专利名称：烟草的自动连续气动送料的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来连续地把材料送给制造机器的装置，更具体地说，涉及把切碎的烟草连续地气动送料给香烟制作机器。
在先有技术中，已经知道用气动方法把烟草由一个位置传送到另一个位置，特别是把烟草由一个货舱或其它的储存区域传送到香烟制作机器。然而，先有技术的装置在保持以一个不变的速度用空气夹带烟草行进方面或同样当香烟制作机器已经充满它们的贮箱时在防止气动传送系统停止和启动的方面有固有的问题。典型地说，在这些先有技术的系统中，靠在制作机器的贮箱中烟草的高度低的一个信号把制作机器的贮箱充满。当接收到这样一个贮箱低的信号时，为了由货舱把烟草传送到制作机器的贮箱，在气动管道中建立起真空。在管道中产生的真空来自单一的真空源，并处在一个给定的压力下。如果多个制作机器由于空的贮箱而需要烟草，在气动管道中的烟草的速度可能变化很大，在管道本身内的压力也变化很大。另外，一旦制作机器的贮箱被充满了，真空源被关断，正在气动管道中被传送的烟草就停在所述管道中，直到另一个香烟制作机器需要添加烟草以后真空源重新启动为止。烟草在传送管道中速度的改变或在管道中的压力的建立和中断的效果对于烟草本身是有害的，并造成烟草有灰尘，从而降低了被传送的烟草的装料价值。因此，需要一种装置，它能自动地控制把烟草送给气动传送系统的速度，并能自动控制用气动方法传送烟草的速度。
因此，本发明的一个目的是克服上述问题，并提供可以控制进入气动传送系统的烟草的系统，该系统也可以控制在所述系统中烟草被传送的速度。
本发明的另一个目的是使烟草在气动传送系统中的变坏减到最小。
除了上述目的之外，本发明包括一种方法和装置，它可以自动地控制由货舱把烟草送料进气动传送管道系统的速度，并能自动控制烟草在该气动传送管道系统中的速度。
更具体地说，本发明包括用来把烟草由一个货舱连续地气动传送到一个香烟制作机器的方法和装置，它包括在货舱的气动管道中的第一流量测量发送器和在制作机器的一个旋风分离器上的另一个流量测量发送器。这些流量测量发送器可以使一个流量控制阀动作，调节在气动管道中流动的空气的速度，从而控制正在被传送的烟草的速度。通过滑动门把烟草由货舱送进一个气密进出口，此气密进出口把烟草分送进空气流中。采用可编程的逻辑控制器(PLC)处理来自流量测量发送器的数据，并调节流量控制阀，保持烟草以一个不变的速度流动。另外，采用PLC处理来自香烟制作机器上的高度测量发送器的数据，并调节在货舱上的滑动门，从而控制送进空气流中的烟草的数量。
最后，本发明包括一种用来把烟草连续地由一个货舱送料到至少一个香烟制作机器的装置，它包括一个振动送料盘，它固定到所述货舱上，并设在所述货舱的一个排放开孔的下面，所述振动送料盘有一个出口，所述出口有至少一个开孔，和可滑动地装在所述开孔上的一个滑动门；直接设在所述滑动门下面的一个气密进出口；连接到所述至少一个香烟制作机器上的一个旋风分离器，所述香烟制作机器在一端有一个出口孔；把所述气密进出口连接到所述旋风分离器上，并进一步把旋风分离器连接到一个真空源上的气动管道；在所述香烟制作机器中的一个超声高度测量发送器；以及，可以连接到所述高度测量发送器和所述滑动门上的一个控制器。
参考下面的与附图相结合的描述将能更好地理解本发明，在这些图中用相同的标号表示相同的部件，在这些图中有
图1为本发明的烟草连续气动传送系统的整个系统的透视图；图2为图1中所示的系统的送料段的透视图；图3为图2中所示的送料段的顶视图；图4为图3中所示的送料段的前视图；图5为图3中所示的送料段的一个选择的部分的底剖面图；图6为图1中所示的分离段和香烟制作段的放大了的平面图；图7为可编程逻辑控制器的一个简图，该控制器可以自动地控制气动系统中空气的速度；图8为可编程逻辑控制器的一个简图，该控制器可以自动地控制烟草由货舱到振动送料盘的泵浦速率；图9为可编程逻辑控制器的一个简图，该控制器可以自动地控制烟草进入气动传送管道的送料速度；
图10为对于烟草的一个连续的气动传送系统的没有吸收器的另一实施例的平面图。
在图1中示意性地示出了本发明的对于烟草的自动和连续的传送系统，此系统用标号10表示。该系统10由多个段组成。第一段为送料段30，它包括一个货舱29和一个振动送料盘34，此盘由货舱29接受烟草，并把烟草分送进一个空气气动管道12，同时对进入管道12的烟草进行计量。一个真空源把来自货舱29的经过计量的烟草通过管道12传送到分离段50，此段包括一个旋风分离器52和多级吸收器54。设置了多级吸收器54，用来由烟草的叶片部分除去较重的烟草颗粒，比如梗，叶脉和鳞茎。把重量轻的烟草颗粒由吸收器54传送到香烟制作段70，此段由一个旋风分离器71和一个香烟制作机器80组成，香烟制作机器在其上面有一个烟草贮箱72，用来储存烟叶。贮箱72由旋风分离器71接受烟草。烟草由货舱29到制作机器的贮箱72的总距离可以为当这些段彼此靠近时的几米到当这些段分散在一个烟草制作工厂中时的几百米。在图1中示出的整个传送系统10被多个可编程的逻辑控制器100,101和102控制，这些控制器连续地测量对系统的需求，并根据制作机器80的需求速率增加或减少在气动管道12中的空气流量，增加或减少进入系统的烟草的数量。
图2中所示的是本发明的送料段30的透视图，此段由包括被切断的烟草的一个货舱29构成，这些烟草被缓慢地送进一个振动送料盘34。货舱29可以包括在一个混合装置中的不同数量或不同百分比的多种类型的烟草，比如被转换的烟草，被切断的烟草，再制烟草，和烟叶的其它多种形式。如在图2中所示，在货舱29的端部有小滚筒39，它们搅动被压缩的烟草，从而把烟草分开，使烟草以松散的形式落进振动送料盘34。沿着货舱的底部设置了一个皮带传送器38，使烟草由货舱的后部向前移动，使烟草与小滚筒39相接触。货舱29的前端有一个排放开孔，从而提供了连续地把烟草送进送料盘34的装置。
在图1中示出在振动送料盘34的上方，在货舱29的前端有一个超声高度测量发送器33，它测量在振动送料盘34上烟草的深度。高度测量发送器33为一个超声发射器/检测器，它测量烟草的深度，以便控制传送皮带38的速度，以及皮带38的停止和启动，从而增加或减少在送料盘34中烟草的数量。超声高度测量发送器33确保烟草以一个可控并稳定的速率由货舱29落入送料盘34。为了测量在送料盘34中烟草的深度也可以采用在技术上已知的另外的用来检测在送料盘中的烟草的深度的装置，比如光学装置，传感器，和类似装置。高度测量发送器33确定出货舱29把被切断的烟草分送到传送系统的速率，并确保送料盘34不会被由货舱29落下的烟草压坏。把被测量发送器33读出的测量数据送进一个可编程的逻辑控制器101中，该控制器基于所述深度测量数据控制在货舱29中的传送皮带38的速度，以及滚筒杆39的速度。沿着货舱29的底部设置了一条附加的传送皮带(未画出)，该皮带用来把烟草由货舱29的后部传送到靠近滚筒39的打开的前段。
第一和第二滑动门31和32与本发明的振动送料盘34为一体。振动送料盘34为V形的构形，带有第一和第二倾斜的表面35和36，如在图2,3和4中所示。可以把送料盘34连接到振动马达37上，该马达使相对的朝下倾斜的表面35和36振动，使得可以把烟草送进在滑动门31和32的下面形成的孔31a和32a中，滑动门31可以连接到表面35上，滑动门32可以连接到表面36上。孔31a和32a把料送进分开的旋转气密进出口41和42中，比如KICE公司制作的气密进出口。根据装到气密进出口41和42上的香烟制作机器80或其它制作机器所需要的烟草数量，滑动门31和32打开和关闭。滑动门31和32把通向气密进出口41和42的孔31a和32a打开和关闭，增加或减少进入系统10的烟草流量。例如，当制作机器80需要更多的烟草时，滑动门31打开，容许体积更大的烟草进入气密进出口，接续地把更多的烟草气动传送到制作机器80。
振动送料盘34被连接到两个制作机器的贮箱72上，使得每个货舱29对两台分开的香烟制作机器供料。在一个优选的实施例中，振动送料盘34有大约每分钟分送40磅烟草的能力，从而以大约每分钟20磅的速度对每台连接到该送料盘34上的制作机器进行送料。在旋转的气密进出口41和42，烟草的相应的流速为大约275每分钟标准立方英尺(SCFM)，在制作机器80处的可比较的流速大约为4000到4500SCFM。在这些部位的气动管道12有大约3英寸的直径。
如在图3中所示，振动送料盘34是以一半倾斜的，倾斜表面35的一半对孔31a进行送料，倾斜表面36对孔31a进行送料。由于滚筒39和传送皮带38的作用，使烟草以一种均匀的方式由货舱29向下传送，横截着送料盘34的整个宽度分送烟草。在图5中示出了，滑动门31可以连接到空气缸体43上，它有一个直线传感器44，此传感器测量空气缸体43的位置，并把它相应的位置送给可编程的逻辑控制器(PLC)102此控制器控制包括在制作机器80的高度测量发送器75和在货舱29的滑动门31的闭环系统。滑动门31打开和关闭对气密进出口41进行送料的孔31a，从而控制可以进入气动传送管道12中的烟草的数量，保持其中烟草以一个不变的速率和速度流动。滑动门31或32的动作直接被在制作机器的贮箱72中的高度测量发送器75控制。本发明的制作机器的贮箱72使得烟草连续地进入香烟制作机器80。位于制作机器的贮箱72的一个超声高度测量发送器75确定在香烟制作机器80自身中烟草的实际高度。把一个预先确定的在香烟制作机器80中最佳的高度编程进PLC 102中。高度测量发送器75连续地测量在制作机器80中的烟草的高度，并根据所述的测量数据控制滑动门31。如果需要添加烟草，把滑动门31打开得更大些。如果制作机器80已经充满了烟草，就把滑动门31关闭。把香烟制作机器80中的烟草的测量数据确定成由于滑动门31的完全关闭，留在气动管道12中烟草的数量将充满制作机器的贮箱72的剩余部分。
可编程的逻辑控制器102接受滑动门31和32的位置，以及与在气动传送管道12中的烟草的连续流有关的其它数据，作为输入量。如在图1中所示，在气动管道12中在振动送料盘34的上游设置了一个流量测量发送器45，为的是测量在管道12中的空气流量。一个另外的流量测量发送器53设置在吸收器的旋风分离器52的下游，在空气到达分离段50之后再次测量空气的速度。一个调节流量控制阀51被气动管道12连接到一个真空源上，为的是控制通过传送系统10的压力和速度。该流量控制阀51的动作遵照可编程的逻辑控制器100，该控制器基于流量测量发送器53和45的测量数据计算出阀门51的适当的设定值，最佳地地保持烟草连续地流动，并以一个不变的速度流动。流量控制阀51是一个标准的可驱动的阀，比如为FisherV流量控制球阀。如前面所表明的那样，另一个PLC 102也控制空气缸体43，该气缸使烟草通过滑动门31进入旋转的气密进出口。为了简单，只示出了一个空气缸体，但是两个滑动门31和32被类似地驱动。这样，PLC 102自动地控制送进气动传送系统中的烟草的速率，PLC 100自动地控制被气动地传送的烟草的速度。PLC 102接受来自位于制作机器的贮箱72的一个高度测量发送器的输出作为输入量。该高度测量发送器用超声检测在贮箱72中的烟草的高度，并确定制作机器80正在使用烟草的速率。这样，连续的烟草传送系统自动地补偿在传送管道12中的烟草的速度，也自动地补偿使烟草由货舱29到制作机器80移动不同的距离所需要的空气流量或真空。系统将根据系统当前状态的同时的读数进行调节，并调节空气流量和在系统中的烟草的数量，而不管制作机器由贮箱需求多少烟草，为的是保持流动连续，并以不变的速度流动，防止了在传送过程中可能出现的对烟草的损坏。
有三个独立的封闭的控制环，PLC 100,101和102监视这些控制环，这些控制环也反作用到这些PLC上，在图7,8和9中示意性地示出了这些PLC。第一个101被用来控制使用传送皮带38和滚筒39把烟草泵浦进盘34中的速率，这是按照在振动送料盘34上的超声高度测量发送器的测量数据实现的。这个PLC 101取在振动送料盘34中烟草的高度的测量数据作为输入量，并按照这些数据驱动皮带38和滚筒39。第二个PLC 100控制在气动传送管道12中的空气的速度，并因此控制烟草自身的速度。PLC 100接受来自流量测量发送器45和53的测量数据作为输入量，用来驱动流量控制阀51。这一控制确保在传送系统中空气不变的速度。流量控制阀51直接连接到一个真空源上，并可以提供低压，为的是移动大体积的烟草。最后，PLC 102控制烟草进入制作机器的贮箱的送料速率，接受来自在制作机器80中的高度测量发送器75的测量数据作为输入量，PLC102可以连接到滑动门31上，从而控制烟草进入气密进出口41中的输入量。这进而限制了在气动管道12中的烟草的体积。这三个独立的控制器100,101和102控制被传送的烟草的数量和在管道12中所包括的烟草的速度。也把系统10校准成当在制作机器80测量到烟草的高度高时，把滑动门31关闭，防止为了使烟草落在原地出现有害的在管道12中把真空关断。在出现这样的关断之后重新建立真空会损坏烟草，并增加烟草的灰尘。因此，本发明的系统确定在门31被关闭之后在管道12中剩余的烟草的数量，确保所有烟草可以充满制作机器80和贮箱72的剩余部分。
如在图6中所示，分离段50由一个旋风分离器52和吸收器54构成。旋风分离器52降低烟草的速度，并把烟草与空气流分开，使得烟草由空气流中落下，进入旋转的气密进出口55中，从而防止在闭环的气动传送管道12中压力的损失。旋转的气密进出口55把烟草由旋风分离器52分送到四程多级吸收器54，用来把烟草中的梗，鳞茎，沉淀物和其它较重的部分与烟叶分开，烟叶在香烟制作机器80中使用。梗，鳞茎和沉淀物被存在一个储存容器中，为以后在再生烟草中或其它产品中使用。
在把较重的材料与烟叶在四程多级吸收器54分开之后，把烟草材料通过管道60送到制作机器的旋风分离器71，管道60有封闭在其中的被鼓风机16产生的足够的真空，把材料移到制作机器的旋风分离器71。烟草材料被存在制作机器的旋风分离器71中，在那里，烟草材料与空气流分开，并通过一个附加的旋转的气密进出口73。旋转的气密进出口73把被传送的烟草材料存在制作机器的贮箱72中，一个超声高度测量发送器75连续地监测该贮箱，该贮箱直接把烟草送进香烟制作机器80中。在这里使用的贮箱72为香烟制作机器80的贮室的入口部分，因此与该机器为一体。烟草由旋转的气密进出口73通过上面的制作机器的贮箱72进入香烟制作机器80本身中。高度测量发送器75是一个超声发射器/探测器，它确定在制作机器的贮箱72中烟草的当前高度，并把此信息送到PLC 102。在制作机器的贮箱72中的高度测量发送器发出需求更多的烟草的要求给PLC 102，附加的烟草如所要求的那样通过滑动门31的开孔由货舱29被传送到制作机器80。
在运行过程中，在制作机器80的高度测量发送器确定何时其中得到了烟草的较高的高度。这时，高度高的信号被送到PLC 102，通过关闭对气密进出口送料的滑动门31，阻止烟草进入气动管道12。计算出在管道系统12中烟草的剩余数量，从而使制作机器80不会过分充满。气动管道12的真空源继续是接通的，继续防止当此源被关断而出现烟草停留在管道12中的情况，如在先有技术中所出现的那样。烟草的流量或体积完全被滑动门31的动作控制，而不用真空源控制，从而提高了系统的效率，并减少了烟草自身的损坏。因此，PLC 102计算出在气动管道12中烟草的数量和把制作机器的贮箱72充满到被高度测量发送器75检测的它的理想的充满值所需要的烟草的数量，确保烟草连续地被传送到制作机器的贮箱72。这防止了由于关断真空源和当制作机器80需要添加烟草时启动对烟草的损坏。在气动传送系统运行的过程中特别关心的是灰尘的产生，它能很好地表示在传送系统中烟草的连续处理。典型地说，由对烟草的气动传送处理系统产生的灰尘大约为2％。本发明可以把灰尘产生的数量降低到小于0.5％。
在图10中示出了另一实施例，其中由系统除去了吸收器54和吸收器旋风分离器52。在此实施例中，气动管道直接与制作机器的旋风分离器71在流动上连通。旋风分离器71被连接到旋转的气密进出口73上，此气密进出口使得烟草可以由高速的空气流中分开，通过制作机器的贮箱72被放入制作机器80中。同样，采用一个超声的高度测量发送器75来控制滑动门31。此实施例不需要有吸收器和有关的旋风分离器。制作机器80的风选系统把烟草流中的梗，鳞茎和其它的较重的材料由系统中除去。
给出上面的详细的描述主要是为了理解的清楚，应该认识到由此没有任何不必要的限制，因为对于本领域技术人员来说由于阅读了本说明文件一些改型将是明显的，并可以做出这些改型，而不偏离本发明的精神或超出所附的权利要求书的范围。
权利要求
1．一种用来把烟草连续地由一个货舱送料到至少一个香烟制作机器的装置，它包括一个振动送料盘，它固定到所述货舱上，并设在所述货舱的一个排放开孔的下面，所述振动送料盘有一个出口，所述出口有至少一个开孔，和可滑动地装在所述开孔上的一个滑动门；设在所述滑动门下面的第一旋转的气密进出口；连接到所述至少一个香烟制作机器上的第一旋风分离器；把所述气密进出口连接到所述旋风分离器，并进一步把旋风分离器连接到一个真空源上的气动管道；在所述香烟制作机器中的第一超声高度测量发送器；以及可以连接到所述高度测量发送器和所述滑动门上的第一控制器。
2．按照权利要求1所述的装置，其特征在于，其还包括在所述气动管道中在所述旋风分离器与所述真空源之间的第一流量测量发送器，用来测量在所述管道中的空气的速度；在所述气动管道中在所述旋风分离器与所述真空源之间的一个流量控制阀；可以连接到所述流量控制阀和所述第一流量测量发送器上的第二控制器。
3．按照权利要求2所述的装置，其特征在于，其还包括位于所述管道中在所述气密进出口的前面的第二流量测量发送器，所述第二流量测量发送器可以连接到所述控制器上。
4．按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述货舱还包括在所述货舱的一端的多个滚筒杆和一个皮带传送器；固定到所述振动送料盘上方的第二超声高度测量发送器；以及可以连接到所述多个滚筒杆，所述皮带传送器和所述第二高度测量发送器上的第二控制器。
5．按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述振动送料盘为V形截面，有第一和第二向下倾斜的表面。
6．按照权利要求1所述的装置，其特征在于，其还包括在所述旋风分离器与所述至少一个香烟制作机器之间的第二旋转的气密进出口。
7．按照权利要求1所述的装置，其特征在于，其还包括在所述第一气密进出口与所述第一旋风分离器之间的一个四程多级吸收器，所述吸收器在它的前面有第二旋风分离器，所述第二旋风分离器把烟草存放进所述气密进出口中；以及其中，所述第二旋风分离器在流动关系上与所述真空源连通。
8．按照权利要求7所述的装置，其特征在于，其还包括在所述第二旋风分离器与所述吸收器之间的第二旋转的气密进出口。
9．按照权利要求1所述的装置，其特征在于，把所述烟草以每分钟大约20磅的速率送进所述第一气密进出口。
10．按照权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述第一气密进出口空气的流速为大约275每分钟标准立方英尺。
11．按照权利要求10所述的装置，其特征在于，所述气动管道的直径为大约5英寸。
12．按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滑动门可以连接到空气缸体上。
13．按照权利要求12所述的装置，其特征在于，其还包括可以连接到所述滑动门上的一个直线传感器。
14．一种用来把烟草连续地由一个货舱送料到两台香烟制作机器的装置，它包括把所述烟草由所述货舱连续地送进一个振动送料盘，此盘中有第一和第二烟草排放开孔，第一滑动门把所述第一开孔可滑动地关闭，第二滑动门把所述第二开孔可滑动地关闭；设在所述第一开孔下面的第一气密进出口和设在所述第二开孔下面的第二气密进出口；第一和第二香烟制作机器；把所述第一气密进出口连接到所述第一香烟制作机器上并把所述第二气密进出口连接到所述第二香烟制作机器上的气动管道，所述气动管道被进一步连接到一个真空源上；在所述每一香烟制作机器中的香烟高度检测装置；以及可以连接到所述检测装置上并连接到所述第一和第二滑动门上的第一控制器装置。
15．按照权利要求14所述的装置，其特征在于，其还包括连接到所述第一香烟制作机器上并在流动上与所述第一气密进出口连通的第一旋风分离器和连接到所述第二香烟制作机器上并在流动上与所述第二气密进出口连通的第二旋风分离器。
16．按照权利要求14所述的装置，其特征在于，由所述货舱分送烟草的所述装置包括在所述货舱的一端的多个滚筒杆和一个皮带传送器；固定到所述振动送料盘上方的一个超声高度测量发送器；可以连接到所述多个滚筒杆，所述皮带传送器和所述高度测量发送器上的第二控制器。
17．按照权利要求14所述的装置，其特征在于，其还包括用来检测在所述管道中的空气的速度的装置；在所述气动管道中的一个流量控制阀；以及可以连接到所述检测装置和所述流量控制阀上的第三控制器。
18．按照权利要求17所述的装置，其特征在于，所述检测装置包括插进所述气动管道中的一个流量测量发送器。
19．一种用来把烟草连续地由一个货舱传送到一个香烟制作机器的方法，它包括由所述货舱把烟草送进一个送料盘中；把烟草由所述送料盘排放进一个气密进出口，所述排放可以按照在所述香烟制作机器中的一个预先选定的烟草高度进行；连续地把管道中的烟草由所述气密进出口用气动方法传送到所述香烟制作机器；通过测量在所述管道中空气流的速度，靠按照所述测量打开和关闭一个流量控制阀来控制在所述管道中烟草的流量。
20．按照权利要求19所述的方法，其特征在于，一个超声高度测量发送器测量在所述制作机器中烟草的高度。
21.按照权利要求19所述的方法，其特征在于，所述的把烟草分送进所述送料盘还包括用一个超声高度测量发送器测量在所述送料盘中的烟草的深度；以及按照所述高度测量发送器的所述测量，开动在所述货舱中的一个传送皮带，把所述烟草分送到所述送料盘上。
22．按照权利要求19所述的方法，其特征在于，由所述送料盘的所述排放烟草还包括按照所述高度测量发送器的所述测量打开和关闭一个滑动门；按照所述滑动门的所述打开和关闭，使得烟草可以由所述送料盘落进所述管道；其中，所述滑动门可以把通到所述气密进出口的一个出口孔盖住。
全文摘要
描述了一个连续的气动烟草传送系统,它自动地控制把烟草送进该传送系统中的速率,并自动地控制被气动地传送的烟草的速度。该系统采用多个可编程的逻辑控制器(100,101,102)来分析在系统中烟草的速度和在香烟制作机器(80)中所需要的烟草数量和当前在该机器中存在的烟草数量。该系统校正在气动管道中的空气流量和在气动管道中烟草的速度,这是靠通过调节装到一个真空源上的一个流量控制阀(51),控制把烟草送进传送系统中的速率和控制以一个连续的速度使烟草移动所需要的空气流量实现的。
文档编号A24C5/39GK1213274SQ97193078
公开日1999年4月7日 申请日期1997年3月7日 优先权日1996年3月15日
发明者加里·A·迪尔, 罗纳德·E·伯德特 申请人:布朗和威廉森烟草公司