Электрический пресс для сжатия резаного наполнителя
Изобретение относится к оборудованию для сжатия резаного табачного наполнителя. Электрический пресс содержит по меньшей мере один электрический двигатель с блоком его управления, сжимающий элемент, и приводной механизм. Приводной механизм обеспечивает передачу движения от двигателя сжимающему элементу. Последний выполнен в виде рамы, содержащей два наклонных продольных элемента, два наклонных поперечных элемента и центральную часть из продольных элементов. Продольные элементы соединены с наклонными поперечными элементами с образованием сквозной конструкции. Посредством этой конструкции обеспечивается выход воздуха, скопившегося в резаном наполнителе. Блок управления позволяет регулировать крутящий момент по меньшей мере одного электрического двигателя в процессе перемещения сжимающего элемента. В результате обеспечивается оптимизация кинематических характеристик сжимающего элемента и параметров сжатия при одновременном устранения эффекта выпучивания стенок коробки для табачного наполнителя. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.
Предметом изобретения является электрический пресс, предназначенный для сжатия резаного наполнителя, используемого при изготовлении сигарет.
Резаный наполнитель обычно хранят и транспортируют помещенным в коробки, где он находится, как правило, в спрессованном состоянии, что позволяет задействовать объем коробки в максимальной степени. Сжатие резаного наполнителя обычно осуществляют прессами, оснащенными гидравлическими и пневматическими приводами. Высокая степень сжатия требует использования приводов, характеризующихся протяженным рабочим ходом. К сожалению, гидравлические прессы имеют низкие скорости движения и их применение сопряжено с риском загрязнения продукта рабочей жидкостью. Что же касается известных конструкторских решений, в которых используются пневматические приводы, то они, к сожалению, нуждаются в высокоэффективных системах подачи воздуха, а регулирование скорости движения и сжимающего усилия плунжерного штока требует наличия сложных систем управления. Альтернативное техническое решение заключается в двухступенчатом сжатии, когда перед этапом второго сжатия предусматривается подача дополнительного резаного наполнителя с использованием привода, характеризующегося меньшим рабочим ходом.
Из патента US 4572065 известен пресс с гидравлическим приводом, в котором сжимающий элемент представляет собой тяжелую металлическую плиту прямоугольной формы. Сжатие происходит в два этапа: из камеры сжатия отсасывают воздух, и плита, являющаяся сжимающим элементом, обеспечивает сжатие резаного наполнителя. После сжатия брикет табака или иного резаного наполнителя выводят из камеры сжатия.
Из патента DE 3405182 известно другое техническое решение, согласно которому резаный наполнитель прессуют прямо в той коробке, в которой его предполагается хранить и транспортировать. В коробку вставляют нижнюю часть загрузочного лотка, а извлекают ее уже после сжатия резаного наполнителя. Указанная часть загрузочного лотка, вставляемая в коробку, снабжена системой удаления воздуха.
Из международной публикации WO 2005/013732 известен пресс для резаного наполнителя, оснащенный сплошной плоской плитой, приводимой в движение четырьмя цепями специальной конструкции, прикладывающими усилие давления к углам этой плиты.
Кроме того, в патенте US 3782275 описана облегченная конструкция сжимающего элемента для пресса, предназначенного для формирования тюков сена. Данный сжимающий элемент включает в себя несколько элементов, составляющих общую поверхность сжатия.
Согласно требованиям изготовителей, процесс прессования должен быть как можно более коротким, поэтому перемещение сжимающего элемента до достижения им резаного наполнителя происходит на высокой скорости, однако на последнем этапе движения скорость необходимо снижать, чтобы не допустить поднимания пыли. Подъем пыли в известных технических решениях, использующих несквозные сжимающие элементы без снижения скорости их движения, обусловлен тем фактом, что воздух со значительной скоростью выдавливается из-под сжимающего элемента через щель, которая окружает этот элемент и образована между сжимающим элементом и стенкой камеры сжатия или коробки.
Также нужно учитывать, что при сжатии резаного наполнителя наполнитель воздействует на боковые стенки коробки, вызывая их выпучивание. Эффект растяжения стенок коробки особенно заметен при неравномерной засыпке резаного наполнителя перед сжатием.
При сжатии резаного наполнителя, по мере уменьшения толщины его слоя, к нему необходимо прикладывать посредством сжимающего элемента все большую и большую силу. В случае приложения постоянного давящего усилия увеличивается продолжительность процесса сжатия из-за времени, необходимого для достижения необратимой деформации табачных волокон.
Задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в оптимизации кинематических характеристик сжимающего элемента и оптимизации параметров сжатия при одновременном устранении эффекта выпучивания стенок коробки.
Предметом изобретения является пресс для сжатия резаного табачного наполнителя, содержащий по меньшей мере один электрический двигатель и блок управления, приводящий в движение перемещаемый сжимающий элемент при помощи приводного механизма. Согласно изобретению, указанный сжимающий элемент имеет сквозную конструкцию и приводится в движение с обеспечением регулируемости крутящего момента.
Предложенный пресс характеризуется тем, что указанный электрический двигатель является синхронным.
Предложенный пресс характеризуется тем, что сжимающий элемент приводится в движение с обеспечением постоянного значения крутящего момента двигателя.
Предложенный пресс характеризуется тем, что указанный приводной механизм включает в себя приводную цепь.
Предложенный пресс характеризуется тем, что указанный сжимающий элемент выполнен в виде рамы с поперечными брусьями.
Предложенный пресс характеризуется тем, что размеры сжимающего элемента существенно меньше поперечного сечения камеры сжатия табачной массы.
Техническое решение, предложенное в настоящем изобретении, обеспечивает быстрое перемещение сжимающего элемента до начала сжатия, оптимальное управление силой сжатия сжимающего элемента и быстрый отвод сжимающего элемента. Конструкция сжимающего элемента гарантирует недопущение деформации коробки, в которой производится сжатие.
Далее изобретение раскрыто на примере предпочтительных вариантов его выполнения, проиллюстрированных приложенными чертежами, на которых:
фиг.1 изображает кинематическую схему пресса;
фиг.2 изображает сжимающий элемент, соответствующий первому варианту выполнения:
фиг.3 сверху изображает коробку с помещенным в нее сжимающим элементом;
фиг.4 изображает сжимающий элемент, соответствующий второму варианту выполнения;
фиг.5 изображает сжимающий элемент, соответствующий третьему варианту выполнения;
фиг.6 и 7 иллюстрируют рабочие характеристики пресса, оснащенного пневматическим приводом, и пресса, предложенного в настоящем изобретении.
На фиг.1 показана кинематическая схема пресса, в котором привод представлен электрическим двигателем 1, управляемым блоком 2 управления. Передачу воздействия от двигателя 1 к сжимающему элементу 3 обеспечивает приводной механизм 4, например, содержащий цепь 5 и звездочки 6. Сжимающий элемент может вертикально перемещаться вместе с ползуном 10 по направляющей 7 и опускаться в коробку 8. В пространстве между сжимающим элементом 3 (показан на фиг.1 в его верхнем положении) и коробкой 8 предусмотрен транспортер 9, подающий резаный наполнитель в коробку 8. На фиг.1 транспортер 9 изображен находящимся в положении, позволяющем подавать резаный наполнитель в коробку 8.
Для заполнения коробки 8 резаным наполнителем и для его сжатия, коробку 8 размещают под прессом таким образом, что обеспечивается возможность скользящего перемещения сжимающего элемента внутрь коробки 8. После установки коробки 8 транспортер 9 приводят в движение, вследствие чего подаваемый им резаный наполнитель падает внутрь коробки. После подачи порции резаного табачного наполнителя транспортер 9 отводят, обеспечивая тем самым возможность перемещения сжимающего элемента 3.
На фиг.2 показан сжимающий элемент, соответствующий первому варианту выполнения. Рама 110 сжимающего элемента состоит из двух продольных элементов 111 и двух поперечных элементов 112. Центральная приподнятая часть 115 сжимающего элемента 103 составлена из продольных элементов 113 и поперечных элементов 114. Центральная часть 115 сжимающего элемента и рама 110 соединены друг с другом посредством наклонно расположенных соединителей 116. Для облегчения читаемости чертежей, на них не показаны элементы, соединяющие сжимающий элемент 103 с ползуном 10 приводного механизма 4.
В процессе сжатия резаный наполнитель, представляющий собой трехмерную структуру со сцепленными между собой волокнами, действует подобно губке. Наклонно расположенные соединители 116, относящиеся к раме 110 сжимающего элемента 103, вынуждают резаный табачный наполнитель до некоторой степени отходить от стенок коробки. В процессе сжатия, воздух, скопившийся в резаном табачном наполнителе, выходит через сквозную центральную часть 115.
Фиг.3 сверху изображает коробку 8, внутрь которой помещен сжимающий элемент 103. По сравнению с известными техническими решениями, в которых сжимающий элемент заполняет камеру сжатия лишь с минимальным зазором, в данном случае возможно уменьшение габаритных размеров сжимающего элемента.
На фиг.4 показан сжимающий элемент 203, соответствующий второму варианту выполнения. Рама 210 этого сжимающего элемента содержит два плоских наклонных продольных элемента 211 и два плоских наклонных поперечных элемента 212. Центральная часть 215 этого сжимающего элемента составлена из продольных элементов 213, соединенных с поперечными элементами 212.
Расположенные наклонно элементы 211 и 212, относящиеся к раме 210 сжимающего элемента 203, вынуждают резаный табачный наполнитель отступать от стенок коробки до некоторой степени во время сжатия. В процессе сжатия воздух, накопившийся в резаном табачном наполнителе, выходит через сквозную центральную часть 215.
На фиг.5 показан сжимающий элемент 303, соответствующий третьему варианту выполнения. Рама 310 этого сжимающего элемента 303 включает в себя два продольных элемента 311, имеющих внутренние дугообразные поверхности 319, и два поперечных элемента 312, имеющих внутренние дугообразные поверхности 318. Центральная часть данного сжимающего элемента выполнена из продольных элементов 313 и поперечных элементов 314, соединенных с элементами 311 и 312.
Дугообразные поверхности 318 и 319 элементов 311 и 312, принадлежащих раме 310 сжимающего элемента 303, вынуждают резаный табачный наполнитель отступать при сжатии от стенок коробки до некоторой степени. В процессе сжатия воздух, накопившийся в резаном табачном наполнителе, выходит через сквозную центральную часть 315.
На фиг.6 и 7 сравниваются приведенные в качестве примера упрощенные характеристики пресса, оснащенного пневматическим приводом, и пресса, предложенного в настоящем изобретении. По вертикальной оси графиков отложено положение сжимающего элемента относительно дна камеры сжатия или коробки, по горизонтальной - время. Характеристики показывают перемещение сжимающего элемента с высоты h1, соответствующей верхнему положению сжимающего элемента, до высоты h2, соответствующей высоте спрессованного брикета резаного наполнителя, и возврат сжимающего элемента в исходное положение, т.е. на высоту h1. Высота неплотного насыпанного наполнителя до сжатия обозначена h3. Процесс сжатия может включать в себя три фазы:
a) подвод сжимающего элемента к резаному наполнителю и сжатие наполнителя,
b) выдерживание резаного наполнителя в сжатом состоянии до потери им упругости, т.е. до достижения волокнами наполнителя необратимой деформации, вследствие чего верхняя поверхность брикета сжатого резаного наполнителя не будет подниматься после отвода сжимающего элемента,
c) отвод сжимающего элемента.
Отрезок 21 графика (фиг.6) показывает перемещение сжимающего элемента под действием пневматического привода, включая его подвод к резаному наполнителю и начало сжатия. Отрезок 22 отражает дальнейшее перемещение сжимающего элемента до момента увеличения сопротивления частично сжатого резаного наполнителя. Отрезки 21 и 22 соответствуют фазе а), отрезок 23 соответствует фазе b), и отрезок 24 - фазе с) процесса сжатия. Отрезок 41 графика показывает перемещение сжимающего элемента под действием электрического двигателя. Двигателем управляет блок управления, причем таким образом, что сжимающий элемент смещается с постоянной скоростью, т.е. крутящий момент и следовательно силу сжатия сжимающего элемента регулируют в этом случае с учетом возрастающего сопротивления сжимаемого резаного наполнителя. Отрезок 41 соответствует фазе а), отрезок 43 - фазе b) и отрезок 44 - фазе с) процесса сжатия.
На фиг.7 показаны отрезки 21, 22, 23 и 24, отображающие перемещение сдвигающего элемента посредством пневматического привода, как на фиг.6, а также отрезки 41, 42, 43 и 44, показывающие перемещение сдвигающего элемента, посредством пресса, выполненного согласно настоящему изобретению. Отрезок 41, относящийся к первой части фазы а), показывает перемещение сжимающего элемента, включая его подвод к резаному наполнителю и начало сжатия до момента, когда сопротивление сжатию меньше силы, которую способен приложить сжимающий элемент. Отрезок 42 показывает перемещение сжимающего элемента, воздействующего на резаный наполнитель с постоянной силой, создаваемой постоянным крутящим моментом двигателя. Время t2, необходимое для сжатия резаного наполнителя до высоты h2 , больше, чем время t1 в случае перемещения сжимающего элемента с постоянной скоростью, однако полное время процесса сжатия меньше, чем в случае сжатия прессом, приводимым в действие пневматическим приводом.
1. Электрический пресс для сжатия резаного табачного наполнителя, содержащий по меньшей мере один электрический двигатель с блоком его управления, сжимающий элемент, имеющий возможность перемещения посредством указанного по меньшей мере одного электрического двигателя, и приводной механизм, обеспечивающий передачу движения от электрического двигателя сжимающему элементу, при этом сжимающий элемент выполнен в виде рамы, содержащей два наклонных продольных элемента, два наклонных поперечных элемента и центральную часть из продольных элементов, соединенных с указанными наклонными поперечными элементами с образованием сквозной конструкции, обеспечивающей выход воздуха, скопившегося в резаном табачном наполнителе, а блок управления выполнен с возможностью регулирования крутящего момента по меньшей мере одного электрического двигателя в процессе перемещения сжимающего элемента.
2. Пресс по п. 1, отличающийся тем, что в нем использован синхронный электрический двигатель.
3. Пресс по п. 1 или 2, отличающийся тем, что сжимающий элемент выполнен с возможностью приведения в движение с обеспечением постоянного значения крутящего момента двигателя.
4. Пресс по п. 1 или 2, отличающийся тем, что приводной механизм содержит приводную цепь и звездочки.
5. Пресс по п. 1 или 2, отличающийся тем, что рама сжимающего элемента содержит дополнительные поперечные элементы.
6. Пресс по п. 5, отличающийся тем, что сжимающий элемент выполнен с размерами, которые меньше размеров поперечного сечения камеры сжатия табачного наполнителя.
