EP0284639B1 - Vorrichtung zur Messung des Zugwiderstandes eines Strangs von Tabakfasern - Google Patents

Vorrichtung zur Messung des Zugwiderstandes eines Strangs von Tabakfasern Download PDF

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EP0284639B1
EP0284639B1 EP87104881A EP87104881A EP0284639B1 EP 0284639 B1 EP0284639 B1 EP 0284639B1 EP 87104881 A EP87104881 A EP 87104881A EP 87104881 A EP87104881 A EP 87104881A EP 0284639 B1 EP0284639 B1 EP 0284639B1
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EP
European Patent Office
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rod
opening
gas stream
format
gas
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP87104881A
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English (en)
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EP0284639A1 (de
Inventor
Jörn Dr. Ulrich
Friedrich Dr. Weinhold
Meinhard Dipl.-Ing. Meyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
British American Tobacco Germany GmbH
Original Assignee
BAT Cigarettenfabriken GmbH
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Priority to EP87104881A priority patent/EP0284639B1/de
Priority to US07/171,343 priority patent/US4811744A/en
Priority to CA000562026A priority patent/CA1322874C/en
Publication of EP0284639A1 publication Critical patent/EP0284639A1/de
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Publication of EP0284639B1 publication Critical patent/EP0284639B1/de
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24C—MACHINES FOR MAKING CIGARS OR CIGARETTES
    • A24C5/00—Making cigarettes; Making tipping materials for, or attaching filters or mouthpieces to, cigars or cigarettes
    • A24C5/32—Separating, ordering, counting or examining cigarettes; Regulating the feeding of tobacco according to rod or cigarette condition
    • A24C5/34—Examining cigarettes or the rod, e.g. for regulating the feeding of tobacco; Removing defective cigarettes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24C—MACHINES FOR MAKING CIGARS OR CIGARETTES
    • A24C5/00—Making cigarettes; Making tipping materials for, or attaching filters or mouthpieces to, cigars or cigarettes
    • A24C5/14—Machines of the continuous-rod type
    • A24C5/18—Forming the rod
    • A24C5/1871—Devices for regulating the tobacco quantity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S131/00—Tobacco
    • Y10S131/904—Pneumatic means for sensing condition or characteristic

Definitions

  • the invention relates to a device for measuring the tensile resistance of a strand of tobacco fibers of the type specified in the preamble of claim 1.
  • the draw resistance of the cigarette is of great importance, since it can be determined relatively easily from a draw resistance measurement whether a cigarette enables the desired draw volume.
  • the draw volume of a cigarette is in turn determined on the one hand by the smoking habits of the smoker and on the other hand by its draw resistance.
  • a device for measuring the tensile resistance of a strand of filter fibers is known, with which the pressure drop at the Strand is detected in an area where the strand has almost reached its final cross section.
  • the aim is to record the pressure drop at a point behind the smallest cross section of the strand of filter material, because the filter fibers have reached their final position there and can therefore no longer be displaced by the air passing through the strand.
  • the main compression of the strand is carried out by means of a wheel, while the shaping and subsequent compression is carried out by a format finger which is arranged behind the wheel in the direction of movement of the strand.
  • GB-OS 2 153 654 discloses a device for the continuous determination of the hardness of a smokable article, in which the temperature of the format finger is determined at the location of the format finger at which the diameter of the strand approximately corresponds to the diameter of the finished tobacco rod of the smokable one Corresponds to the article; the temperature at this point is a reproducible measure of the hardness of the smokable article made from this strand.
  • a device for measuring the tensile resistance of a strand of tobacco fibers of the type specified emerges from DE-AS 1 166 069 and has a source for a gas stream passing through the strand, a format finger of a strand machine for the production of smokable articles with at least one opening for the Action on the line with the gas flow and a sensor for determining the pressure loss of the gas flow occurring at the line with a constant gas volume.
  • a pump guides the air through the tobacco flow into a defined space of constant volume, which is formed between a trough through which the format tape pulls the tobacco flow and the format finger opposite it.
  • the continuous measurement of the tensile resistance of a strand of tobacco fibers is possible; the value determined in this way is also specific to the strand of tobacco fibers, so that the tensile resistance determined in this way can be used for process control.
  • the tensile resistance of the rod of tobacco fibers determined in this way does not correlate with the tensile resistance of the finished cigarette, which represents a very important product parameter because it is an essential characteristic for a specific cigarette type.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device for measuring the tensile resistance of a strand of tobacco fibers of the type specified, the measured value in is correlated in a precisely defined manner with the draw resistance of the finished cigarettes produced from the tobacco rod.
  • the advantages achieved with the invention are based on the following mode of operation, which is to be explained using the example of the continuous manufacture of cigarettes:
  • the tobacco stream coming from a distributor is conveyed in an air stream to a perforated suction belt, which creates a continuous tobacco rod.
  • this tobacco rod is brought to its target weight in a weight-controlled machine and conveyed to a transfer point with the aid of the suction belt.
  • the tobacco rod, which is still undensified at this point is taken over by a format tape, which is covered with the cigarette paper.
  • the tobacco rod which has an approximately circular cross section, is continuously compressed from the present diameter of approximately 11 mm to a diameter of approximately 6.8 mm. This compression of the tobacco rod beyond the diameter of the finished cigarette, which is approximately 8 mm, is necessary for the wrapping of the tobacco rod with the cigarette paper beginning at the end of the format finger.
  • This wrapping of the tobacco rod with the cigarette paper takes place by the lateral erection of the format tape, one end of the cigarette paper protruding from this format device and being provided with a layer of glue. In a subsequent heated device, the glued end of the cigarette paper is folded over and glued.
  • the endless strand thus produced, coated with the cigarette paper, passes through a diameter testing device and is then cut to the desired cigarette length.
  • the diameter of the compacted strand is approximately 7.85 mm, which is the same as the diameter of the finished cigarette, but without the double thickness of the cigarette paper.
  • the pressure drop of the cigarettes can be calculated from the pressure drop in the usual way, and this is the result of further processing Tobacco rod are produced.
  • the flow volume is extremely constant, as is necessary for the exact determination of the pressure loss on the line .
  • the nozzle with a critical flow is able to deliver the constant gas volume regardless of the back pressure that may arise.
  • format fingers made of hardened steel are not suitable as a "sensor base" because, on the one hand, the desired design of the opening (s) to be explained becomes problematic, and on the other hand, these format fingers do not withstand the loads that occur.
  • the formation of several openings in the format finger leads to a reduction in the mechanical strength, so that format fingers made of hard metal are used, that is to say alloys of high hardness based on carbides produced by pressing and sintering, such as are sold, for example, under the trademark "WIDIA" .
  • the usual pressure transducers which are suitable for measuring gaseous media and have a suitable measuring range, can be used to record the pressure drop on the line.
  • the pressure transducer should be arranged axially to the direction of inflow of the gas flow into the line, so that even short-term density fluctuations of the line, which lead to a change in the pressure drop and generate a pressure wave in the gas flow, can be detected and taken into account.
  • the pressure sensor should be arranged perpendicular to the direction of flow of the gas flow into the strand. It is also possible to set up the pressure sensor outside of the actual machine area.
  • the shape, size and number of openings in the format finger through which the gas flow is applied to the strand depend on the design of the format finger and on the properties of the strand.
  • the edges of the opening do not hinder the smooth, shock-free movement of the strand and also have a favorable influence on the inflow of gas into the strand. This can be achieved if the entry area of the opening in the format finger is designed like a diffuser or a nozzle, in particular of the Venturi or Laval nozzle type.
  • a further influence on the inflow behavior is possible via the corresponding selection of the direction of entry of the gas flow into the line.
  • the flow volume that occurs depends on the one hand on the area of the opening (s) and on the other hand on the properties of the tobacco rod. A small increase in the flow volume can therefore lead to a large drop in pressure. By adjusting the flow volume accordingly, pressure drop values can be obtained which are very well suited for signal amplification, as is sometimes required for regulating the process sequence.
  • FIG. 1 shows the part of a conventional cigarette machine in which the approximately cylindrical tobacco rod, which is transported in the direction of the arrow and has a diameter of approximately 11 mm, is compressed to a diameter of approximately 6.8 mm; the transported tobacco rod lying on a format belt 10 is compressed to the desired diameter by a format finger 12, which has approximately the shape of a hollow half cylinder.
  • the format finger 12 is attached to a vertically arranged, relatively rigid plate 14, which in turn is attached to a horizontal support 16.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a device for the continuous measurement of the draw resistance of this tobacco rod, which is provided on the format finger 12; if it is assumed that the tobacco rod has a diameter of 11 mm at the inlet into the format finger 12 and a diameter of 6.8 mm at the outlet, then there is a distance between the format at the point indicated in FIG. 1 (not shown) and format finger 12, which is 7.85 mm. Due to the lateral limitation of the tobacco rod by the format tape 10 covered with cigarette paper and the format finger 12, a plug density results for this location which corresponds to the plug density of the finished cigarette. Such a finished cigarette has a diameter of the tobacco rod of 7.85 mm and a paper thickness of approximately 0.1 mm.
  • the format finger If one now forms the format finger at the point at which the tobacco rod has a diameter of 7.85 mm, it has a through opening 18 through which a gas flow of constant volume flows in the direction of the arrow from a constant pressure 17 via a source Hose or pipe line 20 is supplied with a critical nozzle 19, the flow resistance of the strand results in a pressure drop in the gas stream, which can be determined by a pressure transducer P which is connected to the hose or pipe line 20.
  • Figure 2 shows an embodiment in which the hose or pipe 20 for feeding the gas flow into the opening 18 of the format finger 12 is located on the front of the rigid plate 14 and with a slight deviation from the perpendicular to the format finger 12 and thus runs on the transported tobacco rod, namely at an angle of approximately 80 to 83 ° to the tobacco rod.
  • a slight deviation from the perpendicular to the format finger 12 and thus runs on the transported tobacco rod namely at an angle of approximately 80 to 83 ° to the tobacco rod.
  • it is also possible to work with somewhat larger deviations from the vertical namely with an angle of 70 to 87 °, in particular of 78 to 85 °.
  • the opening 18 can have a circular or elliptical shape as required.
  • the opening 18 should be designed so that on the one hand it does not affect the inflow of the gas flow and also does not interfere with the transport of the tobacco rod. In particular, it is expedient to round off the lower edges of the opening 18 resting on the tobacco rod so as not to disturb the proper transport of the tobacco rod.
  • the entry region of the opening 18 should be designed similar to a diffuser or a nozzle, in particular of the Venturi or Laval nozzle type.
  • the area of the opening 18 in the format finger 12 should have a size of 0.5 to 12 mm2, in particular 0.6 to 2.0 mm2, since the pressure drop deviates greatly with smaller opening areas. Larger areas can lead to disturbances in the inlet area. Good results were achieved with an area of 0.8 mm2.
  • the constant volume of the gas flow can be varied in the range from 4 to 600 ml / s, in particular between 8 and 140 ml / s, without there being any noticeable deviations from the desired correlation with the static tensile resistance measurement.
  • a plurality of openings 18 can be provided in the format finger 12, which makes it possible, for example, to form an average value for the tensile resistance.
  • the tensile resistance can also be determined from the variable volume with a constant pressure drop on the line, the source setting the volume flow so that the pressure drop is kept at a predetermined value.
  • the pressure sensor P must then be replaced by a volume meter.

Landscapes

  • Manufacturing Of Cigar And Cigarette Tobacco (AREA)
  • Measuring Arrangements Characterized By The Use Of Fluids (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Zugwiderstandes eines Strangs von Tabakfasern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
  • Bei der Qualitätskontrolle von Cigaretten kommt dem Zugwiderstand der Cigarette eine große Bedeutung zu, da sich aus einer Zugwiderstands-Messung auf relativ einfache Weise feststellen läßt, ob eine Cigarette das gewünschte Zugvolumen ermöglicht. Das Zugvolumen einer Cigarette wird wiederum einerseits durch die Abrauchgewohnheiten des Rauchers und andererseits durch ihren Zugwiderstand bestimmt.
  • Um also dem Raucher einer bestimmten Markencigarette immer das gleiche Zugvolumen zu gewährleisten, muß - bei Konstanthaltung des subjektiven Parameters, nämlich der Abrauchgewohnheiten dieses Rauchers - der Zugwiderstand auf einem festen Wert gehalten werden.
  • Um die Aufrechterhaltung dieses konstanten Zugwiderstands-Wertes zu gewährleisten, werden in Stichprobenkontrollen einzelne Cigaretten aus der laufenden Produktion herausgenommen und ihr Zugwiderstand mit einem Gerät bestimmt, wie es bspw. in dem Artikel "Zur Messung von Abrauch-Parametern mit Hilfe von Meßgrößenumformern", veröffentlicht in "Beiträge zur Tabakforschung", Band 6, Heft 1, Juli 1971, beschrieben ist. Dabei wird die Cigarette mittels einer Gummilippe an eine Rauchmaschine angeschlossen, die bspw. einen Gasstrom mit konstantem Volumen durch die Cigarette zieht. Entsprechend den üblichen Normierungen sollte das konstante Strömungsvolumen an der Austrittsseite 17,5 cm³/sek. betragen.
  • Durch den Strömungswiderstand der Cigarette tritt zwischen der Eintrittsseite und der Austrittsseite des Gasstroms ein Druckabfall auf, der als "Zugwiderstand" bezeichnet wird und mittels eines Druckaufnehmers gemessen werden kann.
  • Als Alternative hierzu ist es im Prinzip auch möglich, bei konstantem Druckabfall das die Cigarette passierende Gasvolumen zu messen.
  • Diese Geräte sind jedoch nur für die Durchführung von Stichprobenkontrollen geeignet, können also nicht für die laufende, kontinuierliche Messung des Zugwiderstandes aller, bspw. von einer bestimmten Cigarettenmaschine hergestellten Cigaretten eingesetzt werden, da jede Cigarette einzeln in das Gerät eingesetzt und gemessen werden muß. Diese Stichproben können nur in bestimmten Zeitabständen durchgeführt werden, so daß es im allgemeinen nicht möglich ist, durch entsprechende Regelung des Verfahrensablaufs sofort auf eine festgestellte Änderung des Zugwiderstandes der Cigarette zu reagieren.
  • Aus der GB-PS 1 588 506 ist eine Vorrichtung zur Messung des Zugwiderstandes eines Strangs von Filterfasern bekannt, mit der der Druckabfall an dem Strang in einem Bereich erfaßt wird, an dem der Strang nahezu seinen endgültigen Querschnitt erreicht hat. Dabei wird darauf abgestellt, den Druckabfall an einer Stelle hinter dem kleinsten Querschnitt des Strangs aus Filtermaterial zu erfassen, weil dort die Filterfasern ihre endgültige Lage erreicht haben und deshalb durch die den Strang passierende Luft nicht mehr verschoben werden können. Die Hauptkompression des Strangs erfolgt mittels eines Rades, während die Formgebung und anschließende Kompression durch einen Formatfinger durchgeführt wird, der in Bewegungsrichtung des Strangs hinter dem Rad angeordnet ist.
  • Weiterhin geht aus der GB-OS 2 153 654 eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der Härte eines rauchbaren Artikels hervor, bei der die Temperatur des Formatfingers an der Stelle des Formatfingers ermittelt wird, an der der Durchmesser des Strangs etwa dem Durchmesser des fertigen Tabakstrangs des rauchbaren Artikels entspricht; die Temperatur an dieser Stelle ist ein reproduzierbares Maß für die Härte des rauchbaren Artikels, der aus diesem Strang hergestellt wird.
  • Eine Vorrichtung zur Messung des Zugwiderstandes eines Strangs von Tabakfasern der angegebenen Gattung geht aus der DE-AS 1 166 069 hervor und weist eine Quelle für einen den Strang passierenden Gasstrom, einen Formatfinger einer Strangmaschine für die Herstellung von rauchbaren Artikeln mit mindestens einer Öffnung für die Beaufschlagung des Strangs mit dem Gasstrom und einen Meßwertaufnehmer für die Ermittlung des am Strang auftretenden Druckverlustes des Gasstroms bei konstantem Gasvolumen auf.
  • Dabei führt eine Pumpe die Luft durch den Tabakstrom hindurch in einen umgrenzten Raum von gleichbleibendem Volumen, der zwischen einem Trog, durch den das Formatband den Tabakstrom hindurchzieht, und dem diesem gegenüberliegenden Formatfinger gebildet wird.
  • Dadurch wird zwar die kontinuierliche Messung des Zugwiderstandes eines Strangs von Tabakfasern möglich; der so ermittelte Wert ist auch spezifisch für den Strang von Tabakfasern, so daß man den so ermittelten Zugwiderstand für die Prozeßregelung einsetzen kann.
  • Nachteilig ist jedoch, daß der so ermittelte Zugwiderstand des Strangs von Tabakfasern nicht mit dem Zugwiderstand der fertigen Cigarette korreliert, der einen sehr wesentlichen Produkt-Parameter darstellt, weil er ein wesentliches Charakteristikum für einen bestimmten Cigarettentyp ist.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung des Zugwiderstandes eines Strangs von Tabakfasern der angegebenen Gattung zu schaffen, deren Meßwert in genau definierter Weise mit dem Zugwiderstand der aus dem Tabakstrang hergestellten, fertigen Cigaretten korreliert ist.
  • Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.
  • Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf folgender Funktionsweise, die am Beispiel der kontinuierlichen Herstellung von Cigaretten erläutert werden soll: Bei der Cigarettenherstellung wird der aus einem Verteiler kommende Tabakstrom in einem Luftstrom zu einem perforierten Saugband befördert, wodurch ein kontinuierlicher Tabakstrang entsteht. An sogenannten "Trimmerscheiben" wird dieser Tabakstrang bei einer gewichtsgeregelten Maschine auf sein Soll-Gewicht gebracht und mit Hilfe des Saugbandes zu einer Übergabestelle gefördert. Hier wird der Tabakstrang, der zu diesem Zeitpunkt noch unverdichtet ist, durch ein Formatband übernommen, das mit dem Cigaretten-Papier belegt ist. In einem nachgeschalteten Formatfinger wird der Tabakstrang, der etwa kreisförmigen Querschnitt hat, kontinuierlich von dem hier vorliegenden Durchmesser von etwa 11 mm auf einen Durchmesser von etwa 6,8 mm verdichtet. Diese Verdichtung des Tabakstrangs über den Durchmesser der fertigen Cigarette hinaus, der etwa 8 mm beträgt, ist für die am Ende des Formatfingers beginnende Umhüllung des Tabakstrangs mit dem Cigaretten-Papier erforderlich.
  • Diese Umhüllung des Tabakstrangs mit dem Cigaretten-Papier erfolgt durch die seitliche Aufrichtung des Formatbandes, wobei das eine Ende des Cigaretten-Papiers aus dieser Format-Einrichtung vorsteht und mit einer Leimschicht versehen wird. In einer anschließenden, beheizten Vorrichtung wird das beleimte Ende des Cigaretten-Papiers umgelegt und verklebt.
  • Der so hergestellte, mit dem Cigaretten-Papier umhüllte Endlosstrang durchläuft eine Durchmesserprüfeinrichtung und wird dann auf die gewünschte Cigarettenlänge geschnitten.
  • An einer Stelle des Formatfingers, deren Lage von der Länge des Formatfingers und seiner Neigung abhängt, beträgt der Durchmesser des verdichteten Strangs etwa 7,85 mm, ist also gleich dem Durchmesser der fertigen Cigarette, jedoch ohne die doppelte Dicke des Cigaretten-Papiers.
  • Durch Untersuchungen wurde nun festgestellt, daß der Druckabfall eines Gasstroms mit konstantem Volumen, der in den verdichteten Tabakstrangs unter dem Formatfinger an einer Stelle eingeleitet wird, an der der Tabakstrang einen Durchmesser von etwa 7,85 mm hat, sehr exakt mit dem Druckabfall in der fertigen Cigarette korreliert, also ein exaktes, reproduzierbares Maß für den Zugwiderstand der fertigen Cigarette darstellt.
  • Beaufschlagt man also bei der Cigarettenherstellung den Tabakstrang an dieser Stelle durch einen Gasstrom mit konstantem Volumen und mißt dabei den am Tabakstrang auftretenden Druckabfall, so läßt sich aus dem Druckabfall in der üblichen Weise der Zugwiderstand der Cigaretten berechnen, die im Verlaufe der weiteren Verarbeitung aus diesem Tabakstrang herstellt werden.
  • Bereits geringe Schwankungen des Zugwiderstandes können also noch während der Produktion sofort erfaßt und bspw. zur Regelung des Verfahrensablaufes herangezogen werden.
  • Erfolgt die Zuführung des Gasstroms zu der Öffnung im Formatfinger über eine "kritisch durchströmte Düse", also eine Düse, die der Gasstrom mit kritischer Geschwindigkeit verläßt, so ergibt sich ein extrem konstantes Strömungsvolumen, wie es für die exakte Ermittlung des Druckverlustes am Strang erforderlich ist. Die kritisch durchströmte Düse ist in der Lage, unabhängig vom eventuell entstehenden Gegendruck, das konstante Gasvolumen zu liefern.
  • Die üblichen, aus gehärtetem Stahl hergestellten Formatfinger sind als "Sensor-Basis" nicht geeignet, da einerseits die noch zu erläuternde, erwünschte Ausgestaltung der Öffnung (en) problematisch wird, und andererseits diese Formatfinger den auftretenden Belastungen nicht standhalten. Insbesondere die Ausbildung mehrerer Öffnungen in dem Formatfinger führt zu einer Verringerung der mechanischen Festigkeit, so daß Formatfinger aus Hartmetall verwendet werden, also durch Pressen und Sintern hergestellte Legierungen großer Härte auf der Basis von Karbiden, wie sie bspw. unter dem Warenzeichen "WIDIA" vertrieben werden.
  • Für die Erfassung des Druckabfalls an dem Strang können die üblichen Druckaufnehmer eingesetzt werden, die für die Messung von gasförmigen Medien geeignet sind und einen geeigneten Meßbereich haben.
  • Der Druckaufnehmer sollte axial zur Einströmrichtung des Gasstroms in den Strang angeordnet sein, damit auch kurzzeitige Dichte-Schwankungen des Strangs, die zu einer Änderung des Druckabfalls führen und eine Druckwelle im Gasstrom erzeugen, erfaßt und berücksichtig werden können.
  • Wenn der Zugwiderstand über eine etwas größere Stranglänge ermittelt werden muß, sollte der Druckaufnehmer senkrecht zur Einströmrichtung des Gasstroms in den Strang angeordnet werden. Es ist auch möglich, den Druckaufnehmer außerhalb des eigentlichen Maschinenbereiches aufzubauen.
  • Die Form, Größe und Zahl der Öffnungen im Formatfinger, durch die der Strang mit dem Gasstrom beaufschlagt wird, hängen von der Bauform des Formatfingers sowie von den Eigenschaften des Strangs ab.
  • Darüberhinaus muß jedoch darauf geachtet werden, daß die Kanten der Öffnung die glatte, stoßfreie Bewegung des Strangs nicht behindern und außerdem das Einströmen des Gases in den Strang günstig beeinflussen. Dies kann erreicht werden, wenn der Eintrittsbereich der Öffnung im Formatfinger ähnlich einem Diffusor oder einer Düse, insbesondere vom Venturi- oder Laval-Düsentyp, ausgebildet ist.
  • Eine weitere Beeinflussung des Einströmverhaltens ist über die entsprechende Auswahl der Eintrittsrichtung des Gasstroms in den Strang möglich.
  • Das auftretende Strömungsvolumen hängt einerseits von der Fläche der Öffnung (en) und andererseits von den Eigenschaften des Tabakstrangs ab. Eine kleine Erhöhung des Strömungsvolumens kann deshalb schon zu einem großen Druckabfall führen. Damit lassen sich durch entsprechende Einstellung des Strömungsvolumens Druckabfall-Werte gewinnen, die sehr gut für eine Signalverstärkung geeignet sind, wie sie für die Regelung des Verfahrensablaufes manchmal erforderlich ist.
  • Im Handel erhältliche Druckaufnehmer liefert den Meßwert für den Druckabfall am Strang direkt als elektrisches Signal, das für die Regelung der Cigarettenherstellung unter dem Gesichtspunkt, einen konstanten Zugwiderstand aufrechtzuerhalten, herangezogen werden kann.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht eines Formatfingers und eines Formatbandes einer Cigarettenmaschine, und
    Fig. 2
    eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung des Zugwiderstandes von Cigaretten während der Produktion.
  • Figur 1 zeigt den Teil einer herkömmlichen Cigarettenmaschine, in dem der in Richtung des Pfeils antransportierte, etwa zylindrische Tabakstrang, der einen Durchmesser von etwa 11 mm hat, auf den Durchmesser von etwa 6,8 mm verdichtet wird; dabei wird der auf einem Formatband 10 aufliegende, transportierte Tabakstrang durch einen Formatfinger 12, der etwa die Form eines hohlen Halbzylinders hat, auf den gewünschten Durchmesser zusammengedrückt.
  • Wie man in Figur 1 erkennt, ist der Formatfinger 12 an einer senkrecht angeordneten, relativ starren Platte 14 befestigt, die wiederum an einem horizontalen Träger 16 angebracht ist.
  • Die Figur 2 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung des Zugwiderstandes dieses Tabakstrangs, die an dem Formatfinger 12 vorgesehen ist; geht man davon aus, daß der Tabakstrang am Einlauf in den Formatfinger 12 einen Durchmesser von 11 mm und am Auslauf einen Durchmesser von 6,8 mm hat, so ergibt sich an der in Fig. 1 angedeuteten Stelle ein Abstand zwischen Format (nicht dargestellt) und Formatfinger 12, der 7,85 mm beträgt. Aufgrund der seitlichen Begrenzung des Tabakstrangs durch das mit Cigarettenpapier belegte Formatband 10 und den Formatfinger 12 ergibt sich für diese Stelle eine Stopfdichte, die der Stopfdichte der fertigen Cigarette entspricht. Eine solche fertige Cigarette hat einen Durchmesser des Tabakstrangs von 7,85 mm und eine Papierstärke von etwa 0,1 mm.
  • Bildet man nun den Formatfinger an der Stelle, an der der Tabakstrang einen Durchmesser von 7,85 mm hat, mit einer durchgehenden Öffnung 18 aus, durch die ein Gasstrom mit konstantem Volumen, der in Richtung des Pfeils von einer Quelle konstanten Drucks 17 über eine Schlauch- bzw. Rohrleitung 20 mit einer kritischen Düse 19 zugeführt wird, so ergibt sich durch den Strömungswiderstand des Strangs ein Druckabfall des Gasstroms, der durch einen an die Schlauch- bzw. Rohrleitung 20 angeschlossen, üblichen Druckaufnehmer P ermittelt werden kann.
  • Figur 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der sich die Schlauch- bzw. Rohrleitung 20 für die Einspeisung des Gasstroms in die Öffnung 18 des Formatfingers 12 an der Vorderseite der starren Platte 14 befindet und mit einer geringfügigen Abweichung von der Senkrechten auf den Formatfinger 12 und damit auf den transportierten Tabakstrang verläuft, nämlich in einem Winkel von etwa 80 bis 83° zum Tabakstrang. Es kann jedoch auch mit etwas größeren Abweichungen von der Senkrechten gearbeitet werden, nämlich mit einem Winkel von 70 bis 87°, insbesondere von 78 bis 85°.
  • Durch diese leichte Neigung der Zuführrichtung in Bezug auf den Tabakstrang kann die Öffnung 18 je nach Bedarf Kreis- oder Ellipsen-Form erhalten.
  • Außerdem sollte die Öffnung 18 so ausgelegt sein, daß sie einerseits die Einströmung des Gasstroms nicht beeinflußt und außerdem den Transport des Tabakstrangs nicht stört. Insbesondere ist zweckmäßig, die auf dem Tabakstrang aufliegenden unteren Kanten der Öffnung 18 abzurunden, um den einwandfreien Transport des Tabakstrangs nicht zu stören.
  • Außerdem sollte der Eintrittsbereich der Öffnung 18 ähnlich einem Diffusor oder einer Düse, insbesondere vom Venturi- oder Laval-Düsen-Typ, ausgebildet sein.
  • Die Fläche der Öffnung 18 im Formatfinger 12 sollte eine Größe von 0,5 bis 12 mm², insbesondere 0,6 bis 2,0 mm² haben, da bei kleineren Öffnungsflächen der Druckabfall stark abweicht. Bei größeren Flächen kann es zu Störungen im Einlaufbereich kommen. Gute Ergebnisse wurden mit einer Fläche von 0,8 mm² erreicht.
  • Das konstante Volumen des Gasstroms kann im Bereich von 4 bis 600 ml/s, insbesondere zwischen 8 und 140 ml/s, variiert werden, ohne daß es merkliche Abweichungen zu der angestrebten Korrelation mit der statischen Zugwiderstands-Messung gibt.
  • Bei Bedarf können mehrere Öffnungen 18 in dem Formatfinger 12 vorgesehen sein, wodurch bspw. die Bildung eines Mittelwertes für den Zugwiderstand möglich ist.
  • Und schließlich kann auch noch der Zugwiderstand aus dem variablen Volumen bei konstantem Druckabfall am Strang ermittelt werden, wobei die Quelle den Volumenstrom so einstellt, daß der Druckabfall auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird. Der Druckaufnehmer P muß dann durch einen Volumenmesser ersetzt werden.
  • Mit diesem Sensor ist es möglich, eine Regelung der Cigarettenherstellung auf konstanten Zugwiderstand durchzuführen, und zwar zweckmäßigerweise über das Tabakumsatzgewicht, also über die Regelung der Lage der Timmerscheiben.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Messung des Zugwiderstandes eines Strangs von Tabakfasern
    a) mit einer Gasquelle (17) für einen den Strang passierenden Gasstrom,
    b) mit einem Formatfinger (12) einer Strangmaschine für die Herstellung von rauchbaren Artikeln mit mindestens einer Öffnung (18) für die Beaufschlagung des Strangs mit dem Gasstrom, und
    c) mit einem Meßwertaufnehmer für die Ermittlung des am Strang auftretenden Druckverlustes des Gasstroms bei konstantem Gasvolumen,
    gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    d) der aus Hartmetall hergestellte Formatfinger (12) weist die bzw. jede Öffnung (18) an einer Stelle auf, an der der Durchmesser des Strangs etwa dem Durchmesser des fertigen Tabakstrangs des rauchbaren Artikels entspricht; und
    e) die bzw. jede Öffnung (18) ist über eine kritisch durchströmte Düse (19) in der Zuleitung (20) mit der Gasquelle (17) verbunden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (18) Kreis- oder Ellipsen-Form hat.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Öffnung (18) strömungsgünstig ausgebildet sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsbereich der Öffnung (18) als Diffusor oder Düse, insbesondere Venturi-oder Laval-Düse, ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strang berührenden Kanten der Öffnung (18) abgerundet sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (18) so ausgebildet ist daß der Gasstrom durch die Öffnung (18) unter einem Winkel von 70° bis 87°, insbesondere 78° bis 85°, auf den Strang trifft.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall des Gasstroms mit konstantem Volumen am Strang an der Zuleitung (20) des Gasstroms aufgenommen wird.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufnehmer (P) axial zur Eintrittsrichtung des Gasstroms in den Strang in der Zuleitung (20) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Formatfinger (12) mehrere Öffnungen (18) aufweist, die durch Gasströme mit unterschiedlichen Volumina beaufschlagt sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (18) unterschiedliche Form haben.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche einer Öffnung (18) im Formatfinger (12) 0,5 bis 12 mm², insbesondere 0,6 bis 2,0 mm², beträgt.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Messung des Druckabfalls das konstante Volumen des Gasstroms 4 bis 600 ml/s, insbesondere 8 bis 140 ml/s, beträgt.
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