用于以计量好的颗粒材料填充空腔的供料轮.pdf

公开了一种以计量好的颗粒材料填充空腔(16)的机器(10)和方法。供料轮(18)包括一系列在其圆周上等间隔分隔开的袋子(24)，其中每一个袋子具有穿孔底壁(32)，和位于供料轮内的真空歧管(34)，它包括真空室(38)，用于在供料轮转动时向袋子的穿孔底壁提供真空。来自供料轮外部的填充室(26)的颗粒材料(20)通过该真空室被吸入到袋子内。位于真空歧管下游的真空释放阀(48)，用于在供料轮上的预定排出位置从袋子向空腔内排出颗粒材料。还包括连接的调节结构(52，54)，用于可旋转地调节供料轮内的真空歧管的位置，以便根据机器的速度来提前或延迟排出位置。

1、  一种机器，包括用于以计量好的颗粒材料填充空腔的供料轮；用于转动该供料轮的操纵机构；在供料轮的圆周上等间隔分隔开的一系列袋子，其中每一个袋子具有穿孔的底壁；位于供料轮内的真空歧管，它包括真空室，用于在供料轮转动时向袋子的穿孔底壁提供真空；位于供料轮外部的颗粒材料填充室，颗粒材料从其中通过真空室被吸入到袋子内；位于真空歧管上的真空释放阀，用于在供料轮上的预定排出位置从袋子向空腔内排出颗粒材料；以及连接的调节结构，用于可旋转地调节供料轮内的真空歧管的位置，以便根据机器的速度来提前或延迟排出位置。

2、  如权利要求1所述的机器，包括位于真空歧管上的加压空气孔口，用于在发生真空释放时帮助从袋子中排出颗粒材料。

3、  如权利要求3所述的机器，其中加压空气孔口位于真空释放阀之前的位置，或与其一共处于某一位置。

4、  如权利要求2所述的机器，其中调节结构同时调节真空室、真空释放阀以及加压空气孔口的位置。

5、  如权利要求2所述的机器，其中调节结构调节真空室的位置，并且独立调节真空释放阀和加压空气孔口的位置。

6、  如权利要求5所述的机器，其中真空歧管包括可调节的片段，真空释放阀和加压空气孔口位于可调节的片段上。

7、  如权利要求6所述的机器，包括用于调节真空歧管的操作机构，和用于移动真空歧管内的可调节片段的单独操作机构。

8、  如权利要求1所述的机器，包括用于供给填充室颗粒材料的加料斗；和位于加料斗上的阀，用于控制从加料斗至填充室的颗粒材料的流量。

9、  如权利要求8所述的机器，包括连接至加料斗上的阀门的操作机构，该操作机构用于以较高的机器速度进一步打开阀门，并以较低的机器速度稍微关闭该阀门。

10、  一种以计量好的颗粒材料来填充空腔的方法，包括步骤：
转动在圆周上具有多个等间隔袋子的供料轮，其中每一个袋子具有越过颗粒材料填充室的穿孔底壁；
从供料轮内向袋子的穿孔底壁供给真空，用于将颗粒材料从填充室吸至袋子内；
在供料轮上的预定排出位置释放袋子上的真空，从而将颗粒材料从袋子排放到空腔；以及
根据机器速度提前或延迟预定的排出位置。

11、  如权利要求10所述的方法，包括将压力空气从供料轮内引入到袋子内的步骤，以便帮助颗粒材料的排出。

12、  如权利要求11所述的方法，包括根据机器速度同时调节真空供给、真空释放阀和压力空气位置的步骤。

13、  如权利要求11所述的方法，包括调节真空供给位置以及独立调节真空释放阀和压力空气的位置的步骤。

用于以计量好的颗粒材料填充空腔的供料轮
发明背景
本发明大体上涉及在填充有颗粒的产品的高速制造过程中，以重复方法从供料轮精确输送准确计量的颗粒材料的方法和设备，更特别地是涉及在插塞-空间-插塞的香烟滤嘴制造过程中，从供料轮向空间精确和重复输送颗粒材料的方法和设备。
特定物品的制造，例如碳滤嘴香烟，单尺寸包裹的颗粒食品或调味品、药丸、弹药等等，需要在沿物品生产线的特定位置重复充填精确计量的颗粒物质装料。在这种物品的高速大量生产过程中，很难实现对期望的空腔进行连续精确填充颗粒。在以碳或其它颗粒过滤材料填充香烟过滤空腔时，最好应避免颗粒材料的过度粉末化和扩散，同时应尽可能实现接近100％的填充。
其全部内容被并入于此而引为参考的US 5 875 824公开了一种用于输送预定量材料的方法和装置，其中单个计量轮从供应滑槽接收不连续量的材料，该不连续量的材料从计量轮输送到输送轮，并沿着过滤杆从输送轮传送到空间内。将颗粒从一个轮输送到另一个轮的结果是，在输送轮中用于接收颗粒材料的袋子必需大于计量轮中的袋子。这种配置很难实现100％的填充用于接收来自输送轮的颗粒材料的物品空腔。
根据US 5 875 824，碳颗粒从与容器连通的滑槽吸入到旋转计量轮上的袋子内。计量轮的轮缘包括多个等间隔的袋子，每一个袋子由径向定向的锥形孔和锥形孔基座处的不连续的筛网所限定。锥形孔沿径向向内的方向会聚。计量轮轮缘内的径向定向的通道与计量轮内部的筛网的后部连通。真空可通过径向通道和筛网与计量轮内部的静止真空增压系统连通，这样，与计量轮内的袋子相邻的任何碳颗粒将被吸到袋子的锥形孔内，直到它被充满。
其全部内容被并入于此而引为参考的US 6 805 174也公开了一种以颗粒材料填充间隔开的空腔的方法和装置。这些空腔在上游位置被部分填充颗粒材料，同时在该部分填充过程中于每一个空腔的下面施加真空。该部分填充的空腔随后在下游被完全填充颗粒材料，同时在该填充过程中于每一个空腔的顶侧施加真空。在部分填充过程中于空腔下面施加真空和在完全填充过程中于空腔的顶侧施加真空的结合可产生约100％的空腔填充率，而颗粒材料的额外扩散却最小。在真空鼓外部上的每一个上游和下游填充位置的颗粒材料的袋子被解除真空，从而将颗粒材料从真空鼓上的袋子输送到空腔。
发明概要
因此，本发明的一个目的是提供一种机器，它包括以计量好的颗粒材料通过高效和及时方式来填充空腔的供料轮。
本发明的另一个目的是提供一种机器，它能够以不同的速度运转，同时不管机器的运转速度怎样，它能在不产生扩散的前提下排出计量好的颗粒材料。
本发明的另一个目的是提供了一种向一系列空腔输送计量好的颗粒材料的方法，同时在不产生颗粒扩散的前提下实现空腔的完全填充。
根据本发明，提供了一种机器，它包括用于以计量好的颗粒材料填充空腔的供料轮。在供料轮的圆周上等间隔分隔开的一系列的袋子，其中每一个袋子具有穿孔的底壁。位于供料轮内的真空歧管，它包括真空室，用于在供料轮转动时向每一个袋子的穿孔底壁提供真空。位于供料轮外部的颗粒材料填充室，其中颗粒材料通过真空室被吸入到袋子内。该歧管包括位于真空室下游的真空释放阀，用于在供料轮上的预定排出位置从袋子向空腔内排出颗粒材料。还具有连接的调节结构，用于可旋转地调节供料轮内的真空歧管的位置，以便根据机器的速度来提前或延迟排出位置，从而在不产生颗粒材料显著扩散的前提下实现对空腔的预期填充。
优选地，真空歧管具有加压空气孔口，用于在真空释放后帮助颗粒材料从袋子的排出。
在本发明的另一个实施例中，调节结构同时调节真空室、真空释放阀以及加压空气孔口的位置，而在本发明的另一个实施例中，调节结构调节真空室的位置，并且独立调节真空释放阀和加压空气孔口的位置。在后一实施例中，真空歧管包括位于其中的可调节片段，而真空释放阀和加压空气孔口可位于该可调节的片段上。但是，在后一实施例中，一个操作机构用于调节真空歧管的位置，第二操作机构用于移动真空歧管内的可调节片段。
优选地，向填充室输送的颗粒材料的流量是可变的，即，在较高的机器速度下，流量增加；在较低的机器速度下，流量减小。
本发明还包括一种以计量好的颗粒材料来填充空腔的方法，包括步骤：转动在圆周上具有多个等间隔袋子的供料轮，其中每一个袋子具有越过颗粒材料填充室的穿孔底壁。其它步骤包括从供料轮内向袋子的穿孔底壁供给真空，用于将颗粒材料从填充室吸至袋子内，在供料轮上的预定排出位置释放袋子上的真空，从而将颗粒材料从袋子排放到空腔。该排出位置可根据机器速度提前或延迟。
该方法中的其它步骤还可包括：将压力空气从供料轮内引入到袋子内，以便在真空被释放后帮助颗粒材料的排出。而且，真空供给位置、真空释放阀和压力空气可根据机器速度同时调节。可替换地，真空供给位置可被调节，同时真空释放阀的位置和压力空气可被独立调节。
附图的简短说明
对于本领域普通技术人员来说，通过结合附图并阅读下面的详细说明后，本发明的除上述提及之外的新的特征和优点将变得更明显，其中相同的附图标记指代类似的部件，这些附图为：
图1是根据本发明的高速供料轮的侧面正视图，它具有以计量好的颗粒材料来填充空腔的可调节的真空歧管；和
图2是侧面正视图，示出了根据本发明的一个替换实施例的另一高速供料轮。
具体实施方式
本发明提供了一种系统，可用于向在物品的大量生产过程中以高速生产的一个或多个物品内的空腔输送精确计量体积的颗粒。该系统包括至少一个绕位于中心的可调节的真空歧管旋转的供料轮，该真空歧管包括至少一个真空室。沿着位于供料轮的外圆周和被夹在供料轮内圆周上的穿孔带或筛网之间的供料轮的外圆周面上限定了多个袋子，用于向一个或多个物品的空腔内精确计量并输送预定量的颗粒或粒子。
附图示出了用于生产间隔开的醋酸纤维素插塞的香烟滤嘴杆的流水线，在这些插塞之间具有以颗粒材料填充并由插塞包装材料包裹的空腔。最初，当滤嘴杆通过至少一个填充站时，绕滤嘴杆包裹的纸张在滤嘴杆的顶侧保持敞开。当滤嘴杆在填充站下通过时，碳颗粒或粒子沿着滤嘴杆并通过滤嘴杆顶侧上的开口被插入到间隔开的空腔内。在滤嘴杆离开该填充站并继续向下游移动时，在滤嘴杆的顶部保持敞开的插塞包装纸被折叠到过滤部件和填充有颗粒的空腔上，并被粘结和密封，以完成滤嘴杆的构造。
特别地参照附图，附图1是高速机器10的侧面正视图，它包括至少一个供料轮，用于在香烟滤嘴杆的制造过程中以计量好的颗粒材料填充空腔。最初，在机器10的入口处，通过以胶水敷涂器(未示出)将胶水涂到纸张14上，间隔开的醋酸纤维素插塞12被固定至插塞包装纸14。纸张14部分地包裹在间隔开的插塞12的周围，但是其顶侧保持敞开，从而在沿通过机器10的纵向路径移动的相邻插塞之间形成空间或空腔16。至少一个供料轮18用于向空腔16提供不连续的颗粒材料，例如碳20，这将在下文更详细的描述。在空腔被填满颗粒材料后，纸张14被折叠并在醋酸纤维素插塞周围的适当位置被粘结，并在空腔之间填充以装饰品(未示出)。皮带22用于牵引插塞包装材料，其中间隔开的醋酸纤维素插塞12沿着机器10移动的纵向路径固定到该皮带。
供料轮18包括袋子24，用于接收来自碳滑槽26的碳材料20。该碳滑槽被供以来自加料斗28的碳。当袋子移动通过碳滑槽26时，在供料轮上的每一个袋子的内底表面上施加真空，并且碳因此被吸至每一个袋子24内。最后，当填充有碳20的袋子24相对于空腔16达到预定点时，施加压力并释放真空，以迫使碳离开袋子进入到空腔内。
供料轮18包括驱动轮传动轮30，用于转动供料轮，特别是转动位于供料轮圆周上的袋子24。袋子定位在设置于供料轮圆周上的间隔元件之间，并且每一个袋子的底部包括向供料轮的内部开口的穿孔筛网36，以及可移动的内部真空歧管34。支承壳体36定位在驱动轮传动轮30和真空歧管34之间。这种配置允许真空歧管轻微地转动以用于调节目的，这将在下文更详细的描述。
真空室38位于真空歧管34内，并且当供料轮转动通过与供料轮相邻的填充室44时，来自真空室内的供给口40、42的真空向每一个袋子24内的穿孔筛网32提供真空。填充室供以来自加料斗28的碳颗粒20，并与碳滑槽26相连。
当袋子24旋转通过填充室44时，袋子通过作用在穿孔筛网32上的室38内的真空填充以碳颗粒。当填充袋子退出填充室44时，刮杆46从袋子24内去除过剩的碳。最后，由于真空仍被施加到穿孔筛网，填满的袋子到达真空歧管34内的真空释放槽48，在那里，真空得到再生并且来自孔口50的加压空气被施加到筛网。该作用导致袋子内的碳颗粒20从那里输送到过滤插塞12之间的空腔16内。如果需要的话，真空释放槽可比示出的要长。
通过示例的方式，供料轮18的袋子24内的碳颗粒在5:30的位置时排料(如图1所示)，这对于机器速度为每分钟1500根过滤嘴来说是理想的。但是，当机器10以不同于每分钟1500根过滤嘴的速度运转时，5:30时的排料位置就不是最优的，并且容易导致连续滤嘴杆上的碳颗粒20扩散，和/或产生可变空腔填充率。这些缺点在本发明中通过下面的方法来解决，真空歧管34可沿顺时针或逆时针方向旋转，以改变从供料轮18的圆周上的各自袋子24的碳颗粒的排出点。
当机器10以大于每分钟1500根过滤嘴的机器速度运转时，从袋子排出颗粒将比在5:30的位置时进行排出要处于更上游的位置或者更早一些。更早的释放可消除粒子扩散并提供理想的空腔填充率。为了实现该较早的从袋子进行的颗粒排出，真空歧管34通过马达52和连接至真空歧管的操作机构54沿逆时针方向旋转，从而可提前歧管。真空歧管的这种移动随后将真空释放槽定位在5:30位置的上游，从而实现最优的碳颗粒排出。要不然，机器以和上述相同的方式来运转。
相反地，当机器10以低于每分钟1500根过滤嘴的速度运转时，真空歧管沿顺时针方向略微旋转，从而将排出点进一步延迟到上述例子中的5:30位置的下游。
应该指出，提前或延迟真空歧管34将同时改变真空释放槽48、空气孔口50和真空室38。由于这种组合移动未必总是理想的，图2示出了一种替换机器10A，其中加压空气孔口50A和真空释放槽48A被做成独立的可调节的片段56。片段56在真空歧管34内可通过适当的操作机构来调节。机器10A以和机器10相同的方式来运转，除了真空释放槽48和空气孔口50可相对于真空室38调节之外。这种方案可允许马达52和操作机构54控制真空室38和其它操作机构58的位置，以便控制真空释放槽48A和空气排出孔50A的最终位置。而且，如果需要的话，真空释放槽可以比示出的长一些。
当机器10的速度改变时，填充室44内的颗粒材料20的体积可影响供料轮18内的袋子34的填充。因此，通过供给滑槽26将颗粒从加料斗28供给到填充室44是理想的，从而可确保袋子24的连续填充，并使得过度供给到返回托盘60的颗粒最少，该托盘用于接收由刮杆46去除的颗粒。在这一点上，一滑阀62可定位在加料斗28和滑槽26之间，并且可连接一操作机构(未示出)，以便根据机器速度和其它参数来打开及关闭滑阀32。由于通过滑阀62的颗粒流在某种程度上取决于加料斗28内的材料的量，在加料斗内可设置传感器64或一系列这种传感器，以便监测颗粒水平面，以及向加料斗内增加或减少颗粒供给，以保持特定水平的颗粒材料。
所有的促动器移动可通过PLC或类似的装置来控制，以确保在所有机器速度下都能最优地运转。
加压空气孔口50，50A可位于真空释放槽之前或与其一起处于某一位置，并且最终的构造由供料轮的速度、介质20的密度以及需要填满和将介质保持在袋子内的真空水平来指示。
本领域技术人员将可以理解，本发明可通过除上述为了举例说明而不是限制目的的实施例之外的其它实施例来实现。上述实施例中的设备和方法适合于输送不同类型的颗粒或粒子材料，并且可用于填充香烟滤嘴部分之外的其它地方。例如，该设备能够适于药物给付的填充，或将粉末状食物，或其它粉末、颗粒或粒子产品重复充填到不连续的包装或容器内。
而且，在填充操作中，与适当的装饰品一起可使用多个供料轮18，例如US 6 805 174中所示的例子。