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Die
Erfindung betrifft eine Strangmaschine der Tabak verarbeitenden
Industrie mit einer Düsenvorrichtung,
umfassend einen Düsenkörper, und
mit einer Strangaufbauvorrichtung, umfassend einen Saugstrangförderer und
eine Fördervorrichtung
mit einem Förderkanal,
wobei die Fördervorrichtung stromaufwärts des
Saugstrangförderers
angeordnet ist, wobei der Förderkanal
zwei gegenüberliegende Kanalwände umfasst.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Strangs
der Tabak verarbeitenden Industrie mit den Verfahrensschritten:
- – Fördern von
vereinzelten Fasern in Richtung eines Saugstrangförderers
in einer Fördervorrichtung,
wobei das Fördern
der vereinzelten Fasern ein Vorbeileiten der Fasern um einen Düsenkörper beinhaltet,
- – Zuführen eines
Zusatzstoffes zu den Fasern und
- – Hufschauern
der Fasern auf einem Saugstrangförderer.
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Aus
der
WO 2005/096851
A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
eines rauchbaren Artikels, bei dem Tabak aufgeschauert und ein Extrudat
gebildet wird, wobei das Extrudat auf den aufgeschauerten Tabak
aufgebracht wird, bekannt.
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Aus
der
DE 33 11 886 C2 ist
ein Verfahren zum Herstellen einer Zigarette bekannt, bei dem auf eine
Tabaklage eine Beimischung aus expandiertem Tabakbrei gegeben wird.
Darüber
hinaus ist offenbart, dass der expandierbare Tabakbrei auch mit
einem Geschmacksstoff, beispielsweise Menthol, versehen sein kann.
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Aus
der
EP 0 405 929 A2 ist
vorgesehen, einen flüssigen
Strang mit Additiven zu Zigarettensträngen hinzuzugeben, wobei eine
Düse im
Bereich eines Aufschauerbereichs von Tabak angeordnet ist, die dazu
dient, das Fluid in den Tabak einzubringen.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strangmaschine der
Tabak verarbeitenden Industrie und ein Verfahren zum Herstellen
eines Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie anzugeben, mittels
deren auch bei Zugeben eines Zusatzstoffes ein gleichmäßiger und
homogener Faserstrang, beispielsweise aus Tabakfasern oder aus Filtermaterialfasern,
hergestellt werden kann.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Strangmaschine der Tabak verarbeitenden
Industrie mit einer Düsenvorrichtung
umfassend einen Düsenkörper, und
mit einer Strangaufbauvorrichtung umfassend einen Saugstrangförderer und
eine Fördervorrichtung
mit einem Förderkanal,
wobei die Fördervorrichtung
stromaufwärts
des Saugstrangförderers angeordnet
ist, wobei der Förderkanal
zwei gegenüberliegende
Kanalwände
umfasst, wobei der Düsenkörper an
oder in einer Kanalwand angeordnet ist, wobei in der gegenüberliegenden
Kanalwand im Bereich des Düsenkörpers eine
Aussparung vorgesehen ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Strangmaschine
ist es möglich,
auch bei Vorsehen einer Düse
in oder an einer Kanalwand ein gleichmäßiges Aufschauern von Fasern
bzw. Tabak- oder Filtermaterial auf dem Saugstrangförderer zu
ermöglichen
und außerdem
einen Auftrag bzw. einen Eintrag eines Zusatzstoffes zu ermöglichen.
Vorzugsweise ist die Düsenvorrichtung
eine Extrudierdüse,
mittels der insbesondere vorzugsweise ein feines Zerstäuben des
Zusatzstoffes ermöglicht
ist. Der Zusatzstoff kann ein Tabakbrei, Bindemittel, ein Additiv,
einen Geschmacksstoff, einen Brandförderer und/oder einen Brandhemmer
umfassen. Tabakbrei ist beispielsweise rekonstituierter Tabak in
einer pastösen
Konsistenz. Rekonstituierter Tabak besteht üblicherweise aus Wasser, Tabakstaub
und einem Bindemittel. Über
den Wassergehalt wird die Konsistenz der Masse beeinflusst. Als
Bindemittel kommen z.B. Methylcellulose, Dextrinleim, Stärke, Polyvinylacetatleim, Polyvinylalkohol
oder modifizierte Stärke
in Frage.
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Vorzugweise
sind die Kanalwände
querab einer Material aufnehmenden Fläche der Strangaufbauvorrichtung
angeordnet. Hierdurch ist ein sehr effizientes Fördern des zu einem Strang zu
bildenden Materials ermöglicht.
Wenn der Querschnitt des Förderkanals
im Bereich des Düsenkörpers wenigstens so
groß ist
wie entfernt vom Düsenkörper, insbesondere
im Bereich des Saugstrangförderers,
ist eine im Wesentlichen ungehinderte Umströmung des Düsenkörpers mit Material, beispielsweise
Fasern, ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird ferner durch eine Strangmaschine der Tabak verarbeitenden
Industrie mit einer Düsenvorrichtung,
umfassend einen Düsenkörper, und
mit einer Strangaufbauvorrichtung, umfassend einen Saugstrangförderer und
eine Fördervorrichtung
mit einem Förderkanal,
wobei die Fördervorrichtung
stromaufwärts
des Saugstrangförderers
angeordnet ist, wobei der Förderkanal
zwei gegenüberliegende
Kanalwände
umfasst, wobei der Düsenkörper an
oder in der Kanalwand angeordnet ist, in der im Vergleich zur gegenüberliegenden
Kanalwand weniger zu einem Strang auszubildendes Material entlang
strömt.
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Im
Rahmen der Erfindung beinhaltet der Begriff „stromaufwärts" eine Lage relativ zur Förderrichtung
eines zu einem Strang auszubildenden Materials. Vorzugsweise ist
die Düsenvorrichtung
eine Extrudierdüse
bzw. umfasst eine Extrudierdüse,
die insbesondere vorzugsweise dazu dient, einen Zusatzstoff fein
zerstäubt
auf das aufgeschauerte Material aufzutragen bzw. in das Material
einzutragen.
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Der
Düsenkörper ist
vorzugsweise asymmetrisch, wodurch sich insbesondere vorzugsweise
eine stromlinienförmige
Ausgestaltung ergibt. Vorzugsweise tritt ein aus der Düsenvorrichtung
austretender Zusatzstoff in Richtung der Förderrichtung des Saugstrangförderers
aus. Hierdurch ist eine sehr gute Verteilung des Zusatzstoffes in
dem Material möglich.
Die Düsenvorrichtung
bzw. die Düse
der Düsenvorrichtung
zeigt vorzugsweise in Förderrichtung des
Saugstrangförderers.
Der austretende Zusatzstoff enthält
somit eine Bewegungskomponente in Förderrichtung des Saugstrangförderers.
Durch die Saugluft bzw. den Unterdruck, der durch den Saugstrangförderer erzeugt
wird, erhält
der Zusatzstoff ferner eine Bewegungs komponente in Richtung des
Saugstrangförderers.
Hierdurch kann sich eine sehr feine Zerstäubung des Zusatzstoffes ergeben.
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Die
Düsenvorrichtung
umfasst vorzugsweise ein Kapillarrohr, um den Effekt der Zerstäubung zu erhöhen. Ferner
ermöglicht
das Kapillarrohr ein besseres Hinterströmen des eingebrachten Fluids
bzw. des eingebrachten Zusatzstoffes. Der Zusatzstoff ist vorzugsweise
ein Fluid bzw. ein Extrudat, vorzugsweise in flüssiger Form. Die Düsenvorrichtung
kann als teilumströmter
Volumenkörper
oder als Kapillare bzw. als Kombination von beiden ausgeführt sein. Wenn
der Düsenkörper in
Förderrichtung
eines zu einem Strang auszubildenden Materials eine größere Fläche aufweist,
als quer, insbesondere senkrecht, zu dieser Förderrichtung, ist es möglich, einen
kompakten Düsenkörper zu
bilden, dessen Düsenöffnung in
der Nähe
des Saugstrangförderers
angeordnet sein kann, ohne das Aufschauern des zu einem Strang auszubildenden
Materials negativ zu beeinflussen. Vorzugsweise ist der Düsenkörper wenigstens
abschnittsweise stromlinienförmig
ausgestaltet. Vorzugsweise ist der Düsenkörper vollständig stromlinienförmig ausgestaltet.
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Eine
sehr einfach zu realisierende Strangmaschine ist dann gegeben, wenn
zwei Förderkanäle vorgesehen
sind, wobei der Düsenkörper eine
Wand des ersten Förderkanals
mit einer Wand des zweiten Förderkanals
verbindet.
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Die
Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Herstellen eines Strangs
der Tabak verarbeitenden Industrie mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:
- – Fördern von
vereinzelten Fasern in Richtung eines Saugstrangförderers
in einer Fördervorrichtung,
wobei das Fördern
der vereinzelten Fasern ein Vorbeileiten der Fasern um einen Düsenkörper beinhaltet,
- – Zuführen eines
Zusatzstoffes zu den Fasern und
- – Hufschauern
der Fasern auf einem Saugstrangförderer,
wobei
zum Vorbeileiten der Fasern um den Düsenkörper die Fördervorrichtung im Bereich
des Düsenkörpers aufgeweitet
ist. Zum Zuführen
eines Zusatzstoffes zu den Fasern wird vorzugsweise ein Extrudat,
insbesondere vorzugsweise ein Fluid, bereitgestellt und mittels
einer Düse
zu den Fasern zugeführt. Hierbei
kann der Zusatzstoff vorzugsweise fein zerstäubt werden, so dass sich eine
Art Wolke aus dem Zusatzstoff mit kleinen Partikeln ergibt, die
an den Fasern anhaften können.
Hierdurch ist es beispielsweise möglich, bei einem Zusatzstoff
in Form eines Bindemittels mit sehr geringen Mengen Bindemittel einen
Materialstrang, beispielsweise einen Tabak- oder einen Filterstrang
herzustellen, der mit sehr geringen Bindemittelmengen eine sehr
gute Haftung der Filterbestandteile bzw. Tabakstrangbestandteile zueinander
ermöglicht.
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Vorzugsweise
wird die größere Menge
der Fasern im Bereich der dem Düsenkörper gegenüberliegenden
Wand der Fördervorrichtung
gefördert.
Der Düsenkörper liegt
somit in oder an der Wand der Fördervorrichtung
bzw. des Förderkanals,
an der eine kleinere Menge Fasern transportiert wird. Es kann ferner
vorgesehen sein, weitere Zusatzstoffe zuzufügen, wie beispielsweise Granulate
oder Pulver, die allerdings nicht notwendigerweise aus der Düsenvorrichtung
zugefügt
werden, sondern schon vor der Düsenvorrichtung
den Fasern zugemischt werden können.
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Vorzugsweise
geschieht das Fördern
mittels eines Transportluftstromes. Hierdurch ergibt sich eine sehr
gute Durchmischung der geförderten
Materialien. Der Düsenkörper ist
so strömungsgünstig ausgebildet,
dass der Transportluftstrom und somit der Strangaufbau nicht beeinträchtigt wird.
Hierdurch findet bei verschiedenen Bestandteilen im Materialstrom
keine Entmischung statt, was zu einem homogenen Strang führt.
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Vorzugsweise
wird der Zusatzstoff aus dem Düsenkörper in
Richtung der Förderrichtung
des Saugstrangförderers
abgegeben. Vorzugsweise bildet sich auf dem Saugstrangförderer ein
Faservlies. Das Faservlies wird zweckmäßigerweise getrimmt und/oder
in einer Formatvorrichtung geformt. Wie vorstehend angegeben, umfasst
der Zusatzstoff vorzugsweise ein Bindemittel. Das Bindemittel wird
vorzugsweise nach dem Formen des Faservlieses ausgehärtet.
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Die
Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller
im Text nicht näher
erläuterten
erfindungsgemäßen Einzelheiten
ausdrücklich
auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht auf eine Wand einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 eine
schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1 in einer um 90° gekippten Position,
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3 eine
schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1 in einer um 90° gekippten Draufsicht,
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4 eine
schematische Schnittdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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5 eine
schematische Schnittdarstellung eines Saugkanals,
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6 eine
weitere schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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7 eine
schematische Schnittdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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8 eine
schematische Schnittdarstellung noch einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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9 eine
schematische Schnittdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung,
und
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10 eine
schematische Schnittdarstellung noch einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In
den folgenden Figuren und der folgenden Figurenbeschreibung sind
jeweils gleiche oder gleichartige Elemente bzw. entsprechende Teile
mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer entsprechenden
erneuten Vorstellung abgesehen wird.
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1 zeigt
eine schematische Seitenansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Strangmaschine
der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei von einem Saugkanal 13 nur
eine Seitenwand bzw. Kanalwand 3, dargestellt ist. An der
Kanalwand 3 ist eine Düsenvorrichtung 2 mit
einem Düsenkörper 15 vorgesehen,
die eine Düsenöffnung 10 aufweist,
aus der ein Fluid 1 strömt.
Ein faseriges Material, wie beispielsweise Tabak oder Filterfasern,
wird mittels Saug luft durch den Saugkanal 13 zu einem Saugband 6 gesaugt.
Das Saugband 6 bewegt sich in der 1 von rechts
nach links in Saugbandförderrichtung 9.
Es bildet sich hierdurch ein aus aufgeschauerten Fasern 7 bestehendes
Faservlies auf der Aufschauerfläche 16.
Den Fasern können
auch Granulate oder Pulver zugemischt sein.
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Da
in diesem Ausführungsbeispiel
die Düsenvorrichtung 2 in
den Saugkanal 13 hineinragt, ist der Transportluftstrom 8 abschnittsweise
im Saugkanal 13 gekrümmt.
Die Fasern 17 sind auch schematisch angedeutet. In 2 ist
die Ausführungsform aus 1 in
einer um 90° gedrehten
schematischen Schnittdarstellung dargestellt. In der 2 ist
zusätzlich
noch die zweite Kanalwand 5 dargestellt, die gegenüber der
Düsenvorrichtung 2 eine
Aussparung 4 aufweist. Die Aussparung 4 dient
dazu, keine Verengung des Saugkanales 13 im Bereich der
Düsenvorrichtung 2 vorzusehen.
Die Aussparung ist in Förderrichtung
der Fasern 17 zunächst
den Querschnitt des Kanals 13 erweiternd und dann zum Saugband 6 hin wieder
verjüngend
ausgestaltet. Es ergibt sich eine konvexe Ausbuchtung in der Kanalwand 5.
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3 zeigt
die Ausführungsform
aus 1 in einer schematischen Draufsicht in einer Schnittdarstellung
um 90° nach
unten gekippt. Die Übergänge der
Ausbuchtung sind zweckmäßigerweise
entgegen der Darstellung aus 1 ohne Kanten
ausgebildet.
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Um
ein Fluid 1 in beispielsweise einen Tabakstrang einzubringen,
wird eine Düse
bzw. Düsenvorrichtung 2 in
die eine Kanalwange bzw. Kanalwand 3 und eine Tasche bzw.
Aussparung 4 in die gegenüberliegende Kanalwange bzw.
Kanalwand 5 eingearbeitet. Die Vorrichtung ist so zu gestalten,
dass der bereits aufgeschauerte Tabak 7 auf dem Saugband 6 und
das weitere Aufschauern nicht oder im Wesentlichen nicht beeinflusst
wird.
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Hierbei
wird vorzugsweise die Düsenvorrichtung 2 auf
der vom Tabakstrom bzw. Materialstrom weniger angeströmten Kanalwand 3 angebracht
bzw. angeordnet. Bei Saugkanälen
bzw. bei der Verwendung von Saugkanälen 13 in Kombination
mit Fließbettförderern 12,
wie beispielsweise in 4 dargestellt, geschieht dieses
insbesondere durch Fliehkräfte,
durch die sich der Materialstrom mehr oder weniger stark an einer
Seite anschmiegt. Dieses ist in 4, in der
eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt ist, durch die Bezugsziffer 11 mit einem anliegenden
Faserstrom gekennzeichnet.
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Die
Düsenvorrichtung 2 kann
als teilumströmter
Volumenkörper,
wie beispielsweise in den Beispielen der 1 bis 4,
ausgebildet sein oder als Kapillare oder als Kombination eines teilumströmten bzw.
vollumströmten
Volumenkörpers
mit einer Kapillare 14, wie in 5 in einer
schematischen Schnittdarstellung in Draufsicht erkennbar ist. Durch das
Kapillarrohr 14 ist ein besseres Hinterströmen eines
eingebrachten Fluids möglich.
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Die
verwendeten Düsenvorrichtungen
sind vorzugsweise Extrusionsdüsenvorrichtungen.
Die Düse
kann, wie in 6 dargestellt, als eine Brücke zwischen
Kanalwangen bzw. Kanalwänden 3, 3' ausgebildet
sein. Hierbei sind zwei Saugkanäle 13, 13' vorgesehen,
die eine Zwischenwand 3, 3' aufweisen, die teilweise durchbrochen
ist, und in der vorzugsweise mittig eine Düsenvorrichtung 2 vorgesehen
ist, aus der ein Fluid 1, 1' austreten kann und in die Saugkanäle 13, 13' eingebracht
wird.
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Das
jeweilige in den Saugkanälen 13, 13' geförderte Material,
beispielsweise Filtermaterial oder Tabak, wird auf Saugbändern 6, 6' aufgeschauert,
die sich in Saugbandförderrichtung 9, 9' bewegen. In
diesem Fall ist die Düsenvorrichtung 2 in
einer Kanalwange bzw. einer Kanalwand 3, 3' integriert.
Die gegenüberliegenden
Kanalwände 5, 5' haben in diesem Ausführungsbeispiel
keine Ausnehmung. Tatsächlich kann
allerdings eine Ausnehmung vorgesehen sein, oder aber um die Aussparung
in der Kanalwand 3, 3' zu kompensieren sogar jeweils
eine Auswölbung
in den Saugkanal 13, 13', die in 6 allerdings
nicht dargestellt sind. Die Ausbuchtung ist vorzugsweise auch stromlinienförmig und
insbesondere asymmetrisch und im Bereich gegenüberliegend der Aussparung der
Kanalwand 3, 3' an
den Kanalwänden 5, 5' jeweils angeordnet.
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7 zeigt
eine weitere Ausführungsform mit
zwei Saugbändern 6, 6' zur Ausbildung
zweier Materialstränge.
Zur Aufteilung des Materials in Form von Fasern 17, 17', dem gegebenenfalls
weitere Bestandteile hinzugefügt
sind, ist eine Kanalwand 5 vorgesehen, die einen großen Saugkanal
in zwei kleinere Saugkanäle 13, 13' aufteilt. Im
Bereich der Kanalwand 5 ist eine Düsenvorrichtung 2, 2' bzw. ein Düsenkörper 15, 15' jeweils an
den Kanalwänden 3, 3' vorgesehen.
Eine Ausnehmung in der Kanalwand 5 ist in diesem Fall nicht
vorgesehen. Eine bevorzugte Ausführungsform
liegt gem. 8 vor, wenn die Kanalwand 5 Aussparungen 4, 4' aufweist, um
das Aufschauern der Fasern 17, 17' auf den Saugbändern 6, 6' nicht zu beeinflussen.
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In 9 ist
eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Strangmaschine der
Tabak verarbeitenden Industrie vorgesehen, wobei zwei Stränge herstellbar
sind. Es ist eine Ausgestaltung mit zwei Fließbettförderern 12, 12' vorgesehen.
Das in den Fließbettförderern 12, 12' geförderte Material
schmiegt sich aufgrund der Fliehkräfte an die Kanalwände 5, 5' an. Die Düsenvorrichtung 2, 2' ist an der
gegenüberliegenden
Kanalwand 3, 3' angeord net,
um den Faserstrom bzw. Materialstrom möglichst wenig zu beeinflussen.
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Um
die Beeinflussung des Materialstroms noch weiter zu verringern,
ist, wie in 10 schematisch dargestellt,
eine Aussparung 4, 4' in jeder Kanalwand 5, 5' vorgesehen,
die gegenüber
der Düsenvorrichtung 2, 2' bzw. dem Düsenkörper 15, 15' angeordnet
ist.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist das Fluid 1, 1' ein
Extrudat aus rekonstruiertem Tabak in einer pastösen Konsistenz. Die Bestandteile
sind 1/3 Tabakstaub mit einer Korngröße kleiner als 0,5 mm und 2/3
Bindemittellösung,
die aus Wasser mit 1 % Methylcellulose besteht. Die Verarbeitungstemperatur ist
Raumtemperatur. Der Extrusions- bzw. Einspritzdruck ist abhängig von
der Produktions- bzw.
Stranggeschwindigkeit, der Größe der Düsenaustrittsöffnung und
der Viskosität.
Bei einer Produktionsgeschwindigkeit von 10.000 Zigaretten pro Minute
lag der Austrittsdruck bei ca. 40 bar.
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- 1,
1'
- Fluid
- 2,
2'
- Düsenvorrichtung
- 3,
3'
- Kanalwand
- 4,
4'
- Aussparung
- 5,
5'
- Kanalwand
- 6,
6'
- Saugband
- 7,
7'
- aufgeschauerte
Fasern
- 8,
8'
- Transportluftstrom
- 9,
9'
- Saugbandförderrichtung
- 10
- Düsenöffnung
- 11
- anliegender
Faserstrom
- 12,
12'
- Fließbettförderer
- 13,
13'
- Saugkanal
- 14
- Kapillarrohr
- 15,
15'
- Düsenkörper
- 16,
16'
- Aufschauerfläche
- 17,
17'
- Fasern