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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer schematischen Zeichnung
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das dem Walzenpaar 1 benachbarte Ende der Führung 3 verhindert
das Entweichen des austretenden Gases aus der Führung. Dazu sind zwei Schuhe
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mit gekrümmten Flächen vorgesehen, die den Umfangsflächen der dicht benachbarten
Hülsen 6 und 7 angepaßt sind.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.