DE2510832A1

DE2510832A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen messung des schuettgewichtes, insbesondere von schnittabak

Info

Publication number: DE2510832A1
Application number: DE19752510832
Authority: DE
Inventors: Richard Ernest Gartsid Neville
Original assignee: AMF Inc
Current assignee: AMF Inc
Priority date: 1974-03-12
Filing date: 1975-03-12
Publication date: 1975-09-18
Also published as: JPS5912977B2; JPS50128552A; US3968904A; CA1016774A; DE2510832C2; GB1495752A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Wf. ic km an ν,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke' Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

AMF INCORPORATED, 777 Westchester Avenue, White Plains,

New York, V.St.A.

Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung des Schuttgewichtes, insbesondere von Schnittabak.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung des Schüttgewichtes von partikulärem Material, etwa Schnittabak.

Bei der Zigarettenherstellung, wo es sich darum handelt, eine maximale Produktion von Zigaretten vorgegebener Konsistenz pro Pfund Tabak zu erzielen, ist das Schüttgewicht und das damit in Beziehung stehende Füllvermögen ein wichtiger Faktor.

Das Füllvermögen wird normalerweise an der fertigen Zigarette gemessen, indem man die Festigkeit von zehn Zigaretten mit Standard-Volumengewicht und -Feuchtigkeitsgehalt bestimmt. Dieser Festigkeitstest wird in der Weise durchgeführt, daß zehn Zigaretten nebeneinander auf einen horizontalen Tisch unter eine runde horizontale Stange gelegt werden, deren Achse im rechten Winkel zu derjenigen der Zigaretten verläuft und die in einer vertikalen Gleitschiene geführt ist. Zur Messung der Festigkeit wird die runde Stange mit einer genormten 'Last eine genormte Zeitspanne lang auf die Zigaretten gedrückt und deren Einbeulung gemessen.

Das Füllvermögen oder die Festigkeit von geschüttetem Schnitttabak wird mit der gleichen Apparatur gemessen, doch wird in

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diesem Pall ein bekanntes Gewicht von Tabak in einen vertikalen Zylinder gefüllt, der auf dem Tisch steht, und die runde Stange wird durch einen vertikal verschieblichen Kolben ersetzt. Der Kolben wird eine genormte Zeitspanne lang mit einer Standard last auf den Tabak gepreßt und seine Verschiebung wird gemessen. Eine kleine Verschiebung zeigt eine große Festigkeit oder ein großes Füllungsvermögen an.

Aus diesen Versuchen kann man ersehen, daß geschütteter Schnittabak ein nicht sehr elastisches Material ist und daß seine Komprimierung von der Last und Zeit abhängt.

Der Zigarettenfestigkeitstest ist das normale Kriterium für das Füllvermögen des Tabaks, aber er kann erst gemessen werden, nachdem die Zigaretten hergestellt sind. Es gibt jedoch eine Beziehung zwischen dem Zigarettenfestigkeitstest und dem Schüttfestigkeitstest, der vor der Herstellung von Zigaretten durchgeführt werden kann.

Man hat gefunden, daß die Art und Weise, auf welche das Tabakblatt vor der Fertigung behandelt wird, eine Auswirkung auf das Füllvermögen hat. Insbesondere gilt dies für die in einem rotierenden Trockner verwendete Luftmenge. In einem rotierenden Trockner mit geheiztem Zylinder und/oder Schaufeln wird Luft durch den Trockner geleitet, in erster Linie, um die abgedampfte Feuchtigkeit wegzuführen, und in zweiter Linie, jedoch nicht notwendigerweise, um etwas zusätzliche Wärme zur Trocknung beizusteuern. Wenn die Luftströmung vermindert wird, steigt die Lufttemperatur an, um die Feuchtigkeit abzuziehen. Auch die Tabaktemperatur wird höher und es entsteht in dem Trockner eine Heißdampfatmosphäre. Ein auf solche Weise getrockneter Tabak hat ein erhöhtes Füllvermögen.

Um diese Steigerung des Füllvermögens zu überwachen und zu steuern, ist es notwendig, das Füllvermögen kontinuierlich zu messen.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Füllvermögen oder die Festigkeit von Schüttabak, insbesondere von Sehnittabak kontinuierlich meßbar zu machen.

Gemäß der Erfindung wird hierzu eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung des Schuttgewichtes von partikulärem Material vorgesehen, die einen Wiegeförderer mit einem Antrieb, eine über dem Wiegeförderer angeordnete Meßsäule, die das Material auf den Wiegeförderer aufbringt, einen nächst der Meßsäule angeordneten Pegeldetektor, einen Dichteanzeiger, sowie ein Steuergerät aufweist, das von dem Pegeldetektor Signale erhält, die proportional zum Pegel des Materials sind, und die Geschwindigkeit des Antriebs in Abhängigkeit von diesen Signalen in der Weise ändert, daß ein praktisch konstanter Materialpegel in der Meßsäule unabhängig von Schwankungen in der Zulieferung zur Meßsäule erhalten bleibt, wobei der Dichteanzeiger durch Signale von dem Wiegeförderer gesteuert wird.

Es ist bereits eine Tabakdosiereinrichtung bekannt, die einen mit veränderbarer Geschwindigkeit laufenden Wiegeförderer hat, siehe PS 1 241 572 oder Patentanmeldung Nr. 7602/73, der von einer gravimetrischen Dosierröhre beschickt wird. In diesen bekannten Anordnungen wird das Wiegesignal mit dem Signal der Förderbandgeschwindigkeit multipliziert, um ein von der Bandgeschwindigkeit unabhängiges Fließgeschwindigkeitsmaß zu erhalten. Zur automatischen Regelung wird das Fließgeschwindigkeitssignal mit einer Sollfließgeschwindigkeit verglichen und die Förderbandgeschwindigkeit derart verändert, daß eine konstante Fließgeschwindigkeit des Materials aus der Röhre beibehalten wird. In der vorliegenden Erfindung wird das Gewicht lediglich gemessen, um eine Anzeige der Dichte und damit des Füllvermögens zu liefern, und der Pegel des Materials in der Meßsäule wird durch Veränderung der Geschwindigkeit des Wiegeförderers konstant gehalten. Die Bandgeschwindigkeit des Wiegeförderers bestimmt das Gewicht des von der Meßsäule abgezo-

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genen Materials. Bei kohäsiven Materialien, wie beispielsweise Schnittabak, wird der Materialfluß von der Meßsäule weggesaugt und biegt sich an dem Treffpunkt mit dem Wiegeförderer, so daß der Fluß auf dem Wiegeförderer der gleiche Materialfluß wie in der Meßsäule ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:

Fig.1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei nur ein Teil des Zubringschwingförderers gezeigt ist;

Fig.2 eine Endansicht;

Fig.3 eine Schnittansicht nach der Linie A-A in Fig.1;

Fig.4 eine schematische Seitenansicht einschließlich eines Blockschaltbildes der Vorrichtung.

In Fig.1 ist ein insgesamt mit 10 bezeichneter Wiegeförderer dargestellt, der ein Gestell 11 aufweist, an dessen oberem Ende Seitenplatten 12 befestigt sind, zwischen welchen zwei Hauptrollen 13, 14 angebracht sind, um die ein Förderband 15 läuft. An der unteren Bahn des Förderbandes sind freilaufende Spannrollen 16, 17 vorgesehen, während an der oberen Bahn auf festen Achsen einige Stützrollen 18, 19, 20 und 21 angeordnet sind. Eine Fühlrolle 22 ist am einen Ende zweier Arme 23 gehaltert, die bei 24 in der Ebene der oberen Bahn des Förderbandes 15 verschwenkbar sind. Die Arme 23 sind mit einem Längungsmeßwandler 25 verbunden, der an einer der Seitenplatten 12 montiert ist. Die Wiegestrecke des Förderers befindet sich zwischen den beiden Rollen 20 und 21» die zu beiden Seiten der Fühlrolle liegen.

Der Wiegeförderer wird von einem Regelmotor 26 angetrieben, der auf einer Konsole 27 montiert ist. Der Antrieb ist über Riemenscheiben 28, 29 und einen Riemen (oder eine Kette) 30 an-

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gelegt. Eine Meßsäule 31 ist kastenartig konstruiert mit Seitenplatten 32, 33, einer oberen und unteren Rückplatte 34 und einer oberen und unteren Yorderplatte 35. Die Meßsäule wird oben und unten von Stegen 36 gehalten, die von einem rohrförmigen Pfosten 37, der von einem Fundament 38 hochragt, abstehen. Zwei Bänder 39, 40 sind an Querstangen (nicht dargestellt) gehaltert, die an Kettenradpaaren 41, 42, 43, 44 angefügt sind. Das untere Ende des einen Bandes 40 liegt höher als das untere Ende des anderen Bandes 39, um einen Auslaß für den Tabak vorzusehen. Die oberen und unteren Kettenräder sind durch Ketten 49, 50, 51, 52 miteinander verbunden.

Der Tabak ist im Bereich der Bänder durch Seitenwände 73 eingeschlossen, die mit langen Fenstern 74 aus Perspex (Warenzeichen) versehen sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Bänder parallel angeordnet, sie können jedoch auch konvergieren, um auf den Tabak einen kleinen Druck auszuüben, damit die Neigung des Tabakstromes, an der Stoßstelle der Meßsäule und des Förderbandes zu brechen, überwunden wird.

Der Antrieb für die Bänder 39 und 40 wird von einem Kegelradzwischengetriebe 53 abgeleitet, das mit äer Rolle 14 des Förderbandes gekuppelt ist unä eine Welle 54 antreibt, dia sich entlang dem Wiegeförderer au einem zweiten Kegelradgetriebe erstreckt, dessen Abtriebwelle 56 ein drittes Kegelradgetriebe 57 antreibt und auch mit dem Kettenrad 42 gekuppelt ist. Die Rolle 44 wird von einem vierten Kegelradgetriebe 58 über eine Welle 59 angetrieben. Die beiden Bandsr der Meßsaule stehen folglich in zwangsläufiger Antriebsverbinciung mit dem Förderband des Wiegeförderers.

Die Meßsaule ist über dem Förderband 15 und mit ihram Band 59 eng benachbart zu diesem Förderband oberhalb des Bereiches der Stützrollen 18, 19, 20 angeordnet

vfc.

Ein Zubringschwingförderer 60 führt an seinem Auslaß su einer

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Rutsche 61, die in dem oberen Ende der Meßsäule 31 angeordnet ist. In der Rutsche 61 ist eine Schwenkplatte 62 vorgesehen, die von einem Kurbelarm 63 hin- und herbewegt wird, der durch die Wand der Rutsche tritt und den ein Motor 64 antreibt.

Auf von den Seitenplatten 12 nächst dem Auslaßende des Schwingförderers hochstehenden Stützen 65 ist eine Feuchtigkeit sfühlvorrichtung 66 angebracht, die zwei Widerstandssonden 67 hat. Die Verwendung dieser Vorrichtung 66 wird weiter unten noch beschrieben.

Die Antriebs- und Übersetzungsmechanismen sind so gewählt, daß die Geschwindigkeit der Bänder in der Meßsäule die gleiche ist wie die Bandgeschwindigkeit des Wiegeförderers.

Der Tabak wird von dem Zubringschwingförderer 60 angeliefert und gelangt durch die Rutsche 61 in die Meßsäule 31, wobei die hin- und herbewegte Platte 62 für eine gleichmäßige Verteilung des Tabaks sorgt und verhindert, daß sich Hohlräume in dem Tabak bilden. Der Tabakpegel in der Meßsäule wird in einem Bereich von etwa 75% der Höhe der Meßsäule gehalten, wozu ein Pegeldetektor an den Fenstern 74 angeordnet ist. Der Pegeldetektor in dem in Fig.4 gezeigten Beispiel besteht aus einer vertikalen Reihe von Photodioden 76, die gegenüber einer Lichtquelle 76· angeordnet sind. Stattdessen können auch photoelektrische Zellen verwendet werden» Alternativ kann eine kapazitive Platte gegenüber einen. Feilster 74 angebracht werden«, Signale, die zur Höhe des Tabakpegels proportional sind, weräu.a zu einem Pegelanzeiger und -regler 77 geschickt, der seinerseits ein Steuersignal für einen G-esohwindigkeitsregler 78 liefert«,

Der Pegelanzeiger und -regler 77 gibt ein Ausgangssignal zur Geschwindigkeitsregelung ab, das von der Differenz zwischen dem mittleren Sollpegel und des v/ahrgenommenen Pegel abhängt. Das Ausgangssignal ist proportional sum Zeitintegral der Abweichung. Die Signale der'Photodioden können geglättet werden,

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um kurzzeitige Schwankungen des Pegels zu beseitigen. Der Geschwindigkeit sr egler 78 hat einen Ausgang, der die Geschwindigkeit des Motors 26 steuert, und einen Eingang, der ein Sückführungssignal von einem Tachogenerator 79 empfängt, der von dem Motor 26 angetrieben wird.

Der Ausgang des "Wandlers 25 wird zu einer Korrektionsschaltung 80 geschickt, die auch noch über einen Proportionalregler 82 das Rückführungssignal von dem Tachogenerator 79 als Geschwindigkeit skorrektionssignal erhält. Der Ausgang der Korrektionsschaltung 80 steuert ein Voltmeter 81, dessen Anzeige in Schüttdichte oder Püllvermögen geeicht ist.

Die Meßsäule nimmt jeden Zufluß auf, der angeliefert wird, und ein genauer Pegel wird mit Hilfe der vertikalen Diodenreihe eingehalten, die ein zu dem Pegel proportionales Signal in kleinen Schritten abgibt. Dieses Signal wird über den Geschwindigkeitsregler 78 zu dem Motor 26 des Wiegeförderers geleitet, um in der Meßsäule 31 durch Abführung von mehr oder weniger Tabak einen konstanten Pegel aufrechtzuerhalten.

Das Wiegesignal von dem Wandler 25 (ohne Multiplikation mit der Bandgeschwindigkeit) ist ein Maß für das Gewicht des Tabaks auf der Wiegestreckej da jedoch der Querschnitt des Tabakstromes auf dem Wiegeförderer den konstanten Querschnitt der Meßsäule widerspiegelt, ist das Wiegesignal ein Maß für die Schüttdichte des Materials.

Dadurch, daß in der Meßsäule ein konstanter Pegel eingehalten wird und ein praktisch konstanter Fluß zur Meßsäule angeliefert wird, bleibt das natürliche Absitzen des Tabaks, d.i· die Kompression des Schüttabaks mit der Zeit unter seinem Eigengewicht, konstant. Auf diese Weise wird das Füllvermögen in ähnlicher Weise wie bei dem eingangs beschriebenen Verfahren für Schüttabak, aber kontinuierlich, gemessen. Ein geringes Gewicht zeigt eine kleine Dichte, aber ein großes Füllver-

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mögen an.

Durch eine Eichung des Gerätes für verschiedene Tabakflüsse kann die Geschwindigkeitskorrektion für die Dichtemessung auf der Grundlage einer Bandgeschwindigkeitsmessung ermittelt werden. Die Korrektion berücksichtigt die Änderung der Absetzzeit bei Änderung der Bandgeschwindigkeit«

Durch die Verwendung von Bändern in der Meßsäule wird die Reibung in der Meßsäule ausgeschaltet. Man kann aber auch eine Meßsäule mit festen Wänden benützen. Um die Tendenz des Stromes, an dem Treffpunkt der Meßsäule mit dem Wiegeförderer zu brechen oder abzuscheren, zu überwinden, können am unteren Ende der Meßsäule zwei Quetschrollen eingebaut sein, die mit dem Förderband gekuppelt sind und mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie dieses laufen» Die Quetschrollen sind in einem Abstand vom Wiegeförderer anzuordnen, der gleich dem Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden Bändern in der Meßsäule ist.

Der Ausgang des als Anzeiger für das Füllvermögen wirkenden Voltmeters 81 kann auch noch dazu benützt werden, den Luftstrom in einem Trockner zu überwachen und zu regeln, um sicherzustellen, daß das Füllvermögen, das von dem Feuchtigkeitsgehalt abhängt, erhalten bleibt.

Die Korrektionsschaltung 80 kann noch einen weiteren Korrektionseingang von einem weiteren Proportionalregler 83 haben, der das Ausgangssignal von einem Feuchtigkeitsmesser 84 empfängt. Der Feuchtigkeitsmesser 84 empfängt Signale von der Feuchtigkeitsfühlvorrichtung 66 und einem Temperaturfühler Der Proportionalregler 83 wird ebenfalls von einem Ausgangssignal des Temperaturfühlers 86 über eine Leitung 85 beeinflußt .

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird normalerweise hinter einem Tabaktrocknungs- und -kühlungssystem mit automatischer Feuchtigkeitsregelung "benutzt, so daß Auswirkungen von Schwankungen des Feuchtigkeitsgehaltes auf das Schüttgewicht vermieden werden.

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Claims

Ansprüche

.) Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung des Schüttgewichtes von partikulärem Material, insbesondere Schnittabak, gekennzeichnet durch

einen Wiegeförderer (10) mit einem Antrieb (26,28,29,30), eine über dem Wiegeförderer angeordnete Meßsäule (31), die das Material auf den Wiegeförderer aufbringt, einen nächst der Meßsäule angeordneten Pegeldetektor (76,76·),

einen Dichteanzeiger (81), und

einen Regelkreis (77,78), der von dem Pegeldetektor (76,76·) zum Pegel des Materials proportionale Signale empfängt und die Geschwindigkeit des Antriebs (26) in Abhängigkeit von diesen Signalen derart verändert, daß in der Meßsäule (31) unabhängig von Schwankungen in der Zulieferung zur Meßsäule ein praktisch konstanter Materialpegel erhalten bleibt,

wobei der Dichteanzeiger (81) von Signalen des Wiegeförderers (10) gesteuert wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Elemente (79,80) vorgesehen sind, um ein zur Geschwindigkeit des Wiegeförderers proportionales Signal zu erzeugen und mit diesem die von dem Wiegeförderer zum Dichteanzeiger (81) geschickten Signale zu korrigieren.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem signalerzeugenden Element (79) und dem Dichteanzeiger (81) ein Proportionalregler (82) vorgesehen ist, der den Dichteanzeiger (81) proportional regelt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsäule (31) mit zwei gegenüberliegenden Bändern (39, 40) versehen ist, die im wesentlichen

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vertikal angeordnet sind, wobei der Antrieb (53-58) für diese Bänder antreibende Rollen (42,44) so konstruiert ist, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Rollen gleich der Laufgeschwindigkeit des Wiegeförderers ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb für die Bänder (39,40) eine erste Welle (59), die mit beiden Bändern gekuppelt ist, sowie eine zweite Welle (54) gehört, die über ein Zwischengetriebe (53) mit dem Antrieb (26) des Schwingförderers gekuppelt ist.
6· Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegeldetektor aus einer Reihe von Dioden (76), die vertikal übereinander an einer Seite der Meßsäule angeordnet sind, und einer an der anderen Seite angeordneten Lichtquelle (76') besteht.
7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Diodenreihe auf einem Pegel von etwa 75$ der Gesamthöhe der Meßsäule (31) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegeldetektor aus lichtelektrischen Photozellen und einer Lichtquelle oder aus einer Kapazitätsplatte an einer Seite der Meßsäule gebildet ist.
9· Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Wiegeförderer stammenden Signale von einem Wandler (25) erzeugt werden, der eine mechanische Eingabe von einer Rolle (22) erhält, die an der Unterseite der oberen Bahn des Wiegeförderers anliegt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (22) an einem Arm (23) gehaltert ist, der auf einer Achse in der Ebene der oberen Bahn des Wiegeförderers schwenkbar ist.

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11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer am Oberende der Meßsäule (31) angeordneten Rutsche (61) eine schwingende Platte (62) angeordnet ist, die das Material beim Fallen in die Meßsäule verteilt.

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