<Desc/Clms Page number 1>
Düseneinrichtung zur Behandlung eines Fadenbündels
Die Erfindung betrifft eine Düseneinrichtung zum Behandeln eines Bündels in Längsrichtung fortlau- fend nebeneinanderliegender, gekräuselter Fäden bei der Herstellung von Tabakrauchfiltern.
Das in der brit. Patentschrift Nr. 765. 963 beschriebene und unter Schutz gestellte Verfahren zur Herstellung von Filterelementen für Tabakrauch wird in der Industrie bereits in grossem Umfange angewendet. In diesem Verfahren wird das Fadenbündel durch mechanische Behandlung zu einem Band ausgebreitet oder geöffnet. Das auf diese Weise geöffnete Fadenbündel wird durch eine eigene Vorrichtung geführt, die als Spritz- oder Weichmacherkoje bezeichnet wird, und in der bestimmte Zusatzstoffe auf das geöffnete Fadenbündel aufgebracht werden. Das so behandelte Fadenbündel wird dann zu der gewünschten Form des Filters verdichtet.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ein rohrförmiges Eintrittsglied für das Fadenbündel, dessen Ende eine kegelig abgeschrägte Aussenfläche aufweist und zusammen mit einer abgeschrägten Fläche einer Blendenscheibe einen Ringkanal für den dosierten Eintritt einer Gasströmung in ein sich erweiterndes Austrittsglied bildet, eine um das Eintrittsglied angeordnete Kammer mit mindestens einer Eintritts- öffnung, an die eine Zuleitung anschliessbar ist, durch die ein gasförmiges Medium unter Druck in die Kammer eintreten und durch die Blendenscheibe zu dem einen Venturidüsenteil bildenden Austrittsglied gelangen kann, wobei gegebenenfalls weitere Leitungen zum Zuführen eines Zusatzstoffes, insbesondere eines Weichmachers, in die Düseneinrichtung vorgesehen sind.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein Schema eines Verfahrens, in dem eine Düseneinrichtung gemäss der Erfindung verwendet werden kann, Fig. 2 in einer halbschematischen Seitenansicht eine Vorrichtungskombination mit einer Düseneinrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens nach Fig. l verwendbar ist, Fig. 3 im Querschnitt eine nach einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildete Kreisdüse, Fig. 4 in Seitenansicht die Ausbildung einer der Fig. 3 ähnlichen Düse, die jedoch mit zusätzlichen Teilen versehen ist, welche die Einführung eines Weichmachers erleichtern. Fig. 5 zeigt im grösseren Massstab eine ähnliche Seitenansicht wie Fig. 4, wobei jedoch die Düse selbst im Schnitt gezeigt ist, um die Anordnung der Zuleitungen für die Zusatzstoffe u. dgl. besser darstellen zu können.
Fig. 1 stellt die einzelnen Behandlungsstufen des Fadenbündels unter Verwendung der erfindungsgemässen Düseneinrichtung dar, u. zw. bedeuten darin-A-die Zulieferung von Fadenbündel,-B-- Vor- schubeinrichtungen für das Fadenbündel,-C-das Öffnen und Klebrigmachen desselben,-D-das zigarettenartige Stopfen und Ablängen desselben zu Filterelementen, die bei --F-- als fertiges Produkt erscheinen.
An Hand der Fig. 2 sei das Verfahren, in dem die erfindungsgemässe Düseneinrichtung verwendet werden kann, wie folgt erläutert : Ein Bündel-l-von in Längsrichtung fortlaufend nebeneinanderliegenden, gekräuselten Fäden wird von einem Vorratswickel-2-mittels eines Einzugswalzenpaars --4-- über eine Führung --3- abgezogen. Unter einer Spannung, die durch den Sog einer Auflockerungsdüse - erzeugt wird, gelangt das Fadenbündel, gegebenenfalls über Führungen --5-- in die Düse-6-,
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
Der Venturidüsenteil --14-- besitzt eine sich verengende Eintrittsstrecke --21-- mit einem Kegelwinkel von etwa 30 bis 40 und in Reihe damit einen geraden zylindrischen Rohrkanal --22--,
dessen Länge das Zwei- bis Zehnfache des Innendurchmessers des Kanals --22-- beträgt, sowie eine sich erweiternde Austrittsstrecke --23-- mit einem Kegelwinkel von 2 bis 70.
Die genaue Ausbildung dieses Teiles der Düse ist für die Erzielung einer maximalen Öffnungswirkung auf das Fadenbündel von beträchtlicher Bedeutung. Wenn der Kanal --22-- von gleichbleibendem Durchmesser zu kurz oder der Kegelwinkel der Austrittsstrecke-23-- zu gross ist, wird das Fadenbündel nicht optimal geöffnet. Wenn der Kanal--23-- nur einen kleinen oder keinen Kegelwinkel hat, wird das Fadenbündel ebenfalls nicht gut geöffnet. Die besten Ergebnisse erhält man, wenn die Länge des Kanals --22-- etwa das Sechsfache seines Innendurchmessers und der Kegelwinkel der Austrittsstrecke - etwa 3 bis 50 beträgt.
Um eine optimale Wirkung der Düse zu gewährleisten, muss ferner der Innendurchmesser des Kanals --22-- bei einem Fadenbündel von insgesamt etwa 37000 Denier etwa 19 mm betragen. Der Innendurchmesser des Kanals --22-- soll ferner etwa 163% des Durchmessers der Blendenöffnung --20-- in der Blendenscheibe --13-- und 400% des Innendurchmessers des Kanals --16-- in dem Eintrittsrohr - betragen. Die Schrägfläche --19-- des Rohres --11-- soll einen Winkel von etwa 600 haben, der etwa 300 kleiner sein soll als der Winkel der Wandung der Öffnung --20-- in der Platte --J 3--, der etwa 900 betragen soll. Bei richtiger Bemessung dieser Teile erzeugt die Düse an der Eintrittsöffnung - einen Sog, der das Einfädeln des Fadenbündels in die Düse erleichtert.
Ferner wird dann die Dosierung der Luft und das richtige Auftreffen derselben auf das durch die Öffnung der Blendenscheibe tretende Fadenbündel gewährleistet. Ferner müssen die Kanäle in der Düse genau konzentrisch sein und axial fluchten, damit die Luft um den ganzen Umfang des Fadenbündels herum auf diesem einheitlich auftrifft und in der Luft nur eine minimale Turbulenz, Verwirbelung oder Verdrehung entsteht. Eine wirbelnde Luftströmung trachtet, das Fadenbündel zu verdrehen, so dass es verdichtet wird, anstatt dass es geöffnet wird und seine Fäden voneinander getrennt werden.
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
geschlossen ist. Es hat sich gezeigt, dass zwar eine Eintrittsöffnung --24-- oft genügt, mit zwei oder mehreren gleichmässig um den Umfang des Mantels herum verteilten Öffnungen aber eine bessere Verteilung der Luftströmung erzielt werden kann.
Die aus der Kammer --25-- kommende Luft trifft auf das Fadenbündel auf, indem sie durch die Ringöffnung tritt, die durch den abgeschrägten Teil --19-des Eintrittsrohres --11-- und die abgeschrägte Öffnung --20-- der Blendenscheibe --13-- gebildet wird.
Die kristischen Daten für eine bevorzugte Düse zur Verarbeitung eines Fadenbündels mit einem Gesamttiter von 37 000 Denier und einem Fadentiter von 1, 6 Denier sind in der nachstehenden Tabelle angegeben :
Tabelle A :
EMI3.2
<tb>
<tb> Innendurchmesser <SEP> des <SEP> Rohres-11-6, <SEP> 35 <SEP> mm
<tb> Winkel <SEP> der <SEP> Abschrägung <SEP> --19-- <SEP> am <SEP> Ende <SEP> des
<tb> Rohres <SEP> --11-- <SEP> 600 <SEP>
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Blendenscheibenöffnung <SEP> 11,9 <SEP> mm
<tb> Winkel <SEP> der <SEP> Öffnung <SEP> --20-- <SEP> der <SEP> Blendenscheibe <SEP> 900
<tb> Dicke <SEP> der <SEP> Blendenscheibe <SEP> 3,
18 <SEP> mm
<tb> Kegelwinkel <SEP> der <SEP> Eintrittsstrecke <SEP> --21-- <SEP> des <SEP>
<tb> V <SEP> enturirohres <SEP> 350 <SEP>
<tb> Durchmesser <SEP> des <SEP> Drosselkanals <SEP> --22-- <SEP> des <SEP>
<tb> Venturirohres <SEP> 19,1 <SEP> mm
<tb> Länge <SEP> des <SEP> Drosselkanals <SEP> --22-- <SEP> des <SEP>
<tb> Venturirohres <SEP> 114 <SEP> mm
<tb> Kegelwinkel <SEP> der <SEP> Austrittsstrecke <SEP> --23-- <SEP> des <SEP>
<tb> V <SEP> enturirohres <SEP> 50 <SEP>
<tb>
Um das Öffnen des Fadenbündels zu verbessern, können mehrere flache federnde Finger-26, 26', 26"-- und weitere (nicht gezeigte) in gleichen Abständen voneinander auf der Aussenfläche des Ventu- rikörpers-14-- angeordnet sein.
Fig. 4 zeigt eine gegenüber Fig. 3 abgeänderte Ausbildungsform der Kreisdüse. In dieser Ausbildungsform kann der Weichmacher od. dgl. dem Fadenbündel einverleibt werden, während dieses durch die Düse tritt. Gemäss Fig. 4 sind in der Luftzuleitung --30-- ein Druckregler --31-- und ein Flüssig- keitszerstäuber --32-- hintereinander eingeschaltet. Hinter dem Zerstäuber --32-- verzweigt sich die Luftleitung bei --33-- in so viele kleinere Zweigzuleitungen, wie es für den Düsenmantel --10- er- forderlich ist. Der Zerstäuber --32-- gibt den flüssigen Weichmacher in Form eines Aerosols ab, das in der Luft der Düse zugeführt wird und zusammen mit der Luft auf dem Fadenbündel auftrifft, wenn dieses durch die Blendenscheibe der Düse tritt.
Zur Erzeugung des Weichmacheraerosols sind verschiedene im Handel erhältliche Einrichtungen verwendbar.
Fig. 5 zeigt eine andere abgeänderte Ausführungsform der Kreisdüse. Hier kann der Weichmacher direkt in die Düse eingeführt und auf das darin verarbeitete Fadenbündel aufgebracht werden. An einen Vorratsbehälter --35-- für Weichmacherflüssigkeit sind mehrere als Zahnradpumpen ausgebildete Dosierpumpen --36, 36' und 36"-- angeschlossen. Die Druckseite jeder Pumpe ist über eine Rohrleitung mit einem Kapillarrohr verbunden, das am Eingangsende eine kleine Öffnung hat. Eines oder mehrere dieser Kapillarrohre --38 und 39-- sind in dem zylindrischen Austrittsteil des Venturikörpers --14--
EMI3.3
Austritt aus diesen Kapillarrohren wird der Weichmacher von der schnell strömenden Luft auf die Fäden des Bündels verteilt.
<Desc/Clms Page number 4>
Zum besseren Verständnis der Funktion sind nachstehend zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele von
Vorrichtungen mit einer erfindungsgemässen Düseneinrichtung beschrieben.
Beispiel 1 : Unter Verwendung der allgemeinen Anordnung nach Fig. 2 und der Weichmacher- auftragsvorrichtung nach Fig. 4 wurden mit der runden Venturidüse gemäss der Erfindung Filterstangen hergestellt. Dabei wurde ein Fadenbündel mit einem Titer von 37000 Denier verwendet, das aus
23200 Fäden mit einem Fadentiter von durchschnittlich 1, 6 Denier bestand. In einem Vergleichsver- such wurden Filterstangen aus demselben Fadenbündelmaterial, aber mit Hilfe der Schlitzventuridüse, hergestellt, die in der brit. Patentschrift Nr. 918.598 beschrieben ist. In einem weiteren Vergleichsver- such wurde ein Fadenbündel von 72000 Denier bzw. einem Fadentiter von 2,0 Denier nach dem be- kannten Verfahren zum Öffnen unter Zugwirkung beispielsweise nach der brit. Patentschrift Nr. 765. 963 geöffnet.
Die physikalischen Kennwerte der Filterstränge und die Verfahrensdaten waren wie folgt :
EMI4.1
<tb>
<tb> Erfindungsgemässe <SEP> kreisförmige <SEP> Ven- <SEP> Schlitz- <SEP> Öffnen <SEP> unter
<tb> turidüse <SEP> venturidüse <SEP> Zugwirkung
<tb> Gesamttiter <SEP> 37000 <SEP> 37000 <SEP> 72000 <SEP>
<tb> Fadentiter <SEP> 1,6 <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 2,0
<tb> Kräuselbögen/cm <SEP> 6,3 <SEP> 6,3 <SEP> 6,7
<tb> Gewicht <SEP> eines <SEP> 90 <SEP> mm
<tb> langen <SEP> Stabes <SEP> in <SEP> g <SEP> 0,63 <SEP> 0, <SEP> 670 <SEP> 0,87
<tb> Druckabfall <SEP> an <SEP> der <SEP> 90 <SEP> mm
<tb> langen <SEP> Stange <SEP> in <SEP> cm <SEP> H <SEP> 0 <SEP> 39, <SEP> 1 <SEP> 42,7 <SEP> 33,8
<tb> Härte <SEP> der <SEP> Stange <SEP> 10, <SEP> 1 <SEP> 8,8 <SEP> 8,
9
<tb> Druckabfall <SEP> an <SEP> dem <SEP> 15 <SEP> mm <SEP> langen
<tb> Mundstück <SEP> in <SEP> cm <SEP> H <SEP> 0 <SEP> 7,47 <SEP> 7,8 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Entteerung <SEP> in <SEP> % <SEP> 42,4 <SEP> 43,8 <SEP> 34,0
<tb> Luftverbrauch <SEP> der <SEP> Düse <SEP> in <SEP> 1/min
<tb> freier <SEP> Luft <SEP> 1220 <SEP> 2950
<tb>
EMI4.2
<Desc/Clms Page number 5>
ssenordnung von 0,6 bis 16 Denier beschrieben, weil diese Fadenbündel derzeit am häufigsten zur industriellen Filterherstellung verwendet werden, doch kann die erfindungsgemässe Düseneinrichtung zum Öffnen von Fadenbündeln verwendet werden, die nicht aus Celluloseacetat bestehen. Beispielsweise können Fadenbündel als Polyester- und Polyolefinfäden auf ähnliche Weise verarbeitet werden.
Bei den zuletzt genannten Fäden, die nicht weichgemacht werden können, kann auf die Fäden ein Zusatzstoff in Form eines flüssigen Monomers aufgebracht werden, das die Fäden in den anschliessenden Verfahrensschritten zur Bildung des Filters an geeigneten Stellen, Bereichen oder Zonen miteinander verbindet.
Die kreisförmige Düse braucht nur mit einem niedrigen Luftdruck beaufschlagt zu werden, was gewöhnlich aus wirtschaftlichen Gründen erwünscht ist. Der Druck kann jedoch bis auf 0, 35 bis 6, 3 atü gesteigert werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass eine Düseneinrichtung und eine Vorrichtungkombination zur rationellen Herstellung von Filterelementen oder-stangen aus Fadenbündeln, insbesondere von speziell zur Filterherstellung geeigneten Fadenbündeln geschaffen wurden. Ferner geht aus der vorstehenden Beschreibung hervor, dass infolge des Entfallens von Walzen, SprUhkojen u. dgl. Einrichtungen Ersparnisse möglich sind. Die Prüfungen der mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung hergestellten Filterelemente haben ergeben, dass sie den besten derzeit im Handel erhältlichen Filterstangen gleichwertig und die damit hergestellten Filterelemente den handelsüblichen Produkten in verschiedenen Eigenschaften sogar überlegen sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Düseneinrichtung zum Behandeln eines Bündels in Längsrichtung fortlaufend nebeneinanderliegender, gekräuselter Fäden bei der Herstellung von Tabakrauchfiltern, gekennzeichnet durch ein rohrförmiges Eintrittsglied (11) für das Fadenbündel (1), dessen Ende eine kegelig abgeschrägte Aussenfläche (19) aufweist und zusammen mit einer abgeschrägten Fläche (20) einer Blendenscheibe (13) einen Ringkanal für den dosierten Eintritt einer Gasströmung in ein sich erweiterndes Austrittsglied (14) bildet, eine um das Eintrittsglied (11) angeordnete Kammer (25) mit mindestens einer Eintrittsöffnung (24, 24'), an die eine Zuleitung (30, 33) anschliessbar ist,
durch die ein gasförmiges Medium unter Druck in die Kammer eintreten und durch die Blendenscheibe zu dem einen Venturidüsenteil bildenden Austrittsglied gelangen kann, wobei gegebenenfalls weitere Leitungen (37', 37", 38, 39, 40) zum Zu- führen eines Zusatzstoffes, insbesondere eines Weichmachers, in die Düseneinrichtung vorgesehen sind.