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Die Erfindung bezieht sich auf einen Faserabscheider, der
auch als Gasabzugseinrichtung bezeichnet wird und
hauptsächlich zum Einsatz in der Herstellung von
Filtereinrichtungen, insbesondere Tabakrauchfilterelementen, bestimmt
ist, obwohl die gleiche Vorrichtung auch für das
Abscheiden von Überschußluft bei der Herstellung von anderen
pneumatisch geförderten Produkten, wie z.B. Tankelementen
für Filzschreiber oder ähnlichem, nützlich sein kann.
Insbesondere betreffen die Erfindungskonzepte im wesentlichen
die Herstellung von länglichen Stäben, wie z.B.
Filtereinrichtungen für Zigaretten, wenn auch die erfindungsgemäße
Vorrichtung grundsätzlich auch bei anderen Anwendungen,
einschließlich Tankelementen und Filtern für
Tabakrauchmitteln, ob Zigaretten, Zigarren, Pfeifen oder ähnliches,
nützlich ist. Da Filter für Zigaretten kommerziell
besonders bedeutend sind, werden die wesentlichen
Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit der Produktion
von Filterzigaretten erörtert.
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Bei der Herstellung von Tabakrauchfiltern zur Verwendung
in Verbindung mit Zigaretten und ähnlichem werden
üblicherweise als Ausgangsmaterial verbindbare kontinuierliche
Faserstränge von im wesentlichen kontinuierlichen
thermoplastischen Fasern, wie z.B. plastifizierten
Zelluloseazetatfasern, Polyäthylenfasern, Polypropylenfasern,
Nylonfasern und ähnliches, verwendet. Der Ausdruck
"kontinuierlicher Faserstrang", wie in dieser Beschreibung und in den
beigefügten Ansprüchen verwendet, soll ein Material wie
dasjenige definieren, das sich ergibt, wenn Fasern, die
aus einer Mehrzahl von Spinndüsen extrudiert werden,
zusammengeführt und kombiniert werden, um einen
kontinuierlichen Körper von Fasern, die regellos, aber hauptsächlich
in Längsrichtung angeordnet sind, zu bilden. In einem
solchen Strang sind die Fasern grundsätzlich in Längsrichtung
im wesentlichen parallel angeordnet, sie schließen jedoch
gekräuselte Teile ein, die kurze Abschnitte bilden, die
mehr oder weniger regellos in nicht parallelen,
divergierenden und konvergierenden Richtungen verlaufen. Wenn auch
die erfindungsgemäße Vorrichtung auf die verschiedenen
Fasermaterialien dieser Art insgesamt anwendbar ist, wird
sich die Beschreibung im wesentlichen auf plastifiziertes
Zelluloseazetat beziehen, da dies die bei der Herstellung
von Zigarettenfiltern am häufigsten benutzten
thermoplastischen Fasern sind. Es ist jedoch klar, daß die
Erfindungskonzepte nicht auf diese bevorzugte Ausführungsform
beschränkt sind.
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Bei der Herstellung von Filtern für Zigaretten und
ähnliches muß eine Reihe von verschiedenen Faktoren
berücksichtigt werden. Filterwirksamkeit, d.h. also die Fähigkeit,
unerwünschte Bestandteile aus dem Rauch zu entfernen, ist
zwar sehr erwünscht, stellt aber lediglich einen der für
die Produktion eines kommerziell akzeptablen Filters
wichtigen Faktoren dar. Andere Faktoren, wie z.B. Druckabfall,
Geschmack, Härte und Kosten, bestimmen ebenfalls die
kommerzielle Akzeptanz dieser Produkte. Beispielsweise hat
Zelluloseazetat, eine der bei der Herstellung von
Zigarettenfiltern am häufigsten verwendeten Substanzen, eine
relativ geringe Filterleistung. Erhöhte Filterleistung, die
durch Erhöhung der Dichte oder Länge eines
Zelluloseazetatfilters erreicht werden kann, führt möglicherweise zu
einem übermäßig großen und kommerziell nicht akzeptablen
Druckabfall durch den Filter hindurch. Die Verwendung von
Aktivkohle oder sonstigen Materialien mit höherer
Filterleistung kann die Kosten erhöhen und den Geschmack
nachteilig beeinflussen.
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In den letzten Jahren entwickelte sich die Luftverdünnung
zu einer beliebten Technik zum Ausgleich der relativ
geringen Filterleistung von Zigarettenfiltern, die den für
die kommerzielle Akzeptanz wichtigen geringen Druckabfall
aufweisen. Bei dieser Technik wird Belüftungsluft
umfangsseitig in den Filter angesaugt, und diese verdünnt den
Rauchstrom aus dem Tabak, um somit die mit jedem Zug in
den Mund des Rauchers gezogene Menge von Teer und
sonstigen unerwünschten Tabakbestandteilen zu reduzieren.
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Die Luftverdünnungstechnik bietet mehrere offensichtliche
Vorteile.
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Es ist ein für die Reduzierung der verschiedenen, im
allgemeinen als Teer bezeichneten Feststoffbestandteile von
Tabakrauch extrem wirtschaftliches Verfahren.
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Des weiteren ermöglicht es die Entfernung oder Reduzierung
von bestimmten gasförmigen Bestandteilen des Tabakrauches,
wie z.B. Kohlenmonoxyd und Salpetersäure.
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Durch Variieren der Menge der mit jedem Zug in den Filter
eingesaugten Luft ermöglicht sie eine vernünftige
Kontrolle des Filterprozesses, so daß Effizienz und Geschmack
austariert werden können.
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Eine der wichtigsten Herausforderungen für die
Zigarettenfilterindustrie war die Entwicklung eines Filters und von
Filterproduktionstechniken und Geräten für die
Hochgeschwindigkeitsproduktion von großen Zahlen von Filtern,
die in der Lage sind, die Luftverdünnungstechnik zu
nutzen, zu geringen Kosten. Als die Luftverdünnungstechnik
zum ersten Mal kommerziell Bedeutung erlangte, wurden die
meisten Zigarettenfilter mit einem Einwickelmaterial
hergestellt, das auf die Außenseite des Faserbündels, das das
Filterelement enthielt, angebracht wurde, um ein in den
Abmessungen stabiles Produkt zu erhalten. Der
Herstellungsprozeß führte zu einem axial gestreckten Stab mit
einem Kern von Fasern, die in einem äußeren
Umwickelungsmaterial mit der Bezeichnung Abschnittsumhüllung
umschlossen waren. Nach dem Schneiden der Filterstäbe in kleine
Segmente oder Abschnitte, die zur Verwendung als
Zigarettenfilter geeignet sind, stellte eine Umwickelung die
Verbindung zu einem Tabakstab sicher, der einen Kern von
Tabak aufwies, welcher mit einer
Zigarettenpapierumwickelung umschlossen war. Mit der Luftverdünnungstechnik
erforderten Zigarettenfilter, die mit der vorstehend
beschriebenen Vorgehensweise hergestellt wurden, eine
poröse oder durchlässige Abschnittsumhüllung, um
sicherzustellen, daß die Luft, die grundsätzlich durch selektiv
angeordnete Perforationen in der Mundstückumhüllung
eingeführt wurde, sich mit dem aus der Tabaksäule kommenden
unverdünnten Rauch vermischte.
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Da die Verwendung von Abschnittsumhüllugnen bestimmte
Nachteile aufweist, die ziemlich detailliert in den US-
Patenten Nr. 3.313.306 und 3.377.220, erteilt am 11. April
1967 und 9. April 1968, auf deren Inhalt hierin
ausdrücklich Bezug genommen wird, erörtert wurden, wurden
Techniken zur Herstellung von nicht umwickelten, von den
Dimensionen her stabilen Filterelementen entwickelt. Die
Bedeutung der Produktion von nicht umwickelten, in den
Dimensionen stabilen Filterstäben ist bei der Benutzung in
luftverdünnten Zigaretten wegen der hohen Kosten von
porösen Abschnittsumhüllungsmaterialien noch ausgeprägter.
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Die Verfahren zur Herstellung nicht umwickelter, von der
Dimension her stabilen Filterstäben, die in den
vorerwähnten US-Patenten und damit zusammenhängenden Patenten, die
mit der vorliegenden Anmeldung normalerweise verbunden
sind, offenbart werden, sind höchst nützlich und waren zum
Zeitpunkt ihrer Entwicklung die beste bekannte
Vorgehensweise für diese Produktion. Bei diesen Prozessen wird das
Filtermaterial, das kontinuierliche Faserstrang-,
Stapelfaser- oder Partikelform haben kann, von einem endlosen
porösen Riemen geführt, durch den erhitztes Gas, wie z.
Dampf, und Kühlgas, wie z.B. Luft, umfangsseitig in das
Filtermaterial durch die Verarbeitungsvorrichtung gedrückt
werden, um es mit einem in den Dimensionen stabilen,
keinerlei Abschnittsumhüllung erfordernden Stab zu verbinden.
Demzufolge werden zwei Vorteile durch dieses sehr
wünschbare Verfahren gewonnen: Ersparnisse der Schritte der
Anbringung der Abschnittsumhüllung selbst und der Kosten
der Abschnittsumhüllung, wobei letztere dann besonders
bedeutend sind, wenn die hohen Kosten von porösem
Abschnittsumhüllungen,
wie sie für die Nutzung in
luftverdünnten Filterzigaretten notwendig sind, berücksichtigt
werden.
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Wenn auch das Verfahren mit Endlosriemen für die
Ausbildung von nicht umwickelten Filtern Gegenstand eines
weitreichenden kommerziellen Interesses war, gibt es doch eine
Reihe von Nachteilen im Zusammenhang mit dessen Nutzung.
Die gewobene Struktur des Endlosriemens, die notwendig
ist, um dessen Porosität für Dampf und Luft
sicherzustellen, bewirkt Abdrücke auf der Oberfläche der Filterstäbe
entsprechend dem Muster des Riemens und läßt lose Fasern
zurück, die die Adhäsion des Umwickelungspapiers am
Filterelement weniger effizient gestalten. Der Ausformriemen
selbst stört den Schritt der Dampfdurchdringung, die für
die Ausbildung eines in den Dimensionen stabilen Produktes
erforderlich ist, und reduziert die Effizienz der
Maschine, weil die Riemen sich abnutzen und ausgewechselt werden
müssen, wobei der Riemenaustauschprozeß zu
Stillstandszeiten der Filterstabproduktionslinie führt.
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Damit ist der Fortfall des Riemens für die Beförderung des
Filtermaterials durch die verschiedenen
Verarbeitungsstationen aus naheliegenden Gründen wünschenswert. Wie in den
vorerwähnten Patenten erklärt, wurde der Riemen jedoch
teilweise deshalb eingeführt, um zu vermeiden, daß der
Faserstrang, der das am ehesten wünschenswerte
Filtermaterial ist, durch das System "gezogen" werden muß, was eine
unerwünschte Belastung der einzelnen Fasern verursacht und
einen Stab produziert, dessen Größe, Form und funktionelle
Eigenschaften schwierig zu steuern sind.
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Eine höchst wünschenswerte Alternative zum "Ziehen" des
Stranges durch das System oder zur Verwendung eines
Riemens zum "Tragen" des Stranges durch das System ist das
"Schieben" des Stranges durch das System. Eine
pneumatische Technik für die Herstellung fasriger Körper wurde im
US-Patent Nr. 3.313.665, das am 11. April 1965 erteilt
wurde und dessen Gegenstand ebenfalls hierin vollständig
übernommen wird, offengelegt. Bei dieser Technik wird Luft
oder ein sonstiges unter Druck stehendes Fördergas
verwendet, um den Strang durch eine geschlossene Zone zu
"schieben", wo er erhitzt und gekühlt wird, um das Produkt in
einem Stab zu verbinden. Darüber hinaus ermöglicht diese
Technik eine Neuausrichtung der einzelnen Fasern in
Querrichtung zur Längsabmessung des Stabes. Der im US-Patent
3.313.665 offenbarte Prozeß erwies sich von großer
kommerzieller Nützlichkeit bei der Produktion von "dochtartigen"
Materialien mit relativ großem Durchmesser für
Filzschreiber und ähnliches, wurde jedoch für die Produktion von
Filterelementen mit sehr viel kleinerem Durchmesser als
ungeeignet erachtet wegen der Schwierigkeit des Abzugs des
großen Luftvolumens, das für das Treiben des
Fasermaterials durch das in dem US-Patent Nr. 3.313.665 gezeigte
System erforderlich ist. Zigarettenfilterelemente haben
normalerweise einen Durchmesser von 8 mm im Gegensatz zu
"dochtartigen" Patronen, die im allgemeinen gut zweimal so
groß im Durchmesser sind. Wenn der eingeschlossene
Bereich relativ groß ist, kann das Fördergas aufgrund des
großen Umfanges im wesentlichen in dem löchrigen Bereich
mit relativ geringer Länge abgezogen werden. Jedoch ist
vor der Einführung von Dampf oder ähnlichem die
Beseitigung mindestens eines größeren Teils der Luft notwendig,
um das Eindringen des Dampfes in Querrichtung in den Kern
der Faser zum Zwecke des Erhalts einer gleichmäßigen
Verbindung zu ermöglichen. Eine Erweiterung der
durchlöcherten oder porösen Zone, die durch eine Mehrzahl von
umfangsseitigen Löchern in der Wand des den eingeschlossenen
Bereich definierenden Elementes gebildet wird, war deshalb
nicht wünschbar, weil solche Löcher eine rauhe Innenfläche
bilden, die den Strang erfassen und ein Anhalten innerhalb
der Verarbeitungslinien verursachen. Wenn der Strang
einmal mit Dampf beaufschlagt wurde, schrumpft er leicht von
den Wänden der angrenzenden Zone weg und wird etwas
geschmiert, was die vorstehend beschriebenen Probleme
mindert. Es wurde festgestellt, daß die Anwendung der
pneumatischen
Zuführtechnik auf die Produktion von Stäben
kleinen Durchmessers, wie z.B. Zigarettenfilterstäben,
erreicht werden kann, wenn die Luftmenge beträchtlich
gegenüber dem reduziert werden kann, was bei dem Verfahren nach
dem Stand der Technik erforderlich war, um das
Abzugsproblem zu minimieren; ein solches Verfahren war bisher nicht
möglich, und/oder wenn auch einige Anteile der Luft nach
Einführung von Dampf abgezogen werden könnten, würde
dieses Verfahren dazu führen, daß eine nicht gleichmäßige
Verbindung im Kern des Stranges stattfinden würde, es sei
denn, es wird dadurch eine Kompensation erreicht, daß die
Aufenthaltszeit verlängert wird und im Gegensatz zu dem
fast sofortigen Kühlungsschritt beim Verfahren nach dem
Stand der Technik eine signifikante Umlenkung der Fasern
in Querrichtung bei Vorhandensein des Dampf es vor der
Einführung des Kühlgases stattfindet. Diese verlängerte
Aufenthaltszeit ist insbesondere bei der
Hochgeschwindigkeitsproduktion von Bedeutung, die für die kommerzielle
Herstellung von Zigarettenfilterstäben erforderlich ist
und die im allgemeinen 75 Meter/Minute beträchtlich
überschreitet und bis zu 500 und mehr Metern/Minute erreicht.
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Demzufolge wurde eine pneumatische Fördertechnik, wie im
US-Patent 4.390.031 offenbart, für die Produktion der
Filterstäbe kleinen Durchmessers entwickelt. Die Offenbarung
dieses Patentes wird auch ausdrücklich hierin durch Bezug
darauf übernommen. Bei dem Verfahren nach dem US-Patent
4.390.031 wird der Faserstrang pneumatisch mittels eines
Stroms befördert, der das Fördergas, vorzugsweise Luft, in
einem bestimmten Winkel in eine eingeschlossene Kammer
einführt. Die Luft wird am Eingangsende der
eingeschlossenen Kammer vorzugsweise ringförmig um den Strang herum
eingeführt, um einen Venturieffekt auszulösen, der den
Faserstrang in die Kammer einzieht. Die Nutzung eines
besonders spitzen Winkels der Luftzuführung durch den Strahl in
die eingeschlossene Kammer, vorzugsweise zwischen 0 und
20º, erfordert ein sehr viel geringeres Volumen von
Fördergas, um eine bestimmte Menge des Faserstranges zu
fördern
als bei der vorher verfügbaren Ausführungsform. Da
eine stark reduzierte Säule aus Fördergas verwendet wird,
kann mindestens ein größerer Teil und vorzugsweise im
wesentlichen die gesamte Menge des Fördergases in
zweckmäßiger Weise durch einen begrenzten porösen Abschnitt der
eingeschlossenen Kammer abgezogen werden, ohne daß ein so
großer Querschnitt der Kammer erforderlich wäre, daß ein
in der eingeschlossenen Kammer ausgeformter fasriger
Körper für einen Zigarettenfilter nicht verwendet werden
kann. Die pneumatische Förderung in Verbindung mit einem
reduzierten Anfangsquerschnitt und die Kühlzone biegen die
Faser eines Stranges senkrecht zur Längsachse der
eingeschlossenen Kammer. Die Anordnung der Fasern in dem so
ausgeformten Filter ist im wesentlichen überlappend und im
allgemein zur Längsachse des ausgeformten Filterstabes
quer angeordnet. Die Fasern werden mit Dampf oder einem
sonstigen erhitzten Gas in dieser
Querüberlappungsverbindung gehärtet, und die Schichten der Faser werden bei
einer bevorzugten Ausführungsform durch eine erweiterte
Dampfdurchfeuchtungskammer und eine im Querschnitt
reduzierte Kühlungszone weiter kompaktiert, bevor der Stab aus
dem Gerät extrudiert wird. Da der ausgeformte Körper
extrudiert wird, befindet sich das Fasermaterial in einem
entspannten Zustand und behält seine gekräuselte Form. Des
weiteren wird den Fasern dadurch eine Sekundärkräuselung
verliehen, daß der Filterstab mit einer linearen
Fördergeschwindigkeit extrudiert wird, die geringer ist als beim
zulaufenden Strang. Darüber hinaus wird das Material gegen
die Wand der angrenzenden Kühlzone mit reduziertem
Querschnitt gedrückt, und demzufolge können Größe und Form des
Filters bequem präzise aufrechterhalten werden. Der
reduzierte Querschnitt der Kühlzone biegt einige der Kanten
der Filter axial nach hinten (d.h. also um Achsen, die im
Prinzip senkrecht zur Filterstablänge verlaufen), um eine
umfangsseitig glatte Oberfläche zu liefern, die ein
verläßliches Verbinden des Umwickelungsmaterials ermöglicht.
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Da das mit diesem Verfahren ausgeformte Produkt aus
kontinuierlichen Fasern hergestellt wird, bei denen die
gefalteten Kanten nach hinten gebogen werden können,
entstehen grundsätzlich keine losen Enden oder Fasern, die an
der Oberfläche des so ausgeformten Filterstabes exponiert
sind. Da der Prozeß und die Vorrichtung eine sehr viel
effizientere Nutzung des Faserstranges ermöglichen, kann er,
was wichtig ist, in mehrere Bereiche aufgeteilt werden,
und jeder Bereich kann zu einer getrennten
Stabausformungsstation geführt werden. Da darüber hinaus der durch
den hiermit offenbarten Prozeß produzierte Filterstab ohne
Bruch gebogen werden kann, kann eine anschließende
Verarbeitung des Filterstabes zu Filterelementen an zahlreichen
Stationen erfolgen, die an dem Auslaßende der
Stabausformungsstation senkrecht dazu angeordnet sind. Es sollte
jedoch berücksichtigt werden, daß die Bearbeitung des
Filterstabes auch an Stationen erfolgen kann, die im
wesentlichen fluchtig zur Stabausformungsstation angeordnet
sind.
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Der besondere Zuführstrahl, der in dem patentierten
Verfahren verwendet wird, bietet beträchtliche Ersparnisse in
bezug auf die für die Herstellung der Filter erforderliche
Menge von Fördergas. Es wurde eine Ersparnis von 50 - 85 %
im Vergleich zu dem in früheren pneumatischen Prozessen
verwendeten Strahl erreicht. Da der Prozeß pneumatische
Mittel verwendet, wird die Maschineneffizienz durch die
Beseitigung des Riemens und des Riemenantriebes und das
Entfallen der Wartung derselben im Vergleich zu sonstigen
Verfahren der Produktion von nicht umwickelten Filtern
beträchtlich gesteigert.
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Der Prozeß und die Einrichtung, die im US-Patent 4.390.031
offenbart werden, sind im Prinzip insofern effizient, als
sie eine pneumatische Zuführung des für Zigarettenfilter
erforderlichen Strangmaterials geringer Größe liefern,
insbesondere gilt dies für den Gasabzug vor der
Bedampfung, und zwar dank des Einsatzes einer begrenzteren
Gaszuführung
durch die gewinkelte venturiartige Gaszuführung
und eine aufgrund des Zurückbiegens von mindestens einer
der Strangfasern an den Kanten des Stranges für das
Mundstück besonders aufnahmefähigen Staboberfläche. Mit der
vorliegenden Erfindung wird jedoch u.a. angestrebt, den
Prozeß insbesondere in bezug auf die
Strangoberflächeneffekte zu verbessern.
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Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, die
Oberflächenmerkmale des Filterstranges durch eine weitere
Reduzierung der Tendenz der Strangfasern, an der Vorrichtung
einzuhaken, was unerwünschte Oberflächenrauhheit und
Fehlerstellen produziert, zu verbessern.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung
der Oberflächeneigenschaften des Stranges durch Schaffung
einer effektiveren Vorrichtung für das Zurückbiegen der
Strangfasern an den Kanten.
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Noch eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines
verbesserten Faserabscheiders (Gasabzugsvorrichtung) zur
Verwendung in Herstellungsverfahren mit pneumatischer
Zuführung, die insbesondere geeignet sind, die obigen und
weiteren Zwecke zu erreichen.
Zusammenfassung
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Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung für die Herstellung
von Filterstabmaterial aus einem Faserstrang mit einem
Kanal, durch den der Strang pneumatisch zu einer
Dampfeinspritzstation befördert wird, mit einer
Gaseinspritzstation zur Zuführung von Fördergas in den Kanal zur
Beförderung des Stranges in einer Bewegungsrichtung und mit
einer Gasabzugseinrichtung zum Abziehen von Gas aus dem
Kanal stromab der Einspritzeinrichtung vorgeschlagen, die
dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gasabzugseinrichtung
zumindest einen Ring aus umfangsseitig beabstandeten
Gasabzugsöffnungen in dem Kanal aufweist, die die Tendenz der
Strangfasern, sich in den Öffnungen einzuhaken,
reduzieren, und die Tendenz der Fasern, an ihren Kanten umgebogen
zu werden, erhöhen, wobei die Öffnungen nach hinten
geneigt sind, damit das Gas aus dem Kanal in eine zweite
Richtung ausströmen kann, die entgegengesetzt zu der
Bewegungsrichtung (A) des Stranges durch den Kanal
ausgerichtet ist.
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Es wurde festgestellt, daß durch eine rückwärtige Neigung
der Gasabzugsöffnungen die Tendenz der Oberflächenfasern,
sich an den Öffnungskanten einzuhaken, reduziert wird,
wodurch eine freiere Bewegung des Stranges erzeugt wird.
Eine weitere positive Wirkung der nach hinten geneigten
Öffnungen ist, daß sie das Zurückbiegen der Kanten der
Strangfasern, wie im US-Patent 4.390.031 erläutert,
unterstützen, womit die Oberflächenmerkmale des Produktes
weiter verbessert werden.
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Der kritischste Bereich der Vorrichtung liegt dort, wo der
Gasabzug beginnt (neben dem Einlaßende), wobei an diesem
Punkt Gas mit relativ hoher Geschwindigkeit aus der
Einrichtung abgelassen werden muß. In dem Maße, wie der
Gasabzug in Längsrichtung des Gerätes fortschreitet, wird die
Neigung der Öffnungen weniger kritisch, und die
Einrichtung kann stromab gelegene Ringe von Öffnungen aufweisen,
die zur Bewegungsrichtung des Stranges senkrecht sind.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden im
Hinblick auf die Verbesserung der Verteilung der
Gasabzugsöffnungen auf das Volumen des für die Gasfreigabe
verwendeten Kanalteils die Öffnungen in nebeneinanderliegenden
Ringen gegebenenfalls umfangsseitig um Winkel versetzt,
die kleiner sind als die Winkel nebeneinanderliegender
Öffnungen in einem Ring, so daß sich in Längsrichtung des
Kanals im wesentlichen schraubenförmig erstreckende Linien
der Öffnungen entstehen.
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Die Einrichtung nach der Erfindung kann in einem Kanal
eingebaut werden, der auch Dampfeinlaßöffnungen stromab
von den Gasabzugsöffnungen aufweist.
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Eine Einrichtung nach der Erfindung ist insbesondere
nützlich bei Prozessen zur Herstellung von kleinen
Filterstäben für Zigaretten und ähnliches, wie im US-Patent
4.390.031 offenbart, aber sie kann auch vorteilhafterweise
in den vorstehend erwähnten Verfahren zur Herstellung von
größeren Dochtmaterialien verwendet werden. Sie kann auch
bei anderen Herstellungsverfahren, die Gasfreigabe aus
einem pneumatischen Förderkanal erfordern und wo ähnliche
Überlegungen maßgebend sind, verwendet werden.
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Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile gehen
aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der mit
Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert
werden. In den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 eine Schnitt-/Aufrißansicht durch die
Gasabzugseinrichtung nach der Erfindung;
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Fig. 2 bis 5 Querschnittsansichten jeweils nach den
Linien 2-2, 3-3, 4-4 und 5-5 der Figur 1; und
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Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der
Innenfläche der Einrichtung.
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Die erläuterte Einrichtung weist einen Kanal 10 auf, der
insbesondere für die Nutzung als Faserabscheider
(Gasabzugseinrichtung) in einem Prozeß zur Herstellung von
Filterstäben aus einem Faserstrang geeignet ist, wobei der
Faserstrang pneumatisch durch eine Reihe von
Verarbeitungsstationen in einem Kanal geführt wird. Beispielsweise
kann die Einrichtung in Verbindung mit dem Prozeß
verwendet werden, der insbesondere im US-Patent 4.390.031
beschrieben ist, wobei der Faserstrang pneumatisch durch
eine venturiartige Luftstrahlanordnung 64 durch einen
Kanal
60 geführt wird (insbesondere wird auf Fig. 9 in dem
Zeichnungssatz des Patentes Bezug genommen), wobei
anschließend vor der Einführung von Dampf in den Strang zur
Verbindung desselben mit einem Filterstab ein bedeutender
Teil der Förderluft durch einen porösen Kanalteil 74 aus
dem Kanal abgelassen wird. Die in dem Patent dargestellte
Einrichtung ist besonders für Luftströme mit geringem
Volumen geeignet, die zweckmäßig sind, um einen Strang für
einen zigarettenfilterartigen Filterstab mit geringer
Größe zu fördern, und die Einrichtung 10 nach der Erfindung
kann in dem patentierten Verfahren statt des porösen Teils
74 des Kanals 60 (und der anschließenden
Bedampfungseinrichtung) als ein Mittel zur Optimierung des Luftabzuges
und der Verbesserung der Oberflächenmerkmale des Stranges,
wie vorstehend erörtert, verwendet werden.
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Der Kanal 10 hat einen Einlaß 10A und einen Auslaß 10B in
der beabsichtigten Richtung der Förderung des Stranges
durch ihn hindurch, und in der dargestellten
Ausführungsform weisen die Enden einen reduzierten Außendurchmesser
(beispielsweise zum Anschluß an den oben erwähnten Kanal
60) auf, obwohl dies nicht entscheidend ist.
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Zwischen den Ein- und Auslaßenden weist der Kanal 10 eine
Reihe von axial beabstandeten Ringen von umfangsseitig
beabstandeten Luftabzugsöffnungen 12A-12N auf. Ringe von
Öffnungen 12A-12G neben dem Einlaßende 10A des Kanals sind
in bezug auf die beabsichtigte Bewegungsrichtung eines
Stranges vom Einlaß zum Auslaß nach hinten geneigt, so daß
ein Luftabzug durch die Öffnungen in einer zur Bewegung
des Stranges entgegengesetzten Richtung mit der Absicht
geliefert wird, die Tendenz der Strangfasern, an diesen
Öffnungen hängenzubleiben, zu reduzieren, und die Tendenz
der Fasern, an ihren Kanten umgebogen zu werden, zu
erhöhen. Der Winkel der Neigung der jeweiligen Öffnungen nach
hinten kann ungefähr 45º betragen, und es können jeweils
zwanzig (20) Öffnungen pro Ring von ca. 0,79 mm (1/32")
Durchmesser verwendet werden, obwohl diese Parameter für
bestimmte Anwendungen geändert werden können.
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Die stromab gelegenen Ringe der Gasabzugsöffnungen 12H-12N
können ebenfalls in dem Kanal vorgesehen werden, wobei die
stromab gelegenen Öffnungen senkrecht zur
Bewegungsrichtung des Stranges ausgerichtet sind. Wie vorher
beschrieben, liegt der Grund dafür, daß die stromab gelegenen
Öffnungen senkrecht ausgerichtet werden können, darin, daß
ein dem Strom entgegengesetztes Freigeben des Fördergases
nach dem ursprünglichen Freigeben des
Hochgeschwindigkeitsgases als weniger kritisch ermittelt wurde. Die
stromab gelegenen Ringe der Gasabzüge 12H-12N können
sechzehn (16) Öffnungen pro Ring aufweisen, wobei der
Durchmesser jeweils 0,88 (.035") entspricht.
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Der Kanal 10 kann auch Ringe von Dampfeinspritzöffnungen
14A-14C stromab von den Gasabzugsöffnungen aufweisen,
wobei die Dampföffnungen zur gegenstromgerichteten
Einspritzung von Dampf in den Strang winkelgeneigt sind
(beispielsweise bei 45º), und im Falle des im US-Patent Nr.
4.390.031 illustrierten Prozesses übernehmen sie die
Funktion der Dampföffnungen 80. Es können beispielsweise in
jedem Dampfring sechzehn (16) Öffnungen vorhanden sein,
die jeweils 0,79 mm (1/35") Durchmesser haben.
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Um eine optimale Verteilung von Gasabzugseinrichtungen auf
das Volumen des für den Gasabzug verwendeten
Kanalelementes zu erhalten, können die Öffnungen in den Ringen 12A-
12N jeweils in nebeneinanderliegenden Ringen umfangsseitig
um einen Winkel versetzt sein (beispielsweise ca. 4º), der
kleiner ist als der Winkel zwischen nebeneinanderliegenden
Öffnungen in einem Ring, was klar in Fig. 6 gezeigt wird,
womit im wesentlichen schraubenförmig sich erstreckende
Linien von Öffnungen geliefert werden. Die Öffnungen in
den Dampfeinspritzstationen 14A-14C können analog von Ring
zu Ring um einen Winkel von ca. 4º versetzt sein.