PL232756B1 - Sposób i urządzenie do porządkowania segmentów wałka wielosegmentowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do porządkowania segmentów wałka wielosegmentowego stosowanego do wytwarzania wyrobów przemysłu tytoniowego. W niniejszym dokumencie używane będzie określenie wałek wielosegmentowy przemysłu tytoniowego. Pod tym pojęciem należy rozumieć wszelkie prętopodobne produkty i półprodukty przemysłu tytoniowego obejmujące sztabki filtrowe wielosegmentowe zawierające segmenty filtrowe, sztabki filtrowe wielosegmentowe zawierające segmenty filtrowe i dodatkowe elementy składowe zmieniające lub nadające artykułom aromat, sztabki filtrowe wielosegmentowe zawierające segmenty filtrowe i dodatkowe obiekty zmieniające właściwości filtrujące zastosowanych materiałów filtrujących, sztabki wielosegmentowe zawierające segmenty filtrowe jak i niefiltrowe, artykuły wielosegmentowe o zmniejszonej zawartości tytoniu oraz papierosy z doklejonym ustnikiem jednosegmentowym lub wielosegmentowym. Przy tym wszelkie komponenty składowe wałka mogą być zarówno walcowe jak i niewalcowe i mogą mieć wykonane podcięcia lub zagłębienia zarówno w powierzchni czołowej jak i obwodowej. W przemyśle tytoniowym wytwarza się papierosy wyposażone w filtry, przy czym filtry mogą być wykonane z jednego rodzaju materiału lub mogą być złożone z wielu materiałów o różnych własnościach fizycznych i filtracyjnych. Materiał filtracyjny w postaci ciągłej, przykładowo acetat jest cięty na sztabki i aplikowany do papierosów. Przy czym znane są filtry wytwarzane z kilku koncentrycznie ułożonych warstw materiału filtracyjnego. W produkowanych współcześnie papierosach coraz częściej stosowane są filtry, które posiadają kilka segmentów z różnych materiałów. Ze stanu techniki znane są maszyny do wytwarzania filtrowych sztabek wielosegmentowych z bezkońcowych filtrowych wałków wielosegmentowych. Maszyny te zestawiają segmenty podawane z wielu urządzeń zasilających, przy czym segmenty powstają przez cięcie sztabek filtrowych przemieszczanych przykładowo na transporterze bębnowym przy użyciu głowicy tnącej wyposażonej w noże krążkowe. Poszczególne segmenty są zestawiane zależnie od urządzenia obok siebie na transporterze bębnowym lub jeden za drugim na transporterze liniowym, aby ostatecznie utworzyć przemieszczający się liniowo bezkońcowy watek wielosegmentowy cięty na pojedyncze sztabki wielosegmentowe. W dalszych etapach procesu produkcji papierosów sztabki wielosegmentowe są cięte na pojedyncze wielosegmentowe filtry aplikowane do pojedynczych papierosów.

Bardzo istotnym aspektem produkcji sztabek filtrowych różnych znanych rodzajów jest jakość owinięcia segmentów bibułką O jakości decyduje zarówno zniekształcenie bibułki w okolicy szwu klejowego wzdłuż wałka jak i lokalne obwodowe zniekształcenie bibułki spowodowane przez nieprawidłowe ułożenie segmentów lub elementów wałka wielosegmentowego. Komponenty składowe są przemieszane i układane na bibułce z bardzo dużą prędkością i zazwyczaj dosuwane do siebie, co może wiązać się z przypadkowym niewspółosiowym ułożeniem komponentów tuż przez owinięciem ich. Ponadto dosunięcie komponentów do siebie nie będzie powtarzalne tzn. komponenty będą albo dociskane zbyt mocno lub będzie pozostawiony luz między nimi. Takie niekontrolowane ułożenie będzie powodowało odkształcenie samych komponentów jak i obwodowe zniekształcenie bibułki zwłaszcza w przypadku bardziej sztywnych komponentów.

Ze stanu techniki znane są elementy do kompresji w postaci stałych listew dociskowych, które podczas pracy grzeją się i prowadzą do uszkodzenia materiału. Amerykański Patent US 3,716,443 ujawnia urządzenie do wytwarzania sztabek filtrowych z ciągłego materiału filtracyjnego, w którym zastosowano element do formowania bezkońcowego wałka filtrowego, który to element jest chłodzony przy pomocy sprężonego powietrza. Dzięki zastosowaniu sprężonego powietrza powstaje cienka warstwa zmniejszająca tarcie między materiałem filtracyjnym a listwą dociskową. Przy tym różne materiały filtracyjne będą wymagają różnego docisku ze względu na swoje właściwości fizyczne. Niektóre materiały ze względu na swoją topliwość w ogóle nie nadają się do stosowania ślizgowego elementu do kompresji. Z europejskiego zgłoszenia patentowego EP2767177A1 znany jest sposób kompresji materiału filtracyjnego za pomocą szeregu obrotowych rolek. Kompresja materiału ściśliwego takiego jak materiał filtracyjny pozwala na uzyskanie lepszej jakości szwu klejowego wykonywanego podczas następnego etapu produkcji tj. owijania materiału filtracyjnego materiałem owijkowym w postaci bibułki.

Istotą wynalazku jest sposób porządkowania segmentów wałka wielosegmentowego stosowanego w przemyśle tytoniowym, owijanego w bibułkę zaklejaną klejem podawanym z aparatu klejowego na maszynie wytwarzającej sztabki wielosegmentowe. Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że przed owinięciem wałka wielosegmentowego bibułką poszczególne segmenty wałka wielo segmentowego dociska się wywierając siłę na segmenty wałka wielosegmentowego za pomocą co najmniej jednego obrotowego elementu dociskającego.

Ponadto sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że segmenty wałka wielosegmentowego dociska się stopniowo za pomocą zespołu wielu obrotowych elementów dociskających, oddziaływujących na materiał, z którego wykonane są segmenty wałka wielosegmentowego z różną siłą.

Ponadto sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że siła wywierana przez kolejne obrotowe elementy dociskające na materiał, z którego wykonane są segmenty wałka wielosegmentowego zwiększa się.

Ponadto sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że siła wywierana na materiał z którego wykonane są segmenty wałka wielosegmentowego skierowana jest w kierunku pionowym.

Ponadto sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że siła wywierana na materiał z którego wykonane są segmenty wałka wielosegmentowego skierowana jest pod kątem do kierunku pionowego.

Ponadto istotą wynalazku jest mechanizm do porządkowania segmentów wałka wielosegmentowego stosowanego w przemyśle tytoniowym, owijanego w bibułkę zaklejaną klejem podawanym z aparatu klejowego, przystosowany do umieszczania na maszynie wytwarzającej sztabki wielosegmentowe przed aparatem klejowym. Mechanizm według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej jeden obrotowy element dociskający do dociskania przemieszczających się liniowo pod nim segmentów wałka wielosegmentowego.

Ponadto mechanizm według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera dwa obrotowe elementy dociskające.

Ponadto mechanizm według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera trzy obrotowe elementy dociskające.

Ponadto mechanizm według wynalazku charakteryzuje się tym, że ostatni obrotowy element dociskający, licząc w kierunku ruchu segmentów wałka wielosegmentowego, ma mniejszą szerokość roboczą od poprzedzających elementów dociskających.

Ponadto mechanizm według wynalazku charakteryzuje się tym, że jest dostosowany do regulacji położenia obrotowych elementów dociskających w przynajmniej jednej osi, korzystnie we wszystkich osiach.

Ponadto mechanizm według wynalazku charakteryzuje się tym, że jest dostosowany do regulacji kąta pomiędzy osią ruchu liniowego segmentów wałka wielosegmentowego, a linią dociskania mechanizmu dociskającego, w szczególności linią wyznaczoną przez środki obrotu obrotowych elementów dociskających.

Ponadto mechanizm według wynalazku charakteryzuje się tym, że obrotowy element dociskający to rolka dociskająca o walcowej powierzchni roboczej.

Ponadto mechanizm według wynalazku charakteryzuje się tym, że obrotowy element dociskający to rolka dociskający o stożkowej powierzchni roboczej.

Ponadto mechanizm według wynalazku charakteryzuje się tym, że obrotowy element dociskający to rolka dociskająca o powierzchni roboczej obejmującej dwie powierzchnie stożkowe.

Ponadto mechanizm według wynalazku charakteryzuje się tym, że obrotowy element dociskający to rolka dociskający o obłej powierzchni roboczej.

Ponadto mechanizm według wynalazku charakteryzuje się tym, że obrotowy element dociskający to rolka dociskający o wklęsłej powierzchni roboczej.

Ponadto istotą wynalazku jest urządzenie do wytwarzania sztabek wielosegmentowych z materiałów stosowanych w przemyśle tytoniowym, znamienne tym, że posiada co najmniej jeden mechanizm dociskający.

Podczas prac badawczych nad materiałami filtracyjnymi zauważono, iż sposób kompresji materiału filtracyjnego można zastosować do porządkowania znacznie mniej lub zasadniczo nieściśliwych segmentów wałka wielosegmentowego, uzyskując zaskakujący efekt porządkowania segmentów w wałku wielosegmentowym korzystnie poprawiający jakość wytwarzanych sztabek artykułów wielosegmentowych. Przy tym przez porządkowanie należy rozumieć zachowanie powtarzalnego dosunię-cia segmentów do siebie i ich współosiowe ułożenie. Mechanizm według wynalazku nadaje się do stosowania również wtedy, kiedy w wytwarzanym wątku umieszczane są segmenty o różnych własnościach fizycznych, zwłaszcza o różnej sztywności i różnej topliwości. Mechanizm według wynalazku nie powoduje nagrzewania segmentów wałka.

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia schematycznie fragment maszyny do wytwarzania sztabek wielosegmentowych,

Fig. 2 przedstawia mechanizm dociskający w widoku z przodu,

Fig. 3 przedstawia mechanizm dociskający w widoku z góry,

Fig. 4 przedstawia przykład wykonania obrotowego elementu dociskającego,

Fig. 5 przedstawia inny przykład wykonania obrotowego elementu dociskającego,

Fig. 6 przedstawia kolejny przykład wykonania obrotowego elementu dociskającego,

Fig. 7 przedstawia alternatywny przykład wykonania mechanizmu dociskającego,

Fig. 8 przedstawia sekwencję segmentów wałka przed porządkowaniem,

Fig. 9 przedstawia sekwencję segmentów wałka po porządkowaniu.

Na fig. 1 przedstawiono schematycznie fragment maszyny do wytwarzania sztabek wielosegmentowych. Zespół zasilający 101 podaje przygotowane wcześniej w znany sposób segmenty filtrowe S na przenośnik 102, przy czym na jego powierzchni umieszczona zostaje bibułka 103. W czasie przemieszczania segmentów na przenośniku 102 bibułka 103 jest owijana w znany sposób wokół segmentów i zaklejana, przy czym klej jest podawany z aparatu klejowego 104 a szew klejowy jest podgrzewany grzałką 105. Tak powstały bezkońcowy wałek wielosegmentowy CR przemieszcza się dalej i zostaje pocięty na sztabki FR przy pomocy znanej głowicy tnącej 106 wyposażonej w noże 107. Na rysunku pominięto typowe elementy do podpierania i prowadzenia bezkońcowego wałka CR i sztabek FR.

Urządzenie do porządkowania segmentów stanowi fragment maszyny do wytwarzania sztabek wielosegmentowych i może ono zostać zintegrowane z urządzeniem do chwilowego kompresowania materiału filtracyjnego. Obejmuje ono elementy do prowadzenia bibułki i segmentów wałka wielosegmentowego oraz mechanizm dociskający 11, którego fragment pokazano na fig. 2. Mechanizm dociskający 11 jest usytuowany ponad przemieszczającymi się segmentami S, przy czym nie została pokazana bibułka, w którą są owijane segmenty. Przykładowy mechanizm zawiera trzy obrotowe elementy dociskające 10 usytuowane jeden za drugim, w pokazanym przykładzie środki elementów dociskających 10 leżące na osiach obrotu T elementów dociskających usytuowane są na jednej linii 12. Przez najniżej położone i dociskające materiał w największym stopniu punkty na powierzchniach obwodowych elementów obrotowych 10 została poprowadzona linia dociskania 13. Dla elementów obrotowych 10 o jednakowych średnicach linia dociskania 13 będzie równoległa do linii 12 przechodzącej przez środki elementów obrotowych 10. Elementy obrotowe 10 mogą mieć różne średnice, pr zy czym linia dociskania zdefiniowana przez najniżej położone punkty może być pochylona względem osi SA segmentów S pod kątem a od 1° do 5°, korzystnie pochylenie wynosi od 2° do 3° zależnie od materiału z którego wykonane są segmenty wałka. Pochylenie linii dociskania zapewnia, że kolejne obrotowe elementy dociskające 10 oddziałują na materiał z którego wykonane są segmenty z coraz większą siłą. Przy zastosowaniu różnych średnic elementów obrotowych 10 linia dociskania 13 będzie linią łamaną. W przypadku sztywnych segmentów należy zastosować mniejsze kąty pochylenia linii dociskania lub kąt 0°.

Fig. 3 przedstawia mechanizm dociskający 11 do porządkowania segmentów wałka wielosegmentowego w widoku z góry. Widoczna jest tutaj bibułka 14, w którą zawijane są segmenty S, przy czym jej krawędzi zaznaczono oznacznikami 15 i 16. W uproszczeniu pokazano także dyszę klejową 17 aparatu klejowego, z której podawany jest klej na bibułkę 14 przy krawędzi 15. W pokazanym mechanizmie dociskającym 11 pokazano trzy obrotowe elementy dociskające 10, przy czym ostatni obrotowy element dociskający 10A ma mniejszą szerokość g2 od szerokości g1 poprzedzających elementów dociskających 10. Obrotowe elementy dociskające 10,10A są zamocowane obrotowo w korpusie 18 przy pomocy łożysk 19. Obrotowe elementy dociskające są wprawiane w ruch obrotowy przez materiał filtracyjny. Na każdy z elementów dociskających oddziałuje moment napędowy pochodzący od sił tarcia między segmentami a powierzchnią elementów dociskających. Jednak możliwe jest również rozwiązanie, w którym są one napędzane przez oddzielny napęd zsynchronizowany mechanicznie lub elektronicznie z napędem przenośnika 102 (fig. 1) w taki sposób, aby nie występował poślizg między powierzchnią obwodową elementów obrotowych 10 a powierzchnią materiału z którego wykonano segmenty wałka wielosegmentowego S. Można również zastosować poślizg powierzchni obwodowej rolek względem powierzchni bocznej segmentów w celu wspomagania usuwania naprężeń lub luzów między sąsiadującymi segmentami.

Poniżej zostaną opisane przykładowe obrotowe elementy dociskające. Obrotowy element dociskający 10 obracający się wokół osi T pokazany na fig. 4 posiada powierzchnię obwodową 20 w postaci walca i w czasie pracy mechanizmu wywiera siłę F na segmenty wałka wielosegmentowego S częściowo owinięte bibułką 14, przy czym siła F jest skierowana w kierunku pionowym V i wywołuje dociśnięcie segmentu do bibułki. Obrotowy element dociskający 10” obracający się wokół osi T pokazany na fig. 5 posiada powierzchnię obwodową 21 w postaci stożka i w czasie pracy wywiera siłę F' na materiał z którego wykonano wałek wielosegmentowy S częściowo owinięty bibułką 14, przy czym siła F jest skierowana pod kątem β do kierunku pionowego V i niweluje odchylenia położenia segmentów wałka wielosegmentowego. Korzystnie kąt β wynosi od 5° do 30°. Przeprowadzone próby wykazały, że jeszcze korzystniej kąt β wynosi od 15° do 20°. Możliwe jest również wykonanie rolki dociskającej, której powierzchnia obwodowa składa się z dwóch powierzchni stożkowych. Obrotowy element dociskający 10”' obracający się wokół osi T pokazany na fig. 6 posiada obłą powierzchnię obwodową 22 i w czasie pracy wywiera siłę F” na segmenty wałka wielosegmentowego S częściowo owiniętego bibułką 14, przy czym siła F” jest skierowana pod kątem β do kierunku pionowego V i niweluje odchylenie położenia segmentów wałka wielosegmentowego. Możliwe jest również wykonanie rolki dociskającej, której powierzchnia dociskająca jest wykonana jako wklęsła, co będzie wspomagało korygowanie segmentów w kierunku prostopadłym do płaszczyzny rysunku.

Położenie mechanizmu dociskającego może zostać dobrane stosowanie do materiału z którego wykonane są segmenty wałka wielosegmentowego i wymagań producenta. Położenie mechanizmu dociskającego może zostać ustalone w typowy sposób w kierunkach trzech osi X, Y i Z (fig. 2 i 3). Ponadto można ustalić położenie kątowe mechanizmu dociskającego, aby odpowiednio do rodzaju materiału, z którego wykonane są segmenty wałka wielosegmentowego, dobrać wartość kąta a linii dociskania mechanizmu względem osi segmentu. W czasie wytwarzania sztabek wałka wielosegmentowego FR, przed zaklejeniem bibułki 14 wałek wielosegmentowy S jeszcze w postaci segmentów dociskany przy pomocy mechanizmu dociskającego 11 w celu prawidłowego ułożenia segmentów wałka wielosegmentowego. Przyłożona sita stabilizuje położenie segmentów. Bibułka zostaje uformowana w kształcie walca i zaklejona.

Mechanizm dociskający 11' według wynalazku może zostać również wykonany z zastosowaniem pośredniego elementu dociskowego 25 (fig. 9) między obrotowymi elementami dociskającymi 10 a segmentami wałka wielosegmentowego S, przykładowo w postaci paska lub taśmy. Powierzchnia robocza pośredniego elementu dociskowego 25 może być ukształtowana w dowolny sposób. Zastosowanie pośredniego elementu dociskowego nie ma wpływu na skuteczność działania mechanizmu według wynalazku.

Fig. 8 przedstawia fragment bezkońcowego wałka wielosegmentowego obejmującego powtarzalne sekwencje segmentów S1, S2, S3 i S4. Przy tym w strefie styku A segmentów S1 i S3 występuje luz, w strefie styku C segmentów S3 i S4 również występuje luz, natomiast w strefie styku B segmentów S1 i S3 występują naprężenia wynikające z nadmiernego dociśnięcia segmentów S1 i S3 do siebie. Segment S2 jest obrócony przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Należy pamiętać, że pokazane na rysunku luzy i obrót segmentów są powiększone w stosunku do ich rzeczywistych wartości i ich rzeczywistego wzajemnego ułożenia.

Fig. 9 przedstawia ten sam fragment bezkońcowego wałka wielosegmentowego, po uporządkowaniu segmentów za pomocą mechanizmu według wynalazku. Porządkowanie segmentów osiągane jest przez to, że docisk segmentów powoduje układanie segmentów współosiowo. Ponadto przy zastosowaniu napędzanych rolek dociskających, można osiągnąć poślizg rolek względem powierzchni bocznej segmentów, co wspomaga usuwanie naprężeń lub luzów między sąsiadującymi segmentami.

Claims (17)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób porządkowania segmentów wałka wielosegmentowego stosowanego w przemyśle tytoniowym, owijanego w bibułkę zaklejaną klejem podawanym z aparatu klejowego na maszynie wytwarzającej sztabki wielosegmentowe, znamienny tym, że przed owinięciem wałka wielosegmentowego (S) bibułką (14), poszczególne segmenty wałka wielosegmentowego dociska się wywierając siłę (F) na segmenty wałka wielosegmentowego (S) za pomocą co najmniej jednego obrotowego elementu dociskającego (10).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że segmenty wałka wielosegmentowego (S) dociska się stopniowo za pomocą zespołu wielu obrotowych elementów dociskających (10), oddziaływujących na materiał, z którego wykonane są segmenty wałka wielosegmentowego (S) z różną siłą.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że sita (F) wywierana przez kolejne obrotowe elementy dociskające (10) na materiał, z którego wykonane są segmenty wałka wielosegmentowego (S) zwiększa się.

4. Sposób według jednego z zastrzeżeń 1 do 3, znamienny tym, że siła (F) wywierana na materiał z którego wykonane są segmenty wałka wielosegmentowego (S) skierowana jest w kierunku pionowym.

5. Sposób według jednego z zastrzeżeń 1 do 3, znamienny tym, że siła (F', F”) wywierana na materiał z którego wykonane są segmenty wałka wielosegmentowego (S) skierowana jest pod kątem (β) do kierunku pionowego.

6. Mechanizm do porządkowania segmentów wałka wielosegmentowego stosowanego w przemyśle tytoniowym, owijanego w bibułkę zaklejaną klejem podawanym z aparatu klejowego, przystosowany do umieszczania na maszynie wytwarzającej sztabki wielosegmentowe przed aparatem klejowym, znamienny tym, że zawiera co najmniej jeden obrotowy element dociskający (10) do dociskania przemieszczających się liniowo pod nim segmentów wałka wielosegmentowego (S).

7. Mechanizm według zastrz. 6, znamienny tym, że zawiera dwa obrotowe elementy dociskające (10).

8. Mechanizm według zastrz. 6, znamienny tym, że zawiera trzy obrotowe elementy dociskające (10).

9. Mechanizm według zastrz. 7 lub 8, znamienny tym, że ostatni obrotowy element dociskający (10A) licząc w kierunku ruchu segmentów wałka wielosegmentowego (S) ma mniejszą szerokość roboczą od poprzedzających elementów dociskających (10).

10. Mechanizm według któregokolwiek z zastrzeżeń od 6 do 9, znamienny tym, że jest dostosowany do regulacji położenia obrotowych elementów dociskających (10) w przynajmniej jednej osi, korzystnie we wszystkich osiach.

11. Mechanizm według któregokolwiek z zastrzeżeń o 6 do 9, znamienny tym, że jest dostosowany do regulacji kąta (a) pomiędzy osią (SA) ruchu liniowego segmentów wałka wielosegmentowego (S) a linią dociskania (13) mechanizmu dociskającego, w szczególności linią (12) wyznaczoną przez środki obrotu obrotowych elementów dociskających (10).

12. Mechanizm według któregokolwiek z zastrzeżeń o 6 do 11, znamienny tym, że obrotowy element dociskający (10) to rolka dociskająca o walcowej powierzchni roboczej (20).

13. Mechanizm według któregokolwiek z zastrzeżeń o 6 do 11, znamienny tym, że obrotowy element dociskający (10) to rolka dociskający o stożkowej powierzchni roboczej (21).

14. Mechanizm według któregokolwiek z zastrzeżeń o 6 do 11, znamienny tym, że obrotowy element dociskający (10) to rolka dociskająca o powierzchni roboczej (21) obejmującej dwie powierzchnie stożkowe.

15. Mechanizm według któregokolwiek z zastrzeżeń o 6 do 11, znamienny tym, że obrotowy element dociskający (10) to rolka dociskający o obłej powierzchni roboczej (22).

16. Mechanizm według któregokolwiek z zastrzeżeń o 6 do 11, znamienny tym, że obrotowy element dociskający (10) to rolka dociskający o wklęsłej powierzchni roboczej (22).

17. Urządzenie do wytwarzania sztabek wielosegmentowych z materiałów stosowanych w przemyśle tytoniowym, znamienne tym, że posiada co najmniej jeden mechanizm dociskający (11) według któregokolwiek z zastrzeżeń od 6 do 14.