DE3324843A1

DE3324843A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen der fuellkraft von tabak

Info

Publication number: DE3324843A1
Application number: DE19833324843
Authority: DE
Inventors: Waldemar Dipl.-Phys. 2000 Hamburg Wochnowski
Original assignee: Hauni Werke Koerber and Co KG
Current assignee: Koerber AG
Priority date: 1982-07-31
Filing date: 1983-07-09
Publication date: 1984-02-02
Also published as: DE3324843C2

Description

Stw.: Füllkraft messen-kontinuierlicEl-zwei Preßwalzen-I 1
Hamburg 80, den 29. Juni 1983 - Hauni-Akte 1720 Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Fülikraft von Tabak Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Füllkraft von Tabak innerhalb eines kontinuierlich geförderten Tabakstromes.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Messen der Füllkraft von Tabak innerhalb eines auf einem kontinuierlich angetriebenen Förderer transportierten Tabakstromes.
Das Füllvermögen bzw. die sogenannte Fülikraft von Tabak spielt in der Zigaretten fabrikation eine sehr große Rolle, da von der Füllkraft das Gewicht des pro Zigarette verbrauchten Tabaks abhängt.
Mittels spezieller Verfahren wird in der Tabakaufbereitung seit einigen Jahren versucht, die Füllkraft des Tabaks zu erhöhen. Derartige Verfahren kranken aber immer noch an dem Fehlen zuverlässiger Meßwertaufnehmer für die Füllkraft, mit denen ein derartiger Füllkrafterhöhungsprozeß kontinuierlich überwacht und geregelt werden kann. Es werden lediglich sporadische Füllkraftmessungen in Laboratorien mit Laborgeräten vorgenommen, bei denen eine in einem Meßzyiinder befindliche Tabaksäule definierten Gewichtes mit einem Gewicht belastet und das sich einstellende Volumen abgelesen wird.
Eine weitere Methode zur Füllkraftmessung des Tabaks besteht in dem Messen der Zigarettenhärte bei konstantem Gewicht und Format. Hierbei wird der Tabak in der Zigarette durch ein Gewicht belastet und die sich einstellende Resthöhe gemessen. Allerdings ist in ;einem Fall anders als bei der Bestimmung des Zylindervolumens der Tabak vor Stw. : Füllkraft messen-kontinuierlih-zwei Preßwalzen-Il Hamburg 80, den 29. Juni 1983 - Hauni-Akte 1720 der Behandlung schon vorgepreßt, wobei die Vorpressung in der Zigarettenmaschine geschieht und durch das Papier aufrechterhalten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Füllkraftmeßwerte so rechtzeitig, d. h. am Ende der Tabakaufbereitung, und regelmäßig bzw. kontinuierlich zu erhalten, daß sie rückwirkend unmittelbar für einen Prozeß zur Füllkrafterhöhung des Tabaks verwertet werden können. Hierbei sollen Schwankungen in der Höhe des zu messenden, kontinuierlich geförderten Tabakstromes die Meßergebnisse nicht verfälschen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Tabakstrom an wenigstens zwei in Förderrichtung aufeinanderfolgenden Stellen mit unterschiedlicher Stärke belastet wird, daß an den jeweiligen Belastungsstellen eine die Verformung des Tabakstromes definierende Größe gewonnen wird und daß aus diesen Größen eine ein Maß für die Füllkraft "F" des Tabaks ergebende Funktion gebildet wird.
Als meßtechnisch besonders vorteilhaft hat sich eine Verfahrensweise gezeigt, bei der der Tabakstrom mit in Förderrichtung zunehmender Stärke belastet wird.
Zweckmäßigerweise werden an den Belastungsstellen die durch die unterschiedlichen Krafteinwirkungen entstehenden Resthöhen 1h1 und 1h2 des Tabakstromes gemessen.
Um jeweils definierte Höhenmeßsignale für ein und denselben Abschnitt des Tabakstromes zu erhalten, wird weiterhin vorgeschlagen, die Abgabe des Höhenmeßsignals h1 bis zur Abgabe des Höhenmeßsignals 11h2 bzw. um die Transportzeit des betreffenden Tabakstromabschnittes von der ersten Belastungsstelle zur zweiten Belastungsstelle zu verzögern.
Stw.: Füllkraft messen-kontinuierlich-zwei Preßwalzen-II Hamburg 80, den 29. Juni 1983 - Hauni-Akte 1720 Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Einfluß durch unterschiedliche Belegung des Tabakstromförderers dadurch eleminXert, daß aus den gemessenen Höhenwerten ''hl'' und "h2" durch Division die Funktion hl als Maß für die Füllkraft "F" gebildet wird.
h2 In der Praxis ist es vorteilhaft, wenn die so erhaltenen Füllkraftmeßwerte direkt mit den an den fertigen Zigaretten gewonnenen Härtemeßwerten verglicnen werden können.
Zu diesem Zweck wird weiterhi. vorgeschlagen, daß zur Anpassung des Füllkraftmeßverfahrens an übliche Härtemeßverfahren die Funktion gebildet wird, wobei der Exponent "w" eine beliebige reelle Zahl sein kann.
Falls der Tabak innerhalb des transportierten Tabakstromes Temperaturschwankungen aufweist, ist außerdem vorgesehen, daß die Tabaktemperatur "T" gemessen und als Korrekturwert in die Funktion zur Bestimmung der Füllkraft aufgenommen wird, worin "a" ein tabakspezifischer Faktor und "T" die Temperatur in °C ist.
Für den Fall, daß die Tabakfeuchtigkeit des Tabakstromes schwankt, wird außerdem vorgeschlagen, daß die Tabakfeuchtigkei ?? "f" gemessen und als Korrekturwert in die Funktion zur Bestimmung der Füllkraft aufgenommen wird, worin "b" ein tabakspezifischer Faktor und 1 "f" die prozentuale Tabakfeuchtigkeit ist.
Die Vorrichtung zur Durchführung des \ stehend genannten Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Tabakstrom Stw.: Füllkraft messen-kontinuierlich-zwei Preßwalzen-II Hamburg 80, den 29. Juni 1983 - Hauni-Akte 1720 durch wenigstens zwei in Förderrichtung hintereinanderliegende, unterschiedliche Druckwirkungen ausübende Verdichtungsmittel beaufschlagt ist, und daß den Verdichtungsmitteln Meßwertgeber zur Bestimmung der Größe der durch die Verdichtungsmittel bewirkten Verformung des Tabakstromes zugeordnet sind, deren Ausgänge mit einer Auswertschaltung zur Bildung einer ein Maß für die Füllkraft "F" des Tabaks ergebenden Funktion aus den genannten Größen verknüpft sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung übt das stromabwärts angeordnete Verdichtungsmittel eine stärkere Druckwirkung aus als das stromaufwärts angeordnete Verdichtungsmittel.
Die zunehmende Druckwirkung der Verdichtungsmittel könnte beispielsweise durch unterschiedliche Vorspannung der in vertikaler Richtung beweglich gelagerten Verdichtungsmittel erreicht werden.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung ist hingegen vorgesehen, daß das zweite, nachgeordnete Verdichtungsmittel schwerer ist als das erste, vorgeordnete Verdichtungsmittel.
Die Meßmittel passen sich dem Förderfluß des Tabakstromes dann am besten an, wenn die Verdichtungsmittel als Rollen ausgebildet sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfassen die Meßwertgeber zur Größenbestimmung der Verformung des Tabakstro mes Höhenmesser zur Bestimmung der Resthöhe ''al'' und "h2" des Tabakstromes.
Um jeweils für den gleichen Tabakstromabschnitt der Auswertschaltung gleichzeitig zwei Höhenmeßwerte zuzuführen, wird vorgeschlagen, daß zwischen der Auswertschaltung und dem ersten Höhenmeßwertgeber zur Bestimmung der Resthöhe ''hl'' ein Verzögerungsglied angeordnet ist.
Stw.: Füllkraft messen-kontinuierlich-zwei Preßwalzen-II Hamburg 80, den 29. Juni 1983 - Hauni-Akte 1720 Vorschlagsgemäß kann eine unterschiedliche Belegung des Tabakstromförderers bezüglich ihrer Auswirkung auf die Füllkraftmeßwerte am einfachsten dann sompensiert werden, wenn die Auswertschaltung ein Dividierglied zur Bildung h eines Quotienten aus den Resthöhen 1 umfaßt.
h2 Um die auf erfindungsgemäße Weise erzielten Füllkraftmeßwerte den bisher ermittelten Härtemeßwerten für die Zigaretten anzugleichen, wird vorgeschlagen, daß das Dividierglied Teil eines Potenziergliedes zur Eildung von an übliche Härtemeßwerte angepaßten Füllkraftmeßwerten unter Verwertung eines Exponenten "w" ist, welcher zweckmäßigerweise eine beliebige reelle Zahl zwischen 1 und 4 ist.
Um den Einfluß von Temperaturschwankungen des Tabakstromes auf die Füllkraftmessung zu kompensieren, ist weiterhin vorgesehen, daß zwischen den Rollen ein Temperaturmesser zur Bestimmung der Tabaktemperatur "T" vorgesehen ist.
Darüber hinaus werden Feuchteschwankungen dadurch kompensiert, daß die erste Rolle eine Meßanordnung zur kapazitiven Messung der Feuchte "f" des Tabaks aufweist.
Nach einem weiteren Vorschlag werden die durch die Temperatur- und Feuchtemesser gewonnenen Werte "T" und innerhalb der Auswertschaltung durch Summierglieder unter Zuhil enahme eines tabakspezifischen Faktors "a" bzw. "b" als Korrekturwerte für die Füllkraft "F" verarbeitet.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß kontinuierlich von Belegungsschwankungen des Tabakstromförderers unabhängige bzw. bereinigte Füllkraftmeßwerte gewonnen werden, mit deren Hilfe direkt überwachend und steuernd beispielsweise in den Prozeß zur Erhöhung der Füllkraft des Tabaks eingegriffen weraen kann.
Stw.: Füllkraft messen-kontinuierlich-zwei Preßwalzen-II Hamburg 80, den 29. Juni 1983 - Hauni-Akte 1720 Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt einen Tabakstromförderer im Längsschnitt mit schematisch angedeuteten Meßelementen.
Die in der Zeichnung dargestellte Füllkraftmeßvorrichtung ist einem kontinuierlich angetriebenen, im Ausführungsbeispiel als Förderband ausgebildeten Tabakstromförderer 1 zugeordnet, welchem Tabak aus einem Stauschacht 2 zugeführt wird und der den Tabak als kontinuierlichen Tabakstrom 3 an der Meßvorrichtung vorbei abfördert.
Die Füllkraftmeßvorrichtung weist zwei in Förderrichtung (Pfeil 4) hintereinanderliegende Verdichtungsmittel in Form von Rollen 6 und 7 auf, wobei die bezogen auf die Förderrichtung (Pfeil 4) stromabwärts liegende Rolle 7 schwerer ist als die stromaufwärts davorliegende Rolle 6.
Im Ausführungsbeispiel weisen die Rollen 6, 7 ein Gewicht von etwa 2 kg bzw. 5 kg auf. Beide Rollen 6 und 7 sind drehbar an Hebeln 8 bzw. 9 gelagert, welche wiederum auf-und abschwenkbar an ortsfesten Lagern 11 bzw. 12 gehalten werden.
Infolge der Beaufschlagung des kontinuierlich bewegten Tabakstromes 3 durch die unterschiedlichen Eigengewichte der Rollen 6 und 7 wird der Tabakstrom 3 an der ersten Belastungsstelle im Bereich der Rolle 6 auf eine Resthöhe hl und an der zweiten Belastungsstelle im Bereich der Rolle 7 auf eine geringere Resthöhe h2 zusammengedrückt.
Zur meßtechnischen Erfassung dieser Resthöhe hl und h2 sind den Rollen 6 und 7 Meßwertgeber 13 bzw. 14 zugeordnet.
Diese können beispielsweise als Höhenmeßgeräte in Form eines induktiven Wegmessers bekannter Bauart ausgebildet sein (beispielsweise des Typs Linear Motion SS-104, S/M 4886 der Firma Collins Corporation). Die von den Meßwert- Stw. : Füllkraft messen-kontinuierlich-zwei Preßwalzen-Il Hamburg 80, den 29. Juni 1983 - Hauni-Akte 1720 gebern 13 und 14 ermittelten Höhenmeßwerte hl und h2 werden einer Auswertschaltung 16 zugeführt. 7wischen dem Meßwertgeber 13 und der Auswertschaltung 16 ist darüber hinaus ein Verzögerungsglied 17 zwischengeschaltet, welches die Abgabe des Höhenmeßsignals h1 der Rolle 6 an die Auswertschaltung 16 um die Transportzeit des Tabakstromes von der Rolle 6 zur Rolle 7 verzögert, so daß beide Höhenmeßsignale hl und h2 gleichzeitig der Auswertschaltung 16 zugeführt werden.
Innerhalb der Auswertschaltung 16 wird mittels eines Dividiergliedes 18 ein Quotient aus den Höhenmeßsignalen hl und h2 gebildet, welcher bereits ein Maß für die Füllkraft F des Tabaks ist, wobei schwankende Belegungen des Tabakstromförderers 1 keinen den Meßwert für die Füllkraft verfälschenden Einfluß mehr haben.
Um die auf diese Weise exakt ermittelten Füllkraftmeßwerte in ihrer Größenordnung direkt mit den an der fertigen Zigarette gewonnenen Härtemeßwerten vergleichen zu können, ist das Dividierglied 18 Teil eines Potenziergliedes 19, welches den Quotienten aus den Höhenmeßwerten hl und h2 mit einem Exponenten w potenziert. Eine mehr oder weniger exakt gewünschte Annäherung an die genannten Härtemeßwerte kann dadurch erreicht werden, wenn der Exponent w vorzugsweise eine reelle Zahl zwischen 1 und 4 ist.
Um den Einfluß von eventuellen Temperaturschwankungen des Tabak innerhalb des Tabakstromes 3 zu kompensieren bzw.
die Füllkraftmeßwerte entsprechend zu korrigieren, ist zwischen den Rollen 6 und 7 ein beispielsweise einen Infrarotmeßkopf 21 aufweisender Temperaturmeßwertgeber 22 vorgesehen. Dessen Ausgangssignal wird ebenfalls der Auswertschaltung 16 zugeführt, und mittels eines Summiergliedes 23 unter Bildung eines Produktes aus der Temperatur T und eines tabakspezifischen Faktors a bei der Füllkraftbestimmung berücksichtigt.
Stw.: Füllkraft messen-kontinuierlich-zwei Preßwalzen-II Hamburg 80, den 29. Juni 1983 - Hauni-Akte 1720 Desgleichen werden Feuchteschwankungen des Tabakstromes bei der Füllkraftbestimmung berücksichtigt. Hierzu ist die erste Rolle 6 mit einer in der US-PS 3 950 698 der Anmelderin näher beschriebenen Feuchtemeßanordnung 24 zur kapazitiven Feuchtemessung des Tabaks versehen. Der von einem Feuchtemeßwertgeber 26 abgegebene Feuchtemeßwert f für die prozentuale Tabakfeuchtigkeit wird ebenfalls der Auswertschaltung 16 zugeführt. Dieser Wert f für die Tabakfeuchtigkeit wird mittels eines Summiergliedes 27 der Auswertschaltung 16 nach Multiplikation mit einem tabakspezifischen Faktor b als Korrekturwert bei der Füllkraftermittlung berücksichtigt.

Claims

Stw.: Fülikraft messen-kontinuierlich-zwei Preßwalzen-Il Hamburg 80, den 29. Juni 1983 - Hauni-Akte 1720 Patentansprüche 1. Verfahren zum Messen der Fülikraft von Tabak innerhalb eines kontinuierlich geförderten Tabakstromes, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabakstrom an wenigstens zwei in Förderrichtung aufeinanderfolgenden Stellen mit unterschiedlicher Stärke belastet wird, daß an den jeweiligen Belastungsstellen eine die Verformung des Tabakstromes definierende Größe gewonnen wird und daz aus diesen Größen eine ein Maß für die Füllkraft "F" des Tabaks ergebende Funktion gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabakstrom mit in Förderrichtung zunehmender Stärke belastet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Belastungsstellen die durch die unterschiedlichen Krafteinwirkungen entstehenden Resthöhen und "h2" des Tabakstromes gemessen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe des Höhenmeßsignals "h1" bis zur Abgabe des Höhenmeßsignals "h2" bzw. um die Transportzeit des betre fenden Tabakstromabschnittes von der ersten Belastungsstelle zur zweiten Belastungsstelle verzögert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus den gemessenen Höhenwerten "h1" und "h2" durch Division die Funktion h1 als Maß für die Füllkraft h2 "F" gebildet wird. 2 Stw.: Füllkraft messen-kontinuierlich-zwei Preßwalzen-fI Hamburg 80, den 29. Juni 1983 - Hauni-Akte 1720
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung des Füllkraftmeßverfahrens an übliche Härtemeßverfahren die Funktion gebildet wird, wobei der Exponent "w" eine beliebige reelle Zahl sein kann.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabaktemperatur "T" gemessen und als Korrekturwert in die Funktion zur Bestimmung der Fülikraft aufgenommen wird, worin "a" ein tabakspezifischer Faktor und "T" die Temperatur in °C ist.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabakfeuchtigkeit "f" gemessen und als Korrekturwert in die Funktion zur Bestimmung der Füllkraft aufgenommen wird, worin "b" ein tabakspezifischer Faktor und "f" die prozentuale Tabakfeuchtigkeit ist.
9. Vorrichtung zum Messen der Füllkraft von Tabak innerhalb eines auf einem kontinuierlich angetriebenen Förderer transportierten Tabakstromes, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabakstrom (3) durch wenigstens zwei in Förderrichtung (Pfeil 4) hintereinanderliegende,unterschiedliche Druckwirkungen ausübende Verdichtungsmittel (6, 7) beaufschlagt ist, und daß den Verdichtungsmitteln Meßwertgeber (13 bzw. 14) zur Bestimmung der Größe der durch die Stw. : Fülikraft messen-kontinuierlich-zwei Preßwalzen-II Hamburg 80, den 29. Juni 1983 - Hauni-Akte 1720 Verdichtungsmittel bewirkten Verformung des Tabakstromes zugeordnet sind, deren Ausgänge mit einer Auswertschaltung (16) zur Bildung einer ein Maß für ditt Füllkraft "F" des Tabaks ergebenden Funktion aus den genannten Größen verknüpft sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das stromabwärts angeordnete Verdichtungsmittel (7) eine stärkere Druckwirkung ausübt als das stromaufwärts angeordnete Verdichtungsmittel (6).
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, nachgeordnete Verdichtungsmittel (7) schwerer ist als das erste, vorgeordnete Verdichtunqsmittel (6).
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungsmittel (6, 7) als Rollen ausgebildet sind.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertgeber (13, 14) zur Größenbestimmung der Verformung des Tabakstromes (3) Höhenmesser zur Bestimmung der Resthöhe h1 und "h2" des Tabakstromes umfassen.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auswertschaltung (16) und dem ersten Höhenmeßwertgeber (13) zur Bestimmung der Resthöhe ''hl'' ein Verzögerungsglied (17) angeordnet ist.
Stw. : Füllkraft messen-kontinuierlich-zwei Preßwalzen-II Hamburg 80, den 29. Juni 1983 - Hauni-Akte 1720 15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertschaltung ein Dividierglied (18) zur Bildung eines Quotienten aus den Resthöhen h1 umfaßt.
h2 16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Dividierglied (18) Teil eines Potenziergliedes (19) zur Bildung von an übliche Härtemeßwerte angepaßten Füllkraftmeßwerten unter Verwertung eines Exponenten "w" ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Exponent 1w eine beliebige reelle Zahl zwischen 1 und 4 ist.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rollen (6, 7) ein Temperaturmeßwertgeber (22) zur Bestimmung der Tabaktemperatur "T" vorgesehen ist.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rolle (6) eine Feuchtemeßanordnung (24) zur kapazitiven Messung der Feuchte "f" des Tabaks aufweist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 und/oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Temperatur und Feuchtemeßwertgeber (22 bzw. 26) gewonnenen Werte "T" und "f" innerhalb der Auswertschaltung (16) durch Summierglieder (23 bzw. 27) unter Zuhilfenahme eines tabakspezifischen Faktors "a" bzw. "b" als Korrekturwerte für die Füllkraft "F" verarbeitet werden.