DE3340365C2 - Vorrichtung zur Bildung eines Vlieses aus Tabakfasern - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zur Bildung eines Vlieses aus Tabakfasern, beispielsweise für die Cigarettenherstellung, weist einen etwa senkrecht nach oben verlaufenden Kanal, eine Quelle zur Erzeugung eines nach oben gerichteten Gasstroms in dem Kanal für den Antransport der Tabakfasern sowie ein auf dem oberen Ende des Kanals angeordnetes, etwa waagerechtes, umlaufendes Saugband auf, an dem unter der Wirkung eines Unterdrucks ein Vlies aus Tabakfasern entsteht. In diesem entstehenden Vlies ist mindestens eine Förderschnecke angeordnet, die eine Umorientierung der Tabakfasern und damit eine Egalisierung und Homogenisierung des Tabakvlieses bewirkt.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

d) in dem entstehenden Vlies mindestens eine Förderschnecke (30,30', 30") angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (30,30', 30") einen zylindrischen Schaft hat

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (30,30', 30") einen kegelförmigen Schaft hat

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (30,30', 30") zur Änderung ihrer Neigung in bezug auf das Saugband (18) bzw. das Tabakvlies schwenkbar gelagert ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (30,30', 30") durch einen Elektromotor (40) mit einstellbarer Drehzahl angetrieben ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige, in Transportrichtung des Vlieses verlaufende Förderschnekke (30,30') vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere kurze, senkrecht zur Transportrichtung des Tabakvlieses angeordnete Förderschnecken (30") vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Förderschnecken (30") in einer Aussparung einer Seitenwand (15) des Kanals gelagert sind.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bildung eines Vlieses aus Tabakfasern bei der Herstellung von rauchbaren Artikeln der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Solche Vorrichtungen werden bspw. zur Bildung eines Tabakstrangs, der durch ein Cigarettenpapier umhüllt wird, bei der Cigarettenherstellung eingesetzt.

Das Grundprinzip dieser Art der Strangbildung, wie es aus der DE-PS 21 52 301 bekannt ist, soll im folgenden unter Bezugnahme auf F i g. 1 näher erläutert werden, die schematisch eine Vorrichtung zur Bildung eines Strangs aus Tabakfasern zeigt.

Diese, allgemein durch das Bezugszeichen 10 angedeutete Vorrichtung zur Herstellung eines Tabakstrangs weist einen ersten Teil, in dem die Bildung eines Vlieses aus Tabakfasern erfolgt, und einen zweiten Teil auf, in dem aus dem Vlies von Tabakfasern ein mit dem Cigarettenpapier umhüllter Tabakstrang hergestellt wird.

Der Tabak wird auf übliche Weise in einem Ausbreiter aufgelöst und durch Walzen 12 (als Alternative zu den Walzen 12 können auch Bänder verwendet werden) dem sog. »Kamin« zugeführt also einem etwa senkrecht verlaufenden, kastenförmigen Raum, der durch senk-

jo rechte Wände gebildet wird. In F i g. 1 sind nur die beiden Seitenwände 14 und 16 des Kamins zu erkennen.

In dem Kamin werden die Tabakfasern durch Luft nach oben getragen, wie durch den Pfeil in F i g. 1 angedeutet wird, und lagern sich als Tabakvlies auf einem umlaufenden, endlosen Saugband 18 ab. Dieses Saugband 18 verläuft über zwei Rollen 22, 24, von denen zumindest eine in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung gedreht wird und dadurch das Saugband 18 transportiert

Die horizontale Ausdehnung des Tabakvlies wird durch von dem Saugband 18 nach unten ragende Kanalschienen 2G bestimmt

Wie man in F i g. 1 erkennt, beginnt die Bildung des Tabakvlieses an der gemäß der Darstellung rechten Seite des Kamins, d. h., die Dicke des Tabakvlieses nimmt von rechts nach links zu und erreicht an der linken Seitenwand 14 ihren Höchstwert.

Auf der von dem Kamin abgewandten Rückseite des porösen Saugbandes 18 wird durch nicht näher dargestellte Mittel ein Unterdruck aufrechterhalten, der das Tabakvlies an der Unterseite des Bandes 18 hält so daß dieses Vlies von dem umlaufenden Saugband 18 aus dem Kamin heraustransportiert wird und zu nicht näher dargestellten Trimmscheiben 26 gelangt, die einen Teil des Tabakvlieses abschneiden und dadurch die endgültige Dicke des Vlieses einstellen. Dieses Tabakvlies wird dann von dem Saugband 18 zu einer nicht näher dargestellten Strangformeinrichtung 28 transportiert, in der das Tabakvlies durch eine kontinuierliche Papierbahn umhüllt und dadurch zu einem Tabakstrang geformt wird, der von dem Cigarettenpapier umgeben ist.

Dieser mit dem Cigarettenpapier umhüllte, kontinuierliche Tabakstrang wird dann der weiteren Verarbeitung zugeführt Die Dosierung der Tabakfasern, die dem Kamin vom Ausbreiter zugeführt werden, wird so ausgewählt, daß die Kanalschienen 20 einen Überschuß von etwa 25% Tabak enthalten, um eine definierte Füllung der Cigarette, bezogen auf den fertigen Strang, zu gewährleisten. Diese Überschußmenge wird durch ein

so Regelsystem mit den Trimmscheiben 26 entfernt.

Diese Art der Strangbildung bewirkt ein bevorzugtes Ausrichten der Tabakfasern in Längsrichtung, so daß der Zugwiderstand der Cigarette, bezogen auf eine konstante Härte, erhöht ist. Desweiteren ist die Homogenitat des Strangaufbaus über die Stranglänge nicht gewährleistet, so daß es zu einer ungleichmäßigen Festigkeit bzw. Füllkraft der Cigarette kommt.

In der DE-OS 30 45 614 wird zur Vermeidung dieses Problems vorgeschlagen, den kontinuierlichen, von der Strangformeinrichtung 28 kommenden Cigarettenstrang, also den von dem Cigarettenpapier umhüllten Tabakstrang, durch ein Gehäuse zu führen, das durch einen relativ starken Gasstrom beaufschlagt wird, um auf diese Weise innerhalb des Cigarettenstrangs Schwingungen zu erzeugen, die zu einer Umorientierung der ausgerichteten Tabakfasern führen und dadurch die Festigkeit der Cigarette verbessern.

Diese Technik ist jedoch sehr aufwendig und führt

nur zu nicht näher definierten Endergebnissen, da es zwar in Abhängigkeit von den ausgeübten Schwingungen zu einer Umorientierung der Tabakf&sern kommt, die erreichte Endlage jedoch wiederum Undefiniert ist, also auch nach dieser Umorientierung poch Hohlräume vorhanden sein können, die zu einer stark schwankenden Füllkraft der Cigarette führen.

Weiterhin ist es auch aus der DE-AS 16 57 232 bekannt, den pneumatisch geförderten Schnittabakstrom als gerichteten Strahl auf die perforierte Mantelfläche eines Saugförderbandes zu übergeben. Dieser Strahl kann durch Umlenkströmungen in bestimmten Grenzen in seiner Richtung verändert werden, wie in der deutschen Patentanmeldung P 16 32 258.0-23 vorgeschlagen wurde.

Weiterhin ist aus der DE-AS 15 32 136 eine Vorrichtung zum Formen eines Tabakstranges bekannt, bei dem zwei förderwirksame Flächen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit laufen, wobei eine Förderfläche die Stranggeschwindigkeit und die andere Förderfläche eine höhere Geschwindigkeit hat Dadurch kann auf eine Schneidvorrichtung verzichtet werden.

Weiterhin geht aus der DE-AS 11 22 427 und der DE-PS 5 98 082 die Verwendung einer in Förderrichtung des Stranges bzw. Tabakvlieses angeordneten Förderschnecke im Verlaufe der Bildung des Tabakvlieses und aus der US-PS 30 96 772 die Verwendung einer Förderschnecke bei der Bildung eines Stranges hervor.

Die DE-PS 1 32 374 zeigt eine Vorrichtung zum Ausbreiten von Tabak, bei dem der mittels einer gleichmäßig bewegten Unterlage transportierte Tabak von oben durch mehrere, geriffelte Walzen beaufschlagt wird, deren Geschwindigkeit kleiner oder höchstens gleich der Geschwindigkeit der Unterlage ist. Dadurch läßt sich der Tabak sehr gleichmäßig verteilen und auswalzen.

Schließlich geht aus den »Patents Abstracts of Japan« C 53, 25. Juli 1979, Band 3, Nr. 87 eine Vorrichtung zur Bildung eines Vlieses aus Tabakfasern bei der Herstellung von rauchbaren Artikeln hervor, bei der in dem sich bildenden Vlies zwischen dem Saugband und einem weiteren Förderband ein an einem Ende geschlossenes Rohr mit Perforationen angeordnet; dieses Rohr erstreckt sich etwa von der Mitte des Saugbandes bis zum anschließenden Formatfinger; durch die Perforationen des Rohrs wird komprimierte Luft, die ein »Modifiziermiltel« enthält, in den Schnittabak ausgeblasen, wodurch eine qualitativ hochwertige Cigarette mit verbessertem Geschmack und mit einem Hohlraum in der Mitte entsteht.

Alle diese bekannten Vorrichtungen erreichen jedoch nicht die gleichmäßige Verteilung der Tabakfasern über das Vlies bzw. über den Tabakstrang, wie sie bspw. in der FR-PS 22 14 220 beschrieben wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bildung des Vlieses aus Tabakfasern bei der Herstellung von rauchbaren Artikeln der angegebenen Gattung zu schaffen, die die Herstellung eines Tabakstrangs mit sehr gleichmäßiger Cigaretten-Härte und konstantem niedrigerem Zugwiderstand ermöglicht, also eines Tabakstranges ohne unregelmäßige Hohlräume, so daß sich eine sehr homogene Füllkraft-Verteilung des fertigen rauchbaren Artikels ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßigere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf folgenden Überlegungen: Bei der herkömmlichen Strangbildung, wie sie aus Fig. 1 hervorgeht, werden die antransportierten, das Tabakvlies bildenden Tabakfaseri bevorzugt in ihrer Längsrichtung in Transportrichtung des Saugbandes 18, damit wiederum in Richtung des geformten Tabakstranges und damit schließlich in Längsrichtung der Cigarette ausgerichtet, so daß die Tabakfasern in dem Tabakvües und damit auch im Tabakstrang sehr eng gepackt sind, also der Zugwiderstand der Cigarette, bezogen auf eine konstante Cigaretten-Härte, relativ hoch ist Außerdem kann man bei dieser Art der Strangbildung die Homogenität über die Länge des Stranges nicht steuern.

Es wird nun vorgeschlagen, den Vliesaufbau hinsichtlieh der Orientierung der einzelnen Tabakfasern einerseits und der Homogenität des Strangaufbaus andererseits so zu beeinflussen, daß einerseits bei konstanter Härte ein geringerer Zugwiderstand erreicht und andererseits die Gewichtsschwankung zwischen den einzelnen Cigaretten verkleinert wird, so daß die Überschußmenge, die von den Trimmscheiben abgeschnitten wird, verringert werden kann.

Zu diesem Zweck wird die gemäß der Darstellung in F i g. 1 rechts beginnende Vliesbildung nicht stochastisch, also zufällig durch bestimmte lokale Gegebenheiten, sondern durch eine in der Nähe des Strangbandes angeordnete, rotierende Welle ausgelöst, die als Zylinder oder Kegel ausgebildet und in die eine Schraube eingeschnitten ist so daß eine Förderschnecke entsteht Die in dem Kamin aufsteigenden Tabakfasern werden rotationssymmetrisch in die Förderschnecke gezogen, d. h, die normalerweise bevorzugt auftretende Längsausrichtung der Tabakfasern wird unterbunden. Außerdem werden vorhandene Faserbündel aufgelöst, so daß sich über die Stranglänge eine homogenere Verteilung des Tabaks ergibt.

Die Drehzahl dieser Förderschnecke ist von der Strangmaschinendrehzahl und vom Tabaktyp abhängig und kann zwischen 10 und 30 000 Umdrehungen pro Minute variiert werden. Die Länge, der Durchmesser und gegebenenfalls die Steigung der Förderschnecke werden durch den verwendeten Tabaktyp bestimmt; die Drehzahl der Förderschnecke hängt insbesondere von ihrer Länge ab.

Die Länge der Förderschnecke und ihr Abstand von dem Saugband sollte so ausgelegt sein, daß die Förderschnecke zumindest in das beginnende Tabakvlies hineinragt und dadurch die Vliesbildung beeinflussen kann. Im Extremfall ist es sogar möglich, daß sich die Förderschnecke über die gesamte Länge des Kamins erstreckt. Dabei kommt es neben der Faserumlenkung auch noch zu einer Strangegalisierung, d. h. Unregelmäßigkeiten an der Tabakvliesunterseite werden ausgeglichen, so daß weniger Überschußtabak von den Trimmscheiben 26 abgeschnitten werden muß.

Zweckmäßigerweise ist die Förderschnecke schwenkbar gelagert, so daß ihre Neigung in bezug auf die Richtung des Saugbandes variiert werden kann. Als Alternative zu einer einzigen, möglicherweise relativ langen Förderschnecke können mehrere kurze Förderschnecken vorgesehen sein, die sich im allgemeinen re'ativ langsam gegenüber der Ausführungsform in Längsrichtung drehen und quer zur Transportrichtung des Tabakvlieses angeordnet sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 das Grundprinzip einer herkömmlichen Vor-

richtung zur Bildung eines Vlieses aus Tabakfasern,

Fig.2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, jedoch mit einer in dem entstehenden Tabakvlies angeordneten Förderschnecke,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie A-B von F i g. 2,

Fig.4 eine Variante der Ausführungsform nach den F i g. 2 und 3,

Fig.5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bildung eines Vlieses aus Tabakfasern,

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie A-B von F i g. 5, und

F i g. 7 eine Kurvendarstellung von Versuchsergebnissen, die mit der Ausführungsform nach den F i g. 2 und 3 erhalten wurden.

Die Teile der Ausführungsformen nach den F i g. 2 bis 6, die bereits unter Bezugnahme auf F i g. 1 beschrieben wurden, haben die gleichen Bezugszeichen erhalten und sollen nicht nochmals erläutert werden.

Wie man aus den Fig.2 und 3 erkennt, ist in der Vorrichtung 10 zur Bildung eines Vlieses aus Tabakfasern bei der Cigarettenherstellung eine Förderschnecke 30 vorgesehen, deren Welle 32 über eine Riemenscheibe 34, einen Treibriemen 36, und eine Riemenscheibe 38 gedreht wird, die auf der Abtriebswelle eines Elektromotors 40 sitzt Diese Förderschnecke weist einen zylindrischen Schaft auf und ragt in den Bereich des Kamins hinein, in dem die Bildung des Tabakvlieses am Saugband 18 beginnt, also in den gemäß der Darstellung in F i g. 2 rechten Teil des Kamins, der sich an die rechte Seitenwand 16 anschließt

Wie man aus F i g. 3 erkennt ist die Förderschnecke 30 unter dem Saugband 18 in der Mitte des Zwischenraumes zwischen den beiden Profilschienen 20 angeordnet

Diese Förderschnecke 30 bewirkt bereits beim Beginn der Bildung des Vlieses eine Umorientierung der Tabakfasern, so daß einmal die sonst bevorzugte Längsausrichtung der Tabakfasern aufgehoben und gleichzeitig eine Homogenisierung der Verteilung der Tabakfasern über die Länge und Breite des Vlieses erreicht wird.

F i g. 4 zeigt eine Variante der Ausführungsform nach den F i g. 2 und 3, bei der sich die Förderschnecke 30' über die Länge des Kamins erstreckt und sogar über die linke Seitenwand 14 hinausragt um während der gesamten Vliesbildung die Ausrichtung der Tabakfasern im Vlies zu beeinflussen.

Der Antrieb dieser Förderschnecke 30' erfolgt wie bei der Ausführungsform nach den F i g. 2 und 3 über einen Elektromotor 40.

Für die Ausführjngsforrnen nach den F i g. 2 bis 4 ist wesentlich, daß die Förderschnecke 30 bzw. 30' in Transportrichtung des Vlieses, also in Bewegungsrichtung des Saugbandes 18, angeordnet ist wobei sich die Förderschnecke 30 bzw. 30' zumindest durch den Bereich des Kamins erstreckt in dem die Vliesbildung beginnt

Die F i g. 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform einer Vorrichtung 10' zur Bildung eines Vlieses aus Tabakfasern bei der Cigaretten-Herstellung, bei der nicht eine, in Transportrichtung des Vlieses angeordnete Förderschnecke 30 bzw. 30', sondern mehrere, relativ kurze Förderschnecken 30" vorgesehen sind, die im rechten Winkel zur Transportrichtung des Vlieses und damit zur Bewegungsrichtung des Förderbandes 18 verlaufen. Das freie Ende dieser Förderschnecken 30" ist in einer Aussparung einer Seitenwand 15 des Kamins gelagert; diese Förderschnecken 30" erstrecken sich durch eine Bohrung in der anderen Seitenwand 17 und werden durch eine Riemenscheibe 19 mittels eines nicht näher dargestellten Elektromotors angetrieben.

Obwohl in den Figuren nur Förderschnecken 30, 30' bzw. 30" mit zylindrischem Schaft dargestellt sind, können in gleicher Weise auch Förderschnecken mit leicht kegelförmigem Schaft verwendet werden.

Zweckmäßigerweise sind die Förderschnecken durch nicht näher dargestellte Mittel schwenkbar gelagert, so ίο daß die Neigung der Förderschnecken in bezug auf das Saugband 18 variiert und an die optimalen Arbeitsbedingungen angepaßt werden kann.

Die Ausführungsform nach den F i g. 5 und 6 bietet den Vorteil, daß die senkrecht zur Transportrichtung des Vlieses angeordneten Förderschnecken 30" mit relativ geringer Drehzahl laufen, der Antrieb also keine Probleme bereitet.

Mit der Vorrichtung 10 nach den F i g. 2 und 3 sind Versuche durchgeführt worden, um den Einfluß der Verwendung der Förderschnecke 30 auf die fertige Cigarette zu überprüfen, und zwar einerseits in bezug auf den Zugwiderstand des mit Cigarettenpapier umhüllten Tabakstrangs und zum anderen auf die Streuung des Gewichtes der fertigen Cigarette.

Diese Versuche wurden unter folgenden Versuchsbedingungen durchgeführt:

Die verwendete Förderschnecke 30 hatte eine Länge von 180 mm, einen Durchmesser von 3 mm und wies zwei Gänge mit 45° Vorschubsteigung auf. Der Abstand zwischen der Mitte der Förderschnecke 30 und der Unterkante des Saugbandes 18 betrug 4 mm. Die Förderschnecke 30 war parallel zum Saugband 18 angeordnet. Diese Förderschnecke 30 wurde mit 600 Umdrehungen pro Minute in Transportrichtung gedreht.
Zunächst war befürchtet worden, daß durch den Einbau einer solchen Förderschnecke im Bereich des Saugbandes in dem Kamin Verstopfungen im Kamin auftreten könnten; es konnte jedoch auch bei längerem Betrieb keine einzige Verstopfung beobachtet werden, sondern durch das Auflösen der Faserbündel trat die entgegengesetzte Wirkung ein, d. h., die gelegentlichen Verstopfungen, die auf das Zusammenballen vom Faserbündeln zurückzuführen sind, wurden vermieden.

Parallel hierzu wurden unter sonst gleichen Bedingungen Versuche mit der Vorrichtung nach F i g. 1 durchgeführt also einer Vliesbildungsvorrichtung ohne eine solche Förderschnecke.

Während der Versuche wurde die Maschineneinstellung hinsichtlich Cigaretten-Gewicht Einstellung der so Trimmscheiben, Drehzahl, Cigaretten-Durchmesser usw. nicht verändert

Wie man aus F i g. 7 ableiten kann, haben die mit der Vorrichtung 10 nach F i g. 1 hergestellten Tabakstränge einen Zugwiderstand der etwa zwischen 40 und 60 mm WS liegt und mit zunehmenden Stranggewicht ansteigt Bei einem Stranggewicht von 760 mg beträgt der Zugwiderstand beispielsweise 40 bis 46 mm WS, während der Zugwiderstand bei einem Stranggewicht von 870 mg auf etwa 60 mm WS ansteigt
Entsprechende Versuche wurden mit der Vorrichtung 10 nach den Fig.2 und 3 durchgeführt bei der eine Förderschnecke 30 mit den angegebenen Parametern in der Nähe des Saugbandes 18 angeordnet war. Es ergab sich eine merkliche Reduzierung des Zugwiderstandes bei gleichem Stranggewicht aufgrund der Umorientierung der Tabakfasern bei der Vliesbildung. Gleichzeitig wird die Homogenität des Cigarettenstrangs verbessert wie durch Untersuchungen festgestellt wurde, so daß

die Gewichtsstreuung der Cigaretten auf die Hälfte absank. So betrug die Standardabweichung für das Gewicht der Cigarette bei der Vorrichtung nach F i g. 1 35 mg, während die Standardabweichung bei Cigaretten, die mit der Vorrichtung nach den F i g. 2 und 3 hergestellt wurden, auf 15 mg absank.

Auch die Schwankung des Zugwiderstandes veränderte sich entsprechend, d. h., bei Cigaretten, die mit der Vorrichtung 10 nach F i g. 1 hergestellt wurden, betrug die Standardabweichung des Zugwiderstandes 5,65 mm H₂O während sie bei Cigaretten, die mit der Vorrichtung nach den F i g. 2 und 3 hergestellt wurden, auf 2,26 mm H₂O absank.

Damit ist also belegt, daß mit der Verwendung einer solchen Förderschnecke im Kamin die bevorzugte Ausrichtung der Tabakfasern in Längsrichtung aufgehoben wird, die sich auf den Zugwiderstand der Cigarette auswirkt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bildung eines Vlieses aus Tabakfasern bei der Herstellung von rauchbaren Artikeln

a) mit einem etwa senkrecht nach oben verlaufenden Kanal,

b) mit einer Quelle zur Erzeugung eines nach oben gerichteten Gasstroms in dem Kanal für den Antransport der Tabakfasern, und

c) mit einem auf dem oberen Ende des Kanals angeordneten, etwa waagerechten, umlaufenden Saugband, an dem unter der Einwirkung eines Unterdrucks das Tabakvlies entsteht,