DE1296064B

DE1296064B - Fadenfilter fuer Tabakrauch, OEl oder andere Fluessigkeiten und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1296064B
Application number: DE1964U0010791
Authority: DE
Inventors: Berger Richard Malcolm
Original assignee: United States Filter Corp
Current assignee: Water Applications and Systems Corp
Priority date: 1963-06-04
Filing date: 1964-06-04
Publication date: 1969-05-22
Also published as: SE318544B; GB1075963A

Description

Es ist bereits ein Filter für Tabakrauch bekannt, der aus einem Fadenstrangstück aus gekräuselten, in Abständen miteinander verbundenen Fäden besteht. Das Fadenstrangstück ist aus einem Bündel durchlaufender Kunststoffasern hergestellt. Dabei erstrecken sich die einzelnen Fäden oder Fasern im wesentlichen in der Längsrichtung des Bündels, obwohl sich schon auf Grund der Kräuselung eine gewisse Erstreckung auch in Querrichtung ergibt, so daß sich die einzelnen Fäden kreuzen. Durch Verschmelzung der Fäden an den Kreuzungspunkten erhält das Fadenstrangstück eine gewisse Festigkeit, jedoch wird zu deren Erhöhung und zur besseren Weiterverarbeitbarkeit das Fadenstrangstück in der Regel noch mit einer Umhüllung versehen. Wegen der Erstreckung der Fäden im wesentlichen in Richtung der Achse des Bündels bzw. Fadenstrangstücks ist insbesondere die Widerstandsfähigkeit in einer Richtung quer zur Fadenstrangachse geringer als die in Richtung der Achse.
Außerdem wird bei einer Änderung der Querschnittsform des Strangstückes oder bei einem übergang zu einer anderen Dichte des Filters die Verwendung eines anderen Fadenbündels von entsprechend geändertem Durchmesser bzw. der gewünschten Dichte erforderlich. Ferner ist eine Herstellung von Filtern mit einem Querschnitt, der von der Kreisform abweicht, oder von hohlen Filterkörpern, wie sie beispielsweise im Rahmen der Ölfilterung Verwendung finden können, erschwert. Insbesondere besteht auch bei Hohlkörpern die Gefahr, daß die Filterkörper bereits unter geringem inneren überdruck aufbersten, da die sich im wesentlichen in Längsrichtung erstreckenden Fäden keine oder doch nur geringe Umfangskräfte aufnehmen können.
Es ist ferner ein Filter für Tabakrauch bekannt, bei dem von einem Fadenvlies ausgegangen wird, bei dem sich die Fäden, die an ihren Berührungsstellen oder Kreuzungsstellen miteinander verschweißt sind, überwiegend quer zur Längsrichtung verlaufen. Das Vlies wird dann zu einem etwa stangenförmigen Filterkörper verdichtet oder eingerollt. Es ist ersichtlich, daß bei dem Abziehen des Vlieses die Fäden eine gewisse Längsausrichtung erfahren können. Außerdem ist es unvermeidlich, daß die sich zunächst in der Vliesebene erstreckenden Fäden auch nach dem Einrollen noch in Schichten liegen und den Filterkörper nicht regellos durchdringen, so daß auch die Festigkeit in Querrichtung, obwohl die einzelnen Fäden im Filterkörper bzw. im Vlies überwiegend quer verlaufen, etwas geringer ist als in Achsrichtung. Daher wird auch bei diesem Fadenfilter eine Filterhülle verwendet. Ferner ist es ersichtlich, daß das erforderliche Verdichten bzw. Einrollen des Vlieses für die Herstellung von hohlen Filterkörpern kaum verwendbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fadenfilter so auszubilden, daß insbesondere ein Körper mit guter mechanischer Widerstandsfähigkeit in allen Richtungen sowie mit einer guten Ober- i flächen- bzw. Formfestigkeit erhalten wird, der die Verwendung einer besonderen Filterhülle normalerweise überflüssig macht. Ferner soll der Filter auch auf einfache Weise mit verschiedenartigen gewünschten Querschnitten und mit unterschiedlicher Dichte i hergestellt werden können.
Erfindungsgemäß ist der Fadenfilter für Tabakrauch, öl oder andere Flüssigkeiten durch die Kombination nachstehender für sich bekannter Merkmale gekennzeichnet: a) ein Fadenstrangstück aus gekräuselten, in Abständen miteinander verbunden Fäden, und b) die Fäden verlaufen überwiegend quer zur Filterlängsrichtung.
Bei dieser Ausbildung verlaufen die einzelnen Fäden im wesentlichen quer zur Filterlängsrichtung, wobei sie den Filterkörper regellos durchdringen. Dadurch erhält der Filter eine mechanische Festigkeit, die gegebenenfalls in Querrichtung höher als in Längsrichtung sein kann. Da sich die einzelnen Fäden nicht längs der Filteroberfläche, sondern in den Filter hinein erstrecken, besteht auch nicht die Gefahr, daß sich einzelne Fadenstücke aus dem Fadenverband lösen, und dadurch ist zugleich eine gute Oberflächen- und Formfestigkeit gewährleistet, so daß die Verwendung von Filterhüllen normalerweise überflüssig ist. Durch das Ausmaß der Quererstreckung der Fäden läßt sich die gewünschte Querschnittsform auch ohne Verwendung eines anderen Fadenbündels erreichen, während die Dichte des Filters durch entsprechenden Längsruck bei seiner Herstellung beeinflußbar ist.
Zweckmäßigerweise sind die Fäden an den Verbindungsstellen in bekannter Art miteinander verschmolzen oder durch ein Lösungsmittel an ihrer Oberfläche verbunden. Dieses Merkmal bedingt eine besonders einfache Herstellung des Filters und gewährleistet zugleich ein gutes Zusammenhalten der Einzelfäden des Strangstücks.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in bekannter Art wenigstens der überwiegende Teil der Fäden aus Celluloseacetat besteht. Celluloseacetatfäden sind, wie die Praxis gezeigt hat, für erfindungsgemäße Filter in besonderem Maße geeignet.
Der erfindungsgemäße Fadenfilter läßt sich in zweckmäßiger Weise dadurch herstellen, daß in bekannter Weise ein Fadenbündel kontinuierlich zugeführt und die Fäden an in Abständen verteilten Punkten miteinander verbunden werden, wobei dann vor dem Verbinden der Fäden ihre Bewegung innerhalb eines umgrenzten Raumes verlangsamt wird, so daß sich die Fäden bei jeweiligem Ineinandergreifen ihrer Kräuselungen überwiegend quer zur Zuführungsrichtung der Fäden orientieren.
Es hat sich gezeigt, daß das Herstellungsverfahren in zweckmäßiger Weise derart erfolgt, daß das Fadenbündel mittels eines Gasstromes in den umgrenzten Raum bewegt und die Fadenbewegung durch Stauung der Fadenmasse verlangsamt wird. Dabei kann der Gasstrom so geleitet werden, daß er den Fäden des Bündels vor ihrer Stauung eine divergierende Bewegung erteilt. Durch diese Maßnahmen wird die gewünschte Quererstreckung der Fäden begünstigt.
Eine andere Möglichkeit, die vorteilhafte Quererstreckung der Fäden zu erreichen, besteht darin, daß das zugeführte Fadenbündel als geschlossenes Bündel in Schwingungen versetzt und verlangsamt wird, so daß sich die Fäden- in Schichten zickzackförmig orientieren. In diesem Falle wird zwar eine gewisse Schichtung der sich quer erstreckenden Fäden erhalten, diese Herstellungsweise führt jedoch im Vergleich zu den bekannten Filtern zu einem Filter von erhöhter Festigkeit.
Zweckmäßigerweise werden die Fäden durch Einleiten eines erhitzten Gases oder heißen Dampfes, vorzugsweise Wasserdampf, in die verlangsamt bewegte bzw. gestaute Fadenmasse miteinander verbunden. Diese Art der Verbindung der Fäden an ihren Kreuzungs- bzw. Berührungsstellen hat sich bewährt. Ferner kann nach dem Einleiten des erhitzten Gases oder heißen Dampfes ein Kühlgas in die Fadenmasse eingeleitet werden, unter dessen Wirkung die miteinander verbundenen Fäden zu einem festen Körper erstarren. Infolge der in diesem Falle erreichten schnellen Erstarrung des Filters kann der umgrenzte Raum, in dem der Filter ausgebildet wird, relativ kurz sein, und es kann ferner mit einer hohen Herstellungsgeschwindigkeit gearbeitet werden. Dabei kann das erhitzte Gas bzw. der heiße Dampf und/ oder das Kühlgas mit einer der Bewegung der Fadenmasse entgegengerichteten Bewegungskomponente in die Fadenmasse eingeleitet werden. Dadurch wird das zugeführte Fadenbündel verlangsamt bzw. gestaut, so daß die erstrebte Orientierung der Fäden in Querrichtung begünstigt wird.
Das Herstellungsverfahren wird in vorteilhafter Weise so durchgeführt, daß die Bewegung der Fäden in einem solchen Maße verlangsamt wird, daß das Gewichtsverhältnis zwischen gleichen Längen der gestauten Fadenmasse und des zugeführten Fadenbündels größer als 2 : 1 ist. Es hat sich gezeigt, daß bei Beachtung dieses Verhältnisses Filter erhalten werden, die eine gute Festigkeit sowohl in Längs- wie in Querrichtung aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
F i g. 1 zeigt im Längsschnitt eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens; F i g. 2 veranschaulicht in einem Teilschnitt eine Abwandlung der Vorrichtung nach F i g. 1.
Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung umfaßt ein Walzenpaar 1 zum Zuführen eines Fadenstrangs 2 zum Eintritt einer Führung 3. Der Strang 2 kann die Form eines Bündels oder auch eines Bandes haben, und seine endlosen Fäden bestehen in bekannter Weise beispielsweise aus Celluloseacetat, Polyäthylen oder Polypropylen und sind gegebenenfalls bereits vor dem Einleiten in die Führung 3 in bekannter Weise mit einem Plastifizierungsmittel behandelt.
Das Walzenpaar 1 umfaßt zwei ortsfeste hohle Zylinder 4 und 5, deren Achsen parallel verlaufen. Auf den Zylindern 4 und 5 sind gelochte Hülsen 6 und 7 drehbar gelagert. Diese sind in einem solchen Abstand voneinander angeordnet, daß sie den Strang 2 erfassen und der Führung 3 zuführen, wenn sie in der durch Pfeile angedeuteten Richtung gedreht werden.
Eine der beiden Stirnwände jedes der Zylinder 4 und 5 ist mit einer Öffnung 8 versehen, die mit einer nicht gezeigten Druckgasquelle verbunden ist. Ferner weist jeder Zylinder 4 und 5 einen sich längs einer Mantellinie erstreckenden Schlitz 9 nahe der Durchlaufstelle zwischen den Hülsen 6 und 7 auf. Die Schlitze 9 sind nahe dem gemeinsamen Durchmesser der beiden Zylinder angeordnet, jedoch um eine kleine Strecke in Richtung auf die Führung 3 versetzt. Durch die Schlitze 9 kann Druckgas aus den Zylindern 4 und 5 und durch die gelochten Hülsen 6 und 7 ausströmen. Das Druckgas übt eine Förderwirkung auf den Strang 2 bzw. dessen Fäden aus, so daß der von der Führung 3 umschlossene Raum vollständig mit unterschiedlich gelagerten Fäden angefüllt wird. Dabei bilden die Fäden ein regelloses Gewirr, und es wird eine im wesentlichen gleichmäßige Dichte erhalten.
Das dem Walzenpaar 1 benachbarte Ende der Führung 3 verhindert das Entweichen des austretenden Gases aus der Führung. Dazu sind zwei Schuhe 10 mit gekrümmten Flächen vorgesehen, die den Umfangsflächen der dicht benachbarten Hülsen 6 und 7 angepaßt sind.
Die Führung 3 umfaßt divergierende Wände 11, von denen eine mit einer Anschlußöffnung 12 für einen Druckmesser 13 versehen ist. An das Austrittsende der Führung 3 schließt sich ein gelochter rohrförmiger Mantel 14 an, an dessen in Zuführungsrichtung des Strangs 2 hinterem Ende eine Einrichtung 15 zum Einleiten eines erhitzten Gases oder heißen Dampfes in den vom gelochten Mantel 14 umgrenzten Raum vorgesehen sind. Die Öffnungen des Mantels 14 dienen dem Entweichen des am Anfang der Führung 3 eingeleiteten Druckgases. Sie sind jedoch so klein, daß keine Teile von Fäden mitgerissen werden. Die Einrichtung 15 umfaßt mehrere Kanäle 16, die eine Verteilerkammer 17 mit dem vom gelochten Mantel 14 umgrenzten Raum verbinden. Eine Rohrleitung 18 speist die Verteilerkammer 17 mit erhitztem Gas bzw. Wasserdampf.
In Zuführungsrichtung schließt sich an die Einrichtung 15 eine sich konisch verjüngende Umfangswand 20 sowie eine Einrichtung 19 zum Zuführen eines Kühlmittels wie Luft an. Die Einrichtung 19 umfaßt mehrere Kanäle 21, die eine Verteilerkammer 22 mit dem von der Umfangswand 20 umgrenzten Raum verbindet. Die Verteilerkammer 22 wird über eine Rohrleitung 23 mit einem Kühlmittel gespeist.
Die Kanäle 16 und 21 sind unter einem Winkel von etwa 45° zur Achse der Vorrichtung geneigt, so daß sie der Zuführungsrichtung entgegengerichtet in den umgrenzten Raum münden.
In einem geringen Abstand von der Einrichtung 19 zum Zuführen des Kühlmittels sind zwei Walzen 24 achsparallel zu den Zylindern 4 und 5 angeordnet. Die Walzen 24 dienen dem Abführen des im umgrenzten Raum gebildeten Filters 30. Der Abstand zwischen den Umfangsflächen der Walzen 24 entspricht der Innenabmessung der Einrichtung 19 zum Zuführen des Kühlmittels, wie es aus F i g. 1 ersichtlich ist.
Es ist eine Antriebseinrichtung vorgesehen, damit die Walzen 24 und die gelochten Hülsen 6 und 7 in Richtung der Pfeile gedreht werden können. Die Antriebseinrichtung ermöglicht es, das gewünschte Verhältnis zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der gelochten Hülsen 6 und 7 und der Umfangsgeschwindigeit der Walzen 24 einzustellen. Dabei liegt die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 24 jedoch immer unter der Umfangsgeschwindigkeit der Hülsen 6 und 7. Das Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis kann etwa zwischen 1,6: 1 und 10: 1 liegen, jedoch gegebenenfalls auch noch in der Größenordnung von 100: 1 liegen.
In F i g. 2 ist eine abgeänderte Einrichtung 1 a zum Zuführen des Strangs 2 dargestellt. Die Einrichtung 1 a ist nach Form eines Venturirohrs ausgebildet und umfaßt ein Gehäuse 25, das sich in Richtung auf die Wände 11 a der Führung 3 a verjüngt, die sich direkt an das Gehäuse 25 anschließt. Die Verbindungsstelle zwischen dem sich verjüngenden Gehäuse 25 und den Wänden 11 a bildet eine Venturidüse 26, durch die sich ein zentrales Rohr 27 erstreckt, das durch die Rückwand des Gehäuses 25 geführt ist und einen Kanal zum Zuführen des Strangs 2 in die Führung 3 a bildet. Über eine Rohrleitung 28 wird dem Gehäuse 25 ein unter Druck stehendes Gas zugeführt, das infolge der Venturidüse 26 dem Strang 2 eine Bewegung in Zuführungsrichtung erteilt, da es nicht durch das Rohr 27 entweichen kann, das durch den Strang 2 abgedichtet ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Fadenfilter für Tabakrauch, Öl oder andere Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch die Kombination nachstehender für sich bekannter Merkmale: a) ein Fadenstrangstück aus gekräuselten, in Abständen miteinander verbundenen Fäden, und b) die Fäden verlaufen überwiegend quer zur Filterlängsrichtung.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden an den Verbindungsstellen in bekannter Art miteinander verschmolzen oder durch ein Lösungsmittel an ihrer Oberfläche verbunden sind.
3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Art wenigstens der überwiegende Teil der Fäden aus Celluloseacetat besteht.
4. Verfahren zum Herstellen des Fadenfilters nach Anspruch 1 bis 3, bei dem ein Fadenbündel kontinuierlich zugeführt und die Fäden an in Abständen verteilten Punkten miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verbinden der Fäden ihre Bewegung innerhalb eines umgrenzten Raumes verlangsamt wird, wobei sich die Fäden bei jeweiligem Ineinandergreifen ihrer Kräuselungen überwiegend quer zur Zuführungsrichtung der Fäden orientieren.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenbündel mittels eines Gasstromes in den umgrenzten Raum bewegt und die Fadenbewegung durch Stauung der Fadenmasse verlangsamt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom so geleitet wird, daß er den Fäden des Bündels vor ihrer Stauung eine divergierende Bewegung erteilt.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zugeführte Fadenbündel als geschlossenes Bündel in Schwingungen versetzt und verlangsamt wird, so daß sich die Fäden in Schichten zickzackförmig orientieren. B.
Verfahren nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden durch Einleiten eines erhitzten Gases oder heißen Dampfes, vorzugsweise Wasserdampf, in die verlangsamt bewegte bzw. gestaute Fadenmasse miteinander verbunden werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einleiten des erhitzten Gases oder heißen Dampfes ein Kühlgas in die Fadenmasse eingeleitet wird, unter dessen Wirkung die miteinander verbundenen Fäden zu einem festen Körper erstarren.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erhitzte Gas bzw. der heiße Dampf und/oder das Kühlgas mit einer der Bewegung der Fadenmasse entgegengerichteten Bewegungskomponente in die Fadenmasse eingeleitet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Fäden in einem solchen Maße verlangsamt wird, daß das Gewichtsverhältnis zwischen gleichen Längen der gestauten Fadenmasse und des zugeführten Fadenbündels größer als 2 : 1 ist.