im allgemeinen ein Zahlenwert verstanden, der Aufschluß darüber gibt, welche Menge TabaHa nötig ist, um in einem damit gefüllten gegebenen Volumen einen gewissen Druck gegen die umschließenden Flächen zu erzeugen. Reziprok hiezu kann auch der Druck angegeben werden, den eine gewisse Tabakmenge auf die umsohlies senden Flächen ausübt, wenn sie auf ein gewisses Volumen ver-Methods and devices with which the so-called filling capacity have long been known in the tobacco industry can be determined from tobacco in cut or other form. In general, the filling capacity is a Understood numerical value, which gives information about which Amount of TabaHa needed to be given in a filled with it Volume some pressure against the enclosing To create surfaces. Reciprocally, the pressure that a certain amount of tobacco exerts on the insoles can also be given exercise areas when they occupy a certain volume
2Ü9931/U382Ü9931 / U38
16 441 11/lt16 441 11 / lt
dichtet wird«is poetry "
In der Praxis wird üblicherweise der erstere Wert, die scheinbare Dichte bei gegebenem Druck angegeben· Zur Bestimmung dieses Wertes wird bei bekannten Verfahren eine Tabakprobe von genau bestimmtem Gewicht in ein Meßgefäß, meist als Zylinder ausgebildet, gebracht und dort entweder die Füllhöhe ohne weitere Maßnahmen abgelesen, oder die Probe durch einen Stempel oder Kolben mit einer gewissen Kraft verdichtet. Nach einer bestimmten Zeit wird sodann die Füllhöhe abgelesen und aus den bekannten Abmessungen des Zylinders das Volumen bestimmt, das die Probe nun einnimmt. Da auch die Menge bekannt ist, ergibt die Rechnung eine scheinbare Dichte des Tabaks unter dem durch die Kolbenbelastung hervorgerufenen Druck (vgl. z.B. Annales SoSoI.T.A - D.E0E.-, Section 1, 1964, no 2)»In practice, the first value, the apparent density at a given pressure, is usually given.To determine this value, a tobacco sample of a precisely determined weight is placed in a measuring vessel, usually in the form of a cylinder, in known methods, and there either the filling level is read off without further measures , or the sample is compressed by a punch or piston with a certain force. After a certain time, the filling level is then read off and the volume that the sample now occupies is determined from the known dimensions of the cylinder. Since the amount is also known, the calculation gives an apparent density of the tobacco under the pressure caused by the piston load (cf. eg Annales SoSoI.TA - DE 0 E.-, Section 1, 1964, no 2) »
Bei der Durchführung derartiger Messungen zeigt sich, daß der erzielte V/ert für die Dichte weitgehend von Temperatur und Feuchtigkeit abhängt, weshalb auch diese beiden Werte gesondert ermittelt und rechnerisch berücksichtigt werden müssen, um einen V/ert für die Füllfähigkeit bei normierten Bedingungen zu gewinnen« Da es außerdem einer Vielzahl von Messungen bedarf, um für ein vorliegendes Tabakmuster einen brauchbaren Wert zu erhalten, ist mit den herkömmlichen Methoden ein verhältnismäßig großer Arbeitsaufwand verbunden.When such measurements are carried out, it is found that the V / ert achieved for the density largely depends on the temperature and humidity, which is why these two values are also determined separately and taken into account in calculations need to get a V / ert for the filling capacity at normalized Conditions to win «Since there are also a variety of Measurements required to obtain a usable value for a given tobacco sample is with the conventional methods a relatively large amount of work associated.
Aus den obigen Überlegungen folgt, daß ein wesentlicher Fortschritt erzielt werden könnte, wenn der Meßvorgang selbst vereinfacht werden könnte.From the above considerations it follows that a substantial advance could be achieved if the measuring process itself could be simplified.
Ein weiterer Fachteil der bisherigen Methode ist die Notwendigkeit der Wägung der Tabakprobe, ein Vorgang, der neben seiner Arbeitsaufwendigkeit auch den Nachteil mit sich bringt, daß der Tabak manipuliert werden muß und unter Umständen hiedurch in seinen Eigenschaften verändert wird (Bruch einzelner Fasern).Another specialist part of the previous method is the need to weigh the tobacco sample, a process that is alongside its labor consumption also has the disadvantage that the tobacco must be manipulated and under certain circumstances this changes its properties (breakage of individual fibers).
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V/eiters hat es sich gezeigt, daß die Kompression des Tabaks in einem Gefäß oder Zylinder, wie sie bei allen herkömmlichen Methoden sei es durch das Eigengewicht des Tabaks oder durch den Kolben stattfindet, durch Eeibungs-- . effekte insbesondere an den Gefäßwänden relatiT stark beeinflußt wird· Dadurch ist eine wesentliche VorausSetzung dafür, daß bei der Messung Absolutwerte und nicht bloß Vergleichswerte für die Füllkraft erhalten werden, nicht; mehr gegeben· Diese Voraussetzung besteht darin, daß im gesamten erfaßten Bereich die scheinbare Dichte, also der Quotient von Masse und Volumen, und zudem der Druck konstant sind«It has also been shown that the compression of tobacco in a vessel or cylinder, as is the case with all conventional methods be it by the weight of the Tobacco or through the piston takes place, through friction--. effects, especially on the vessel walls, is relatively strongly influenced · This is an essential prerequisite for the fact that absolute values and not just comparison values for the filling power are obtained during the measurement, not; more given · This prerequisite is that the apparent density, i.e. the The quotient of mass and volume, and the pressure is constant are"
Die Erfindung vermeidet die aufgezeigten laohteile, indem die Messung der scheinbaren Dichte des Meßgutes in an sich bekannter Weise durch Messungen von dessen Absorptionsfähigkeit oder Eeflexionsfähigkeit für radioaktive Strahlung mittels einer eine Strahlungsquelle und mindestens einen Detektor aufweisenden Meßeinrichtung erfolgt, die eine ebene oder leicht gekrümmte Fläche aufweist, die mit einer bestimmten Kraft auf das Meßgut gedrückt wird und dadurch im durchstrahlten Bereich einen bestimmten, annähernd konstanten Druck es*·" zeugt0 Dabei ist es möglich, den auf das Meßgut ausgeübten Druck während der Messung konstant zu halten und die zugehörige Dichte zu bestimmen oder aber den Druck θο lange zu verändern, bis eine bestimmte Dichte erreicht wird.The invention avoids the indicated parts by measuring the apparent density of the material to be measured in a manner known per se by measuring its absorption capacity or reflection capacity for radioactive radiation by means of a measuring device having a radiation source and at least one detector, which has a flat or slightly curved surface which is pressed onto the material to be measured with a certain force and thus a certain, approximately constant pressure es * · "in the irradiated area generates 0 It is possible to keep the pressure exerted on the material to be measured constant during the measurement and to add the associated density determine or change the pressure θο long until a certain density is reached.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber der herkömmlichen Methode liegt darin, daß Wägung und Manipulation des Tabaks entfallen, Eeibungseffekte fast aur Gänze ausgeschaltet werden und eine Verbindung der Messung mit Peuchtigkeits- und Temperaturmessung samt automatischer Korrektur {Bezug auf Normwerte) möglich ist*A major advantage of the invention over the conventional method is that weighing and manipulation of tobacco are omitted, friction effects almost entirely switched off and a connection of the measurement with humidity and temperature measurement including automatic Correction (reference to standard values) is possible *
Weitere Einzelheiten der Erfindung sowie Einrichtungen zu deren Durchführung werden anschließend anhand der Zeichnung beschrieben·Further details of the invention and facilities their implementation will then be based on the drawing described
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Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungebeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sehetnatisch im Querschnitt, Fig. 2 im Längsschnitt, Fig. 3 und 4 sind die entsprechenden Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels, Figo 5 und 6 die strahlensichere Anordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung in einem Meßgehäuse im Schnitt von vorne und von der Seite.Fig. 1 shows a first embodiment of a Device for carrying out the method according to the invention Sehetnatically in cross section, Fig. 2 in longitudinal section, Fig. 3 and 4 are the corresponding representations of a second embodiment, Figo 5 and 6 the radiation-safe Arrangement of the device according to the invention in a measuring housing in section from the front and from the side.
Die Einrichtung nach Fig. 1 und 2 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Gehäuse, das unten durch eine Druckplatte 1 abgeschlossen ist· In der Mitte der Druckplatte 1 ist eine Strahlenquelle 2 angeordnet. Durch die vorgesehene Abschirmung 9 gelangen die von dieser Strahlenquelle ausgehenden Strahlen nicht direkt, zu den Detektoren 3» sondern nur, wenn sie von dem unter der Druckplatte 1 liegendem Füllgut reflektiert werden. Die von den Detektoren 3 aufgefangenen Impulse werden von einer durch Batterien 7 gespeisten Auswertschaltung 6 einem Anzeigeinstrument 8 zugeleitet.The device according to FIGS. 1 and 2 consists essentially of a cylindrical housing which extends through the bottom a pressure plate 1 is closed · In the middle of the pressure plate 1 a radiation source 2 is arranged. By the provided shield 9 does not reach the rays emanating from this radiation source directly to the Detectors 3 »but only when they are reflected by the filling material lying under the pressure plate 1. The ones from the Detectors 3 captured pulses are fed by batteries 7 evaluation circuit 6 a display instrument 8 forwarded.
Bei der Messung bildet sich unter der Bodenfläche der Meßeinrichtung eine Zone, in der ein von der Füllkraft unabhängiger Druck herrscht» Durch unvermeidliche Reibungseffekte wird jedoch mit zunehmendem vertikalen Abstand von der Bodenfläche der Durchmesser der Zone konstanten Drucks immer kleiner, so daß sich ein etwa kegelförmiger Bereich bildet, in dem die 0oeo Forderung konstanten Druckes mit großer Genauigkeit erfüllt ist. Durch die dargestellte Wahl der Anordnung von Strahlungsquelle und Detektoren wird nun gerade in jenem Bereich die Dichte gemessen, in dem die Bedingung konstanten Druckes gut erfüllt ist, Hiedurch wird einer der Hauptmängel der herkömmlichen Methoden, die Beeinflussung durch Reibung, ausgeschaltete Dies gilt insbesondere dadurch, daß bei.Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Tabak nicht in einen Zylinder gefüllt werden muß, weshalb auch keine Wandreibung auftritt.During the measurement, a zone forms under the bottom surface of the measuring device, in which the pressure is independent of the filling force. Due to unavoidable friction effects, however, the diameter of the zone of constant pressure becomes smaller and smaller as the vertical distance from the bottom surface increases, so that an approximately conical Forms area in which the 0 o e o requirement of constant pressure is met with great accuracy. Through the selection of the arrangement of the radiation source and detectors shown, the density is measured precisely in that area in which the condition of constant pressure is well met. that at.Application of the device according to the invention, the tobacco does not have to be filled into a cylinder, which is why no wall friction occurs.
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Es ist ohne weiteres möglich, an der Unterseite der f-Druckplatte einen Temperaturfühler sowie Elektroden zur r It is easily possible to place a temperature sensor and electrodes on the underside of the f - pressure plate for the r
elektrischen Feuchtigkeitsbestimmung anzubringen, was eine direkte Kompensation des angezeigten Wertes für die scheinbare Dichte erlaubt (Reduktion auf Normbedingungen)β to attach electrical moisture determination what a direct compensation of the displayed value for the apparent density allowed (reduction to standard conditions) β
Eine weitere Ausführung des Meßkopfes zeigen Fig. 3 und 4. Hier erfolgt die Dichtenmessung durch Messung der Strahlungsabsorption zwischen Strahlungsquelle und Detektoren, was gegenüber der Reflexionsmessung den Vorteil höherer Zählraten hat,, Die beschriebene besondere Ausführungsform ist so ausgebildet, daß das Eigengewicht ausreicht, die Verdichtung des Tabaks in der oben beschriebenen kegelförmigen Zone zu bewirken, wenn der MeQkopf auf die Oberfläche einer Tabakprobe gestellt wird* In Pig. £ erkennt man die an der Spitze einer üadel 4 gehalterte Strahlungsquelle 2,die als Detektoren 3' verwendeten Zählrohre, die Elektronik 6, die Batterien 7 sowie das Anzeigeinstrument 8»A further embodiment of the measuring head is shown in FIGS. 3 and 4. Here, the density measurement is carried out by measuring the Radiation absorption between radiation source and detectors, which has the advantage over reflection measurement Counting rates, The particular embodiment described is designed in such a way that the dead weight is sufficient to effect the compression of the tobacco in the above-described conical zone when the measuring head hits the surface a tobacco sample is placed * In Pig. One recognizes the radiation source held at the tip of a needle 4 2, the counter tubes used as detectors 3 ', the electronics 6, the batteries 7 and the display instrument 8 »
Wird nun das Gerät auf die Tabakprobe gestellt, so dringt die Kadel ohne nennenswerten Widerstand in den Tabak ein, wobei ein von einer schwachen Feder belastetes Schutzrohr 5 in seine Hülse zurückgeschoben wird und die Strahlungsquelle 2 in der Nadelspitze freigibt· Das Gerät sinkt nun ·ο-weit in den Tabak ein, bis sieh unter der Druckplatte 1 ein Druck aufgebaut hat, der sich aus Gewicht und Fläche der Driickplatte j ergibt. Dieser,Druck e«tztj eich unterhalb der Boden·* fläche innerhalb der erwähnten kegelförmigen Zone gleichaöa·* •ig fort, nodaS dort die la vorigen; genannten Bedingungen für die Bestimmung der scheinbaren JDiohte erfüllt sind» Die Dichtebestimmung geschieht nun in an sich bekannter Weiee durch Abeorptionemeeaung der von de»1 Quelle 2 ausgehenden * 'Strahlung, die von den im angeführten Beispiel al» Zählrohre ausgebildeten Detektoren 3 aufgenommen, in der im t oberen Teil des Gerätes befindlichen Elektronik verarbeitet und vom Anzeigeinatrument angezeigt wird. Die Anzeige kann durch Vergleich mit anderen Füllfähigkeitsmeßgeräten geeicht werden·If the device is now placed on the tobacco sample, the needle penetrates the tobacco without significant resistance, a protective tube 5 loaded by a weak spring being pushed back into its sleeve and the radiation source 2 in the needle tip released.The device now sinks ο - Far into the tobacco until a pressure has built up under the pressure plate 1, which results from the weight and area of the pressure plate j. This pressure also continues below the floor area within the aforementioned conical zone, while the previous ones there; conditions set for the determination of the apparent JDiohte are met "The density determination of the outgoing of de" 1 Source 2 * 'radiation detectors 3 formed by the in the example al "counter tubes happens now in the known Weiee by Abeorptionemeeaung added, in the is processed the device located electronics in t the upper part and displayed by Anzeigeinatrument. The display can be calibrated by comparing it with other filling capacity measuring devices
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In Fig. 5 und 6 ist ein allseits geschlossenes Aluminiumgehäuse 10 dargestellt, das in seinem unteren Teil "* einen Ladeneinschub 11 trägt, in den das Gefäß 12 mit dem zu messenden Tabak 13 eingesetzt werden kann· Der Einschub 11 ist dabei so ausgebildet, daß er als Schleuse wirkt, d.ho es ist nicht möglich, mit der Hand in den Strahlenbereich zu gelangen, egal ob die lade 11 geöffnet oder geschlossen ist.In Fig. 5 and 6 an aluminum housing 10, which is closed on all sides, is shown, which in its lower part "* carries a drawer 11 into which the vessel 12 with the tobacco 13 to be measured can be inserted. The insert 11 is designed so that it acts as a sluice, i.e. it is not possible to get into the radiation area with your hand, regardless of whether the drawer 11 is open or closed.
Die Lade 11 mit der Tabakprobe 13 wird zugeschoben, wobei ein Magnetriegel 16 einschnappt. Auf Knopfdruck senkt eine von einem Motor 15 getriebene Spindel 14 die Meßsonde 17» die eine fest mit der Druckplatte 1 verbundene, an der Spitze einer Nadel angeordnete Strahlenquelle 2 aufweist, auf die Tabakprobe 13 ab. Dabei hängt die Sonde 17 in einem kegelförmigen Zentrierstück 20, das aber weiter abgesenkt wird, als die Sonde 17 selbst, so daß in der unteren Endatellung der Absenkvorrichtung die Sonde 17 unter ihrem eigenen Gewicht auf dem Tabak ruht und durch keine Führung mehr berührt wird· Die Sonde 17 ist nur durch eine hochflexible Leitung 18 mit der Elektronik verbunden.The drawer 11 with the tobacco sample 13 is pushed closed, a magnetic latch 16 snapping into place. Lowers at the push of a button a spindle 14 driven by a motor 15, the measuring probe 17 »the one firmly connected to the pressure plate 1 on which Has the tip of a needle arranged radiation source 2, on the tobacco sample 13 from. The probe 17 hangs in one conical centering piece 20, which is lowered further than the probe 17 itself, so that in the lower end position the lowering device the probe 17 under its own Weight rests on the tobacco and is no longer touched by any guide · The probe 17 is only highly flexible Line 18 connected to the electronics.
Sobald die Absenkvorrichtung in ihrer unteren Endstellung angelangt ist, beginnt eine Zeituhr zu laufen. An der
Vorderseite des Gehäuata 10 befindet sich eine Digitalanzeige,
•die die Dichte
nach Ablauf ein
tisch festgehal
daher let dtfin
nun dit Sonde 1As soon as the lowering device has reached its lower end position, a timer begins to run. On the front of the housing 10 there is a digital display that shows the density
after expiration
table fixed
therefore let dtfin
now the probe 1
ea Tabaks direkt in Gramm pro Liter anzeigt; r vorgewählten Zeit wird der Meßwert automaen· (Tabak hat ein gewisses «KriechverhaitenM, erte Belastungazeit nötig·) Der Motor 15 hebt wieder ab, wobei sie int Zentrieratück 20ea shows tobacco directly in grams per liter; For the preselected time, the measured value is automatic (tobacco has a certain "creeping behavior M , first load time required")
neuerlich zentriert wird. In ihrer oberen Stellung angelangt, gibt die Absenkvorrichtung einen Impulst der den Magnetritgel 16 anhebt, wodurch die Lade 11 von einer Feder 19 ein wenig herausgeschoben wird. Sie kann nun von Hand geöffnet werden, um eine neue Tabakprobe 13 einzusetzen.is centered again. When it reaches its upper position, the lowering device emits an impulse t which lifts the magnetite gel 16, as a result of which the drawer 11 is pushed out a little by a spring 19. It can now be opened by hand in order to insert a new tobacco sample 13.
Die in Fip;. 5 und 6 dargestellte "Bau form des Gera vet?The in fip .; 5 and 6 shown "type of construction of the Gera vet?
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gestattet es, verschiedene Besonderheiten zu verwirklichen:allows to realize various special features:
- Strahlenschutz. Infolge der völlig geschlossenen Ausführung in Verbindung mit der schleusenartigen Lade 11 ist ein völliger Strahlenschutz gegebene Zusätzlich ist noch eine Überwachung der Sonde 17 eingebaut, die einen eventuellen Bruch der Quellenhalterung (nadeiförmige Spitze) feststellt, in einem solchen Fall wird eine Warnung ausgelöst und der Magnetriegel 16 erhält keinen Öffnungsimpuls mehr, so daß die Lade 11 nicht geöffnet werden kann.,- radiation protection. As a result of the completely closed design in connection with the lock-like drawer 11 is a Complete radiation protection given In addition, a monitoring of the probe 17 is built in, the possible Detects breakage of the source holder (needle-shaped tip), in such a case a warning is triggered and the magnetic latch 16 no longer receives an opening pulse, so that the drawer 11 cannot be opened.,
- Messung. Das automatische Absenken der Sonde geschieht reproduzierbar, die Sonde 17 ist immer zentrischo Wurde die Tabakprobe ungünstig eingefüllt, so daß die Sonde sich beim Aufsetzen über einen gewissen Winkel neigt, leuchtet ein Warnlicht auf. Auf diese Weise ist es möglich, sehr reproduzierbare Meßwerte zu erhalten. Eine automatische Zeituhr hält den Meßwert nach Ablauf der vorgegebenen Belastungszeit fest« Die Anzeige ist digitale- Measurement. The automatic lowering of the probe is reproducible, the probe 17 is always centric Tobacco sample filled in unfavorably, so that the probe tilts over a certain angle when it is placed, makes sense Warning light on. In this way it is possible to be very reproducible To get readings. An automatic timer records the measured value after the specified load time has elapsed « The display is digital
Eine nicht gesondert dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht aus einem von der Elektronik getrennten Meßkopf, der von einem Preßluftzylinder auf die darunter liegende Tabakprobe gedrückt wird. Mittels dieser Anordnung kann die Messung leicht bei verschiedenen Drücken erfolgen, was über die Elastizitätseigenschaften des Tabaks weitergehende Aufschlüsse gibt«,An embodiment of the device according to the invention, which is not shown separately, consists of one of the electronics separate measuring head, which is pressed by a compressed air cylinder onto the tobacco sample below. By means of this Arrangement, the measurement can easily be done at different pressures, what about the elastic properties of the tobacco provides further information «,
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Legal Events
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| OHW | Rejection |