Дозирующее колесо для заполнения полостей дозируемыми количествами сыпучего материала

ДОЗИРУЮЩЕЕ КОЛЕСО ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ПОЛОСТЕЙ ДОЗИРУЕМЫМИ КОЛИЧЕСТВАМИ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ФИЛИП МОРРИС ПРОДАКТС С.А. (CH)(16) дозированными количествами сыпучего материала. Дозирующее колесо (18) включает в себя ряд равноотстоящих друг от друга периферийных карманов (24), каждый из которых имеет перфорированную донную стенку (32), а вакуумный коллектор (34) внутри колеса включает в себя вакуумную камеру (38) для подвода вакуума к перфорированным донным стенкам карманов, когда вращается колесо. Сыпучий материал (20) из наполнительной камеры (26) с таким материалом, находящейся снаружи от колеса, отводят в карманы посредством вакуумной камеры. Находящееся далее по ходу средство (48) для сброса вакуума на вакуумном коллекторе функционирует с целью выгрузки сыпучего материала из карманов в полости в заданном месте выгрузки на колесе. Регулировочную структуру (52, 54) подсоединяют для регулирования с возможностью поворота положения вакуумного коллектора внутри дозирующего колеса, чтобы таким образом продвинуть вперед или задержать место выгрузки в зависимости от скорости машины. 014128 Предпосылки создания изобретения Настоящее изобретение, в общем, относится к способам и устройству для безошибочной подачи точно отмеренных количеств сыпучего материала из дозирующего колеса, причем повторяемым способом, в течение высокоскоростного изготовления изделий, заполняемых сыпучим материалом, а более конкретно, оно относится к точной и повторяемой подаче сыпучего материала из дозирующего колеса в промежутки, имеющиеся в течение изготовления сигаретных фильтров типа штранг-промежуток-штранг. Некоторые изделия, такие как углеродные сигаретные фильтры, пакеты отдельных размеров для гранулированных пищевых продуктов или приправ, капсулированные фармацевтические изделия, боеприпасы и что-то подобное, требуют повторяемого размещения точно отмеренных доз сыпучего вещества в определенном месте вдоль производственной линии для обработки изделий. В течение высокоскоростного массового производства таких изделий трудно добиться последовательного и точного заполнения желаемых полостей гранулированными частицами. В случае заполнения полостей сигаретных фильтров углеродом или другими сыпучими фильтровальными материалами желательно избегать чрезмерного распыления и разброса сыпучего материала с достижением при этом заполнения полостей, по возможности близкого к 100%. В документе US 5875824, который введен сюда во всей его полноте посредством ссылки на него,раскрыты способ и устройство для подачи заданных количеств материала, при этом одиночное дозирующее колесо получает раздельные количества материала из подающего желоба, причем раздельные количества материала перемещают от дозирующего колеса к передаточному колесу и от передаточного колеса в промежутки вдоль фильтровального стержня. В результате переноса частиц от одного колеса к другому карманы для приема сыпучего материала в передаточном колесе должны быть больше, чем карманы в дозирующем колесе. Такая компоновка затрудняет достижение 100% заполнения полостей в изделии, получающем сыпучий материал от передаточного колеса. Согласно документу US 5875824 гранулированные частицы углерода затягивают из желоба, сообщающегося с резервуаром, в карманы на вращающемся дозирующем колесе. Обод дозирующего колеса включает в себя большое количество карманов, отстоящих друг от друга на одинаковом расстоянии, каждый из которых образован радиально направленным коническим каналом и отдельным экраном у основания конического канала. Конический канал сужается в радиально внутреннем направлении. Радиально направленный канал внутри обода дозирующего колеса сообщает заднюю сторону экрана с внутренней частью дозирующего колеса. Вакуум может быть подведен из зоны постоянного вакуума во внутренней части дозирующего колеса через радиальный канал и экран таким образом, что гранулированные частицы из углерода, которые находятся вблизи кармана в дозирующем колесе, будут втянуты в конический канал кармана, пока он не будет заполнен. В документе US 6805174, который введен сюда посредством ссылки на него, также раскрыты способ и устройство для заполнения отстоящих друг от друга полостей сыпучим материалом. Полости частично заполняют сыпучим материалом в находящемся ближе по ходу месте, обеспечивая воздействие вакуума под каждой полостью в течение такого частичного заполнения. Затем частично заполненные полости полностью заполняют путем осаждения сыпучего материала далее по ходу с воздействием при этом вакуума на верхние стороны каждой полости в течение такого заполнения. Сочетание вакуума, подводимого снизу полостей в течение частичного заполнения, и вакуума, подводимого к верхним сторонам полости в течение окончательного заполнения, обеспечивает приблизительно 100% заполнение полости при минимальном внешнем разбрасывании сыпучего материала. В каждом из ближнего по ходу и дальнего по ходу мест заполнения карманов сыпучим материалом с внешней стороны от вакуумного барабана сбрасывают вакуум, чтобы таким образом переместить сыпучий материал из карманов на вакуумном барабане к полостям. Краткое изложение сущности изобретения Соответственно, одна из целей настоящего изобретения заключается в создании машины, включающей в себя дозирующее колесо, которое заполняет полости дозированными количествами сыпучего материала эффективным и регулярным по времени способом. Еще одна цель настоящего изобретения заключается в создании машины, способной действовать с разными скоростями, но которая выпускает дозированные количества сыпучего материала без его разбрасывания независимо от того, с какой скоростью машину приводят в действие. Еще одна цель настоящего изобретения заключается в создании способа подачи дозированных количеств сыпучего материала к ряду полостей с обеспечением при этом полного заполнения полостей без разбрасывания сыпучего материала. Согласно настоящему изобретению машина содержит дозирующее колесо для заполнения полостей дозированными количествами сыпучего материала. Ряд находящихся на равном расстоянии друг от друга периферийных карманов расположен на колесе, при этом каждый карман имеет перфорированную донную стенку. Вакуумный коллектор внутри колеса включает в себя вакуумную камеру для подвода вакуума к перфорированной донной стенке каждого кармана, когда происходит вращение колеса. Камера для заполнения сыпучим материалом расположена снаружи колеса, и этот материал отводят в карманы посредством вакуумной камеры. Далее по ходу от вакуумной камеры коллектор включает в себя средст-1 014128 во для сброса вакуума, чтобы выгрузить сыпучий материал из карманов в полости в заданных местах выгрузки на колесе. Для регулирования с возможностью вращения положения вакуумного коллектора внутри дозирующего колеса подсоединяют регулировочную структуру для продвижения вперед или задержки места выгрузки в зависимости от скорости машины, чтобы таким образом добиться желаемого заполнения полостей без существенного разбрасывания сухого материала. Предпочтительно, чтобы вакуумный коллектор имел окно для воздуха под давлением, чтобы способствовать выпуску сыпучего материала из карманов, когда происходит сброс вакуума. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения регулировочная структура одновременно регулирует положения вакуумной камеры, средства для сброса вакуума и окна для воздуха под давлением, а еще в одном варианте осуществления настоящего изобретения регулировочная структура регулирует положение вакуумной камеры при независимом регулировании средства сброса вакуума и окна для воздуха под давлением. В последнем варианте вакуумный коллектор может включать в себя регулируемую часть, при этом средство для сброса вакуума и окно для воздуха под давлением могут быть расположены в регулируемой части. Кроме того, в случае последнего варианта одно управляющее устройство регулирует положение вакуумного коллектора, в то время как второе управляющее устройство перемещает регулируемую часть внутри вакуумного коллектора. Предпочтительно, чтобы величина потока сыпучего материала к наполнительной камере могла изменяться так, чтобы происходило увеличение величины потока при более высоких скоростях машины и уменьшение этой величины при пониженных скоростях машины. Настоящее изобретение также включает в себя способ заполнения полостей дозированными количествами сыпучего материала, который включает в себя стадию поворота дозирующего колеса, имеющего большое количество отстоящих на одинаковом расстоянии друг от друга периферийных карманов,каждый из которых имеет перфорированную стенку, мимо наполнительной камеры с сыпучим материалом. Дополнительные стадии включают в себя подведение вакуума изнутри колеса к перфорированным донным стенкам, чтобы вытягивать сыпучий материал к карманам из наполнительной камеры, и сброс вакуума на карманах в заданном месте выгрузки на дозирующем колесе, чтобы таким образом выгрузить сыпучий материал из карманов в полости. Место выгрузки может быть продвинуто вперед или задерживаться в зависимости от скорости машины. Другие стадии способа могут включать в себя направление воздуха под давлением к карманам изнутри дозирующего колеса, чтобы содействовать выгрузке находящегося в них сыпучего материала, когда сброшен вакуум. Кроме того, места подвода вакуума, сброса вакуума и подачи воздуха под давлением могут быть отрегулированы одновременно в зависимости от скорости машины. Как вариант, может быть отрегулировано место подвода вакуума, в то время как места сброса вакуума и подачи воздуха под давлением могут быть отрегулированы независимым образом. Краткое описание чертежей Отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения в дополнение к тем, которые упомянуты выше, будут очевидны для квалифицированных специалистов в этой области при прочтении приведенного далее подробного описания и его рассмотрении совместно с прилагаемыми чертежами, на которых подобные позиции относятся к подобным деталям и на которых фиг. 1 - схематический боковой вид в вертикальной проекции высокоскоростного дозирующего колеса с регулируемым вакуумным коллектором для заполнения полостей дозированными количествами сыпучего материала, которое выполнено согласно настоящему изобретению; фиг. 2 - схематический боковой вид в вертикальной проекции, иллюстрирующий альтернативный вариант осуществления конструкции еще одного высокоскоростного дозирующего колеса согласно настоящему изобретению. Подробное описание изобретения В настоящем изобретении создана система, которая может быть использована для переноса точно дозированных объемов частиц к полостям в изделии или изделиях, производимых при высокой скорости в течение массового производства изделий. Система включает в себя по меньшей мере одно дозирующее колесо, которое вращается вокруг центрального регулируемого вакуумного коллектора, включающего в себя по меньшей мере одну вакуумную камеру. Вдоль внешней периферийной поверхности дозирующего колеса между внешней периферией колеса и перфорированной полосой или экраном, который прижат к внутренней периферии колеса, образован ряд карманов, чтобы точно отмерять и переносить заданные количества гранул или частиц в полости одного или более изделий. На чертежах иллюстрируется сборочная линия для производства стержней сигаретных фильтров из отстоящих друг от друга штрангов, выполненных из ацетата целлюлозы, с находящимися между ними полостями, заполняемыми сыпучим материалом и окруженными оберткой штрангов. Вначале бумагу,обернутую вокруг стержня фильтра, оставляют открытой с верхней стороны стержня фильтра, когда такой стержень проходит по меньшей мере одну секцию заполнения. Частицы или гранулы углерода вводят в отстоящие друг от друга полости вдоль стержня фильтра через отверстия с верхней стороны стержня фильтра, когда стержень проходит под секцией заполнения. После этого стержень покидает секцию заполнения и продолжает перемещение далее по ходу, при этом бумажную обертку штрангов, которая-2 014128 остается открытой у верхней части стержня фильтра, загибают поверх компонентов фильтра и полостей,заполненных частицами, заклеивают и герметизируют для завершения конструкции стержня фильтра. Если более подробно рассмотреть чертежи, то на фиг. 1 представлен схематический боковой вид в вертикальной проекции высокоскоростной машины 10, которая включает в себя по меньшей мере одно дозирующее колесо для заполнения полостей дозированными количествами сыпучего материала при изготовлении стержней фильтров сигарет. По существу, у входа в машину 10 отстоящие друг от друга штранги 12 из ацетата целлюлозы крепят к оберточной бумаге 14 штранги посредством клея, осаждаемого на бумагу 14 по месту нахождения устройства для нанесения клея (не показано). Бумага 14 частично обертывается вокруг отстоящих друг от друга штрангов 12, но остается открытой с верхней стороны,чтобы таким образом сформировать промежутки или полости 16 между смежными штрангами, перемещающимися через машину 10 вдоль продольного пути. По меньшей мере одно дозирующее колесо 18 функционирует с целью подачи отдельных частей сыпучего материала, например, углерода 20, в полости 16, что ниже разъяснено более подробно. После того как полости будут заполнены сыпучим материалом,бумагу 14 сгибают и приклеивают в месте вокруг штрангов из ацетата целлюлозы и заполненных полостей, находящихся между ними, посредством определенного оборудования (не показано). Ремень 22 функционирует для того, чтобы тянуть обертку 14 с отстоящими друг от друга штрангами 12 из ацетата целлюлозы, прикрепленными к ней, вдоль продольного пути перемещения мимо машины 10. Дозирующее колесо 18 включает в себя карманы 24, которые принимают углеродный материал 20 из желоба 26 для углерода. К желобу углерод подводят из бункера 28. К внутренней донной поверхности каждого кармана на дозирующем колесе подводят вакуум, когда карманы перемещаются мимо желоба 26 с углеродом, при этом углерод втягивается в каждый из карманов 24. В конечном счете, когда карманы 24, заполненные углеродом 20, достигают заданного места по отношению к полостям 16, подводят давление и сбрасывают вакуум, чтобы переместить углерод из карманов в полости. Дозирующее колесо 18 включает в себя приводной вал 30, предназначенный для вращения этого колеса, и большое количество карманов 24, находящихся на периферии колеса. Карманы находятся между промежуточными элементами 31, расположенными вокруг периферии колеса, при этом донная часть каждого кармана включает в себя перфорированный экран 32, открытый к внутренней стороне дозирующего колеса, и подвижный внутренний вакуумный коллектор 34. Между приводным валом 30 колеса и вакуумным коллектором 34 расположен несущий корпус 36. Такая компоновка позволяет вакуумному коллектору незначительно поворачиваться в целях регулирования, что более подробно будет разъяснено ниже. Вакуумная камера 38 расположена внутри вакуумного коллектора 34, при этом вакуум из подводящих окон 40, 42 в вакуумной камере подводится к перфорированному экрану 32 внутри каждого кармана 24, когда дозирующее колесо поворачивается мимо наполнительной камеры 44, расположенной вблизи от дозирующего колеса. В наполнительную камеру частицы углерода 20 подают из бункера 28, при этом она связана с желобом 26 для подачи углерода. Когда карманы 24 поворачиваются мимо наполнительной камеры 44, они заполняются частицами углерода посредством вакуума внутри камеры 38, воздействующего на перфорированные экраны 32. Когда заполненные карманы выходят из наполнительной камеры 44, отводящая планка 46 позволяет удалять избыточный углерод от карманов 24. В конечном счете, когда вакуум все еще воздействует на перфорированные экраны, заполненные карманы достигают канавки 48 для сброса вакуума в вакуумном коллекторе 34, где вакуум сбрасывается и к экранам из окна 50 подводится воздух под давлением. Такое действие приводит к переносу частиц углерода 20, находящихся внутри карманов, к полостям 16 между фильтрующими штрангами 12. Если желательно, канавки для сброса вакуума могут быть длиннее, чем показано. Например, частицы углерода внутри карманов 24 дозирующего колеса 18 выгружаются в месте, соответствующем 5:30 (что видно на фиг. 1), что идеально для скорости машины порядка 1500 фильтров в минуту. Однако когда машина 10 работает со скоростями, отличающимися от 1500 фильтров в минуту,положение для выгрузки, соответствующее 5:30, не является оптимальным и легко может привести к рассеиванию частиц углерода 20 на непрерывном стержне фильтра и/или к изменяемому заполнению полостей. Эти недостатки устранены в настоящем изобретении посредством того, что вакуумный коллектор 34 имеет возможность поворота в направлении по часовой стрелке и против часовой стрелки, что позволяет изменять место выгрузки частиц углерода из соответствующих карманов 24 на периферии дозирующего колеса 18. Когда машина 10 действует со скоростью, большей 1500 фильтров в минуту, важно, чтобы выгрузка частиц из карманов происходила еще ближе или раньше, чем в том случае, когда выгрузка происходит в положении, соответствующем 5:30. Более раннее освобождение исключает рассеивание гранул и обеспечивает желаемое наполнение полостей. Чтобы добиться такого более раннего освобождения частиц из карманов, вакуумный коллектор 34 поворачивают в направлении против часовой стрелки посредством электродвигателя 52 и управляющего механизма 54, соединенного с вакуумным коллектором, чтобы таким образом продвинуть вперед коллектор. Такое перемещение вакуумного коллектора позволяет расположить канавку для сброса вакуума в месте ближе от положения, соответствующего 5:30, чтобы таким-3 014128 образом обеспечить оптимальную выгрузку частиц углерода. В иных отношениях, машина работает так же, как описано выше. Напротив, когда машина 10 работает со скоростью, меньшей чем 1500 фильтров в минуту, вакуумный коллектор будет незначительно поворачиваться в направлении по часовой стрелке, чтобы по сравнению с приведенным выше примером задерживать место выгрузки дальше от положения, соответствующего 5:30. Следует заметить, что продвижение вперед или задерживание вакуумного коллектора 34 одновременно изменяет канавку 48 для сброса вакуума, окно 50 для воздуха и вакуумную камеру 38. Поскольку такое комбинированное движение не всегда желательно, на фиг. 2 представлена альтернативная машина 10 А, в которой окно 50 А для воздуха под давлением и канавка 48 А для сброса вакуума встроены в отдельную регулировочную часть 56. Часть 56 может быть отрегулирована внутри вакуумного коллектора 34 с помощью соответствующего средства управления 58. Машина 10 А действует таким же образом, что и машина 10, за исключением того, что канавка 48 для сброса вакуума и окно 50 для воздуха могут быть отрегулированы относительно вакуумной камеры 38. В этом варианте обеспечена возможность контроля электродвигателем 52 и механизмом управления 54 положения вакуумной камеры 38, при этом другой механизм управления 58 управляет конечным положением канавки 48 А для сброса вакуума и окна 50 А для выпуска воздуха. Кроме того, если желательно, канавка для сброса вакуума может быть длиннее, чем показано. Объем гранулированного материала 20 в наполнительной камере 44 может влиять на заполнение карманов 24 в дозирующем колесе 18, когда машина 10 изменяет скорость. Соответственно, желательно изменять подачу гранул из бункера 28 к наполнительной камере 44 посредством подающего желоба 26,чтобы таким образом гарантировать последовательное заполнение карманов 24 и доведение до минимума гранул, поступающих к возвратному лотку 60, расположенному таким образом, чтобы принимать гранулы, удаляемые отводящей планкой 46. При этом между бункером 28 и желобом 26 может быть расположена задвижка 62, и может быть подсоединено управляющее устройство (не показано), чтобы открывать и закрывать задвижку 62 в зависимости от скорости машины и других параметров. Поскольку поток гранул мимо задвижки 62 в некоторой степени зависит от количества материала в бункере 28, в бункере могут быть расположены датчик 64 или группа датчиков, чтобы контролировать уровень гранул и увеличивать либо уменьшать подачу гранул к бункеру для сохранения определенного уровня гранулированного материала. Все перемещения исполнительных механизмов можно контролировать посредством программируемого контроллера или подобного устройства, чтобы гарантировать оптимальную эксплуатацию при всех скоростях машины. Окно 50, 50 А для воздуха под давлением может быть расположено в месте, предшествующем канавке для сброса вакуума, либо совместно с ней, при этом конечная конфигурация будет продиктована скоростью колеса, плотностью среды 20 и уровнем вакуума, требуемым для заполнения карманов средой и ее удерживания в них. Квалифицированным специалистам в этой области будет понятно, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике в виде вариантов, отличающихся от описанных выше вариантов,которые представлены в иллюстративных целях, а не для наложения каких-либо ограничений. Устройство и методология, воплощенные в описанных выше вариантах, предназначены для подачи различных типов сыпучего или гранулированного материала и могут быть использованы в иных случаях, чем наполнение частей сигаретных фильтров. Например, устройство может быть легко приспособлено для заполнения фармакологическими дозами либо для повторяемого перемещения порошкообразных пищевых продуктов или иных порошкообразных, гранулированных или сыпучих продуктов в отдельные упаковки или контейнеры. Кроме того, при операции заполнения также может быть использовано большое количество дозирующих колес 18 совместно с соответствующим оборудованием, что показано, например, в документеUS 6805174. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Машина, содержащая дозирующее колесо для заполнения полостей дозированными количествами сыпучего материала, движущее средство для приведения колеса во вращение, ряд равноотстоящих друг от друга периферийных карманов на колесе, каждый из которых имеет перфорированную донную стенку, вакуумный коллектор внутри колеса, включающий в себя вакуумную камеру для подвода вакуума к перфорированным донным стенкам карманов, когда вращается колесо, камеру для заполнения сыпучим материалом, находящуюся снаружи от колеса, из которой сыпучий материал отводят в карманы посредством вакуумной камеры, средство для сброса вакуума на вакуумном коллекторе, чтобы выгружать сыпучий материал из карманов в полости в заданном месте выгрузки на колесе, и регулировочную структуру, подсоединяемую так, чтобы с возможностью вращения регулировать положение вакуумного коллектора внутри дозирующего колеса для продвижения вперед или задержки места выгрузки в зави-4 014128 симости от скорости машины. 2. Машина по п.1, включающая в себя окно для воздуха под давлением на вакуумном коллекторе,чтобы содействовать выгрузке сыпучего материала из карманов, когда происходит сброс вакуума. 3. Машина по п.2, в которой окно для воздуха под давлением расположено в месте, находящемся перед средством для сброса вакуума или совместно с ним. 4. Машина по п.2, в которой регулировочная структура одновременно регулирует положения вакуумной камеры, средства для сброса вакуума и окна для воздуха под давлением. 5. Машина по п.2, в которой регулировочная структура регулирует положение вакуумной камеры и независимым образом регулирует положения средства для сброса вакуума и окна для воздуха под давлением. 6. Машина по п.5, в которой вакуумный коллектор включает в себя регулируемый сегмент, при этом средство для сброса вакуума и окно для воздуха под давлением расположены в регулируемом сегменте. 7. Машина по п.6, включающая в себя средство управления для регулирования вакуумного коллектора и отдельное средство управления для перемещения регулируемого сегмента внутри вакуумного коллектора. 8. Машина по п.1, включающая в себя бункер с сыпучим материалом для его подачи к наполнительной камере и клапан на бункере для управления величиной потока сыпучего материала из бункера к наполнительной камере. 9. Машина по п.8, включающая в себя средство управления, соединяемое с клапаном на бункере,при этом средство управления функционирует таким образом, чтобы дополнительно открывать клапан при повышенных скоростях машины и несколько закрывать клапан при пониженных скоростях машины. 10. Способ заполнения полостей дозированными количествами сыпучего материала, содержащий следующие стадии: вращение дозирующего колеса, имеющего большое количество равноотстоящих друг от друга периферийных карманов, каждый из которых выполнен с перфорированной донной стенкой, мимо наполнительной камеры с сыпучим материалом; подвод вакуума изнутри колеса к перфорированным донным стенкам карманов для втягивания сыпучего материала в карманы из наполнительной камеры; сброс вакуума на карманах в заданном месте выгрузки на дозирующем колесе, чтобы таким образом выгрузить сыпучий материал из карманов к полостям; продвижение вперед или задержку заданного места выгрузки в зависимости от скорости машины. 11. Способ по п.10, включающий в себя стадию направления к карманам воздуха под давлением изнутри дозирующего колеса, чтобы содействовать выгрузке сыпучего материала. 12. Способ по п.11, включающий в себя стадию одновременного регулирования мест подвода вакуума, сброса вакуума и подачи воздуха под давлением в зависимости от скорости машины. 13. Способ по п.11, включающий в себя стадии регулирования места подвода вакуума и независимого регулирования мест сброса вакуума и подачи воздуха под давлением.