DE102017107119A1

DE102017107119A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von NWA-Filtern und Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie

Info

Publication number: DE102017107119A1
Application number: DE102017107119.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Seyer
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2017-04-03
Publication date: 2018-10-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von NWA-Filtern, bei dem ein Filtermaterialmassenstrom, insbesondere ein mit einem Weichmacher beaufschlagtes Acetattow (23), durch ein Format (28) einer Strangformungseinheit gefördert und in dem Format (28) zu einem Endlosstrang geformt wird, wobei Prozesswasser aus einem Prozesswassertank (50) einer Dampferzeugungsvorrichtung (70) zugeführt und in der Dampferzeugungsvorrichtung (70) in einen Prozessdampfmassenstrom umgewandelt wird, mit dem der Endlosstrang im Format (28) beaufschlagt und ausgehärtet wird, wobei der Prozessdampfmassenstrom aus dem Format (28) über eine Formatrückführung (36) rückgeführt und in einen Kondensattank (80) eingeleitet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung und eine Maschine (10) der Tabak verarbeitenden Industrie.
Erfindungsgemäß wird das Prozesswasser durch Restwärme im rückgeführten Prozessdampfmassenstrom erwärmt oder vorgewärmt.

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von NWA-Filtern, bei dem ein Filtermaterialmassenstrom, insbesondere ein mit einem Weichmacher beaufschlagtes Acetattow, durch ein Format einer Strangformungseinheit gefördert und in dem Format zu einem Endlosstrang geformt wird, wobei Prozesswasser aus einem Prozesswassertank einer Dampferzeugungsvorrichtung zugeführt und in der Dampferzeugungsvorrichtung in einen Prozessdampfmassenstrom umgewandelt wird, mit dem der Endlosstrang im Format beaufschlagt und ausgehärtet wird, wobei der Prozessdampfmassenstrom aus dem Format über eine Formatrückführung rückgeführt und in einen Kondensattank eingeleitet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung und eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie.
Nicht mit Umhüllungspapier umwickelte Zigarettenfilter, sogenannte Nonwrapped-acetate (NWA)-Filter, werden in einer Filterstrangformungseinheit aus einem mit einem Weichmacher, beispielsweise Triacetin, beaufschlagten Acetattow hergestellt, indem das in einem Format zum Strang geformte Filtermaterial mit Wärme beaufschlagt und zum Aushärten gebracht wird. Hierzu wird überhitzter Wasserdampf in das Format eingeleitet. Da Wasserdampf ein sehr effizienter Wärmeträger ist, gelangt auf diese Weise viel Wärmeenergie in das Filtermaterial, so dass dieses sehr schnell aushärtet und seine Strangform behält. Eine Umhüllung mit einem Umhüllungspapier ist dann nicht mehr notwendig. Der NWA-Filterstrang wird anschließend auch üblicherweise in Filterstäbe mehrfacher Gebrauchslänge abgelängt.
Technisch wird dieses bislang so gehandhabt, dass mittels eines Dampferzeugers Dampf erzeugt wird. Dazu wird kaltes Prozesswasser einem Dampferzeugerdruckkessel zugeführt. In dem Druckkessel wird mittels einer Energiequelle, beispielsweise einem elektrischen Heizstab, Dampf erzeugt, welcher durch eine nachgelagerte Dampfaufbereitung als Prozessdampf dem Format zugeführt wird. Als Prozessdampf wird der Dampf dazu benutzt, das Filtermaterial, insbesondere das darin enthaltene Triacetin, auszuhärten. Der hierzu verwendete Dampf hat eine Temperatur von bis zu 300 °C und ist vorzugsweise ein überhitzter Dampf. Der Dampf hat so viel Energie, dass er auch nach dem Aushärten des Filterstrangmaterials weiter dampfförmig ist, im Bereich des Nassdampfes, des Sattdampfes oder des überhitzten Dampfes.
Der Dampf wird anschließend aus dem Format wieder abgeführt, insbesondere abgesaugt, oder durch den vorhandenen Überdruck herausgedrückt. Ein rückgeführter Massenstrom aus einer Formatabsaugung bzw. aus dem Bypass mündet in einen Kondensattank, wo sich das Dampfgemisch entspannt, kondensiert, und die frei werdende Energie an die Umgebung abgibt. In der Fabrikhalle steigen daraufhin die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit an.
Es gibt außerdem einen Standby-Betrieb, in dem der Dampf als BypassDampf in einem Kreislauf läuft und dazu verwendet wird, das Format vorzuheizen oder warm zu halten. In diesem Fall wird der Dampf zu 100 % rückgeführt.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von NWA-Filtern zu verbessern und die zuvor genannten Nachteile, insbesondere den Eintrag von Feuchtigkeit und Wärme in die Fabrikhalle, zu vermeiden.
Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von NWA-Filtern gelöst, bei dem ein Filtermaterialmassenstrom, insbesondere ein mit einem Weichmacher beaufschlagtes Acetattow, durch ein Format einer Strangformungseinheit gefördert und in dem Format zu einem Endlosstrang geformt wird, wobei Prozesswasser aus einem Prozesswassertank einer Dampferzeugungsvorrichtung zugeführt und in der Dampferzeugungsvorrichtung in einen Prozessdampfmassenstrom umgewandelt wird, mit dem der Endlosstrang im Format beaufschlagt und ausgehärtet wird, wobei der Prozessdampfmassenstrom aus dem Format über eine Formatrückführung rückgeführt und in einen Kondensattank eingeleitet wird, wobei das Verfahren erfindungsgemäß dadurch weitergebildet ist, dass das Prozesswasser durch Restwärme im rückgeführten Prozessdampfmassenstrom erwärmt oder vorgewärmt wird.
Diese erfindungsgemäße Maßnahme hat den Vorteil, dass dem Prozessdampfmassenstrom weitere Energie entzogen wird, so dass der Prozessdampfmassenstrom den Kondensattank idealerweise in flüssiger Form erreicht, oder wenigstens als Nassdampf in Tröpfchenform, so dass ein Austrag von Feuchtigkeit in die Fabrikhalle nicht mehr erfolgt. Damit wird die Klimaanlage der Fabrikhalle weniger belastet und das Klima in der Fabrikhalle verbessert. Weiterhin wird Energie eingespart, indem das Prozesswasser, aus dem der Prozessdampfmassenstrom hergestellt wird, vorgeheizt wird und somit weniger elektrische oder andere Energie zur Heizung des Prozesswassers in der Dampferzeugungsvorrichtung verbraucht wird. Zusammen mit dem geringeren Energiebedarf einer gegebenenfalls vorhandenen Klimaanlage ergibt dies eine signifikante Einsparung an Prozessenergie. Am Dampferzeuger kann, wenn beispielsweise 100 kg/h Prozesswasser von 7 °C auf 95 °C vorzuheizen sind, ca. 10 kW elektrische Energie eingespart werden, oder mehr als 10 % der ansonsten benötigten elektrischen Energie.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Prozessdampfmassenstrom“ derjenige Massenstrom verstanden, der den Prozessdampf enthält, wobei es sich je nach Energiemenge und Druckzustand um überhitzten Dampf, Sattdampf, Nassdampf oder auch, nach Abgabe von Restenergie in das Prozesswasser, um aus dem Dampf kondensiertes Wasser handeln kann.
Vorteilhafterweise erfolgt das Erwärmen oder Vorwärmen mittels eines Wärmetauschers, in welchem Wärmeenergie aus dem rückgeführten Prozessdampfmassenstrom an das Prozesswasser übertragen wird. Dieser Wärmetauscher kann direkt im Prozesswasservolumen im Prozesswassertank angeordnet sein oder am Prozesswassertank angeordnet sein, wobei eine Leitung vorgesehen ist, mit der Prozesswasser aus dem Prozesswassertank durch den Wärmetauscher geführt wird, um Wärmeenergie von dem rückgeführten Prozessdampfmassenstrom aufzunehmen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird in Vorbereitung der Herstellung von NWA-Filtern und/oder in einem Standby-Betrieb der Prozessdampfmassenstrom durch eine Bypass-Leitung geführt und das Format mittels des durch die Bypass-Leitung geführten Prozessdampfmassenstroms erwärmt. In der Bypass-Leitung wird der Prozessdampfmassenstrom nicht durch das Filtermaterial geführt, sondern lediglich am Format entlang oder durch ein entsprechendes Kanalsystem im Format hindurch, um das Format auf Betriebstemperatur zu bringen oder zu halten. Dabei wird der Prozessdampfmassenstrom vorzugsweise aus der Bypass-Leitung in den Prozesswassertank zurückgeführt. Die gesamte im Prozessdampfmassenstrom enthaltene restliche Wärmeenergie dient in diesem Fall zur Heizung des Prozesswassers.
Vorzugsweise wird in Abhängigkeit einer Temperatur des Prozesswassers im Prozesswassertank Kaltwasser in den Prozesswassertank zugeführt, wobei insbesondere eine Temperatur des Prozesswassers im Prozesswassertank unterhalb von 90 °C bis 98 °C, insbesondere von etwa 95 °C, gehalten wird. Hiermit wird verhindert, dass das Prozesswasser im Prozesswassertank selber überhitzt. Das zugeführte Kaltwasser mischt sich mit dem heißen Prozesswasser, so dass das Prozesswasser eine Temperatur annimmt, die unterhalb des vorbestimmten Grenzwerts liegt.
Vorteilhafterweise läuft bei einer Überfüllung des Prozesswassertanks Prozesswasser in den Kondensattank über. Die Verbindung des Überlaufs des Prozesswassertanks mit dem Kondensattank hat den Vorteil, dass ein geschlossenes Wassersystem mit nur einem Ausgang realisiert ist, welcher aus dem Kondensattank in ein Wasserbehandlungssystem oder Abwassersystem des Betreibers führt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird der rückgeführte Prozessdampfmassenstrom in den Kondensattank und/oder der durch die Bypass-Leitung geführte Prozessdampfmassenstrom in den Prozesswassertank direkt eingedüst, insbesondere mittels Dampfinjektion. Damit wird der Wasserdampf in kontrollierter Art und Weise in das wesentlich kühlere Prozesswasser im Prozesswassertank bzw. Kondensatwasser im Kondensattank eingeführt, und kann sich mit dem entsprechenden kühleren Prozesswasser bzw. Kondensatwasser mischen, ohne, dass es hierbei zu einer starken Geräuschentwicklung kommt. Üblicherweise entstehen Dampfschläge, sobald einströmender Dampf auf Wasser trifft. Solche Dampfschläge entstehen aufgrund implosionsartiger Kondensation von Dampfblasen im kälteren Wasser, und können zu Vibrationen bis hin zu möglichen Spannungsrissen im Tank führen. Das Eindüsen bedeutet, dass die im Wasser implodierenden Dampfblasen wesentlich kleiner sind als üblich, und die Vibrationen daher signifikant reduziert sind. Spannungsrisse im Tank werden so wirkungsvoll vermieden.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung zur Herstellung von NWA-Filtern, umfassend eine Strangformungseinheit mit einem Format, eine Fördervorrichtung für einen Filtermaterialmassenstrom, insbesondere ein mit einem Weichmacher beaufschlagtes Acetattow, mittels der der Filtermaterialstrom durch das Format förderbar ist, einen Prozesswassertank mit Prozesswasser, eine mit dem Prozesswassertank verbundene Dampferzeugungsvorrichtung, die ausgebildet ist, aus Prozesswasser einen Prozessdampfmassenstrom zu erzeugen, eine Prozessdampfzuführleitung, die von der Dampferzeugungsvorrichtung zum Format führt, um den Filtermaterialmassenstrom im Format mit dem Prozessdampfmassenstrom zu beaufschlagen, eine Formatrückführung, die ausgebildet ist, den Prozessdampfmassenstrom aus dem Format rückzuführen, und einen Kondensattank, in den der rückgeführte Prozessdampfmassenstrom eingeleitet wird, gelöst, die dadurch weitergebildet ist, dass ein Wärmetauscher im oder am Prozesswassertank umfasst ist, durch den der rückgeführte Prozessdampfmassenstrom geführt wird und mittels dessen das Prozesswasser im oder am Prozesswassertank erwärmt oder vorgewärmt wird.
Die zu dem erfindungsgemäßen vorstehend beschriebenen Verfahren genannten Vorteile, Eigenschaften und Merkmale gelten auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist.
Vorzugsweise ist eine Bypass-Leitung für den Prozessdampfmassenstrom umfasst, mittels der in Vorbereitung einer Filterherstellung und/oder in einem Standby-Betrieb das Format erwärmt wird, und die insbesondere in den Prozesswassertank mündet.
Vorzugsweise weist oder weisen der Prozesswassertank und/oder der Kondensattank Füllstandsmesser für eine minimale und/oder eine maximale Befüllung auf, die mit einer Regelvorrichtung signalverbunden ist oder sind, die ausgebildet und eingerichtet ist, bei Überschreiten eines maximalen Füllstandes oder bei Unterschreiten eines minimalen Füllstandes den Füllstand durch ein Überlaufen überschüssiger Flüssigkeit oder Nachfüllen von Flüssigkeit in einen Bereich oberhalb des minimalen Füllstandes und unterhalb des maximalen Füllstandes zu bringen. In einer Weiterbildung führt ferner ein Überlauf aus dem Prozesswassertank in den Kondensattank. Vorteilhafterweise weist der Prozesswassertank eine Temperaturmesseinrichtung auf, die mit einer Regelvorrichtung signalverbunden ist, die ausgebildet ist, bei Überschreiten einer maximal zulässigen Temperatur Kaltwasser in den Prozesswassertank einzuleiten. Diese vorgenannten Merkmale helfen, eine effiziente Regelung der Befüllung und Vorheizung vom Prozesswasser sowie der Befüllung des Kondensattanks zu ermöglichen.
Wenn in einer Weiterbildung die Formatrückführung in einer Düse im Kondensattank unterhalb eines minimalen Füllstands des Kondensattanks mündet und/oder die Bypass-Leitung in einer Düse im Prozesswassertank unterhalb eines minimalen Füllstands des Prozesswassertanks mündet, wobei insbesondere die Düse zur Direktinjektion des Prozessdampfmassenstroms in eine Flüssigkeit ausgebildet ist, ist eine verschleißarme Lösung für die Einleitung des Prozessdampfmassenstroms in das kältere Wasser des Prozesswassertanks bzw. des Kondensattanks realisiert, mit dem den jeweiligen Tank schädigende Dampfschläge vermieden werden.
Hierzu ist die Düse vorteilhafterweise als geschlossenes Rohr mit einer perforierten Abschlusswand, als endseitig offenes Rohr mit Einsaugöffnungen vor einer Ausströmöffnung oder als geschlossenes Rohr mit in Längsrichtung verteilten Ausströmöffnungen ausgebildet. Die Version mit geschlossenem Rohr mit perforierten Abschlusswand kann auch als Diffusordüse, diejenige als endseitig offenes Rohr mit Einsatzöffnungen vor einer Ausstellungsöffnung als Injektor, und diejenige als geschlossenes Rohr mit in Längsrichtung verteilten Ausströmungsöffnungen ausgebildete Düse als Dampflanze bezeichnet werden. Die Diffusordüse und die Dampflanze verteilen den eintretenden Dampf durch kleine Perforationslöcher gleichmäßig im kälteren Wasser. Der Injektor strahlt durch seine offene Austrittsöffnung den Dampf direkt aus, der allerdings zuvor mit kaltem Wasser gemischt worden ist, welches durch die Einsaugöffnungen vor der Austrittsöffnung eingesaugt worden ist. Eine solche Vordurchmischung sorgt bereits für eine teilweise Kondensation des Dampfes an dem angesagten Wasser innerhalb der Düse und reduziert damit ebenfalls wirksam die Entstehung von Dampfschlägen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem durch eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstrangherstellmaschine, gelöst, die eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von NWA-Filtern umfasst. Auch die erfindungsgemäße Maschine verwirklicht die gleichen Vorteile, Eigenschaften und Merkmale wie das zuvor genannte erfindungsgemäße Verfahren und die zuvor genannte erfindungsgemäße Vorrichtung.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
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:

1 eine schematische Darstellung der Herstellung von NWA-Filtern,
2 eine schematische Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Prozessdampfsystems und
3 a), b) schematische Darstellungen erfindungsgemäß einsetzbarer Düsen zur Injektion von Dampf in Wasser.

In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
In 1 ist die Herstellung von NWA-Filterstäben 32 schematisch dargestellt. Eine Maschine 10 der Tabak verarbeitenden Industrie umfasst eine Filterherstellungsmaschine, die eine Towaufbereitungseinheit und eine Filterstrangeinheit 20 zur Herstellung von NWA-Filterstäben 32 aus einem Acetattow 23 umfasst, welches von einem Acetattowballen 22 abgezogen und durch mehrere Verarbeitungsschritte geführt wird, die hier nur schematisch angedeutet sind. Dies betrifft unter anderem eine Towreckung und Towspreizung 24 sowie eine Weichmacherauftrageinheit 26, in der Weichmacher, insbesondere Triacetin, auf das aufgespreizte Acetattow 23 aufgetragen wird. Anschließend wird das Acetattow 23 in ein Format 28 der Filterstrangeinheit 20 geführt, in dem das Acetattow 23 verdichtet und zu einem Endlosfilterstrang geformt und ausgehärtet wird. Nach der Herstellung des NWA-Filterstrangs im Format 28 gelangt der Filterstrang zu einer Schneideinheit 30, in welcher Filterstäbe 32 mehrfacher Gebrauchslänge abgelängt werden.
Zum Aushärten des NWA-Filterstrangs im Format 28 umfasst die Maschine 10 weiterhin eine Prozessdampferzeugungseinheit 40, in welcher Prozessdampf erzeugt wird. Dieser Prozessdampf kann über eine Prozessdampfzuführleitung 34 zum Format 28 geführt und in das Filtermaterial eingeleitet werden, wo es Wärmeenergie zur Aushärtung an das Triacetin abgibt, und nach Austritt aus dem Format 28 über eine Formatrückführung 36 zurückgeführt wird. Alternativ kann in einem Standby-Betrieb der Prozessdampf aus der Prozessdampfzuführleitung 34 in eine Bypass-Leitung 38 umgeleitet werden, die so am Format 28 vorbei oder durch das Format 28 führt, dass dieses erwärmt wird, der Prozessdampf jedoch keinen Kontakt mit dem Filtermaterial im Format 28 hat. Auch die Bypass-Leitung 38 führt zurück zur Prozessdampferzeugungseinheit 40.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Prozessdampfsystems, nämlich einer beispielhaften Prozessdampferzeugungseinheit 40 gemäß 1. Diese umfasst als zentrale Einheiten einen Prozesswassertank 50, eine Dampferzeugungsvorrichtung 70 sowie einen Kondensattank 80. Zur Zufuhr von Kaltwasser umfasst der Prozesswassertank 50 eine Kaltwasserzufuhr 52. Das eingeführte Kaltwasser wird mit Zufuhr in den Prozesswassertank 50 zum Prozesswasser, welches mittels einer Prozesswasserpumpe 62 in die Dampferzeugungsvorrichtung 70 gepumpt wird.
Die Dampferzeugungsvorrichtung 70 kann beispielsweise als Dampferzeugerdruckkessel ausgeführt sein, in welchem mittels einer Energiequelle, beispielsweise einem elektrischen Heizstab, unter Druck Dampf erzeugt wird, welcher durch eine nachgelagerte Dampfaufbereitung als Prozessdampf oder Bypassdampf durch die Prozessdampfzuführleitung 34 dem in 1 dargestellten Format 28 zugeführt wird. Eine Abschlämmungsleitung 72 führt von der Dampferzeugungsvorrichtung 70 zum Kondensattank 80, womit in einem Reinigungsprozess ca. einmal pro Schicht abgeschlämmter Dampf aus der Dampferzeugungsvorrichtung 70 in den Kondensattank 80 gelangt.
Der Prozesswassertank 50 ist mit zwei weiteren Leitungen verbunden, nämlich einerseits der Bypass-Leitung 38, mit der im Standby-Betrieb der Prozessdampf zur Erwärmung des Formats 28 verwendet wird. Der Prozessdampf wird dabei nicht kontaminiert und kann daher in den Prozesswassertank 50 zurückgeführt werden. Eine weitere Leitung ist ein Überlauf 58 zum Kondensattank 80, der als Schutzmechanismus dafür sorgt, dass der Prozesswassertank 50 nicht überfüllt wird. Ebenfalls dargestellt sind ein Füllstandsmesser 54 und eine Temperaturmesseinrichtung 56, anhand deren Messsignalen die Zu- und Abfuhr von Wasser in den Prozesswassertank 50 bzw. aus dem Prozesswassertank 50 heraus geregelt wird. So kann bei einer durch die Temperaturmesseinrichtung 56 festgestellten zu hohen Temperatur des Prozesswassers Kaltwasser durch die Kaltwasserzufuhr 52 eingeleitet werden, um die Temperatur des Prozesswassers im Prozesswassertank 50 wieder auf ein erlaubtes Maß zu senken. Ebenfalls kann Kaltwasser hinzugefügt werden, falls eine durch den Füllstandsmesser 54 überwachte Mindestfüllstandshöhe im Prozesswassertank 50 unterschritten wird.
Im Volumen des Prozesswassertanks 50 ist außerdem ein Wärmetauscher 60 dargestellt, der in der Leitung der Formatrückführung 36 eingebaut bzw. angeordnet ist. Damit wird Restwärmeenergie aus dem mit Filterfasern und Triacetin kontaminierten rückgeführten Prozessdampf, der aus dem Filtermaterialstrang abgesaugt worden ist, an das Prozesswasser im Prozesswassertank 50 abgeben, welches hierdurch vorgewärmt wird. Der Prozessdampfmaterialstrom in der Formatrückführung 36 kontaminiert damit nicht das Prozesswasser im Prozesswassertank 50, sondern gelangt in den Kondensattank 80. Da ein Teil der restlichen Wärmeenergie des Prozessdampfmassenstroms bereits in das Prozesswasser im Prozesswassertank 50 abgegeben worden ist, hat der Prozessdampfmassenstrom, der in den Kondensattank 80 gelangt, nur noch vergleichsweise wenig Restenergie, so dass die Gefahr von Dampfschlägen schon aus diesem Grund vermindert ist. Der Prozessdampfmassenstrom hat stromabwärts des Wärmetauschers 60 vorzugsweise eine flüssige Form oder ist als Nassdampf unterwegs.
Der Kondensattank 80 seinerseits verfügt über eine Kaltwasserzufuhr 86, eine Überlauf- und Entlüftungsleitung 84 sowie einen Füllstandsmesser 88 und einen Temperaturfühler 90. Die Zufuhr von Kaltwasser aus der Kaltwasserzufuhr 86 in den Kondensattank 80 folgt ähnlichen Regeln wie die Zufuhr von Kaltwasser in den Prozesswassertank 50, nämlich zur Abkühlung und zur Aufrechterhaltung eines Mindestfüllstandes.
Die Überlauf- und Entlüftungsleitung 84 führt einerseits zur Entlüftung in die Atmosphäre und andererseits als Überlauf nach unten zu einem Auffang 85, an den sich beispielsweise ein Wasserbehandlungssystem, beispielsweise ein Klärwerk, oder eine Brauchwasserabflussleitung des Betreibers anschließt.
Ferner führt optional eine Abzugsleitung 82 aus einer nicht dargestellten Abzugshaube am Format 28 in den Kondensattank 80.
In den 3 a) und 3 b) sind erfindungsgemäß einsetzbare Düsen zur Injektion von Dampf in Wasser schematisch dargestellt. So zeigt 3 a) beispielsweise einen Prozesswassertank 50, in den im unteren Bereich, der immer mit Prozesswasser gefüllt sein sollte, eine Düse 100 führt. Analog könnte es sich auch um einen Kondensattank 80 handeln. Die Düse 100 ist so ausgebildet, dass der Prozessdampf in einer Art und Weise in das kältere Wasser eingeführt wird, dass die Bildung von Dampfschlägen vermieden wird. Beispiele für solche Düsentypen sind in 3 b) gezeigt.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Düse 100 ist eine Diffusordüse 110, die in der obersten Reihe in 3 b) rechts in einer perspektivischen Ansicht dargestellt ist. Die Diffusordüse 110 umfasst ein Rohr 112 ohne Perforationen, das mit einer perforierten Abschlusswand 114 mit einer Anzahl von kleinen Perforationen 116 ausgebildet ist. Der Prozessdampfmassenstrom wird mittels der Perforationen 116 in der Abschlusswand 114 fein verteilt in der mit einem Pfeil bezeichneten Ausströmrichtung 118 in das kältere Prozesswasser bzw. Kondensatwasser eingeleitet. Die kleinen Bläschen kollabieren ohne schädliche Dampfschläge.
In der mittleren Reihe in 3 b) ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Düse 100 in Form eines Injektors 120 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel schießt der Prozessdampfmassenstrom in Ausströmrichtung 128 aus der offenen Ausströmöffnung 126 des Rohrs 122 des Injektors 120 in das kältere Prozesswasser bzw. Kondensatwasser hinein. Die Erzeugung von Dampfschlägen wird in diesem Fall dadurch verhindert, dass stromaufwärts der Ausströmöffnung 126 eine Mehrzahl von Einsaugöffnungen 124 im Rohr 122 vorhanden sind, durch die das kältere Prozesswasser bzw. Kondensatwasser in das Innere des Rohrs 122 strömt und sich mit dem Prozessdampfmaterialstrom mischt. Die Durchmischung des Prozessdampfmaterialstroms mit dem kälteren Wasser, die ansonsten zur Erzeugung von Dampfschlägen führt, erfolgt also bereits innerhalb des Injektors 120. Da in diesem Fall das Wasser in den Prozessdampfmaterialstrom eindringt und nicht umgekehrt, entfällt auch der Prozess, der zu Dampfschlägen führt. Der Prozessdampfmaterialstrom wird wesentlich gekühlt und ein Teil des Prozessdampfes im Prozessdampfmaterialstrom kondensiert bereits innerhalb des Injektors 120.
Ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Düse 100 ist in der untersten Zeile der 3 b) gezeigt, wobei eine perspektivische Darstellung wiederum im rechten Teil der untersten Darstellung gezeigt ist. Es handelt sich um eine sogenannte Dampflanze 130, bei der es sich um ein langgestrecktes Rohr 132 handelt, welches entlang seiner Längserstreckung Ausströmöffnungen 134 aufweist. Das Ende der Dampflanze 130 ist mit einer Abschlusswand 136 abgeschlossen. Der Prozessdampfmaterialstrom strömt daher in der mit einem Pfeil beispielhaft bezeichneten Ausströmrichtung 138 aus den peripheren Ausströmöffnungen 134 in das Prozesswasser bzw. Kondensatwasser hinein. Es ergibt sich eine großvolumige Verteilung des zu strömenden Prozessdampfes in vergleichsweise kleinen Dampfbläschen. Die Verteilung der Eindüsung über ein großes Wasservolumen hat den Vorteil, dass die Wärmeabfuhr in das Wasservolumen hinein sehr effizient erfolgt, ohne dass es lokal konzentriert zu einer Überhitzung kommt.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
Bezugszeichenliste

10: Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie
20: Filterstrangeinheit
22: Acetattowballen
23: Acetattow
24: Towreckung und -spreizung
26: Weichmacherauftrageinheit
28: Format
30: Schneideinheit
32: abgelängte Filterstäbe
34: Prozessdampfzuführleitung
36: Formatrückführung
38: Bypass-Leitung
40: Prozessdampferzeugungseinheit
50: Prozesswassertank
52: Kaltwasserzufuhr
54: Füllstandsmesser
56: Temperaturmesseinrichtung
58: Überlauf zum Kondensattank
60: Wärmetauscher
62: Prozesswasserpumpe
70: Dampferzeugungsvorrichtung
72: Abschlämmungsleitung
80: Kondensattank
82: Abzugsleitung aus Abzugshaube am Format
84: Überlauf- und Entlüftungsleitung
85: Auffang
86: Kaltwasserzufuhr
88: Füllstandsmesser
90: Temperaturfühler
100: Düse
110: Diffusordüse
112: Rohr
114: perforierte Abschlusswand
116: Perforation
118: Ausströmrichtung
120: Injektor
122: Rohr
124: Einsaugöffnung
126: Ausströmöffnung
128: Ausströmrichtung
130: Dampflanze
132: Rohr
134: Ausströmöffnung
136: Abschlusswand
138: Ausströmrichtung

Claims

Verfahren zur Herstellung von NWA-Filtern, bei dem ein Filtermaterialmassenstrom, insbesondere ein mit einem Weichmacher beaufschlagtes Acetattow (23), durch ein Format (28) einer Strangformungseinheit gefördert und in dem Format (28) zu einem Endlosstrang geformt wird, wobei Prozesswasser aus einem Prozesswassertank (50) einer Dampferzeugungsvorrichtung (70) zugeführt und in der Dampferzeugungsvorrichtung (70) in einen Prozessdampfmassenstrom umgewandelt wird, mit dem der Endlosstrang im Format (28) beaufschlagt und ausgehärtet wird, wobei der Prozessdampfmassenstrom aus dem Format (28) über eine Formatrückführung (36) rückgeführt und in einen Kondensattank (80) eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesswasser durch Restwärme im rückgeführten Prozessdampfmassenstrom erwärmt oder vorgewärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen oder Vorwärmen mittels eines Wärmetauschers (60) erfolgt, in welchem Wärmeenergie aus dem rückgeführten Prozessdampfmassenstrom an das Prozesswasser übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Vorbereitung der Herstellung von NWA-Filtern und/oder in einem Standby-Betrieb der Prozessdampfmassenstrom durch eine Bypass-Leitung (38) geführt wird und das Format (28) mittels des durch die Bypass-Leitung (38) geführten Prozessdampfmassenstroms erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessdampfmassenstrom aus der Bypass-Leitung (38) in den Prozesswassertank (50) zurückgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit einer Temperatur des Prozesswassers im Prozesswassertank (50) Kaltwasser in den Prozesswassertank (50) zugeführt wird, wobei insbesondere eine Temperatur des Prozesswassers im Prozesswassertank unterhalb von 90 °C bis 98 °C, insbesondere von etwa 95 °C, gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Überfüllung des Prozesswassertanks (50) Prozesswasser in den Kondensattank (80) überläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der rückgeführte Prozessdampfmassenstrom in den Kondensattank (80) und/oder der durch die Bypass-Leitung (38) geführte Prozessdampfmassenstrom in den Prozesswassertank (50) direkt eingedüst wird, insbesondere mittels Dampfinjektion.
Vorrichtung zur Herstellung von NWA-Filtern, umfassend eine Strangformungseinheit mit einem Format (28), eine Fördervorrichtung für einen Filtermaterialmassenstrom, insbesondere ein mit einem Weichmacher beaufschlagtes Acetattow (23), mittels der der Filtermaterialstrom durch das Format (28) förderbar ist, einen Prozesswassertank (50) mit Prozesswasser, eine mit dem Prozesswassertank (50) verbundene Dampferzeugungsvorrichtung (70), die ausgebildet ist, aus Prozesswasser einen Prozessdampfmassenstrom zu erzeugen, eine Prozessdampfzuführleitung (34), die von der Dampferzeugungsvorrichtung (70) zum Format (28) führt, um den Filtermaterialmassenstrom im Format (28) mit dem Prozessdampfmassenstrom zu beaufschlagen, eine Formatrückführung (36), die ausgebildet ist, den Prozessdampfmassenstrom aus dem Format (28) rückzuführen, und einen Kondensattank (80), in den der rückgeführte Prozessdampfmassenstrom eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher (60) im oder am Prozesswassertank (50) umfasst ist, durch den der rückgeführte Prozessdampfmassenstrom geführt wird und mittels dessen das Prozesswasser im oder am Prozesswassertank (50) erwärmt oder vorgewärmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bypass-Leitung (38) für den Prozessdampfmassenstrom umfasst ist, mittels der in Vorbereitung einer Filterherstellung und/oder in einem Standby-Betrieb das Format (28) erwärmt wird, und die insbesondere in den Prozesswassertank (50) mündet.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozesswassertank (50) und/oder der Kondensattank (80) Füllstandsmesser (54, 88) für eine minimale und/oder eine maximale Befüllung aufweist oder aufweisen, die mit einer Regelvorrichtung signalverbunden ist oder sind, die ausgebildet und eingerichtet ist, bei Überschreiten eines maximalen Füllstandes oder bei Unterschreiten eines minimalen Füllstandes den Füllstand durch ein Überlaufen überschüssiger Flüssigkeit oder Nachfüllen von Flüssigkeit in einen Bereich oberhalb des minimalen Füllstandes und unterhalb des maximalen Füllstandes zu bringen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überlauf (58) aus dem Prozesswassertank (50) in den Kondensattank (80) führt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozesswassertank (50) eine Temperaturmesseinrichtung (56) aufweist, die mit einer Regelvorrichtung signalverbunden ist, die ausgebildet ist, bei Überschreiten einer maximal zulässigen Temperatur Kaltwasser in den Prozesswassertank (50) einzuleiten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Formatrückführung (36) in einer Düse (100, 110, 120, 130) im Kondensattank (80) unterhalb eines minimalen Füllstands des Kondensattanks (80) mündet und/oder die Bypass-Leitung (38) in einer Düse (100, 110, 120, 130) im Prozesswassertank (50) unterhalb eines minimalen Füllstands des Prozesswassertanks (50) mündet, wobei insbesondere die Düse (100, 110, 120, 130) zur Direktinjektion des Prozessdampfmassenstroms in eine Flüssigkeit ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (100, 110, 120, 130) als geschlossenes Rohr (112) mit einer perforierten Abschlusswand (114), als endseitig offenes Rohr (122) mit Einsaugöffnungen (124) vor einer Ausströmöffnung (126) oder als geschlossenes Rohr (132) mit in Längsrichtung verteilten Ausströmöffnungen (134) ausgebildet ist.
Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstrangherstellmaschine, umfassend eine Vorrichtung zur Herstellung von NWA-Filtern nach einem der Ansprüche 7 bis 14.