SK69394A3 - Method and device for enlarging of bulk of tobacco - Google Patents

Description

Spôsob a zariadenie no. zväčšovanie objemu tabaku

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu a zariadenia pre čuchranie tabaku a zväčšovanie jeho objemu, najmä čo sa týka spôsobu a zariadenia pre zvyšovanie výkonu čuchracieho procesu a ekonómie zväčšovania objemu tabaku.

Doterajší stav techniky

V minulých dvoch desaťročiach sa stali spôsoby čuchrania rezaného tabaku dôležitou zložkou výrobného procesu pre výrobu cigariet. Čuchracie procesy pre zväčšovanie objemu tabaku sa používajú najmä pre obnovenie hustoty tabaku, zodpovedajúcej hustote a/alebo objemu tabaku vo voľne sypanom stave, ktorý sa stratil v priebehu ošetrovania a skladovania tabakových listov. Čuchraný tabak je okrem toho dôležitou zložkou mnohých cigariet s nízkym alebo veľmi nízkym obsahom dechtu.

US-PS 3 524 451 a 3 524 452 popisujú technologické postupy, pri ktorých je tabak privádzaný do styku s impregnačnou látkou a potom sa rýchlo zahrieva, aby sa impregnačná látka odparila a u tabaku sa dosiahlo zväčšenie jeho objemu. US-PS 3 683 937 popisuje impergnáciu tabaku impregnačnými látkami v plynnom stave, po ktorej nasleduje buď zahrievanie alebo rýchle zníženie tlaku, aby sa dosiahlo zväčšenie objemu dávky tabaku.

Použitie oxidu uhličitého pre zväčšenie objemu tabaku je popísané v US -PS 4 235 250 (Utsch), US - PS 4 258 729 (Burde a kol.) a US - PS 4 336 814 (Sykes s kol.). V týchto a príbuzných pracovných postupoch sa oxid uhličitý či už v plynnej alego kvapalnej forme privedie do kontaktu s tabakom pre impregnáciu tabaku a impregnovaný tabak sa podrobí spracovacím podmienkam zaisťujúcim rýchle zahrievanie tabaku, ktoré by vyvolalo zväčšovanie jeho objemu. U známeho expanzného procesu, prevádzaného s oxidom uhličitým, je najmä nutné nadmerne zahrievať tabak, aby sa dosiahlo výrazného a stabilného zväčšenia objemu tabaku. Toto nadmerné zahrievanie tabaku ovšem môže obmedziť vôňu tabaku a/alebo vyvolať tvorbu nadmerného množstva jemných tabakových častíc. Okrem toho tieto spôsoby, ktoré používajú pre impregnáciu tabaku oxid uhličitý, vedú k vytváraniu tuhých blokov impregnovaného tabaku, ktoré obsahujú suchý ľad, ktorý musí byť rozrušený pred tepelným spracovaním a tým sa zvyšuje zložitosť procesu.

US - PS 4 388 932 (Merrit a kol.) popisuje spôsob zvýšenia plniacej kapacity predtým nečuchraného tabaku. Tabak so zväčšeným objemom, majúci obsah „pecových prchavých látok“ (OV) menší než 6 percent, sa zahrieva, aby sa znížil obsah týchto prchavých látok na hodnotu nižšiu než 3 percentá. Obsah prchavých látok (OV) je v podstate ekvivalentný vlhkosti tabaku, pretože spravidla iba najviac 0,9 percenta hmotnosti tabaku tvoria iné prchavé látky než je voda. Tabak získavaný zo zahrievacej operácie, prebiehajúcej po expanzii a načuchrávani, a majúcej veľmi nízky obsah prchavých látok (OV), je potom podrobený spracovaniu, pri ktorom sa má dosiahnuť pôvodného usporiadania častíc rezaného tabaku a zvýšenie vlhkosti, pričom sa predpokladá, že v priebehu regeneračného procesu dochádza k menšiemu zrúteniu častíc tabaku než by dochádzalo bez tepelného spracovania po expandovaní. U tohto riešenia je navrhnuté stuženie častíc tabaku v priebehu tepelného spracovania, aby sa dosiahlo zvýšenej stability expandovaného tabaku v priebehu jeho regenerácie.

US - PS 4 531 529 (White a Conrad) popisuje spôsob zvyšovania plniacej kapacity tabaku, pri ktorom sa tabak impregnuje vysoko prchavým expanzným činidlom s nízkym bodom varu, napríklad halogenované uhľovodíky alebo uhľovodíky, ktoré sú za normálnych prevádzkových podmienok s tlakmi a teplotami expanzného činidla vyšším i alebo blížiacimi sa kritickým hodnotám plynné. Tlak sa rýchlo uvoľni do atmosféry, preto tabak expanduje bez nutnosti použitia zahrievacej operácie ako pre zväčšenie objemu tabaku, tak i pre stabilizovanie tabaku v načuchranom stave. Tlakové podmienky tohto f

procesu sa pohybujú od 3,6 MPa vyššie, pričom horná hranica hodnôt tlaku nie je známa. Pre dosahovanie dostatočného načuchrávania tabaku bez nadmerného lámania jeho častíc sú postačujúce tlaky menšie než 14,2 MPa.

US - PS 4 554 932 ( Conrad a White ) popisuje zariadenie pre úpravu tabaku tlakovou tekutinou, ktorá obsahuje valcový dutý plášť a v ňom klzné uloženú cíevkovú jednotku, posuvnú vo dvoch vzájomne opačných smeroch medzi nakladacou polohou, nachádzajúcou sa mimo plášť, a pracovnou polohou vo vnútri plášťa. Ak je cievková jednotka uložená vo vnútri plášťa, sú deformovateľné tesniace krúžky, uložené v drážkach v koncových kotúčových dieloch cievkovej jednotky, tlačené radiálne smerom von do kontaktu s vnútornou plochou plášta, aby sa tak vytvorila tlaková komora vo vnútri valcového plášťa a medzi kotúčovými koncovými dielmi. Do prstencovej tlakovej komory vytvorenej vo vnútri valcového plášťa, sú zaústené potrubia pre prívod pracovných tekutín. Použitie tohto zariadenia pre vysokotlakú impregnáciu tabaku expanzným činidlom umožňuje ľahké plnenie komory tabakom a odstraňuje problémy s uzatváraním a otváraním jej vnútorného priestoru, spojené s konvenčnými tesneniami proti unikaniu tlaku a uzamykateľnými mechanizmami, ktoré sa vyskytujú napríklad u otočných autoklávových vrchnákov. Táto tlaková nádoba tak môže prinášať úspory času a zvýšiť hospodárnosť zväčšovaním objemu tabaku.

Spôsoby zväčšovania objemu tabaku, popísané v predchádzajúcej častí a tiež ďaľšie spôsoby, sa musia prevádzať po dávkach, ak sú používané impregnačné tlaky väčšie než je atmosférický tlak. Spôsoby, pri ktorých prebieha spracovanie tabaku po jednotlivých dávkach, vyžadujú zložité spracovacie zariadenie a dlhé doby jedného cyklu, pretože značné časové straty vznikajú pri otváraní a uzatváraní tlakových nádob a privádzaní a odvádzaní impregnačného činidla z tlakovej nádoby. Niektoré zlepšenia, ktoré mali za cieľ zvýšenie výkonu zariadenia a množstva spracovávaného tabaku za jednotku času, boli dosiahnuté modifikáciami rôznych zariadení, využívaných pre skrátenie doby trvania jedného pracovného cyklu. Podstatného zvýšenia výkonu zariadenia pre spracovanie dávok tabaku je možné dosiahnuť podľa dosiaľ známych technik v podstate iba zväčšením objemu jednotlivých systémov a/alebo zväčšením počtu priestorov pre jednotlivé dávky, využívaných naraz.

Podstata vynálezu

Nedostatky týchto dosiaľ známych postupov sú odstránené u spôsobu a zariadení pre zväčšovanie objemu tabaku, ktoré môžu byť využívané pre výrazné zvýšenie výrobnej kapacity pomocou vysokotlakých impregnačných podmienok pre impregnáciu tabaku. Spôsoby a zariadenie podľa vynálezu obsahujú impregnačné a expanzné cykly s dobou trvania kratšou než 20 až 30 sekúnd, použitie predohriateho a dopredu stlačeného expanzného činidla, najmä propánu, predhrievanie dávok tabaku a/alebo stláčanie tabaku vo vnútri vysokotlakého impregnačného pásma pre výrazne lepšie využitie priestoru, ktorý je k dispozícii vo vysokotlakej impregnačnej komore.

Riešenie podľa vynálezu podstatne zlepšuje stupeň využitia priestoru pre uloženie tabaku pri spôsobe zväčšovania objemu tabaku použitím impregnačných pracovných podmienok, pri ktorých je udržiavaný vysoký tlak. Z iného hľadiska vytvára zariadenie podľa vynálezu systémy pre rýchly prívod dávok tabaku pre spoľahlivé a hospodárne dodávanie dopredu odmeraných dávok tabaku do impregnačného pásma a pre rýchle a hospodárne predhrievanie jednotlivých dávok tabaku. Vynálezom je tiež vyriešené zdokonalené zariadenie pracujúce s vysokou pracovnou rýchlosťou a veľkým tlakom a obsahujúce impregnačné ústrojenstvo tvorené cievkovou jednotkou uloženou vo vnútri škrupinového plášťa. Podľa ešte iného výhodného prevedenia vynálezu obsahuje zariadenie také akumulačné ústrojenstvo pre rýchle vytváranie a prívod impregnačných plynov pod vysokým tlakom a s vysokou teplotou, vrátane horľavých plynov ako je propán. Riešenie akumulátoru podľa vynálezu minimalizuje objem plynu, prítomný v celom systéme v ktoromkoľvek čase ale okrem toho aj vylučuje potrebu nákladných pohyblivých súčastí, ktoré sú u dosiaľ známych zariadení zdrojom mnohých problémov.

Podstatných výhod pri zvyšovaní plniacej kapacity zariadenia je dosiahnuté u prvého prevedenia spôsobu podľa vynálezu, ktorého podstata je založená na tom, že sa najprv impregnuje tabak s vysokou vlhkosťou pomocou expanzného činidla vo vysokotlakom impregnačnom pásme pre impregnáciu tabaku, impregnovaný tabak sa nechá expandovať za podmienok upravených pre získanie tabaku so zväčšeným objemom i pri vyššej vlhkosti, potom sa tabak po ukončenom načuchraní vysuší. Sušenie tabaku so zväčšeným objemom sa prevádza najmä v priebehu krátkej časovej periódy po ukončení zväčšovania objemu, napríklad v dobe kratšej než 5 minút po expanzii. Aj keď by mohla vysoká vlhkosť tabaku privádzaného do vysokotlakého impregnačného pásma spôsobiť zhrútenie tabakových častíc po expanzii u týchto postupov, ktoré nepoužívajú teplo k zväčšovaniu objemu tabaku, bolo zistené, že pri prevádzaní spôsobu so zväčšovaním plniacej kapacity, zväčšuje sa zvyšovaním vlhkosti a môže byť zachovaná vysušením tabaku na vlhkosť nižšiu než asi 13 percent hmotnostných v časovom intervale nasledujúcom po expanzii. Sušenie tabaku sa s výhodou prevádza pri teplotách okolo 177°C alebo nižších a dosiahnutá hodnota vlhkosti nemá byť nižšia než 6 až 8 hmotnostných percent, preto z tabaku nie sú odstránené prchavé vonné látky.

Vo výhodnom prevedení vynálezu je vlhkosť tabaku privádzaného do impregnačného pásma väčšia než 20 percent hmotnostných, najmä je väčšia než 24 percent hmotnostných, aby sa zaistilo podstatné zväčšenie stupňa expanzie tabaku. Tabak s najmä vysokým stupňom vlhkosti sa pred impregnáciou predohreje na teplotu vyššiu než 66°C. Sušenie nasledujúce po zväčšení objemu tabaku, prevádzané spôsobom podľa vynálezu, zaisťuje vysokú úroveň plniacej kapacity tabaku so zväčšeným objemom.

U iného výhodného prevedenia spôsobu podľa vynálezu je dosiahnutie rýchleho dodávania a predbežného vytvárania potrebných dávok pre impregnáciu tabaku a nasledovné zväčšovanie jeho objemu. Zariadenie upravené k prevádzaniu tohto spôsobu obsahuje v podstate zvislo orientovanú dávkovaciu trubku pre vytváranie zvislého stĺpca tabaku. K týmto dávkovacím trubkám je priradené oddeľovacie ústrojenstvo, opatrené najmä sústavou ihiel a je zavádzané do stĺpca tabaku pre jeho rozdelenie na programovo hornú časť, podoprenú deliacim ústrojenstvom, a na spodnú časť pod deliacim ústrojenstvom. Pod deliacim ústrojenstvom je v odstupe od neho umiestnený uzatvárací člen, na ktorý môže dosadnúť stĺpec tabaku, ktorý je tak na uzatváracom člene podoprený, ovšem ak je deliace ústrojenstvo vysunuté zo záberu so stĺpcom tabaku. Uzatvárací člen je možné vysunúť zo záberu so stĺpcom tabaku, preto ak je deliace ústrojenstvo zasunuté do stĺpca tabaku, uvoľnenie uzatváracieho člena vedie k uvoľneniu spodnej časti stĺpca tabaku z dávkovacej trubky.

Toto množstvo tabaku je potom vedené ako jedna dávka do impregnačného pásma. Objem tabakovej dávky môže byť ľahko regulovaný zmenou vzdialenosti medzi deliacim ústrojenstvom a uzatváracím členom.

Podľa ďaľšieho výhodného prevedenia spôsobu podľa vynálezu je zvislo orientovaná dávkovacia trubka využitá tiež pre predhrievanie tabaku, privádzaného do impregnačného pásma. Podľa tohto výhodného prevedenia vynálezu je do dávkovacej trubky vháňaná para v mieste nachádzajúcom sa pod horným koncom stĺpca tabaku pre zahrievanie tabaku na vyššiu teplotu medzi 38°C a 100°C, pričom zahriaty tabak sa potom privádza do impregnačného pásma. Pre privádzanie predohriateho tabaku vo forme jednotlivých dávok do impregnačného pásma je využívaný najmä systém pre rýchle dodávanie tabaku a predbežné odmeriavanie jeho množstva, ktorý bol popísaný v predchádzajúcej časti. Predohrievanie tabaku týmto výhodným konkrétnym prevedením spôsobu podľa vynálezu je rýchle, pretože para sa rýchlo rozšíri vo vnútri celej dávky tabaku. Okrem toho sa už tiež stúpajúcou parou predohríeva tabak nad oblasťou, do ktorej sa vstrekuje para, pričom horné vrstvy tabaku súčasne pôsobia ako izolátor tabaku vo vsrekovacom pásme, preto množstvo potrebného tepla je znížené na minimum.

Zvislo orientovaná dávkovacia trubka je v cfaľšom výhodnom prevedení umiestnená nad otvorom v hornej stene vodorovne usporiadaného nakladacieho potrubia pre prívod dávok tabaku do vysokotlakého impregnačného ústrojenstva. V tomto nakladacom potrubí sú posuvne uložené stlačovacie diely, pohyblivé vo dvoch vzájomne opačných smeroch, pre dopravu tabaku týmto nakladacím potrubím a vtlačovanie tabaku do vysokotlakého pracovného ústrojenstva, nachádzajúceho sa v smere dopravy za nakladacím potrubím. Horný otvor v nakladacej trubke je prepojený s dávkovacou trubkou a toto napojenie je opatrené natáčavým uzatváracím prvkom, ktorý vtlačuje tabak do nakladacieho potrubia. Tým je možné privádzať tabak rôznej hustoty a dodávaného v dávkach o rôznom objeme do impregnačného pásma, a pritom nie je potrebné nahradzovať alebo upravovať prívodné ústrojenstvo.

Vynálezom je tiež zdokonalené riešenie zariadenia s cievkovou jednotkou a valcovým škrupinovým telesom podľa US - PS 4 554 932 (Conrad a White), aby sa dosiahlo zvýšenej trvanlivosti výsledkov spracovania tabaku a väčšej rýchlosti prevádzania tohto postupu. Ak je princíp tohto riešenia s cievkovou jednotkou a valcovou škrupinou využitý u výhodného prevedenia vynálezu, pracuje zariadenie s rýchlosťou štyroch až piatich cyklov za minútu alebo i rýchlejšie. Tak je možné dosiahnuť toho, že sústava obsahujúca cievkovú jednotku uloženú vo valcovom škrupinovom telese vykoná 3 000 až 3 600 alebo i viac cyklov za dvanásťhodinový deň. I keď toto zariadenie zvyšuje pracovnú rýchlosť a hospodárnosť načuchrávania tabaku, bolo zistené, že opakované rozpínanie elastomerných tesniacich krúžkov radiálnym smerom von na valcových koncových dieloch cievkovej jednotky pri vysokých teplotách a vysokých tlakoch môže byť príčinou predčasného ukončenia životnosti tesniacich krúžkov.

Činnosť tesniacich krúžkov je zlepšená a predĺženie ich životnosti je dosiahnuté u takéhoto konkrétneho prevedenia vynálezu zmenšením šírky radiálnej medzery medzi cievkovou jednotkou a vnútornou plochou valcového škrupinového telesa v najmenej jednom mieste, axiálne susediacom s tesniacim krúžkom. Toho je dosiahnuté uložením najmenej jedného prstencového prvku vo forme krúžku so zväčšeným vonkajším priemerom, ktorý je opotrebovávacím prvkom a je umiestnený na každom valcovom koncovom diele cievkovej jednotky v polohe, ktorá je axiálne susediaca a dosadá na najmenej jednu axiálnu čelnú plochu elastomerného tesniaceho krúžku. Vo výhodnejšom prevedení vynálezu sú opotrebovávacie krúžky so zväčšeným vonkajším priemerom umiestnené po oboch stranách každého elastomerného tesniaceho krúžku. Pretože opotrebovávacie krúžky majú väčší obvod než je obvod valcových koncových dielov cievkovej jednotky, aby sa zamedzilo priamemu kontaktu cievkovej jednotky s vnútornou plochou škrupiny a poškrabaniu jej povrchu, je axiálna medzera medzi cievkovou jednotkou a valcovou škrupinou vedľa opotrebovávacích krúžkov zúžená. Umiestnením elastomerných tesniacich krúžkov vedľa opotrebovávacích krúžkov sa dosahuje zlepšeného axiálneho podoprenia tesniacich krúžkov, ak sa tieto tesniace krúžky rozpínajú veľkým vnútorným pretlakom radiálne smerom von. Tým sa opäť minimalizujú deštruktívne axiálne deformácie obvodových častí tesniacich krúžkov.

Podľa ešte iného výhodného konkrétneho prevedenia vynálezu je účinnosť impregnačného zariadenia s cievkovou jednotkou a valcovou škrupinou zlepšená zvýšením rýchlosti vytvárania a odvádzania vysokotlakého plynného expanzného činidla do prstencovej vysokotlakej impregnačnej oblasti vo vnútri škrupiny. Tohto cieľa je dosiahnuté vytvorením prívodných a výpustných otvorov pre plyn, spájajúcich vonkajší priestor s vnútorným priestorom škrupiny, s dostatočnou celkovou prierezovou plochou, a súčasným opatrením týchto prívodných a výpustných otvorov blokovacími alebo uzatváracími prvkami, ktoré sú schopné obmedziť vstup častíc tabaku na minimum.

V ďaľšom konkrétnom prevedení tohto základného riešenia sú plyny privádzané pri vysokom tlaku do valcovej škrupiny a zase z nej odvádzané skupinou vzájomne spolupôsobiacich otvorov v škrupine, ktoré sú rozmiestnené po celom obvode valcovej škrupiny. Otvory sú obklopené prstencovým priestorom, ktorý je vyplnený pracovnou tekutinou a ktorý zaisťuje jej rovnomerné rozvádzanie k jednotlivým otvorom a privádzanie do vnútra všetkými obvodovými otvormi. Priemer každého otvoru je na vnútornej strane škrupiny menší než je dopredu určená veľkosť častíc tabaku, aby sa zamedzilo vnikaniu tabaku do otvorov.

V alternatívnom výhodnom prevedení je vo valcovej škrupine vytvorený najmenej jeden podlhovastý otvor s väčším priemerom podstatne väčším než je veľkosť tabakových častíc. Radiálne proti tomuto podlhovastému otvoru je umiestnený podlhovastý blokováči člen, ktorého vonkajšia plocha má väčšiu šírku než je šírka podlhovastého otvoru a ktorý prebieha od jednej časti jedného koncového dielu cievkovej jednotky k druhému koncovému dielu. Ak sa komorová oblasť cievkovej jednotky, to znamená priestor medzi oboma valcovými koncovými dielmi, pohybuje vo vnútri valcovej škrupiny, prekrýva blokovací člen podlhovastý otvor, preto tabak v cievkovej komore nemôže vnikať do podlhovastého otvoru. Je výhodné, ak sú vo valcovej škrupine vytvorené dva podlhovasté otvory proti sebe a na cievkovej jednotke je upravený zodpovedajúci počet blokovacich členov.

Vynálezom je tiež vyriešený zdokonalený vysokotlaký akumulátor pre vytváranie a uchovávanie dávok plynného expanzného činidla, majúceho vysokú teplotu a vysoký tlak, najmä propánu pri teplote vyššej než 121°C a s tlakom vyšším než 172,3 MPa. U dosiaľ známych zariadení by bolo potrebné pre dodávanie propánu o vysokej teplote a pri vysokom tlaku do impregnačného pásma rýchlosťou postačujúcou pre štyri až päť pracovných cyklov alebo i väčšou buď skladovať alebo použiť akumulátor vo forme tlakovej nádoby majúcej komory oddelené od seba pohyblivým členom. Inertný stlačovací plyn bol uchovávaný v jednej komore a propán bol skladovaný v druhej komore. Pri periodickom doplňovaní propánu do tlakovej komory a jeho opätovnom odoberaní sa pohyblivý člen pohybuje vo vnútri tlakovej komory a môže časom dôjsť k jeho poškodeniu.

Akumulátory podfa vynálezu sú tvorené vysokotlakovou nádobou, obsahujúcou ako expanzné činidlo, tak tiež plynnú stlačovaciu látku vo vnútri nádoby, ktorá ovšem nie je opatrená žiadnym deliacim členom medzi expanzným činidlom a stlačovacou látkou. V jednom z výhodných prevedení tohto akumulátoru je vnútorný priestor udržiavaný na teplote vyššej než je kritická teplota ako stlačovacej látky, tak i expanzného činidla a pod dostatočne veľkým tlakom, aby mala stlačovacia látka i expanzné činidlo vysokú hustotu, blízku hustote kvapaliny. Stlačovacia látka je vyberaná s ohľadom na to, aby jej difúzne vlastnosti vzhľadom k expanznému činidlu boli také, že obe tieto látky môžu byť udržiavané vo vzájomnom kontakte a pritom dochádzalo v extrémne malej miere k premiešavaniu týchto látok difúziou, ku ktorej dochádza medzi oboma uchovávanými látkami za podmienok panujúcich vo vnútri nádoby. Stlačovacou plynnou látkou je najmä dusík a expanzným činidlom je propán. Pri tlakoch vyšších než 172,3 MPa a teplotách nad 93°C môžu byť oba tieto plyny udržiavané v nádobe v podstate oddelené od seba, preto propán sa môže cyklicky doplňovať a odoberať z nádoby s veľmi malými stratami dusíku, spôsobenými jeho preniknutím do propánu.

V ďaľšom výhodnom prevedení akumulátoru podľa vynálezu sú expanzné činidlo a plynný stlačovací plyn udrž.iavané vo vnútri vysokotlakej nádoby, obsahujúcej prvé pásmo a druhé pásmo, upravené pre oddelené uchovávanie dvoch tekutín za teplotných a tlakových podmienok, blížiacich sa nadkritickým hodnotám, a tretie pásmo, ktoré je v tekutinovom prepojení ako s prvým, tak i druhým pásmom a ktoré je upravené pre uchovávanie bariérovej tekutiny medzi tekutinami v prvom a druhom pásme. Bariérová tekutina, ktorou môže byť voda, zabraňuje výraznejšiemu premiešavaniu stlačovacej látky s expanzným činidlom.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude bližšie objasnený pomocou príkladov prevedenia zobrazených na výkresoch, kde znázorňujú obr. 1 schematický rez jedným z výhodných prevedení impregnačného zariadenia, využitého u riešenia podľa vynálezu, s rôznymi prevádzkovými polohami, z ktorých niektoré sú zobrazené čiarkované, obr. 1A schématický priečny rez akumulátorom, ktorý môže byť výhodne využívaný spoločne so zariadením podľa obr. 1 pre rýchly prívod impregnačného činidla s vysokým tlakom a vysokou teplotou do zariadenia a ktorý obsahuje prvú a druhú zónu, ktoré sú upravené pre oddelené udržiavanie dvoch tekutín na teplotných a tlakových podmienkach, blížiacich sa alebo prekračujúcich nadkritické hodnoty, a oblasť prepojenú stĺpcom kvapaliny s prvou i druhou zónou pre udržiavanie bariérovej kvapaliny medzi kvapalinami v prvej a druhej zóne, obr. 2 priečny rez prívodným a nakladacím zariadením pre prívod tabaku, obsahujúcim dvojicu zvislo orientovaných dávkovacích trubiek, upravených pre zásobovanie dvojice vodorovne orientovaných potrubí, umiestnených proti prúdu materiálu v impregnačnom zariadení podľa obr. 1, obr. 2A zväčšený pozdĺžny rez jedným koncom spätne posuvného stláčacieho prvku, uloženého v nakladacom potrubí nakladacieho ústrojenstva z obr. 2, obr. 3 priečny rez výhodným prevedením ústrojenstva pre vstrekovanie pary, vedený rovinou 3-3 z obr. 2, ktoré je napojené na dávkovacie trubky zariadenia podľa obr. 2 pre privádzanie pary do stĺpca tabaku, obr. 4 zväčšený priečny rez, vedený rovinou 4-4 z obr. 2, druhým príkladným prevedením parného vstrekovacieho ústrojenstva, spojeného s dávkovacími trubkami zariadenia zobrazeného na obr. 2, obr. 5 zväčšený priečny rez, vedený rovinou 5-5 z obr. 2, výhodným príkladným prevedením deliaceho ústrojenstva pre rozdeľovanie stĺpca tabaku, prirazených k dávkovacím trubkám, obr. 6 čelný pohľad na spodnú čast dávkovacej trubky zariadenia z obr. 2, zobrazenú čiastočne v reze vedenom rovinou 6-6 z obr. 5 a obsahujúcu skupinu kartáčikov, spojených s deliacim ústrojenstvom pre delenie tabakového stĺpca, obr. 7 zväčšený schématický priečny rez časťou prívodného ústrojenstva z obr. 2, zobrazujúcou vstrekovacie ústrojenstvo pre vstrekovanie pary, rozdeľovacie prvky pre delenie stĺpca tabaku a uzatvárací prvok pre dávkovanie dopredu určeného množstva tabaku do impregnačného expanzného ústrojenstva z obr. 1, obr. 8 priečny rez jednou koncovou časťou cievkovej jednotky, uloženej vo valcovej škrupine zariadenia z obr. 1, zobrazujúci v reze tesniace a opotrebovávacie krúžky, spojené s koncovými dielmi cievkovej jednotky, pričom tento príklad tiež zobrazuje obvodové rozmiestnené otvory, prechádzajúce stenou škrupiny, pre prívod pracovných tekutín do impregnačného pásma, obr. 8A značne zväčšený priečny rez časťou zariadenia zobrazeného na obr. 8 a zobrazujúci výhodné prevedenie jednotlivých otvorov tvoriacich priechody stenou škrupiny, obr. 9 schématický priečny rez sušiacou slučkou pre sušenie tabaku, využitou v smere dopravy tabaku za impregnačným zariadením z obr. 1, obr. 10 pozdĺžny rez časťou alternatívneho prevedenia úpravy pre prívod tekutín do ústrojenstva s cievkovou jednotkou uloženou vo valcovej škrupine ako v zariadení z obr. 1, v ktorom je cievková jednotka zachytená v pohybe medzi nakladacou polohou a medzi impregnačnou polohou, u ktorého sú vo valcovej škrupine vytvorené podlhovasté otvory a radiálne sú proti týmto podlhovastým otvorom usporiadané na cievkovej jednotke blokovacie prvky, obr. 11 priečny rez cievkovou jednotkou uloženou vo valcovej škrupine, vedený rovinou 11-11 z obr. 10 a zobrazujúcou, ako blokovacie členy na cievkovej jednotke blokujú otvory prechádzajúce škrupinou pri prechode cievkovej jednotky škrupinou, obr. 12 zväčšený axonometrický pohľad na podlhovastý blokovací prvok, ktorý je vybraný zo zariadenia z obr. 10 a 11, obr. 13 graf znázorňujúci zväčšovanie objemu tabaku v závislosti na vlhkosti tabaku a na rôznych stupňoch predohriatia tabaku, obr. 14 graf znázorňujúci, ako sa môže zväčšovanie objemu tabaku meniť u tabakov s rôznou hustotou v priebehu impregnácie expanzným činidlom a pri rôzne dlhých dobách impregnácie, a obr. 15 graf odvodený zo zložených expanzných údajov, ktorý ilustruje pružnosť spôsobu zväčšovania objemu tabaku a zariadenia podľa vynálezu a naznačuje celkové zväčšenie objemu tabaku za hodinu ( v kubických metroch za hodinu ), ktoré je možno dosiahnuť pomocou zariadenia podľa obr. 1 ako funkcie impregnačnej doby a stlačenia tabaku.

Príklady í/uvynálezu

V nasledujúcom popise sú podrobnejšie objasnené rôzne príkladné prevedenia spôsobu a zariadenia podľa vynálezu. Zatiaľ čo je vynález objasnený na konkrétnych príkladných postupoch a zariadeniach vrátane tých, ktoré sú zobrazené na výkresoch, rozumie sa, že rozsah vynálezu nie je v žiadnom prípade obmedzený iba na tieto príkladné prevedenia. Naopak, vynález zahŕňa rad ďaľších alternatívnych prevedení a konštrukčných modifikácií, ktoré sú odborníkom zrejmé z predchádzajúcich častí a z nasledujúceho podrobného popisu príkladných prevedení vynálezu.

Obr. 1 znázorňuje schématicky priebeh príkladného prevedenia impregnačného postupu a príkladného zariadenia podľa vynálezu, obsahujúceho cievku uloženú vo valcovom plášti, ako je to popísané v US-PS 4 554 932, ktorého podstata bola uvedená v úvode popisu. Rôzne detaily konštrukčného riešenia podľa US-PS 4 554 932 už nie sú znovu uvádzané, aby bola zachovaná účelná stručnosť popisu. V prípade potreby je možné sa s týmito detailami zoznámiť priamo v tomto spise US-PS 4 554 932.

Ako je schématicky znázornené na obr. 1, tabak sa najprv pripravuje a spracováva v prípravnom pásme 1__0_, aby sa jeho vlhkosť zvýšila na hodnotu vyššiu než 16 percent hmotnostných, najmä vyššiu než 20 percent hmotnostných. Tabak so zvýšenou vlhkosťou potom prichádza do privádzacieho pásma 1_2, v ktorom je tabak zahrievaný postupom, ktorý bude podrobnejšie popísaný v ďaľšej časti, a potom sa privádza do spätne posuvného ústrojenstva, tvoreného cievkovým telesom a uloženého posuvne vo valcovom škrupinovom plášti, tvoriacom vysokotlaké ústrojenstvo pre spracovanie tabaku pracovnou tekutinou.

Vysokotlaké spracovávacie ústrojenstvo s cievkovým úložným telesom a valcovým škrupinovým plášťom obsahuje tlakovú nádobu, ktorá je tvorená valcovou škrupinou 14 vo forme dutého valcového puzdra, a cievkovou jednotkou 1.6. Valcová škrupina 14 a cievková jednotka 16 môžu byť vyrobené z ľubovoľného materiálu, najmä nerezovej oceli a podobne. Pri konštrukčnom návrhu a dimenzovaní týchto dielov zariadenia je potrebné pamätať na to, že tieto diely musia odolávať tlakom porovnateľným s tlakmi vyskytujúcimi sa v tlakových nádobách, ako bude zrejmé z ďaľšej časti.

Cievková jednotka 16 obsahuje valcovité koncové diely 18 a spojovaciu tyč 20. Ak je cievková jednotka 16 uložená vo vnútri valcovej škrupiny 14, ako ja to zobrazené na obr. 1, tvoria koncové diely 18 spoločne so spojovacou tyčou 20 a valcovou škrupinou 14 prstencový priestor s dopredu určeným objemom, tvoriaci utesnenú impregnačnú komoru 22 alebo pásmo. Cievková jednotka 16 je uložená vodorovne a je upravená pre vykonávanie spätného posuvného pohybu v dvoch opačných smeroch medzi nakladacou polohou 24, zobrazenou čiarkovanými čiarami, vykladacou polohou 26 zobrazenou rovnako čiarkovanými čiarami a impregnačnou polohou zobrazenou na obr. 1 plnými čiarami. Cievková jednotka 16 je spojená v axiálnom smere hriadeľom 28, znázorneným iba čiastočne na obr. 1, s rýchločinnýrn hydraulickým piestom alebo s iným neznázorneným hnacím ústrojenstvom pre ovládanie pohybu cievkovej jednotky 16 medzi týmito tromi polohami.

Do cievkovej jednotky 16 sa tabak nakladá v nakladacej polohe 24, ako bude podrobnejšie popísané v ďaľšej časti, a cievková jednotka 16 sa potom presúva do impregnačnej polohy. V impregnačnej polohe je cievková jednotka 16 utesnene uložená vo vnútri valcovej škrupiny 14 a utesnenie je zaistené radiálnym rozpínaním elastomerných tesniacich krúžkov 3.0, ktoré sú uložené v prstencových drážkach vytvorených v každom z cievkových koncových dielov 18. Konštrukčné vytvorenie elastomerných tesniacich krúžkov 30 je popísané podrobnejšie v ďaľšej časti pri objasňovaní príkladu z obr. 8.

Tesniace krúžky 30 sú vytvorené z deformovateľného elastomerného materiálu, napríklad z vulkanizovanej gumy, a sú upravené pre privádzanie hydraulickej kvapaliny do ich vnútorného prstencového priestoru prívodným potrubím 32. Hydraulická kvapalina, napríklad potravinársky olej, je vháňaná do prívodného potrubia 32 z hydraulického akumulátoru 34. Hydraulická kvapalina je vtlačovaná do jedného konca cievkovej jednotky 16 dierou prechádzajúcou spojovacou tyčou 36, zobrazenou čiastočne na obr. 1 a spojenou s najmenej jedným koncom cievkovej jednotky 16. Hydraulická kvapalina tlačí na vnútornú stranu steny tesniacich krúžkov 30 a spôsobuje tak ich rozpínanie smerom von, aby sa tak prstencový priestor, tvoriaci tlakovú impregnačnú komoru 22 utesnil na oboch stranách proti presakovaniu.

S vnútorným priestorom valcovej škrupiny 14 je prostredníctvom skupiny otvorov 42 prepojené prívodné a odvádzacie plynové potrubie 38 pre vysokotlaký plyn, ako bude podrobnejšie popísané pri objasňovaní príkladu z obr. 8. Tieto otvory 42, ktoré môžu byť rozmiestnené po obvode valcovej škrupiny 14, ako je to zrejmé z obr. 8, alebo zo zväčšených pozdĺžnych a priečnych rezov na obr. 10, 11 a 12, a ktoré zaisťujú privádzanie a odvádzanie vysokotlakej tekutiny do tlakovej impregnačnej komory 22, tvorené prstencovým priestorom, ovšem ak je cievková jednotka 16 v impregnačnej polohe. Otvory 42 sú obklopené rozdefovacím kusom 45, ktorý vymedzuje prstencový priestor 44 obsahujúci pracovnú tekutinu privádzanú do valcovej škrupiny 14 obvodovými otvormi 42. Vysokotlaká tekutina preteká obvodovými otvormi 42 a potom sa dostáva do tabaku uloženého a stlačeného okolo cievkovej spojovacej tyče 20 sústavou priechodzích otvorov a kanálkov v cievkovom telese, ktoré sú zobrazené na obr. 8 a budú podrobnejšie popísané v ďaľšej časti.

Pre ovládanie rýchleho privádzania a vypúšťania tekutiny do impregnačnej tlakovej komory 22 je zariadenie opatrené dvojicou rýchločinných ventilov 46, 48. Týmito ventilmi 46, 48 môžu byť najmä guľové ventily majúce veľkosť priemeru vstupného otvoru v rozsahu od 12,7 mm do 43,2 mm alebo i väčšiu, v závislosti na veľkosti tlakovej impregnačnej komory 22, aby sa dosiahlo v podstate okamžitého vpustenia vysokotlakej tekutiny do tlakovej impregnačnej komory 22 a jej opätovného odstránenia. Ventily 46, 48 sa otvárajú a zatvárajú najmä automaticky pomocou neznázorneného rýchločinného ovládača.

Na vstupnej strane je vysokotlaké plynové potrubie 38 napojené na akumulačnú jednotku vo forme akumulátoru 50, ktorý bude podrobnejšie popísaný v privádzaného do akumulátoru Akumulátor 50 môže byť neznázornených ústrojenstiev, ďaľšej časti popisu.

Pre ohrievanie plynu 50 slúži ohrievacia jednotka 52. zahrievaný tiež pomocou ďaľšich ktoré sa starajú predovšetkým o udržiavanie tekutiny vo vnútri akumulátoru 50 v zahriatom stave. Pred ohrievacou jednotkou 52 proti smeru prúdenia plynu je umiestnené vysokotlaké čerpadlo 54, ktoré zaisťuje privádzanie plynu s vysokým tlakom, napríklad 172,4 MPa, k ohrievacej jednotke 52 a k akumulátoru 50. Výpustné plynové potrubie £0, ktoré slúži pre odvádzanie vysokotlakej tekutiny z tlakovej impregnačnej komory 22, je prepojené do neznázorneného pásma pre spätné získavanie zvolených plynov u tekutiny odvádzanej z tlakovej impregnačnej komory 22.

Akumulátor 50 sa používa pre prípravu vysokotlakej tekutiny, napríklad propánu majúceho tlak 172,4 MPa, a jej prívod do impregnačného pásma cievkového impregnátoru, zobrazeného na obr.

1. Akumulátor 50 je tvorený valcovou nádobou 56 vyrobenou z materiálu schopného odolávať vysokým teplotám a tlakom. Na hornej strane a spodnej strane akumulátoru 50 sú vytvorené príslušné prívodné otvory 58, 60 pre prívod plynov s vysokým tlakom.

Inertný vysokotlaký plyn, napríklad dusík majúci tlak vyšší než

172,4 MPa sa privádza prvým prívodným otvorom 58 a v dôsledku pôsobenia tlakových a teplotných podmienok vo vnútri nádoby 56 je udržiavaný oddelene v hornom pásme 62 valcovej nádoby 56, zatiaľ čo expanzná tekutina, napríklad propán, sa privádza druhým prívodným otvorom 60 a je udržiavaná na zvýšenom tlaku, napríklad vyššom než 172,4 MPa, v spodnom pásme 64 valcovej nádoby 56. Valcová nádoba 56 je udržiavaná na teplote a tlaku, ktoré sa blížia alebo prekračujú kritické teploty a tlaky ako stlačovacej tekutiny, tak tiež i expanzného činidla. Za týchto podmienok a pri použití vybraných látok, najmä dusíku ako stlačovacej tekutiny a propánu ako expanzného činidla, môže byť difuzivita plynov v týchto dvoch tekutinových pásmach 62, 64 udržiavaná dostatočne nízka, preto sú tieto tekutiny udržiavané vo vnútri akumulátoru 50 v podstate oddelené od seba.

Pri odvádzaní expanzného plynného činidla z akumulátoru 50 je neznázornenými čidlami zistený pokles tlaku a riadiace ústrojenstvo uvedie do chodu čerpadlo 54., ktoré začne okamžite doplňovať akumulátor 5_0 vysokotlakým expanzným činidlom, najmä propánom. Tlakové čidlo môže byť umiestnené v akumulátore 50 , alebo môže byť súčasťou čerpadla 54. Plynový akumulátor 50 je doplnený plynom v krátkom časovom intervale, pohybujúcom sa v rozmedzí 5 až 30 sekúnd v priebehu časového intervalu vyhradeného u riešenia podľa vynálezu pre impregnáciu tabaku v tlakovej impregnačnje komore 22, zobrazenej na obr. 1.

Ako je to znázornené dvojitou šípkou 65 na obr. 1, úroveň expanzného činidla vo vnútri akumulátoru 50 môže pri doplňovaní a odoberaní tejto látky kolísať cyklicky medzi dopredu určenou hornou hladinou a dopredu určenou spodnou hladinou. Spodná hladina je volená tak, aby bola ešte v určitom dopredu určenom odstupe odo dna valcovej nádoby 56., aby tak pri odvádzaní expanzného činidla nemohlo dôjsť k úniku stlačovacieho plynu. Spodná hladina je volená tiež s ohľadom na potrebu zamedzenia úniku expanzného činidla z oblasti rozhrania medzi oboma tekutinami. Ak je ovšem v zariadení použitý plynný propán a plynný dusík, môže byť spodná hladina pre plynný propán volená najmä okolo 30 cm, pričom je možné nastaviť i iné vzdialenosti podľa veľkosti valcovej nádoby 56 a podľa vnútorných podmienok, ako bude zrejmé z ďaľšej časti popisu.

Detekčné ústrojenstvo ĽC pre snímanie a reguláciu hladiny môže byť využité pre napomáhanie udržiavania hladiny expanzného činidla, napríklad propánu, v dopredu stanovenom rozmedzí, ktoré bolo spomenuté v predchádzajúcej časti. Je tiež výhodné využiť snímače tekutinového rozhrania alebo podobného ústrojenstva pre snímanie hranice medzi expanzným činidlom a stlačovacou látkou. Na signály snímača tekutinového rozhrania reaguje integrálny alebo samostatný riadiaci systém a riadi prívod stlačovacej tekutiny, napríklad plynného dusíku, do akumulátoru 50 a von z neho, alebo odvádzanie, aby sa udržiavalo uchovávanie úrovne expanzného činidla medzi dopredu stanovenou hornou a spodnou hladinou.

Po odvedení expanzného činidla sa načerpá ďaľšia čerstvá dávka expanzného činidla späť do akumulátoru 50., pokiaľ nie je dosiahnuté dopredu stanovenej hornej hodnoty tlaku. Dopredu stanovená horná hodnota tlaku je vybraná po prvé na základe celkového kombinovaného objemu akumulátorovej nádoby, tlakovej impregnačnej komory 22 a plynového potrubia 38 medzi akumulátorom 50 a tlakovou impregnačnou komorou 22 a po druhé na základe požadovaného tlaku v impregnačnom pásme. Pretože tlak v akumulátore 50 v priebehu vypúšťania plynu do plynového potrubia 38 a potom do impregnačného pásma tlakovej impregnačnej komory 22 klesá, pretože plyn má k dispozícii väčší priestor, musí byť hodnota horného tlaku dostatočne veľká, aby výsledný tlak plynného expanzného činidla dosiahol v impregnačnom pásme dopredu stanovenú hodnotu tlaku, zodpovedajúcu impregnačnému tlaku pre impregnáciu tabaku. Tam, kde má byť konečný tlak okolo 172,4 MPa, musí byť horná hodnota tlaku

186,1 MPa až 206,8 MPa, podľa vplyvu uvedených faktorov.

Spravidla ovšem dochádza k určitým stratám stlačovacej tekutiny v priebehu prevádzkovej doby, ktoré sú spôsobené absorbciou stlačovacej tekutiny expanzným činidlom v priebehu jeho kontaktu so stlačovacou tekutinou počas jej prítomnosti v akumulátore 50. I keď sa vo vzťahu medzi tekutinami v akumulátore 50 prejavuje nízka difuzivita plynu, ktorá teoreticky umožňuje udržanie oboch tekutín v oddelenom stave, dochádza i pri extrémne nízkych hodnotách difuzivity dvoch plynov v akumulátore 50 k vypusteniu malého množstva stlačovacej tekutiny spoločne s expanzným činidlom, pretože obe tieto tekutiny sa čiastočne premiesili. Ovšem malý rozsah absorbcie stlačovacej tekutiny nemá všeobecne žiadny negatívny vplyv na expanziu tabaku.

Ak ovšem systém podľa vynálezu obsahuje regeneračné zariadenie pre recykláciu expanzného činidla, bude mať spätné získavanie expanzného činidla, nasledujúce bezprostredne po použití tohto expanzného činidla, za následok oddelenie a spätné získanie všetkej absorbovanej stlačovacej tekutiny, preto môže byť získavané v podstate čisté expanzné činidlo pre recykláciu. Absorbovanú stlačovaciu tekutinu sa spravidla nedarí spätne získavať a naviac prítomnosť absorbovanej stlačovacej tekutiny v expanznom činidle znižuje množstvo expanzného činidla, ktoré môže byť hospodárne spätne získané po použití. Množstvo stlačovacej tekutiny absorbované v expanznom činidle je rovnovážnym množstvom určeným na základe hodnoty difuzivity dvoch tekutín pri teplote a tlaku panujúcich vo vnútri akumulátoru 50, na turbulencii vo vnútri akumulátoru 50 a je najmä menšie než 5% hmotnostných.

Akumulátor 50 upravený pre obmedzenie absorbcie stlačovacej tekutiny expanzným činidlom na minimum je zobrazený na obr. 1Λ. Tento akumulátor 50', používa tretiu tekutinu s väčšou hustotou, napríklad vodu, v oblasti oddeľujúcej expanzné činidlo od stlačovacej tekutiny k vytvoreniu separačnej zóny oddeľujúcej expanzné činidlo od stlačovacej tekutiny. Ako je zrejmé z obr. 1A, akumulátor 50,'obsahuje prvé pásmo 62'pre príjem stlačovacej tekutiny, najmä dusíku, a druhé pásmo 64'pre prijímanie expanzného činidla a jeho udržiavanie v oddelenom stave za náročných vysokých teplotných a tlakových podmienok. Tretie pásmo 61 je v tekutinovom prepojení ako s prvým pásmom 62', tak i s druhým pásmom 64' a udržuje hustejšiu tekutinovú látku, najmä vodu, ako bariérovú tekutinu medzi tekutinami v prvom pásme 62' a druhom pásme 64'.

Bariérová tekutina, zobrazená v akumulátore 50'podľa obr. 1A, obmedzuje výrazne alebo dokonča vylučuje vzájomné zmiešavame f

expanzného činidla a stlačovacej lekutiny i za podmienok, pri ktorých vzniká vírenie tekutín. Tento znak riešenia podľa vynálezu znižuje spotrebu stlačovacej tekutiny a nasledovné straty expanzného činidla v priebehu jeho regenerácie a môže tak zjednodušiť konštrukciu regeneračného systému pre spätné získavanie expanzného činidla, pretože oddeľovanie absorbovanej tekutiny podmienkou. V akumulátore 50' zobrazenom expanzné činidlo, najmä propán, iba malé už nie je na obr. 1A množstvo základnou absorbuje bariérovej tekutiny, napríklad vody.

Do akumulátoru 50' je privádzaná voda, rovnako tak i dusík samostatne a ich ú rove ň je sledovaná samostatnými detekčnými ústrojenstvami LC úrovne rozhrania, ako je to znázornené na obr. 1A, ktoré sú naviac zapojené v jkombináciii s integrálnymi alebo samostatnými ovládacími jednotkami pre riadenie prívodu vody a dusíku Nj2 do akumulátoru 50'. iTieto riadiace operácie reagujú na detekčné ústrojenstvo LC úrovne pzrhania a zaisťujú pridávanie vody v množstve a rýchlosti za jednotku času, ktoré sú dostatočné pre udržiavanie celkového množstva vody v akumulátore 50'medzi dopredu stanovenými hornými a spodnými medznými úrovňami. Riadiace ústrojenstvo okrem toho zaisťuje dodatočný prívod alebo odoberanie dusíku v závislosti na signáloqh úrovňových detektorov, aby sa udržiavalo rozhranie medzi vodou a dusíkom vo výške nachádzajúcej sa v rozmedzí dopredu stanovených medzných polôh.

V akumulátorovej jednotke, znázornenej na obr. 1A, je druhé pásmo 64/. v ktorom je udržiavané expanzné činidlo v podstate oddelene v čiastočne uzatvorenej valcovej komore, umiestnenej vo vnútri hornej časti väčšej tlakolvej nádoby. Toto, alebo podobné usporiadanie je najmä výhodnlé u systému podľa vynálezu využívajúceho bariérovú tekutinjj, ktorá má väčšiu hustotu než stlačovacia tekutina a tiež expanzné činidlo. Je zrejmé, že toto konštrukčné prevedenie a usporiadanie je iba jedným z možných výhodných príkladných prevedení

I _ „ , vynálezu a ze je možne použiť i iných

I nádob pre vytvorenie pohyblivej tekutinovej vrstvy pre oddelenie iných tekutín od seba vo vnútri nádoby.

Obr. 1 a 1A znázorňujú výhodné príkladné prevedenia akumulátoru 50, 50' podľa vynálezu, je ovšem možné použiť i iných zariadení zaisťujúcich prakticky okamžité dodávanie expanzného činidla s vysokým tlakom a vysokou teplotou. Takéto zariadenie môže byť opatrené nádobou obsahujúcou iba expanzné činidlo s vysokou hustotou, udžiavané nad nadkritickou teplotou. Ak ovšem nádoba obsahuje pomerne značné množstvo expanzného činidla v porovnaní s množstvom expanzného činidla odobraného v každom cykle a ak sa expanzné činidlo udržiava na vysokej hustote, môže byť uskutočnené odvádzanie expanzného činidla z nádoby s iba malým poklesom tlaku v expanznom činidle.

Napríklad pri tlaku 189,3 MPa a teplote 149°C je hustota propánu

380,6 kg/m³. Pri rovnakej teplote a tlaku 172,4 MPa je hustota propánu 365,2 kg/m³ Z toho vyplýva, že z nádoby o obsahu jednej kubickej stopy (28,3 dm³) a obsahujúcej propanovú tekutinu udržiavanú na tlaku 189,3 MPa a teplote 149°C je možné odvádzať 0,44 kg propánu pri teplote 149°C do impregnačného pásma pri iba malom poklese tlaku, ktorý sa zníži z 189,3 MPa na 172,4 MPa.

V ešte inom príkladnom prevedení vynálezu je možné použiť mechanického akumulátoru pre dodávanie expanzného činidla. Jedným z takýchto mechanických akumulátorov, doporučovaných v súčasnej dobe k použitiu, je akumulátor „ Metal bellows' “ firmy Parker Bertea Aerospace, Parker Hannfin Corp., Metal Bellows Division z Moorparku, Kalifornie.

V príklade na obr. 1 je tlak propánu privádzaného do tlakovej impregnačnej komory 22 najmä vyšší než 137, 9 MPa, s výhodou sa pohybuje medzi 172,3 MPa a 206,8 MPa. V súlade s riešením podľa vynálezu bolo zistené, že pri použití týchto tlakov sa dosahujú mimoriadne krátke impregnačné doby pre impregnáciu tabaku, pohybujúce sa medzi 5 až 15 sekundami a pritom sa dosiahne veľmi výrazného zvýšenia plniacej kapacity tabaku, ktorá sa napríklad zvýši o 50% až 100%. Teplota propánu je s výhodou udržiavaná na hodnote vyššej než 138°C, najmä medzi 149°C a 204°C, napríklad okolo 149 157°C. Tým sa zaisťuje dodávka šetrného tepla pre zahrievanie tabaku v impregnačnom pásme.

Na obr. 2 je znázornené výhodné príkladné prevedenie vstupného prívodného a plniaceho ústrojenstva tabaku. Tabak v ľubovoľnej forme vrátane tabakových listov i so stopkami a žilkami, prúžkami tabaku, z ktorých sú stopky a žilky odstránené, náplne cigár, rezanej náplne cigariet, tvorenej rezanými alebo drtenými prúžkami pre výrobu cigariet, najmä vo forme rezaných prúžkov náplne, je zvlhčený v bloku 66 pomocou známych ústrojenstiev, ktorých vytvorenie je odborníkom zrejmé, aby sa dosiahlo vlhkosti najmenej 13% a s výhodou najmenej 20%, a potom tabak prechádza pneumatickým dopravným potrubím 68 do dávkovacieho ústrojenstva 70..

Dávkovacie ústrojenstvo 70 je v znázornenom príkladnom prevedení tvorené dvoma samostatnými dávkovacími trubkami 72, 74. Každá z dávkovacích trubiek 72, 74 má v podstate pravouholnikový prierez, ktorého veľkosť sa plynulé zväčšuje v smere posuvu tabaku. Ako je odborníkom zrejmé, dávkovacie trubky môžu mať i iné telesné vytvorenie, napríklad prierez kruhového tvaru.

Tabak prichádzajúci z dopravného potrubia 68 vstupuje do plniaceho ventilu 76., ktorý je umiestnený na hornej strane dávkovacích trubiek 72, 74 . V systéme podľa vynálezu môže byť týmto plniacim ventilom 76 ľubovoľný ventil používaný v stave techniky pre privádzanie tuhých materiálov, napríklad tabaku. Príkladom takéhoto plniaceho ventilu 76 môže byť rotačný ventil so skupinou lopatiek, zobrazený na obr 2. Takto dodávaný tabakový materiál vytvára v podstate zvislé stĺpce tabaku v každej z dávkovacích trubiek 72, 74 . Tieto zvislé stĺpce tabaku majú dopredu stanovenú výšku, ktorá je monitorovaná v každej z dávkovacích trubiek 72, 74 výškovými čidlami pre snímanie výšky stĺpca tabaku. Výška tabakového stĺpca je s výhodou v každej z dávkovacích trubiek 72, 74 medzi 90 cm a 120 cm. Ak ovšem výška tabaku poklesne pod dopredu stanovenú minimálnu hodnotu v ktorejkoľvek z dávkovacích trubiek 72, 74 , výškové čidlá 78 uvedú do činnosti plniaci ventil 76 , preto do dávkovacích trubiek 72, 74 sa privádza ďaľšie množstvo tabaku tak dlho, pokiaľ nie je dosiahnutá požadovaná výška.

Po rozdelení a privedení tabaku do každej z dávkovacích trubiek 72, 74 začne prebiehať predohrievacie spracovávanie parou, ktorá ďalej zvyšuje vlhkosť tabaku. Predohrievaním tabaku sa zaisťuje teplo pre vytvorenie vhodných podmienok ku krátkodobému cyklu v impregnačnom pásme. Okrem toho ďaľšia vlhkosť dodaná tabaku plní funkciu pri zaisťovaní dobrých výsledkov pri zväčšovaní objemu tabaku a zvyšuje vláčnosť tabaku. U riešenia podľa vynálezu bolo zistené, že ak sa privedie tabak do tlakovej impregnačnej komory 22 s vlhkosťou vyššou než 20 % hmotnostných, najmä medzi 24% a asi 30% hmotnostnými a ak je predohriaty na teplotu vyššiu než 66°C, je možné dosiahnut podstatne väčšieho načuchrania. Pri prevádzaní spôsobu podľa vynálezu je tabak ako zvlhčovaný, tak tiež predohrievaný parou injektovanou do každej z dávkovacích trubiek 72, 74 . Zahrievanie parou je výhodné z toho dôvodu, že teplo môže byť pritom efektívne a účinne prevádzané do tabaku súčasne so zvyšovaním jeho vlhkosti. Okrem toho, pretože tabak prichádza do kontaktu s parou v dávkovacích trubkách 72, 74, pôsobia vrstvy tabaku nad oblasťou alebo oblasťami, v ktorých sa prevádza vstrekovanie pary, ako izolačné vrstvy a tým sa zvyšuje účinnosť použitia vstrekovania pary pre zahrievanie tabaku.

Para je injektovaná do každej z dávkovacích trubiek 72, 74 v miestach nachádzajúcich sa pod horným koncom tabakového stĺpca v dávkovacích trubkách 72, 74 . Na obr. 2 sú zobrazené dva parné injektory 80, 82 , ktoré budú podrobnejšie popísané v ďaľšej časti. Tieto parné injektory 80, 82 vyžadujú suchú paru, ktorá môže byť zaistená predohrievaním alebo vonkajším zahrievaním parných trubiek a potrubia, aby sa zamedzilo kondenzácii. Teplota pary injektovanej do tabaku je dostatočne vysoká pre ohriatie tabaku na teplotu vyššiu než je teplota okolného prostredia, najmä vyššia než 52°C, výhodnejšie vyššia než 66°C, napríklad na teplotu od 66°C do 93°C.

Obr. 3 a 4 zobrazujú dve príkladné prevedenia ústrojenstva zaisťujúceho vstrekovanie pary do stĺpcov tabaku. Na obr. 3 je toto ústrojenstvo tvorené parným injektorom 80 zobrazeným v reze vedenom rovinou 3-3 z obr. 2. Para je vstrekovaná prívodnými potrubiami 84 do vonkajšej rozdeľovacej komory 86 , obklopujúcej dávkovaciu trubku 72 . Rozdeľovacia komora 86 je vytvorená v odstupe od vonkajšej steny dávkovacej trubky 72 a tvorí prstencový uzavretý priestor 88 , v ktorom je obsiahnutá vstrekovaná para. Rozdeľovacia komora 86 je prepojená s vnútorným priestorom dávkovacej trubky 72 množstvom otvorov 90 rozmiestnených na dvoch vzájomne protiľahlých stenách dávkovacej trubky 72.. Para prechádzajúca týmito otvormi 90 preniká do stĺpca tabaku, ako je to naznačené šípkami na obr. 3.

Obr. 4 znázorňuje iné výhodné prevedenie ústrojenstva pre vstrekovanie pary, ktorým je para vháňaná do stĺpca tabaku. Na tomto obr. 4 je týmto ústrojenstvom druhý parný injektor 82 vo forme zasúvateľnej vidlicovej jednotky tvorenej dutým mostíkom 92 , ktorý nesie skupinu dutých dierovaných klincov 94 . Parný injektor 82 je uložený vodorovne a môže vykonávať posuvný pohyb vo dvoch vzájomne opačných smeroch medzi prvou polohou na vonkajšej strane dávkovacej trubky 7_2_ a druhou polohou vo vnútri dávkovacej trubky 72. K druhému parnému injektoru 82 je svojou piestnicou pripojený hydraulický valec s piestom, ktorý ovláda pohyb tohto injektážneho ústrojenstva medzi dvoma krajnými polohami, preto duté dierované klince 94 vnikajú do stĺpca tabaku a opäť sa z nej vysúvajú, ako je to naznačené dvojitou šípkou na obr. 4. Po vsunutí dutých dierovaných klincov 94 do stĺpca tabaku sa do nich začne vháňať prívodným potrubím 96 para, ktorá prichádza do dutého mostíku 92 a potom do každého z dutých dierovaných klincov 94 zasúvacej jednotky. Para potom vystupuje z dutých dierovaných klincov 94 sústavou vstrekovacích otvorov 98 v každom dutom dierovanom klinci 94. a dostáva sa do stĺpca tabaku, ako je to naznačené šípkami.

I keď je na obr. 2 zobrazené použitie oboch druhov injektážnych ústrojenstiev pre injektovanie pary, odborníkom je zrejmé, že v praxi je postačujúce použitie iba jedného z nich. Je ovšem pokladané za výhodné použitie kombinácie dvoch injektorov pary, aby sa zaistilo, že para bude rovnomerne injektovaná do celého prierezu tabakového stĺpca.

Parné injektory 80, 82 podľa vynálezu sú najmä umiestnené v miestach pozdĺž tabakového stĺpca, vybraných tak, aby v podstate všetka para injektovaná do stĺpca tabaku kondenzovala pred dosiahnutím horného konca tabakového stĺpca. Injektovaná para postupuje nahor vo vnútri tabakového stĺpca a zahrieva pri svojom stúpavom pohybe tabak v stĺpci. Teplo sa z pary postupne stráca a para potom kondenzuje na tabaku ako jeho vlhkosť do tej doby, dokiaľ nezkondenzuje všetka para.

Po svojom predohriati a zvlhčení postupuje tabak v stĺpci smerom dole a je privádzaný vo forme dávok do nakladacích potrubí 110, zobrazených na obr. 2. S každou z dávkovacích trubiek 72, 74 je funkčne spriahnuté deliace ústrojenstvo 112 pre delenie stĺpca tabaku, zobrazené na obr. 2. Deliace ústrojenstvo 1 12 má svoj pracovný nástroj rovnako spätne posuvný vo dvoch opačných a v podstate vodorovných smeroch ako klincový parný injektor 82., pričom tento nástroj sa pohybuje medzi prvou polohou mimo stĺpec tabaku a druhou polohou vo vnútri stĺpca.

Pohľad zhora na výhodné príkladné prevedenie deliaceho ústrojenstva 112 je zobrazený na obr. 5. Ako je zrejmé z tohto obr. 5, deliace ústrojenstvo 112 pre delenie stĺpca tabaku obsahuje ovládaciu tyč 114. nosný mostík 116 a skupinu tesne vedľa seba rozmiestnených klincov 118. Deliace ústrojenstvo 1 12 sa pohybuje medzi prvou a druhou koncovou polohou, aby rozdelilo stĺpec tabaku na hornú časť a spodnú časť a tak oddelilo dopredu stanovené množstvo tabaku, predstavujúce jednu dávku, ktorá sa potom odvádza zo spodného konca každého tabakového stĺpca. Ak sú klince 118 zasunuté do tabakového stĺpca otvormi, ktoré budú podrobnejšie popísané v ďaľšej časti, je horná časť stĺpca tabaku nad deliacim ústrojenstvom 112 podoprená sústavou klincov 118. Klince 118 sú uložené pomerne tesne u seba, napríklad vo vzdialenostiach od 6 mm do 25 mm, poprípade až 38 mm. Spodná časť tabakového stĺpca pod klincami 118 sa potom dostáva vo forme dávky tabaku do nakladacieho potrubia 110.

Deliace ústrojenstvo 112 pre delenie tabakového stĺpca, opatrené klincovitými deliacimi prvkami, je vo výhodnom prevedení zvislo prestaviteľné pre voliteľné zasahovanie do tabakového stĺpca v niekoľkých dopredu určených a vertikálne predsadených polohách. Na obr. 7 je zobrazený rozsah H výšiek, v ktorých môže byť poloha deliaceho ústrojenstva 112 pre delenie tabakového stĺpca aretovaná. Touto konštrukčnou úpravou je získaná možnosť zmeny voľby množstva tabaku v jednej dávke, ktorý je dodávaný do nakladacieho potrubia 110, pretože aretovanim polohy deliaceho ústrojenstva 112 sa nastaví veľkosť dávky tabaku odoberanej zo spodného konca tabakového stĺpca.

Klince 118 deliaceho ústrojenstva 112 prenikajú do tabakového stĺpca skupinou zvislých podlhovastých štrbín, ktoré sú vytvorené proti klincom 118 v dvojitej stene časti dávkovacej trubky 72, ako je to najlepšie zrejmé z obr. 6 a 7. Obr. 6 znázorňuje prvú vonkajšiu bočnú stenu 120 tejto časti dávkovacej trubky 72. ktorá je opatrená podlhovastými zvislými štrbinami 122. Vonkajšia bočná stena 120 je na obr. 6 čiastočne odrezaná, aby bolo možné zobraziť vnútornú bočnú stenu 124 dvojitej časti dávkovacej trubky 72. umiestnenej v odstupe od vonkajšej bočnej steny 120 a obsahujúcej druhý rad zvislých štrbín 126. umiestnených proti prvým zvislým štrbinám, a skupinu vodorovných kartáčikov 128, prirazených ku zvislým štrbinám 126. K vonkajšej bočnej stene 120 môže byť potom prirazená skupina druhých kartáčikov 130. Dvojstenná konštrukcia tejto časti dávkovacej trubky 72 slúži ako zachytávacia nádrž, ktorá zachytáva častice tabaku, ktoré sa priliepajú na klincoch 118 deliaceho ústrojestva 112 pri vyťahovaní klincov 118 z tabakového stĺpca. Kartáčiky 128, 130 stierajú prilipnuté tabakové častice z povrchu klincov 118. Pri svojom vyťahovaní z vnútrajška tabakového stĺpca do polohy na vonkajšej strane od vonkajšej bočnej steny 120 prichádzajú klince 118 do kontaktu s radmi kartáčikov 128, 130 a tabakové častice sa stierajú z povrchu klincov 118a padajú do medzery 132 medzi oboma bočnými stenami 120, 124. Tabakové častice prepadávajú medzerou 132 medzi oboma bočnými stenami 120, 124 do jej spodnej časti a vypadávajú vypadávacim otvorom 134. vytvoreným na spodnom konci medzery 132.

So spodným koncom každej z dávkovacých trubiek 72, 74 je spojený uzatvárací člen 140 vytvorený najmä vo forme rotačného ventilu. Uzatvárací člen 140 je umiestnený v ceste posúvajúceho sa stĺpca tabaku vo zvislej polohe pod deliacim ústrojenstvom 112 pre podoprenie tabakového stĺpca v dobe, kedy je deliace ústrojenstvo 112 vysunuté zo záberu s tabakových stĺpcom. Blokovací uzatvárací člen 140 sa uvoľňuje od tabakového stĺpca pre uvoľnenie spodnej časti tabakového stĺpca pod deliacim ústrojenstva 112 a k jej prívodu do nakladacieho potrubia 110.

Blokovací uzatvárací člen 140 je najmä rotačný ventil so vzduchovým ovládaním. Vzduchový uzatvárací rotačný ventil môže mať niektoré zo známych konštrukčných prevedení, ktoré sú odborníkom známe, a s výhodou je tvorený rotačným ventilom bez rotačných lopatiek, pracujúcim prerušovane a schopným prijať a odovzdať jednu dávku tabaku naraz, ako je to zobrazené na obr. 7. Bezlopatkový rotačný ventil podľa obr. 7 obsahuje skriňu 142, v ktorej je uložený otočné lyžicové koleso 144. ktorý sa môže otáčať okolo svojej strednej osi vo vnútri skrine 142. U zariadení podľa vynálezu je možné použiť tiež vzduchového uzatváracieho ventilu s plynulým prevádzkovým režimom, opatreného sústavou lopatiek.

vonkajšej bočnej stene 120 môže byť potom prirazená skupina druhých kartáčikov 130. Dvojstenná konštrukcia tejto časti dávkovacej trubky 72 slúži ako zachytávacia nádrž, ktorá zachytáva častice tabaku, ktoré sa priliepajú na klincoch 118 deliaceho ústrojestva 112 pri vyťahovaní klincov 118 z tabakového stĺpca. Kartáčiky 128, 130 stierajú prilipnuté tabakové častice z povrchu klincov 118. Pri svojom vyťahovaní z vnútrajška tabakového stĺpca do polohy na vonkajšej strane od vonkajšej bočnej steny 120 prichádzajú klince 118 do kontaktu s radmi kartáčikov 128, 130 a tabakové častice sa stierajú z povrchu klincov 118 a padajú do medzery 132 medzi oboma bočnými stenami 120, 124. Tabakové častice prepadávajú medzerou 132 medzi oboma bočnými stenami 120, 124 do jej spodnej časti a vypadávajú vypadávacím otvorom 1 34, vytvoreným na spodnom konci medzery 132.

So spodným koncom každej z dávkovacých trubiek 72, 74 je spojený uzatvárací člen 140 vytvorený najmä vo forme rotačného ventilu. Uzatvárací člen 140 je umiestnený v ceste posúvajúceho sa stĺpca tabaku vo zvislej polohe pod deliacim ústrojenstvom 112 pre podoprenie tabakového stĺpca v dobe, kedy je deliace ústrojenstvo 112 vysunuté zo záberu s tabakových stĺpcom. Blokovací uzatvárací člen 140 sa uvoľňuje od tabakového stĺpca pre uvoľnenie spodnej časti tabakového stĺpca pod deliacim ústrojenstva 112 a k jej prívodu do nakladacieho potrubia 110.

Blokovací uzatvárací člen 140 je najmä rotačný ventil so vzduchovým ovládaním. Vzduchový uzatvárací rotačný ventil môže mať niektoré zo známych konštrukčných prevedení, ktoré sú odborníkom známe, a s výhodou je tvorený rotačným ventilom bez rotačných lopatiek, pracujúcim prerušovane a schopným prijať a odovzdať jednu dávku tabaku naraz, ako je to zobrazené na obr. 7. Bezlopatkový rotačný ventil podľa obr. 7 obsahuje skriňu 142, v ktorej je uložený otočné lyžicové koleso 144, ktorý sa môže otáčať okolo svojej strednej osi vo vnútri skrine 142. U zariadení podľa vynálezu je možné použiť tiež vzduchového uzatváracieho ventilu s plynulým prevádzkovým režimom, opatreného sústavou lopatiek.

Uzatvárací člen 140 je zobrazený na obr. 7 vo vyprázdnenej polohe, v ktorej podopiera stĺpec tabaku. Ak má byť odobraná zo spodného konca tabakového stĺpca ďaľšia dávka tabaku, zasunie sa klincové deliace ústrojenstvo 112 do tabakového stĺpca a uzatvárací člen 140 sa otočí o 180° zo svojej hradiacej polohy do prijímacej polohy, v ktorej sa môže plniť tabakom a v ktorej je otočné lyžicové koleso 144 natočené svojou otvorenou stranou 146 smerom nahor a je napojené na spodný koniec tabakového stĺpca. V tejto polohe prijíma lyžicové otočné koleso 144 tabak zo spodnej časti tabakového stĺpca a potom sa opäť natočí o 180° do polohy, v ktorej odovzdáva dopredu odmeranú dávku tabaku do nakladacieho potrubia 110. Použitie vzduchových hradiacich rotačných ventilov ako uzatváracieho členu 140 je obzvlášť výhodné z toho dôvodu, že vo svojej vydávacej polohe, zobrazenej na obr. 7, ventil blokuje a podopiera tabakový stĺpec a súčasne zaisťuje pomocou svojho tesnenia 14 8 dokonalé oddelenie tabakového stĺpca od impregnačného pásma, do ktorého je privádzané expanzné činidlo.

Systém podľa vynálezu pre vydávanie jednotlivých dávok tabaku poskytuje celý rad výhod. Predovšetkým je možné ľahko a presne reguľovať množstvo tabaku dodávaného do impregnačného pásma. Pre reguláciu tohto množstva môže byť deliace ústrojenstvo 112 premiestňované vo zvislom smere do rôznych výškových polôh, aby sa vytvorili dávky tabaku s ľubovoľným požadovaným objemom pre následnú impregnáciu. Okrem toho sa použitím dávkovacích trubiek 72, 7 4 dosiahne v podstate rovnomerného rozloženia dávky tabaku naprieč šírky nakladacieho potrubia 110, ktoré sa nachádza pod nimi. Vydávanie dávky tabaku je rýchle a je schopné zaistiť dodanie každej dávky tabaku do impregnačného pásma v súlade s krátkou dobou trvania impregnačných cyklov u systému podľa vynálezu.

Ako je zrejmé z opätovného pohľadu na obr. 2, dopredu určené množstvo tabaku je tak prevedené do nakladacích potrubí

110, pomocou ktorých sa naplní prstencový priestor cievkovej jednotky 16 impregnačného ústrojenstva. Ako je zrejmé z obr. 2, jednotlivé dávky 150 tabaku sú nakladané do prstencového priestoru cievkovej jednotky 16 v nakladacej polohe 24., zobrazenej na obr. 1, pomocou dvojice vzájomne protiľahlých polovalcových nakladacích a stlačovacich dielov 152, ktoré sú uložené v nakladacích potrubiach 110 posuvne spätnými pohybmi. Nakladacie potrubia 110 majú vo výhodnom príkladnom prevedení pravouholnikový prierez a sú vyrobené z materiálu, ktorý je schopný odolávať oderu a opotrebeniu, vyvolávanému opakovanými posuvnými pohybmi vo vodorovnom smere vo vnútri nakladacích komôr , napríklad z tvrdeného hliníku. Okrem toho je výhodné, ak sú horné plochy a spodné plochy nakladacích a stlačovacich dielov 152, ako je to najlepšie zrejmé z obr. 2A, opatrené tvrdými plastovými puzdrami 154, ktoré zaisťujú mazanie medzi vnútornými stenami nakladacích komôr a vonkajšími plochami nakladacích a stlačovacich dielov 152 pre zamedzenie ich zadrenia alebo vzpriečenia. Príkladnými materiálmi pre vytvorenie plastových puzdier 154 je polyetheretherketon (PEEK ), vyrábaný firmou ICI America and RTP Co.

Každý z nakladacích a stlačovacich dielov 152 je spojený prostredníctvom ovládacej tyče 1 56 so spätne posuvnými hnacími úst roj e n stvárni, napríklad s hydraulickým piestom 157 alebo podobným prvkom, ktorý ovláda jej cyklický pohyb medzi zatiahnutou polohou a vysunutou polohou. Dávky tabaku sú privádzané do nakladacích potrubí 110 nakladacími otvormi 158 vytvorenými v ich hornej stene. Nakladacie otvory 158 prebiehajú najmä na celej šírke nakladacích potrubí 1 10 a sú umiestnené medzi odtiahnutou polohou nakladacích a stlačovacich dielov 1 52 a ich vysunutou polohou. K týmto nakladacím otvorom 158 sú prirazené otočné uzatváracie prvky 160 pre ich uzatváranie, ktoré sú schopné vtlačiť dávku 150 tabaku do nakladacej komory pri svojom pohybe do uzatvorenej polohy, vyznačenej na obr. 2 čiarkovanými čiarami. K oddeleniu nakladacej komory od impregnačného zariadenia je použité najmä dvojice hradiacich prvkov 162, ktoré môžu byť rovnako klincovými uzatváracími členmi. Hradiace prvky 162 sú uložené pohyblivo medzi prvou polohou, v ktorej sú ich hradiace prvky umiestnené z vonkajšej strany nakladacích potrubí 110, a druhou hradiacou polohou, v ktorej sú pracovné klince vsunuté do nakladacích potrubí 110 a bránia tak ďaľšiemu postupu vo vnútri nakladacích potrubí 1 1 0 , ovšem ak je uzatvárací diel uzatvorený.

Pre vpravovanie dávok 150 tabaku do cievkovej jednotky 1 6 sa tabakové dávky 150 vyprázdňujú z rotačného uzatváracieho člena 140 vo forme rotačného ventilu nakladacím otvorom 158 do nakladacieho potrubia 110. Do týchto nakladacích potrubí 110 sa vsunú hradiace prvky 162 a otočný uzatvárací prvok 160 sa natočí smerom dolu, aby prekryl nakladací otvor 158, pričom pri tomto uzatváracom pohybe poprípade stláča dávku 150 tabaku vo vnútri nakladacích potrubí 110 , pokiaľ je to potrebné.

Polovalcové nakladacie a stlačovacie diely 152 sa potom začnú premiesťovať do svojej vysunutej polohy. Dávky 150 tabaku sa posúvajú vodorovným smerom vnútorným priestorom nakladacích potrubí 110 účinkom nakladacích a stlačovacích dielov 152 a sú vtlačované do prstencového priestoru na obvode cievkovej jednotky 16. Vzájomne protiľahlé polovalcové nakladacie a stlačovacie diely 152 spolupracujú vo svojej maximálne vysunutej polohe navzájom a vytvárajú tak spoločne valcovú škrupinu okolo spojovacej tyče 20 cievkovej jednotky 16, preto stlačený tabak je udržiavaný na spojovacej tyči 20 cievkovej jednotky 1 6 v priebehu svojho pohybu do impregnačnej polohy, ktorá bude popísaná v ďaľšej časti. Valcová škrupina zostavená z dvojice polovalcových nakladacích a stlačovacích dielov 152 prvkov môže byť tiež vymedzená čiastočne jedným rámovým dielom alebo dvojicou neznázornených rámových dielov, ktoré môžu byť umiestnené nad a/alebo pod osou cievkovej jednotky 16. Takéto rámové prvky sú s výhodou upravené tak, aby lícovali s okrajmi polkruhových

Μ nakladacích a stlačovacích dielov 152 pre vytvorenie uzatvoreného valcového priestoru okolo stlačovaného tabaku.

Naložená cievková jednotkia 16 sa posúva do svojej impregnačnej polohy, ako je to zobrazené na obr. 1 a 8, a tesniace krúžky 30 na oboch konjcoch cievkovej jednotky 16 sú

Ί tlačené radiálne smerom von hydráulickou kvapalinou privádzanou prívodným potrubím 32 pre utesnenie tlakovej impregnačnej komory 22 proti unikaniu látok z jej vnútorného priestoru. Tesniace krúžky 30 sú s výhodou spojené vulkanizáciou alebo inak vlepené do prstencových drážok, vytvorených na obvode koncových dielov 18 cievkovej jednotky 16. Na rozhraní medzi každým z elastomerných tesniacich krúžkov 3_0_ a tekutinovým prívodným potrubím 32 je uložená deformovateľná doštička alebo deformovatefný pásik 153, aby tesniace pásky 30 neboli prilepené ku dnu prstencových drážok v miestach vyústenia prívodného potrubia 32. preto tento krycí deformovatefný pásik 153 sa pri prívode tekutiny môže vytlačiť smerom von.

V prstencových drážkach, vytvorených v obvodovej ploche každého koncového dielu 18 cievkovej jednotky 16 sú upevnené prstencové prvky 16 0' , ktorými môžu byť krúžky odolné proti oderu alebo stieracie krúžky, a sú uložené v axiálnom smere bezprostredne vedľa najmenej jed n ej čelnej strany každého z tesniacich krúžkov 30. Krúžky odolné voči opotrebeniu majú obvod väčší než každý z valcových koncových dielov 18 cievkovej jednotky 16. u ktorej sa zužuje prstencový priestor alebo medzera medzi cievkovou jednotkou 16 a valcovou škrupinou 14. Zužovaním tejto medzery žískavajú elastomerné alebo elastomerné tesniace krúžky 30 lepšie axiálne vedenie v priebehu časového intervalu, kedy slúžia pre utesnenie špár. Takto obmedzená deštruktívna deformácia tesniacich krúžkov 30 vedie k „pretekaniu, alebo vytlačovaniu“| obvodových okrajov tesniacich krúžkov 30 do prstencového priestoru medzi valcovými koncovými i dielmi 1 8 cievkovej jednotky 1 6 a valcovou škrupinou 1 4.

Každý z tesniacich krúžkov čelnej ploche prstencového pr’ povrchu na obvode koncových je s výhodou pripojený vku 160' , odolného voči oderu, a dielov 18 cievkovej jednotky 1 6. ý prstencový prvok 160' vo forme k

Vo výhodnom prevedení je každ^ krúžku odolného voči oderu umiestnený vedľa oboch koncových čelných plôch elastomerných tesniacich krúžkov 30 a je k nim pre ti privarením, prilepením pomocou lepidla, a podobne.

oderu môžu byť pripojené upevnený. Prvky odolné k tesniacim krúžkom 30 vulkanizačným procesom

Obr. 8 zobrazuje také výhodné prevedenie konštrukcie priechodu, umožňujúceho vzájomné prepojenie plynových potrubí 38, 40 pre prívod vysokotlaké ho plynu vnútrajškom valcovej škrupiny j_4 pre zaistenie veľmi rýchleho dodania expanzného činidla. Po obvode valcovej škrupiny 14 je vytvorená sústava otvorov 42.. Zväčšená prierezová plocha priechodu, zaistená otvormi 42 tvoriacimi skupinu, zabezpečuje zvýšenú rýchlosť privádzania a odvádzania vysokotlakej tekutiny do tlakovej impregnačnej komory 22 a opäť z nej von, ovšem ak je cievková jednotka 16 v impregnačnej polohe. Je výhodné, ak sú otvory 42 orientované diagonálne a zužujú sa do užších úsekov 43 otvorov s menšími priemermi, ako je to znázornené na obr. 8 a 8A, aby tak bránily vstupu tabakových čaptíc do priechodov v priebehu presunu cievkovej jednotky 1 6 z jednej polohy do druhej.

Vonkajší rozdeľovači prstenec 45 obklopuje valcovú škrupinu 14 a vytvára okolo otvorov 42 rozmiestnených po celom obvode valcovej škrupiny 14 prstencový priestor 44. Otvory 42 sú vyústené do prstencovej drážky 162' v koncových dieloch 1 8 cievkovej jednotky 16. ktorá je prepojená sústavou radiálnych kanál i kov 164 a axiálnych kanálikov 166 s drážkam i 170 vytvorenými v povrchovej ploche spojovacej tyče 20. Vysokotlaká tekutina, ktorá bola privedená plynovým potrubím 38. prúdi otvormi 42 do kanálikov 164, 166, až sa dostane do pozdĺžnych drážok 170. V týchto pozdĺžnych drážkach 170 sa tekutina dostáva do styku s tabakom naloženým a stlačeným kolkom spojovacej tyše 20 cievkovej jednotky 16, vyteká z pozdĺžnych kanálikov 170 a dostáva sa do tabaku, ako je to zobrazené šípkami na obr. 8. Spojovacia tyč 20 je obklopená najmenej jednou neznázornenou sieťkou, ktorá má zamedziť upchaniu pozdĺžnych drážok 170 tabakom.

Obr. 10, 11 a 12 zobrazujú alternatívne príkladné prevedenia zariadenia pre zvýšenie účinnosti impregnátoru s cievkovou jednotkou, uloženou v škrupine, zvýšením rýchlosti dodávania vysokotlakého plynného expanzného činidla do prstencovej vysokotlakej impregnačnej zóny a odoberanie expanzného činidla z impregnačnej zóny. Ako je zrejmé z obr. 10 a 12, zariadenie podľa tohto konkrétneho prevedenia je zobrazené s telesom cievkovej jedntoky 1 6 nachádzajúcim sa v pohybe medzi nou polohou. Cievková jedotka 1 6 nakladacou polohou a impregnač je tak zobrazená čiastočne vó vnútri valcovej škrupiny 14 a čiastočne mimo nej. U tohto príkladného prevedenia zariadenia podľa vynálezu sú otvory 42 prechádzajúce valcovou škrupinou 1 4 vytvorené vo forme štrbín s podlhovastým tvarom prierezu, ktorý je najmä veľmi blízky tvaru prierezovej plochy ventilov 46, 48 v plynových potrubiach 38, 40, ktoré privádzajú a odvádzajú expanzné činidlo do impregnačného ústrojenstva a z neho von. Tým sa dosiahne zníženia trecej interakcie medzi otvormi a expanzným činidlom a výsledného efektu založeného na väčšej prepravnej rýchlosti expanzného činidla pri vstupe do impregnačného ústrojenstva a výstupu z neho.

Pretože podlhovasté otvory 42 majú priemer väčší, než je veľkosť častíc tabaku, napríklad tabakovej rezanej náplne, obsahuje príkladné prevedenie zariadenia podľa vynálezu, zobrazeného na obr. 10 až 12, blokovací člen 260 pre uzatváranie priechodu, ktorý je najlepšie viditeľný z obr. 11 a ktorý zamedzuje, alebo aspoň obmedzuje vstup tabaku do f

podlhovastých otvorov 42. Blokovací člen 260 pre blokovanie priechodu je tvorený podlhovastým telesom, opatreným vonkajšou plochou 262, ktorá má väčšiu šírku než je priemer otvorov 42. Ako je najlepšie zrejmé z obr. 11 a 12, blokovací člen 260 je napojený v pozdĺžnom smere medzi obvodové časti koncových dielov 1 8 cievkovej jedntoky 16 a je umiestnený v radiálnom smere oproti otvorom 42., prechádzajúcim valcovou škrupinou 14, ako je to zrejmé z obr. 11.

Ako je zobrazené na obr. 11, blokovacie členy 260 prebiehajú naprieč časti spojovacej tyče 20 cievkovej jednotky 16, ktorá na druhej strane tvorí vnútornú stenu „komory“ na cievkovej jednotke 16 pre uloženie tabaku. Ovšem, ak táto časť cievkovej jednotky 16 prechádza valcovou škrupinou 1 4, prekrývajú blokovacie členy 260 otvory 42 prechádzajúce valcovou škrupinou 14, preto tabaku nachádzajúcemu sa v cievkovej komore je zamedzený prístup do podlhovastých otvorov 42. Ako je najlepšie vidieť z obr. 11 a 12, vonkajšia plocha blokovacieho členu 260 je s výhodou zakrivená a jej zakrivenie odpovedá tvaru vnútornej plochy valcovej škrupiny 14. Spodná časť blokovacieho členu 260 sa vo výhodnom prevedení zužuje, aby sa čo najmenej zmenšil priestor pre uloženie tabaku.

Vo výhodnom prevedení tejto časti zariadenia podľa vynálezu sú vo valcovej škrupine 14 vytvorené najmenej dva podlhovasté otvory 452 a na cievkovej jednotke 16 je vytvorený tomu zodpovedajúci počet blokovacích členov 260, ako je zrejmé z výkresov. Okolo vonkajšej strany valcovej škrupiny 14 je uložený rozdeľovači prstenec 45., ktorý vymedzuje prstencový priestor 44 prepojujúci navzájom oba otvory 42. preto expanzné činidlo privádzané vstupným otvorom 38' v rozdeľovačom kuse 45 sa môže dostávať do cievkového priestoru oboma skupinami otvorov 42. vo valcovej škrupine 14 súčasne. Podobne sa môže vypúšťané expanzné činidlo odvádzať všetkými otvormi 42 vo valcovej škrupine 14 a výstupným otvorom 40' v rozdeľovačom kuse 45.

Tiež týmto opatrením sa zvyšuje rýchlosť prívodu a odvádzanie expanzného činidla z impregnačného ústrojenstva tvoreného cievkovou jednotkou 16 a valcovou škrupinou 14 a tým je umožnené skrátenie dĺžky doby jedného pracovného cyklu.

Ako je opäť zrejmé z obr. 1, v ďalšej pracovnej operácii, nasledujúcej po privádzaní expanzného činidla do impregnačného zariadenia, sa stlačený a impregnovaný tabak udržuje počas krátkeho časového intervalu, pohybujúceho sa od 1 - 2 sekúnd do asi 20 sekúnd, v impregnačných podmienkach, potom sa tlak zníži. Zníženie tlaku by malo prebehnúť prakticky okamžite, to znamená, malo by byť uskutočnené v časovom intervale do jednej sekundy. Toho je možné dosiahnuť sčasti využitím rýchločinného ventilu, majúceho veľký prierez priechodzieho otvoru pre rýchle vypúšťanie plynu a zníženie tlaku. Vo výhodnom príkladnom prevedení je zariadenie opatrené neznázorneným snímačom tlaku, umiestneným vo vnútri impregnačného zariadenia pre snímanie tlaku a zahájenie vypúšťania tekutiny z tesniacich krúžkov 30 na cievkovej jednotke 1 6, ovšem ak tlak vo vnútri dosiahne dopredu stanovenej hodnoty, ktorá je vyššia než hodnota okolného atmosférického tlaku a je rovná napríklad 352 kPa. Tlak hydraulickej kvapaliny v prívodnom potrubí 32. napájajúcim tesniace krúžky 3.0, sa sníma druhým snímačom tlaku. Pred okamžikom, než tlak poklesne na hodnotu atmosférického tlaku, napríklad pri tlaku okolo 350 kPa, spustí tento snímač činnosť hydraulického piestu pripojeného k hriadeľu 28 pre ovládanie pohybu cievkovej jednotky 16. Cievková jednotka 16 sa potom v podstate okamžite posúva do vykladacej polohy 26., preto expanzia tabaku môže začať.

Vo vykladacom pásme pre odoberanie tabaku je usporiadané pneumatické vykladacie ústrojenstvo, tvorené napríklad bezolejovým vykladacím kompresorom, ktorý nie je zobrazený a ktorý usmerňuje tekutinu, napríklad vysokotlaký vzduch alebo dusík, na vrstvu tabaku obklopujúceho cievkovú jednotku 16 v dobe, kedy sa cievková jednotka 16 pohybuje do vykladacej polohy 26 a von z nej. Expandovaný tabak, odoberaný vo vykladacej polohe 26, expanduje prakticky okamžite a je podľa obr. 1 vedený do regeneračnej násypky 172 a potom do dopravného ústrojenstva 174. napríklad do závitovkového dopravníku alebo podobnej dopravnej jednotky. Tabak majúci s výhodou značnú vlhkosť, napríklad väčšiu než 13 percent hmotnostných, je dopravovaný do sušiaceho pásma 176 pomocou dopravného ústrojenstva 174.

Ako je n aj lepšie zrejmé z obr. 9, expandovaný tabak sa privádza do sušiaceho potrubia 178 v sušiacom pásme, v ktorom je nadnášaný ohriatym vzduchom, pohybujúcim sa smerom hore. Zahriaty vzduch má s výhodou teplotu nižšiu než asi 177°C, najmä má teplotu v rozmedzí od 93°C do 149°C. Tabak sa dopravuje sušiacim pásmom pri teplote a počas doby postačujúcej ku zníženiu vlhkosti na menej než 13 percent hmotnostných, najmä na vlhkosť medzi 6 a 12 percentami hmotnostnými. Vysušený expandovaný tabak sa potom privádza do oddeľovacieho pásma 180, kde fluidné látky vrátane expanzného činidla prechádzajú sitom 182, alebo iným oddeľovacím ústrojenstvom, napríklad cyklonovým odlučovačom, a sú prevádzané do regereračnej slučky 184.

Plyn prechádzajúci regeneračnou slučkou 184 je tvorený predovšetkým dusíkom, alebo iným inertným plynom, ktorý je injektovaný do tejto regeneračnej slučky 184 vo vstrekovacom pásme 186 pre vstrekovanie plynu. Dusík sa zahrieva v ohrievači 18 8, prechádza ventilátorom 190 a potom pokračuje v pohybe regeneračnou slučkou 184 k miestu vstupu tabaku. Z regeneračnej slučky 184 sa plynulo odvádza odoberací prúd 192 a je prevádzaný do tepelného oxidačného pásma, v ktorom sa spaľuje propán v dusíku.

f

Tabak potom prechádza z oddeľovacieho pásma 180 k rotačným ventilom 194, 196, prerušujúcim prúd plynu, a potom sa získava späť v regeneračnom pásme 198. Dva rotačné ventily 194, 196 zamedzujú prístupu akéhokoľvek množstva propánu z vonkajšej strany do regeneračného pásma 198. Pre spoľahlivé zaistenie tejto funkcie sa preto tiež privádza medzi obidva rotačné ventily 194, 196 inertný plyn, napríklad dusík. Ako je to zobrazené na obr. 2, dusík sa môže privádzať tiež do iných oblastí systému z podobných dôvodov. V tejto súvislosti môže byť okolo spodnej časti zariadenia vytvorený zabezpečovací plášť 200, zobrazený na obr. 2 bodkočiarkovanými čiarami. Tento zabezpečovací plášť 200 je upravený pre spätné získavanie akéhokoľvek množstva propánu, unikajúceho zo systému v priebehu jeho činnosti. Do rôznych miest tohto systému je plynulé dodávaný dusík. Propán unikajúci rôznymi netesnosťami systému, sa spätne získava vo vnútri zabezpečovacieho plášťa 200 a je privádzaný do termálneho oxidačného ústrojenstva ku spaľovaniu.

Hoci pri použití propánu alebo podobného plynu ako expanzného činidla, poprípade expanzného činidla typu popísaného v US - PS 4 531 529 (White a Conrad), nie je nutné tabak zahrievať, aby sa dosiahlo fixácie tabaku v expandovanej forme, bolo teraz zistené, že tabak s vysokou vlhkosťou môže expandovať na vyšší stupeň než tabak s normálnou vlhkosťou. Bolo ovšem tiež zistené, že niektoré, alebo všetky zvýšené objemy sa môžu stratiť, pretože príliš vlhký tabak sa môže zbortiť. Sušenie prebiehajúce spôsobom podľa vynálezu však, ako bolo skúškami zistené, uchováva zvýšený objem.

Sušiaci proces prebieha obzvlášť rýchlo a po zvýšení objemu tabaku napríklad začína po kratšej dobe, než 5 minút od dokončenia expanzie, najmä prebieha v časovom intervale kratšom než 1 minúta po expanzii. Je ovšem tiež možné začať tabak sušiť bezprostredne po ukončení expanzie. Je ovšem tiež takéto príkladné prevedenie, kedy sa ventilátorom využívaným pre odstraňovanie tabaku z cievkovej jednotky 16 môže v prípade potreby vháňať zahriaty dusík a tabak sa môže ihneď prevádzať do sušiaceho pásma.

Vplyv vlhosti tabaku na jeho expanzii je znázornený na obr. 13, na ktorom je graf znázorňujúci mieru zväčšenia objemu tabaku pri rôznych vlhkostiach a rôznych stupňoch predohriatia tabaku. Vo všetkých prípadoch bol tabak impregnovaný počas 15 sekúnd propánom pri tlaku okolo 172,3 MPa a predohriaty na teplotu okolo 149°C. Pred expanziou mal tabak plniacu kapacitu okolo 450 cm²/100g. Ako je zrejmé z obr. 13, zvýšením obsahu vlhkosti v tabaku na úroveň okolo 20 percent hmotnostných sa výrazne zlepšila expandovateľnosť tabaku, najmä ak bol tabak zahriaty na teplotu okolo 66°C alebo vyššiu.

Ak je ako impregnačná tekutina použitý propán, je kumulatívne množstvo tepla dodávaného do impregnačného pásma z ohriateho propánu a z predohriateho tabaku výhodne postačujúce pre vytvorenie impregnačných podmienok v impregnačnom pásme, to znamená teploty medzi 116 °C a 132 °C, najmä okolo 127 °C. Bolo zistené, že impregnácia prebiehajúca za teploty okolo 127 °C a tlaku okolo 172,3 MPa môže byť uskutočnená v čase okolo 5 sekúnd alebo kratšom, ak je teplo privádzané ako predohriatym tabakom, tak tiež i predohriaty m propánom.

Stupeň stlačenia tabaku v priebehu impergnácie tiež ovplyvňuje stupeň zväčšenia objemu. Tabak sa stláča pri impregnácii na stlačovaci pomer aspoň 1,5 : 1. Stlačovací pomer vyjadruje pomer objemu tabaku pred stlačovaním a po ňom. Objem tabaku pred stačovaním alebo nakyprený objem sa určuje meraním hustoty tabaku v kockovom kontajneri, ktorého všetky strany majú dĺžku jednej stopy, to znamená 30,5cm. Tabak sa nasype do tohto kockového kontajneru a zváži sa, aby sa určila hustota voľne sypaného tabaku. Objem dávky voľne sypaného tabaku pred stlačovaním na obvode cievkovej jednotky 16 a po ňom môže byť určovaný z hmotnosti dávky a hodnoty hustoty voľne sypaného tabaku. Objem voľne sypanej dávky tabaku sa potom podeli obejmom stlačenej dávky tabaku, to znamená, objemom dávky tabaku spracovanej v impregnačnom ústrojenstve, tvorenom napríklad cievkovou jednotkou 16. aby sa určil stlačovací pomer. Všetky hodnoty sú zisťované pri skutočnej vlhkosti, alebo sú upravované podľa skutočnej vlhkosti dávky tabaku, privádzanej do impregnačného pásma. Tak napríklad pre cievkovú jednotku 16 s objemom jej impergnačného priestoru 409,7 cm³ by pri stlačovani tabaku, majúceho voľne sypaný objem 819,3 cm³, na obvodovú plochu cievkovej jednotky 1 6 mal výsledný stlačovací pomer 2 : 1.

Tabak je s výhodou stlačovaný na väčší stlačovací pomer než 2:1, až do pomeru 3 : 1, alebo i väčšieho. Stlačovaním tabaku sa zväčšuje jeho hustota, preto tabak privádzaný do impregnačného pásma má podstatne väčšiu hustotu než je hustota tabaku pred stlačovaním. Odborníkom je známe, že hustota voľne sypaného tabaku sa môže meniť vo veľmi širokých medziach v závislosti na tom, či sa jedná o tabak v listovej forme, alebo v rezanej náplňovej forme, o aký druh tabaku ide, na vlhkosti tabaku a radu ďaľších faktorov. U zariadení podľa vynálezu sa používa tabak s baliacou hustotou 320 až 561 kg/m³, vypočítanou pre vlhkosť 12%. Hoci môže zvýšenie hustoty baleného tabaku zvýšiť do istej miery dobu cyklu pre dosiahnutie zhodnej expanzie, u riešenia podľa vynálezu boli tiež s úspechom používané baliace hustoty väčšie než 400 až 480kg/m³, a vyššie, vypočítané pre vlhkosť 12%, pričom boli dosiahnuté doby impregnácie kratšie než 20 sekúnd a plniaca kapacita sa zvýšila o viac než 50 - 100%.

Na obr. 14 je zobrazený graf, znázorňujúci možnosti zmien zväčšenia objemu tabaku v závislosti na zmenách hustôt tabaku v priebehu impregnácie a pri rôznych impregnačných časoch. Tento graf znázorňuje impregnáciu vzorkov tabaku, majúcich vlhkosť 27% propánom za rovnakých podmienok, ktoré boli popísané v predchádzajúcej časti. Impregnačné doby sa menili od 4 sekúnd do 20 sekúnd. Vzorky tabaku, ktoré mali počiatočnú hustotu voľne sypaného tabaku okolo 100 kg/m³ pri vlhkosti 12% a pri teplote 24°C, boli stlačené na hustotu 320, 400, 480 a 560 kg/m³ (všetky hustoty boli vypočítané alebo upravené pre vlhosť 12%). Ako je zrejmé z obr. 14, stupeň expanzie sa zväčšuje s predlžovaním impregnačných časov a so znižovaním stlačenia tabaku. Vynikajúceho zväčšenia objemu tabaku je ovšem dosiahnuté i pri vysokých baliacich hustotách a krátkych impregnačných časoch okolo 10 sekúnd alebo i kratších.

Obr. 15 zobrazuje flexibilitu expanzného procesu a zariadenia podľa vynálezu. Tento graf je zložených grafom obsahujúcim rôzne expanzné hodnoty a ukazuje celkové zvýšenie objemu tabaku za hodinu ( v kubických metroch za hodinu), ktoré je možné dosiahnuť v zariadení podľa obr. 1 ako funkciu impregnačných časov a stlačení tabaku. Tieto údaje predpokladajú, že je k dispozícii priestor pre uloženie tabaku okolo 6,555 dm³ a že proces prebieha plynulo v zobrazených cyklických časových intervaloch. Ako je z tohto grafu na obr. 15 zrejmé, je možné zvýšiť množstvo spracovávaného tabaku skrátením dôb trvania cyklu a zvýšením stlačenia tabaku. To je skutočnosť vyplývajúca zo zvýšeného množstva spracovania tabaku a nehľadiac na skutočnosť, že expanzia každej dávky tabaku nebola nevyhnutne tak veľká, ako by bolo možné dosiahnuť pri nižších hustotách a/alebo pri dlhšej dobe trvania cyklu. Riešením podľa vynálezu je tak vytvorený flexibilný spôsob spracovania tabaku, ktorý umožňuje meniť stupeň expanzie tabaku a množstvo spracovávaného tabaku za jednotku času.

Rôzne aspekty procesov pre zaisťovanie expanzie tabaku, ktoré boli popísané v predchádzajúcej časti popisu, boli uvádzané najmä v spojitosti s použitím propánu ako impregnačného činidla, podporujúceho expanziu tabaku a použitím impregnačných teplotných podmienok blízkych alebo prekračujúcich nadkritické teploty spoločne s podmienkami zahŕňajúcimi zvýšený tlak blížiaci sa alebo prekračujúci nadkritický tlak, a v spojení so zariadením podľa vynálezu. Je zrejmé, že spôsob a zariadenie podľa vynálezu môžu byť obmieňané a nemusia byť prevádzané iba podľa popísaných a zobrazených príkladných prevedení. Napríklad ak nie je požadovaná regenerácia expanzného činidla, najmä propánu, môže byť expanzné činidlo v nasledujúcom použití spaľované. Okrem toho sú základné znaky spôsobu vyvolávania expanzie tabaku a zariadení k prevádzaniu tohto spôsobu, i keď sú najvýhodnejšou oblasťou ich využitia expanzné postupy a zariadenia, využívajúce expanzného činidla s vysokou hustotou pri nadkritických teplotách a používajúce krátke impregnačné časy, je možné tento spôsob a zariadenie využiť tiež u rôznych obmien expanzných procesov využívajúcich rôznych expanzných činidiel a rôznych zariadení.

Plniaca kapacita tabaku, uvažovaná v súvislostiach uvedených v tomto popise, je meraná normálnymi postupmi s využitím elektronického automatického merača plniacej kapacity, ktorý je opatrený tuhým miestom o priemere 92,1 mm, uloženým posuvne vo valci s rovnakým vnútorným priemerom a pôsobiacim na vzorku tabaku uloženú vo valci tlakom 182,8 kPa počas 5 sekúnd. Tieto parametre by mali simulovať baliace podmienky, ktorým je tabak vystavený v zariadení pre výrobu cigariet v priebehu vytvárania tabakových povrazcov. Pre testovanie expanzie tabaku bolo používané odvážených tabakových vzoriek o hmotnosti 50g. Pre neexpandovaný tabak sa používali vzorky o hmotnosti 1 OOg.

Vlhkosť tabakových vzoriek sa merala umiestnením stogramovej vzorky tabaku do drôteného košíku s okami a nasledovným umiestnením tohto košíku do pece s núteným vháňaním vzduchu, v ktorej je teplota udržiavaná na asi 93°C, počas doby okolo dvoch minút. Tabak sa zvážil i s drôteným košíkom pred zahrievaním v peci a po ňom a strata hmotnosti, vyjadrená v percentách hmotnosti tabaku pred zahrievaním a po zahrievaní, bola pokladaná za vlhkosť v percentách.

Vynález bol podrobne objasnený na uvedených príkladoch prevedenia, ovšem u týchto príkladých prevedení môžu byť uskutočnené mnohé zmeny, variácie a modifikácie, a aby pritom riešenie neprekročilo rámec vynálezu, popísaného v predchádzajúcom popise a definovaného v nasledovných patentových nárokoch.

Claims (42)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zariadenie pre dodávanie zahriateho tabaku do impregnačného pásma, vyznačujúce sa tým, že obsahuje dopravné potrubie (68) pre prívod tabaku, dávkovacie ústrojenstvo (70), nadväzujúce na dopravné potrubie (68), pre odmeriavanie dávok tabaku dodávaných do impregnačného pásma, parné injektory (80) pre vháňanie pary do dávok tabaku a ústrojenstvo pre dopravu zahriateho tabaku do impregnačného pásma.
2. 2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa t ý m, že ústrojenstvo pre dopravu tabaku do impregnačného pásma obsahuje vodorovne orientované potrubie (110), opatrené plniacim otvorom (158) vo svojej hornej stene a upravené pre dodávanie tabaku do impregnačného pásma.
3. 3. Zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa t ý m, že plniaci otvor (158) vo vodorovnom potrubí (110) je opatrený otočným uzatváracím prvkom (160), upraveným pre vtlačovanie tabaku do vodorovného potrubia (110).
4. 4. Zariadenie podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúce sa tým, že parný injektor (80) obsahuje prvky pre vedenie pary skupinou otvorov vytvorených v najmenej jednej stene, ktorá je v styku s dávkou tabaku.
5. 5. Zariadenie podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúce sa tým, že parný injektor (80) obsahuje prvky pre vháňanie pary do tabaku pri teplote postačujúcej k zahriatiu tabaku na teplotu najmenej 52°C.
6. 6. Zariadenie podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúce sa tým, že parný injektor (80) obsahuje prvky pre vháňanie pary do tabaku pri teplote postačujúcej k zvýšeniu teploty tabaku na najmenej 66°C.
7. 7. Zariadenie pre vtláčanie tabaku do impregnačného pásma, vyznačujúce sa tým, že obsahuje dvojicu vzájomne protiľahlých potrubí (110), cievkovú jednotku (16), spätne pohyblivú medzi svojou prvou polohou, umiestnenou medzi otvorenými koncami protiľahlých potrubí (110), a impregnačnou polohou, nachádzaj úcou sa vo vnútri valcového škrú pinového telesa (14), pričom cievková jednotka (16) obsahuje prvý a druhý kotúčový diel (18) a spojovaciu tyč (20) spájajúcu navzájom oba koncové diely (18), medzi ktorých vnútornými stranami a plochou spojovacej tyče (2 0) je vytvorený okolo spojovacej tyče (20) prstencový priestor, a stláčacie ústrojenstvo pre stláčanie tabaku, posuvné spätnými posuvnými pohybmi vo vnútri každého potrubia (110) medzi odtiahnutou polohou a vysunutou polonou pre dopravu tabaku potrubím (110) a jeho vtláčanie do prstencového priestoru na ciev kov ej jednotke (16). pričom stláčacie ústrojenstvo pre stláčanie tabaku obsahuje vždy stláčaci diel (152) s polovalcovou čelnou plochou, ktorej veľkosť a tvar sú upravené pre vytvorenie spolupôsobiacej valcovej plochy okolo prstencového priestoru cievkovej jednotky (16).
8. 8. Zariadenie podľa nároku 7, vyznačujúce sa t ý m, že každé potrubie (110) je opatrené otvorom (158) ýo svojej hornej stene pre nakladanie tabaku do potrubia (110) v mieste medzi odtiahnutou polohou a vysunutou polohou stláčacieho ústrojenstva a otočným uzatváracím prvkom (160) pre

   I uzatvorenie tohto otvoru (158) a vtláčanie tabaku do potrubia (110).
9. 9. Zariadenie podľa nároku 7 alebo 8, vyznačujúce sa t ý m, že obsahuje parný injektor (80) pre vháňanie pary co tabaku.

   f
10. 10. Zariadenie podľa najmenej jedného z nárokov 7 až 9, vyznačujúce sa tým, že cievková jednotka (16) je opatrená tesniacimi prvkami upravenými pre vytvorenie tesnenia medzi valcovými koncovými dielmi (18) cievkovej jednotky (16) a vnútornou plochou valcovej škrupiny (14), ak je cievková jednotka (16) v pracovnej polohe, pričom škrupinou (14), koncovými dielmi (18) a tesniacimi prvkami je vymedzená tlaková komora a vo valcovej škrupine (14) sú vytvorené vstupné prvky pre prívod pracovnej tekutiny do tlakovej komory, ovšem ak je cievková jednotka (16) vsunutá do pracovnej polohy, pričom vstupné prvky majú celkovú plochu svojich priečnych prierezov dostatočnú pre rýchle privádzanie spracovávanej tekutiny do komory a blokovacie ústrojenstvo pre zachytávanie častíc a obmedzenie vstupu pevného materiálu do vstupných prvkov.
11. 11. Zariadenie podľa nároku 10, vyznačujúce sa t ý m, že vstupné prvky obsahujú skupinu otvorov (42), rozmiestnených po obvode valcovej škrupiny (14), a blokovacie prostriedky obsahujú vstupné úseky (43) otvorov (42), majúce menší prierez než je dopredu určená veľkosť pre zamedzenie vstupu častíc do otvorov (42).
12. 12. Zariadenie podľa nároku 11, vyznačujúce sa t ý m, že skupina otvorov (42) prechádzajúcich valcovou škrupinou (14) je po obvode obklopená vonkajším prstencovým priestorom (44) pre usmerňovanie pracovnej tekutiny rovnomerne ku všetkým otvorom (42) vo valcovej škrupine (14).
13. 13. Zariadenie podľa nároku 10, vyznačujúce sa t ý m, že vstupné prvky obsahujú najmenej jeden podlhovastý otvor (42) so zväčšeným priemerom, podstatne väčším, než je veľkosť častíc rezanej tabakovej náplne, pričom blokovacie prvky pre blokovanie vstupu častíc tabaku obsahujú najmenej jeden podlhovastý blokovací člen (262), majúci vonkajšiu plochu (262) s väčšou šírkou, než je priemer aspoň jedného otvoru (42) a blokovací člen (260) je vrazený pozdĺžne medzi Časti koncových dielov (18) cievkovej jednotky (16).
14. 14. Zariadenie podľa nároku 13, vyznačujúce sa t ý m, že blokovací člen (262) je umiestnený radiálne oproti najmenej jednému podlhovastému otvoru (42) so zväčšeným priemerom.
15. 15. Zariadenie podľa nároku 14, vyznačujúce sa t ý m, že vo valcovej škrupine (14ä sú vytvorené najmenej dva podlhovasté otvory (42) so zväčšeným prierezom a vonkajšia strana týchto otvorov (42) je obklopená prstencovým priestorom (44) pre vedenie pracovnej tekutiny súčasne týmito najmenej dvomi otvormi (42).
16. 16. Zariadenie podľa najmenej jedného z nárokov 10 až

    15, vyznačujúce sa tým, že cievková jednotka (16) je opatrená elastomerným tesniacim krúžkom (30), uloženým v prstencovej drážke na obvode každého koncového dielu (18), prostriedkami pre deformovanie elastomerného tesniaceho krúžku (30) radiálne smerom von pre obvodový kontakt s vnútornou plochou valcovej škrupiny (14) pri umiestnení cievkovej jednotky (16) v impregnačnej polohe, v ktorej je valcovou škrupinou (14), koncovými dielmi (18) cievkovej jednotky (16) a tesniacimi prostriedkami vytvorená po privedení tlakovej látky tlaková komora, a najmenej jedným prstencovým prvkom (160'), uloženým na časti obvodu každého valcového koncového dielu (18) a majúceho obvod väčší než koncový diel (18) a susediaci axiálne s najmenej jednou čelnou plochou elastomerného tesniaceho krúžku (30), uloženého na obvode koncového dielu (18).
17. 17. Zariadenie podľa nároku 16, vyznačujúce sa t ý m, že každý z elastomerných tesniacich krúžkov (30) je spojený s axiálne susedným prestencovým prvkom (160').
18. 18. Zariadenie podľa nároku 16 alebo 17, vyznačujúce sa t ý m, že každý z elastomerných tesniacich krúžkov (30) je upevnený v prstencovej obvodovej drážke, vytvorenej na obvode koncového dielu (18) cievkového prvku (16).
19. 19. . Zariadenie podľa najmenej jedného z nárokov 16 až 18, vyznačujúce sa tým, že vedľa každej čelnej plochy tesniacich krúžkov (30) je axiálne umiestnený jeden z prstencových prvkov (160'), ktorý je pripojený k tesniacemu krúžku (30).
20. 20. Spôsob zväčšovania objemu tabaku, vyznačujúci sa t ý m, že sa dávka tabaku, majúca dopredu určenú predexpanznú vlhkosť väčšiu než 13 percent hmotnostných, umiestni do impregnačnej komory, tabak sa impregnuje v impregnačnej komore pomocou expanzného činidla, potom sa tabak odoberie z impregnačnej komory a impregnovaný tabak sa vystaví pôsobeniu podmienok postačujúcich k zväčšeniu objemu tabaku a vytvoreniu expandovaného tabaku s vlhkosťou väčšou než 13 percent hmotnostných a nakoniec sa tabak suší na postexpanzívnu vlhkosť nižšiu než 13 percent hmotnostných pre udržanie hodnoty zväčšenia objemu tabaku, vyplývajúcej z vystavenia tabaku expanzívnym podmienkam.
21. 21. Spôsob podľa nároku 20, vyznačujúci sa t ý m, že sušenie sa prevádza v časovom intervale kratšom než 5 minút a prebiehajúcom pred nasledovným načuchrávaním tabaku.
22. 22. Spôsob podľa nároku 21, vyznačujúci sa t ý m, že sušenie sa prevádza v časovom intervale kratšom než 1 minúta a prebiehajúcom pred nasledovným načuchrávaním tabaku.
23. 23. Spôsob podľa najmenej jedného z nárokov 20 až 22, vyznačujúci sa tým, že sušenie sa prevádza pri teplote do 177°C.
24. 24. Spôsob podľa najmenej jedného z nárokov 20 až

    23, vyznačujúci sa tým, že tabak vychádzajúci zo sušiaceho procesu má vlhkosť väčšiu než 6 percent hmotnostných.
25. 25. Spôsob podľa najmenej jedného z nárokov 20 až

    24, vyznačujúci sa tým, že do impregnačnej komory sa ukladá tabak s vlhkosťou vyššou než asi 20 percent hmotnostných.
26. 26. Spôsob podľa najmenej jedného z nárokov 20 až 24, vyznačujúci sa tým, že do impregnačnej komory sa ukladá tabak s vlhkosťou vyššou než asi 24 percent hmotnostných.
27. 27. Spôsob podľa najmenej jedného z nárokov 20 až

    26, vyznačujúci sa tým, že do impregnačnej komory sa ukladá tabak majúci teplotu vyššiu než 66°C.
28. 28. Spôsob podľa najmenej jedného z nárokov 20 až

    27, vyznačujúci sa tým, že sušenie sa prevádza pôsobením prúdu ohriateho plynu na expandovaný tabak.
29. 29. Spôsob podľa nároku 28, vyznačujúci sa t ý m, že prúd plynu sa zahreje na teplotu medzi 93 °C a 149 °C.
30. 30. Spôsob podľa nároku 28 až 29, vyznačujúci sa t ý m, že tabak sa dopravuje sušiacim pásmom prúdom zahriateho plynu počas doby postačujúcej pre zníženie vlhkosti na 6 až 12 percent hmotnostných.
31. 31. Spôsob podľa nároku 20 až 30, vyznačujúci sa t ý m, že pri impregnačnej operácii sa tabak privedie na dobu najviac asi 15 sekúnd do styku s propánom pri tlaku väčšom než 137,9 MPa.

    t
32. 32. Spôsob podľa nároku 20 až 31, vyznačujúci sa t ý m, že propán použitý k pôsobeniu na tabak umiestnený v impregnačnej komore sa predohreje na teplotu vyššiu než 132°C.
33. 33. Spôsob podľa nároku 32, vyznačujúci sa t ý m, že súčtové množstvo tepla, privedeného do tabaku v impregnačnej komore zo zahriateho propánu a predohriateho tabaku, je postačujúce k zaisteniu impregnačných podmienok v impregnačnom pásme pri teplotách medzi 116°C a 132°C.
34. 34. Spôsob podľa najmenej jedného z nárokov 20 až

    33, vyznačujúci sa tým, že tabak uložený v impregnačnej komore sa stláča v kompresnom pomere najmenej 1,5:1.
35. 35. Spôsob podľa nároku 34, vyznačujúci sa t ý m, že tabak uložený v impregnačnej komore sa stláča v kompresnom pomere okolo 2:1.
36. 36. Spôsob podľa nároku 34, vyznačujúci sa t ý m, že tabak uložený v impregnačnej komore sa stláča v kompresnom pomere najmenej 3:1.
37. 37. Akumulátor pre rýchle dodávanie expanznej tekutiny s hustotou zodpovedajúcou alebo blížiacou sa hustote tekutiny, vyznačujúci sa tým, že obsahuje tlakovú nádobu (56) s obsahom expanznej tekutiny a plynnej stlačovacej látky vo vnútri jedinej a nedelenej komory, pričom tlaková nádoba (56) obsahuje prvé pásmo (62) a druhé pásmo (64) upravené pre samostatné udržiavanie tekutín na tlakových podmienkach a pre udržiavanie tekutín na teplote blížiacej sa alebo prekračujúcej kritickú teplotu expanzného činidla.
38. 38. Akumulátor podľa nároku 37, vyznačujúci sa t ý m, že nádoba (56) ďalej obsahuje tretie pásmo prepojené ako s prvým tekutinovým pásmom (62), tak i druhým tekutinovým pásmom (64) pre udržiavanie tekutinovej bariéry v mieste styku oboch tekutín v prvom pásme (62) a druhom pásme (64).
39. 39. Akumulátor podľa nároku 37, vyznačujúci sa t ý m, že tretie pásmo obsahuje pohyblivú vrstvu oddeľovacej tekutiny, oddeľujúcej expanzné činidlo od stláčacej tekutiny vo vnútri tlakovej nádoby (56).
40. 40. Akumulátor podľa najmenej jedného z nárokov 37 až 39, vyznačujúci sa tým, že stlačovacim plynom je dusík a expanzným činidlom je propán.
41. 41. Akumulátor podľa nároku 39 alebo 40, vyznačujúci sa t ý m, že tekutinou tvoriacou deliacu tekutinu je voda.
42. 42. Akumulátor podľa najmenej jedného z nárokov 38 až 41, vyznačujúci sa tým, že nádoba (56) je udržiavaná pod tlakom vyšším než 172,3 MPa a pri teplote vyššej než 93°C,