DE3854523T2

DE3854523T2 - Vorrichtung zur ausdehnung von nahrungsmitteln oder tabak.

Info

Publication number: DE3854523T2
Application number: DE3854523T
Authority: DE
Inventors: Japan Tobacco Inc Kobari; M Japan Tobacco Inc E Takeuchi; K Japan Tobacco Inc E Uchiyama; H Japan Tobacco Inc En Uematsu
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 1987-07-27
Filing date: 1988-07-27
Publication date: 1996-06-13
Anticipated expiration: 2008-07-28
Also published as: EP0328676A1; ES2011671A6; DE3854523D1; ATE128330T1; AU2126388A; IL87236A; MX170650B; WO1989000821A1; AU606735B2; CN1015046B; KR890701035A; BR8807148A; BG60003B2; FI85094B; YU144988A; KR910006521B1; EP0328676A4; US5020550A; HK198696A; EP0328676B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Expandieren eines Lebensmittel- oder Tabakmaterials, mit einer Imprägniermittelquelle zum Bevorraten eines Imprägniermittels, mit dem das zu expandierende Material zu imprägnieren ist und das wenigstens in einer gasförmigen Phase vorliegen kann, und mit einem Imprägnierbehälter zum Imprägnieren des Materials mit dem Imprägniermittel, aus dem das imprägnierte Material für eine anschließende Expansion entnehmbar ist.
Im Hinblick auf Tabak ist zu erwähnen, daß geerntete Tabakblätter einen relativ hohen Wassergehalt besitzen und nicht direkt zur Herstellung eines Tabakmaterials verwendet oder aufbewahrt werden können. Aus diesem Grund werden die geernteten Tabakblätter in einem Trockenvorgang getrocknet, um den Tabakblättern Feuchtigkeit zu entziehen. Im allgemeinen werden getrocknete Tabakblätter zur Herstellung von Tabakmaterial verwendet oder aufbewahrt.
Beim Trocknen von Tabakblättern schrumpfen diese sehr stark. Das aus solchen getrockneten Tabakblättern hergestellte Tabakmaterial ist ebenfalls geschrumpft oder in seinem Volumen reduziert. Wenn des geschrumpfte Tabakmaterial zur Herstellung von Zigaretten verwendet wird, erhöht sich die erforderliche Materialmenge pro Zigarette, so daß sich die Zigarettenproduktivität verschlechtert.
Unter den vorstehend erwähnten Umständen wird vor der Verwendung des Tabakmaterials zur Herstellung von Zigaretten das getrocknete Tabakmaterial expandiert, um das Volumen des Tabakmaterials zu erhöhen, so daß die Zigarettenproduktivität gesteigert wird.
Herkömmliche Vorrichtungen zum Expandieren eines Tabakmaterials sind z. B. in der japanischen Patentveröffentlichung Nr.
49-1879 und der japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 50-107197 beschrieben. Die in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 49-1879 beschriebene Vorrichtung beinhaltet einen Imprägnierbehälter. Das Tabakmaterial wird in dem Imprägnierbehälter mit einem organischen Lösungsmittel imprägniert. Genauer gesagt, es wird das organische Lösungsmittel in eine flüssige und eine gasförmige Phase getrennt. Das Tabakmaterial in dem Imprägnierbehälter wird zuerst in ein in flüssiger Phase vorliegendes organisches Lösungsmittel und dann in ein in gasförmiger Phase vorliegendes Lösungsmittel getaucht. Das mit dem organischen Lösungsmittel imprägnierte Material wird aus dem Imprägnierbehälter entfernt und erwärmt. Bei der Erwärmung verdunstet das in dem imprägnierten Tabakmaterial enthaltende organische Lösungsmittel als Gas aus dem Tabakmaterial. Durch die Verdunstung des organischen Lösungsmittels wird das Tabakmaterial expandiert.
Bei der in der japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 50-107197 offenbarten Vorrichtung wird verflüssigtes Kohlendioxid als Expandiermittel zum Expandieren des Tabakmaterials verwendet. Bei dieser Expandiervorrichtung ist das Prinzip des Expandierens des Tabakmaterials das gleiche wie in der vorstehend erwähnten japanischen Patentveröffentlichung. Ein mit Kohlendioxid imprägniertes Tabakmaterial wird zur Verdunstung von Kohlendioxidgas aus dem Tabakmaterial erwärmt, so daß das Tabakmaterial expandiert wird.
Da die in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 49-1879 offenbarte Expandiervorrichtung ein verflüssigtes organisches Lösungsmittel als Expandiermittel verwendet, kann ein Innendruck des Imprägnierbehälters, der zum Imprägnieren des Tabakmaterials mit dem organischen Lösungsmittel erforderlich ist, relativ niedrig sein. Bei dieser Vorrichtung, die ein verflüssigtes organisches Lösungsmittel verwendet, kann das Tabakmaterial kontinuierlich in den Imprägnierbehälter eingebracht werden, um das Tabakmaterial mit dem organischen Lösungsmittel zu imprägnieren, und die Expansion des Tabakmaterials kann kontinuierlich durchgeführt werden.
Als Expandiermittel wird herkömmlicherweise Freon verwendet. Da die Verwendung von Freon als Expandiermittel jedoch Umweltverschmutzungen verursacht, ist die Herstellmenge von Freon in letzter Zeit reduziert worden. Die Kosten für Freon steigen daher. Wenn eine mit Freon arbeitende Expandiervorrichtung im Verlauf der Tabakherstellung verwendet wird, erhöhen sich aus diesem Grund mit einem Anstieg der Kosten für Freon unweigerlich die Kosten für den Tabak.
Die in der japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 50- 107 197 beschriebene Expandiervorrichtung verwendet verflüssigtes Kohlendioxid anstatt Freon als Expandiermittel. Die Nachteile von Freon können zwar eliminiert werden, doch geht auch sein Vorteil, d. h. eine kontinuierliche Behandlung, verloren. Bei Verwendung von Kohlendioxid als Expandiermittel zum Imprägnieren des Tabakmaterials auf ein gewünschtes Ausmaß muß der Innendruck des Imprägnierbehälters, d. h. der Druck des Kohlendioxids, unabhängig von dem in flüssiger Phase und in Gasphase vorliegenden Kohlendioxid auf einem hohen Druck gehalten werden. Aus diesem Grund muß bei einer Kohlendioxid verwendenden Vorrichtung der Innendruck des Imprägnierbehälters auf einem hohen Druck gehalten werden. Außerdem kann das zu expandierende Tabakmaterial nicht kontinuierlich in den Imprägnierbehälter eingebracht werden. Als Ergebnis hiervon ist bei einer Kohlendioxid verwendenden Expandiervorrichtung eine Expansionsbehandlung unweigerlich eine chargenweise Behandlung. Eine solche Vorrichtung ist daher nicht zum Expandieren einer großen Menge Tabakmaterial geeignet. Bei Verwendung von Kohlendioxid als Expandiermittel ist die Menge des in das Tabakmaterial imprägnierten Kohlendioxids relativ gering. Aus diesem Grund muß das mit Kohlendioxid imprägnierte Tabakmaterial sofort erwärmt werden, vorzugsweise innerhalb von zwei Minuten. Ansonsten kann die erwünschte Expansion des Tabakmaterials nicht erreicht werden. Unter diesen Umständen ist es schwierig, die chargenweise Expandiervorrichtung, die mit Kohlendioxid als Expandiermittel arbeitet, in der Praxis, d. h. bei industriellen Anwendungen zu verwenden.
Bei Verwendung von verflüssigtem Kohlendioxid als Expandiermittel ist in dem Tabakmaterial eine große Menge Trockeneis enthalten, das aus dem Imprägniermittel an die Umgebungsluft abgegeben wird. Aus diesem Grund geht eine große Menge des verflüssigten Kohlendioxids verloren. Die dem Imprägnierbehälter zugeführte Menge Kohlendioxid, d. h. die Menge des verwendeten Kohlendioxids nimmt zwangsläufig zu. Außerdem muß das Tabakmaterial während seiner Erwärmungsphase auf eine höhere Temperatur erwärmt werden.
Das Dokument US-A-4 310 006 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Expandieren von Teilchen getrockneten Tabaks mittels flüssigen und gasförmigen Kohlendioxids, das in eine Menge des Tabaks in einem geschlossenen Druckbehälter eingesprüht wird. Der auf diese Weise behandelte Tabak wird aus dem Behälter entfernt und erwärmt, so daß eine rasche Freisetzung des Kohlendioxids eine Expansion des Tabaks bewirkt.
Im Betrieb dieser herkömmlichen Vorrichtung befindet sich ein unteres Kugelventil zu Beginn in seiner geschlossenen Stellung. Tabak wird dann in einen Druckbehälter eingeleitet, nachdem ein weiteres Kugelventil, das sich am oberen Ende der Vorrichtung befindet, in eine offene Stellung gebracht worden ist. Danach wird dieses obere Kugelventil wieder geschlossen, und Kohlendioxid wird in den Druckbehälter eingeleitet, so daß der Tabak damit imprägniert wird. Danach wird ein weiteres Ventil geöffnet, und der Druck in dem Druckbehälter wird wieder auf Atmosphärendruck reduziert, und nachdem dieser Zustand erreicht worden ist, wird das untere Kugelventil zum Freigeben des Tabaks geöffnet. Auf diese Weise wird der Tabak in einzelnen Chargen und intermittierend verarbeitet. Außerdem kann bei der herkömmlichen Vorrichtung Luft zusammen mit dem zu behandelnden Material in den Imprägnierbehälter eingebracht werden, und die Zwischenräume in dem aus dem Behälter freigesetzten Material sind mit Kohlendioxid gefüllt, was dazu führt, daß die Luft nicht aus dem Behälter freigesetzt wird, sondern sich allmählich in diesem ansammelt.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Schaffung einer verbesserten Vorrichtung zum Expandieren eines Lebensmittel oder Tabakmaterials, bei der der Einfluß von in den Zwischenräumen des Materials eingeschlossener Luft vermieden wird und sich eine raschere Verarbeitung des Materials erzielen läßt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei der Vorrichtung des eingangs spezifizierten Typs gelöst, die durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:
- einen Vorbereitungsbehälter zum Aufnehmen des Materials, wobei der Vorbereitungsbehälter an seinem einen Ende zur Atmosphäre hin offen ist und an seinem anderen Ende mit dem Imprägnierbehälter verbunden ist;
- eine Austauscheinrichtung zum Austauschen von Luft in dem Vorbereitungsbehälter durch das gasförmige Imprägniermittel, das von der Imprägniermittelquelle zugeführt wird,
- eine Zuführeinrichtung zum kontinuierlichen Zuführen des von der Imprägniermittelquelle zugeführten Imprägniermittels zu dem Imprägnierbehälter, wobei die Zuführeinrichtung einen Imprägnierdruck besitzt, der höher ist als der Atmosphärendruck, und um das Innere des Imprägnierbehälters durch das Imprägniermittel zu ersetzen, wobei der Imprägnierbehälter zum kontinuierlichen Imprägnieren des Materials mit dem Imprägniermittel ausgelegt ist;
- ein Förderrohr zum Verbinden des Vorbereitungsbehälters und des Imprägnierbehälters miteinander sowie zum Führen des Materials von dem Vorbereitungsbehälter in den Imprägnierbehälter;
- eine Fördereinrichtung zum Befördern des Materials von dem Vorbereitungsbehälter durch das Förderrohr in den Imprägnierbehälter;
- eine Verstärkungseinrichtung zum Füllen des Förderrohrs mit dem von der Imprägniermittelquelle zugeführten Imprägniermittel sowie zum unmittelbar vor der Aufnahme des Materials von dem Förderrohr in dem Imprägnierbehälter erfolgenden Steigern des Drucks des Imprägniermittels um das im Inneren des Förderrohrs befindliche Material herum auf einen Druck, der gleich dem Imprägnierdruck in dem Imprägnierbehälter ist oder höher als dieser ist, wobei Mittel zum Halten des Imprägnierdrucks in dem Imprägnierbehälter in einem unveränderten Zustand vorgesehen sind;
- ein Abgaberohr, von dem das eine Ende mit dem Imprägnierbehälter verbunden ist, um das in dem Imprägnierbehälter imprägnierte Material weiterzuführen;
- ein Blasrohr, das mit dem anderen Ende des Abgaberohrs verbunden ist, um das imprägnierte Material weiterzubefördern;
- eine Abgabeeinrichtung zum kontinuierlichen Abgeben des imprägnierten Materials von dem Imprägnierbehälter durch das Abgaberohr an das Blasrohr;
- eine Absenkeinrichtung zum Füllen des Abgaberohrs mit dem von der Imprägniermittelquelle zugeführten Imprägniermittel sowie zur unmittelbar vor der Abgabe des Imprägniermittels, das von dem Imprägnierbehälter an das Abgaberohr abgegeben worden ist, an das Blasrohr erfolgenden Reduzierung des Drucks des Imprägniermittels um das imprägnierte Material herum auf einen Druck, der dem Druck in dem Blasrohr im wesentlichen gleich ist, wobei Mittel zum Halten des Imprägnierdrucks in dem Imprägnierbehälter in einem unveränderten Zustand vorgesehen sind; und
- eine mit der Ausgangsseite des Abgaberohrs verbundene Blaseinrichtung zum Erzeugen einer Strömung eines auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmten Heizmittels sowie zum Befördern des imprägnierten Materials entlang des Blasrohrs unter Erwärmung des imprägnierten Materials während seines Transports.
Weiterbildungen und spezielle Ausführungsformen der Vorrichtung zum Expandieren eines Lebensmittel- oder Tabakmaterials sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Lebensmittel- oder Tabakmaterial auf einer kontinuierlichen Basis verarbeitet. Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Vorbereitungsbehälter vorgesehen, in den Kohlendioxid eingeleitet wird. Wenn das Material den Vorbereitungsbehälter durchlaufen hat, wird das zu behandelnde Material zu dem Imprägnierbehälter befördert. Während es den Vorbereitungsbehälter durchläuft, wird jedoch jegliche Luft in den Zwischenräumen des Materials, zum Beispiel Tabakblättern, entfernt, und diese Zwischenräume werden anschließend mit Kohlendioxid gefüllt. Die Luft in den Zwischenräumen wird somit kontinuierlich durch Kohlendioxid ersetzt. Auf diese Weise wird verhindert, daß Luft zusammen mit dem zu behandelnden Material zu dem Imprägnierbehälter befördert wird, und es besteht keine Gefahr, daß sich Luft in dem Imprägnierbehälter ansammeln kann.
Der Druck des Imprägnierbehälters läßt sich unverändert halten, obwohl eine kontinuierliche Imprägnierung in dem Imprägnierbehälter durchgeführt wird. Daher kann Kohlendioxid, das einen hohen Imprägnierdruck erforderlich macht, als Imprägniermittel verwendet werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Fig. 1A bis 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; dabei zeigen
Fig. 1A und 1B schematische Ansichten zur Erläuterung von Hälften einer Gesamtkonstruktion der Expandiervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 bis 5 Schnittansichten zur Erläuterung eines ersten bis vierten Drehventils, die jeweils bei der in Fig. 1 gezeigten Expandiervorrichtung verwendet werden;
Fig. 6A und 6B zeigen schematische Ansichten zur Erläuterung von Hälften einer Expandiervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 7A und 7B zeigen schematische Ansichten zur Erläuterung von Hälften einer Expandiervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Beste Art und Weise zur Ausführung der Erfindung

Eine Expandiervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Gesamtkonstruktion dieser Expandiervorrichtung. Die Expandiervorrichtung weist einen Befeuchter 1 auf. Bei dem Befeuchter 1 handelt es sich um einen des Typs mit rotierender Trommel, und er besitzt eine Beschickungsöffnung 2 zum Aufnehmen eines Materials, das einer Expansion unterzogen wird, wie z. B. eines Tabakmaterials. Ein Förderer 3 erstreckt sich zum Befördern des Tabakmaterials außerhalb des Befeuchters 1 in der Nähe der Beschickungsöffnung 2. Das durch den Förderer 3 beförderte Tabakmaterial wird durch die Beschickungsöffnung 2 in den Befeuchter 1 eingebracht. Das Tabakmaterial wird durch Zerschneiden getrockneter Tabakblätter in Stücke von jeweils vorbestimmter Größe vorbereitet. In dem Befeuchter 1 ist eine Befeuchtungsdüse 4 angeordnet. Die Düse 4 ist mit einem Dampfrohr 5 verbunden, und das Dampfrohr 5 ist durch eine Abdeckung des Befeuchters 1 hindurch mit einer Wasser-/Dampfquelle (nicht gezeigt) verbunden. Von der Befeuchtungsdüse 4 wird Wasser oder Dampf auf das in den Befeuchter 1 eingeführte Tabakmaterial gesprüht. Gleichzeitig wird die rotierende Trommel des Befeuchters 1 um ihre Achse gedreht, um dadurch das Tabakmaterial angemessen feucht zu machen. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein Öffnungs/Schließventil, das auf dem Wege entlang des Dampfrohrs 5 angeordnet ist.
Unterhalb des Befeuchters 1 ist ein Vorbereitungsbehälter 7 angeordnet. Der Vorbereitungsbehälter 7 besitzt einen horizontal angeordneten, zylindrischen Behälter. Der Behälter 7 nimmt das Tabakmaterial auf, das bei Rotation des Befeuchters 1 von dem Befeuchter 1 abgegeben wird. Eine Rutsche 8 ist nahe dem anderen Ende des Befeuchters 1 angeordnet, um das in diesen eingebrachte Material aufzunehmen. Die Rutsche 8 ist mit einer Aufnahmeöffnung 9 verbunden, die an dem einen Ende des Vorbereitungsbehälters 7 ausgebildet ist. Das in dem Befeuchter 1 angefeuchtete Tabakmaterial kann somit durch die Rutsche 8 und die Aufnahmeöffnung 9 von dem Befeuchter 1 in den Behälter 7 befördert werden.
Unterhalb des Vorbereitungsbehälters 7 ist der Imprägnierbehälter 10 angeordnet. Ebenso wie bei dem Vorbereitungsbehälter 7 handelt es sich bei dem Behälter 10 um einen zylindrischen Behälter, der horizontal angeordnet ist, mit dem Unterschied, daß der Imprägnierbehälter 10 ein Druckbehälter ist, der hohen Drücken standhalten kann.
Der Vorbereitungsbehälter 7 ist mit dem Imprägnierbehälter 10 durch ein Förderrohr 11 verbunden. Das obere Ende des Förderrohrs 11 ist mit einer Abgabeöffnung 12 verbunden, die an dem anderen Ende des Vorbereitungsbehälters 7 ausgebildet ist. Das untere Ende des Rohrs 11 ist mit einer Aufnahmeöffnung 13 verbunden, die an dem einen Ende des Imprägnierbehälters 10 ausgebildet ist.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel umfaßt das Förderrohr 11 im wesentlichen einen Zwischenbehälter 14, wie dies aus Fig. 1 zu sehen ist. Bei dem Zwischenbehälter 14 handelt es sich um einen Behälter, der wie der Imprägnierbehälter 10 eine zylindrisch Form besitzt und horizontal angeordnet ist. Eine an dem einen Ende des Zwischenbehälters 14 ausgebildete Aufnahmeöffnung 15 ist mit der Abgabeöffnung 12 des Vorbereitungsbehälters 7 verbunden. Eine an dem anderen Ende des Zwischenbehälters 14 ausgebildete Abgabeöffnung 16 ist mit der Aufnahmeöffnung 13 des Imprägnierbehälters 10 verbunden.
Ein Schneckenförderer 17 und ein Schneckenförderer 18 sind in dem Vorbereitungsbehälter 7 bzw. in dem Zwischenbehälter 14 angeordnet. Die Schneckenförderer 17 und 18 lassen sich durch Motoren 19 bzw. 20 mit Untersetzungsgetriebemechanismen rotationsmäßig antreiben. Die Schneckenförderer 17 und 18 bilden einen Teil eines Fördermechanismus zum Befördern des Tabakmaterials von dem Vorbereitungsbehälter 7 durch den Zwischenbehälter 14 hindurch zu dem Imprägnierbehälter 10. Genauer gesagt, es wird das Tabakmaterial in dem Vorbereitungsbehälter 7 bei Rotation des Schneckenförderers 17 zu der Abgabeöffnung 12 befördert und es wird dann von der Abgabeöffnung 12 durch die Aufnahmeöffnung 15 des Zwischenbehälters 14 in letzteren eingeleitet. Das auf diese Weise in den Zwischenbehälter 14 beförderte Tabakmaterial wird bei Rotation des Schneckenförderers 18 zu der Abgabeöffnung 16 befördert und wird dann von der Abgabeöffnung 16 durch die Aufnahmeöffnung 13 des Imprägnierbehälters 10 in letzteren eingeleitet.
Die Expandiervorrichtung weist eine Imprägniermittelquelle 21 zum Zuführen eines Imprägniergases auf, wie z. B. Kohlendioxidgas. Die Quelle 21 umfaßt einen Vorratstank 22 zum Bevorraten von verflüssigtem Kohlendioxid. Der Tank 22 ist durch ein Rohr 23 mit einem Gasrückgewinnungsbehältnis 24 verbunden. Ein Verdampfer 25, ein Druckreduzierventil 26 und ein Pegeleinstellventil 27 sind von der Seite des Tanks 22 in dem Rohr 23 angeordnet. Der Verdampfer 25 verdampft das von dem Tank 22 zugeführte, verflüssigte Kohlendioxid. Daher wird dem Gasrückgewinnungsbehältnis 24 durch das Rohr 23 Kohlendioxidgas zugeführt.
Der Druck des dem Gasrückgewinnungsbehältnis 24 zugeführten Kohlendioxidgases wird durch das Druckreduzierventil 26 auf ein vorbestimmtes Niveau reduziert. Ein Niveaueinstellventil 27 öffnet oder schließt das Rohr 23 nach Maßgabe des Niveaus einer Membran, die eine Kammer in dem Behältnis 24 bildet, um dadurch das Niveau der Membran auf einem vorbestimmten Niveau zu halten.
Das Gasrückgewinnungsbehältnis 24 ist durch ein Rohr 28 mit einem Gastank 29 verbunden. Ein Filter 30 und ein Verstärker 31 sind von der Seite des Gasrückgewinnungsbehältnisses 24 in das Rohr 28 eingesetzt. Der Verstärker 31 wird in Abhängigkeit von einem Druck in dem Gastank 29 betätigt. Der Druck des Kohlendioxidgases in dem Gastank 29 wird auf einem vorbestimmten Druckniveau oder einem höheren Druckniveau gehalten, d. h. auf einem Imprägnierdruck oder einem höheren Druck des dem Imprägnierbehälter 10 zuzuführenden Kohlendioxidgases.
Der Gastank 29 ist mit dem Imprägnierbehälter 10 durch ein Imprägniergas-Zuführrohr 32 verbunden. Ein Wärmetauscher 33 und ein Drucksteuerventil 34 sind von der stromaufwärtigen Seite her in das Rohr 32 eingesetzt. Das von dem Gastank 29 zugeführte Kohlendioxidgas durchläuft somit den Wärmetauscher 33, so daß die Temperatur des Gases auf eine vorbestimmte Temperatur reduziert wird. Das resultierende Gas wird dann dem Imprägnierbehälter 10 zugeführt. Das Drucksteuerventil 34 wird durch den Druck in dem Imprägnierbehälter 10 derart betätigt, daß es den Druck des Kohlendioxidgases in dem Behälter 10 konstant hält. Das Drucksteuerventil 34 hält den Druck des Kohlendioxidgases im allgemeinen bei 10 bar (kg/cm²) bis 50 bar (kg/cm²) (Manometerdruck) und bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bei 30 bar (kg/cm²). Der Wärmetauscher 33 hält die Temperatur des Kohlendioxidgases in dem Imprägnierbehälter 10 bei -40ºC bis 15ºC sowie bei einer Temperatur, bei der ein Gefrieren von in dem Kohlendioxidgas enthaltener Feuchtigkeit verhindert wird, z. B. bei 5ºC bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Um den Wärmetauscher 33 zum Abkühlen des Kohlendioxidgases zu veranlassen, ist der Wärmetauscher 33 durch Kühlmittel-Umwälzrohre 35 und 36 mit einem Kühlmitteltank 37 verbunden. In dem Rohr 35 sind eine Umwälzpumpe 38, eine Temperatursteuer-Heizeinrichtung 39 und ein Dreiwegventil 40 angeordnet. Die Heizeinrichtung 39 steuert eine Kühltemperatur des Kohlendioxidgases mit hoher Genauigkeit. Das Dreiwegventil 40 steuert die Strömung des Kühlmittels in den Rohren 35 und 36.
Aufgrund des vorstehend beschriebenen Wärmetauschers 33 erfolgt dann, wenn Kohlendioxidgas den Wärmetauscher 33 durchläuft, kein Gefrieren der in dem Kohlendioxidgas enthaltenden Feuchtigkeit in dem Wärmetauscher 33. Ein Verstopfen des Imprägniergas-Zuführrohrs 32 durch Gefrieren der Feuchtigkeit kann dadurch verhindert werden.
Wenn das Tabakmaterial mit Kohlendioxidgas bei einem Druck von 15 bar (kg/cm²) des Imprägnierbehälters 10 imprägniert wird, wird die Innentemperatur des Behälters 10 vorzugsweise bei -10ºC oder weniger gehalten. In diesem Fall muß Kohlendioxidgas, das von dem Gastank 29 durch das Imprägniergas-Zuführrohr 32 in den Imprägnierbehälter 10 geleitet wird, ebenfalls auf eine Temperatur von -10ºC oder weniger abgekühlt werden. Dafür stehen folgende zwei Kühlverfahren zur Verfügung.
Gemäß dem ersten Kühlverfahren wird zum Verhindern, daß in dem verflüssigten Kohlendioxid in dem Vorratsbehälter 22 gelöste Feuchtigkeit sowie während der Beförderung aus dem Tabakmaterial verdunstete und rückgeführte Feuchtigkeit in dem Wärmetauscher 33 gefriert, und somit zum Verhindern, daß es zu einem Blockieren des Gasströmung kommt, ein Entfeuchter 41 auf der stromaufwärtigen Seite des Wärmetauschers 33 eingesetzt, um die Feuchtigkeit perfekt aus dem Gas zu eliminieren. Das trockene Gas wird dann durch den Wärmetauscher 33 auf eine vorbestimmte Temperatur gekühlt, und das gekühlte Gas wird dem Imprägnierbehälter 10 zugeführt.
Gemäß dem zweiten Kühlverfahren wird kein Entfeuchter 41 auf der stromaufwärtigen Seite des Wärmetauschers 33 eingesetzt. Eine Austrittstemperatur des Wärmetauschers 33 wird auf ca. 2ºC eingestellt, und das Gas wird gekühlt, um ein Gefrieren desselben zu verhindern. Diese Temperatur ist jedoch höher als die vorbestimmte Temperatur in dem Imprägnierbehälter. Daher wird das Gas durch folgenden Vorgang gekühlt. Der Druck des Gastanks 29 wird bei 35 bar (kg/cm²) gehalten, und das Gas wird dem Imprägnierbehälter durch das Drucksteuerventil 34 zugeführt. In diesem Fall wird der Gasdruck abrupt von 35 bar (kg/cm²) auf 15 bar (kg/cm²) reduziert, so daß das dem Imprägnierbehälter zugeführte Gas durch wärmeisolierende Expansion von ca. 2ºC auf -10ºC abgekühlt wird.
Der Imprägnierbehälter 10 und der Zwischenbehälter 14 sind durch ein erstes Drehventil 42 verbunden, das Bestandteil des Verstärkungsmechanismus ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Konstruktion des Ventils 42 wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
Das erste Drehventil 42 besitzt ein kreisförmiges Gehäuse 43. Eine Einlaßöffnung 44 ist an dem oberen Bereich des Gehäuses 43 ausgebildet und mit der Abgabeöffnung 16 des Zwischenbehälters 14 verbunden. Eine Auslaßöffnung 45 ist an dem unteren Bereich des Gehäuses 43 ausgebildet und mit der Aufnahmeöffnung 13 des Imprägnierbehälters 10 verbunden. Auf der Innenfläche des Gehäuses 43 ist eine Auskleidung 46 ausgebildet. In der Auskleidung 46 sind Öffnungen ausgebildet, die jeweils mit der Einlaß- und der Auslaßöffnung 44 und 45 kommunizieren.
Fünf Verbindungslöcher 47a, 47b, 47c, 47d und 47e sind in der Auskleidung 46 zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung 44 und 45 in gleichen winkelmäßigen Abständen nacheinander im Uhrzeigersinn ausgebildet. In ähnlicher Weise sind fünf Verbindungslöcher 47f, 47g, 47h, 47i und 47j in der Auskleidung 46 zwischen der Auslaß- und der Einlaßöffnung 45 und 44 in gleichen winkelmäßigen Abständen in derselben Weise wie bei den Löchern 47a bis 47e ausgebildet. Verbindungslöcher 48a bis 48j, die jeweils mit den Löchern 47a bis 47j kommunizieren, sind in dem Gehäuse 43 ausgebildet. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, ist das Verbindungsloch 48a mit dem Verbindungsloch 48i durch einen ersten Druckausgleicher 49 verbunden. Das Verbindungsloch 48b kommuniziert mit dem Verbindungsloch 48h durch einen zweiten Druckausgleicher 50. In ähnlicher Weise ist das Verbindungsloch 48b mit dem Verbindungsloch 48g durch einen dritten Druckausgleicher 51 verbunden, und das Verbindungsloch 48d ist mit dem Verbindungsloch 48f durch einen vierten Druckausgleicher 52 verbunden. Das Verbindungsloch 48e ist mit dem Imprägniergas-Zuführrohr 32 durch ein Verbindungs- bzw. Kommunikationsrohr 53 verbunden. Das Verbindungsrohr 53 zweigt von einem in bezug auf das Drucksteuerventil 34 stromabwärtigen Bereich des Imprägniergas-Zuführrohrs 32 ab. Das Verbindungsloch 48j ist mit dem Zuführbereich 55 des Zwischenbehälters 14 durch ein Verbindungsrohr 54 verbunden (Fig. 1).
Ein Rotor 56, der entlang der Innenfläche der Auskleidung 46 gleitend drehbar ist, ist in dem Gehäuse 43 angeordnet. Der Rotor 56 ist auf einer Ausgangswelle 57 eines Antriebsmotors (nicht gezeigt) angebracht. Der Rotor 56 wird durch diesen Antriebsmotor im Uhrzeigersinn gemäß einem Pfeil in Fig. 2 rotationsmäßig bewegt. Vierzehn Taschen 58 sind in gleichmäßigen Intervallen in der Umfangsfläche ausgebildet. Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, hat jede Tasche 58 einen sektorförmigen Querschnitt, der von dem Rotor 56 in Richtung nach außen weiter wird. Die Taschen 58 werden bei Rotation des Rotors 56 nacheinander mit der Einlaß- und der Auslaßöffnung 44 und 45 sowie mit den Verbindungslöchern 47a bis 47j, d. h. den Verbindungslöchern 48a bis 48j in Verbindung gebracht.
Der Druck des Kohlendioxidgases, d. h. des Imprägniergases in dem Imprägnierbehälter 10 wird bei 30 bar (kg/cm²) (Manometerdruck) gehalten. Bei Rotation des Rotors 56 wird das Imprägniergas von dem Imprägnierbehälter 10 zu der mit der Auslaßöffnung 45 kommunizierenden Tasche 58 befördert. Der Druck in der mit der Auslaßöffnung 45 kommunizierenden Tasche 58 ist der gleiche wie in dem Imprägnierbehälter 10. Die mit dem Imprägnierbehälter 10 in Verbindung stehende Tasche 58 kann bei Rotation des Rotors 51 nacheinander mit den Verbindungslöchern 47f bis 47j, d. h. den Verbindungslöchern 48f bis 48j in Verbindung gebracht werden. Da die Löcher 48f, 48g, 48h und 48i durch die Druckausgleicher jeweils mit den Löchern 48d, 48c, 48b und 48a kommunizieren, wird in diesem Fall der Druck des Imprägniergases in der Tasche 58, die mit der Auslaßöffnung 45 kommuniziert hat, reduziert, wenn diese Tasche 58 nacheinander mit den Löchern 48f bis 48j in Verbindung gebracht wird. Wenn die Tasche 58 mit dem Verbindungsloch 48j verbunden wird, wird das Imprägniergas in der Tasche 58 durch das Rohr 54 und den Zuführbereich 55 dem Zwischenbehälter 14 zugeführt. Bei Rotation des Rotors 56 wird das Imprägniergas kontinuierlich von dem Imprägnierbehälter 10 zu dem Zwischenbehälter 14 befördert. Beim Starten der Expandiervorrichtung wird somit der Druck des Imprägniergases in dem Zwischenbehälter 14 allmählich gesteigert.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Zuführbereich 55 in dem Zwischenbehälter 14 durch ein Rückführrohr 59 mit dem Gasrückgewinnungsbehältnis 24 verbunden. Ein Filter 60 und ein Drucksteuerventil 61 sind von der Seite des Zwischenbehälters 14 her nacheinander in das Rohr 59 eingefügt. Das Ventil 61 wird durch den Druck des Imprägniergases in dem Zwischenbehälter 14, d. h. den Druck des Imprägniergases (als Steuerdruck) in dem Rückführrohr 59 zwischen dem Zuführbereich 55 und dem Drucksteuerventil 61 in dem Zwischenbehälter 14 betätigt. Das Drucksteuerventil 61 besitzt eine Funktion zum Einstellen des Drucks des Imprägniergases in dem .Zwischenbehälter 14 auf einen vorbestimmten Wert, z. B. auf 15 bar (kg/cm²) (Manometerdruck).
Wenn das Imprägniergas von dem Imprägnierbehälter 10 durch das Verbindungsrohr 54 und den Zuführbereich 55 in den Zwischenbehälter 14 befördert wird, nimmt der Druck in dem Zwischenbehälter 14 allmählich zu. Der Druck des Zwischenbehälters 14 wird durch das Drucksteuerventil 61 auf 15 bar (kg/cm²) (Manometerdruck) gesteuert.
Wenn der Druck des Imprägniergases in dem Zwischenbehälter 14 auf 15 bar (kg/cm²) (Manometerdruck) gehalten wird, so wird der Druck des Imprägniergases in dem Imprägnierbehälter 10 auf die Taschen 58 des Rotors 56 ausgeübt, die die Auslaßöffnung 45 des ersten Drehventils 42 nacheinander passieren. Gleichzeitig wird der Druck des Imprägniergases in dem Zwischenbehälter 14 auf die Taschen 58 des Rotors 56 ausgeübt, die die Einlaßöffnung 44 passieren. Jede Tasche 58 des Rotors 56, die die Einlaßöffnung 44 passiert hat, wird bei Rotation des Rotors nacheinander mit den Verbindungslöchern 48a bis 48d verbunden. Wie vorstehend beschrieben wurde, kommunizieren diese Löcher 48a, 48b, 48c und 48d mit den Löchern 48i, 48h, 48g bzw. 48f. Jede Tasche 58 des Rotors 56, die die Einlaßöffnung 44 passiert hat, wird nacheinander mit den Verbindungslöchern 48a und 48d und durch die Rohre 49 bis 52 mit den in Fig. 2 in der linken Hälfte des Rotors 56 gelegenen Taschen 58 verbunden. Der Druck von jeder in der linken Hälfte des Rotors 56 befindlichen Tasche 58 nimmt von der Einlaßöffnung 44 zu der Auslaßöffnung 45 allmählich zu. Der Druck des Imprägniergases in jeder Tasche 58, die die Einlaßöffnung 48 passiert hat, nimmt stufenweise zu. Genauer gesagt, es handelt sich bei Betrachtung in Rotationsrichtung des Rotors 56 im Uhrzeigersinn bei den Verstärkungsstufen von der Einlaßöffnung 44 zu der Auslaßöffnung 45 um fünf Stufen, und bei den Reduzierstufen von der Auslaßöffnung 45 zu der Einlaßöffnung 44 handelt es sich um fünf Stufen. Die Druckwerte der beiden Taschen 58, die durch die entsprechenden Druckausgleichseinrichtung verbunden sind, sind miteinander identisch. Es sei angenommen, daß die Volumina der Taschen 58 miteinander identisch und die Volumina der Rohre 49, 50, 51 und 52 ebenfalls miteinander identisch sind. In jeder der Verstärkungs- und Reduzierstufen werden die Druckwerte des Imprägniergases in den Taschen 58 gleichmäßig um je 1/5 von 15 bar (kg/cm²) aufgrund eines Druckunterschieds zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung 44 und 45, d. h. alle um 3 bar (kg/km²) erhöht oder vermindert. Wenn sich der Rotor 56 in der in Fig. 2 gezeigten winkelmäßigen Position befindet, lassen sich die Druckwerte des Imprägniergases in den Taschen 58 somit durch numerische Werte wiedergeben, wie sie in die Taschen 58 eingeschrieben sind. In dem in Fig. 2 gezeigten Zustand ist die mit dem Verbindungsloch 48e verbundene Tasche 58 durch das Loch 48e und das Rohr 53 stets mit dem Imprägniergas-Zuführrohr 32 verbunden. Der Druck des Imprägniergases in der Tasche 58 ist auf 30 bar (kg/cm²) eingestellt. Außerdem ist die mit dem Verbindungsloch 48j verbundene Tasche 58 mit dem Zwischenbehälter 14 verbunden, so daß der Druck des darin befindlichen Imprägniergases 15 bar (kg/cm²) beträgt.
Ein Taschen-Durchspülweg 72, der sich auf der Seite des Lochs 48f befindet und sich in Richtung auf den Rotor 56 erstreckt, ist in der Auslaßöffnung 45 des ersten Drehventils 42 ausgebildet. Das eine Ende des Weges 62 ist in Richtung auf die Umfangsfläche des Rotors 56 offen. Das andere Ende des Weges 62 ist durch das in dem Gehäuse 43 ausgebildete Loch 63 und durch ein Hochdruck-Durchspülrohr 64 mit dem Imprägniergas-Zuführrohr 32 verbunden. Genauer gesagt ist das Rohr 64 mit einem Bereich des Rohrs 32 zwischen dem Wärmetauscher 33 und dem Drucksteuerventil 34 verbunden. Das Druckreduzierventil 65 ist auf dem Weg entlang des Rohrs 64 eingefügt. Das Ventil 65 führt dem Taschen-Durchspülweg das Imprägniergas mit einem höheren Druck als dem Druck in dem Imprägnierbehälter 10 zu.
Da das erste Drehventil 42 zwischen dem Zwischenbehälter 14 und dem Imprägnierbehälter 10 angeordnet ist, wird das Tabakmaterial in dem Zwischenbehälter 14 zu der Abgabeöffnung 16 geführt. Das Tabakmaterial wird dann von der Abgabeöffnung 16 zu der Einlaßöffnung 44 des ersten Drehventils 42 befördert. Bei Rotation des Rotors 56 wird das Tabakmaterial von der Einlaßöffnung 44 jeder Tasche 58 des Rotors 56 zugeführt. Jede mit dem Tabakmaterial beschickte Tasche 58 wird bei Rotation des Rotors 56 in Richtung auf die Auslaßöffnung befördert.
Beim Erreichen der Auslaßöffnung 45 durch jede Tasche 58 wird das darin befindliche Tabakmaterial durch die Auslaßöffnung 45 und die Aufnahmeöffnung 13 des Imprägnierbehälters 10 dem Behälter 10 zugeführt. Während der Bewegung der mit dem Tabakmaterial gefüllten Taschen 58 von der Einlaßöffnung 44 des Ventils 42 zu der Auslaßöffnung 45 wird der Druck des Imprägniergases in den Taschen 58 stufenweise erhöht, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Unmittelbar bevor jede Tasche 58 mit der Auslaßöffnung 45 in Verbindung gebracht wird, wird die Tasche 58 durch das Verbindungsloch 48e und das Verbindungsrohr 53 mit dem Imprägniergas-Zuführrohr 32 verbunden, und der Druck der Tasche 58 wird auf einen Wert gebracht, der gleich dem in dem Imprägnierbehälter 10 ist. Wenn die mit dem Tabakmaterial gefüllte Tasche 58 mit dem Imprägnierbehälter 10 verbunden ist, ist als Ergebnis hiervon der Druck in der Tasche 58 gleich dem in dem Behälter 10. Das Tabakmaterial in jeder Tasche kann dem Behälter 10 somit problemlos durch das Gewicht des Tabakmaterials zugeführt werden. Genauer gesagt verhindert die Verwendung des ersten Drehventils 42 eine wesentliche Druckabnahme bei dem Imprägniergas in dem Behälter 10 selbst dann, wenn zwischen den Behältern 10 und 14 ein Druckunterschied vorliegt, so daß das Tabakmaterial problemlos von dem Behälter 14 zu dem Behälter 10 transferiert werden kann.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Taschen-Durchspülweg 62 in der Auslaßöffnung 45 des ersten Drehventils 42 ausgebildet ist, kann das Imprägniergas, das einen geringfügig höheren Druck als der in der Auslaßöffnung 45 vorherrschende Druck aufweist, von dem einen Ende des Weges 62 her in Richtung auf die Umfangsfläche des Rotors 56, d. h. in Richtung auf jede Tasche 58, gesprüht werden. Beim Sprühen läßt sich das Tabakmaterial in jeder Tasche angemessen in Richtung auf die Auslaßöffnung 45 austragen.
Nachdem das Tabakmaterial die Auslaßöffnung 45 passiert hat, werden die Druckwerte der leeren Taschen 58 bei ihrer Bewegung in Richtung auf die Einlaßöffnung 44 bei Rotation des Rotors 56 stufenweise reduziert, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Unmittelbar bevor die Tasche 58 wieder mit der Einlaßöffnung 44 verbunden wird, wird ihr Druck dem des Zwischenbehälters 14 gleich gemacht. Als Ergebnis hiervon kann das Tabakmaterial bei Rotation des Rotors 56 jeder Tasche 58 des Rotors 56 problemlos zugeführt werden.
Ein dem ersten Drehventil 42 ähnliches zweites Drehventil 66 ist zwischen dem Zwischenbehälter 14 und dem Vorbereitungsbehälter 7 angeordnet. Das Ventil 66 bildet zusammen mit dem Ventil 42 einen Teil des Verstärkungsmechanismus. Das Ventil 66 ist am besten in Fig. 3 dargestellt. Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, besitzt das Ventil 66 im wesentlichen die gleiche Konstruktion wie das Ventil 42. Die gleichen Bezugszeichen wie bei dem ersten Drehventil 42 bezeichnen bei dem zweiten Drehventil 66 wiederum die gleichen Teile und Elemente, wobei auf eine ausführliche Beschreibung derselben verzichtet wird. Im folgenden werden nur Unterschiede zwischen den Ventilen 42 und 66 beschrieben.
Bei dem zweiten Drehventil 66 ist ein Verbindungsrohr 67, das dem Verbindungsrohr 53 des ersten Drehventils 42 entspricht, mit dem Rückführrohr 59 verbunden, das sich von dem Zwischenbehälter 14 weg erstreckt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Ein mit mittlerem Druck arbeitendes Durchspülrohr 68, das dem Hochdruckdurchspülrohr 64 des Ventils 42 entspricht, ist in der gleichen Weise wie bei dem Rohr 64 mit dem Imprägniergas- Zuführrohr 32 verbunden. In das Rohr 68 ist ein Druckreduzierventil 69 eingefügt. Das Ventil 69 führt dem Taschen-Durchspülweg 62 des zweiten Drehventils 66 das Imprägniergas mit einem Druck zu, der geringfügig höher ist als in dem Behälter 14.
Bei dem zweiten Drehventil 66 ist ein Verbindungsrohr 70, das dem Verbindungsrohr 54 des ersten Drehventils 42 entspricht, mit dem Vorbereitungsbehälter 7 und dem Gasrückgewinnungsbehältnis 24 verbunden, wie dies aus Fig. 1 erkennbar ist. In dem Rohr 70 ist ein Öffnungs-/Schließventil 71 angeordnet. Wenn das Ventil 71 offen ist, wird das Imprägniergas von dem zweiten Drehventil 66 durch das Rohr 70 zu dem Behälter 7 befördert. In diesem Fall ist der Druck des dem Behälter 7 zugeführten Imprägniergases offensichtlich höher als der Atmosphärendruck. Das Imprägniergas wird somit in den Behälter 7 gefüllt. Da jedoch der Behälter 7 mit der äußeren Atmosphäre kommuniziert, ist sein Innendruck mit dem Atmosphärendruck im wesentlichen identisch. Ein Druckunterschied zwischen dem Vorbereitungsbehälter 7 und dem Zwischenbehälter 14 beträgt 15 bar (kg/cm²) (Manometerdruck). Die Drücke in den Taschen 58 sind daher durch Werte dargestellt, wie sie in Fig. 3 in diese Taschen 58 eingeschrieben sind.
Gemäß dem zweiten Drehventil 66 wird das Tabakmaterial von dem Vorbereitungsbehälter 7 bei Rotation des Rotors 56 den Taschen zugeführt, und es läßt sich in der gleichen Weise wie bei dem ersten Drehventil 42 korrekt von den Taschen 58 in den Zwischenbehälter 14 befördern. Außerdem wird durch das Ventil 66 auch ein Druckverlust des Behälters 14 verhindert.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind Kühlmäntel 72 und 73 auf den Außenflächen des Imprägnierbehälters 10 bzw. des Zwischenbehälters 14 ausgebildet. Die Mäntel 72 und 73 sind durch entsprechende abgezweigte Zuführrohre 74 und 75 mit einem Kühlmittel-Zuführrohr 71a verbunden. Das Rohr 71a ist mit einem Tank 37 verbunden, und eine Umwälzpumpe 38a ist nahe dem Tank 37 in dem Rohr 71a angeordnet. Die Kühlmäntel 72 und 73 sind durch entsprechende abgezweigte Rückführrohre 78 und 79 mit einem Rückführrohr 80a verbunden. Das Rückführrohr 80a ist mit dem Kühlmitteltank 37 verbunden. Da die Kühlmäntel 72 und 73 an den Behältern 10 bzw. 14 ausgebildet sind, wird den Kühlmänteln 72 und 73 ein Kühlmittel von dem Kühlmitteltank 37 zugeführt, und die Temperatur des Imprägniergases in den Behältern 10 und 14 läßt sich konstant halten.
In den Fig. 2 und 3 ist es zwar nicht eigens dargestellt, jedoch veranschaulicht Fig. 1 in schematischer Weise, daß Kühlmäntel 81 auf dem ersten und dem zweiten Drehventil 42 und 66 angebracht sind und diese überdecken. Diese Mäntel 81 sind mit dem abgezweigten Zuführrohr 75, d. h. dem Kühlmittel-Zuführrohr 71a, verbunden. Gleichzeitig sind die Mäntel 81 mit dem Rückführweg 80a durch Wege 82 und 83 verbunden. Da die Mäntel 81 an den Ventilen 42 bzw. 43 ausgebildet sind, läßt sich ein Ansteigen der Temperatur beim antriebsmäßigen Bewegen der Ventile 42 und 66 verhindern. Die Temperatur des Imprägniergases in dem Imprägnierbehälter 10 und dem Zwischenbehälter 14 läßt sich somit mit hoher Genauigkeit konstant halten.
Eine Abgabeöffnung 84 ist an dem anderen Ende des Imprägnierbehälters 10 ausgebildet. Ein endloses bzw. umlaufendes Blasrohr 85 ist unter der Abgabeöffnung 84 angeordnet. Das Blasrohr 85 und die Abgabeöffnung 84 des Imprägnierbehälters 10 sind durch das Abgaberohr 86 verbunden. Ein Rohrbereich 87 großen Durchmessers ist auf dem Weg entlang des Abgaberohrs 86 vorgesehen. Der Rohrbereich 87 besitzt eine umgekehrt flakonförmige Gestalt, so daß ein oberer Bereich einen großen Durchmesser aufweist und der Durchmesser in Richtung auf seinen unteren Bereich abnimmt. Der Rohrbereich 87 ist durch ein Rohr 88 mit dem Rückführrohr 59 verbunden. Der Druck des Rohrbereichs 87 ist daher identisch mit dem des Zwischenbehälters 14, d. h. er beträgt 15 bar (kg/cm²) (Manometerdruck).
Ein Transportmechanismus, wie z. B. ein Schneckenförderer 89, zum Befördern des Tabakmaterials von dem Imprägnierbehälter 10 durch das Abgaberohr 86 hindurch in dem Blasrohr 85 ist in dem Imprägnierbehälter 10 angeordnet. Bei dem Schneckenförderer 89 handelt es sich um den gleichen Typ wie bei den Schneckenförderern 17 und 18. Der Schneckenförderer 89 wird durch einen Motor 90 mit einem Untersetzungsgetriebemechanismus rotationsmäßig bewegt. Bei Anordnung des Schneckenförderers 89 im Inneren des Imprägnierbehälters 10 kann das darin befindliche Tabakmaterial bei Rotation des Förderers 89 in Richtung auf die Abgabeöffnung 84 befördert werden. Das Tabakmaterial wird von der Abgabeöffnung 84 durch das Abgaberohr 86 zu dem Blasrohr 85 geführt.
Ein drittes Drehventil 91, das Teil eines Absenkmechanismus ist, ist zwischen der Abgabeöffnung 84 des Imprägnierbehälters 10 und dem einen großen Durchmesser aufweisenden Rohrbereich 87 des Abgaberohrs 86 angeordnet. Wie aus Fig. 4 zu sehen ist, hat das Ventil 91 die gleiche Konstruktion wie das erste und das zweite Ventil 42 und 66. Im folgenden werden lediglich Unterschiede zwischen dem Ventil 91 und dem Ventil 42 oder 66 beschrieben.
Bei dem dritten Drehventil 91 kommuniziert ein Verbindungsloch 48a mit einem Verbindungsloch 48j durch eine Druckausgleichseinrichtung 92. Ein Verbindungsloch 48b kommuniziert mit einem Verbindungsloch 48i durch eine Druckausgleichseinrichtung 93. Ein Verbindungsloch 48c kommuniziert mit einem Verbindungsloch 48h durch eine Druckausgleichseinrichtung 94, und ein Verbindungsloch 48d kommuniziert mit einem Verbindungsloch 48g durch eine Druckausgleichseinrichtung 95. Ein Verbindungsloch 48e kommuniziert mit einem Verbindungsloch 48f durch eine Druckausgleichseinrichtung 96. Wie aus den Fig. 1 und 4 zu sehen ist, ist die Druckausgleichseinrichtung 92 durch ein Rohr 97 mit dem Imprägniergas-Zuführrohr 32 verbunden, und die Druckausgleichseinrichtung 96 ist durch ein Rohr 98 mit dem Rückführrohr 59 verbunden.
Der Taschen-Durchspülweg 62 des dritten Drehventils 91 ist mit einem stromabwärtigen Bereich (in bezug auf das Druckreduzierventil 69) des mit einem mittleren Druck beaufschlagten Durchspülrohrs 68 durch ein mit mittlerem Druck beaufschlagtes Durchspülrohr 99 verbunden. Zwischen dem mit mittlerem Druck beaufschlagten Durchspülrohren 68 und 99 ist in Fig. 1 aus Gründen einer einfacheren Veranschaulichung keine Verbindung dargestellt.
Gemäß dem dritten Drehventil 91 wird der Druck jeder Tasche 58 während ihrer Bewegung von der Hochdruck-Eintrittsöffnung 44 zu der Niedrigdruck-Austrittsöffnung 45 bei Rotation des Rotors 56 allmählich reduziert, da sie nacheinander mit den Verbindungslöchern 48a bis 48e verbunden werden. Während der Bewegung jeder Tasche von der Niedrigdruck-Austrittsöffnung 45 zu der Hochdruck-Eintrittsöffnung 44 wird jede Tasche nacheinander mit den Verbindungslöchern 48f bis 48j verbunden, und der Druck nimmt allmählich zu. Als Ergebnis hiervon ist eine Druckverteilung der Taschen 58 in ,dem dritten Drehventil 91 derart, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. In Fig. 4 sind die Drücke durch in die Taschen 58 eingeschriebene Werte veranschaulicht.
Ein viertes Drehventil 100, das am besten in Fig. 5 dargestellt ist, ist zwischen dem Blasrohr 85 und dem einen großen Durchmesser aufweisenden Rohrbereich 87 des Abgaberohrs 86 angeordnet. Das vierte Drehventil 100 bildet zusammen mit dem dritten Drehventil 91 einen Teil des Absenkmechanismus. Das Ventil 100 besitzt im wesentlichen die gleiche Konstruktion wie jedes der vorstehend erwähnten Drehventile. Die Auslegung der Druckausgleichseinrichtungen ist die gleiche wie bei dem ersten und dem zweiten Drehventil 42 und 66. Das heißt, das Drehventil 100 besitzt Druckausgleichseinrichtungen 49, 50, 51 und 52, bei denen es sich um die gleichen wie bei dem ersten und dem zweiten Drehventil 42 und 66 handelt. Bei dem vierten Drehventil 100 ist ein Verbindungsrohr 101, das dem Verbindungsrohr 53 oder 67 des ersten oder zweiten Drehventils 42 oder 66 entspricht, mit dem Gasrückgewinnungsbehältnis 24 durch ein Verbindungsrohr 70 des zweiten Drehventils 66 verbunden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Ein Verbindungsrohr 102 des vierten Drehventils 100, das dem Verbindungsrohr 54 oder 70 des Drehventils 42 oder 66 entspricht, ist mit dem Rückführrohr 59 verbunden. Bei dem vierten Drehventil 100 ist ein mit dem Taschen-Durchspülweg 62 verbundenes Niedrigdruck- Durchspülrohr 103 mit dem mit mittlerem Druck beaufschlagten Durchspülrohr 99 des dritten Drehventils 91 durch ein Druckreduzierventil (nicht gezeigt) verbunden. Dieses Druckreduzierventil führt dem Taschen-Durchspülweg 62 des vierten Drehventils 100 das Imprägniergas mit einem Druck zu, der geringfügig höher ist als der Atmosphärendruck.
Bei der vorstehenden Beschreibung wird bei dem dritten und vierten Drehventil 91 und 100 das einen vorbestimmten Druck aufweisende Imprägniergas dem Taschen-Durchspülweg 62 in derselben Weise zugeführt, wie bei dem ersten und dem zweiten Ventil 42 und 66. Wenn das Tabakmaterial jedoch problemlos aus dem dritten und dem vierten Drehventil 91 und 100 abgegeben werden kann, ohne daß das Imprägniergas aus dem Taschen-Durchspülweg 62 gesprüht wird, kann das Sprühen des Imprägniergases aus dem Taschen-Sprühweg 62 gestoppt werden. In diesem Fall sind die Löcher 63 des dritten und vierten Drehventils 91 und 100 geschlossen.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind Kühlmäntel 80 auf der Außenfläche des dritten und des vierten Drehventils 91 und 100 sowie des einen großen Durchmesser aufweisenden Rohrbereichs 87 in der gleichen Weise wie bei dem ersten und dem zweiten Drehventil 42 und 66 ausgebildet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Mäntel 80 auf dem dritten Drehventil 91 sowie auf dem Rohrbereich 87 großen Durchmessers sind durch ein Rohr mit dem abgezweigten Zuführrohr 74 und mit dem abgezweigten Rückführrohr 78 verbunden. Der Mantel 80 auf dem vierten Drehventil 100 ist mit dem Kühlmittel-Zuführrohr 71a und mit dem Rückführrohr 80a durch Rohre verbunden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
Eine Luftschleuseneinrichtung 103 ist bei Bedarf zwischen dem vierten Drehventil 100 und dem Blasrohr 85 angeordnet. Die Luftschleuseneinrichtung 103 wird einfach mit dem vierten Drehventil 100 und dem Blasrohr 85 verbunden, um das Tabakmaterial von dem Ventil 100 zu dem Blasrohr 85 zu übertragen und dabei die Wärmeübertragung zwischen dem vierten Drehventil 100 und dem Blasrohr 85 zu verhindern.
Wenn der Druck des Blasrohrs 85 dem Atmosphärendruck gleich ist, kommuniziert das Innere der Auslaßöffnung 45 des vierten Drehventils 100 durch die Luftschleuseneinrichtung 103 mit der äußeren Atmosphäre.
Wenn in diesem Zustand das vierte Drehventil 100 antriebsmäßig bewegt wird, werden die Drücke in den Taschen 58, die den Druck von dem einen großen Durchmesser aufweisenden Rohrbereich 87 bei Rotation des Rotors 56 durch die Einlaßöffnung 44 erhalten, während der Bewegung der Taschen von der Einlaßöffnung 44 zu der Auslaßöffnung 45 in fünf Stufen reduziert. Die Drücke in den Taschen 58, den den Druck des Blasrohrs 85 durch die Auslaßöffnung 45 erhalten, werden während der Bewegung der Taschen von der Auslaßöffnung 44 zu der Einlaßöffnung 44 in fünf Stufen reduziert. Die Druckverteilung der Taschen 58 ist durch die in die Taschen 58 in Fig. 5 eingeschriebenen Druckwerte wiedergegeben.
Da das dritte und das vierte Drehventil 91 und 100 in dem Abgaberohr 86 angeordnet sind, wird das von der Abgabeöffnung 84 des Imprägnierbehälters 10 abgegebene Tabakmaterial von der Abgabeöffnung 84 durch die Taschen 58 des dritten Drehventils 91 zu der Auslaßöffnung 45 befördert. Das Tabakmaterial wird dann von der Auslaßöffnung 45 zu dem Rohrbereich 87 großen Durchmessers befördert. Das Tabakmaterial wird von dem Rohrbereich 87 durch die Taschen 58 des vierten Drehventils 100 zu der Auslaßöffnung 45 des vierten Drehventils 100 befördert. Schließlich wird das Tabakmaterial von der Auslaßöffnung 45 durch die Luftschleuseneinrichtung 103 zu dem Blasrohr 85 befördert. Im Gegensatz zu dem ersten und dem zweiten Drehventil 42 und 66 werden in dem dritten und vierten Drehventil 91 und 100 die Drücke in den Taschen 58, die das Tabakmaterial aufnehmen und befördern, stufenweise reduziert, wie dies aus obiger Beschreibung erkennbar sein sollte. Das Tabakmaterial kann problemlos von dem Imprägnierbehälter 10 an das Blasrohr 85 abgegeben werden. Außerdem kann ein Druckverlust in dem Imprägnierbehälter 10 während der Abgabe des Tabakmaterials, d. h. ein Druckverlust des Imprägniergases, verhindert werden.
In dem Blasrohr 85 ist ein Gebläse 104 vorgesehen. Das Gebläse 104 erzeugt in dem Blasrohr 85 eine Strömung eines Heizmediums in Richtung eines Pfeils (Fig. 1). Ein Strömungssteuerventil 105 und eine als Heizmechanismus dienende Heizeinrichtung 106 sind nacheinander zwischen das Gebläse 104 und die Luftschleuseneinrichtung 103 in dem Blasrohr 85 angeordnet. Ein Austrittsrohr 107 zweigt von einem zwischen dem Gebläse 104 und dem Strömungssteuerventil 105 gelegenen Bereich des Blasrohrs 85 ab. In dem Austrittsrohr 107 ist ein normalerweise geschlossenes Austrittsventil 108 angeordnet. Ein Dampfzuführrohr 109 und ein Luftzuführrohr 110 erstrecken sich nacheinander in Luftströmungsrichtung von zwischen dem Strömungssteuerventil 105 und der Heizeinrichtung 106 befindlichen Bereichen des Blasrohrs 85 weg. Die Rohre 109 und 110 sind jeweils durch ein Strömungssteuerventil 111 mit einer Dampfquelle 112 und einer Luftquelle 113 verbunden.
Der Betrieb der Heizeinrichtung 106 wird auf der Basis einer Temperatur nahe einem Verbindungsbereich zwischen dem Blasrohr 85 und der Auslaßöffnung 45 der Luftschleuseneinrichtung 103 gesteuert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Heizeinrichtung 106 derart betrieben, daß sie das in Richtung auf den Verbindungsbereich, d. h. die Auslaßöffnung 45 der Luftschleuseneinrichtung 103 strömende Heizmedium auf 100ºC bis 350ºC und in bevorzugterer Weise auf 180ºC bis 220ºC erwärmt.
Ein Separator, z. B. ein Tangentialseparator 114, ist in einem in bezug auf die Luftschleuseneinrichtung 103 stromabwärtigen Bereich des Blasrohrs 85 angeordnet. Eine Luftschleuseneinrichtung 115 mit der gleichen Konstruktion wie die Luftschleuseneinrichtung 103 ist an dem Auslaß des Separators 114 angeordnet. Ein Befeuchter 116 des Typs mit rotierender Trommel, der die gleich Konstruktion wie der Befeuchter 1 besitzt, ist unterhalb der Luftschleuseneinrichtung 115 angeordnet. Eine Beschickungsöffnung des Befeuchters 116 ist unmittelbar unter der Luftschleuseneinrichtung 115 angeordnet und nimmt das von der Luftschleuseneinrichtung 115 abgegebene Tabakmaterial auf. Das Tabakmaterial wird dann in den Befeuchter 116 eingebracht. Eine Befeuchtungsdüse 117 ist in dem Befeuchter 116 in der gleichen Weise wie in dem Befeuchter 11 angeordnet. Die Düse 117 ist mit einer Wasser-/Dampfquelle (nicht gezeigt) verbunden. Ein Förderer 118 erstreckt sich von dem Austrittsöffnung des Befeuchters 116 weg und ist mit einer Vorrichtung einer nachfolgenden Stufe (nicht gezeigt) verbunden.
Bei der Expandiervorrichtung gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird das in dem Befeuchter 1 feucht gemachte Tabakmaterial dem Imprägnierbehälter 10 durch den Vorbereitungsbehälter 7, das zweite Drehventil 66, den Zwischenbehälter 14 und das erste Drehventil 42 in kontinuierlicher Weise zugeführt. Da der Imprägnierbehälter 10 mit dem unter hohen Druck stehenden Imprägniergas aus Kohlendioxid gefüllt ist, wird beim Befördern des Tabakmaterials mittels eines Schneckenförderers 89 zu der Abgabeöffnung 84 des Behälters 10 das Tabakmaterial mit dem Imprägniergas, d. h. Kohlendioxidgas, imprägniert.
Das mit dem Imprägniergas in dem Imprägnierbehälter 10 imprägnierte Tabakmaterial wird von der Abgabeöffnung 84 des Behälters 10 durch das dritte Drehventil 91, den Rohrbereich 87 großen Durchmessers, das vierte Drehventil 100 sowie die Luftschleuseneinrichtung 103 in kontinuierlicher Weise zu dem Blasrohr 85 befördert.
Bei dem Heizmedium handelt es sich um eine Mischung aus von dem Gebläse 104 zugeführter Luft und in dem Blasrohr 85 strömendem Dampf, so daß das mit Kohlendioxidgas imprägnierte und dem Blasrohr 85 zugeführte Tabakmaterial in Richtung zu dem Separator 114 geblasen wird. Während des Blasens wird dadurch, daß das Heizmedium durch die Heizeinrichtung 99 auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird, das imprägnierte Tabakmaterial durch die Wärme von dem Heizmedium abrupt erwärmt. In das Tabakmaterial imprägniertes Kohlendioxid verdunstet aus dem Tabakmaterial. D.h. es wird eine große Menge Imprägniergas, z. B. Kohlendioxidgas, von dem Tabakmaterial abgegeben. Die Verdunstung von Kohlendioxidgas verursacht eine Expansion des Tabakmaterials. Dem expandierten Tabakmaterial wird Luft zugeführt, und es erreicht den Separator 114. Das Tabakmaterial wird durch den Separator 114 von dem Heizmedium getrennt und durch die Luftschleuseneinrichtung 115 in den Befeuchter 116 eingebracht. Das Tabakmaterial, dessen Wassergehalt durch die Expansion auf 2% bis 6% reduziert ist, wird schließlich in dem Befeuchter 116 feucht gemacht, so daß es einen Wassergehalt von 12% besitzt. Danach wird das Tabakmaterial von dem Auslaß des Befeuchters 116 zu dem Förderer 118 transferiert und den Förderer entlang zu der nächsten Vorrichtung befördert.
Da die Expandiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Kohlendioxidgas verwendet, wird der Druck des Imprägniergases in dem Imprägnierbehälter 10 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel vorzugsweise auf z. B. 30 bar (kg/cm²) (Manometerdruck) eingestellt, um dadurch das Tabakmaterial in wirksamer Weise mit Kohlendioxid zu imprägnieren. Für eine kontinuierliche Durchführung der Imprägnierung in dem Imprägnierbehälter 10 muß das Tabakmaterial dem Behälter 10 kontinuierlich zugeführt werden, und das imprägnierte Tabakmaterial muß kontinuierlich aus dem Behälter 10 hinausbefördert werden. Zur Erfüllung dieser Notwendigkeiten sind gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel das erste und das zweite Drehventil 42 und 66 zwischen dem Vorbereitungsbehälter 7 und dem Imprägnierbehälter 10 angeordnet, und das dritte und das vierte Drehventil 91 und 100 sind zwischen dem Behälter 10 und dem Blasrohr 85 angeordnet. Das Tabakmaterial kann somit dem Behälter 10 kontinuierlich zugeführt sowie kontinuierlich aus diesem ausgetragen werden, während der Behältei 10 auf einem hohen Druck gehalten wird. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind zwei Drehventile zwischen dem Vorbereitungsbehälter 7 und dem Imprägnierbehälter 10 angeordnet, und in ähnlicher Weise sind zwei Drehventile zwischen dem Behälter 10 und dem Rohr 85 angeordnet, um einen Druckunterschied zwischen der Einlaß und der Auslaßöffnung 44 und 45 jedes Drehventils zu reduzieren. Als Ergebnis kann die auf jedes Drehventil wirkende Druckbelastung reduziert werden.
Da gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der erste Zwischenbehälter 14 zwischen dem Vorbereitungsbehälter 7 und dem Imprägnierbehälter 10, d. h. zwischen dem ersten und dem zweiten Drehventil 42 und 66, angeordnet ist, können Druckschwankungen des Imprägniergases zwischen dem ersten und dem zweiten Drehventil 42 und 66 während des Betriebs des ersten und des zweiten Drehventils 42 und 66 von dem Volumen des Zwischenbehälters 14 aufgenommen werden. Die Druckschwankungen bei dem in dem Behälter 10 zu befördernden Imprägniergas lassen sich daher auf ein Minimum reduzieren. Außerdem ist der Schneckenförderer 18 in dem Zwischenbehälter 14 zum Austragen des Tabakmaterials aus diesem vorgesehen. Der Schneckenförderer 18 trägt das Tabakmaterial aus und schafft eine wirksame Minimierung der Druckschwankungen in dem Zwischenbehälter 14. Mit anderen Worten, da der Schneckenförderer 18 im Inneren des Zwischenbehälters 14 angeordnet ist, kann eine Übertragung von Druckschwankungen in dem Behälter 14 durch den Schneckenförderer 18 verhindert werden. Als Ergebnis hiervon kann eine Übertragung von Druckschwankungen zu dem Imprägnierbehälter 10 in wirksamer Weise verhindert werden.
Die in dem Imprägnierbehälter 10 durchgeführte Imprägnierbehandlung führt zur Erzeugung von Absorptionswärme und Adsorptionswärme. In der Praxis wird das Tabakmaterial in dem Zwischenbehälter 14 geringfügig mit Kohlendioxidgas imprägniert. Das Tabakmaterial in dem Behälter 14 erzeugt somit ebenfalls Absorptionswärme und Adsorptionswärme. Aus diesem Grund beinhaltet die Expandiervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels die Kühlmäntel 72, 73, 80 und 81 für den Imprägnierbehälter 10, den Zwischenbehälter 14 und das erste bis vierte Drehventil, wobei ein unerwünschter Temperaturanstieg des Imprägniergases durch das den Kühlmänteln 72, 73, 80 und 81 zugeführte Kühlmittel verhindert werden kann. Das Imprägnieren des Tabakmaterials mit dem Imprägniergas läßt sich in effektiver Weise durchführen, während die Temperatur des Behälters 10 konstant gehalten wird.
Hinsichtlich des Kühlens des Tabakmaterials in dem Zwischenbehälter 14, wird, wie anhand des zwischen dem Zwischenbehälter 14 und dem Imprägnierbehälter 10 angeordneten ersten Drehventils 42 (Fig. 2) erkennbar ist, bei Trennung jeder Tasche 58 des ersten Drehventils 42 von dem Verbindungsloch 48i und Verbindung derselben mit dem Verbindungsloch 48j das Imprägniergas mit einem Manometerdruck von 18 bar (kg/cm²) durch das Verbindungsloch 48j und das Verbindungsrohr 54 dem Behälter 14 zugeführt. Da der Druck des Imprägniergases in dem Behälter 14 auf einem Manometerdruck von 15 bar (kg/cm²) gehalten wird, beträgt ein Druckunterschied zwischen dem von dem ersten Drehventil 42 zu dem Zwischenbehälter 14 beförderten Imprägniergas und dem Druck in dem Behälter 14 3 bar (kg/cm²) (Manometerdruck). Das von dem ersten Drehventil 42 zu dem Zwischenbehälter 14 beförderte Imprägniergas wird durch den Druckunterschied einer wärmeisolierenden Expansion unterzogen, so daß das Innere das Zwischenbehälters 14 in wirksamer Weise gekühlt wird. Wenn das Abkühlen in dem Behälter 14 durch ein Kühlverhalten auf der Basis einer wärmeisolierenden Expansion des Imprägniergases zufriedenstellend ist, kann der Kühlmantel 73 des Behälters 14 weggelassen werden.
Eine Expandiervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschreiben. Dabei bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie bei der Expandiervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels bei der Expandiervorrichtung der Fig. 6 die gleichen Teile und Funktionen, wobei auf eine ausführliche Beschreibung derselben verzichtet wird.
Bei der Expandiervorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels ist ein zwischen dem Vorbereitungsbehälter 7 und dem Imprägnierbehälter 10 befindlicher Bereich durch ein zylindrisches Rohrelement oder vertikales Förderrohr 11 gebildet.
Ein ferngesteuertes erstes Kugelventil 122 ist in dem Förderrohr 11 auf der Seite des Vorbereitungsbehälters 7 zum Öffnen/Schließen des Förderrohrs 11 angeordnet. Ein ferngesteuertes zweites Kugelventil 123 ist in dem Förderrohr 11 auf der Seite des Imprägnierbehälters 10 zum Öffnen/Schließen des Förderrohrs 11 angeordnet. In dem Förderrohr 11 ist ein zwischen dem ersten und dem zweiten Kugelventil 122 und 123 befindlicher Bereich als erste Druckausgleichseinrichtung 121 ausgebildet. Wenn das erste und das zweite Kugelventil 122 und 123 geschlossen sind, kann die Ausgleichseinrichtung 121 von dem Vorbereitungsbehälter 7 und/oder dem Imprägnierbehälter 10 getrennt werden.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Abgaberohr 86 zum Verbinden des Imprägnierbehälters 10 und des Blasrohrs 85 durch ein vertikales Rohrelement gebildet. Ein drittes Kugelventil 126 ist in dem Abgaberohr 86 auf der Seite des Imprägnierbehälters 10 zum Öffnen/Schließen des Abgaberohrs 86 vorgesehen. Ein viertes Kugelventil 127 ist in dem Abgaberohr 86 auf der Seite des Blasrohrs 85 zum Öffnen/Schließen des Abgaberohrs 86 vorgesehen. Ein zwischen dem dritten und dem vierten Kugelventil 126 und 127 befindlicher Bereich des Abgaberohrs 86 ist als zweite Druckausgleichseinrichtung 125 ausgebildet. Wenn das dritte und das vierte Kugelventil 126 und 127 geschlossen sind, kann die zweite Druckausgleichseinrichtung 125 von dem Behälter 10 und/oder dem Rohr 85 getrennt werden.
Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel speichert bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Hochdruckbehälter 29 ein Imprägniergas oder Kohlendioxidgas mit einem Manometerdruck von 16 bar (kg/cm²) oder mehr. Das Imprägniergas wird von dem Behälter 24 durch den Wärmetauscher 33 und das Drucksteuerventil 34 dem Imprägnierbehälter 10 zugeführt. Das Drucksteuerventil 34 führt dem Imprägnierbehälter 10 das Imprägniergas mit einem Manometerdruck von 15 bar (kg/cm²) zu.
Der Hochdruckbehälter 29 ist mit der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 durch ein erstes Druckzuführrohr 128 verbunden, das von einem in bezug auf den Wärmetauscher 33 stromabwärtigen Bereich des Imprägniergaszuführrohrs 32 abzweigt. Ein Drucksteuerventil 129 und ein Elektromagnetventil 130 sind von der Seite des Wärmetauschers 33 her nacheinander in dem ersten Druckzuführrohr 128 angeordnet. Das Ventil 129 stellt den Druck des Imprägniergases, das der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 durch das erste Druckzuführrohr 128 zugeführt wird, auf einen Druck ein, der im wesentlichen gleich dem Druck des Behälters 10 ist, vorzugsweise auf einen Druck, der höher ist als der des Behälters 10, zum Beispiel im Bereich von 15,5 bar (kg/cm²) bis 16 bar (kg/cm²). Ein erstes Auslaßrohr 131 erstreckt sich von der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 weg. Das Rohr 131 ist mit dem Gasrückgewinnungsbehältnis 24 verbunden. Ein Elektromagnetventil 132 und, falls erforderlich, ein Drucksteuerventil 133 sind von der Seite der ersten Druckausgleichskammer 121 nacheinander in dem Rohr 131 angeordnet. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erstreckt sich ein Durchspül-Gaszuführrohr 134 von einem in bezug auf den Wärmetauscher 33 stromabwärtigen Bereich weg. Das Rohr 134 ist mit dem Vorbereitungsbehälter 7 verbunden. Ein Drucksteuerventil 135 ist in dem Durchspül-Gaszuführrohr 13 angeordnet. Das Ventil 135 führt das Imprägniergas mit einem Druck zu, der geringfügig höher ist als der der Atmosphäre, so daß der Behälter 7 mit dem Imprägniergas gefüllt wird.
Ein zweites Druckzuführrohr 136 erstreckt sich von der zweiten Druckausgleichseinrichtung 125 weg. Das Rohr 136 ist mit einem in bezug auf den Wärmetauscher 33 stromabwärtigen Bereich des Rohrs 32 verbunden. Ein Elektromagnetventil 137 und ein Drucksteuerventil 138 sind von der Seite der zweiten Druckausgleichseinrichtung 33 nacheinander in dem zweiten Druckzuführventil 136 angeordnet. Das Ventil 138 stellt den Druck des Imprägniergases, das der zweiten Druckausgleichseinrichtung 125 durch das zweite Druckzuführrohr 136 zugeführt wird, auf einem Druck ein, der dem Druck des Gases in dem Imprägnierbehälter 10 im wesentlichen gleich ist und vorzugsweise geringfügig höher ist als der Druck in dem Behälter 10 und z. B. in dem Manometerdruckbereich von 14 bar (kg/cm²) bis 14,5 bar (kg/cm²) liegt. Die zweite Druckausgleichseinrichtung 125 ist mit dem Gasrückgewinnungsbehältnis 24 durch ein zweites Auslaßrohr 139 verbunden. Ein Elektromagnetventil 140 und, falls erforderlich, ein Drucksteuerventil 141 sind von der Seite der zweiten Druckausgleichseinrichtung 125 her in dem Auslaßrohr 125 angeordnet.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Expandiervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das dem Vorbereitungsbehälter 7 durch den Befeuchter 1 zugeführte Tabakmaterial wird durch den Schneckenförderer 17 dem oberen Bereich des Förderrohrs 11 zugeführt. Der obere Bereich des Förderrohrs 11 und der Vorbereitungsbehälter 7 werden mit dem Imprägniergas gefüllt, das durch das Durchspül-Gaszuführrohr 134 zugeführt wird.
Danach wird das erste Kugelventil 122 geöffnet, um den oberen Bereich des Förderrohrs 11 mit der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 in Verbindung zu bringen. Es sei angenommen, daß die erste Druckausgleichseinrichtung 121 mit dem Imprägniergas gefüllt ist, das unter einem Druck steht, der im wesentlichen gleich dem Atmosphärendruck ist. Wenn das erste Kugelventil 122 offen ist, wird gleichzeitig der erste Schneckenförderer 17 in dem Vorbereitungsbehälter 7 antriebsmäßig bewegt. Das Tabakmaterial in dem oberen Bereich des Förderrohrs 11 wird durch das in dem Vorbereitungsbehälter 7 aufgenommene Tabakmaterial weitergedrückt und der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 zugeführt. Das erste Kugelventil 122 wird dann geschlossen, um die ersten Druckausgleichseinrichtung 121 von der Seite des Vorbereitungsbehälters 7 zu trennen.
Danach wird das Elektromagnetventil 130 betätigt, um das Imprägniergas durch das erste Druckzuführrohr 128 und das Drucksteuerventil 129 der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 zuzuführen. Der Druck des Imprägniergases in der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 wird geringfügig höher als der des Imprägnierbehälters 10. Zu diesem Zeitpunkt wird das Elektromagnetventil 130 geschlossen. Während das Imprägniergas der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 zugeführt wird, wird neues Tabakmaterial von dem Vorbereitungsbehälter 7 in den oberen Bereich des Förderrohrs 11 befördert.
Das zweite Kugelventil 123 wird dann für Tabakmaterial von der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 zu dem Imprägnierbehälter 10 geöffnet. Da der Druck der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 geringfügig höher ist als der des Behälters 10, wird das Tabakmaterial in der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 aufgrund eines Druckunterschieds zwischen der ersten Druckausgleichseinrichtung und dem Imprägnierbehälter 10 beim Öffnen des zweiten Kugelventils 123 dem Behälter 10 problemlos zugeführt.
Das in den Imprägnierbehälter 10 eingebrachte Tabakmaterial wird während seiner Bewegung entlang des Schneckenförderers 89 im Inneren des Behälters 10 imprägniert. Nach dem Zuführen des Tabakmaterials von der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 zu dem Imprägnierbehälter 10 werden das zweite Kugelventil 123 geschlossen und das Elektromagnetventil 132 geöffnet, um dadurch das Imprägniergas von der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 zu dem Gasrückgewinnungsbehältnis 24 zurückzuführen und somit den Druck der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 auf Atmosphärendruck zu reduzieren. Danach wird das Elektromagnetventil 132 geschlossen. Ein vorbereitender Vorgang des Aufnehmens von frischem Tabakmaterial bis zu der ersten Druckausgleichseinrichtung 121 ist somit abgeschlossen.
Während des gewünschten Imprägniervorgangs in dem Imprägnierbehälter 10 wird das Elektromagnetventil 137 geöffnet, um das Imprägniergas durch das zweite Druckzuführrohr 136 und das Drucksteuerventil 138 zu der zweiten Druckausgleichseinrichtung 125 zu leiten. Wenn der Druck des Imprägniergases in der zweiten Druckausgleichseinrichtung 125 niedriger wird als der in dem Imprägnierbehälter 10, wird das Elektromagnetventil 137 geschlossen. Dadurch ist eine Vorbereitung zum Aufnehmen des imprägnierten Tabakmaterial von dem Imprägnierbehälter 10 bis zu der zweiten Druckausgleichseinrichtung 125 abgeschlossen.
Wenn das dritte Kugelventil 126 geöffnet wird, wird das imprägnierte Tabakmaterial von dem Imprägnierbehälter 10 z;u der zweiten Druckausgleichseinrichtung 125 befördert. In diesem Fall ist ein Druckunterschied zwischen dem Imprägnierbehälter 10 und der zweiten Druckausgleichseinrichtung 125 vorhanden, so daß der Transfer des imprägnierten Tabakmaterials von dem Behälter 10 zu der Druckausgleichseinrichtung 125 problemlos durchgeführt werden kann.
Wenn das imprägnierte Tabakmaterial der zweiten Druckausgleichseinrichtung 125 zugeführt wird, wird das dritte Kugelventil 126 geschlossen und die zweite Druckausgleichseinrichtung 125 wird von dem Behälter 10 getrennt.
Das Elektromagnetventil 140 wird geöffnet, um das Imprägniergas von der zweiten Druckausgleichseinrichtung 125 zu dem Gasrückgewinnungsbehältnis 24 zurückzuführen. Der Druck in der zweiten Druckausgleichseinrichtung 125 wird in etwa auf Atmosphärendruck abgesenkt, und danach wird das Elektromagnetventil 140 geschlossen.
Wenn der Druck der zweiten Druckausgleichseinrichtung 125 auf Atmosphärendruck abgesenkt ist, wird ein viertes Kugelventil 127 geöffnet, um das imprägnierte Tabakmaterial von der zweiten Druckausgleichseinrichtung 125 in das Blasrohr 85 auszutragen. Beim Blasen des Tabakmaterials durch das Blasrohr 85 wird das imprägnierte Tabakmaterial in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel expandiert. Der Druck nahe dem Ausgang des vierten Kugelventils 127 wird beim Austragen des imprägnierten Tabakmaterials von der zweiten Druckausgleichseinrichtung 125 in das Blasrohr 85 im Vergleich zu dem Druck in dem Blasrohr 85 aufgrund der Strömung des Heizmediums in dem Blasrohr 85 auf einen negativen Druck eingestellt. Das imprägnierte Tabakmaterial kann daher problemlos von der Ausgleichseinrichtung 125 in das Rohr 85 befördert werden. Wenn das gesamte imprägnierte Tabakmaterial aus der Ausgleichseinrichtung 125 hinausbefördert worden ist, wird das vierte Kugelventil 127 geschlossen.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung erkennbar ist, kann bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel eine kontinuierliche Imprägnierung des Tabakmaterials erzielt werden. Außerdem brauchen bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel, die Drehventile nicht verwendet zu werden, so daß sich die Konstruktion vereinfacht und eine einfache Unterhaltung möglich ist.
Eine Expandiervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 7 gezeigt. Die Expandiervorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels verwendet im Gegensatz zu dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel verflüssigtes Kohlendioxid anstatt von Kohlendioxidgas als Imprägniermittel. Dabei bezeichnen dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel in dem dritten Ausführungsbeispiel dieselben Teile und Elemente, wobei auf eine ausführliche Beschreibung derselben verzichtet wird.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist ein Tank 22 für verflüssigtes Kohlendioxid mit einem Vorratstank 151 durch eine Zuführpumpe 150 verbunden. Die Pumpe 150 wird in Abhängigkeit von einem Oberflächenpegel des in dem Vorratstank 151 bevorrateten verflüssigten Kohlendioxids betätigt. Der Tank 151 enthält somit stets eine vorbestimmte Menge an verflüssigtem Kohlendioxid, das unter einem hohen Druck steht.
Der Vorratstank 151 ist mit dem Imprägnierbehälter 10 durch ein Imprägniergas-Zuführrohr 152 verbunden. Eine Kühleinrichtung 153, ein Druckreduzierventil 154 und ein Strömungssteuerventil 155 sind von der Seite des Vorratstanks 151 her nacheinander in dem Rohr 152 angeordnet. Das Ventil 155 steuert die Strömungsrate des dem Behälter 10 zugeführten verflüssigten Kohlendioxids, um dadurch den Oberflächenpegel des verflüssigten Kohlendioxids in dem Behälter 10 auf einem vorbestimmten Pegel zu halten. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, ist der Behälter 10 schräg angeordnet, so daß sein anderes Ende oben liegt.
Ein Druckreduzierventil 154 reduziert den Druck des dem Imprägnierbehälter 10 zuzuführenden verflüssigten Kohlendioxids, d. h. den Druck des Imprägniermittels, z. B. auf einen Manometerdruck von 10 bar (kg/cm²) bis 50 bar (kg/cm²). Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird der Druck in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel auf 30 bar (kg/cm²) reduziert. Die Kühleinrichtung 153 kühlt die Imprägnierflüssigkeit auf eine Temperatur, die ein Verdunsten der Flüssigkeit auch bei Reduzierung des Drucks der Imprägnierflüssigkeit verhindert.
Kohlendioxidgas, d. h. das Imprägniergas, mit einem Manometerdruck von 30 bar (kg/cm²) wird in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel von dem Imprägnierbehälter 10 durch das erste Drehventil 42 und das Verbindungsrohr 54 dem Zwischenbehälter 14 zugeführt. Das Imprägniergas wird dann durch das zweite Drehventil 66 und das Verbindungsrohr 70 dem Vorbereitungsbehälter 7 zugeführt. Der Vorbereitungsbehälter 7 wird daher mit dem Imprägniergas gefüllt. Der Druck des Imprägniergases in dem Zwischenbehälter 14 wird durch das in das Rückführrohr 59 eingefügte Drucksteuerventil 61 auf einen Manometerdruck von 15 bar (kg/cm²) eingestellt.
Das Gasrückgewinnungsbehältnis 24 ist mit einer Flüssigkeitsaufnahme 156 durch ein Kondensierrohr 157 verbunden. Ein Filter 158, ein Kompressor 159 und ein Kondensator 160 sind von der Seite des Gasrückgewinnungsbehältnisses 24 her nacheinander in dem Kondensierrohr 157 angeordnet. Der Kondensator 160 kühlt und verflüssigt von dem Gasrückgewinnungsbehältnis 24 zugeführtes Kohlendioxidgas. Die Flüssigkeitsaufnahme 156 nimmt das verflüssigte Kohlendioxid auf, das fast auf die gleiche Temperatur abgekühlt wird wie das Kohlendioxid in dem Vorratstank 151. Die Flüssigkeitsaufnahme 156 ist durch ein Rohr 161 mit dem Vorratstank 151 verbunden. Eine Umwälzpumpe 162 ist in dem Rohr 161 angeordnet. Ein zur Atmosphäre hin wirkendes Ablaßrohr 163 ist mit der Flüssigkeitsaufnahme 156 verbunden. In dem zur Atmosphäre hin wirkenden Ablaßrohr 163 ist ein Luft-Durchspülventil 164 angeordnet. Das Ventil 164 wird geöffnet, wenn eine Luftkonzentration in der Flüssigkeitsaufnahme einen vorbestimmten Wert übersteigt, so daß Luft aus der Flüssigkeitsaufnahme 156 ausgeleitet wird.
Ein Imprägniergasrohr 163a erstreckt sich von dem Gasrückgewinnungsbehältnis 24 weg. Ein Filter 164a, ein Kompressor 165 und ein Gastank 166 sind von der Seite des Gasrückgewinnungsbehältnisses 24 her nacheinander in dem Imprägniergasrohr 163a angeordnet. Das mit hohem Druck beaufschlagte Durchspülrohr 64 mit dem Druckreduzierventil 65 und das mit mittlerem Druck beaufschlagte Durchspülrohr 68 mit dem Druckreduzierventil 69 zweigen von in bezug auf den Gastank 166 stromabwärtigen Bereichen des Rohrs 163a ab. Der Kompressor 165 bewirkt eine Bevorratung des Imprägniergases in dem Gastank 166 mit einem Manometerdruck von 30 bar (kg/cm²)
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist der einen großen Durchmesser aufweisende Rohrbereich 87 des Abgaberohrs 86 des ersten Ausführungsbeispiels durch ,eine Verdunstungseinheit 187 ersetzt. Die Verdunstungseinheit 187 besitzt im großen und ganzen die gleiche Konstruktion wie der Imprägnierbehälter 10. Im Gegensatz zu dem Behälter 10 ist die Einheit 167 jedoch horizontal angeordnet. Die Verdunstungseinheit 167 wird auf die gleiche Temperatur gekühlt wie der Behälter 10. Das von dem Behälter 10 abgegebene, Imprägniermaterial wird der Verdunstungseinheit 167 durch das dritte Drehventil 91 zugeführt. Überschüssiges verflüssigtes Kohlendioxid, das als Imprägnierflüssigkeit an dem damit imprägnierten Tabakmaterial anhaftet, wird verdunstet. Das auf diese Weise erzeugte Gas kehrt durch das Rohr 89, das Rückführrohr 59 und das Drucksteuerventil 61 in das Gasrückgewinnungsbehältnis ,24 zurück. Das imprägnierte Tabakmaterial in der Verdunstungseinheit 167 wird mittels des durch den Motor 168 angetriebenen Schneckenförderers 169 durch das vierte Drehventil 100 ausgetragen. Der Verdunstungsprozeß der überschüssigen Imprägnierflüssigkeit in der Verdunstungseinheit 187 kann durch Variieren der Verdunstungszeit des imprägnierten Tabakmaterials in der Einheit 167 gesteuert werden.
Hinsichtlich Fig. 7 ist die Umlaufrohreinrichtung zwischen jedem Kühlmantel 80 und dem Kühlmitteltank 37 aus Gründen der Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt.
Bei der Expandiervorrichtung der dritten Ausführungsform kann im Gegensatz zu der ersten und zweiten Ausführungsform verflüssigtes Kohlendioxid zum Imprägnieren des Tabakmaterials in dem Imprägnierbehälter 10 verwendet werden. Außerdem lassen sich auch bei Verwendung von verflüssigtem Kohlendioxid das Imprägnieren und Expandieren des Tabakmaterials in kontinuierlicher Weise durchführen.
Bei Abgabe des imprägnierten Tabakmaterials aus dem Imprägnierbehälter 10 durch das Abgaberohr 86 in das Blasrohr 85 wird ein auf das imprägnierte Tabakmaterial wirkender Druck stufenweise reduziert, wenn das Tabakmaterial nacheinander das dritte Drehventil 91, die Verdunstungseinheit 167 und das vierte Drehventil 100 durchläuft. An dem Tabakmaterial anhaftendes, überschüssiges verflüssigtes Kohlendioxid läßt sich somit in ausreichender Weise verdunsten, und an dem Tabakmaterial anhaftendes verflüssigtes Kohlendioxid wird nicht in Trockeneis umgewandelt. Als Ergebnis hiervon läßt sich das imprägnierte Tabakmaterial problemlos von dem Imprägnierbehälter 10 durch das Abgaberohr 86 zu dem Blasrohr 85 befördern. Das Imprägnieren und Expandieren des Tabakmaterials können kontinuierlich durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen drei Ausführungsbeispiele begrenzt. Es können verschiedene Veränderungen und Modifikationen im Rahmen der beanspruchten Erfindung ausgeführt werden. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Druck des Imprägniergases auf dem Weg zwischen dem Vorbereitungsbehälter zu dem Imprägnierbehälter gesteigert, und auf dem Weg zwischen dem Imprägnierbehälter und dem Blasrohr wird der Druck des Imprägniergases reduziert. Zu diesem Zweck werden die Drehventile verwendet. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Druck des Imprägniergases jedoch unter Verwendung von Kugelventilen gesteigert und reduziert. Zum Steigern und Reduzieren des Drucks des Imprägniergases können die Drehventile mit den Kugelventilen kombiniert werden.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind zwei Drehventile in dem Vorbereitungsbehälter 7 und dem Imprägnierbehälter 10 angeordnet, und zwei Drehventile sind zwischen den Imprägnierbehälter 10 und das Blasrohr 85 geschaltet, um den Druck des Imprägniergases zu steigern und zu reduzieren. In der gleichen Weise wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es jedoch möglich, zum Erhöhen und Reduzieren des Drucks des Imprägniergases nur ein Drehventil oder ein einstufiges Drehventil zu verwenden, wenn der Druck des Imprägniergases in dem Imprägnierbehälter 10 auf einen Manometerdruck von 15 bar (kg/cm²) eingestellt wird. Die vorliegende Erfindung unterliegt hinsichtlich der Anzahl der Drehventile keinen Beschränkungen.
Schließlich handelt es sich bei den in den Ausführungsbeispielen Eins bis Drei zu expandierenden Materialien um Tabakmaterialien. Das bei der Expandiervorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendete Material ist jedoch nicht auf Tabakmaterial beschränkt, sondern kann auch auf Lebensmittel (z. B. Tee, grüner Tee, Gemüse, Getreide (z. B. Reis) oder Seetang) ausgedehnt werden.

Industrielle Anwendbarkeit

Die Expandiervorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Verwendung von Kohlendioxid als Imprägniermaterial anstatt von FreonGas zum Ausführen einer Expandierbehandlung an einem Tabakmaterial. Da die Expandierbehandlung unter Verwendung von Kohlendioxid in kontinuierlicher Weise an einem Tabakmaterial ausgeführt werden kann, ist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Steigerung der Zigaretten-Produktivität sowie zum Reduzieren der Herstellungskosten von Zigaretten äußerst wirksam.

Claims

1. Vorrichtung zum Expandieren eines Lebensmittel- oder Tabakmaterials, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

- eine Imprägniermittelquelle (22) zum Bevorraten eines Imprägniermittels, mit dem das zu expandierende Material zu imprägnieren ist und das wenigstens in einer gasförmigen Phase vorliegen kann, und

- einen Imprägnierbehälter (10) zum Imprägnieren des Materials mit dem Imprägniermittel, aus dem das imprägnierte Material für eine anschließende Expansion entnehmbar ist, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch:

- einen Vorbereitungsbehälter (7) zum Aufnehmen des Materials, wobei der Vorbereitungsbehälter (7) an seinem einen Ende zur Atmosphäre hin offen ist und an seinem anderen Ende mit dem Imprägnierbehälter (10) verbunden ist;

- eine Austauscheinrichtung (21) zum Austauschen von Luft in dem Vorbereitungsbehälter (7) durch das gasförmige Imprägniermittel, das von der Imprägniermittelquelle (22) zugeführt wird,

- eine Zuführeinrichtung (32) zum kontinuierlichen Zuführen des von der Imprägniermittelquelle (21) zugeführten Imprägniermittels zu dem Imprägnierbehälter (10), wobei die Zuführeinrichtung einen Imprägnierdruck besitzt, der höher ist als der Atmosphärendruck, und um das Innere des Imprägnierbehälters (10) durch das Imprägniermittel zu ersetzen, wobei der Imprägnierbehälter (10) zum kontinuierlichen Imprägnieren des Materials mit dem Imprägniermittel ausgelegt ist;

- ein Förderrohr (11) zum Verbinden des Vorbereitungsbehälters (7) und des Imprägnierbehälters (10) miteinander sowie zum Führen des Materials von dem Vorbereitungsbehälter (7) in den Imprägnierbehälter (10);

- eine Fördereinrichtung (17, 18) zum Befördern des Materials von dem Vorbereitungsbehälter (7) durch das Förderrohr (11) in den Imprägnierbehälter (10);

- eine Verstärkungseinrichtung (42, 66) zum Füllen des Förderrohrs (11) mit dem von der Imprägniermittelquelle (21) zugeführten Imprägniermittel sowie zum unmittelbar vor der Aufnahme des Materials von dem Förderrohr (11) in dem Imprägnierbehälter (10) erfolgenden Steigern des Drucks des Imprägniermittels um das im Inneren des Förderrohrs (11) befindliche Material herum auf einen Druck, der gleich dem Imprägnierdruck in dem Imprägnierbehälter (10) ist oder höher als dieser ist, wobei Mittel zum Halten des Imprägnierdrucks in dem Imprägnierbehälter (10) in einem unveränderten Zustand vorgesehen sind;

- ein Abgaberohr (86), von dem das eine Ende mit dem Imprägnierbehälter (10) verbunden ist, um das in dem Imprägnierbehälter (10) imprägnierte Material weiterzuführen;

- ein Blasrohr (85), das mit dem anderen Ende des Abgaberohrs (86) verbunden ist, um das imprägnierte Material weiterzubefördern;

- eine Abgabeeinrichtung (89) zum kontinuierlichen Abgeben des imprägnierten Materials von dem Imprägnierbehälter (10) durch das Abgaberohr (86) an das Blasrohr (85);

- eine Absenkeinrichtung (91, 100) zum Füllen des Abgaberohrs (86) mit dem von der Imprägniermittelquelle (21) zugeführten Imprägniermittel sowie zur unmittelbar vor der Abgabe des Imprägniermittels, das von dem Imprägnierbehälter (10) an das Abgaberohr (86) abgegeben worden ist, an das Blasrohr (85) erfolgenden Reduzierung des Drucks des Imprägniermittels um das imprägnierte Material herum auf einen Druck, der dem Druck in dem Blasrohr (85) im wesentlichen gleich ist, wobei Mittel zum Halten des Imprägnierdrucks in dem Imprägnierbehälter (10) in einem unveränderten Zustand vorgesehen sind; und durch

- eine mit der Ausgangsseite des Abgaberohrs (86) verbundene Blaseinrichtung (104 bis 106) zum Erzeugen einer Strömung eines auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmten Heizmittels sowie zum Befördern des imprägnierten Materials entlang des Blasrohrs (85) unter Erwärmung des imprägnierten Materials während seines Transports.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verstärkungseinrichtung (42, 66) folgendes aufweist:

- ein Drehventil (42, 66), das in das Förderrohr (11) eingefügt ist, wobei das Drehventil (42, 66) mit einem Gehäuse (43) mit einer Einlaßöffnung (44) und einer Auslaßöffnung (45) versehen ist, die mit Förderrohrbereichen auf der Seite des Vorbereitungsbehälters (7) bzw. des Imprägnierbehälters (10) verbunden sind,

- einen Rotor (56) mit einer Umfangsfläche, die drehbar und luftdicht in Gleitberührung mit einer Innenfläche (46) des Gehäuses (43) angebracht ist,

- eine Vielzahl von Taschen (58), die an der Umfangsfläche des Rotors (56) in gleichmäßigen Abständen ausgebildet sind, wobei die Vielzahl von Taschen (58) das von dem Förderrohr (11) zugeführte Material zusammen mit dem Imprägniermittel durch die Einlaßöffnung (44) hindurch erhält sowie zum Abgeben des Materials und des Imprägniermittels aus der Auslaßöffnung (45) ausgelegt ist, und

- eine Zuführeinrichtung (48 bis 52) zum Zuführen des Imprägniermittels zu jeder der Vielzahl von Taschen (58) während der Bewegung der Tasche (58) von der Einlaßöffnung (44) zu der Auslaßöffnung (45), wobei der Druck des den Taschen (58) zugeführten Imprägniermittels stufenweise erhöht wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Zuführeinrichtung (48 bis 52) eine Vielzahl von Druckausgleichseinrichtungen (49 bis 52) aufweist, um nacheinander eine Verbindung zwischen den Taschen (58), die in Rotationsrichtung des Rotors (56) des Drehventils (42, 66) gesehen zwischen der Einlaßöffnung (44) und der Auslaßöffnung (45) gelegen sind, sowie den Taschen (58), die in gegenläufiger Richtung zu der Rotationsrichtung des Rotors (56) gesehen zwischen der Einlaßöffnung (44) und der Auslaßöffnung (45) gelegen sind, während der Bewegung der Taschen (58) von der Einlaßöffnung (44) zu der Auslaßöffnung (45) zu ermöglichen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Fördereinrichtung (17, 18) folgendes aufweist:

- einen Schneckenförderer (17), der in dem Vorbereitungsbehälter (7) angeordnet ist, um das Material von dem Vorbereitungsbehälter (7) in das Förderrohr (11) hinauszubefördern,

- einen Durchspülweg (62), der in dem Gehäuse (43) des Drehventils (42, 66) ausgebildet ist, um das gasförmige Imprägniermittel in Richtung auf eine bestimmte der Taschen (58) zu sprühen, wenn die bestimmte Tasche (58) mit der Auslaßöffnung (45) verbunden ist, und

- eine Gas-Durchspüleinrichtung (32, 64, 68) zum Führen des gasförmigen Imprägniermittels, das einen geringfügig höheren Druck als der Druck in der Auslaßöffnung (45) aufweist, von der Imprägniermittelquelle (21) zu dem Durchspülweg (62).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Absenkeinrichtung (91, 100) folgendes aufweist:

- ein Drehventil (91, 100), das in das Abgaberohr (86) eingefügt ist, wobei das Drehventil (91, 100) mit einem Gehäuse (43) mit einer Einlaßöffnung (44) und einer Auslaßöffnung (45) versehen ist, die mit Abgaberohrbereichen (86) auf der Seite des Imprägnierbehälters (10) bzw. auf der Seite des Blasrohrs (85) verbunden sind,

- eine Vielzahl von Taschen (58), die in der Umfangsfläche des Rotors (56) in gleichmäßigen Abständen ausgebildet sind, wobei die Vielzahl von Taschen (58) das von dem Imprägnierbehälter (10) zugeführte Material zusammen mit dem Imprägniermittel durch die Einlaßöffnung (44) hindurch erhält sowie zum Abgeben des Materials und des Imprägniermittels aus der Auslaßöffnung (45) ausgelegt ist; und

- eine Zuführeinrichtung (48, 92 bis 96) zum Zuführen des Imprägniermittels zu jeder der Vielzahl von Taschen (58) während der Bewegung der Tasche (58) von der Einlaßöffnung (44) zu der Auslaßöffnung (45), wobei der Druck des den Taschen (58) zugeführten Imprägniermittels stufenweise reduziert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Zuführeinrichtung (48, 92 bis 96) eine Vielzahl von Druckausgleichseinrichtungen (92 bis 96) aufweist, um nacheinander eine Verbindung zwischen den Taschen (58), die in Rotationsrichtung des Rotors (56) des Drehventils (91, 100) gesehen zwischen der Einlaßöffnung (44) und der Auslaßöffnung (45) gelegen sind, sowie den Taschen (58), die in gegenläufiger Richtung zu der Rotationsrichtung des Rotors (56) gesehen zwischen der Einlaßöffnung (44) und der Auslaßöffnung (45) gelegen sind, während der Bewegung der Taschen (58) von der Einlaßöffnung (44) zu der Auslaßöffnung (45) zu ermöglichen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Abgabeeinrichtung (89) folgendes aufweist:

- einen Schneckenförderer (89), der in dem Imprägnierbehälter (10) angeordnet ist, um das Material von dem Imprägnierbehälter (10) in das Abgaberohr (86) hinauszubefördern,

- einen Durchspülweg (62), der in dem Gehäuse (43) des Drehventils (91, 100) ausgebildet ist, um das gasförmige Imprägniermittel in Richtung auf eine bestimmte der Taschen (58) zu sprühen, wenn die bestimmte Tasche (58) mit der Auslaßöffnung (45) verbunden ist, und

- eine Gas-Durchspüleinrichtung (32, 99, 103) zum Führen des gasförmigen Imprägniermittels, das einen geringfügig höheren Druck als der Druck in der Auslaßöffnung (45) aufweist, von der Imprägniermittelquelle (21) zu dem Durchspülweg (62).

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verstärkungseinrichtung folgendes aufweist:

- ein Paar Kugelventile (122, 123), die auf dem Weg entlang des Förderrohrs (11) im Abstand voneinander angeordnet sind, um eine Druckausgleichskammer (121) in dem Förderrohr (11) zu bilden, die von der Seite des Vorbereitungsbehälters (7) und der Seite des Imprägnierbehälters (10) getrennt ist, wenn das Paar der Kugelventile (122, 123) in einer geschlossenen Stellung angeordnet ist, sowie zum Führen des Materials von dem Vorbereitungsbehälter (7) zu der Druckausgleichskammer (121) bzw. zum Führen des Materials von der Druckausgleichskammer (121) zu dem Imprägnierbehälter (10), wenn eines der Kugelventile (122, 123) in einer geöffneten Stellung angeordnet ist,

- eine Druckausgleichseinrichtung (128 bis 130) zum Zuführen des Imprägniermittels, das einen Druck im wesentlichen gleich dem Imprägnierdruck in dem Imprägnierbehälter (10) aufweist, zu der Druckausgleichskammer (121), und

- eine Austrageinrichtung (131 bis 133) zum Austragen des Imprägniermittels aus der Druckausgleichskammer (121) und zum Reduzieren des Drucks der Druckausgleichskammer (121) auf einen Druck im wesentlichen gleich dem Druck in dem Vorbereitungsbehälter (7).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Druckausgleichseinrichtung (128 bis 130) die Druckausgleichskammer (121) mit dem Imprägniermittel füllt, das einen Druck aufweist, der geringfügig höher ist als der Imprägnierdruck in dem Imprägnierbehälter (10).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 8 und 9, wobei die Absenkeinrichtung folgendes aufweist:

- ein Paar Kugelventile (126, 127), die auf dem Weg entlang des Abgaberohrs (11) im Abstand voneinander angeordnet sind, um eine Druckausgleichskammer (125) in dem Abgaberohr (11) zu bilden, die von der Seite des Imprägnierbehälters (10) und der Seite des Blasrohrs (85) getrennt ist, wenn das Paar der Kugelventile (126, 127) in einer geschlossenen Stellung angeordnet ist, sowie zum Führen des Materials von dem Imprägnierbehälter (10) zu der Druckausgleichskammer (125) bzw. zum Führen des Materials von der Druckausgleichskammer (125) zu dem Blasrohr (85), wenn eines der Kugelventile (126, 127) sich in einer geöffneten Stellung befindet,

- eine Druckausgleichseinrichtung (136 bis 138) zum Zuführen des Imprägniermittels, das einen Druck im wesentlichen gleich dem Imprägnierdruck in dem Imprägnierbehälter (10) aufweist, zu der Druckausgleichskammer (125), und

- eine Austrageinrichtung (139 bis 141) zum Austragen des Imprägniermittels aus der Druckausgleichskammer (125) und zum Reduzieren des Drucks der Druckausgleichskammer (125) auf einen Druck im wesentlichen gleich dem Druck in dem Blasrohr (85).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Druckausgleichseinrichtung (139 bis 141) die Druckausgleichskammer (125) mit dem Imprägniermittel füllt, das einen Druck aufweist, der geringfügig niedriger ist als der Imprägnierdruck in dem Imprägnierbehälter (10).

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin mit einem Zwischenbehälter (14), der in das Förderrohr (11) eingefügt ist, um das Material vorübergehend aufzunehmen, wobei der Zwischenbehälter (14) mit dem Imprägniermittel gefüllt ist, das einen zwischen dem Druck in dem Vorbereitungsbehälter (7) und dem Imprägnierdruck in dem Imprägnierbehälter (10) liegenden, mittleren Druck aufweist, wobei die Verstärkungseinrichtung (42, 66) ein erstes Drehventil (42), das in einen Förderrohrbereich (11) zwischen dem Imprägnierbehälter (10) und dem Zwischenbehälter (14) eingefügt ist, sowie ein zweites Drehventil (66) aufweist, das in einen Förderrohrbereich (11) zwischen dem Vorbereitungsbehälter (7) und dem Zwischenbehälter (14) eingefügt ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiterhin mit einem Kühlmantel (72), der die gesamte Außenfläche des Imprägnierbehälters (10) bedeckt, und mit einer Kühleinrichtung (37, 71a, 74) zum Zuführen eines Kühlmittels zu dem Kühlmantel (72).

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei gasförmiges Kohlendioxid als Imprägniermittel in den Imprägnierbehälter (10) eingeleitet wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei verflüssigtes Kohlendioxid als Imprägniermittel in den Imprägnierbehälter (10) eingeleitet wird.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Imprägnierbehälter (10) schräg angeordnet ist.