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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von
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stabförmigen Artikeln der tabakverarbeitenden Industrie Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Herstellen von stabförmigen Artikeln der tabakverarbeitenden
Industrie, bei dem ein Füllermaterial aus mindestens einer festen Hauptkomponente
und wenigstens einer flüssigen Zusatzkomponente zu einem Strang geformt wird, der
Strang in Stäbe vorgegebener Länge zerschnitten wird und die Stäbe kontinuierlich
abgefördert werden.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Herstellen von stabförmigen
Artikeln der tabakverarbeitenden Industrie, mit Mitteln zum Zuführen eines Füllermaterials
mit mindestens einer festen Material komponente. , mit Mitteln zum Zuführen wenigstens
einer flüssigen Zusatzkomponente zum Füllmaterial, mit Strangformungsmitteln zum
Bilden eines geschlossenen Strangs aus dem Füllermaterial, mit Mitteln zum Zerschneiden
des Strangs in Stäbe vorgegebener Länge und mit einem Fördermittel zum Abfördern
der Stäbe.
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Es ist bisher kein Verfahren bekannt, welches es erlaubt, die Menge
des in einem Filterstrang bzw. in geschnittenen Filterstäben enthaltenen Weichmachers
während des Produktionsprozesses mit hinreichender Genauigkeit zu bestimmen, um
die Weichmacherzufuhr zum Filtertaustreifen während des Produktionsprozesses steuern
zu können. Daß die genaue Bestimmung des Weichmachergehalts in einem Filterstrang
bisher nicht oder nur unbefriedigend gelöst ist, liegt im wesentlichen daran, daß
das Filterstrangmaterial und das Weichmachermaterial eine gewisse chemische Verwandt-Schaft
zueinander haben und deswegen durch bekannte
Meßverfahren nur unbefriedigend
ermittelt werden können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung anzugeben, welche eine dauernde Oberwachung der Filterstäbe bezüglich
ihres Weichmachergehalts erlauben und welche eine meßwertabhängige Regelung der
Weichmacherzufuhr zum Filtertaustreifen während der Produktion ermöglicht.
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Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch, daß aus dem kontinuierlichen Strom von Stäben in vorgegebenen
Zeitabständen jeweils ein Stab selbsttätig abgezweigt wird, daß der abgezweigte
Stab in das Magnetfeld einer Kernspinresonanz-Meßeinrichtung gefördert und dort
positioniert wird, daß der Stab zur Ermittlung des Anteils einer Füllerkomponente
einer Kernspinresonanzmessung unterworfen wird und daß der Stab nach der Messung
selbsttätig aus der Meßposition entfernt wird.
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Mit Kernspinresonanz lassen sich bewegliche und weniger bewegliche
Protonen eines zu untersuchenden Stoffes unterscheiden, d.h. man kann den Feststoffanteil
und den beweglicheren Flüssigkeitsanteil bestimmen. Diese Unterscheidung gelingt
aufgrund der unterschiedlichen Spin-Gitter-6laxationszeiten der Protonen, die durch
verschiedene Bindungsarten der Protonen an das Gitter hervorgerufen werden. Die
fester an das Gitter gebundenen Protonen des Feststoffanteils geben ihre Energie
schneller an das Gitter ab als die freieren Flüssigkeitsprotonen.
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In Figur 4 ist ein typisches Spektrum dargestellt. a ist der Intensitätsverlauf
des Kernspinresonanzsignals der festgebundenen Protonen des Feststoffanteils des
Materials (z.B.
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eines Filtertaumaterials) in Abhängigkeit von der Zeit.
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b ist die Intensität des Kernspinresonanzsignals der leichter gebundenen
Protonen einer Flüssigkeit (z.B. des Weichmachers in einem Filterstrang). Durch
die Formel
kann der Prozentanteil des Festkörpers im geprüften Material bestimmt werden. Setzt
man in den Zähler I2 ein, so erhält man den Prozentanteil der flüssigen Komponente.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung kann in Abhängigkeit vom Meßwert
der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung die Zuführmenge einer Füllerkomponente geregelt
werden. Die erfindungsgemäß verwendete Methode der Kernspinresonanzmessung erlaubt
also eine kontinuierliche Regelung des Produktionsprozesses.
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Jede Kernspinresonanzmessung erfordert eine gewissene endliche Zeit.
Der jeweils zu messende Artikel muß daher für diese Zeit in der Meßposition in der
Kernspinresonanz-Meßeinrichtung festgehalten werden. Um dennoch einen quasi -kontinuierlichen
Verfahrensablauf zu ermöglichen, ist gemäß der Erfindung weiter vorgesehen, daß
in Abhängigkeit von der Belegung der Meßposition in der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung
ein Steuersignal erzeugt wird und daß in Abhängigkeit von diesem Steuersignal die
Kernspinresonanzmessung selbsttätig erfolgt. Sobald also ein zu prüfender Artikel
sich in der Meßposition in der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung befindet, wird die
Messung selbsttätig gestartet. Ebenso kann am Ende jeder Kernspinresonanzmessung
ein Steuersignal erzeugt werden, welches das Abfördern des gemessenen Stabes aus
der Meßposition steuert. Ebenso kann in Abhängigkeit von dem am Ende einer Kernspinresonanzmessung
erzeugten Steuersignal die Zufuhr eines neuen zu messenden Stabes aus dem kontinuierlichen
Strom zur Meßposition gesteuert werden.
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Besonders eignet sich das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren
zum Herstellen von Filterstäben der tabakverarbeitenden Industrie, wobei ein Füllermaterial
aus mindestens einer festen Komponente und einem flüssigen Weichmacher zu einem
Filterstrang geformt wird, der Filterstrang in Filterstäbe vorgegebener Länge zerschnitten
wird und die Filterstäbe kontinuierlich abgefördert werden.
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Gemäß der Erfindung ist hierbei vorgesehen, daß aus dem kontinuierlichen
Strom von Filterstäben in vorgegebenen Zeitabständen jeweils ein Filterstab selbsttätig
abgezweigt wird, daß der abgezweigte Filterstab in das Magnetfeld einer Kernspinresonanz-Meßeinrichtung
gefördert und dort positioniert wird, daß der Filterstab zur Ermittlung seines Weichmachergehalts
einer Kernspinresonanzmessung unterworfen wird und daß der Filterstab nach der Messung
selbsttätig aus der Meßposition entfernt wird. Besonders d vorteilhaft ist es, wenn
der gemessene Stab nach Xessung selbsttätig in den kontinuierlichen Strom zurückgeführt
wird. Die bei der Kernspinresonanzmessung an Filterstäben gewonnenen Meßwerte können
dazu benutzt werden, die Zufuhr von Weichmacher zum Filtertaustreifen zu steuern.
Da die einzelnen Kernspinresonanzmessungen in sehr kurzen Zeitabständen aufeinanderfolgen
können, ermöglicht die Erfindung eine quasi-kontinuierliche Regelung des Weichmacheranteils
in den Filterstäben.
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Das Verfahren nach der Erfindung erlaubt auch die Messung der Feuchtigkeit
in einem Füllermaterial selbst, also beispielsweise die Ermittlung des Wassergehalts
in Tabak.
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Hierzu ist vorgesehen, daß vor der Strangbildung in vorgegebenen Zeitabständen
selbsttätig Füllermaterial abgezweigt wird, daß das abgezweigte Füllermaterial in
das Magnetfeld einer Kernspinresonanz-Meßeinrichtung gefördert und dort verdichtet
wird, daß das Füllermaterial zur Ermittlung des
Anteils seiner
flüssigen Komponente einer Kernspinresonanzmessung unterworfen wird und daß das
Füllermaterial nach der Messung selbsttätig aus der Meßposition entfernt wird.
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Mit dieser Varianten des Verfahrens nach der Erfindung ist die Bestimmung
der Feuchtigkeit von Tabak möglich.
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Die einleitend beschriebene Vorrichtung zum Herstellen von stabförmigen
Artikeln der tabakverarbeitenden Industrie kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch,
daß dem Fördermittel ein Entnahmemittel zum Abzweigen einzelner Stäbe zugeordnet
ist, daß eine Kernspinresonanz-Meßeinrichtung zur Bestimmung des Anteils einer Komponente
in einem abgezweigten Stab mit einem Einlaß zur Aufnahme der zu messenden Stäbe,
einer Meßkammer, einem Haltemittel zum Positionieren der zu messenden Stäbe in der
Meßkammer und einem Auslaß vorgesehen ist und daß eine Fördereinrichtung das Entnahmemittel
mit dem Einlaß der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung verbindet.
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Um einen selbsttätigen Ablauf des Verfahrens zu ermöglichen, weist
die Vorrichtung Fühlmittel zum Erfassen eines Stabes in der Meßkammer der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung
und zur Erzeugung entsprechender Steuersignale und eine Steueranordnung auf, welche
einen mit dem Fühlmittel und mit der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung verbundenen
Impulsgeber zum Erzeugen von Startimpulsen für die Kernspinresonanz-Meßeinrichtung
in Abhängigkeit von Steuersignalen des Fühlmittels und eine mit der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung
verbundene Steuereinheit zur Verarbeitung der Meßsignale umfaßt. Die Vorrichtung
ist also so aufgebaut, daß die Kernspinresonanzmessung beginnt, sobald ein Artikel
in die Meßkammer der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung gelangt ist.
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Während der Messung hält das Haltemittel den zu messenden Artikel
in der Meßposition fest. Um den Artikel nach der Messung aus der Meßkammer automatisch
entfernen zu können, ist ein mit der Steuereinheit verbundenes Steuerorgan für das
Haltemittel vorgesehen. Die Steuereinheit erzeugt nach Beendigung einer Messung
einen Freigabeimpuls, der das Steuerorgan des Haltemittels betätigt.
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Das Entnahmemittel ist durch ein Steuerorgan zu betätigen, welches
über den Impulsgeber von Steuersignalen des Fühlmittels beaufschlagbar ist. Diese
Ausbildung der Vorrichtung erlaubt eine automatische Entnahme von Artikeln aus der
Reihe der geförderten Artikel, sobald eine Messung beendet ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Kernspinresonanz-Meßeinrichtung
das Mittel zum Zuführen einer Komponente des Füllermaterials über die Steuereinheit
zur Verarbeitung der Meßsignale im Sinne der Konstanthaltung der relativen Anteile
der Komponenten des Füllermaterials steuernd ausgebildet ist. Auf diese Weise ist
es möglich, die relativen Anteile der Komponenten des Füllermaterials in Abhängigkeit
von den Meßwerten zu regeln.
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Als Entnahmemittel kann gemäß der Erfindung eine Ausblasdüse vorgesehen
sein. Das Haltemittel, welches die zu messenden Artikel in der Meßkammer in der
Kernspinresonanz-Meßeinrichtung festhält, kann ein am Auslaß der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung
in den Förderweg eingreifender und auf einen Freigabeimpuls herausbewegbarer Riegel
sein.
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Das Entnahmemittel ist gemäß der Erfindung über eine pneumatische
Förderleitung zum axialen Fördern der entnommenen Stäbe mit der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung
verbunden.
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Im Bereich des Haltemittels sind seitliche Luftaustrittsöffnungen
vorgesehen, damit die Förderluft aus der Meßeinrichtung
austreten
kann. An den Auslaß der Kernspinresonaz-Meßeinrichtung ist eine die gemessenen Artikel
zum Artikel strom zurückführende und dort ablegende Fördereinrichtung angeschlossen,
welche ebenfalls als pneumatische Förderleitung ausgebildet sein kann.
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Eine Vorrichtung zum Herstellen von Filterstäben der tabakverarbeitenden
Industrie mit Mitteln zum Zuführen eines Filtertaustreifens, mit Mitteln zum Zuführen
eines flüssigen Weichmachers zum bewegten Filtertaustreifen, mit Strangformungsmitteln
zum Bilden eines geschlossenen Filterstrangs aus mit Weichmacher behandeltem Filtertau,
mit Mitteln zum Zerschneiden des Filterstrangs in Filterstäbe vorgegebener Länge
und mit einem Fördermittel zum Abfördern der Filterstäbe kennzeichnet sich gemäß
der Erfindung dadurch, daß dem Fördermittel ein Entnahmemittel zum Abzweigen einzelner
Filterstäbe zugeordnet ist, daß eine Kernspinresonanz-Meßeinrichtung zur Bestimmung
des Weichmacheranteils mit einem Einlaß zur Aufnahme der zu messenden Filterstäbe,
einem Haltemittel zum Positionieren der Filterstäbe und einem Auslaß vorgesehen
ist, daß eine Fördereinrichtung das Entnahmemittel mit dem Einlaß der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung
verbindet und daß eine Steueranordnung mit der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung verbunden
ist, welches das Mittel zum Zuführen des Weichmachers in Abhängigkeit von den gewonnenen
Meßwerten steuernd ausgebildet ist und Steuersignale für das Entnahmemittel und
das Haltemittel erzeugt. Diese bevorzugte und besonders vorteilhafte Ausbildung
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung gestattet erstmals eine quasi-kontinuierliche
Bestimmung und damit eine Regelung des Weichmacheranteils in Filterstäben während
der Produktion.
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Eine andere Vorrichtung zum Herstellen von stabförmigen Artikeln der
tabakverarbeitenden Industrie mit Mitteln zum Zuführen eines Füllermaterials, welches
wenigstens eine feste Material komponente und mindestens eine flüssige Zusatzkomponente
enthält, mit Strangformungsmitteln zum Bilden eines geschlossenen Strangs aus dem
Füllermaterial, mit Mitteln zum Zerschneiden des Strangs in Stäbe vorgegebener Länge
und mit einem Fördermittel zum Abfördern der Stäbe zeichnet sich gemäß der Erfindung
dadurch aus, daß stromauf vor dem Strangformungsmittel ein Entnahmemittel zum Abzweigen
nicht umhüllten Füllermaterials angeordnet ist, daß eine Kernspinresonanz-Meßeinrichtung
zur Bestimmung des Anteils einer Materialkomponente in abgezweigtem Füllermaterial
mit einem Einlaß zur Aufnahme des zu messenden Materials, einer Meßkammer, einem
Haltemittel zum Halten des Füllermaterials in der Meßkammer und einem Auslaß vorgesehen
ist, daß eine Fördereinrichtung das Entnahmemittel mit dem Einlaß der Kernspin -resonanz-Meßeinrichtung
verbindet und daß mit der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung eine Steueranordnung verbunden
ist, welche die Meßwerte auswertend ausgebildet ist und Steuersignale für die Betätigung
des Entnahmemittels und des Haltemittels erzeugt. Mit einer solchen Vorrichtung
ist es gemäß der Erfindung möglich, den Feuchtigkeitsgehalt in Tabak oder anderem
Füllermaterial vor der Strangbildung zu bestimmen. Als Entnahmemittel kommt eine
abwechselrd in den Strom des Füllermaterials und zum Einlaß der Meßkammer schwenkbare
Leitfläche infrage, die einen Teil des Füllermaterialstroms in eine abzweigende
Förderstrecke abzweigt.
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Als Verdichtungsmittel ist gemäß der Erfindung beispielsweise ein
Stempel vorgesehen, der das zu messende Material in der Meßkammer der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung
mit einer vorgegebenen Kraft zusammendrückt, um definierte
Meßverhältnisse
zu gewährleisten. An den Auslaß der Meßkammer kann ein Fördermittel angeschlossen
sein, welches das abgezweigte Füllermaterial nach der Messung in den Füllermaterialstrom
zurückfördert.
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Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung bieten zum ersten
Mal die Möglichkeit, in einem quasikontinuierlichen Prozeß den Weichmacheranteil
in Filterstäben zu ermitteln. Auch die Anteile fester und flüssiger Komponenten
in anderen Artikeln der tabakverarbeitenden Industrie sind mit dem Verfahren und
der Vorrichtung sehr genau zu bestimmen. Da die einzelnen Messungen der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung
in sehr dichter zeitlicher Aufeinanderfolge durchgeführt werden, ist aufgrund der
gewonnenen Meßwerte eine Regelung der Komponentenzufuhr zu dem Füllermaterialstrom
möglich. Auf diese Weise gewährleistet das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren
sowie die dazu beschriebene Vorrichtung die Produktion von Artikeln höchster Qualität.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung
in schematischer Darstellung, Figur 2 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform
der Erfindung und Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Figur 2 und
Figur 4 ein Diagramm eines typischen Intensitätsverlaufs einer Kernspinresonanzmessung.
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Figur 5 den prinzipiellen Aufbau einer Kernspinresonanzmeßeinrichtung
in einer schematischen Schnittdarstellung.
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Fiqur 1 zeiqt die Erfindunq am Beispiel einer Vorrichtunq zum Herstellen
von Filterstäben der tabakveFarbeitenden Industrie. Die Mittel zum Zuführen eines
Filtertaustreifens, die Mittel zum Zuführen eines flüssigen Weichmachers zum bewegten
Filtertaustreifen, die Strangformungsmittel zum Bilden eines geschlossenen Filterstrangs
aus mit Weichmacher behandeltem Filtertau und die Mittel zum Zerschneiden des Filterstrangs
in Filterstäbe vorgegebener Länge sind herkömmlicher Bauart und in der Zeichnung
nicht dargestellt. Ein Förderer 1 transportiert von einem kontinuierlichen Filterstrang
abgetrennte Filterstäbe 2 in axialer Aufeinanderfolge in Richtung des Pfeiles 3.
Dem Förderer 1 ist ein Entnahmemittel in Form einer Ausblasdüse 4 zugeordnet, welche
von einem Steuerorgan in Form eines Steuerventils 6 mit Druckluft beaufschlagt wird.
Der Ausblasdüse 4 ist der trichterförmige Einlaß 7 einer pneumatischen Förderleitung
8 zugeordnet. Die pneumatische Förderleitung 8 ist herkömmlicher Bauart und bedarf
keiner näheren Beschreibung. Die Förderluft gelangt aus einer Druckluftquelle 9
über eine Ringdüse 11 in die pneumatische Förderleitung. Die pneumatische Förderleitung
8 verbindet die Entnahmestelle mit einer Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 12, deren
meßtechnischer Aufbau bekannt ist und hier nicht näher beschrieben zu werden braucht.
Im Bereich des Magnetfeldes der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 12 und einer stromauf
vor der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung angeordneten Lichtschranke in Gestalt einer
Lichtquelle 13 und eines fotoelektrischen Wandlers 14 ist die pneumatische Förderleitung
8 vorzugsweise aus Glas hergestellt.
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Die Lichtquelle 13 wird aus einer Spannungsquelle 16 mit elektrischer
Energie versorgt.
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Die Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 12 umschließt ringartig eine Meßkammer
12', in welcher jeweils ein zu messender Filterstab 2' positioniert wird.
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Die Meßposition der zu messenden Filterstäbe ist durch einen in der
Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 12 gezeigten Filterstab 2' dargestellt. Die Meßposition
ist festgelegt durch ein Haltemittel in Gestalt eines Riegels 17, der zur Messung
in die Förderstrecke der pneumatischen Förderleitung 8 hineinragt und mittels eines
Steuerorgans 18 aus der Förderstrecke herausgezogen oder herausgeschwenkt werden
kann, um den Auslaß der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 12 freizugeben.
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An den Auslaß der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 12 schließt sich
eine weitere pneumatische Förderleitung 19 an, die durch eine Ringdüse 21 von einer
Druckluftquelle 22 mit Förderluft versorgt wird. Die pneumatische Förderleitung
19 mündet an einer Einstoßtrommel 23, mit welcher die axiale Förderrichtung der
Filterstäbe in eine queraxiale Förderrichtung verwandelt wird, so daß die Filterstäbe
in einen queraxial geförderten Strom von Filterstäben oder auch in Schragen abgelegt
werden konnen.
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Die Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 12 ist an eine Steuereinheit 24
angeschlossen, welche eine Auswertschaltung 26 aufweist, der ein Mittelwertbildner
27 und ein Komparator 28 nachgeschaltet sind. Mit dem fotoelektrischen Wandler 14
ist ein Impulsgeber 29 verbunden, an den ausgangsseitig das Steuerorgan 6 der Ausblasdüse
4,das Steuerorgan 18 des Riegels 17 und die Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 12 angeschlossen
sind.
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Zur Erläuterung der Funktionsweise der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung
sei zunächst auf Figur 4 verwiesen, welche ein typisches Energiespektrum der Spin-Gitter-Relaxation
der
Protonen eines Materials mit einem Feststoffanteil und einem
Flüssigkeitsanteil zeigt. Die Gerade a zeigt den Verlauf der Spin-Gitter-Relaxation
der Protonen des Feststoffanteils. Da die im Feststoffanteil fester gebundenen Protonen
ihre Energie schneller an das Gitter abgeben als die freieren Wasserprotonen des
Flüssigkeitsanteils, verläuft die Gerade a relativ steil. Der flachere Verlauf der
Geraden b zeigt, daß die beweglicheren Protonen des Flüssigkeitsanteils ihre Energie
langsamer an das Gitter abgeben. Aus dem Verhältnis
erhält man den Prozentanteil der Festkörperkomponente des Materials. Setzt man in
den Zähler I2 ein, so erhält man den Prozentanteil M2 des Anteils der flüssigen
Komponente des Filtermaterials. Da das Filtermaterial aber schon ohne Weichmacher
einen beweglichen oder 1,flüssigen" Anteil von ca. 6 % hat, muß dieser Wert als
Eichwert berücksichtigt werden.
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Um einen Kurvenverlauf nach Figur 4 zu erhalten, wird ein Filterstab
2' in die Meßposition der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 12 gebracht und dort vom
Riegel 17 gehalten.
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Die Lichtschranke 13, 14 erfaßt den Filterstab 2' in der Meßposition,
so daß der fotoelektrische Wandler 14 ein Signal an den Impulsgeber 29 abgibt, welcher
ein Startsignal für die Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 12 erzeugt, worauf die Messung
beginnt. Zum Aufbau der Magnetfelder in der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 12 und
zum Ermitteln der Spin-Gitter-Relaxationszeiten der Protonen entsprechend der Kurve
in Figur 4 ist eine gewisse Zeit erforderlich, während der der Filterstab 2' in
der Meßposition gehalten werden muß. Diese Zeit kann
bis ungefähr
auf eine Sekunde abgekürzt werden, kann aber auch länger sein. Der gewonnene Meßwert
wird der Auswertschaltung 26 der Steuereinheit 24 aufgegeben, welche am Ende der
Messung ein Freigabesignal erzeugt, das zum Steuerorgan 18 des Haltemittels 17 gelangt.
Das Haltemittel 17 gibt daraufhin den Förderweg für den Filterstab 2' frei, so daß
dieser in die pneumatische Förderleitung 19 eintreten kann und zur Einstoßtrommel
23 gefördert wird.
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Sobald der Filterstab 2' die Meßposition in der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung
12 verlassen hat, erzeugt der fotoelektrische Wandler 14 ein Signal , welches über
den Impulsgeber 29 bewirkt, daß der Riegel 17 durch das Steuerorgan 18 wieder in
seine Sperrposition gebracht wird.
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Gleichzeitig gibt der Impulsgeber 29 einen Entnahmeimpuls an das Steuerventil
6 der Ausblasdüse 4 ab, so daß aus der Reihe der geförderten Filterstäbe 2 ein neuer
zu messender Filterstab ausgeblasen wird und in den Einlaßtrichter 7 der pneumatischen
Förderleitung 8 eintritt.
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Die aufgrund der Messung des Filterstabs 2' gewonnenen Meßergebnisse
gelangen in die Auswertschaltung 26 der Steuereinheit 24. Die Auswertschaltung 26
erzeugt Signale, die in dem Mittelwertbildner 27 gemittelt und anschließend zur
Regelung der Mittel zum Zuführen des flüssigen Weichmachers zum bewegten Filtertaustreifen
verwendet werden.
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Parallel hierzu werden die in der Auswertschaltung 26 gewonnenen Signale
im Komparator 28 miteinander und mit ihrem Mittelwert verglichen. Bei Abweichungen
gibt der Komparator 28 einen Impuls zum Abschalten der Maschine ab, wobei die Ursache
des Abschaltens, die in einem Weichmacherüberschuß oder-ngel bestehen kann, angezeigt
wird.
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Mit der Vorrichtung nach der Erfindung ist also erstmals eine quasi-kontinuierliche
Regelung des Weichmacheranteils in Filterstäben möglich.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren 2
und 3 gezeigt. Die Figur 2 zeigt in Draufsicht einen Förderer 31, auf dem ein Füllermaterial,
wie z. B.
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Tabak 32, in Richtung des Pfeils 33 gefördert wird. Ein Entnahmemittel
besteht aus einer in Richtung des Pfeils 34 um eine Achse 36 hin- und herschwenkbaren
Leitfläche 37.
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Ein Steuerorgan 38 ist zur Betätigung der Leitfläche vorgesehen. Im
Bereich der Leitfläche 37 ist dem Förderer 31 ein seitlich angeordneter Aufnahmetrichter
39 zugeordnet, der in eine Förderleitung 41 mündet. Die Förderleitung 41 verbindet
den Aufnahmetrichter 39 mit einer Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 42, welche die
Förderleitung in einem unteren Abschnitt, welcher eine Meßkammer 42' bildet, ringförmig
umgibt. Mindestens in diesem Bereich ist die Förderleitung 41 vorzugsweise aus Glas
hergestellt, um das Magnetfeld der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 42 nicht zu stören.
Der Ausgang der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 42 ist durch ein Haltemittel in
Gestalt einer Verschlußplatte 43 verschlossen, welche durch ein Steuerorgan 44 aus
dem Förderweg der Förderleitung 41 entfernt werden kann.
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Ein Stempel 46 ist derart koaxial zur Förderleitung 41 angeordnet,
daß er in die Förderleitung hinein- und zurückbewegt werden kann. Der Stempel 46
dient als Verdichtungsmittel für den zu messenden Tabak.
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Der Förderleitung 41 sind eine obere Lichtschranke, bestehend aus
einer Lichtquelle 47 und einem fotoelektrischen Wandler 48, und eine untere Lichtschranke,
bestehend aus
einer Lichtquelle 49 und einem fotoelektrischen Wandler
51, zugeordnet. Zur Versorgung der Lichtquellen 47 und 49 mit elektrischer Energie
dient eine Spannungsquelle 52.
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Die fotoelektrischen Wandler 48 und 51 sind eingangsseitig an einen
Impulsgeber 53 angeschlossen, der ausgangsseitig mit einem Steuerorgan 54 für den
Stempel 46, mit der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 42 und mit dem Steuerorgan 38
für die schwenkbare Leitfläche 37 verbunden ist. Die Kernspinresonanz-Meßeinrichtung
42 ist ausgangsseitig mit einer Steuereinheit 56 verbunden, welche eine Auswerteschaltung
57 und eine Anzeigeeinrichtung 58 für den Feuchtigkeitsgehalt des tabaks aufweist.
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An den Auslaß der Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 42 schließt sich
eine Förderleitung 59 an, durch welche die gemessenen Tabakproben in einen Sammelbehälter
oder zurück in den Tabakstrom 32 gefördert werden können.
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Die Funktion der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Vorrichtung
stimmt weitgehend mit der Vorrichtung nach Figur 1 überein. Auf einen Entnahmeimpuls
des Impulsgebers 53 schwenkt das Steuerorgan 38 die Leitfläche 37 in den Tabakstrom
32, so daß ein Teil des Tabaks in den Trichter 39 und die Förderleitung 41 abgelenkt
wird. Sobald sich in der Leitung 41 eine Tabaksäule bis zur Höhe der Lichtschranke
47, 48 aufgebaut hat, gibt der fotoelektrische Wandler 48 ein Signal ab, aufgrund
dessen die Leitfläche 37 aus dem Tabakstrom 32 zurückgeschwenkt wird. Gleichzeitig
erzeugt der Impulsgeber 53 einen Steuerimpuls, welcher über das Steuerorgan 54 ein
Absenken des Stempels 46 zum Verdichten des Tabaks in der Leitung 41 bewirkt. Nach
dem Verdichten fährt der Stempel 46 wieder aus der Leitung 41 heraus. Bedeckt die
Tabaksäule nach dem Verdichten die Lichtschranke 49, 51 nicht, so erzeugt der fotoelektrische
Wandler 51 ein Signal, das über den Impulsgeber 53 und das
Steuerorgan
38 zu einem erneuten Einschwenken der Leitfläche 37 in den Tabakstrom führt. Erst
wenn nach einem erneuten Verdichten die Lichtschranke 49, 51 bedeckt ist, gibt der
fotoelektrische Wandler 51 ein Signal an den Impulsgeber 53 ab, der ein Startsignal
für die Kernspinresonanz-Meßeinrichtung 42 erzeugt, so daß die Kernspinresonanzmessung
beginnt. Die Meßwerte werden in der Auswerteschaltung 57 der Steuereinheit 56 ausgewertet
und als Feuchtigkeitsmeßwerte in der Anzeigeeinrichtung 58 angezeigt. Nach Beendigung
der Messung steuert die Auswerteschaltung 57 das Steuerorgan 44 an, so daß die Verschlußplatte
43 aus der Förderstrecke 41 entfernt wird. Gleichzeitig wird das Steuerorgan 54
angesteuert, welches den Stempel 46 in die Leitung 41 absenkt, der den gemessenen
Tabak in die Förderleitung 59 ausstößt und dann wieder in seine Ausgangsposition
zurückfährt. Die Verschlußplatte 43 schwenkt in die Förderleitung zurück. Der fotoelektrische
Wandler 51 erzeugt nun wieder ein Steuersignal, welches über den Impulsgeber 53
in einen Entnahmeimpuls für das Steuerorgan 38 und die schwenkbare Leitfläche 37
umgewandelt wird, so daß der Vorgang sich wiederholen kann.
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Mit dieser Vorrichtung ist also eine quasi -kontinuierliche Bestimmung
des Feuchtigkeitsgehalts von Füllermaterial, insbesondere von Tabak, vor der Strangbildung
möglich.
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In Figur 5 ist der prinzipielle Aufbau einer Kernspinresonanzmeßeinrichtung
12 in einer schematischen Schnittdarstellung gezeigt. Die Meßeinrichtung 12 weist
Magnete 62 auf, die so angeordnet sind, daß der Nordpol 62N des einen Magneten und
der Südpol 62S des anderen in der Meßkammer 12', welche von der pneumatischen Förderleitung
8 um-und homogener schlossen ist, ein Magnetfeld mit stabileryma9gnetischer Flußdichte
erzeugen, welches für die Kernspinresonanzmessung erforderlich ist. Als Magnete
können für die
Messungen an den gemäß der Erfindung vorgesehenen
Meßobjekten Permanentmagnete oder Elektromagnete hoher Qualität eingesetzt werden.
Werden für die Messungen Magnete für höhere Flußdichten benötigt, können auch Kryomagnete
verwendet werden. Zur Erzeugung der Resonanzfrequenz ist ein Sender 63 vorgesehen,
dessen Resonanzfrequenz über eine Senderwicklung 64 in das Meßobjekt 2' eingestrahlt
wird.
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Der Sender 63 wird vom Impulsgeber 29 in Figur 1 bzw. 53 in Figur
3 gesteuert. Die Meßkammer 12' mit dem Meßobjekt 2' ist von einer Wicklung 66 umgeben,
die die vom Meßobjekt abgegebenen Resonanzsignale empfängt und an einen Verstärker
67 weiterleitet, der ausgangsseitig mit der Steuereinheit 24 (Figur 1) oder 56 (Figur
3) verbunden ist.
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Ein Kernspinresonanzmeßgerät, das nach konstruktiver und schaltungstechnischer
Abwandlung gemäß den Figuren 1, 3 und 5 der Zeichnung für die Realisierung der Erfindung
eingesetzt werden kann, wird von der Firma Bruker Analytische Meßtechnik GmbH.,
Silberstreifen, D-7512 Rheinstetten 4, unter der Typenbezeichnung PC 20 vertrieben.
Zur konstruktiven Abwandlung sind das Meßgerät auf seiner Unterseite für die Entnahme
der Meßobjekte nach der Messung zu öffnen, eine pneumatische Förderleitung für das
Zufördern und Abfördern von Meßobjekten anzuschließen und ein intermittierend betätigbarer
Riegel zum positionsgenauen Stoppen eines Meßobjektes in der Meßkammer zu installieren.
Schaltungstechnisch ist das Gerät für den Anschluß an die in den Figuren 1, 3 und
5 gezeigten Steuereinheiten einzurichten. Die Magnetanordnung sowie die Hochfrequenzsender
und Empfangseinrichtungen des handelsüblichen Geräts bedürfen keiner Anderungen.
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