способ изготовления табачных изделий и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ изготовления табачных изделий, заключающийся в нанесении лазерным лучом вентиляционных отверстий в сигаретной бумаге с последующим обертыванием этой бумагой табачной начинки, отличающийся тем, что формируют импульсное лазерное излучение, после чего разделяют его на n вторичных лазерных лучей, фокусируют их и осуществляют прожигание вентиляционных отверстий в сигаретной бумаге перпендикулярно ее продольной оси в течение длительности одного лазерного импульса, причем частоту повторения лазерного импульса определяют по формуле

= v/L,

где - частота повторения лазерного импульса;

v скорость движения сигаретной бумаги;

L длина сигареты,

после чего обертывают этой бумагой табачную начинку, скручивают ее в штранг, склеивают и разрезают на табачное изделие с заданной длиной.

2. Устройство для изготовления табачных изделий, содержащее лазер, блок питания, подключенный к лазеру, поворотные зеркала, установленные по ходу лазерного излучения, отличающееся тем, что в него введены последовательно установленные и кинематически соединенные барабан с сигаретной бумагой, блок набивки табаком сигаретной бумаги, скручивания ее в штранг и его склейки, а также введены оптоэлектронная пара, состоящая из источника света и фотоприемника, разделенного плоскостью ножа, подключенная к блоку формирования синхроимпульса, выход которого подключен к коммутирующему устройству, выход которого соединен с управляющим входом блока питания, а также введены установленные последовательно по ходу лазерного излучения после поворотных зеркал растровая дифракционная решетка, разделяющая лазерное излучение на n вторичных лазерных лучей, и объектив, фокальная плоскость которого совмещена с плоскостью ленты сигаретной бумаги.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике изготовления табачных изделий и может быть использовано преимущественно для изготовления сигарет без фильтра.

Известен способ изготовления вентилируемых сигарет (патент EPB N 0384121, кл. A 24 C 5/60, 1990), включающий закрепление сигареты с фильтром на барабане, ее вращение вокруг продольной оси, формирование импульсного лазерного излучения, его фокусировку и прожигание этим излучением n вентиляционных отверстий, которые в каждой сигарете расположены по ее окружности по крайней мере в один ряд. Сигареты, изготовленные этим способом, снабжены фильтром, в котором сформированы вентиляционные отверстия, прожигаемые лазерным лучом.

Недостатком этого способа является то, что он применим только при изготовлении сигарет с фильтром. Прожигание отверстий осуществляется последовательно за несколько импульсов лазерного излучения, что увеличивает время их изготовления.

Известно устройство для изготовления вентилируемых сигарет с фильтром (патент EPB N 0384121, кл. A 24 C 5/60, 1990), содержащее механизм для закрепления сигарет с фильтром на барабане, устройство для вращения сигарет вокруг продольной оси, импульсный лазер, фокусирующую оптическую систему, блок синхронизации запуска импульсного лазера.

Недостатком этого устройства является то, что оно применимо только для изготовления сигарет с фильтром. Вентиляционные отверстия в каждой сигарете изготавливаются за несколько импульсов лазерного излучения, что значительно увеличивает время осуществления перфорации.

Известен способ для перфорирования сигарет (патент Германии N 4108166, кл. A 24 C 5/60). Изделие перемещается в поперечном их осям направлении в зону перфорирования, в которой изделие вращают вокруг оси. Импульсное лазерное излучение фокусируют и направляют на заданные участки оболочки вращающегося изделия, после чего проверяют степень вентилируемости сигареты, уточняют оптимальное расстояние между выполненными отверстиями.

Недостатком способа является то, что он применим только при изготовлении сигареты с фильтром, сложен, нетехнологичен, отверстия формируются только за несколько импульсов лазерного излучения. В сигаретах, изготовленных этим способом, не обеспечивается поддержание оптимального соотношения количества втягиваемого при курении воздуха и дыма.

Известно устройство для перфорирования сигарет (патент Германии N 4106127, кл. A 24 C 5/60), которое содержит лазер, устройство для перемещения сигаретной бумаги через зону перфорирования, блок управления, блок контроля продолжительности и частоты лазерного импульса. Устройство предназначено только для изготовления сигарет с фильтром, оно достаточно сложное, а перфорирование сигаретной оболочки осуществляется только при излучении нескольких лазерных импульсов.

Известен способ изготовления цилиндрических табачных изделий (патент СССР N 847897, кл. A 24 C 5/60), который является наиболее близким к заявляемому способу и заключается в том, что табачную начинку обертывают сигаретной бумагой, наносят лазерным лучом отверстия, которые осуществляют в зависимости от рассогласования текущего и заданного значений воздухопроницаемости сигаретной бумаги, с последующими сравнениями этих значений с заданными величинами.

Способ предназначен только для изготовления сигарет с фильтром, сложен, нетехнологичен и не обеспечивает в сигаретах оптимального соотношения количества втягиваемого при курении воздуха и дыма.

Общими признаками известного способа и заявляемого являются

нанесение вентиляционных отверстий лазерным излучением в сигаретной бумаге,

обертывание этой бумагой табачной начинки,

разрезание табачного изделия на заданную длину.

Отличительными признаками заявляемого способа от известного являются следующие:

формируют импульсное лазерное излучение, после чего разделяют его на n вторичных лазерных лучей, фокусируют их и осуществляют прожигание вентиляционных отверстий в сигаретной бумаге в течение длительности одного лазерного импульса, причем частоту повторения лазерного импульса определяет по формуле

= V/L,

где - частота повторения лазерного импульса,

V - скорость движения сигаретной бумаги,

L - длина сигареты,

после чего обертывают этой бумагой табачную начинку, скручивает ее в штранг, склеивает и разрезает на табачное изделие с заданной длиной.

Известно устройство для изготовления сигарет (патент СССР N 921451, кл. A 24 C 5/00), которое содержит транспортирующий барабан с выемками для сигарет, приспособление для образования отверстий в обертке сигарет, которое представляет собой источник когерентного излучения в виде лазера, сообщающийся с генератором импульсного излучения, связанным посредством блока управления с приводом устройства, а также опорную поверхность.

Это устройство также предназначено только для изготовления сигарет с фильтром. Оно технически сложно, обеспечивает прожигание необходимого числа отверстий последовательностью импульсов лазера и не обеспечивает оптимального соотношения количества втягиваемого при курении воздуха и дыма.

Общими существенными признаками заявляемого технического решения и известного устройства являются следующие:

лазер, блок питания, подключенный к лазеру, поворотные зеркала, установленные по ходу лазерного излучения.

Отличительным существенным признаком заявляемого устройства является то, что в него введены

последовательно установленные кинематически соединенные барабан с сигаретной бумагой, блок набивки сигаретной бумаги табаком, скручивания ее в штранг и его склейки, а также введены оптоэлектронная пара, состоящая из источника света и фотоприемника, разделенного плоскостью ножа, и подключенная к блоку формирования синхроимпульса, выход которого подключен к коммутирующему устройству, выход которого соединен с управляющим входом блока питания, а также введены установленные последовательно по ходу лазерного излучения после поворотных зеркал растровая дифракционная решетка, разделяющая лазерное излучение на n вторичных лазерных лучей, и объектив, фокальная плоскость которого совмещена с плоскостью ленты сигаретной бумаги.

Введение этих конструктивных элементов в совокупности с известными позволяет создать устройство для изготовления табачных изделий без фильтра, которые обладают невысокой токсичностью за счет выполнения вентиляционных отверстий, которые обеспечивают поддержание оптимального соотношения количества втягиваемого при курении воздуха и дыма. Это устройство по сравнению с известным технически является более простым, а следовательно, более надежным. Процесс изготовления табачных изделий менее длителен за счет того, что вентиляционные отверстия формируют в течение одного лазерного импульса.

На чертеже изображена структурная схема заявляемого устройства.

На чертеже приняты следующие обозначения:

1 - лазер,

2 - блок питания,

3 - коммутирующее устройство,

4 - поворотные зеркала,

5 - растровая дифракционная решетка,

6 - объектив,

7 - барабан с сигаретной бумагой,

8 - лента сигаретной бумаги,

9 - блок набивки сигаретной бумаги табаком, скручивания ее в штранг и его склейки,

10 - нож,

11 - оптоэлектронная пара,

12 - блок формирования синхроимпульса.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем: ленту сигаретной бумаги 8 протягивают от барабана 7 с сигаретной бумагой к блоку 9 набивки сигаретной бумаги табаком, скручивания ее в штранг и склеивания, при этом лента сигаретной бумаги 8 проходит через зону перфорации вентиляционных отверстий, которые прожигают сформированным импульсным лазерным излучением, которое после формирования и прохождения по заданному пути с помощью поворотных зеркал 4 попадает на растровую дифракционную решетку 5. Растровая дифракционная решетка 5 разделяет лазерное излучение на n вторичных лазерных лучей, которые затем фокусируются объективом 6 на плоскость сигаретной бумаги 8 и осуществляют прожигание n вентиляционных отверстий в сигаретной бумаге в течение длительности одного лазерного импульса, причем частота повторения лазерных импульсов определяется по формуле

= V/L,

где V - скорость перемещения сигаретной бумаги,

L - заданная длина табачного изделия.

После чего в блоке 9 обертывают этой бумагой с выполненными в ней вентиляционными отверстиями табачную начинку, скручивают ее в штранг, склеивают его, после чего ножом 10 разрезают штранг на табачное изделие заданной длины.

Сущность заявляемого устройства заключается в том, что в известное устройство для изготовления табачных изделий, содержащее лазер 1, блок питания 2, поворотные зеркала 4, установленные по ходу лазерного излучения, введены последовательно установленные кинематически соединенные барабан 7 с сигаретной бумагой, блок 9 набивки сигаретной бумаги табаком, скручивания сигаретной бумаги в штранг и его склейки, а также оптоэлектронная пара 11, состоящая из источника света и фотоприемника, разделенного плоскостью ножа 10 и подключенного к блоку 12 формирования синхроимпульса, выход которого подключен к коммутирующему устройству 3, выход которого соединен с управлявшим входом блока 2 питания, а также введены установленные последовательно по ходу лазерного излучения после поворотных зеркал 4 растровая дифракционная решетка 5, разделяющая лазерное излучение на n вторичных лазерных лучей, объектив 6, фокальная плоскость которого совмещена с плоскостью ленты сигаретной бумаги 8.

Способ изготовления табачных изделий и устройство для его осуществления реализуются следующим образом.

Лента 8 сигаретной бумаги протягивается от барабана 7 с сигаретной бумагой к кинематически соединенному с ним блоку 9 набивки сигаретной бумаги табаком, скручивания сигаретной бумаги в штранг и его склейки, при этом импульсное излучение лазера 1, пройдя через поворотные зеркала 4, разделяется растровой дифракционной решеткой 5 на n вторичных лазерных лучей, которые фокусируются объективом 6, фокальная плоскость которого совмещена с плоскостью ленты сигаретной бумаги 8.

В результате в этой ленте сигаретной бумаги 8 за один лазерный импульс формируются вентиляционные отверстия, причем благодаря выполнению соотношения частоты повторения импульсов , равной V/L, расстояние между формируемыми отверстиями равно длине табачного изделия, после чего в блоке 9 сигаретная бумага заполняется табаком, скручивается в штранг и склеивается, после чего штранг, заполненный табаком, перемещается до пересечения с плоскостью ножа 10, который разрезает штранг на табачные изделия с заданной длиной.

В целях формирования вентиляционных отверстий в заданном сечении табачного изделия служит блок 12 формирования синхроимпульса. При этом синхроимпульс, формируемый оптоэлектронной парой источник света - фотоприемник при пересечении ее оси ножом 10 поступает на коммутирующее устройство 3, которое в свои очередь выдает сигнал на управляющий вход блока питания 2, который выдает команду на запуск лазера 1.

Время задержки между двумя импульсами подбирается экспериментально с учетом заданного местоположения вентиляционных отверстий. При разделении растровой дифракционной решеткой 5 лазерного излучения на пучок из n вторичных лазерных лучей благодаря соответствующей геометрии растровых штрихов из исходного пучка излучения лазера формируются дифрагированные пучки +1-го и -1-го порядков. Причем направление дифракции этих пучков должно быть ориентировано перпендикулярно проекциям штрихов растровой дифракционной решетки 5 на фокальную плоскость объектива 6. После прохождения дифрагированными пучками объектива 6 они фокусируются в пару пятен, расположенных центрально симметрично относительно фокуса объектива 6.

Заявляемые способ изготовления табачных изделий и устройство, его реализующее, обеспечивают изготовление табачных изделий без фильтра, обладающих малой токсичностью за счет формирования в них вентиляционных отверстий, поддерживающих оптимальное соотношение количества втягиваемого при курении воздуха и дыма, причем способ изготовления реализуется при снижении времени технологического цикла, так как вентиляционные отверстия в табачном изделии формируют в течение длительности одного лазерного импульса.

Заявляемые способ изготовления табачных изделий и устройство, его реализующее, обеспечивают резкое снижение токсичности табачного дыма, а следовательно, обеспечивают защиту здоровья курильщика.