DE2802315C2

DE2802315C2 - Vorrichtung zum Perforieren von Bahnen aus Umhüllungsmaterial für Zigaretten oder andere stabförmige Rauchartikel und Verwendung der Vorrichtung

Info

Publication number: DE2802315C2
Application number: DE2802315A
Authority: DE
Inventors: Anton 2057 Wentorf Baier
Original assignee: Hauni Werke Koerber and Co KG
Current assignee: Koerber AG
Priority date: 1978-01-20
Filing date: 1978-01-20
Publication date: 1987-02-05
Also published as: JPS5498399A; GB1604467A; US4247754A; JPS6253144B2; FR2414883A1; IT1202867B; DE2802315A1; IT7919277A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Perforieren von Bahnen aus Umhüllungsmaterial für Zigaretten oder andere stabförmige Rauchartikel, bei der mehrere Elektrodenpaare vorgesehen sind, von denen je zwei sich gegenüberstehende Elektroden auf unterschiedlichen Seiten einer bewegten Bahn angeordnet sind, wobei die Elektroden mit einer Hochspannungsimpulse abgebenden Hochspannungsquelle so verbunden sind, daß zwischen den sich gegenüberliegenden Elektroden der Elektrodenpaare perforierende Funken überschlagen.
Bei der Herstellung sogenannter leichter Zigaretten wird dafür gesorgt, daß dem Rauch Nebenluft zugeführt wird, die von der Atmosphäre durch die Umhüllung in das Zigaretteninnere strömt. Hierzu wird entweder das Zigarettenpapier, das den Tabak im Tabakstock umhüllt, oder das Belagpapier, durch das der umhüllte Tabakstock mit einem Filterstopfen verbunden ist, perforiert, um Nebenluftkanäle zu erzeugen.
Es ist durch die US-PS 34 75 591 bekannt, auf einer Seite eines Zigarettenpapierstreifens eine Reihe von Elektroden vorzusehen, die in Parallelschaltung mit einer Hochspannungsquelle verbunden sind und mit Spannungsimpulsen beaufschlagt werden. Die perforierenden Entladungsfunken schlagen auf eine gemeinsame Gegenelektrode über. Diese Art der Elektrodenschaltung hat den Nachteil, daß die erreichten Löcher relativ klein sind und ungleichmäßige Querschnitte aufweisen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, gleichmäßige Löcher in einer Bahn zu erzeugen, wobei die Löcher im Bedarfsfall relativ große Querschnitte haben können.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Elektroden mehrerer Elektrodenpaare in Reihe geschaltet sind derart, daß der von einem Hochspannungsimpuls ausgelöste Strom die Elektrodenpaare hintereinander durchfließt, wobei er jeweils die Zwischenräume zwischen den Elektroden eines Elektrodenpaares in einer Funkenentladung durchfließt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Reihenschaltung so ausgebildet sein, daß der Strom von den auf einer Seite der Bahn angeordneten Elektroden der einzelnen Elektrodenpaare jeweils zu den auf der anderen Seite der Bahn angeordneten Elektroden der Elektrodenpaare fließt. Es ist jedoch auch eine Reihenschaltung möglich, bei der der Strom die Zwischenräume zwischen den Elektroden zweier hintereinander durchflossener Elektrodenpaare in unterschiedlichen Richtungen durchfließt.
Bei der Perforation von Bahnen der vorbeschriebenen Art kann es erwünscht sein, sehr viele Perforationen in einer oder mehreren Spuren in der Bahn einzubringen. Es kann dann problematisch sein, genügend Elektroden nebeneinander anzuordnen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird dieses Problem dadurch gelöst, daß die Elektrodenpaare einen, vorzugsweise konstanten, Abstand zueinander sowohl in Förderrichtung der Bahn als auch quer dazu aufweisen. Der Abstand der Elektroden voneinander kann dann leicht so groß gehalten werden, daß keine Überschläge zwischen den Elektroden auftreten. Zwecks Vermeidung von Ablagerungen von aus den Löchern entferntem Papier kann es in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft sein, die Polarität der zugeführten Spannung zeitweise zu ändern. Als Material für die Elektroden eignet sich Zündkerzenmaterial für Otto-Motoren.
Bei der Herstellung von leichten Zigaretten, deren Umhüllungspapier Perforationen zum Einlaß von Nebenluft aufweist, ist es besonders wichtig, das Verhältnis des Nebenluftstromes zum Gesamtluftstrom konstant zu halten. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird daher eine Steueranordnung für die von der Elektrodenreihenschaltung erzeugten Lochquerschnitte vorgesehen. Die Steueranordnung kann dabei die Frequenz der der Elektrodenreihenschaltung zugeführten Hochspannungsimpulse steuern, so daß die Porosität der Bahn durch in der Zeiteinheit mehr oder weniger erzeugte Löcher beeinflußbar ist. Die Steueranordnung kann aber auch die Querschnitte einzelner Löcher steuern, wozu beispielsweise die Frequenz so stark erhöht wird, daß die Bahn sich zwischen zwei Entladungen so wenig bewegt hat, daß der zweite Entladungsfunke noch durch das durch den ersten Funkten erzeugte Loch hindurchgeht und dieses vergrößert. Eine weitere Steuerungsmöglichkeit besteht in einer Anordnung, die eine oder mehrere Elektodenpaare zu- oder abschaltet.
Die vorbeschriebene Steueranordnung läßt sich vorteilhaft von dem Ausgangssignal einer Prüfvorrichtung für die Porosität von Zigaretten steuern, was dann vorteilhaft ist, wenn sich auch bei konstanter Porosität der zugeführten Bahn infolge der Herstellung der Zigaretten Schwankungen in dem Ventilationsgrad ergeben können. Außerdem kann eine Beeinflussung der Steueranordnung in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit und/oder der Anfangsporosität einer Bahn erfolgen.
Die Frequenz von üblichen Hochspannungsquellen, die Ströme ausreichender Stärke abgeben, ist zumeist begrenzt. Die für die Elektrodenreihenschaltung zur Verfügung stehende Frequenz läßt sich jedoch dadurch steigern, daß einzelne Impulserzeuger parallel geschaltet werden und aufeinanderfolgend Hochspannungsimpulse an die Elektrodenreihenschaltung abgeben.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß die von den einzelnen Elektrodenpaaren eingebrachten Löcher gleichmäßig werden. Wegen des relativ großen Gesamtabstandes aller Elektroden (Summe der einzelnen Elektrodenabstände) kann mit hohen Spannungen gearbeitet werden, mit denen größere Löcher gebildet werden können als mit den relativ kleinen Spannungen für Elektrodenparallelschaltungen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Perforationseinrichtung mit einer Steuerung der wirksamen Lochquerschnitte durch Beeinflussung der Frequenz der zugeführten Hochspannung,
Fig. 2 eine Perforationseinrichtung mit einer Steuerung der wirksamen Lochquerschnitte durch Zu- oder Wegschalten von Elektroden und mit einer periodischen Umschaltung der Polarität der zugeführten Hochspannung,
Fig. 3 eine Bahn aus Belagpapier für Zigaretten mit in Bahnförderrichtung und quer dazu versetzten Elektroden.
In Fig. 1 sind die Elektroden 1 a . . . 10 a und 1 a&min; . . . 10 a&min; von zwei Gruppen von Elektrodenpaaren 1 . . . 10 und 1&min; . . . 10&min; auf einer Seite a der in Richtung des Pfeils 12 bewegten Bahn 13 angeordnet, während die zugehörigen Gegenelektroden 1 b . . . 10 b bzw. 1 b&min; . . . 10 b&min; auf der anderen Seite b der Bahn 13 angeordnet sind. Die Bahn 13 besteht z. B. aus einem Papierverbindungsstreifen, von dem Stücke abgeschnitten werden, mit denen auf einer sogenannten Filteransetzmaschine Filterstopfen an Zigaretten angeklebt werden. Prinzipiell kann die Bahn aber auch aus einem Umhüllungsstreifen bestehen, in den Tabak, z. B. Schnittabak, zum Bilden von Zigaretten oder anderen stabförmigen Tabakartikeln, oder Filtermaterial zum Bilden von Filterstäben, eingeschlagen wird. Alle Elektroden der Elektrodenpaare 1 . . . 10 und 1&min; . . . 10&min; sind in Reihe geschaltet, wobei jede Reihenschaltung von einer Hochspannungsquelle 14 bzw. 14&min; mit Hochspannungsimpulsen versorgt wird. Die Hochspannungsquellen bestehen im wesentlichen aus parallelgeschalteten Impulserzeugern 14.1 . . . 14.4 bzw. 14.1&min; . . . 14.4&min;. Jeder Impulserzeuger einer Gruppe besteht aus einem Ladeteil zum Erzeugen einer Gleichspannung, einem Kondensatorteil und einem Thyristorteil (zusammengefaßt in Blockschaltbild 16.1 . . . 16.4 und 16.1&min; . . . 16.4&min;) und einer Hochspannungszündspule 17.1 . . . 17.4 bzw. 17.1&min; . . . 17.4&min; mit Transformatorwirkung, die über Hochspannungsdioden 18.1 . . . 18.4 bzw. 18.1&min; . . . 18.4&min; auf Sammelschiene 19 bzw. 19&min; und von da auf die Elektroden 1 a bzw. 1 a&min; gelangen. Geeignete Schaltungen sind handelsüblich.
Fig. 3 zeigt die Anordnung der Elektroden 1 a . . . 10 a und 1 a&min; . . . 10 a&min;, die sowohl in Förderrichtung der Bahn 13 als auch quer dazu versetzt sind.
Die Ansteuerung der Impulserzeuger erfolgt in Abhängigkeit von zwei Steuersignalen, die auf ein Multiplikationsglied 21 gelangen. An dessen Eingang a liegt ein Signal, das der Bandgeschwindigkeit proportional ist, während an Eingang b ein Signal liegt, das der in Verstärker 23 verstärkten Differenz aus einem Sollwertsignal für den Ventilationsgrad (abgegeben von Sollwertgeber 24) und einem Istwertsignal (abgegeben von einer Prüftrommel 26 für den Ventilationsgrad) an der Vergleichsstelle 27 gebildet wird. Unter dem Begriff "Ventilationsgrad" versteht man das Verhältnis des Nebenluftstromes, der durch die natürliche und gegebenenfalls künstlich erzeugte Porosität der Umhüllung in das Innere einer Zigarette gelangt, zu dem Gesamtluftstrom. Der Ventilationsgrad läßt sich erfassen durch eine Prüftrommel, wie sie z. B. in der DE-OS 27 34 643, beschrieben ist.
Das Ausgangssigal von 21 beaufschlagt einen Spannungs-Frequenzumsetzer 28, der ein Ausgangssignal mit einer der Eingangsspannung entsprechenden Frequenz abgibt. Dieses Signal ist einem Eingang a eines Zählers 29 zugeleitet, der die einzelnen Impulserzeuger 14.1 . . . 14.4 und 14.1&min; . . . 14.4&min; aufeinanderfolgend entsprechend den an seinen Ausgängen b . . . e aufeinanderfolgend erscheinenden Ausgangssignalen ansteuert und jeweils zur Abgabe eines Hochspannungsimpulses veranlaßt. Die Hochspannungsimpulse gelangen über die Sammelschiene 19 bzw. 19&min; zu den Elektrodenreihenschaltungen 1 . . . 10 bzw. 1&min; . . . 10&min;.
Der durch einen Impuls hoher Spannung ausgelöste Strom durchfließt hintereinander die Elektrodenpaare 1 . . . 10 bzw. 1&min; . . . 10&min; , wobei er zwischen den Elektroden eines Elektrodenpaares über eine Funkenstrecke fließt und dabei Löcher in der Bahn 13 hervorruft.
Die Lochquerschnitte und damit die Porosität sind bestimmt von der Frequenz des dem Zähler 29 zugeführten Signals, das - bei konstanter Bahngeschwindigkeit - von der Größe des Ventilationsgrades abhängt. Weicht dieser Wert des Ventilationsgrades in unerwünschter Weise von einem vorgegebenen Wert ab, so wird durch Änderung der Frequenz der den Elektroden zugeführten Hochspannungsimpulse dafür gesorgt, daß die Porosität so beeinflußt wird, daß sich der Wert des Ventilationsgrades dem Sollwert wieder annähert. Wird die Frequenz über ein bestimmtes Maß hinaus erhöht, so lassen sich die Lochquerschnitte dadurch steigern, das Entladungen mehrfach durch das gleiche Loch erfolgen und dieses dabei vergrößern. Der Strom fließt bei der gezeigten Anordnung so, daß die Stromrichtung durch das Papier bei direkt aufeinanderfolgend durchflossenen Elektrodenpaaren entgegengesetzt ist, d. h. bei Elektrodenpaar 1 fließt der Strom von Elektrode 1 a zu Elektrode 1 b, während bei Elektrodenpaar 2 der Strom entgegengesetzt von Elektrodenpaar 1 b zu Elektrodenpaar 1 a fließt.
Als Elektrodenwerkstoff eignet sich Material, wie es zur Herstellung von Zündkerzen in Otto-Motoren verwendet wird.
Die Variante der Erfindung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 vor allem durch eine andere Art der Steuerung der Lochquerschnitte, die durch Zu- oder Abschalten einer oder mehreren Elektroden bewirkt wird. Sie weist zusätzlich eine Umschaltanordnung zum periodischen Umschalten der Polarität der zugeführten Hochspannungsimpulse auf. Die Schaltungselemente der Fig. 2, die gleichartigen Schaltungselementen in Fig. 1 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen, vermehrt um 100, bezeichnet und nicht mehr besonders erläutert. Der Einfachheit halber wurden anstatt zehn Elektrodenpaaren nur sechs Elektrodenpaare vorgesehen.
Die Vergleichsstelle 127, in der das Ausgangssignal der Prüftrommel 126 für den dem Ventilationsgrad entsprechenden Meßwert und das Sollwertsignal von Sollwertgebern 124 verglichen wird, ist ein Steuergerät, z. B. ein Schwellenwertglied 141 mit vier Ausgängen a . . . d nachgeschaltet. Jedes Ausgangssignal ist einem Hochspannungsrelais 142 a . . . 142 d zugeführt. Wird ein Hochspannungsrelais von einem Steuerimpuls beaufschlagt, so schließt es seinen Kontakt, so daß die folgende Elektrode (bei Relais 142 a z. B. Elektrode 102 b) potentiallos wird und ein Überschlag von der Gegenelektrode (im Beispiel 102 a) nicht erfolgen kann. Die Einstellung der Schwellenwerte ist so getroffen, daß bei einem kleinen Signal an Eingang e des Schwellenwertgliedes 141, was einer kleinen Abweichung des Ventilationsgrades von dem gewünschten Wert entspricht, nur an einem Ausgang, z. B. a, ein Ausgangssignal abgegeben und einem Hochspannungsrelais zugeführt wird, während bei stärkerer Abweichung von einem weiteren Ausgang (z. B. b) ein weiteres Signal ein weiteres Hochspannungsrelais beaufschlagt usw., so daß bis zu vier Elektroden außer Wirksamkeit gesetzt werden können. Bei Verringerung der Abweichung, d. h. Verkleinerung des an Eingang e von 141 anstehenden Signals, verschwinden Signale an einem oder mehreren Ausgängen a . . . d, so daß Elektroden wieder zugeschaltet werden. Auf diese Weise können die wirksamen Gesamt-Lochquerschnitte einfach dadurch gesteuert werden, daß die Zahl der Lochspuren geändert wird.
Die Elektroden der Elektrodenpaare 101 . . . 106 werden dabei stets in gleicher Richtung durchflossen, d. h. der Strom fließt stets von der Elektrode 101 a . . . 106 a - bezogen auf die Bahn 113 - in der gleichen Richtung zu den Gegenelektroden 101 b . . . 106 b.
Zum periodischen Umschalten der Polarität der der Sammelschiene 119 zugeführten Hochspannung, die zur Vermeidung oder Verringerung von Ablagerungen günstig sein kann, dienen Hochspannungsrelais 143 a . . . 143 d, von denen je zwei (143 a und 143 b sowie 143 c und 143 d) gleiche Schaltzustände haben. Auf ein Steuersignal von der Steueranordnung 144 ändern die Hochspannungsrelais 143 gemeinsam ihre Schaltzustände, wodurch sich die Polarität an den Elektroden 101 a . . . 106 a umkehrt. Das Steuersignal für die Steueranordnung 144 kann über Leitung 146 zugeführt werden und z. B. ein Taktsignal für den Takt einer Filteransetzmaschine darstellen, auf der die Bahn 113 durch Abschneiden und Herumkleben um eine Zigarette und einen Filterstopfen verarbeitet wird. Dies würde dann bedeuten, daß nach jedem Takt automatisch eine Umschaltung der Polarität erfolgt.
Dieses Taktsignal ist außerdem einem Frequenzvervielfacher 147 und von da einem Zähler 129 zugeführt, an dessen Ausgängen wieder an Steuersignale für die Impulserzeuger 114.1 . . . 114.4 abgegeben werden, wie dies anhand von Fig. 1 ausführlich beschrieben ist.

Claims

1. Vorrichtung zum Perforieren von Bahnen aus Umhüllungsmaterial für Zigaretten oder andere stabförmige Rauchartikel, bei der mehrere Elektrodenpaare vorgesehen sind, von denen je zwei sich gegenüberstehende Elektroden auf unterschiedlichen Seiten einer bewegten Bahn angeordnet sind, wobei die Elektroden mit einer Hochspannungsimpulse abgebenden Hochspannungsquelle so verbunden sind, daß zwischen den sich gegenüberstehenden Elektroden der Elektrodenpaare perforierende Funken überschlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden mehrerer Elektrodenpaare (1 . . . 10) derart in Reihe geschaltet sind, daß der von einem Hochspannungsimpuls ausgelöste Strom die Elektrodenpaare hintereinander durchfließt, wobei er jeweils die Zwischenräume zwischen den Elektroden eines Elektrodenpaares in einer Funkenentladung durchfließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung, bei der der Strom von den auf einer Seite der Bahn (113) angeordneten Elektroden (101 a-106 a) der einzelnen Elektrodenpaare (101 . . . 106) jeweils zu den auf der anderen Seite der Bahn angeordneten Elektroden (101 b . . . 106 b) der Elektrodenpaare fließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung, bei der der Strom die Zwischenräume zwischen den Elektroden zweier hintereinander durchflossener Elektrodenpaare in unterschiedlichen Richtungen durchfließt.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpaare (1 . . . 10; 101 . . . 110) einen, vorzugsweise konstanten, Abstand voneinander sowohl in Förderrichtung der Bahn (13, 113) als auch quer dazu aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsquelle (14, 114) einzelne parallelgeschaltete mit der Elektrodenreihenschaltung verbundene Impulserzeuger (14.1 . . . 14.4; 114.1 . . . 114.4) aufweist, die aufeinanderfolgend Hochspannungsimpulse an die Elektrodenreihenschaltung abgeben.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Umschaltanordnung (143, 144) für die Polarität der der Elektrodenreihenschaltung (101 . . . 106) zugeführten Hochspannungsimpulse.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus Zündkerzenmaterial für Otto-Motoren bestehen.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steueranordnung ( 28, 29; 141, 142) für die von der Elektrodenreihenschaltung (1 . . . 10) erzeugten Lochquerschnitte.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine die Frequenz der der Elektrodenreihenschaltung (1 . . . 10) zugeführten Hochspannungsimpulse steuernde Steueranordnung (28, 29).

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und/oder 9, gekennzeichnet durch ene die Querschnitte einzelner Löcher steuernde Steueranordnung.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine die Funkenentladung zwischen den Elektroden eines oder mehrerer Elektrodenpaare (102 . . . 105) zu- oder abschaltende Steueranordnung (141, 142).

12. Anordnung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1-11 zum Perforieren einer Bahn (13; 113) als Belagspapier, das zum Ansetzen eines Filterstopfens an eine Zigarette um diese Komponente geklebt wird.