KR20150088268A

KR20150088268A - 계량된 양의 입자들을 재료의 연속 흐름 내에 도입하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20150088268A
Application number: KR1020157015192A
Authority: KR
Inventors: 마틴 티. 가트헤프너; 알란 알. 그레비엑
Original assignee: 필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2015-07-31
Also published as: WO2014083094A1; RU2015125461A; CN104812257A; BR112015010415A2; EP2925168A1; JP2015535432A

Abstract

계량된 양의 입자들을 재료의 연속 흐름 내로 도입하는 방법 및 장치에 있어서, 계량된 양의 입자들로 충진된, 외면에 배치된 복수의 포켓을 포함하는 이송 휠이 회전된다. 계량된 양의 입자들을 이송 휠의 포켓들 내에 보유하도록 이송 휠의 내측으로부터 이송 휠의 포켓들로 흡입이 인가된다. 이후, 흡입이 해제되고, 계량된 양의 입자들은 이송 위치에서 이송 휠의 포켓들로부터 가스 흐름 내로 이송된다. 가스 흐름은 이송 위치에서 이송 휠에 접선 방향인 방향을 갖는다. 계량된 양의 입자들은 가스 흐름에서 재료의 연속 흐름으로 수송된다.

Description

계량된 양의 입자들을 재료의 연속 흐름 내에 도입하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR INTRODUCING A METERED AMOUNT OF PARTICLES INTO A CONTINUOUS FLOW OF MATERIAL}

본 발명은, 입자를 함유하는 제품의 제조 과정에서 재현가능한 방식으로 계량된 양의 입자들을 도입하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은, 예를 들어, 흡연 용품 또는 흡연 용품의 부품의 제조 과정에서 입자들을 재료의 연속 흐름 내에 정확하고 반복적으로 도입하는 것에 관한 것이다.

필터 토우(filter tow) 등의 재료의 흐름에 있어서 이격되어 있는 위치들 내로 계량된 양의 입자들을 반복적으로 도입하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 미국 특허번호 제6,723,033호는 계량된 양의 입자들을 필터 토우 내로 이송하는 휠을 개시하고 있다. 이에 따라, 상기 계량된 양들이 방출되는 필터 토우에 오목부들이 형성된다. 국제특허출원 WO-A-2006/067629는 계량 휠 상의 포켓으로부터 입자 재료를 제거하기 위해 그 계량 휠의 축 방향으로 인가되는 가스 펄스를 사용하는 것을 개시하고 있다.

소정의 위치들에서 재료의 연속 흐름 내로 계량된 양의 입자들을 매우 정확하게 도입하는 방법 및 장치를 제공하는 것이 지속적으로 요구되고 있다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 계량된 양의 입자들을 재료의 연속 흐름 내로 도입하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 계량된 양의 입자들로 충진(fill)된, 외면에 배치된 복수의 포켓을 포함하는 이송 휠을 회전시키는 단계를 포함한다. 이 방법은, 상기 이송 휠의 내측으로부터 이송 휠의 포켓들로 흡입을 가해서 상기 계량된 양의 입자들을 상기 이송 휠의 포켓들 내에 보유하는 단계를 더 포함한다. 또한, 이 방법은, 상기 흡입을 해제하는 단계 및 상기 이송 위치에서 상기 이송 휠의 포켓들로부터 가스 흐름 내로 상기 계량된 양의 입자들을 이송하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 가스 흐름은 상기 이송 위치에서 상기 이송 휠에 접선 방향인 방향을 갖는다. 또한, 이 방법은, 상기 가스 흐름 속의 계량된 양의 입자들을 재료의 연속 흐름으로 수송하는 단계를 포함한다.

도 1은 흡연 용품의 제조에 사용하기 위한 본 발명에 따른 장치의 한 실시예의 정면도이다;
도 2는 도 1에 따른 실시예의 배면도를 보여준다.

계량된 양의 입자들은 상기 이송 휠의 포켓들 내에서 흡입에 의해 보유된다. 상기 계량된 양의 입자들은, 상기 이송 휠의 회전에 의해, 상기 계량된 양의 입자들이 가스 흐름 내로 이송되는 이송 위치로 수송된다. 상기 가스 흐름은, 상기 이송 위치에서 상기 이송 휠의 원주에 접선 방향인 방향을 갖는다. 이에 의해, 상기 휠 상의 입자들의 입자 속도 벡터 및 상기 가스 흐름의 가스 속도 벡터는 이송 영역에서 실질적으로 평행하다. 상기 입자 속도 섹터와 가스 속도 벡터의 정렬 때문에, 상기 입자들의 양을 상기 이송 휠의 포켓들로부터 상기 가스 흐름 내로 정확하게 이송하고, 이어서 그 입자들을 재료 흐름 내로 정확하게 이송할 수 있다. 상기 입자들의 양은, 상기 계량된 양의 입자들에 있어서 입자들이 공간적으로 흩어지지 않거나 거의 흩어지지 않고 명확하게 규정된 하중의 입자들로서 이송된다. 또한, 상기 이송 휠의 원주 속도를 상기 가스 흐름의 속도로 조정할 수도 있고 그 반대의 경우도 가능하다. 이에 의해, 상기 이송 휠로부터 상기 가스 흐름으로 이송되는 계량된 양의 입자들이 이상적으로는 어떠한 방향으로도, 특히 순방향으로는 어떠한 상당한 가속도도 받지 않으므로, 상기 계량된 양의 입자들을 상기 이송 휠로부터 상기 가스 흐름으로 이송하는 것의 정확도를 더욱 향상시킬 수도 있다. 대신에, 상기 이송 영역에서 상기 휠을 떠나는 입자들은 관성 하에 입자 속도 벡터를 따라 자신들의 경로로 계속 진행될 수도 있다. 이에 의해, 극히 작은 힘의 변화만이 이송 동안 및 이송 후에 입자들의 하나의 하중의 개별적인 입자들에 작용한다. 또한, 계량된 양의 입자들을 이송 휠로부터 접선 방향으로 흐르는 가스를 통해 재료의 연속 흐름 내로 전달하는 것을 제공함으로써, 상기 계량된 양의 입자들의 속도를 상기 재료 흐름 속도로 조정하는 것이 가능하다. 또한, 상기 입자들의 양을 상기 재료 흐름 내로 본질적으로 평행하게 전달하고 삽입할 수도 있다. 개별적으로 그리고 조합하여 취해지는 모든 방안은, 개별적인 계량된 양의 입자들을 재료 흐름 속의 소정의 위치로 각각 전달하거나 도입하는 것의 정확도를 향상시킨다.

바람직하게, 상기 이송 휠의 원주 속도는, 상기 재료 흐름의 선형 속도로 조정되며, 예를 들어, 봉(rod) 제조 장치에 있어서 담배 스트림 또는 필터 토우의 선형 속도로 조정된다. 이러한 봉 제조 장치는, 예를 들어, 향미제 함유 입자들이 정확한 위치에서 계량된 양으로 담배의 연속 스트림 내로 도입되어야 하는, 담배 봉 제조 장치일 수 있다. 계량된 양의 입자들을 가스 흐름을 경유해서 재료 흐름 내로 제공하는 것은, 외란(disturbance)이 매우 적게 그 입자들을 재료 흐름 내로 도입하는 가능성도 제공한다. 입자가 도입되는 위치 뒤에 배치되는 기계 부품들에 악영향을 줄 수 있는 재료 흐름에 대한 임의의 간섭을 피하거나 최소화할 수도 있다. 예를 들어, 악영향으로는, 예를 들어, 호퍼(hopper)의 끼임(jamming) 또는 막힘(choking)이 있을 수 있다.

본 발명에서 사용되는 바와 같은 "입자들"이라는 용어는, 액체나 기체와는 대조적으로, 경계가 명확한 기하학적 형상을 갖는 작은 물체들을 나타낸다. 예를 들어, 입자들은, 전적으로 고체 물질로 형성된 작은 물체, 액상 또는 기상 코어를 둘러싸는 고체 물질로 형성된 쉘(shell) 또는 엔벌로프(envelope)를 갖는 입자, 명확한 경계를 갖는 젤라틴 캡슐 등의 입자, 및 쉘과 코어 구조를 갖지는 않지만 예를 들어 압력이나 열을 가하면 풀릴 수 있는 매트릭스 구조 내에 방출가능한 물질을 갖는 매트릭스 재료를 포함한다. 바람직하게, 상기 입자들의 크기 범위는 약 0.2mm 내지 약 3.5mm 사이이고, 더욱 바람직하게, 상기 입자들의 크기 범위는 약 0.5mm 내지 약 2.0mm 사이이고, 예를 들어, 1.5mm 내지 1.8mm이다. 바람직하게, 상기 입자들은, 향미제, 예를 들어, 멘톨을 포함한다. 바람직하게, 상기 입자들은 열에 민감하며, 즉, 충분한 온도가 입자에 작용하면 입자가 내용물을 떠날 수 있고 또는 입자의 내용물이 활성화된다. 바람직하게, 상기 입자들은 궐련 등의 흡연 용품 내에 도입되도록 조정된다.

본 발명에 따른 방법의 한 측면에 따르면, 본 방법은, 0도 내지 45도 사이의 예각으로, 더욱 바람직하게는 약 0도 내지 약 20도 사이로, 계량된 양의 입자들을 재료의 연속 흐름 내로 도입하는 단계를 더 포함한다. 상기 입자들의 양을 예각 하에 도입함으로써, 상기 재료의 흐름 방향 및 상기 입자들의 양의 흐름 방향은 상기 가스 흐름으로부터 상기 재료 흐름 내로의 도입 위치에 대응하거나 거의 대응한다. 이에 의해, 상기 입자들의 흐름 방향과는 다른 방향으로 입자들에 작용하는 힘은 최소화된다. 따라서, 개별적인 하중의 입자들의 분산을 최소화할 수 있다. 바람직한 한 실시예에서, 두 개의 흐름(상기 가스 흐름 내의 계량된 양의 입자들의 흐름 및 상기 입자들이 전달되어야 하는 재료 흐름)의 속도 또한 서로 조정될 수 있다. 이들은 특히 서로 대응하도록 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 상기 입자들의 양의 속도가 상기 재료 흐름의 속도까지 가속되거나 감속된다. 두 방안 모두를 통해, 상기 계량된 양의 입자들을 상기 재료 흐름의 소정의 위치에서 매우 정확하게 삽입할 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 다른 한 측면에 따르면, 상기 계량된 양의 입자들을 상기 이송 휠의 포켓들로부터 상기 가스 흐름 내로 이송하는 단계는 톱니 바퀴를 회전시키는 단계를 포함한다. 상기 톱니 바퀴의 톱니들은, 상기 이송 휠의 포켓들과 맞물리고, 이에 따라, 상기 포켓들의 내용물을 이송 위치에서 상기 가스 흐름 내로 한번에 하나씩 이송한다.

본 발명에 따르면, 상기 톱니 바퀴의 톱니는 상기 이송 위치에서 또는 이송 위치에 도달하기 전에 포켓과 맞물린다. 상기 톱니 바퀴가 포켓의 내용물을 포켓의 외부로 들어올림으로써, 상기 이송 휠의 원주에 접선 방향으로 흐르는 가스가 상기 계량된 양의 입자들을 상기 톱니 바퀴로부터 픽업할 수 있다. 바람직하게, 상기 포켓의 내용물은 상기 이송 휠의 원주로 들어올려진다. 이 내용물은, 심지어, 예를 들어, 가스가 흐르고 있는 전달 관 내로 더 위로 들어올려질 수도 있다. 상기 톱니 바퀴는, 상기 이송 휠과 동일한 방향으로 회전하고, 바람직하게는, 상기 이송 휠의 원주 속도에 대응하는 이송 위치에서의 원주 속도를 갖는다. 상기 이송 휠의 회전에 의해 주어지는 입자들의 이동 방향은 상기 톱니 바퀴에 의해 취해진다. 바람직하게, 상기 톱니 바퀴의 톱니는 상기 이송 휠의 포켓들의 거리에 대응하는 거리를 갖는다. 상기 톱니 바퀴가 회전하면, 입자들의 하나의 포켓 하중은 이후 상기 톱니 바퀴의 두 개의 톱니 사이의 공간을 경유해 상기 가스 흐름 내로 이송된다.

통상적으로, 상기 계량 휠 상의 포켓들의 간격은 실질적으로 상기 재료 흐름 내의 입자들의 간격에 대응하지만, 상기 계량 휠 상의 포켓들과 재료 흐름 내의 입자 패키지들의 거리 간의 변경은, 이송 영역에서의 상기 휠 상의 포켓들의 접선 방향 속도에 비교되는 가스 흐름의 속도의 차이에 의해 달성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 가스 흐름의 속도가 상기 이송 영역에서의 상기 휠 상의 포켓들의 접선 방향 속도보다 약간 빠른 경우, 이에 따라 상기 가스 흐름 내 입자들의 패킷들의 간격이 증가할 것이다.

본 발명에 따른 방법의 추가 측면에 따르면, 이 방법은, 상기 입자들을 함유하는 충진 챔버를 지나 상기 이송 휠을 회전시킴으로써 입자들의 양을 계량하는 단계를 포함한다.

상기 이송 휠의 포켓들은, 상기 재료 흐름 내로 도입되는 입자들의 양을 계량하는 데 직접 사용될 수 있다. 여기서, 상기 포켓의 크기는, 상기 재료 흐름 내로 도입되어야 할 입자들의 양에 대응한다. 상기 이송 휠의 포켓들을 충진하기 위해, 상기 포켓들은 입자들을 함유하는 충진 챔버를 통과하거나 이러한 충진 챔버를 따라 지나간다. 다른 실시예들에서, 상기 이송 휠의 포켓들 내의 입자들의 양은, 예를 들어, 계량 휠에 의해 미리 계량될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 미리 계량된 양의 입자들은 상기 이송 휠의 포켓들 내로 이송된다. 각 포켓은, 입자 크기에 따라, 하나의 입자, 여러 입자들, 또는 수백 개의 입자들을 보유하기 위한 치수를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 포켓들의 부피가 상기 재료 흐름 내로 이송될 입자들의 계량된 부피보다 의도적으로 큰 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 동일한 양의 재료를 상기 계량 휠의 더 작은 포켓 내에 100%로 충진하는 것보다는, 더 큰 포켓의 80%를 충진하는 것이 훨씬 빠르고 간단할 수 있다. 정확한 양의 입자들을 포켓 내에 충진하는 것은, 상기 포켓이 의도적으로 완전하게 충진되지 않더라도 달성될 수 있다. 포켓 충진을 제어하는 한 가지 방식은, 예를 들어, 회전 도중에 상기 포켓 내 입자들을 이송 영역에 유지하도록 이러한 포켓의 하부에 인가되는 흡입을 제어하는 것이며, 이때, 흡입의 양이 많을수록 통상적으로 포켓에 더 많은 양이 충진된다.

따라서, 본 발명에 따른 방법의 다른 측면에 따르면, 이 방법은, 외면에 배치된 복수의 포켓을 포함하는 계량 휠을 입자들을 함유하는 충진 챔버를 지나 회전시키는 단계를 포함한다. 흡입은 상기 계량 휠의 내측으로부터 상기 계량 휠의 포켓들로 인가되어 상기 충진 챔버로부터 상기 계량 휠의 포켓들 내로 입자들을 인출한다. 이 방법은, 상기 흡입을 해제하여 상기 입자들이 상기 계량 휠의 포켓들로부터 상기 이송 휠의 포켓들 내로 방출될 수 있게 하는 단계를 더 포함한다.

재료 흐름 내로 도입되는 입자들의 양을 계량하기 위한 별도의 계량 휠을 사용함으로써, 본 발명에 따른 장치에서 높은 유연성이 가능해진다. 예를 들어, 상기 충진 및 계량 공정들이 상기 이송 공정과 분리될 수도 있다. 따라서, 상기 충진 및 계량 공정들은 기본적으로 서로 독립적으로 최적화될 수도 있다. 충진 공정은 바람직하게 중력을 이용한다. 이는, 상기 충진 챔버를 지나가는 경우, 예를 들어, 상기 충진 챔버 내에 포켓이 머무르는 시간을 늘리도록, 예를 들어, 상기 계량 휠의 하향 이동을 이용함으로써 최적화될 수 있다. 이에 의해, 상기 재료 흐름에 전달될 입자들의 양의 정확도를 보장하도록 원하는 수준의 포켓 충진을 지원할 수 있다. 입자들의 전달 및 도입은, 상기 재료 흐름의 방향과 속도에 대한 상기 계량된 양의 입자들의 흐름의 방향과 속도를 고려하여 최적화되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 재료 흐름 내로 도입하기 위한 입자들의 서로 다른 양은, 규정된 크기의 포켓들을 갖는 계량 휠을 다르게 규정된 크기의 포켓들을 갖는 계량 휠로 교체만 함으로써, 계량될 수 있다. 대안으로서나 추가적으로, 상기 흡입 양의 변동은 입자들의 서로 다른 원하는 양을 확보하도록 가변될 수 있다. 계량 휠을 사용하는 경우, 상기 이송 휠의 포켓들의 크기는 통상적으로 상기 재료 흐름 내로 도입되는 입자들의 양을 수용하기 위해 필요한 것보다 더 크다. 큰 포켓들은 상기 계량된 양의 입자들을 상기 계량 휠로부터 상기 이송 휠로 이송하는 것을 용이하게 할 수 있다.

바람직하게, 계량 휠과 이송 휠의 포켓들은 천공된 또는 달리 부분적으로 개방된 기저벽들을 포함하고 있어 각 휠들의 내측으로부터 상기 천공된 기저벽들로 흡입이 인가될 수 있다. 입자들은 상기 포켓들 내측으로 인출될 수 있고 상기 흡입에 의해 포켓들 내에서 보유될 수 있다. 상기 포켓들에 인가되는 흡입을 해제함으로써, 하나의 휠로부터 나머지 하나의 휠로 또는 상기 가스 흐름 내로 입자들의 양을 방출 또는 이송할 수 있다. 또한, 계량 휠로부터 이송 휠로의 방출은, 여전히 존재할 수 있는 임의의 잔여 진공을 무효화하도록, 짧은 가스 제트에 의해, 예를 들어, 공기에 의해 지원될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 다른 측면에 따르면, 이 방법은, 가스 흐름을 충진 챔버를 통과하도록 유도해서, 상기 계량 휠 또는 이송 휠의 포켓들을 각각 상기 충진 챔버로부터의 입자들로 충진하는 것을 보조하는 단계를 더 포함한다.

상기 포켓들의 충진은 다른 방식들로 가스 흐름에 의해 지원될 수 있다. 상기 충진 챔버를 통한 가스 흐름은 상기 충진 챔버의 입자 흐름에 영향을 끼칠 수 있다. 예를 들어, 입자들은 상기 충진 챔버를 지나는 포켓들의 방향으로 유도될 수 있다. 또한, 상기 가스 흐름은, 상기 충진 챔버의 입자 흐름을, 상기 충진 챔버를 통과하는 포켓들의 속도로 조정하는 데 사용될 수 있다. 이에 의해, 예를 들어, 상기 충진 챔버의 영구적인 재충진을 보장할 수 있고, 입자들의 끼임을 방지할 수 있다. 또한, 가스 흐름을 보조하는 전술한 종류들을 조합하여 포켓들의 충진을 최적화할 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 다른 측면에 따르면, 이 방법은, 계량된 양의 입자들을 재료의 연속 흐름 내로 비접촉 방식으로 도입하는 것을 수행하는 단계를 더 포함한다. 상기 입자들의 도입이 비접촉 방식으로 제공되면, 상기 재료 흐름과의 기계적 간섭이 발생하지 않는다. 따라서, 상기 재료 흐름은, 기본적으로, 방해받지 않은 채 유지되며, 이에 대응하여, 상기 재료 흐름을 처리하는 임의의 추가 공정에 대해서도 방해받지 않는다. 특히, 예를 들어, 주어진 크기의 소정량의 재료만을 전달할 수 있게 함으로써, 기계 부품들에 미치는 악영향의 위험성이 최소화되거나 제거될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 계량된 양의 입자들을 재료의 연속 흐름 내로 도입하는 장치를 제공한다. 이 장치는, 계량된 양의 입자들을 수용하도록 외면에 배치된 복수의 포켓을 포함하는 회전식 이송 휠을 포함한다. 상기 이송 휠은, 상기 이송 휠의 포켓들 내에 상기 계량된 양의 입자들을 보유하도록 상기 포켓들에 흡입을 가하기 위한 진공 챔버를 포함하는 진공 매니폴드(manifold)를 포함한다. 이 장치는, 상기 계량된 양의 입자들을 상기 이송 휠의 포켓들로부터 전달 관으로 이송하기 위한 이송 요소를 더 포함한다. 상기 전달 관은, 상기 이송 휠의 포켓들로부터 상기 계량된 양의 입자들을 수용하도록 상기 이송 휠의 외면에 대하여 접선 방향으로 배치된다. 바람직하게, 상기 전달 관은 전체 길이에 걸쳐 실질적으로 직선이다. 이는, 실질적으로 직선이 아닌 경우에 활성탄 입자들과의 접촉 영역에 있어서 활성탄 입자들이 상기 전달 관의 내측을 열화(deteriorate)시킬 수 있으므로, 활성탄의 입자들을 수송하는 데 특히 유리하다. 또한, 이 장치는, 계량된 양의 입자들을 재료의 연속 흐름으로 수송하기 위해 전달 관 내측에 가스 흐름을 제공하도록 전달 관과 유체 연통하는 가스 흐름 디바이스를 포함한다. 가스 흐름 디바이스는, 예를 들어, 상기 전달 관의 하류에 배치되어 상기 전달 관에 대하여 작용하는 진공 챔버일 수 있다. 이러한 진공 챔버는, 예를 들어, 봉 제조 장치의 흡입 챔버일 수 있다. 그러나, 가스 흐름 디바이스는, 가스 초과압력을 상기 전달 관에 가하기 위한 가스 인가 디바이스일 수도 있다. 바람직한 실시예들에서, 상기 가스 흐름 디바이스는, 상기 전달 관 내에 가스 흐름을 제공하고, 상기 전달 관 내의 가스 흐름을 재료의 연속 흐름의 속도로 조정하기 위한 가스 인가 디바이스 및 흐름 제어부를 포함한다.

본 발명에 따른 장치의 측면들의 이점들은 대응하는 방법의 측면들에 관하여 전술하였으므로, 다시 설명하지는 않는다.

본 발명에 따른 장치의 한 측면에 따르면, 상기 계량된 양의 입자들을 상기 이송 휠의 포켓들로부터 상기 전달 관으로 이송하기 위한 이송 요소는 회전식 톱니 바퀴이다. 상기 톱니 바퀴는, 상기 톱니 바퀴의 회전시 상기 톱니 바퀴의 톱니가 상기 이송 휠의 포켓들과 맞물릴 수 있도록 배치된다. 이에 의해, 한번에 하나의 포켓의 내용물이 상기 전달 관 내로 이송된다.

본 발명에 따른 장치의 다른 한 측면에 따르면, 이 장치는, 계량된 양의 입자들을 계량하고 수용하도록 외면에 배치된 복수의 포켓을 포함하는 회전식 계량 휠을 더 포함한다. 상기 계량 휠은, 상기 계량 휠의 회전시 상기 계량 휠의 포켓들에 흡입을 가하기 위한 진공 챔버를 포함하는 진공 매니폴드를 포함한다. 이 장치는, 인가된 흡입에 의해 입자들이 포켓들 내로 회수될 수 있게 하는, 입자들을 위한 충진 챔버를 더 포함한다. 이 장치는, 상기 계량된 양의 입자들을 상기 계량 휠의 포켓들로부터 상기 이송 휠의 포켓들 내로 방출하기 위한 방출 요소를 더 포함한다. 방출 요소는, 진공 중단 디바이스일 수 있으며, 예를 들어, 잔여 진공을 제거하도록 가스를 제공하기 위한 가스 노즐과 바람직하게 결합되는 셔터일 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 한 측면에 따르면, 상기 충진 챔버는 상기 입자들을 상기 충진 챔버로부터 상기 계량 휠의 포켓들 내로 충진하는 것을 지원하기 위한 충진 지원 요소를 포함한다. 본 발명에 따른 장치의 일부 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 충진 지원 요소는, 상기 충진 챔버 내의 입자 흐름을 각각 충진 챔버를 통과하는 계량 휠 또는 이송 휠의 포켓들의 방향으로 향하게 하기 위한 블리드 밸브(bleed valve) 또는 변류 판(deflector plate)이다.

본 발명에 따른 장치의 다른 일 측면에 따르면, 이 장치는 동기화 유닛을 더 포함한다. 바람직하게, 상기 동기화 유닛은, 상기 이송 휠의 원주 속도를 상기 재료의 연속 흐름의 선형 속도와 동기화하는 데 사용된다. 예를 들어, 이것은, 기계의 속도, 예를 들어, 재료의 흐름 속도를 규정하는 봉 제조 장치의 속도와 동기화될 수 있다. 또한, 상기 동기화 유닛은, 예를 들어, 계량 휠 또는 톱니 바퀴 등의 본 발명에 따른 장치의 추가 부품들을 상기 이송 휠과 동기화하는 데 사용될 수 있다.

하나의 장치 요소로부터 다른 하나의 장치 요소로 또는 장치 요소로부터 재료 흐름으로 입자들을 평행하게 또는 거의 평행하게 이송함으로써, 개별적인 입자 하중이 공간적으로 분산하지 않거나 거의 분산하지 않고 입자들을 매우 정확하게 이송할 수 있다. (방출 위치와 도입 위치를 포함한) 이송 위치들에서 개별적인 장치 요소들의 속도가 서로 조정되면, 이러한 공간적 분산도 최소화될 수 있다. 조합하여, 정확하게 계량된 양의 입자들을 재료 흐름에서 명확하고 미리 설정된 위치들에서 매우 정확하고도 명확하게 도입할 수 있다.

본 발명에 따른 방법 및 장치는, 바람직하게, 흡연 용품 또는 담배 봉이나 필터 요소 등의 흡연 용품의 부품들의 제조에 사용된다. 그러나, 본 발명에 따른 방법 및 장치는, 입자들을 계량해야 하고 입자들의 개별적인 양을 각각 정확한 위치에서 재료 흐름 내로 도입하는 다른 공정들에 사용될 수도 있다.

본 발명은 하기 도면들을 이용해서 예시되고 있는 한 실시예에 대해서 더욱 설명되는데, 여기서

도 1은 흡연 용품의 제조에 사용하기 위한 본 발명에 따른 장치의 한 실시예의 정면도이다;

도 2는 도 1에 따른 실시예의 배면도를 보여준다.

도 1 및 도 2에서, 풀어진 입자들(1), 예를 들면 향미제 또는 활성탄을 포함하는 입자들을 수직 배치된 충진 관(2)의 상단부에 송급한다. 입자들(1)은 충진 관(2) 속 중력을 통해 충진 챔버(3)로 바람직하게 안내된다. 충진 챔버(3)로부터 입자들(1)은 수직 회전식 계량 휠(5)의 원주에 배열된 포켓들(8) 속에 충진된다. 따라서 계량 휠(5)의 포켓들(8)의 크기는 포켓 당 입자들의 양 및 이에 따라 나중에 재료(22)의 흐름 속에 도입될 입자들의 계량된 양을 정의한다. 포켓들(8) 속 입자들은 계량 휠(5)의 회전에 의해서 방출 위치(100)로 수송된다. 본 실시예에서, 방출 위치(100)는 계량 휠(5)의 포켓들(8)이 충진되는 위치의 맞은편에 위치한다. 방출 위치(100)에서, 입자들의 양이 계량 휠(5)로부터 수직 회전식 이송 휠(11)로 배출된다. 이송 휠(11)의 회전을 통해, 개별적인 양의 입자들이 이송 휠(11)의 포켓들(21) 속에서 이송 위치(200)로 수송된다. 이송 요소로서 작용하는 톱니 바퀴(14)(도 2에 도시됨)의 도움으로 상기 개별적인 입자들의 양들이 하나씩 전달 관(17)으로 이송된다. 전달 관(17)은 이송 위치(200)에서 이송 휠(11)에 대해 접선 방향으로 배치된다. 전달 관(17) 속 가스 흐름은 입자들의 상기 개별적인 하중의 입자들을 차지하고, 상기 양의 입자들을 재료 흐름(22)으로 도입하기 위해 그것들을 입자 펄스들(18)의 형태로 연속적인 재료 흐름(22)으로 수송한다. 휠의 회전 방향은 화살표로 표시한다.

재료 흐름(22)은 바람직하게는 도입 위치에서 입자 펄스들(18)을 함유하는 가스 흐름에 대해 평행하거나 작은 예각 하에 배열된다. 이에 따라, 전달 관(17)으로 전달하는 시점 및 재료 흐름(22)으로 도입하는 시점에 상기 입자들의 속도 벡터의 방향 변화는 일어나지 않거나 단지 거의 일어나지 않는다.

상기 입자 펄스들(18)을 재료 흐름(22) 속으로 도입하는 것은 전달 관(17)의 말단을 상기 재료 흐름(22)에 대해 멀리 배치함으로써 비접촉 방식으로 수행될 수도 있다. 재료 흐름 내 입자들의 도입 깊이는 예를 들면 상기 가스 흐름의 압력에 의해 조정될 수도 있다. 하지만, 입자 펄스들(18)은 또한 재료 흐름 속으로 도달하는 전달 관(17)에 의해 상기 재료 흐름 속에 도입될 수도 있다.

정확한 양의 입자들을 재료 흐름(22) 속에 도입시키는 것을 보장하기 위해, 계량 휠(5)의 포켓들(8)의 충진은 정확하고 재생 가능해야 한다. 충진을 지원하기 위해서, 충진 관(2)에는 상기 충진 휠 속 입자들 흐름을 돕는 가스 흐름이 제공될 수도 있다. 충진 챔버(3)를 통과하는 계량 휠(5)의 포켓(8)을 향해 상기 입자 흐름을 유도하는 슬라이드(4)가 충진 챔버(3)에 제공된다. 압축 공기 공급원(미도시됨)에 연결된 바람직하게 조정 가능한 블리드 밸브(23)는, 충진 챔버(3)로 공기를 유입시켜 상기 포켓들 속으로 입자들을 충진하는 것을 미세하게 튜닝한다. 이러한 공기 흐름은 또한 입자들이 상기 충진 챔버에 끼는 것을 막을 수도 있다.

진공 챔버(10)가 계량 휠(5) 내부에 제공된다. 진공 수단(미도시됨)을 통해 흡입이 진공 챔버(10) 및 예컨대 상기 포켓들의 천공된 기저벽(9)을 통해 포켓들(8)에 인가될 수도 있다. 이러한 흡입은 충진 챔버(3)의 입자들을 포켓들(8)로 끌어당기고 상기 입자들을 상기 포켓들에 보유한다. 충진 챔버(3) 하류에 배치된 스크레이퍼(scraper)(7)는 상기 포켓들(8)로부터 돌출하는 잉여 입자들을 제거하거나, 그 밖에 예를 들면, 정전기력에 의해, 계량 휠(5)의 외면에 붙어 있을 수 있는 입자들을 제거한다. 충진 챔버(3)를 지나갔으며 포켓 속에 충진되지 않은 잉여 입자들(6)은 충진 관(2) 속으로 재송급될 수도 있다. 상기 재송급은 충진 관(2)의 상단부에 배치된 투여 밸브(201)를 통해 수행될 수도 있는데, 이때 잉여 입자들(6)은 포켓들의 차기 충진을 위해 새로운 입자들(1)과 혼합된다.

방출 위치(100)에 있을 때, 계량 휠(5)의 포켓들(8)에 인가된 흡입은 꺼지고 중단되어서, 상기 계량 휠의 포켓들로부터 이송 휠(11)의 포켓들(21)로 상기 양의 입자들을 방출하는 것이 가능해진다. 이송 휠(11)에도 진공 챔버(20)가 제공되어서, 상기 이송 휠의 포켓들로 흡입을 제공한다. 따라서 포켓들(21)에도 천공된 기저벽들이 제공될 수도 있다. 이송 휠(11)이 회전할 때, 상기 양의 입자들은 외부 및 내부 고정 편자들(12, 13) 사이에서 이송 위치(200)로 수송된다. 상기 고정 편자들(12, 13)은 이송 휠(11)의 약 4분의 1에 걸쳐서, 이송 휠(11)의 포켓들이 충진되는 방출 위치(100) 및 상기 포켓들이 비워지는 이송 위치(200) 사이에 있다. 내부 고정 편자(13)는 진공 챔버(20)를 수용하고 있다. 외부 고정 편자(12)는 충진된 포켓들(21)에 대한 보호를 제공한다. 이송 휠(11) 내 포켓들(21)에 제공되는 진공은 방출 위치(100) 및 이송 위치(200) 사이에 이송 휠(11)의 부위에 제한된다. 이송 위치(200)에서, 상기 톱니 바퀴의 톱니(141)는 상기 이송 휠의 한 개의 포켓(21)에 이어 다른 포켓에 맞물린다. 상기 톱니들은 이송 휠(11)과 동일한 방향으로 톱니 바퀴를 회전시켜서(화살표로 표시) 포켓(21)으로부터 입자들의 양을 전달 관(17)의 가스 흐름 속으로 이송함으로써 각각의 포켓을 비운다. 전달 챔버(15)는 전달 관(17)의 초기 부위를 형성하는 이송 위치(200)에 제공된다. 전달 챔버(15)의 상류에 가스 밸브(16)가 배치되어 있다. 가스 밸브(16)는 가스 공급원(미도시됨)에 연결되고 상기 가스 흐름을 위해 가스를 제공할 수도 있다. 상기 가스 밸브(16)는 또한 전달 챔버(15) 및 전달 관(17)에 추가적으로 초과압력을 공급하기 위해 사용될 수도 있다. 가스 밸브(16)를 경유해 도입된 가스는 특히 상기 가스 흐름 속 입자들의 속도를 입자들이 도입되어야 하는 재료 흐름(22)의 선형 속도로 조정하는 데에 사용될 수도 있다.

또한 전달 관(17) 속 가스 흐름은 이송 위치(200)에서 전달 휠(11)에 접선 방향으로 흐른다. 또한 상기 가스 흐름의 속도는 바람직하게는 대응하는 동기화 수단(미도시됨)에 의해 각각 이송 휠(11)과 톱니 바퀴(14)의 원주 속도로 조정 가능하다.

본 발명은 도면들에서 보이는 실시예를 참고해서 설명되었다.하지만, 추가 실시예들과 변형들은 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고도 구체화될 수도 있다. 단지 예로서, 방출 및 이송의 위치들이나 계량 및 이송 휠의 크기들을 변형시킬 수도 있다. 수직으로 회전 가능한 배열 이외에도 상기 휠들의 배열은 하나 또는 모든 휠을 위해 선택될 수도 있고, 추가적인 휠들이 제공될 수도 있다.

1: 입자
2: 충진 관(챔버)
3: 충진 챔버
4: 슬라이드
5: 계량 휠
6: 입자
7: 스크레이퍼
8: 포켓
9: 기저벽
10: 진공 챔버
11: 이송 휠
12: 외부 고정 편자
13: 내부 고정 편자
14: 톱니 바퀴
15: 전달 챔버
16: 가스 밸브
17: 전달 관
18: 입자 펄스
20: 진공 챔버
21: 포켓
22: 재료 흐름
100: 방출 위치
141: 톱니 바퀴
200: 이송 위치
201: 투여 밸브

Claims

- 계량된 양의 입자들로 충진된, 외면에 배치된 복수의 포켓을 포함하는 이송 휠을 회전시키는 단계,
- 상기 이송 휠의 내측으로부터 상기 이송 휠의 포켓들로 흡입을 가해서, 상기 계량된 양의 입자들을 상기 이송 휠의 포켓들 내에 보유하는 단계, - 상기 흡입을 해제하는 단계 및 상기 계량된 양의 입자들을 이송 위치에서 상기 이송 휠의 포켓들로부터 가스 흐름 내로 이송하되, 상기 가스 흐름은 상기 이송 위치에서 상기 이송 휠에 접선 방향을 갖는 단계, 및
- 상기 가스 흐름에서 상기 계량된 양의 입자들을 재료의 연속 흐름으로 수송하는 단계를 포함하는, 계량된 양의 입자들을 재료의 연속 흐름 내로 도입하는 방법.
제 1 항에 있어서, 0도 내지 45도 사이의 예각으로, 상기 계량된 양의 입자들을 상기 재료의 연속 흐름 내에 도입하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가스 흐름 내에서 상기 계량된 양의 입자들의 속도를 상기 재료의 연속 흐름의 속도로 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 계량된 양의 입자들을 상기 이송 휠의 포켓들로부터 상기 가스 흐름 내로 이송하는 단계는 톱니 바퀴를 회전시키는 단계를 포함하되, 여기서 상기 톱니 바퀴의 톱니들은 상기 이송 휠의 포켓들과 맞물리고, 이에 따라, 상기 포켓들의 내용물을 상기 이송 위치에서 상기 가스 흐름 내로 한번에 하나씩 이송하는, 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 입자들을 함유하는 충진 챔버를 지나 상기 포켓들을 함유하는 이송 휠을 회전시킴으로써 입자들의 양을 계량하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 입자들을 함유하는 충진 챔버를 지나 외면에 배치된 복수의 포켓을 포함하는 계량 휠을 회전시키는 단계;
- 상기 계량 휠의 내측으로부터 상기 계량 휠의 포켓들로 흡입을 인가해서, 상기 충진 챔버로부터 상기 계량 휠의 포켓들 내로 입자들을 인출하는 단계;
- 상기 흡입을 해제하여 상기 입자들이 상기 계량 휠의 포켓들로부터 상기 이송 휠의 포켓들 내로 방출될 수 있게 하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 계량 휠 또는 상기 이송 휠의 포켓들을 각각 상기 충진 챔버로부터의 입자들로 충진하는 것을 보조하도록 가스 흐름을 상기 충진 챔버를 통과하도록 유도하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 계량된 양의 입자들을 상기 재료의 연속 흐름 내로 비접촉 방식으로 도입하는 것을 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 계량된 양의 입자들을 수용하도록 외면에 배치된 복수의 포켓을 포함하는 회전식 이송 휠,
- 상기 이송 휠은 상기 계량된 양의 입자들을 상기 이송 휠의 포켓들 내에 보유하도록 상기 포켓들에 흡입을 가하기 위한 진공 챔버를 포함하는 진공 매니폴드를 포함하고,
- 상기 계량된 양의 입자들을 상기 이송 휠의 포켓들로부터 전달 관으로 이송하되, 상기 전달 관은 상기 이송 휠의 외면에 대하여 접선 방향으로 배치된 것인, 이송 요소,
- 상기 계량된 양의 입자들을 상기 재료의 연속 흐름으로 수송하기 위해 상기 전달 관 내측에 가스 흐름을 제공하도록 상기 전달 관과 유체 연통하는 가스 흐름 디바이스를 포함하는, 계량된 양의 입자들을 재료의 연속 흐름 내로 도입하는 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 가스 흐름 디바이스는, 상기 전달 관 내의 가스 흐름을 상기 재료의 연속 흐름의 속도로 조정하기 위한 가스 인가 디바이스 및 흐름 제어부를 포함하는, 장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 계량된 양의 입자들을 상기 이송 휠의 포켓들로부터 상기 전달 관으로 이송하기 위한 이송 요소는 회전식 톱니 바퀴이고, 상기 톱니 바퀴는 상기 톱니 바퀴의 회전시 상기 톱니 바퀴의 톱니가 상기 이송 휠의 포켓들과 맞물릴 수 있도록 배치되어서, 한번에 하나의 포켓의 내용물이 상기 전달 관 내로 이송되는, 장치.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 계량된 양의 입자들을 계량하고 수용하도록 외면에 배치된 복수의 포켓을 포함하되, 상기 계량 휠은 상기 계량 휠의 회전시 상기 계량 휠의 포켓들에 흡입을 인가하기 위한 진공 챔버를 포함하는 진공 매니폴드를 포함하는, 회전식 계량 휠,
- 상기 인가된 흡입에 의해 입자들이 상기 포켓들 내로 회수될 수 있게 하는, 입자들을 위한 충진 챔버, 및
- 상기 계량된 양의 입자들을 상기 계량 휠의 포켓들로부터 상기 이송 휠의 포켓들 내로 이송하기 위한 이송 요소를 더 포함하는, 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 충진 챔버는 상기 충진 챔버로부터 상기 계량 휠의 포켓들 내로 입자들을 충진하는 것을 지원하기 위한 충진 지원 요소를 포함하는, 장치.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이송 휠의 원주 속도를 상기 재료의 연속 흐름의 선형 속도와 동기화시키는 동기화 유닛을 더 포함하는, 장치.
흡연 용품 또는 담배 봉이나 필터 요소 등의 흡연 용품의 부품들의 제조에 있어서 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 방법 또는 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 장치의 용도.