DE2541655B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung langgestreckter Rauchfilter - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung langgestreckter RauchfilterInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung langgestreckter, ein in der
Wärme aktivierbares Bindemittel enthaltender und luftdurchlässige Verformungen in Längsabständen über
ihre Län.fjserstreckung aufweisender Rauchfilter, bei
dem ein stabartiger Körper aus Filtermaterial kontinuierlich in Längsrichtung bewegt, erhitzt und an in
Längsabstand befindlichen Stellen verformt wird, wobei zur Aktivierung des Bindemittels ein heißes Medium
von der Seite her in den vorrückenden Körper eingeführt wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens mit Einrichtungen
zum kontinuierlichen Vorrücken eines stabartigen
w Körpers aus Filtermateriai und mit einer Einrichtung
zum Erhitzen des stabartigen Körpers, die mit Mitteln zum Einführen eines heißes Mediums seitlich in den
vorrückenden Körper versehen ist, und mit einer Einrichtung zum Verformen des Körpers im Anschluß
an die Erhitzung an im Längsabstand längs des Körpers befindlichen Stellen.
Aus der US-PS 36 37 447 ist ein derartiges Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
bekannt. Es wird ein kontinuierlich in Längsrichtung vorrückender stabartiger Körper aus Filtermaterial
zunächst durch eine Einrichtung zum Erhitzen und Aktivieren des Bindemittels hindurchbewegt, um dann
in einer nachfolgenden Station an im Längsabstand befindlichen Stellen verformt zu werden. Die Erhitzung
und Aktivierung des Bindemittels erfolgt durch Einführung eines heißen Mediums seitlich in den
vorrückenden stabartigen Körper. Bei der bekannten Lösung erfolgt jedoch eine Erwärmung des gesamten
stabartigen Körpers, bevor dieser die Verformungsstation erreicht. Eine lokal begrenzte Erwärmung des
stabartigen Körpers, nämlich an den Stellen der Verformung ist bei der bekannten Lösung nicht
vorgesehen.
Das gleiche gilt im wesentlichen für die Lösung gemäß der GB-PS 13 18 113. Dort wird ein kontinuierlich
in Längsrichtung vorrückender stabartiger Körper aus Filtermaterial in einer Verformungsstation mittels
eines oder mehrerer erhitzter, sich synchron mit der
Längsbewegung des stabartigen Körpers drehender Kräusel- oder Zahnräder erwärmt und durch die Zähne
der Kxäusel- oder Zahnräder gleichzeitig an in Längsabstand befindlichen Stellen verformt. Anschließend
wird der derart behandelte stabartige Körper mit einer äußeren Umhüllung versehen. Die äußere
Umhüllung ist gewöhnlich raucmndurchlässig. Auch bei
der Lösung gemäß der GB-PS 13 18 113 besteht die Schwierigkeit, daß mittels der erhitzten Krauset- oder
Zahnräder eine lokal begrenzte Erwärmung des stabartigen Körpers nicht erzielbar ist. Vielmehr erfolgt
wie bei der Lösung gemäß der US-PS 36 37 447 eine Erwärmung des gesamten sich in der VerfoTnungsstation
befindlichen Teils des stabartigen Kö'pers. Dadurch kommt es zu unerwünschten Verklebungen
oder Verfestigungen innerhalb des Fiitermaterials in
den verformungsfreien Bereichen. Ferner läßt sich nicht verhindern, daß auch das sich in unmittelbarer Nähe der
Einwirkungsstelle der Verformungswerkzeuge befindliche, ebenfalls stark erhitzte Material der Verformung
folgt Die Verformungsbereiche sind daher relativ ausgedehnt und hinsichtlich ihrer Form unregelmäßig.
Schließlich können durch die Erwärmung des gesamten des in der Verformungsstation befindlichen Teils des
stabartigen Körpers unerwünschte Stauchungen oder Streckungen auftreten, je nach dem, ob der stabartige
Körper durch die Verformungsstation geschoben oder gezogen wird.
Schließlich besteht bei den bekannten Lösungen die Schwierigkeit, daß unnötig Wärmeenergie verschwendet
wird, nämlich für Teile des siabartigen Körpers, die keiner Verformung unterliegen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung der
eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine eng begrenzte lokale Erwärmung und
Verformung des stabartigen Körpers erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Kennzeichens des, Anspruches 1,
hinsichtlich der Verrichtung durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 8 gelöst.
Die Einführung eines heißen Mediums in den stabartigen Körper nur an den Stellen der Verformung
führt zu einem besseren Ineinandergreifen zwischen dem stabartigen Körper und der äußeren Umhüllung
sowie einer Verbesserung des Aussehens und der Gleichmäßigkeit der einzelnen an den Verformungsstellen
von dem umhüllten Körper abgeschnittenen Filterelementen bzv/. -MücKen. Ferner ist durch die lokal
begrenzte Erwärmung dtfs stabartigen Körpers die hierzu erforderliche Wärmeenergie wesentlich geringer
als bei den eingangs genannten bekannten Lösungen.
Weiters treten keine Beschädigungen des Fiitermaterials
zwischen den Verformuhgsstellen auf, z. B. durch
innere Verfestigung oder Verklebung oder auch Stauchung oder Streckung des stabartigen Körpers
aufgrund zu großer Erhitzung der Bereiche zwischen den Verformungsstellen.
Die Verformung t-'rfolgt vorzugsweise nur im Bereich
der Oberfläche dek stabartigen Körpers. 3ie kann
jedoch auch so durchgeführt werden, daß an den Verformungsstellen tfas Material derart verdichtet wird,
daß ein Durchtritt Von Rauch an den Verformungsstellen
verhindert ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für die Herstellung langgestreckter faseriger Filterelemente
anwendbar. Das Material für die Herstellung des langgestreckten Körpers kann faserförmiges Rauchfiltermaterial
sein, beispielsweise Zelluloseazetat, zusammen mit einem Lösungsmittel-Plastifikator und
einem besonderem Thermoplasten, welche als Bindemittel wirken. Das Filtermaterial kann aus thermoplastisehen
Fasern bestehen oder solche enthalten, wobei der Einbau eines besonderen Bindemittels in diesem Fall
nicht erforderlich ist. Das bevorzugte Material ist faser- oder fadenförmiges Zelluloseazetat mit einem Lösungsmittel-Plastifikator
wie Triacetin.
ίο Der gemäß der vorliegenden Erfindung verformte
langgestreckte Körper wird nach der Verformung vorzugsweise gekühlt, beispielsweise durch Einblasen
von Luft, so daß der verformte Körper für Dauer seine Endform beibehält.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Ausrtihrungsformen des Verfahrens und der Vonrichtung
gemäß der Erfindung sollen im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische perspektivische Teilansicht, teilweise im Schnitt, zur Wiedergabe der wesentlichen
Merkmale einer ersten Ausführungsform;
F i g. 2 eine ähnliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform;
F i g. 3 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung; und in
Fig.4 eine Endansicht, teilweise im Schnitt, der
Vorrichtung nach F i g. 3.
3ei der Ausfühningsform nach F i g. 1 wird ein kontinuierlicher zylindrischer Filterstab oder eine
entsprechende Röhre 2, beispielsweise aus gebundenen Zelluloseazetatfäden, kontinuierlich durch einen rohrförmigen
Durchlaß 3 einer Dampfdüse 4 hindurchgeführt und anschließend durch ein Paar erhitzter,
zusammenwirkender umlaufender Kräuselwalzen bzw. -räder 6 in Pfeilrichtung geleitet Der Dampf wird der
Düse 4 durch das Rohr 8 zugeführt, wobei der Dampf aus dem Rohr 8 in eine Kammer 10 in der Düse austritt
und dann über zwei diametral gegenüberliegende Kanäle 12 in den rohrförmigen Durchlaß 3 gelangt. Die
beiden Kräuselräder 6 weiden gemeinsam durch nicht gezeichnete Einrichtungen angetrieben. Eine Scheibe 14
ist auf der gleichen Welle 16 wie eines der Räder 6 zum gemeinsamen Umlauf mit diesem montiert Die Scheibe
14 weist auf ihrem Umfang Löcher 18, und zwar jeweils eines für jeden Kräuselzahn 20 auf einem Rad auf.
Stationär über dem Rand der Scheibe ist ein Dampfkasten 22 montiert von dem aus auf einer Seite
der Scheibe eine Leitung 8 abführt, während eine Leitung 24 auf der anderen Seite der Scheibe in den
Dampfkasten 22 mündet und kontinuierlich von einer nicht gezeichneten Quelle mit Dampf beschickt wird.
Die beiden Leitungen 8 und 24 erstrecken sich auf entgegengesetzte Oberflächen der Scheibe und so
angeordnet, daß sie absatzweise über die Löcher 18 während des Umlaufs der Scheibe miteinander in
Verbindung kommen. Die Enden der Leitungen 8 und 24 innerhalb des Dampfkastens 22 weisen Endstücke aus
Teflon oder einem ähnlichen Material auf, die unter Federbelastung in Gleiteingriff mit den entsprechenden
Oberflächen der Scheibe 14 stehen und somit dampfdicht angelegt sind. Wenn der Stab oder das Rohr 2
vorrückt und die Räder 6 und die Scheibe 14 gemeinsam b5 umlaufen, dann wird Dampf dem Stab oder Rohr über;
die Kanäle nur absatzweise zugeführt, so daß der Stab nur über im Längsabstand befindliche Bereiche 26
erhitzt und damit verformbar gemacht wird. Die Löcher
J8 sind so relativ zu den Zähnen 20 ausgerichtet, daß die
Zähne den Stab oder das Rohr nur an diesen erhitzten und erweichten Bereichen verformen, so daß das
langgestreckte Filterelement 28 mit Bereichen reduzierten Querschnittes entsteht, die im Längsabstand mit im
wesentlichen verformten Bereichen abwechseln. Das Filterelement 28 wird vorzugsweise unmittelbar einer
Luftkühlstation zugeführt und dann umwickelt und geschnitten. Der Körperstab 2 bspw. kann unmittelbar
und kontinuierlich der Düse 4 von einer Luftkühlstation zugeführt werden.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 erfolgt das Erwärmen und Verformen gleichzeitig. Der Körper
bzw. Stab oder das Rohr 2 rückt kontinuierlich zwischen die Kräuseiräder 6 in Pfeürichtung vor. jeder Kräuselzahn
20 jedes Rades weist eine Dampfleitung 30 auf, die sich von der radial äußersten Oberfläche durch den
Radkörper zu einem Einlaß 32 auf der Radfläche erstreckt, wobei die Einlasse 32 auf einem Kreis um die
Radwelle 16 liegen, die in einem Lagerblock 17 drehbar gelagert ist. Ein Dampfrohr 34, das kontinuierlich von
einer nicht gezeigten Dampfwelle versorgt wird, führt zum Einlaß eines ringförmigen Druckpoisters 19,
welches gegen die Fläche des Rades anliegt, so daß sein Auslaß in Verbindung mit aufeinanderfolgenden Einläsren
32 kommt, so bald das Rad umläuft. Druckpolster 19, beispielsweise aus dem unter dem Handelsnamen
Teflon bekannten Material, werden federbelastet gegen die Oberfläche 6 durch eine Feder 21 und eine
Druckschraube 23 angedrückt, wobei das Polster 19, die Feder 21 und die Schraube 23 zur besseren Veranschaulichung
auseinandergezogen dargestellt sind, während die Anordnung als solche natürlich dampfdicht ist. Der
Dampf wird durch jede Leitung 30 nur dann zugeführt, wenn der entsprechende Zahn in verformenden
Kontakt mit dem Stab oder Rohr 2 kommt, welche damit nur an den Verlormungsstellen erhitzt und
erweich! werden.
Es ist selbstverständlich, daß beide Kräuseiräder 6 nach den Fig. 1 und 2 im wesentlichen identisch sind,
wobei das untere Rad nach Fig. 2 mit Dampf in der gleichen Weise wie das obere Rad versorgt werden
kann und beide Räder nach jeder Ausführungsform können mit Kräuselzähnen über ihrem gesamten
entsprechenden Umfang versehen sein. Es ist möglich, drei oder mehr, beispielsweise vier zusammenwirkende
Kräuseiräder anstelle des in den Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Räderpaares, je nach der Art der
gewünschten Verformung zu verwenden. Man kann auch getrennte Sätze von Verformungsgliedern verwenden,
um auf entsprechenden getrennten Bereichen des Stabes oder Rohres zu arbeiten, beispielsweise,
wenn in Längsrichtung und über den Umfang im
Abstand angeordnete Eindrückungen erforderlich sind.
Die F i g. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum absatzweisen Erhitzen und
Deformieren. Die Vorrichtung enthält eine Einrichtung 36, die ein Standardteil bei der handelsüblichen
Herstellung deformierter rohrförmiger Filter sein kann.
Diese Einrichtung enthält ein Paar zusammenwirkender Kräuselräder 6 mit Kräuselzähnen 20 und ein
Dampfversorgungsrohr 40 zur Lieferung und Führung des stabartigen Körpers zu den Kräuselrädern. Für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung ist diese Standardausrüstung dahingehend abgeändert, daß das Rohr 40
nur als Führung dient, wobei kein Dampf durch die Kanäle 42 eintritt, und daß absatzweise arbeitende
Bedampfungsmittel vorgesehen sind, die allgemein bei 44 angedeutet sind.
Die absatzweise arbeitenden Bedampfungsmittel enthalten ein Paar von Dampfaufbringrädern 46, die
gemeinsam umlaufen und den Dampf absatzweise auf das Innere des Rohres 48 über die Kanäle 50 aufgeben,
die sich durch die Rohrwand erstrecken, wobei das Ganze in einem Metall-, beispielsweise Messingblock 49
untergebracht ist. Der Dampf vom Einlaß 52 (Fig. 4) gelangt in das Innere jedes Rades 46 über Kanäle 54.
von denen aus radiale Kanäle 56 zum Rande des Rades führen. Wenn die Räder umlaufen, kommen aufeinanderfolgende
Kanäle 56 in Verbindung mit dem entsprechenden Kanal 50, um den Dampf absatzweise
auf das Innere des Rohres 48 aufzugeben. Die Räder 46 werden gemeinsam auf Wellen 57 durch ineinandergreifende
Zahnräder 58 angetrieben, von denen eines durch nicht gezeichnete Einrichtungen angetrieben wird. Die
Anordnung der radialen Kanäle 56 in den Rädern 46 ist derart gewählt, daß der Dampf gleichzeitig durch die
beiden gegenüberliegenden Kanäle 50 zugeführt wird. Infolgedessen wird in einen Stab oder in ein Rohr aus
Rauchfiltermaterial, welches in der Wärme aktivierbares
Bindemittel enthält und kontinuierlich durch das Rohr 48. vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen
od. dgl., in Richtung der Kräuselräder 6 vorrückt, Dampf nur in im Abstand befindlichen Bereichen über seine
Länge eingeführt und die Drehung der Kräuselräder 6 ist so synchronisiert, daß ihre Zähne 20 mit dem Stab
oder dem Rohr nur dann in verformende Berührung und an solchen Stellen kommen, wo das Rohr oder der Stab
erhitzt und erweicht worden ist.
Es ist erkennbar, daß die Vorrichtung nach den F i g. 3 und 4, welche die Anbringung absatzweise arbeitender
Bedampfungseinheiten an eine übliche Heiz- und Kräusel- bzw. Verformungseinheit 36 beinhaltet, dadurch
geändert werden kann, daß man das Rohr 40 oder seine Kanäle 42 wegläßt, wobei der absatzweise erhitzte
Stab od. dgl. unmittelbar den Kräuselrädern von einer absatzweise arbeitenden Bedampfungseinheit 44 zugeführt
wird.
Wie bei den Ausführungsformen nach den Fi g. 1 und
2 läuft das verformte langgestreckte, gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung nach den Fig. 3 und 4
hergestellte Glied normalerweise unmittelbar und kontinuierlich entsprechenden Einrichtungen zum Kühlen,
Umwickeln und Abschneiden in Längen zu.
Während oben Dampf als Heizmedium insbes. herausgehoben ist, besonders dort, wo Zelluloseazetat
bei der Herstellung des langgestreckten Gliedes Verwendung findet, kann jedes heißes Medium das die
Bindemittelkomponente ohne Zerstörung oder merkliche Beeinträchtigung der späteren Filtereigenschaft des
Fertigproduktes aktiviert, verwendet werden. Dampf ist jedoch im allgemeinen vorzuziehen.
Während die oben angegebenen Ausführungsbeispiele die Verwendung eines Paares gegenüberliegender
Kräuselräder zur Herstellung der Verformung wiedergeben, ist es möglich, andere Arten von Verformungsgliedern zur Herstellung anderer Verformungen gegebenenfalls
an anderen Stellen einzusetzen.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung langgestreckter, ein in der Wanne aktivierbares
Bindemittel enthaltender und luftdurchlässige Verfor.nungen in Längsabständen über ihre Längserstreckung
aufweisender Rauchfilter, bei dem ein stabartiger Köiper aus Filtermaterial kontinuierlich
in Längsrichtung bewegt erhitzt und an im Längsabstand befindlichen Stellen deformiert wird,
wobei zur Aktivierung des Bindemittels ein heißes Medium von der Seite her in den vorrückenden
Körper eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des stabartigen
Körpers absatzweise erfolgt, derart, daß das heiße Medium mit Unterbrechungen nur an im Längsabstand
befindlichen Stellen des Körpers eingeführt wird, und daß die Verformung des vorrückenden
Körpers nur an den Stellen erfolgt, an denen das Bindemittel aktiviert ist
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen und die Verformung in
einer einzigen Verfahrensstufe ausgeführt werden, wobei ein heißes Medium durch die Frontseite eines
Verformungsgliedes nur während des Zeitraumes oder eines Teiles des Zeitraumes austritt in welchem
das Verformungsglied mit dem Körper in Berührung steht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung des stabartigen
Körpers nur im Oberflächenbereich erfolgt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß als
heißes Medium Dampf verwendet wird.
5. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf einen stabartigen Körper, der
als fester Körper aus Filtermaterial ausgebildet ist.
6. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf einen stabartigen Körper, der
als hohle Röhre aus Filtermateriai ausgebildet ist.
7. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf einen stabartigen Körper, der
aus faserigen Filtermaterial besteht.
8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 mit
Einrichtungen zum kontinuierlichen Vorrücken eines stabartigen Körpers aus Filtermaterial in
Längsrichtung und mit einer Einrichtung zum Erhitzen des stabartigen Körpers, die mit Mitteln
zum Einführen eines heißen Mediums seitlich in den vorrückenden Körper versehen ist, und mit einer
Einrichtung zum Verformen des Körpers im Anschluß an die Erhitzung an im Längsabstand längs
des Körpers befindlichen Stellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (4, 12; 6, 30, 32; 46, 45, 56)
zum Einführen des heißen Mediums seitlich in den Körper (2) so angeordnet sind, daß die Einführung
des heißen Mediums nur an den Stellen der Verformung erfolgt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8 mit wenigstens einem Kräuselrad zur Verformung des Körpers an
den im Abstand befindlichen Stellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kräuselrad (6) Kanäle (30)
für ein heißes Medium aufweist die sich zu den und durch die verformenden Oberflächen (20) des
Kräuselrades (6) erstrecken, und daß ein Unterbrecher (32, 19) für die Zuführung des heißen Mediums
vorgesehen ist, derart, daß eine Zufuhr des heißen
Mediums durch die Kanäle (30) jeder verformenden Oberfläche (20) nur während des Kontaktes
derselben mit dem stabartigen Körper (2) erfolgt
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß sie eine rohrartige Formgebungsvorrichtung
(4) mit wenigstens einem der Einführung von Dampf oder dergleichen dienenden Kanal (12) in der Rohrwandung sowie eine
Verformungskammer aufweist in welcher wenigstens ein Verformungsglied (6, 20) in die Bahn des
vorrückenden Körpers (2) zur Bildung von in Abständen befindlichen Eindrückungen in der
Körperoberfläche bewegbar ist und daß ein Unterbrecher (14, 18, 22) für die Dampfzuführung
vorgesehen ist, der synchron mit der Bewegung der Verformungsglieder (6,20) derart betätigbar ist daß
der Dampf in seitlichen Abständen durch den oder die Kanäle (12) zur Aüfheizung des Körpers (2) im
wesentlichen nur an den Stellen zugeführt wird, an denen anschließend die Verformung durch die
Verformungsglieder (6,20) erfolgt
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