Filtermundstück für Rauchwaren, insbesondere Zigaretten Es ist bekannt, dass Tabakrauch ein sog. Aerosol darstellt, nämlich ein Gemisch von Rauchgasen mit dar in suspendierten Flüssigkeitsteilchen, die sich aus einer sehr grossen Zahl von verschiedenen chemischen Ver bindungen zusammensetzen. Durch Untersuchungen mit dem Elektronenmikroskop wurde festgestellt, dass diese Teilchen sphärische Form und einen Durchmesser von etwa 0,0005 mm haben.
Die Aufgabe der Zigarettenfilter ist es, mindestens einen Teil dieser Teilchen daran zu hindern, in den Mund und in die Atmungsorgane des Rauchers einzu dringen. Die Bedingungen, die an einen solchen Filter gestellt werden müssen, sind neben einem kleinen Luft widerstand vor allem ein kleines Volumen, das durch die zulässige Grösse eines Zigarettenmundstückes be stimmt ist, leichte Fabrikationsmöglichkeit in Gross- serien und die Verwendbarkeit von billigem Material.
Die sehr geringe Grösse der Rauchteilchen verun- möglicht die Verwendung von Siebfiltern. Die Siebporen müssten einen Durchmesser haben, der etwas kleiner als der Durchmesser der Rauchteilchen ist. Selbst wenn es möglich wäre, ein solches Material billig zu beschaf fen, wäre dessen Widerstand so hoch, dass eine An wendung nicht in Frage käme.
Die heute praktisch verwendeten Zigarettenfilter ar beiten nach dem Prinzip der Aufprallfilter. Dem Rauch strom sollen eine möglichst grosse Zahl von kleinen Hindernissen in den Weg gestellt werden, an denen die Rauchteilchen aufprallen und ausgeschieden werden, während die Rauchgase unter möglichst kleiner Ablen kung von ihrem Weg weiterströmen sollen.
Während früher Crepepapierfilter, teilweise unter Zugabe von Watte verwendet wurden, gibt man heute dem reinen Faserfilter den Vorzug. Meist werden Kunst fasern in Form von als endloser Faden gesponnenem Celluloseacetat verwendet. Um die Zahl der kleinen Prallflächen zu vergrössern, wurde auch schon ein fei nes Pulver auf die Fasern aufgebracht. Dieses Pulver kann eine aktive Oberfläche besitzen, so dass neben der rein mechanischen Filterwirkung eine zusätzliche Adsorption der gasförmigen Bestandteile des Rauches erreicht wird.
Mit Filtern der letztgenannten Art wurden die bis her besten Resultate erzielt. Alle diese mit Prallwirkung arbeitenden Zigarettenfilter haben jedoch den grund sätzlichen Nachteil, dass ihre Wirksamkeit abhängig ist vom Widerstand; d. h. eine gute Wirksamkeit geht auf Kosten eines erhöhten Widerstandes des Filters.
Die vorliegende Erfindung bezweckt ein Filtermund stück für Rauchwaren, insbesondere für Zigaretten zu schaffen, das nach einem anderen, in der Technik an sich bekannten Prinzip arbeitet.
Das Filtermundstück ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass es ei nen Filterkörper mit einem einseitig geschlossenen Hohl raum aufweist, wobei der Hohlraum durch mindestens eine düsenartige Durchtrittsöffnung für den Rauch mit einer Aussenseite des Filterkörpers verbunden ist, und dass diese Durchtrittsöffnung mindestens annähernd tangential an die Innenfläche des Hohlraumes mündet, um dem Rauch beim Eintritt in den Hohlraum eine Rotationsbewegung zu erteilen, zum Zwecke, die aus dem Rauch auszuscheidenden Teilchen durch Flieh kraftwirkung auf der Oberfläche des Hohlraumes ab zulagern.
Vorzugsweise ist die Durchtrittsöffnung in Richtung des Rauchgasstromes konisch verjüngt ausgebildet. Da durch wird eine bessere Wirbelung und dadurch Zu sammenballung der einzelnen Tröpfchen erzielt. Zur weiteren Erhöhung der Wirbelbildung kann die Ober fläche des Hohlraumes aufgerauht oder gerillt ausge bildet werden.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbei spiele von erfindungsgemässen Filtermundstücken dar gestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt nach Linie I-I in Fig. 2 durch eine erste Ausführungsform eines Filtermund stückes, Fig.2 eine Draufsicht auf das Mundstück nach Fig. 1, Fig. 3 eine Variante der Fig. 1,
Fig.4 einen Längsschnitt nach Linie IV-IV in Fig. 5 durch eine zweite Ausführungsform eines Filter mundstückes, Fig.5 eine Draufsicht auf das Mundstück nach Fig. 4 und Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein Zigarettenende mit einer weiteren Ausführungsform eines Filtermund stückes. Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Filtermund stück weist einen zylindrischen Hohlkörper 1 mit ei nem durchgehenden Hohlraum 2, 2a auf. Der Hohl raum 2 ist zylindrisch, der Hohlraum 2a sich konisch erweiternd ausgebildet.
An der oberen Stirnseite ist ein ringförmiger Vorsprung 4 vorgesehen, von dem, wie Fig. 2 erkennen lässt, ein segmentartiges Stück 4a weg geschnitten ist. Die Mündung des Hohlraumes 2 ist durch ein Deckplättchen 5 abgedeckt, das eine sich von aus sen nach innen düsenartig verengende Durchtrittsöff- nung 6 aufweist.
Das Deckplättchen 5 ist dichtend in den Vorsprung 4 eingepresst oder eingeklebt, derart, dass die äussere Mündung der Durchtrittsöffnung in der Zone des weggeschnittenen Stückes 4a liegt. Die Durch trittsöffnung 6 ist dabei derart angeordnet, dass die in nere Mündung annähernd tangential an die zylindrische Innenfläche des Hohlraumes 2 gerichtet ist. Der Hohl körper 1 kann beispielsweise aus Holz gedreht oder aus Kunststoff gespritzt oder gepresst werden.
Das Deck plättchen 5 wird beispielsweise aus Aluminiumblech in einem Arbeitsgang gestanzt und gepresst oder aus Kunststoff gespritzt.
Das Mundstück wird am einen Ende einer Zigarette befestigt, derart, dass sich der Tabak an das Deck plättchen 5 anschliesst, wobei zwischen dem Tabak und dem Deckplättchen noch ein Zwischenfilter eingefügt werden kann.
Die Fig. 3 zeigt eine Variante der Fig. 1, bei wel cher das Deckplättchen 5 aufgeklebt ist.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform ei nes Filtermundstückes, bei welchem im Hohlkörper 1 vier Hohlräume 2 vorgesehen sind und demzufolge das Deckplättchen 5 auch vier sich düsenartig verengende Durchtrittsöffnungen 6 aufweist. Es wäre natürlich auch möglich, in einen einzigen Hohlraum 2 zwei oder mehrere Durchtrittsöffnungen tangential einmünden zu lassen.
In Fig. 6 ist das Filterende einer Zigarette im Längs schnitt dargestellt. An den vom Zigarettenpapier 11 umschlossenen Tabak 10 schliesst sich eine Karton hülle 12 an. Diese umschliesst einen ersten Vorfilter 13, einen erfindungsgemäss ausgebildeten Filter mit Filterkörper 1 und einen weiteren Filter 14. Die Filter 13 und 14 können beliebige, bekannte Filter, beispiels weise Faserstoff-Filter sein.
Selbstverständlich wäre es auch möglich, das Filter mundstück als separate Einheit auszubilden, in das dann vom Raucher beliebige Fabrikate von filterlosen Zigaretten eingesteckt werden können. Ferner könnte die Durchtrittsöffnung 6 anstatt in einem separaten Abdeckplättchen angeordnet zu werden, direkt in den einseitig geschlossen ausgebildeten Filterhohlkörper ge bohrt werden. Die Wirkungsweise der beschriebenen Filtermund stücke ist folgende: Wenn der Raucher einen Zug nimmt, tritt ein Rauchstrom durch die sich verengende Durchtrittsöffnung 6 tangential in den Hohlraum 2 ein.
Infolge der Verengung der Öffnung 6 wird die Ge schwindigkeit des Rauches stark erhöht. Beim Austritt des Rauches in den Hohlraum 2 tritt einerseits eine Expansion und dadurch eine starke primäre Wirbelung der im Rauch enthaltenen Flüssigkeitsteilchen ein, wo durch sich diese zu grösseren und dadurch schwereren Tröpfchen zusammenballen. Da nun aber die Durch trittsöffnung 6 tangential gegen die zylindrische Innen fläche des Hohlraumes 2 gerichtet ist, werden die unter sich ungeordnet wirbelnden schwereren Tröpfchen ei ner übergeordneten Rotationsbewegung unterworfen.
Dadurch unterliegen sie der Wirkung der Fliehkraft und werden gegen die Wand des Hohlraumes 2 ge schleudert und dort abgelagert. Da vorwiegend die grösseren Tröpfchen infolge ihres höheren Gewichtes der Wirkung der Fliehkraft unterliegen, ist es zweck- mässig, die primäre Wirbelbildung und dadurch das Zusammenballen der Teilchen zu grösseren Tröpfchen durch Aufrauhung oder Rillung der Innenwand des Hohlraumes 2 zu fördern.
Da anderseits bei gegebener Eintrittsgeschwindigkeit des Rauches in den Hohlraum 2 eine schnellere Rotation, also eine um so grössere Winkelgeschwindigkeit erzielt wird, je kleiner der Durch messer des Hohlraumes 2 ist, wird auch die Fliehkraft- wirkung um so grösser, je kleiner der genannte Durch messer ist, da die Fliehkraft quadratisch mit der Win kelgeschwindigkeit zunimmt, während sie nur linear vom Radius der rotierenden Teilchen abhängt. Durch geeignete Dimensionierung der Grösse und der Anzahl der Durchgangsöffnungen 6 sowie des Durchmessers des Hohlraumes 2 und der Anzahl dieser Hohlräume, können deshalb die Filterwirkung und der Filterwider stand weitgehend beeinflusst werden.
Filter mouthpiece for tobacco products, especially cigarettes It is known that tobacco smoke is a so-called. Aerosol, namely a mixture of smoke gases with liquid particles suspended in it, which are composed of a very large number of different chemical compounds. By examining with an electron microscope, it was found that these particles are spherical in shape and about 0.0005 mm in diameter.
The job of cigarette filters is to prevent at least some of these particles from entering the smoker's mouth and respiratory system. The conditions that must be placed on such a filter are, in addition to a small air resistance, above all a small volume that is determined by the permissible size of a cigarette mouthpiece, easy production possibilities in large series and the usability of cheap material.
The very small size of the smoke particles makes the use of sieve filters impossible. The sieve pores should have a diameter that is slightly smaller than the diameter of the smoke particles. Even if it were possible to obtain such a material cheaply, its resistance would be so high that it would not be possible to use it.
The cigarette filters used in practice today work on the principle of impact filters. As large a number of small obstacles as possible should be placed in the path of the smoke stream, against which the smoke particles impact and are excreted, while the smoke gases should continue to flow from their path with the smallest possible deflection.
While crepe paper filters were used in the past, sometimes with the addition of cotton wool, today preference is given to pure fiber filters. Most synthetic fibers are used in the form of cellulose acetate spun as an endless thread. In order to increase the number of small impact surfaces, a fine powder has already been applied to the fibers. This powder can have an active surface so that in addition to the purely mechanical filter effect, an additional adsorption of the gaseous components of the smoke is achieved.
The best results so far have been achieved with filters of the latter type. However, all of these cigarette filters, which work with an impact effect, have the fundamental disadvantage that their effectiveness depends on the resistance; d. H. good effectiveness comes at the expense of increased filter resistance.
The present invention aims to create a filter mouthpiece for tobacco products, in particular for cigarettes, which works according to another principle known per se in the art.
The filter mouthpiece is characterized according to the invention in that it has a filter body with a cavity closed on one side, the cavity being connected to an outside of the filter body by at least one nozzle-like passage opening for the smoke, and that this passage opening at least approximately tangentially to the inner surface of the Cavity opens to give the smoke a rotational movement when it enters the cavity, for the purpose of storing the particles to be excreted from the smoke by centrifugal force on the surface of the cavity.
The passage opening is preferably designed to be conically tapered in the direction of the flue gas flow. Since a better vortex and thereby agglomeration of the individual droplets is achieved. To further increase the vortex formation, the upper surface of the cavity can be roughened or grooved.
In the drawing, several Ausführungsbei games of inventive filter mouthpieces are presented. 1 shows a longitudinal section along line I-I in FIG. 2 through a first embodiment of a filter mouthpiece, FIG. 2 shows a plan view of the mouthpiece according to FIG. 1, FIG. 3 shows a variant of FIG.
4 shows a longitudinal section along line IV-IV in FIG. 5 through a second embodiment of a filter mouthpiece, FIG. 5 shows a plan view of the mouthpiece according to FIG. 4 and FIG. 6 shows a longitudinal section through a cigarette end with a further embodiment of a filter mouthpiece . The filter mouth piece shown in Figs. 1 and 2 has a cylindrical hollow body 1 with egg nem continuous cavity 2, 2a. The cavity 2 is cylindrical, the cavity 2a is designed to widen conically.
An annular projection 4 is provided on the upper end face, from which, as FIG. 2 shows, a segment-like piece 4a is cut away. The mouth of the cavity 2 is covered by a cover plate 5, which has a passage opening 6 which narrows from the outside inwards like a nozzle.
The cover plate 5 is pressed or glued into the projection 4 in such a way that the outer mouth of the passage opening lies in the zone of the cut-away piece 4a. The passage opening 6 is arranged in such a way that the opening in its nere is directed approximately tangentially to the cylindrical inner surface of the cavity 2. The hollow body 1 can, for example, be turned from wood or injected or pressed from plastic.
The cover plate 5 is for example punched from sheet aluminum in one operation and pressed or injected from plastic.
The mouthpiece is attached to one end of a cigarette in such a way that the tobacco adjoins the cover plate 5, it being possible for an intermediate filter to be inserted between the tobacco and the cover plate.
Fig. 3 shows a variant of Fig. 1, in wel cher the cover slip 5 is glued.
4 and 5 show an embodiment of a filter mouthpiece in which four cavities 2 are provided in the hollow body 1 and consequently the cover plate 5 also has four passage openings 6 narrowing like a nozzle. It would of course also be possible to have two or more passage openings open tangentially into a single cavity 2.
In Fig. 6, the filter end of a cigarette is shown in longitudinal section. The tobacco 10 enclosed by the cigarette paper 11 is followed by a cardboard envelope 12. This encloses a first pre-filter 13, a filter designed according to the invention with a filter body 1 and a further filter 14. The filters 13 and 14 can be any known filters, for example fiber filters.
Of course, it would also be possible to design the filter mouthpiece as a separate unit into which any makes of filterless cigarettes can then be inserted by the smoker. Furthermore, instead of being arranged in a separate cover plate, the passage opening 6 could be drilled directly into the hollow filter body which is closed on one side. The operation of the filter mouthpieces described is as follows: When the smoker takes a puff, a stream of smoke occurs through the narrowing passage opening 6 tangentially into the cavity 2.
As a result of the narrowing of the opening 6, the speed of the smoke Ge is greatly increased. When the smoke emerges into the cavity 2, on the one hand an expansion and thus a strong primary swirling of the liquid particles contained in the smoke occurs, where they agglomerate to form larger and therefore heavier droplets. But since the through-opening 6 is directed tangentially against the cylindrical inner surface of the cavity 2, the heavier droplets swirling in a disorderly manner are subjected to a superordinate rotational movement.
As a result, they are subject to the action of centrifugal force and are hurled against the wall of the cavity 2 ge and deposited there. Since mainly the larger droplets are subject to the effect of centrifugal force due to their higher weight, it is advisable to promote the primary vortex formation and thereby the agglomeration of the particles into larger droplets by roughening or grooving the inner wall of the cavity 2.
Since, on the other hand, at a given entry speed of the smoke into the cavity 2, the faster the rotation, i.e. the greater the angular speed, the smaller the diameter of the cavity 2, the smaller the diameter mentioned, the greater the centrifugal force is because the centrifugal force increases quadratically with the Win angle speed, while it depends only linearly on the radius of the rotating particles. By appropriately dimensioning the size and number of through openings 6 and the diameter of the cavity 2 and the number of these cavities, the filter effect and the filter resistance can be largely influenced.