DE1761709C3 - Verfahren und Einrichtung zum konti nuierhchen Herstellen eines Filters, insbesondere fur Zigaretten - Google Patents

Description

13. Einrichtung nach einem der Ansprüchen

bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die

feststehende Führungsvorrichtung (12_r t2₂) fol- io

genden angetriebenen Rollen (13,, 13.,) jeweils · Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine

im P ofil mit einem ringförmigen Vorsprung ver- Einrichtung zum kontinuierlichen und mit großer

sehen sind, die zum Zusammendrücken des mitt- Arbeitsgeschwindigkeit erfolgenden Herstellen eines

leren Bereiches (F₁, A₁, F₁. A.,) des Filterstreifen- Filters, insbesondere für Zigaretten, aus mehreren

paketes und zum Festlegen der Krümmungs- 15 Faserstreifen, die durch übereinanderlegcn zu einem

achsen (F,, F.,) auf beiden Seitenflächen des Streifen aus kombinierten Materialien zusammen-

hochkant bewegten Filterstreifenpaketes dienen. gesetzt werden, der zur Bildung eines zylindrischen

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 Filterkorpers um zwei in einer Durchmesserebene bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die fest- liegende Krümmungsachsen herum nach entgegenstehenden Formschalen (15,, If.,) zur Bildung 20 gesetzten Richtungen gewölbt wird.

des mutieren Bereiches (F A F„ /f.) des Fi!- Durch die. schweizerischen Patentschriften 142 4^8,

terstreifenpaketes symmetrisch zur Längsachse 323 602 und 324 175 sowie die französische Patent-

der Einrichtung hinler den angetriebenen Rollen schrift 1 145 669 sind Filter bekannt, bei denen ein

(13,, 13.,) angeordnet-.ind. mehrschichtiger FilterMreifen aus einer 1 racer-

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch 25 schicht und einer oder zwei mit der Trägerschicht gekennzeichnet, daß jede Formschale (15,, 15.,) fest verbundenen Deckschichten spiralförmig um eine in Höhe der Krümmungsachsen (F₁. F.,) aii- eine mittlere Achse aufgewickelt ist od. a. wie ein geordnete Biegekante (16,, 16,) aufweist, die zur Faltenbalg oder M-förmig, U-formig oder in ^nsu-Führung des Filterstreifenpaketes auf einer der ger Form gefaltet ist. Das spiralförmige Aulwicke η Bildung der Abbiegung des mittleren Bereiches 30 eines beschichteten Filterstreifens mit einer \ lelzaiii des Paketes entsprechende^ Bahn gekrümmt ist. von Windungen ist jedoch industriell nur schwierig

16. Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15. durchzuführen und erfordert eine umständliche Herdadurch gekennzeichnet, dab jede Formschalc Stellungsvorrichtung, die Störungen durch binreiben (15., 15.,) im vertikalen Abstand von der Biege- des Streifens und zu dichtes Aufwickeln desselben kante (16., 16.,) eine Rampe (16.,, 16₄) aufweist. 35 ausgesetzt ist. Auch kann das Filtermaterial wegen die für die Biegekante der jeweils gegenüber- der unsymmetrischen Anordnung im Hlterqueiliegenden Biegeschale emc Gegenkante bildet. schnitt nicht verzerrungsirei verlorml ^werücn·

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch Schließlich neigt jede dichte spiralförmige Wicklung gekennzeichnet, daß zwischen der Biegekante eines Filterstreifens, insbesondere eines rnehiscnitn- (16„ 16₂) und der Genenkante (16, 16₄) jeder ₄° ügen Filters· ifens, infolge der Elastizität desselben Formschale (15„ 15.,) eine Ausnehmung ange- zum Wicderaufwickeln, nachdem der Streifen durch ordnet ist, die das Biegen des Filterstreifenpake- eine Wickelvorrichtung hindurchgegangen ist. uic tes ohne Spannung und Reibung ermöglicht. bekannte Faltung eines mehrschichtigen Filtcrst.ei-

18. Hinrichtung nach einem der Ansprüche 8 fens ergibt an den Faltkanten notwendigerweise Mabis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die An- 45 terialverdichtungen und-Zerrungen.

triebs- und Formrollen (17, 18, 19) paarweise Durch diese Patentschriften ist es auch bekannt

einander gegenüberliegen und jeweils mit einer unbeschichtete bzw. einschichtige Hlterstreitcn aus

kreisförmigen Biegekante versehen sind, die in Filter- bzw. Kreppapier zur Bildung von Zigarettcn-

Höhe der jeweiligen Krümmungsachse (F₁, F.,) filtern spiralförmig zu wickeln oder zu irgendeiner liegt und zur genauen Führung des Filterstreifen- 50 Form zu taiten. Auch in dieser Weise gebildete ni-

paketes dient " ter werden an bestimmten Stellen beim Wickeln oder

19 Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch Falten stark zusammengedrückt, wodurch sich an

gekennzeichnet, daß die Antriebs- und Form- diesen Stellen eine andere Porosität ergibt als im

rollen (17, 18, 19) jeweils mit einer im Profil restlichen Filterquerschnitt.

etwa halbkreisförmigen, am Umfang entlanglau- 55 Schließlich zeigt die bereits genannte scnweize-

fenden Hohlkehle versehen sind, die mit ihrer rische Patentschrift 324 175 auch als bekannt, ins-

Mitte in Höhe der Biegekante der Gegenrolle besondere Zigarettenfilter aus mehreren Filterstrei

liegt und deren Bogenrundung von Rollenpaar fen zu bilden, die um eine mittlere Achse gctalte

zu Rollenpaar wächst. und anschließend um zwei seitliche Achsen bogen

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 60 förmig so weit zurückgefaltet sind, daß ihre Ender

bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die An- an einer Umfangsstelle des Filters mit mehr ode

triebs- und Formrollen (17. 18, 19) jeweils mit weniger großem Abstand gegenüberliegen. Abge

einer Ringnut (14) zur Aufnahme eines um alle sehen davon, daß eine solche Faltung schwierig her

Rollen herumgeführten Antriebsriemens (21) ver- stellbar ist, müssen die Filterstrcifen verschiede, sehen sind <>5 große Längen haben, können aber trotzdem nur s<

21 Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 gefaltet werden, daß an der mittleren Faltung um

bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen an der, Enden der Filterstrulcn durchgehende Be

den Antriebs- und Formrollen (17, 18. 19) auf reiche vermindter Absorption verbleiben.

Weiterhin ist Gegenstand des älteren Patentes I 273 3°7 ein ZigareltcnnTiltcr aus mehreren Fillcrstreifen, bei dem zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Porosität und zur Vereinfachung der Herstellung die Filterstreifen in Form eines länglichen Filterstrcilenpakeles einzeln, lose übcreinandergesehiehlet und um zwei in ihrer Lage festgelegte, in Richtung der Mittelachse des Filters verlaufende Ki'ümimmgsachscn. die mit der Mittelachse in einer Ebene Hegen und von denen mindestens die eine im seillichen Absland von der Mittelachse verläuft, nach entgegengesetzten Riehlungen gewölbt sind. Bei dem Filier nach diesem älteren Patent ist in bezug auf die körperliche Gestaltung des Filters weitgehend die Bedingung erfüllt, daß ein Zigarettcnfiller eine im höchsten Maße regelmäßige und homogene Struktur aufweisen soll, damit die Bildung von Durchlässen, durch die der Rauch leichter hindurchdringen kann als durch andere Filterteile, vermieden wird, d. h., daß das Filter auf seiner ganzen Querschnittsfläche und Lange eine gleichmäßige Porosität haben soll. Diese Homogenität der Filterstruktur bestimmt zugleich das Rückhaltevcrmögcn des Filters gegenüber den leerförmigen Bestandteilen des Rauches in der Weise, daß, je besser die Iiomogenitül ist, ein desto gleichmäßigeres Absetzen dieser Bestandteile an allen Stellen des Filters erfolgt, weil bei hoher Homogenität Durchlässe oder Kanäle von im Verhältnis zu anderen Filtcrteilcn größerer Durchlässigkeit, durch die /.wangläufig Filterzonen mit vcrschieden großer Filterleistung gebildet werden, vermieden werden. Die körperliche bzw. geometrische Gestaltung des Filters nach dem älteren Patent entspricht aber nicht nur diesen Anforderungen an die Porosität und Rückhaltcfähigkeit, sondern bietet auch die Voraussetzung für gute mechanische und physikalische Eigenschaften, wie eine beständige zylindrische Form und gute Dichte, die dazu beitragen, daß sich das Filter bei der Herstellung der Zigarette gut und leicht mit dem übrigen Teil der zylindrischen Zigarette vereinigen läßt und sich beim Gebrauch nicht verformt, d. h. infolge des Druckes der Lippen der rauchenden Person keine ovale oder sonstwie abgeflachte Form einnimmt.

Der F.rfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend dem älteren Patent I 273 397 ausgebildetes Filter in besonders vorteilhafter Weise kontinuierlich derart herstellen zu können, daß die durch die Gestaltung des Filters gegebenen Voraussetzungen für eine gleichmäßige Porosität, eine große Homogenität, eine gute zylindrische Form und Dichte auch bei der Herstellung jedes einzelnen der in Massenfertigung herzustellenden Filter wcitestgehcnd erfüllt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der F.rfindung hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen des Filters darin, daß man zur Herstellung des Filters den Streifen in mehrere schmale Bänder zerschneidet, um ein Filterstreifenpaket zu bilden, dessen Symmetrieachse mit derjenigen des Filters zusammcnfällt und in dem die verschiedenen Materialschichten parallel und abwechselnd ancinanderliegcn; man erhält ein aus Schichten bestehendes Paket von geringer Breite, wonach dieses zusammengesetzte Paket gleichzeitig um zwei Krümmungsachsen durch Verformungsbewegungen geringer Größe gewölbt wird, wobei fortschreitend ein zylindrischer Filterkörper geformt wird, in dem zunächst der mittlere Bereich des Filterstreifenpaketes, dann die beiderseits an den mittleren Bereich anschließenden Zwischenbereiche und schließlich die beider Endbereiche verformt weiden. Das Verfahren gemäß der F.rfindung gewährleistet die Bildung eines formbeständigen zylindrischen Filterkörpers von äußerst homogener Struktur, bei dem jegliche Druckbereiche oder Hohlraumbildungen, die zu freien Durchlässen für den Rauch führen könnten, vermieden sind und das eine gleichmäßige Porosität und ein gleichmäßiges Rückhaltevermögen aufweist. Zugleich wird durch Anwendung der Erfindung eine geometrische Struktur erreicht, durch die alle Punkte des Fillerqucrschniltes auf der ganzen Filterlänge infolge Fehlens winkliger Faltungen und freier Durchlaßkanäle dem gleichen Druck ausgesetzt sind.

Eine zur Durchführung des Verfahrens besonders zweckmäßige Einrichtung mil einer Reihe von Vorrichtungen für den Bewegungsantrieb sowie die Führung und Formung des Filtermaterials ergibt sich, wenn diese Vorrichtungen durch eine die schmalen Filterslreifcn-Bändcr an dem kombinierten Streifen vorzcichncndc bewegliche Markiervorrichtung, eine feststehend angeordnete Faltvorrichtung, eine bewegliche Schneidvorrichtung zum Aufschneiden des kombinierten Streifens in die schmalen Fillerslrcifen-Bänder, eine feststehende Vorrichtung zur Führung und Bildung des Filierstreifenpaketes, angetriebene Rollen zum Markieren der Krümmungsachsen, feststehende Formschalen zur Bildung des mittleren Bereiches des Filterstreifenpaketes sowie durch mehrere Antriebs- und Formrollen zum Biegen der anschließenden Bereiche des Filterstreifenpaketes und schließlich durch eine konische Formhülse zur Bildung des Filtenimfanges gebildet sind.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiele gezeigten Ausführungsformen beschrieben. Es zeigen in schematischcr Darstellung

Fig. 1 und 2 ein Beispiel des Verfahrens unter Verwendung von drei Faserstreifen aus verschiedenem Material,

Fig. 3 der aus den Streifen nach Fig. 1 und 2 gebildete Streifen aus kombinierten Materialien beim Falten.

Fig. 4 Filtcrstrcifen-Bänder, die durch Aufschneiden des kombinierten Filterstreifens nach Fig. 3 erhalten werden,

Fi g. 5 ein aus hochkant stehenden Filtcrstrcifen-Bändern nach Fig. 4 gebildetes, geschichtetes FiI-terstreifcnpaket,

F i g. 6 bis 22 die einzelnen Arbeitsschritte des Verfahrens und die allmähliche Bildung eines zylindrischen Filterkörpers homogener Struktur,

Fig. 23 die zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dienende Einrichtung in schaubildlicher Ansicht und

F i g. 24 bis 34 Schnitte bzw. schaubildliche Ansichten mit Einzelheiten der zur Formung des Materials dienenden Vorrichtungen, von der Bildung des kombinierten Filterstreifens bis zur geometrischen Anordnung des Materials in Form eines S.

Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung wird, ausgehend von Streifen aus Flachmaterial kontinuierlicher Struktur, ein dichter, zylindrischer Filterkörper mit bestimmter Lage und Gestaltung seiner Bestandteile durch bloße geometrische Anordnung und Formung des Materials gebildet. Hier-

zu wird das Material unter Bildung von regelmäßig wechselnden, parallelen und im gleichmäßigen Abstand angeordneten schmalen Filterstreifen-Bändern bzw. Bündchen und aus diesen geformten kreisförmigen konzentrischen Windungen zu einem Filterkörper mit geordneter, homogener Struktur verarbeitet, die eine gute Ausnutzung der filtrierten Eigenschaften des Materials gewährleistet. Die parallelen Filterslreifen-Bänder werden dabei unter Bildung eines Filterstreifenpaketes mit einer Anordnung verwendet, die im Hinblick auf die beste Dichtigkeit wissenschaftlich untersucht ist und im Querschnitt einen zylindrischen Filterkörper aus zwei entgegengesetzt gekiümmtcn Windungsgruppen ergibt, wie aus Fig. 20 ersichtlich ist.

Diese Figur zeigt, daß die geometrische Leitlinie des mitlleren, durch die Achse des Filters hindurchgehenden Filterstreifen-Bandes bzw. Bändchens ein S bildet. Die beiden Krümmungsmittelpunkle bzw. Krümmungsachscn F₁ und F₂, um die herum die Windungsgruppon geordnet sind, stellen gewissermaßen die Brennpunkte der Figur dar. Die kreisrunde Querschnittsform des Filters wird dabei lediglich infolge der geometrischen Ausbildung und nicht durch Zusammendrücken in Umfangsrichtung gebildet, weil hierdurch die Homogenität der Filterstruktur gestört würde.

Damit alle Windungen, wie in Fig. 20 gezeigt, zusammen einen genau kreisförmigen Querschnitt mit dem Durchmesser des Filters bilden, wird die Größe der die Windungen bildenden Filterstreifen-Bänder genau bestimmt. Es wurde festgestellt, daß nur auf diese Weise eine rationelle Anordnung erreicht werden kann, die ermöglicht, in kontinuierlicher Weise aus nicht gekrepptem Filtermaterial einen gut gefüllten Filterkörper gleichmäßiger Struktur, kreisrundem Querschnitt und hoher Filterlcistung herzustellen. Die geometrische Grundform mit den beiden Krümmungsmittelpunkten bzw. -achsen F₁ und F₂ ist so gewählt, daß sie bei allen Ausführungsformen der Erfindung Anwendung finden kann. Die Fig. 20, 21 und 22 stellen mehrere Beispiele dar, die sich durch die Länge der Windungsbogcn voneinander unterscheiden.

Diese Länge ist von dem Verhältnis der Breite B der Filterstreifen-Bänder (F i g. 6) und der Größe des Krcisumfanges des Filters oder, was das gleiche ist, von dem Verhältnis der Dicke E der Windungsgruppen bzw. des diese bildenden, geschichteten Filterstreifenpaketes zu dem Durchmesser D des Filters abhängig. Bei der Ausführungsform nach F i g. 20 ist diese Dicke gleich einem Drittel des Filterdurchmessers, d. h. D : E 3. Bei der etwas abgeänderten Ausführungsform nach Fig. 21, die stärker eingerollt ist, ist die Dicke E etwas kleiner als ein Drittel des Durchmessers D, und gemäß F i g. 22, die eine etwas weniger eingerollte Ausführungsform zeigt, ist die Dicke E größer als ein Drittel des Durchmessers D.

Das in Fig. 20 gezeigte Filter ist aus drei Streifen 1, 2 und 3 aus Fasermaterial gebildet (vgl. Fi g. 1). Die Filterstreifen 1 und 2 bestehen aus Zellfaserwatte von bekanntem gutem Absorptionsvermögen, während der mittlere Filterstreifen 3 aus längsprofiliertem bzw. längsgerilltem Papier besteht.

Diese drei Filterstreifen werfen kontinuierlich von WickeltTommeln abgewickelt und aufeinandergeschichtet, so daß gemäß F i g. 2 ein kombinierter geschichteter Streifen gebildet wird, von dem eine Schicht in der Achse des zu bildenden Filters liegt.

Die Symmetrie des Materials zur Achse des herzustellenden Filters wird bei der Formgebung des geschichteten Streifens beibehalten, damit sie schließlich zu der beabsichtigten, clv iil'alls zur Filterachse symmetrischen Querschnitlsgestaltung des Filters führt.

Der kombinierte geschichtete Streifen wird nunmehr mit längsvcrlaufcnden Linien markiert, um eine Faltung und ein späteres Aufschneiden des Streifens vorzubereiten. Die längsverlaufcnden Markierungslinien ermöglichen außerdem, daß beim Abreißen eines zugefiihrtcn Streifens, z. B. beim Rollenwechsel, ein neuer Streifen aus Fasermaterial ohne Aufenthalt des Herstellungsvorganges eingeführt werden kann.

Der markierte kombinierte Streifen wird sodann gemäß Fig. 3 harmonikaartig längsgefaltet. Dieses Längsfalten wird beim Abrollen des kombinierten Streifens ständig bis zu einer Stelle durchgeführt, bei der die Winkel am Scheitel der Falten etwa 30 betragen. Anschließend wird der gefaltete kombinierte Streifen an den oberen und unteren Faltlinien 4 durchgeschnitten, so daß die schmalen kombinierten Filtcrstreifen-Bänder oder Bändchen 5 entstehen, die gemäß Fig. 4 in Verlängerung der Falten geneigt sind. Die Zahl der Filierstreifen-Bänder 5. die bei Fig. 4 sieben beträgt, ist für die Erfindung nicht wesentlich.

Die mittlere Breite Ii (vgl. Fig. 6) der Filterstreifcn-Bander 5 ist eine Funktion des Fillerdurchmesscrs und der Größe des Parameters bzw. Verhältnisses /) : E. Da bei dem Beispiel der F i g. 20 /) : E gleich 3 ist, muß die mittlere Breite B der Filterstrcifcn-Bänder5 theoretisch gleich ³U des Filterumfanges, d. h. '/4 Jt ■ D sein, damit ein Rechteck von der Breite B und der Dicke E eine der Querschnittsfläche

des Filters gleiche Fläche, d. h. eine Fläche von -- · D²

hat.

Wenn die mittlere Breite B der Filtcrstreifcn-Bändcr5 in dieser Weise genau bestimmt und die Zahl der Filtcrstreifen-Bänder festgelegt wird, kann die Breite der verwendeten Matcrialstreifcn ebenfalls genau festgelegt werden. Da bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die sieben Filterstreifen-Bänder eine mittlere Breite haben, die gleich Dreiviertel des Umfangcs ist. so ist die Breite der verwendeten Materialstreifen ebenfalls gleich dem 5,25fachen der Länge des Umfangs (sieben Filterstrcifcn-Bändcr von »/4.-7 ergeben 2V₁ = 5,25). Die Filterstreifen-Bänder können unter sich etwa die gleiche Breite haben.

Um einen genau kreisförmigen Querschnitt des

Filters zu gewährleisten, können jedoch die einzelnen Filterstreifen-Bänder eine geringfügig unterschiedliche Breite B haben. Diese Unterschiede können durch Abwicklung der geometrischen Form der F i g. 20 ermittelt werfen. Bei dem dargestellten Bei-

spiel haben die äußeren Filterstreifen-Bänder 5_t und 5₂ (F i g. 6) eine Breite, die etwas geringer als die mittlere Breite ist.

Die geschnittenen Filterstreifen-Bänder 5 werfen nunmehr vertikal bzw. hochkant stehend aneinander gelegt, um ein Filterstreifenpaket gemäß F i g. 5 zu bilden. Dieses enthält eine Anzahl von Filterschichten, die gleich dem Produkt aus der Anzahl der verwendeten Streifen und der Anzahl der Filterstreifen-

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Bander, d. h. also bei dem gezeigten Beispiel 3-7 — 21 ist. Bei dem Zusammendrücken der FiI-lerslreiien-Bänder zu dem Filierstreifenpaket nach Fig. 5 könen einige der Filtersiieifen-Bänder mit ihren benachbarten Filterstreifen-Bändern vereinigt werden und ihre selbständige Beweglichkeit für den späteren Formvorgang, bei dem die Filterstreil'cn-Bander eine gewisse Gleitbewegung gegeneinander ausführen, verlieren. So können sieh bei der (largestellten Ausl'ührungsform die Watteslreifen paarweise ίο miteinander verbinden. Die Malcrialschichten, die bei der Formung des Filters ihre selbständige Bewegliehkcit beibehalten, werden daher durch eine oder zwei der ursprünglichen Schichten gebildet. Bei dem Bcispicl nach Fig. 5 sind acht Watteschichten, nämlich die beiden einlagigen äußeren Schichten 5., und 5,, und sechs Doppelschichten 5₅ gebildet, zwisehen denen sich sieben Schichten aus längsgerilltem Papier 3 befinden.

In Fig. ft ist das Filterstreifenpaket nach dem Ancinanderlegen der hochkant stehenden Filterstreifen-Bänder und der Bildung der verschiedenen Schichten dargestellt.

Zur Formung des Filters unter Bildung der beiden Windungsgruppen mit den beiden Krümmungsmittelpunkten bzw. -achsen F₁ und F₂ werden zunächst diese beiden Krümmungsachsen festgelegt, indem an jeder der beiden Seitenflächen bzw. Außenseiten S₁ und 5., des Fillerstrcifenpaketes symmetrisch zur Achse "desselben je eine Findrückstclle markiert werden. Auf der einen Seite wird der Krümmungsmittelpunkt bzw. die Krümmungsachsc F₁ über der Achse

au J-^-E j γ ι α c ·* in einem Abstand ₄ und auf der anderen Seite der andere Krümmungsmittelpunkt bzw. die andere Krümmungsachsc F., symmetrisch zu F₁ in bezug auf die Achse markiert. Hierbei wird entsprechend Fig. 7 das Filterstreifenpaket C₁, B₁, C₂, B₁ in seinem mittleren Bereich F₁, A₁, F.„ A., auf'die Dicke E zusammengedrückt, die es im fertigen Filter haben soll.

Sodann wird dieser mittlere Bereich als erster geformt. Diese Formung wird durch eine symmetrische, gegenseitige Verschiebebewegung der in F i g. 7 und S oberen und unleren Teile C₁, B₁, F₁, A₁ und C.„ /?.,. A.„ F., des Filterstreifenpaketes herbeigeführt, die jeweils in Höhe der Krümmungsachsen F₁ und /·., in Richtung der Pfeile T₁ und 7', (Fig. 8) unter Ab^: knicken des mittleren Bereiches F₁, A₁, F,, A., gegeneinander verschoben werden. Die Verschiebebewegung weist eine im Sinne der Annäherung des oberen und unteren Teils bzw. der Stirnenden O₁ und 6., des Filterstreifenpaketes wirksame Vertikalkomponente auf, die im Sinne der Entfernung der beiden Teile wirksam ist und von einer gegenseitigen Längsver-Schiebung der Filtersireifen-Bänder begleitet ist. Die vertikale Annäherung der beiden Teile ist von einem seitlichen Abbiegen der verschiedenen Lagen des Filterstreifenpaketes begleitet und wird ausgenutzt, um eine günstige Trennung in der gegenseitigen An-Ordnung der einzelnen Lage des Paketes entsprechend Fig. 8 bis 10 herbeizuführen. Die seitliche Auseinanderbewegung biegt diese Schichten unter Verstärkung ihrer seitlichen Abbiegung um die Verbindungslinie der Krümmungsachsen F₁, F₀ mit zwei entgegengesetzt gerichteten Krümmungen ab. Bei der Verschiebebewegung werden die beiden Krümmungen akzentuierter, wobei sich die Verbindungslinie F₁-F., um die Achse bis in die vertikale Lage nach Fig. 9 dreht und der gegenseitige Abstand der Krümmungsachsen F₁ und F., sich auf die Dicke E des Filterstreifenpaketes verringert.

Der mittlere, ursprünglich rechteckige Bereich F₁, A₁, A.„ F., nimmt dabei die Form von zwei umgekehrten Viertelkrcis-QucrschniUsllüchen F₁, /).„ F., und F₁, A₁, F., mit dem gemeinsamen Radius E an, der durch die Achsen F₁ und F., hindurchgeht und durch die Verbindungslinie F₁-F., gebildet ist (vgl. F i g. 9 und 11). Die Fläche der beiden Vicrtclkreise ist gleich der Fläche des ursprünglichen Rechtecks F₁. A₁, F₂, A., der Fin. 7, d.h., daß das Material mit dem ursprünglichen Zusammendrücken des FiI-lcrstreifenpaketes entsprechend Fig. 7 seine endgültige Zusammcndrückung erfahren hat. Bei Beendigung der die beiden Viertelkreise bildenden Abbiegebewcgung ist im mittleren Bereich die Grundform der endgültig S-förmigen geometrischen Lcitlinie des mittleren Filterstreifen-Bändchens gebildet.

Nunmehr werden gemäß Fig. 12 bis 14 die beiderseits an den mittleren Bereich F₁, A₁, F.„ A„ unmittelbar anschließenden Bereiche des Filtcrstrcifenpaketcs um die Krümmungsachsen F₁ und F₂ herum um 90^r< gebogen. Diese Biegung erfolgt in mehreren Vorgängen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden drei Biegungsvorgänge von je 30" durchgeführt, so daß zunächst eine Biegung von 30" gemäß Fig. 12, dann eine Biegung von insgesamt 60° gemaß Fig. 13 und schließlich eine Biegung von ins gesamt 90° gemäß Fig. 14 entsteht. Das jeweilige Umbiegen der beiden Teile des Filterstreifenpaketes ^{um 90}° ⁱⁿ entgegengesetzten Richtungen ist ermög-. ,j^ _we-, _{die e}j_nzclncn Schichten des Paketes beim Biegen sich unter Ausführung einer Gleitbewegung gegeneinander verschieben, wobei diese Gleitbewegung dadurch begünstigt wird, daß zwischen den aus Watte bestehenden Schichten jeweils eine Schicht aus längsgerilltem Material, wie Papier, angeordnet ist, die sich mit der Watte nicht verbindet.

Am Ende des Biegevorganges werden die beiden Hndbereiche T₁ und 7₂ des Filterstreifenpaketes so umgeklappt, daß sie gemäß Fig. 14 entgegengesetzt gerichtet sind, wobei die aus den Filterstreifenbändem gebildeten Schichten im mittleren Bereich und in den beiden unmittelbar anschließenden Zwischen-Bereichen ihre endgültige Form erhalten und z.wei gegeneinander verschobene Halbkreise F₁ -F.,-A., und Fr^F\^Ai bilden, deren Mittelpunkte gemäß"Fi"g. 14 auf den Krümmungsachsen F₁ und F₂ liegen und deren Radius jeweils gleich der Dicke Έ des Filter- Streifenpaketes ist. Die geometrische Leitlinie des mittleren Filterstreifen-Bändchens hat bei diesem Verfahrensschritt die endgültige Form eines symmetrischen S angenommen.

In den Fig. 9, 12, 13 und 14 sind die Schichten des Filterstreifenpaketes nur in den erwähnten Bereichen durch ausgezogene Linien angedeutet. Diese Schichten gehen jedoch bis zu den beiden Enden des Filterstreifenpaketes durch. Die linierten Bereiche zeigen für jede Figur den Fortschntt der Bildung der. mittleren Bereiches und der beiden anschließenden Bereiche.

Infolge der Gleit- bzw. Biegebewegung der Schichten des Filterstreifenpaketes nehmen die beiden Enden des Filterstreifenpaketes bei ihrem völligen Umbiegen die aus den Fig. 15 bis 17 ersichtliche, jeweils mit einer Schrägfläche auslaufende Form an.

Hindurch wird der dann folgende Voigang der Hmfiingsbildung des Filters durch Aufwickeln der Enden der einzelnen Schichten auf die beiden Halbkreisbereichc der F i g. 14 vorbereitet. Dieser letzte Verfahrcnsschritt wird durch symmetrisches Umklappen der ein/einen Schichten an ilen beiden Kantenenden des Filterstreifenpaketes Ivw. durch Aufwickelji der beiden Hndbereiche 7, und 7_, in gleicher Wickelriehtimg auf die beiden Halhkivis-O.ierschniUsfliiehen /', -)■'.,-A., und F.,-l'\-A, in der aus den I·" ig. 15 bis 17 und in vergrößerter Darstellung aus den Fig. IS bis 22 ersichtlichen Weise durchgeführt.

/ur Durchführung der erläuterten Verfahrenssehritte dient gemäß der Erfindung eine Einrichtung, von der eine bevorzugte Ausführungsform in den F'ig. 23 bis 34 als Beispiel dargestellt ist,

Diese Einrichtung verarbeitet zur Herstellung der Zigarettenlilter, wie bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnt ist, mehrere in ihrer Breite als Funktion des Filleidurchmcsscrs genau bestimmte Materialstreifen. /.. B. also zwei Streifen I und 2 aus Zcllfascrwatte und einen Streifen aus längsgerilltem Papier 3, die gemäß Fig. 23 kontinuierlich von entsprechenden Trommeln oder Spulen abgewickelt werden. Die Streifen 1, 2 und 3 werden, wie am rechten linde der F"ig. 23 gezeigt ist, aufeinanderliegend zusammengefaßt bzw. kombiniert und laufen zusammen durch eine Markiervorrichtung 8,, 8., hindurch, die bei dem gezeigten Beispiel durch zwei Gruppen von drehbaren Druckscheiben 8, und 8, gebildet ist. Die drehbaren Druckscheiben sitzen auf beiderseits des kombinierten Streifens 1. 2, 3 angeordneten Achsen und liegen an de' oberen und unteren Fläche des kombinierten Streifens an. Die Markiervorrichtung dient einerseits dazu, an dem kombinierten Streifen 1, 2. 3 in Längsrichtung verlaufende Linien zu markieren, welche Faltlinien 4 bilden und die spätere Teilung des kombinierten Streifens in die schmalen Filtcrstreifen-Bänder bzw. Bändchen 5 vorbereiten und andererseits zugleich zum Bewegungsantrieb des kombinierten Streifens.

Auf die Markiervorrichtung S₁ und 8., folgt eine feststehend angeordnete Faltvorrichtung 9, bis 9,, die durch eine Gruppe von in der Bewegungsrichtung des kombinierten Streifens zusammenlaufenden Faltklingen 9,. 9.,, 9., und 9,^gebildet ist. Die Zahl der Faltklingen ist von der Aah'i der zu bildenden Filterslreifen-Bänder abhängig. Die Fallklingen sind gemäß Fig. 24 beiderseits des kombinierten Streifens 1. 2, 3 angeordnet und greifen allmählich weiter ineinander ein, so daß sie gleichzeitig auf die beiden Seiten des kombinierten Streifens derart einwirken, daß entsprechend Fig. 25 eine gleichmäßige und regelmäßige, harmonikaartige Faltung entsteht, deren obere und untere Faltlinien 4 sich genau an den anfangs durch die Markiervorrichtung 8, und 8₂ festgelegten Linien befinden (vgl. auch F i g. 24).

Hinter der Faltvorrichtung 9, bis 9₄ ist eine Schneidvorrichtung aus oberen und unteren dünnen Messerscheiben 10,, 10_s und 10, angeordnet, die mit großer Drehzahl umlaufen und den gefalteten kombinierten Streifen 1, 2, 3 gemäß Fig. 26 an den Faltlinien 4 in die schmalen Filterstreifen-Bänder 5 aufschneiden. Diese Filterstreifen-Bänder 5 werden dann hochkant stehend mit Hilfe zweier seitlicher Führungsleisten 12, und 12₃, die entsprechend Fig. 27 in der Bewegungsrichtung det Filterstreifen-Bänder etwas zusammenlaufen, zu dem Filterstreifen paket unter einem durch die Konvergenz der Führungsleisten 12., und 12., bestimmten Druck zusammengefaßt. Hinter den Führungsleisten sind angetriebene Rollen 13, und 13., angeordnet, die die Kriimmungsachsen F₁ und /·"., markieren bzw. festlegen. Zu diesem Zweck sind die Rollen 13, und 13., gemäß I'ig. 28 im Profil jeweils mit einem ringförmigen Vorsprung versehen, die sich von beiden Seiten her leicht in die Seitenflächen des Filterstreil'enpakele*.

ίο eindrücken.

Die angetriebenen Rollen 13, und 13., bilden ein erstes Rollenpaar, auf das eine festslehende Biegevorrichtung aus zwei symmetrisch zur Längsachse der F.inrichuing cinunder gegenüber angeordneten, feslstehenden Formschalen 15, und 15., folgt. Jede dieser Formschalen weist in Höhe der jeweiligen Kriimmungsachse F, und /■'., eine vorspringende Biegekante 16, bzw. 16., sowie eine Rampe oder Gegen kante 16., bzw. 16, in Höhe der Kante der symmetrisch gegenüberlicj'.enden Fonnschale auf (vszl. Fig. 29 und 30). Der gegenseitige Abstand der beiden Formschalen 15, und 15., ist so gewählt, daß ein Durchgang für die Durchführung des in Fig. 30 oberen und unteren Teils des ! ilterstreifeiipakeles bei der gegenseitigen Vcrschiebcbcwegung dieser Teile besteht. Die Biegekanten und Gcgenkariten sind entsprechend der Bahn dieser Bewegung gekrümm!. Jede Formschale ist /wischen ihrer Biegekante 16, bzw. 16, und ihrer GegenkaiUe 16., bzw. 16, mit einer solchen Ausnehmung versehen, daß sich der Biegebereich des Filterstreifenpaketes ohne äußere Spannung und Reibung bilden kann.

Auf die festslehende Biegevorrichtung 15,, 15., folgen mehrere Antriebs- und Formrollen 17, 18 und 19, die gemäß F i g. 23, 31. 32 und 33 paarweise einander gegenüberliegen und für jedes Rollenpaar symmetrisch zur Achse des Filters angeordnet sind. Jede dieser Antriebs- und Formrollen ist am Umfang mit einer kreisförmigen Biegekante und einer im Profil etwa halbkreisförmiger Hohlkehle verschen, die mit ihrer Mitte der Riegekante der gegenüber angeordneten Rolle genau gegenüberliegt und deren Radius gleich der Dicke E des jeweils geformten Teils des Filterstreifenpaketes ist, derart, ('-.iß dieses beim Durchgang zwischen den Biegekanten und Hohlkehlen der angetriebenen Rollcnpaare zugleich in Uöhe der Krümmungsachsen F, und F., geführt wird und dabei seine ihm vorher vermittelte Formgebung beibehält. Das Filtcrslreifenpaket füllt hierbei die konkaven Hohlkehlen entsprechend der zuvor hergestellten Krümmung aus und biegt sich außerdem bei dem Durchgang zwischen den Rollen eines jeweiligen Rollenpaares in dem Maße, mit dem die Bogen der Hohlkehlen an den Krümmungsbogen des vor dem Durchgang geformten Materials vorbeigehen.

Bei der dargestellten Ausführungsform betragt die Bogenrundung der Hohlkehlen der angetriebenen Rollen des ersten Rollenpaares 120 , wobei das ein tretende, schon auf 90"' gebogene Filterstreifenpaket beim Durchgang um 3fP gebogen wird. Die jeweiligen Bogenrundungen der Hohlkehlen des zweiten und des dritten Rollenpaares betragen 150 bzw. 180", so daß die endgültige Biegung des Filterstreifen paketes in drei Stufen erfolgt. Die Wirkungsweise der in den Fig. 31 und 33 gezeigten Rollcnpaare ergibt sich aus den bereits erläuterten Fig. 12 bis 14.

Zwischen den Rollenpaaren wird die Führung des FiI te rst reifen pake tes in Höhe der Krümmungsachsen Fj und F₂ durch feststehende Führungskanten 20 gesichert, die gemäJJ F i g. 23 auf jeder Seite des FiI-tcrstreifenpaketes angeordnet sind. Der Bewegungsantrieb für den Durchgang des Filterstreifenpakeies zu seiner Formung bzw. Biegung erfolgt durch die Rollen 17, 18 und 19 mit Hilfe von Antriebsriemen 21, die in Ringnuten 14 am Umfang der Antriebsund Formrollen eingreifen.

Zum spiralförmigen Aufwickeln der Endteile 7, und 7., des Filterstreifenpaketes und zur Bildung eines Filterpfropfens bzw. -körpers von kreisrundem Querschnitt geht das Filterstreifenpaket mit der beim Durchgang durch die letzten Rollen 19 erhaltenen

Form durch eine mit der Achse des Filters gleichachsige konische Formhülse 22 hindurch deren inner? Verjüngung derart ist, daß ihre Durchmesser am Auslaßende gleich dem Durchmesser des fertigen Filters ist. Die konische Fonnhülse 22 lauft mit einer Drehzahl um, die derart gewählt ist, daß die Verbindungslinie der Krümmungsachsenpunkte nur wenig von der Vertikalen abweicht und Torsionsspannunoen in dem Filterkörper vermieden werden Durch die Anwendung der konischen Formhulse 22 erhall der Filterkörper den z.B. aus Fig. 20 ersichtlicher, kreisrunden Querschnitt, bei dem die Endkanten dei einzelnen Filierstreifen-Bänder des filterstreifenpaketes auf einem genau zylindrischen Umfang liegen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen und mit groUer Arbeitsgeschwindigkeit erfolgenden Herstellen eines Filters, insbesondere für Zigaretten, aus mehreren Faserstreifen, die durch Übereinanderlegen zu einem Streifen aus kombinierten Materialien zusammengesetzt werden, der zur Bildung eines zylindrischen Filterkörpers um jo zwei in einer Durchmesserebene liegende Krümmungsachsen herum nach entgegengesetzten Richtungen gewölbt ist, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung des Filters den Streifen in mehrere schmale Bänder zerschneidet, um ein Filterstreifenpaket zu bilden, dessen Symmetrieachse mit derjenigen des Filters zusammenfällt, und in dem die verschiedenen Maierialschichten parallel und abwechselnd aneinanderliegen; man erhält ein aus Schichten be- ao stehendes Paket von geringer Breite, wonach dieses zusammengesetzte Paket gleichzeitig um zwei Krümmungsachsen durch Verformungsbewegungen geringer Größe gewölbt wird, wobei fortschreitend ein zylindrischer Filterkörper geformt wird, in dem zunächst der mittlere Bereich des Filterstreifenpakets, dann die beiderseits an den mittleren Bereich anschließenden Zwischenbereichc und schließlich die beiden Endbereiche verformt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Seitenflächen des Filterstreifenpakeies (C,-/J₁-C-B.,) zwei zur Längsach>e desselben symmetrisch verlaufende Eindrückstellen markiert und hierdurch die beiden Krümmungsaehsen (F_VF.,) festgelegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ursprünglich rechteckige mittlere Bereich (Γ,, A₁, A.„ F.,) des Filterstreifenpaketes (C₁-B₁-C₂-S₂) durch allmählich fortschreitende Biegung zu zwei umgekehrten Viertelkreis-Querschnittsflächen (F₁, A.„ F₂ und F₁, A₁, F₂) mit gemeinsamem, die beiden Krümmungsachsen (F₁. F₅) verbindendem Radius verformt werden.

4. Verfahren nach Anspruoh 3, dadurch gekennzeichnet, daß die allmählich fortschreitende Biegung des mittleren Bereiches (F₁, A_v A.„ F.,) des Filterstreifenpaketes (C₁-B₁-C₂-B₂) durch eine zur Längsachse desselben symmetrische doppelte Verschiebebewegung herbeigeführt wird, durch welche die beiderseits des mittleren Bereiches gelegenen TeUe(C₁-B₁-F₁-Zl₁ und C₂-B₂-F₂-Zl₂) des Filterstreifenpaketes unter Abknicken desselben in Richtung der Längsachse einander genähert und in Richtung quer hierzu voneinander entfernt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der beiden Krümmungsachsen (F₁, F,) bei Durchführung der Verschiebebewegung auf die Dicke des Filterstreifenpaketes in dem fertigen Filter verringert wird.

6. Verfahren nach einem derAnsprüohe3bis5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung der unmittelbar an den mittleren Bereich (F₁, A₁, A_v F₂) des Filterstreifenpaketes (C₁-B₁-C₂-B₂) anschließenden Zwischenbereiche desselben durch allmähliches Umbiegen um die beiden Viertelkreis-Querschnittsflächen (F₁, A,, F., und F₁-A₁-F₂) bis zur Bildung von zwei zur Achse des Filters symmetrischen Halbkreis-Querschnittsflächen (F₁-F.,-/!., und F₁-F₁-Zl₁) herbeigeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endbereiche (7_t, 7₂) des Filterstreifenpaketes (C₁-B₁-C-Bj) unter Bildung einer etwa zylindrischen Umfangsfläche mit gleicher Wickelrichtung spiralförmig auf die Halbkreis-Querschnittsflächen (F₁-F₂-Zl₂ und F₂-F₁-Zl₁) aufgewickelt werden.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einend der vorhergehenden Ansprüche mit einer Reihe von Vorrichtungen für den Bewegungsantrieb sowie die Führung und Formung des Filtermaieriais, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtungen durch eine die schmalen Filterstreifen-Bänder (S) an dem kombinierten Streifen (1, 2, 3) vorzeichnende bewegliche Markiervorrichtung (8,, 8.,), eine feststehend angeordnete Faltvorrichtung (9, bis 9₄), eine bewegliche Schneidvorrichtung (1O₁ bis 1O₃) zum Aufschneiden des kombinierten Streifens in die schmalen Filterstrdicn-Bänder, eine feststehende Vorrichtung (12,, 12₂) zur Führung und Bildung des Filterst; eifenpaketes, angetriebene Rollen (13p 13₂) zum Markieren der Krümmungsachsen (F₁, F₂), feststehende Formschalen (15,, 15.0 zur Bildung des mittleren Bereiches (F₁, zl_p F₂, zl₂) des Filterstreifenpaketes sowie durch mehrere Antriebs- und Formrollen (17, 18, 19) zum Biegen der anschließenden Bereiche des Filterstreifenpaketes und schließlich durch eine konische Formhülse (22) zur Bildung des Filterumfanges gebildet sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Markiervorrichtung (8,, 8₂) aus drehbaren Scheiben besteht, die auf beiderseits des kombinierten Streifens (1, 2, 3) angeordneten Achsen sitzen und an der oberen und unteren Fläche dieses Streifens anliegen, um die Faltlinien des Streifens zu markieren und den Streifen zugleich anzutreiben.

10. Einrichtung nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Faltvorrichtung (9, bis 9₄) durch in der oberen und der unteren Seite des kombinierten Streifens (1, 2, 3) angeordnete, in der Bewegungsrichtung des Streifens konvergierende Faltklingen (9_p 9.,, 9.,, 9₄) gebildet ist, deren Faltschneiden sich übergreifen und an den durch die Markiervorrichtung (8,, 8₂) markierten Linien auf beide Seiten des Streifens anliegen, um diesen harmonikaartig zu falten.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidvorrichtung (1O₁ bis IO3) durch auf der Oberseite und der Unterseite des gefalteten kombinierten Streifens (1, 2, 3) angeordnete dünne Messerscheiben (1O₁, HO₂,1O₃) gebildet ist, die mit hoher Drehzahl antreibbar sind und den Streifen an den oberen und unteren Faltkanten (4) in Längsrichtung zu den schmalen Filterstreifen-Bändern (5) auftrennen.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die fest-

stehende Vorrichtung (12^12.,) zur Führung und jeder Seite des gebogenen Filterstreifenpaketes

Bildung des Filterstreifenpaketes aus den hoch- bzw. des hierdurch gebildeten Filterkorpers in

kant ankommenden Filterstreiien-Bändern (5) Höhe der jeweiligen Krümmungsachse (t_v r_;,)

durch zwei beiderseits des Filterstreifenpaketes Führungskanten (20) zur kontinuierlichen bun-

angeordnete, in der Bewegungsrichtung dessel- 5 rung des Filterkorpers angeordnet sind, ben konvergierende Führungsleisten (12,, 12J
■ gebildet ist.