Устройство и способ введения объектов в курительное изделие - RU2589670C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для введения объектов в непрерывный поток материала. Например, объектами могут быть гранулы или капсулы, которые нужно внедрить в непрерывный поток материала фильтра во время изготовления компонента фильтра курительного изделия.

Курительные изделия обычно имеют стержнеобразную структуру и содержат порцию, жгут или колонку курительного материала, например табака. Резаный табак обычно окружен бумажной оберткой, образуя так называемый табачный штранг. В сигаретах с фильтром цилиндрический фильтрующий элемент выровнен с табачным штрангом и расположен торец в торец с ним. Например, фильтрующий элемент может содержать материал из волокна ацетата целлюлозы. Фильтрующий материал может быть окружен бумажным материалом, известным как "фицелла". Фильтрующий элемент обычно прикреплен к одному концу штранга посредством окружающего оберточного материала, известного как "ободковая бумага".

Различные известные способы модификации сенсорных признаков дыма включают использование фильтрующих элементов как носителя для добавления дополнительного аромата в основной (вдыхаемый) дым в курительном изделии. Например, предлагалось внедрять в материал фильтра объекты, такие как капсулы, во время изготовления фильтрующих элементов.

Предлагались различные способы и устройства для введения таких объектов в материал фильтра во время изготовления фильтрующих элементов для курительных изделий. Одно такое устройство, например, описано в WO 2010/055120. Устройство, описанное в этом документе, имеет резервуар, содержащий объекты. Этот резервуар открыт в камеру передачи, в которой циркулируют объекты. Объекты, циркулирующие в камере передачи, перемещаются по замкнутой траектории. Часть этой замкнутой траектории продолжается вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса. Вращаемое передающее колесо на периферийной поверхности имеет углубления (карманы). Объекты попадают в эти углубления и удерживаются в них посредством разрежения, создаваемого в углублениях. В камере передачи в конце той части замкнутой траектории, которая продолжается вдоль периферийной поверхности передающего колеса, расположена вращающаяся щетка. За счет вращения передающего колеса объекты транспортируются в положение внедрения, где они освобождаются из передающего колеса и внедряются в непрерывный поток материала фильтра.

По-прежнему существует потребность в повышении эффективности и надежности массового производства фильтров. Это означает, что существует потребность в устройстве, которое надежно помещает одну капсулу в каждый сегмент фильтра.

Согласно настоящему изобретению предлагается устройство и способ для введения объектов в непрерывный поток материала. Хотя в нижеследующем описании показаны лишь варианты, в которых объекты вставляются в материал фильтра, изобретение также охватывает случаи, в которых объекты вставляются в другие части курительного изделия, например в табачный штранг или в полость в фильтре.

Устройство по изобретению содержит резервуар для хранения множества объектов, вращаемое передающее колесо для транспортировки и доставки объектов вставляющему узлу для введения объектов в непрерывный поток материала и камеру передачи объектов на вращаемое передающее колесо. Устройство по изобретению дополнительно содержит средство создания циркулирующего перемещения объектов в камере передачи так, что объекты перемещаются вдоль пути циркуляции. Часть пути циркуляции продолжается вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса и в направлении вращения вращаемого передающего колеса.

Средство создания циркулирующего перемещения содержит возвратный элемент, который расположен в камере передачи у изогнутого участка боковой стенки камеры передачи. В частности, возвратный элемент расположен на конце той части пути циркуляции, которая продолжается вдоль периферийной поверхности передающего колеса. Возвратный элемент и изогнутый участок боковой стенки камеры передачи расположены так, чтобы реверсировать направление перемещения объектов в камере передачи. Возвратный элемент имеет каплевидную форму, содержащую вершину, две прямых боковых поверхности и изогнутый участок, соединяющий две прямые боковые поверхности. Вершина обращена к внутреннему пространству камеры передачи так, чтобы одна из прямых боковых поверхностей была обращена к периферийной поверхности вращаемого передающего колеса и эта боковая поверхность продолжается по существу тангенциально к периферийной поверхности вращаемого передающего колеса. Термин "по существу тангенциально" означает, что эта прямая боковая поверхность и касательная к периферийной поверхности в точке, где нормаль к периферийной поверхности продолжается через вершину возвратного элемента, проходя параллельно или под углом, который может достигать 15 градусов, в случае, когда прямая боковая поверхность и касательная образуют угол. Предпочтительно, периферийная поверхность пространства между прямой боковой поверхностью и периферийной поверхностью сходится в направлении к концу той части пути циркуляции, которая продолжается вдоль периферийной поверхности.

Согласно настоящему изобретению объектом называется любой индивидуальный предмет, которым могут манипулировать устройство и способ по изобретению. Предпочтительно, объект является по существу сферическим объектом. Предпочтительно, по существу сферический объект имеет диаметр от около 0,5 мм до около 6,5 мм, более предпочтительно по существу сферический объект имеет диаметр от около 2,5 мм до около 4,0 мм. Предпочтительно, по существу сферический объект является капсулой. Предпочтительно, капсула содержит жидкость. Предпочтительно, жидкость является ароматизатором, например ментолом. Предпочтительно, капсула является разрушаемой, то есть капсула может высвобождать содержимое, когда к ней приложено достаточное разрушающее усилие. При работе с такими объектами особенно важно манипулировать объектами осторожно, чтобы не высвободить жидкость, находящуюся в капсулах, во время производственного процесса.

Использование возвратного элемента, таким образом, позволяет эффективно отделить капсулы, перемещающиеся в первом направлении, по существу вдоль периферии передающего колеса, от капсул, перемещающихся в противоположном направлении обратно в камеру передачи после того, как их не подобрало передающее колесо. Такая сепарация позволяет лучше управлять скоростью капсул вдоль периферии передающего колеса. Дополнительно, оно уменьшает напряжение на капсулах, предотвращая их разрушение.

Когда объекты перемещаются по периферийной поверхности вращаемого передающего колеса, некоторые из объектов переносятся на вращаемое передающее колесо. Например, вращаемое передающее колесо может содержать углубления, в которые переносятся объекты благодаря присасыванию к дну углублений. Обычно лишние объекты перемещают по периферийной поверхности вращаемого передающего колеса, чтобы гарантировать, что каждое углубление во вращаемом передающем колесе содержит точно один объект. В конце той части пути циркуляции, которая продолжается вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса, объекты попадают в пространство между боковой поверхностью возвратного элемента и периферийной поверхностью вращаемого передающего колеса. Если не все из углублений вращаемого передающего колеса содержат объект, возвратный элемент способствует введению объекта в любое пустое углубление так, чтобы каждое углубление вращаемого передающего колеса содержало объект, когда это углубление покидает зону камеры передачи. Те объекты, которые перемещались вдоль периферийной поверхности передающего колеса, но не попали на вращаемое передающее колесо, возвращаются обратно. Для этого во время дальнейшего перемещения объектов направление перемещения объектов реверсируются возвратным элементом и изогнутым участком боковой стенки камеры передачи. После возвращения эти объекты можно использовать вновь для передачи в углубления во вращаемом передающем колесе. Кроме того, циркуляция объектов в камере передачи препятствует закупорке.

В одном варианте устройства по изобретению прямая боковая поверхность, обращенная к периферийной поверхности вращаемого передающего колеса, расположена на заданном расстоянии от периферийной поверхности вращаемого передающего колеса. Это заданное расстояние выбрано так, чтобы между боковой поверхностью и периферийной поверхностью вращаемого передающего колеса сформировался слой из одного-шести объектов. В частности, это заданное расстояние может быть выбрано так, чтобы между боковой поверхностью и периферийной поверхностью вращаемого передающего колеса сформировался слой из двух-четырех объектов. Этот вариант является предпочтительным, поскольку он дополнительно способствует введению объектов в углубления в периферийной поверхности вращаемого передающего колеса так, чтобы один объект оставался в каждом углублении вращаемого передающего колеса, когда соответствующее углубление выходит из зоны камеры передачи.

В другом варианте устройства по изобретению прямая боковая поверхность расположена так, чтобы пространство между прямой боковой поверхностью и периферийной поверхностью вращаемого передающего колеса сужалось. Предпочтительно, сужение пространства происходит в направлении к концу той части пути циркуляции, которая продолжается вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса. Как указано выше, небольшое сужение этого пространства может способствовать переносу объектов в любое потенциально пустое углубление вращаемого передающего колеса. Однако сужение должно осуществляться только в такой степени, чтобы не повредить или разрушить объекты. Предпочтительно, сужение имеет величину, не превышающую около четверти диаметра капсулы.

В другом варианте устройства по изобретению средство создания циркулирующего перемещения объектов дополнительно содержит форсунки. Эти форсунки расположены в конце той части пути циркуляции, которая продолжается вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса. Форсунки выполнены с возможностью генерирования воздушных потоков, которые реверсируют направление перемещения объектов в камере передачи. Такое реверсирование направления перемещения объектов осуществляется воздушными потоками совместно с изогнутым участком боковой стенки и возвратным элементом.

Хотя скорость объектов может по существу меняться в широком диапазоне, в соответствии с одним вариантом устройства по изобретению средство создания циркулирующего перемещения объектов в камере передачи имеет такую конструкцию, что при работе скорость объектов вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса является такой же или по существу такой же, как скорость этой периферийной поверхности вращаемого передающего колеса. Термин "по существу равна" в отношении скорости объектов в частности означает, что скорость объектов вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса отличается от скорости периферийной поверхности в пределах ±25%. Более предпочтительно, скорость объектов отличается от скорости периферийной поверхности вращаемого передающего колеса в пределах ±10%. Когда в настоящей заявке в отношении какой-либо конкретной величины используется термин "около", то это всегда включает также использование указанной конкретной величины. Это может дополнительно улучшить передачу объектов из камеры передачи в углубления вращаемого передающего колеса.

Другой аспект настоящего изобретения относится к способу введения объектов в непрерывный поток материала. Способ включает стадии:

обеспечения резервуара, содержащего множество объектов,

введения объектов из резервуара в камеру передачи, расположенную между резервуаром и вращаемым передающим колесом, и

создания циркулирующего перемещения объектов в камере передачи так, что объекты перемещаются по пути циркуляции. Часть пути циркуляции продолжается вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса и в направлении вращения вращаемого передающего колеса (при работе).

Способ дополнительно включает стадию, на которой реверсируют направление перемещения объектов в камере передачи посредством возвратного элемента. Возвратный элемент расположен в камере передачи у изогнутого участка боковой стенки камеры передачи и в конце той части пути циркуляции, которая продолжается вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса.

Способ дополнительно включает стадию, на которой объекты передают из камеры передачи на вращаемое передающее колесо. Вращаемое передающее колесо транспортирует перенесенные объекты в положение ввода, где объекты вводят в непрерывный поток материала.

Предпочтительно, возвратный элемент имеет каплевидную форму и содержит пик, две прямые боковые поверхности и изогнутый участок, соединяющий прямые боковые поверхности. Боковая поверхность, обращенная к периферийной поверхности вращаемого передающего колеса, продолжается по существу тангенциально периферийной поверхности вращаемого передающего колеса.

Преимущества способа по изобретению соответствуют преимуществам, уже описанным выше в связи с устройством по изобретению. Это относится также и к следующим вариантам способа по изобретению.

Предпочтительно, в одном варианте способа по изобретению циркулирующее перемещение объектов в камере передачи генерируют так, чтобы скорость объектов, перемещающихся вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса, была такой же или по существу такой же, как скорость периферийной поверхности вращаемого передающего колеса.

Термин "по существу равна" в отношении скорости объектов в частности означает, что скорость объектов вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса отличается от скорости периферийной поверхности в пределах ±25%.

Более предпочтительно, скорость объектов отличается от скорости периферийной поверхности вращаемого передающего колеса в пределах ±10%.

Предпочтительно, в другом варианте способа по изобретению стадия реверсирования направления перемещения объектов в камере передачи дополнительно включает стадию, на которой создают дополнительный воздушный поток на том конце пути циркуляции, который продолжается вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса. Этот дополнительный воздушный поток создают так, что он реверсирует направление перемещения объектов в камере передачи либо совместно с изогнутым участком боковой стенки камеры передачи, либо совместно с возвратным элементом, либо совместно и с изогнутым участком боковой стенки, и с возвратным элементом.

Далее следует более подробное описание вариантов устройства и способа по изобретению со ссылками на приложенные чертежи, где:

Фиг.1 - вид в перспективе варианта существенных компонентов устройства по изобретению.

Фиг.2 - вид сквозь переднюю панель устройства по Фиг.1, показывающий некоторые дополнительные детали.

Фиг.3 - фрагмент камеры передачи с возвратным элементом, расположенным в ней для реверсирования потока объектов сквозь камеру передачи.

На Фиг.1 представлен вид в перспективе варианта существенных компонентов устройства по изобретению. На Фиг.2 показан вид спереди этого варианта, иллюстрирующий некоторые дополнительные детали. Как показано на Фиг.1 и 2, устройство содержит резервуар 1, в котором находятся объекты, например капсулы. Непрозрачная передняя панель 10 резервуара 1 показана на Фиг.1, а на Фиг.2 передняя панель 10 показана прозрачной, чтобы были видны дополнительные детали устройства.

Как показано на Фиг.2, устройство также содержит камеру 2 передачи, которая расположена между резервуаром 1 и вращаемым передающим колесом 3. Возвратный элемент 20 имеет каплевидную форму и расположен в камере 2 передачи. Возвратный элемент помогает реверсировать перемещение капсул по периферии вращаемого передающего колеса 3 в камере 2 передачи, как более подробно будет описано ниже.

В передней стенке 10 расположено множество форсунок 100. Посредством форсунок 100 можно создавать избыточное давление или разрежение, чтобы создать циркулирующее перемещение капсул в камере 2 передачи. Оно показано на Фиг.2 стрелками в камере 2 передачи. Кроме того, избыточное давление или разрежение, создаваемое форсунками 100, помогает капсулам перемещаться к вращаемому передающему колесу 3. Камера 2 передачи сформирована между задней стенкой 11 и передней стенкой 10. Глубина камеры 2 передачи между передней стенкой 10 и задней стенкой 11 такова, что может формироваться лишь один слой капсул. Например, глубина ("толщина") камеры 2 передачи может составлять от около 110% до около 120% от внешнего размера капсул. Дополнительные форсунки (не показаны) можно установить в задней стенке 11 в положении, аналогичном положению форсунок 100 в передней стенке 10. Через эти дополнительные форсунки можно подавать избыточное давление или разрежение так же, как и через форсунки 100, чтобы создать циркулирующее перемещение капсул в камере 2 передачи. Это дополнительно способствует перемещению капсул к вращаемому передающему колесу 3. Во время перемещения капсул к периферии вращаемого передающего колеса 3 и вдоль этой периферии капсулы засасываются в углубления, выполненные в периферийной поверхности вращаемого передающего колеса 3 (эти углубления не видны на Фиг.1 и Фиг.2). Это можно выполнять подавая разрежение через дно каждого отдельного углубления во вращаемом передающем колесе 3. Каждая капсула удерживается в соответствующем углублении, пока капсула не будет введена в непрерывный поток материала. Узел для введения капсул в поток материала не показан на чертежах и может быть узлом, хорошо известным в данной области техники. Например, подходящее устройство для введения капсул в непрерывный поток волокна фильтра показано на Фиг.10-12 документа WO 2010/055120 и подробно описано в соответствующем разделе описания. Это описание, относящееся к узлу для введения капсул в непрерывный поток материала фильтра, таким образом, включено в настоящее описание путем отсылки. Как показано в WO 2010/055120, капсулы высвобождаются из углублений и вводятся в непрерывный поток волокна фильтра, когда соответствующее углубление вращаемого передающего колеса находится в самом нижнем положении.

На Фиг.3 более подробно показан фрагмент камеры 2 передачи с возвратным элементом 20. Возвратный элемент 20 установлен в камере 2 передачи в конце того участка пути циркуляции, который продолжается вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса 3. Возвратный элемент 20 имеет каплевидную форму, содержащую вершину 200, две прямые боковые поверхности 201 и изогнутый участок 202, соединяющий две прямые боковые поверхности 201. Вершина 200 обращена внутрь камеры 2 передачи. Та боковая поверхность 201, которая обращена к периферийной поверхности вращаемого передающего колеса 3, продолжается по существу тангенциально к периферийной поверхности вращаемого передающего колеса 3 так, чтобы капсулы текли вокруг возвратного элемента 20. Поэтому возвратный элемент 20 способствует реверсированию направления перемещения капсул в камере 2 передачи.

Боковая поверхность 201 возвратного элемента, обращенная к периферийной поверхности вращаемого передающего колеса 3, расположена на заданном расстоянии 204 от периферийной поверхности вращаемого передающего колеса 3 (периферийная поверхность вращаемого передающего колеса показана на чертеже штриховой линией). Заданное расстояние 204 выбирают так, чтобы между боковой поверхностью 201 и периферийной поверхностью вращаемого передающего колеса 3 мог образоваться слой толщиной в 1-6 капсул. В частности, заданное расстояние 204 можно выбрать так, чтобы между боковой поверхностью 201 и периферийной поверхностью вращаемого передающего колеса 3 мог образоваться слой толщиной в 2-4 капсулы. Возвратный элемент 20 может быть расположен так, чтобы пространство между боковой поверхность 201 и периферийной поверхностью вращаемого передающего колеса 3 сужалось в направлении к концу той части пути циркуляции, которая продолжается вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса 3. Это может создавать небольшое давление на капсулы, когда они перемещаются через это пространство. Это небольшое давление может способствовать введению капсул в углубления во вращаемом передающем колесе 3. Однако сужение предпочтительно выбирают так, чтобы это небольшое "давление", создаваемое таким сужением, не могло повредить или разрушить капсулы.

Дополнительно, одна или более форсунка 203 может быть расположена на конце пути циркуляции капсул вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса 3. Форсунки 203 выполнены с возможностью генерировать воздушные потоки, которые реверсируют направление перемещения капсул в камере 2 передачи, совместно с изогнутым участком боковой стенки камеры 22 передачи или совместно с возвратным элементом 20, или совместно и с изогнутым участком боковой стенки и с возвратным элементом, как показано стрелками на Фиг.3.

При работе резервуар 1 заполняют капсулами, которые входят в камеру 2 передачи в нижнем конце резервуара 1 (см. Фиг.1). В камере 2 передачи генерируется циркулирующее перемещение капсул, как показано стрелками на Фиг.2. Капсулы перемещаются вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса 3. Каждое углубление вращаемого передающего колеса 3 заполняется капсулой или гранулой благодаря разрежению, создаваемому на дне соответствующего углубления. Те капсулы, которые не были засосаны в углубления, возвращаются по пути циркуляции, показанной стрелками на Фиг.2, посредством возвратного элемента 20 и форсунок 203. Капсулы, засосанные в углубления, транспортируются вращаемым передающим колесом 3 к узлу для введения капсул в непрерывный поток материала фильтра. Там капсулы высвобождаются из углублений и вводятся в поток материала фильтра, как более подробно описано в WO 2010/055120. Во время дальнейшего вращения вращаемого передающего колеса 3 соответствующие пустые углубления вновь попадают в зону камеры 2 передачи, где капсула или гранула вновь засасывается в углубление, как описано выше.

Капсулы перемещаются по периферийной поверхности вращаемого передающего колеса 3 со скоростью, равной или по существу равной скорости периферийной поверхности вращаемого передающего колеса. В частности, скорость капсул вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса отличается от скорости периферийной поверхности в пределах ±25%. Более предпочтительно, скорость капсул отличается от скорости периферийной поверхности вращаемого передающего колеса в пределах ±10%. Скорость перемещения капсул, равная или по существу равная скорости периферийной поверхности вращаемого передающего колеса 3, дополнительно улучшает передачу капсул из камеры 2 передачи в углубления вращаемого передающего колеса 3.

Реферат

Устройство для введения объектов в непрерывный поток материала содержит резервуар для хранения множества объектов; вращаемое передающее колесо для транспортировки и доставки объектов к узлу для введения объектов в непрерывный поток материала; камеру передачи, расположенную между резервуаром и вращаемым передающим колесом. Обеспечено средство создания циркулирующего перемещения объектов в камере передачи вдоль периферийной поверхности вращаемого передающего колеса. Возвратный элемент реверсирует направление перемещения в камере передачи. Возвратный элемент имеет каплевидную форму, содержащую вершину, две прямые боковые поверхности и изогнутый участок, соединяющий прямые боковые поверхности. Вершина обращена внутрь камеры передачи так, что боковая поверхность, обращенная к периферийной поверхности вращаемого передающего колеса, продолжается по существу тангенциально к периферийной поверхности вращаемого передающего колеса. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула