CN101797074B - 用于把物体装入卷烟过滤器里的方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有以预定的间隔安装在其内的多个单个物体的卷烟杆状过滤器的制造设备和方法。其作法是把各单个的物体从一转动的水平盘传送到一垂向转动的轮子，然后把物体安装到过滤纤维丝束的坯料里。每个物体被定位在处在运动中的纤维丝束坯料里。过滤材料的坯料和被定位在其内的各个物体被送入杆状物成形单元，使之在其中成形为杆状过滤器。互相关联地控制过滤纤维丝束的进给速率、水平盘的转速和垂向转动的轮子的转速，使得能够以预定的间隔把各物体沿着杆状物定位装入。用这种杆状物可制造有香料的卷烟过滤嘴，并且能够很好地控制香料的量。
Description
本申请是申请号为200480026221.0、申请日为2004年8月26日、发明名称为“用于把物体装入卷烟过滤器里的方法和装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及可点燃抽吸的制品，尤其涉及具有过滤器的可点燃抽吸的制品。
背景技术
流行的可点燃抽吸的制品，如卷烟，具有一个大体上圆柱形的杆状结构并包括一个诸如切碎的烟草(例如切成填充物的形状)之类的可生烟材料的卷状或柱状充装物(charge)，充装物的外面包裹着一层纸，以形成所谓的“可点燃生烟的杆状物”或“烟草杆状物”。典型地，卷烟具有一个以头顶头关系与烟草杆状物对准的圆柱形过滤嘴。典型地，该过滤嘴包括用甘油三乙酸酯塑化的乙酸纤维素丝束(tow)。而这个丝束的外面又包着一层称为“填塞物包皮”的纸质材料。一支卷烟可配具有一个包括多个过滤段的过滤嘴，各个过滤段之一可包括活性炭颗粒。典型地，过滤嘴是被用称为“过滤嘴纸”的外接包裹材料连接于烟草杆状物的一端。还有一种好的作法，就是在过滤嘴材料和填塞物包皮上做出许多小孔，以便在吸烟时吸进一些环境空气来冲淡主流烟气(mainstream smoke)。Davis等人1999年发表的文章“Tobacco Production，Chemistry and Technology”中有关于卷烟及其各个组成部分的描述。吸烟者先把卷烟的一端点着并使烟草杆状物燃烧，然后，通过抽吸卷烟的另一端(例如过滤端)把主流烟气吸进其嘴里。
通过对烟草施加添加物和/或把某些香料加入到卷烟的各个组成部分里，可增强卷烟烟气的感觉属性(sensory attribute)。这方面，请参见R.J.Reynolds烟草公司的Leffingwell等人1972年发表的论文“Tobacco Flavoring for SmokingProducts”。例如，一种烟草香料添加物是薄荷脑。参见文献Borsche，Rec.Adv.Tob.Sci.，19，p.47-70，1993。迄今所提出的、用于改变卷烟的感觉属性的各种方法都建议把过滤嘴作为把香味添加到卷烟的主流烟气里去的载体。Jupe等人的美国专利申请2002/0166563提出把吸附物质和香味释放原料放在卷烟的过滤器里。Xue等人的美国专利申请2002/0020420提出把细小颗粒状的的吸附物质/吸收物质放在过滤器里。Dube等人的美国专利4,941,486和Green，Jr.等人的美国专利4,862,905提出把含有香料的片丸制剂放在卷烟的过滤器里。Tiggkelbeck等人的3,972,335、Owens，Jr.的4.082,098、Woods等人的4.729,391以及Thesing等人的5.012,829等美国专利中都揭示了加有香料制剂的卷烟过滤器的其它代表性型式。
现在已经提出了具有可调整的过滤嘴的卷烟，这种卷烟允许吸烟者选择可掺混到主流烟气中的香味的程度。这方面，可参见例如Kallianos等人的美国专利4,677,995和Patron等人的美国专利4,848,375。所提出的某些卷烟可被巧妙地利用，据说是为了使卷烟的各过滤嘴适应不同的嗜好，借以改变主流烟气的性质或味道。这方面，可参见Homburger的3,297,038、Karalus的3,339,557、Boukar的3,410,242、Seyburn的3,508,558、Carty的3,513,859、Kindgard的3,596,665、Cohen的3,669,128以及Grossman的4.126,141等美国专利。提出的某些卷烟具有装在其过滤嘴里的包囊，并且据说是，当这类包囊破裂时其内含物可释放入过滤嘴里，借以改变通过过滤嘴的主流烟气的性质和味道。这方面，参见例如Waterbury的3,339,558、Carty的3,336,121、Irby，Jr.等人的3,390,686、Leake的3,428,049、Harlow等人的3,547,130、Carty的3,575,1809、Dock的3,602,231、Dock的3,625,228、Horsewell等人的3,635,226、Dock的3,685,521、Brooks等人的3,916,914、Walker的3,991,773以及Tateno等人的4,889,144等美国专利。Kim的PCT WO 03/009711提出一种有过滤器的卷烟，这种卷烟具有至少一个放在卷烟的过滤器段里含有芳香物质的包囊，并且据说是，对包囊施加压力就可使包囊破裂而把芳香物质排放入过滤器里，以此来改变吸烟者在吸烟过程中经历的烟草味道。所提出的某些卷烟具有放在它们的各个过滤嘴里的几个包囊，并且据说是，当这些包囊破裂时它们的内含物就释放入各个过滤嘴，用于在卷烟被熄灭之后消除过滤嘴的臭味。这方面，参见MacAdam等人的美国专利申请2003/0098033。
市场上销售的“Rivage”牌卷烟已经包括一个具有圆柱形塑料容器的过滤器，容器里装有水或香料溶液。Tamaoki等人的美国专利4,865,056和5,331,981中描述了“Rivage”牌卷烟的代表性卷烟，这两个专利都转让给了日本烟草公司。据说是，在施加外力时过滤器里面的圆柱形包囊可被变形，随后包囊的一个薄壁部分被挤破，包囊里的液体就释放入过滤器的相邻部分。
现在已经能够买到“Aquafiller”牌的卷烟嘴。Shaw的3,797,644、Goldstein的4,003,387和Kaye的4,046,153等美国专利都描述了“Aquafiller”牌产品的代表性的卷烟嘴，这些专利都转让给了Aquafiller Corporation公司。这些专利提出一种一次性使用的卷烟嘴，可把卷烟的嘴叼端(mouth end)插进这种卷烟嘴里，据说，通过这种卷烟嘴抽吸的烟气将通过用水浸润的过滤材料。Smith等人的美国专利5,724,997已经提出了一种适用于连接到卷烟的嘴叼端上的一次性过滤嘴。据说，装在这种一次性过滤嘴里的包含香料的包囊可被挤破而把其中的香料释放出来。
显然，吸烟者对各种能提供令人愉快的感觉经历的、含有不同香味的卷烟是感兴趣的。某些吸烟者可能偏爱能够选择性地提供多种不同香味的卷烟，这取决于吸烟者的即刻愿望。吸烟者可根据他在当时所希望的特定香味或希望在吸烟经历中改变香味来选择这种卷烟的香味。例如，在吸烟经历中改变香味可使吸烟者以吸进一股清新的香味诸如薄荷脑或留兰香来结束一支卷烟。因此，提供一种能够按照吸烟者的意愿提供不同的感觉经历的卷烟是符合需要的。
某些吸烟者还可能喜欢能够在一个吸烟经历结束时选择性地释放出某种除臭剂的卷烟。这样的制剂可用于确保吸烟者在结束了抽吸一支卷烟之后那支被抽的卷烟的余下部分能够发出一种令人愉悦的香气。因此，提供一种能够尤其按照吸烟者的意愿释放出某种除臭剂的卷烟是符合需要的。
某些吸烟者可能喜欢能够选择性地湿润、冷却或改变由卷烟产生的主流烟气的性质或特性的卷烟。由于可用于烟气发生反应的制剂是挥发性的并且会随着时间蒸发，这些制剂对烟气的品质的影响可能要求在接近抽烟开始之前注入这些制剂。因此，提供一种能够按照吸烟者的意愿选择性地湿润、平缓或冷却由卷烟产生的烟气的卷烟是符合需要的。
使吸烟者能够增强其吸烟经历将是特别符合需要的。就是说，提供一种能够选择性地提供一种以可以控制的方式改变由卷烟产生的主流烟气的性质和特性的方式或方法是符合需要的。特别是，提供一种能够释放出某种用以增强主流烟气的感觉属性(例如使烟气具有香味)的制剂的卷烟将是符合需要的。能够以可与现代的自动化卷烟制造设备匹配的高生产率生产这样的卷烟将是符合需要的。
发明内容
本发明提供一种用于生产用在可点燃抽吸的制品的制造中的杆状物的设备和方法，每个杆状物具有沿着其长度以预定的间隔安装于其内的多个物体。
这种设备的一个实施例包括一第一可转动部件，该第一可转动部件具有用于支承许多单个物体的水平的盘和围绕所述盘的圆周以预定的间隔设置的许多顶杆。这些顶杆各具有一在其上端的物体座(object seat)并受一驱动机构的驱动，在水平盘绕一中心线转动时驱动机构可使所述物体座在处于所述盘之下的一位置与处于所述盘之上的一位置之间上升和下降。这种设备还包括用于把各个物体以预定的间隔定位在供给的过滤材料里的装置。较佳的是，这种设备的一个实施例包括一可转动部件，该构件具有沿着其圆周表面以预定的间隔定位的许多凹洞。
这种方法的一个实施例包括以下步骤：连续地供给许多单个的物体，其作法是把许多物体支承在一水平的盘上并转动所述盘，使在所述盘上的许多孔里的许多顶杆升高到所述盘平面以上而顶升坐落在杆端的物体；把所述物体定位在供给的所述过滤材料里；以及，成形其内部具有以预定的间隔定位的各个物体的一连续的杆状物。较佳的是，定位步骤的一个实施例包括把物体从顶杆传送到在垂向转动构件上的一第一位置并把物体从该第一位置转到在过滤材料的坯料里的一第二位置。
下面参照附图更详细地说明本发明的这些和其它实施例。
附图说明
图1是烟草杆状物制造设备的一个实施例的示意图，它包括过滤纤维丝束加工单元的一部分、包囊源、包囊装入单元(capsule insertion unit)以及烟草杆状物成形单元(rod-forming unit)；
图2是包囊装入单元的一部分的放大立体图；
图3是图2的包囊装入单元的传送圆盘的立体图，图中表示传送圆盘的一部分被切掉了；
图4是图3的传送圆盘的凸轮块和顶杆的放大立体图；
图5是凸轮块和顶杆的一个替代实施例的放大立体图；
图6是图2的包囊装入轮(capsule insertion wheel)的分解立体图；
图7是用于图6的装入轮的安装壳(mounting housing)被切掉一部分之后的放大立体图；
图8是带有一个就位的包囊的一包囊座(capsule seat)的分解立体图，它用于图6的包囊装入轮；
图9、10和11是用于图6的包囊装入轮的一包囊座的几个替代实施例的分解立体图；
图12是包囊装入单元的一部分的放大立体图，表示出包囊装入轮和纤维丝束导筒；
图13是包囊装入单元的一部分的放大立体图，表示出过滤纤维丝束和包囊在过滤材料里的放置位置；
图14是包囊装入单元的第一个替代实施例的立体图；
图15是包囊装入单元的第二个替代实施例的立体图；
图16是包囊装入单元的第三个替代实施例的立体图；
图17是包囊装入单元的第四个替代实施例的立体图，其中这一单元的一部分被切掉了；
图18是沿着图17中的线18-18剖取的图17的包囊装入单元的剖面图；
图19是图18中的顶杆的放大剖视图；
图20是图19的顶杆和推杆的顶部的放大剖视图；
图21是杆状过滤器(filter rod)的纵剖视图，包括过滤材料和以预定并可控制的间隔定位在过滤材料里的诸包囊；以及
图22是一个卷烟的纵剖视图，这支卷烟具有可点燃抽吸的材料的杆状物和与之同轴对准的、内部装有一个包囊的过滤嘴。
具体实施方式
下面，通过说明一个球形包囊的装入来描述用于把物体装到卷烟的过滤器里去的设备和方法的一个较佳实施例。虽然被装入的物体最好是球形包囊，但熟悉本技术领域的人可以理解，按照本发明的创意，也可把具有相同或不同形状的其它物体装入卷烟过滤器。所以，应该把所说的包囊理解为是示例性的而不是限制本发明。在不同的附图中类似的标号标示类似的零件。
参照图1，示例性的烟草杆状物制造设备10包括杆状物成形单元12和用于把物体以预定的间隔装入一个连续的过滤材料段16的包囊装入单元14。连续的过滤材料段是由诸如储存包、鼓轮之类的一个材料源(未示)供给。一般地说，过滤材料是用过滤材料加工单元18加工的。有了已经以预定的间隔装入其中的物体的连续的过滤材料段16被送过杆状物成形单元12，借以形成连续的杆状物20，连续的杆状物20可被切断装置22切割成许多杆状物段24，由收集盘26或其它适当的收集装置把这些杆状物24段收集起来。可以使切断装置22与诸如一可视检查单元的包囊检查装置28同步，以便能在精确的位置切割连续的杆状物20，这样就能把各个物体或称包囊准确地定位在各个杆状物段24里。
按照本发明，杆状过滤器、过滤杆段和过滤嘴的生产以及用这些杆状过滤器、过滤杆段和过滤嘴制造卷烟，可用于迄今已经用于提供卷烟过滤器、卷烟的多段式过滤器和具有过滤器的卷烟的各种型式的杆状物成形单元12进行。卷烟的多段式杆状过滤器可以用德国汉堡的Hauni-Werke Korber & Co.KG公司以商标名称Mulfi销售的卷烟杆状过滤器制造装置制造。也可类似地采用其它型式的市售杆状过滤器制造设备，诸如Hauni-Werke Korber & Co.KG公司的KDF-2型或法国的Decoufle公司的Decoufle型设备。
可以用常规型式的或适当改型的卷烟杆状物处理设备，诸如Hauni-WerkeKorber & Co.KG公司的Lab MAX，MAX，MAX S或MAX 80型过滤器制造设备处理六联的、四联的和两联的杆状过滤器。参见例如Erdmann等人的3,308,600、Heitmann等人的4,281,670、Reuland等人的4,280,187以及Vos等人的6,229,115等美国专利中揭示的各种型式的设备。
再看图1，连续的过滤材料16被供入杆状物成形单元12。过滤材料16可以是用作卷烟的烟气过滤器的任何材料。较佳的是用传统的卷烟过滤材料，诸如乙酸纤维素丝束、集聚的乙酸纤维素坯料、聚丙烯丝束、集聚的乙酸纤维素坯料、集聚的纸、再造的烟草的缕丝等等。最佳的是诸如细丝状的乙酸纤维素丝束、诸如聚丙烯的聚烯烃丝束等等。例如，用纤细度为3支并且总支数为35,000支的乙酸纤维素丝束可制成很适用的杆状过滤器。作为另一个例子，用纤细度为8支且总支数为40,000支的乙酸纤维素丝束也可制成很适用的杆状过滤器。作为再一些例子，参见Neurath的3,424,172、Cohen等人的4,811,745、Hill等人的4,925,602、Takegawa等人的5,225,277以及Arzonico等人的5,271,419等美国专利中揭示的各种过滤材料。
过滤材料的至少一部分一般是液体的吸收剂，因此它能够吸收从装在丝束材料里的包囊释放出来的各种液体的有效载荷物组份(payload component)，以便吸烟者抽吸(或允许包囊释放出来的各种成份在整个过滤嘴里运动或转移)。例如，可以用如美国北卡罗来纳州Winston-Salem市的Arjay Equipment Corp.公司销售的E-60设备的常规的过滤丝束加工单元加工如乙酸纤维素的细丝状丝束。也可以类似地采用市场上销售的其它型式的设备，这是熟悉本技术领域的人周知的。这样的设备的一部分在图1中用标号26标示。通常是采用现有技术把如甘油三乙酸酯的塑化剂应用于细丝状的丝束。对于熟悉卷烟过滤器设计和制造领域的人，可用于制造过滤嘴的其它适当的材料是很明显的。
具有多组成部分的过滤器的其它类型的卷烟也可采用按照本发明制造的、代表性的、含有包囊的几个过滤段的型式。例如，本发明的含有包囊的各过滤段可应用于Blarklay的5,360,023、Gentry等人的5,396,909、Banerjee等人的5,718,250等美国专利、Jupe等人的美国专利申请2002/0166563以及Xue等人的PCT WO03/047836中揭示的那些类型的卷烟的多组成部分过滤器。Berger的美国专利4,046,063、4,064,791、4,075,936、4,357,950以及4,508,525中揭示了关于用于制造其它类型的过滤嘴的方法和设备的附加信息，那些过滤嘴可改型为包含各种包囊。以上提到的各专利和专利申请本文皆引用之。
再看图1，连续的过滤材料16被杆状物成形单元12的拉动而通过导筒30，并且各包囊被以预定的间隔装入过滤材料的坯料里。过滤材料进一步走进杆状物成形单元12的集聚装置32。集聚装置32可以具有一个舌头和喇叭口结构、一个集聚漏斗结构(gathering funnel configuration)、填装器或喷射输送器结构等等。舌头32用于把来自导筒30的圆柱形复合料进一步集聚、压实、转变或成形为大体上的圆柱形(即杆状)，借以使过滤材料的连续延伸的缕丝或细丝基本上沿着所形成的圆柱体的纵向轴线延伸。
已经被压实成圆柱形复合料的过滤材料被送入杆状物成形单元12。圆柱形复合料被送进包裹机构34，包裹机构34包括环状外饰层输送带36或其它外饰装置。由诸如传送带轮或协同动作的鼓筒之类的前进机构38使外饰层输送带36连续地纵向前进，以便把圆柱形复合料输送通过包裹机构34。包裹机构34给圆柱形复合料的外表面包上一层条形包裹材料40，从而生产出连续的被包裹了的杆状物20。
条形包裹材料40来自于可转动的料卷42。被从料卷42拉出的包裹材料绕过一系列的导辊后从导筒30的下面通过，而进入杆状物成形单元12的包裹机构34。环状外饰层输送带36以纵向延伸方式输送包裹材料条和圆柱形复合料，同时使包裹材料包裹住圆柱形复合料。包住过滤材料的包裹材料是可以改变的。这方面，参见例如Martin的美国专利4,174,7129。典型地，包裹材料是市场上可买到的多孔的或非多孔的纸，并且在这一行业里被称之为“plug wrap(杆状物包覆纸)”。示例性的高度多孔的杆状物包覆纸是Schweitzer Maudit International公司销售的PorowrapPlug Wrap 17-M1、33-M1、45-M1、65-M9、95-M9、150-M4、260-M4以及260-M4T。
由包裹材料的裕边搭接部分形成的缝具有在涂覆区域44涂覆于其上的粘接剂(例如热熔性粘接剂)，以使包裹材料能够形成包在过滤材料上的筒状套。或者，可以就在包裹材料进入包裹机构34的外饰层或导筒30的上游涂覆热熔性粘接剂，这里的情况就是如此。可以用激冷条(chill bar)46使粘接剂快速冷却而固化。应该理解：也可以用各种其它的贴封装置和其它类型的粘接剂来形成连续的被包裹的杆状物。
从贴封装置出来的连续的被包裹的杆状物20被切割组件22以规则的间隔切割成许多具有所希望的预定长度的小段，切割组件22包括旋转切割器、非常锋利的割刀等等。特别希望的是，切割装置不要把杆状物的圆柱形状挤扁了或对其产生不利的影响。应该相对于把包囊插进连续的过滤材料坯料里的速率来控制切割组件22在预定点切割连续的杆状物的速率。在一个实施例中，切割组件22由杆状物制造设备的驱动组件通过齿轮直接驱动。在另一实施例中，切割组件22具有自己的驱动马达，而该马达与杆状物成形单元的驱动组件同步，并且通过耦合于包囊检查装置28进行反馈控制，以便在包囊装入位置发生错位时对切割组件的驱动进行调整。对于熟悉本技术领域的人来说，很容易想象出一种适当的方式，来建立把连续的杆状物切割成许多具有所需长度的小段以及把所需数目的包囊以预定的间隔定位在各小段杆状物里所需要的正确定时。
为了下一步用，一个接一个的或许多杆状物24被集合在一个集合装置36里，该集合装置36可以是一盘，一转动鼓或类似的东西。如果需要，可把杆状物直接输送到卷烟制造机。以这种方式，每分钟可制造1,400小段、每段长度约为100mm的杆状物。
包囊装入单元14包括一个轮子形状的可转动部件48，这个构件可被任选地保持在一个弧形罩50里就位。包囊装入单元14还包括料斗52和/或其它传送装置54，用于把包囊供给到可转动部件48，或者说是为包囊提供一到可转动部件48的通路，在一个实施例中，可转动部件48也被称为装入轮。在一个实施例中，可转动部件48由联接于杆状物制造设备10的主驱动组件的皮带轮56和皮带58来驱动。在另一实施例中，可转动部件48有一个独立的驱动马达，该马达与主驱动组件同步或受其控制。
请看图2，它较详细地描述了包囊装入单元14的一个实施例。传送装置54包括一转动的传送圆盘60。该传送圆盘60有一个水平的盘62，该盘的顶面上有一系列凹槽或溜槽，用于使包囊到达该盘的周边，围绕这个盘的圆周均匀地布置有许多孔64。每个孔里有一顶杆，每个顶杆可把一个包囊顶升到一个恰巧定位在孔64上方的传送管66里。各个传送管围绕着传送圆盘60的管形环68紧固于传送圆盘60。如该图所示，传送管66可把包囊从盘62引导到一位置，这个位置在径向是处在传送圆盘60的圆周之外并且是传送圆盘60的下方，以便把包囊传送到可转动部件48。在传送管66的底部有一个接球器70，该接球器70是传送管66里的一个窄的约束，它能够把包囊对中地定位在传送管66的底部。接球器70的下面设有一个固定的搁板72，用于把包囊保持在传送管66里，直到包囊可被传送到可转动部件48。
在这一实施例中，可转动部件48是一装入轮74，该装入轮74具有许多围绕其圆周均匀布置的凹洞。装入轮74被定位成在它和传送管66的转动过程中它的外周表面可使凹洞延轴向对准传送管66的底部。
在运行中，包囊被从供料斗52输送到传送圆盘60的盘62。随着传送圆盘60转动，离心力使包囊运动到盘62的周边，在周边包囊集聚在孔64的上端处。随着传送圆盘60转动，每个孔里的、与孔的端面齐平的顶杆向上升起并俘获一个包囊，把该包囊顶升到预定的在各传送管66下面的最高点。顶杆可以借助通过顶杆施加的真空来吸住包囊。当包囊达到其最高点以及传送管66对准搁板72时，对顶杆供给正压空气，把包囊向上吹入传送管66并下落到接球器(ball catcher)70上。随着传送圆盘60进一步转动，包囊沿着搁板72运动并在其终点落进装入轮74的一凹洞75。装入轮74和传送圆盘60被驱动而同步地转动，所以每个传送管66能对准装入轮74上的一个凹洞75。传送圆盘60和装入轮74可由一单个马达通过齿轮传动而同步转动，或者，各有独立的驱动装置但进行伺服控制以达到两者的同步。下文将会说明，随着装入轮74转动，被保持在凹洞75里的包囊被带到与导筒30里的过滤材料16相接触，随后，在那里包囊被从凹洞76推出而被装入集聚的过滤材料。
由于传送圆盘60的转动产生的离心力，以及借助盘62的表面上的溜槽，包囊均匀地分布于盘顶板的外周。较佳的是，使传送圆盘60的转速足以匹配于杆状物成形单元的最大生产速率。图1描述的典型的杆状物成形单元每分钟可制造达2,000个四联的卷烟杆状过滤器(也就是8,000个卷烟过滤器)。为了便于与杆状物成形单元的内部驱动装置同步以及使设备的尺寸便于管理，装入轮74的圆周上最好是具有16个凹洞76，而传送圆盘60具有32个顶杆。这样用2比1的齿轮传动比很容易做到这两个转动装置的直接齿轮传动。已经发现，作为传送装置的一个实施例的转动式传送圆盘60是一个以最小应变或应力传送包囊并有很高的生产率的好办法。传送圆盘60可把一堆包囊分离成单个的包囊并把它们以恰当的间隔送入系统，进而送到过滤材料。可以用较大直径的传送圆盘60和装入轮74来降低包囊的传送速度和加速度，以降低包囊的应变和应力。但是，熟悉本技术领域的人应能理解：尺寸限制可能是取决于市场上能买到的、典型的杆状物制造设备周围的可用空间。
请看图3，它表示出传送圆盘60的一个放大立体图，它的一部分被切掉了。传送圆盘60具有在顶上的一水平盘62。从该盘62的中心延径向延伸出一系列凹槽或溜槽78。这些溜槽为包囊延径向运动到盘62的周边提供了浅的通道。每个溜槽78的端部的中心线上有一个孔64。每个孔64里有一个包囊顶杆80。在一个较佳实施例中，顶杆80是一个空心管，其顶端被切出有许多释放槽口(relief slot)82。在对诸顶杆施加真空时，诸释放槽口82允许空气从包囊的旁边流过而进入顶杆。随着传送圆盘60转动，诸顶杆80上升和下降。在以杆84表示的顶杆升起的最大高度处，对顶杆80供给一正压空气，把包囊从顶杆顶端吹走而进入如图2所示的传送管66。
再看图3，暴露出传送圆盘60的内部的切口表示出一个通向传送圆盘60的底部的一真空通道88的一真空进口86。该真空通道88较佳地沿着传送圆盘60的圆周延伸超过半个圆周，以使诸顶杆80与真空通道88连通而能具有吸力来“俘获”包囊，并把包囊顶升到传送管66。靠近顶杆最大升程的最高点，真空通道88截止了，并且顶杆80运动到一个与正压空气供给口连通的位置，这个供给口是设置在传送圆盘60的底面上。
诸顶杆80是由凸轮驱动而上升和下降。安装在滚珠轴承92和止推轴承94里的驱动轴90连接于盘62，而盘62连接于传送圆盘60的围裙96。盘62和传送圆盘围裙96都绕固定的凸轮毂98转动，而凸轮毂98包括传送圆盘60的底。凸轮毂98具有开在其侧壁102上的一凸轮滑槽100。该凸轮滑槽100形成一个围绕凸轮毂98的圆周的连续的路径，并决定着各顶杆80的升起和落下。每个顶杆80固定有一凸轮块104和一凸轮随动件106。该凸轮块104用两个紧定螺钉固定于顶杆80，而该凸轮随动件106用螺栓110紧固于凸轮块104。随着盘62转动，在凸轮滑槽100里的凸轮随动件106在传送圆盘60转动时使顶杆80随着在凸轮毂98的侧壁里的凸轮滑槽100的上升、下降而升高、降低。传送圆盘60的那些孔64里最好是设置铜衬套114，以便围绕盘62的周边和围裙96定位各个顶杆80并引导它们的垂向运动。
现在来看图4，它描绘了图3的顶杆80和凸轮的实施例的详细的立体图。顶杆80具有在其顶端的释放槽口82，顶杆80顶端做成为内倒角或凹面，以便为包囊提供一坐落表面112，使包囊能够在从顶杆80的底端施加的真空的作用下停留在顶杆80的顶端。凸轮块104定位在顶杆80上并用两个紧定螺钉108固定在位。凸轮随动件106处在凸轮滑槽100里。凸轮块104的侧面120与传送圆盘60的围裙96里的导槽97协作，以阻止凸轮块组件绕顶杆80的轴线转动。
现在来看图5，它表示出顶杆和凸轮块的另一实施例。在这一实施例中，顶杆80具有与上述类似的释放槽口82和包囊坐落表面112。凸轮块包括一组轮子116，它们可在凸轮块导槽97里上下运动。包括轮子116的凸轮块用一机械螺钉118固定于顶杆80。一凸轮从动轮107定位成毗邻于轮子116。
现在来看图6，其以分解立体图描绘了这一实施例的包括装入轮74的可转动部件48。如上所述，装入轮74具有一系列均布于其外周表面的凹洞76。这些凹洞76是钻通轮子的小孔并与轮子的中心孔连通。每个凹洞76的径向端部里塞进一包囊座122。该包囊座122一般是空心且内部为多肋结构的，能给包囊提供一个凹座或摇篮，以便在轮子转动时能留住包囊。下面还将更详细地说明包囊凹座的几个不同的实施例。
装入轮74是安装在一驱动轴124上并用螺栓固定于一安装突缘126。一组螺栓128从外面穿过装入轮74把装入轮74固定于该安装突缘126。该驱动轴124插装在一组滚珠轴承130和134里，轴承里有衬套132，滚珠轴承130和134是以传统的方法安装在轴承座138里。隔圈136与没有表示的驱动部件协作。轴承座138包括一真空口140，它连通于切入轴承座毂部144的外圆周表面的一真空通道142。轴承座138上设有一正压空气供给口146，该供给口146在一单个点连通于轴承座毂部144，这个点对应于一个凹洞76所在的位置，以便把过滤材料装入该凹洞76里。把装入轮74套在轴承座毂部144上，使装入轮74的内表面148可在轴承座毂部144上转动，并使装入轮74的各凹洞76对准真空通道142。驱动轴124对中地安装在轴承座138里，能够使装入轮74对中于轴承座毂部144而保持轴承座毂部144和内表面148之间具有一个小的空气间隙，这样，这些部件之间就没有接触。这样，在轴承座138和装入轮74之间设置一个真空密封件，而无需在这两个部件之间设置轴承、衬套或其它接触密封件。沿着轴承座138的外周设置有诸腰形螺栓孔150，它们便于调整轴承座138对杆状物制造设备10上的支承架(未示)的安装。
现在来看图7，它表示出轴承座138的详细的立体图，并且它的一部分被切掉了。可以看见：在切口部分，真空口140通过在轴承座138的背面钻出的一通路152连通于真空通道142。也是从该图可看出：正压空气供给口146连通于钻出的空气供给通路152，而通路152连通于空气推出口156。在运行中，随着装入轮74相对于轴承座138转动，各个凹洞76围绕真空通道142转动，施加于包囊座122的真空把包囊吸住于其上。在各个凹洞76转过空气推出口156时，把真空转换为正压空气，正压空气把包囊推入过滤材料。
现在来看图8，它表示出一包囊座122的一个实施例。包囊座122是一带具有诸内部突起160的空心管158，诸内部突起160可把包囊支承在包囊座122里。包囊300和包囊座122的内表面之间具有空气间隙162。在对装入轮74里的包囊座122下面的凹洞76施加真空时，这个空气间隙允许空气从包囊座122的各个侧面流过。已经发现：如果没有这个空气间隙，包囊可能由于气体动力学的原因被卡在包囊座122里，并且难以从包囊座122里出来而进入过滤材料。因此，最好是在装入轮74上的各个凹洞76里设置包囊座122。这种较佳的包囊座包括包囊与包囊座的内壁之间的一空气间隙。这种空气间隙允许空气从包囊周围流过而几乎不会使包囊变形。较佳的是，包囊坐在肋条或突起的顶上，包囊的顶点一般是与装入轮74的外径表面齐平。并且，最好是具有尺寸足够大的空气间隙，使包囊座的各个肋条或突起之间的气路直接暴露，以使得在正压空气取代真空时容易把包囊从凹洞里推出去。包囊座122可以用硬塑料或聚合物材料制造，诸如聚醚醚酮(PEEK)或尼龙。或者，包囊座可以是金属的、陶瓷的或复合结构的。熟悉本技术领域的人能够理解，有许多种其它的材料适用于制造包囊座。
请看图9、10和11，它们分别表示出包囊座的一个替代实施例。图9描绘的包囊座164具有六个径向均布的内部肋条166，它们支承着一个包囊300。图10描绘的包囊座168具有四个内部突起170，或者说是具有四个通过钻通一个实心的棒料而形成的凹槽171。图11描绘的包囊座172具有四个内部肋条174。在每一种情况中，包囊座的内径都大于包囊的外径，以便包囊的周围具有空气间隙，其必要性上面已经说明了。
再看图6，所示的包囊装入单元包括一可转动的轮子74，沿着该轮子的外周表面以预定的相等间隔成形有一系列凹洞76。轮子的外周表面上的凹洞76的数目一般取决于把包囊细束(strand)引入凹洞的方式、轮子相对于过滤材料的进给速率的转速以及所希望的各个包囊在杆状过滤器里的间距。例如直径约为4.2英寸(107mm)的轮子可以有16个凹洞，各凹洞中心之间的距离是相等的，为21mm。作为另一个例子，直径约为6.22英寸(158mm)的轮子也可以有16个凹洞，各凹洞中心之间的相等距离是31mm。轮子74的直径是可以改变的。典型地，轮子的直径由这样一些因素决定，诸如在其外圆周表面上的凹洞的形状、间距和数目以及所要求的轮子的转速。对于涉及用于可点燃抽吸的制品的杆状过滤器的制造的大多数应用场合，轮子的直径最好是约4英寸到约8英寸。轮子74可用预回火的冷轧钢或同类的材料制造。
装入轮74的宽度可按照这样一些因素确定，诸如按照本发明制造的、连续的杆状过滤器的周长以及包囊的直径。一般说来，装入轮74的宽度是指轮子的外周表面的宽度。轮子的宽度为0.25英寸是特别有利的。这样宽度的轮子可以方便地用于周长为25mm的杆状物的制造。每个凹洞的直径小于轮子的外圆周表面的宽度，并且典型地是由进入凹洞的包囊的直径来决定(也就是凹洞的直径大于包囊和包囊座的直径)。
弧形罩50(见图1和12)被定位成作为包在装入轮74的外周表面上的轮缘，并且与轮子表面之间有间隔，以不妨碍轮子自由转动。请看图12，弧形罩50在一包囊进入沿着装入轮74的外圆周表面的各相继凹洞(如上面讨论的那样)的引入点之后罩住轮子74。弧形罩50沿着装入轮74的外周表面延伸到接近一个包囊可以方便地从凹洞76出来并进入过滤材料里的区域(如上面已经详细讨论的那样)。典型地，在包囊被从凹洞释放出来的区域装入轮74的外圆周表面不全被弧形罩50遮盖。较佳的是，弧形罩50上装有一个犁刀或瓦形片176，它能够分开或分离过滤材料的坯料以确保包囊能够被很好地定位在过滤材料里(如上面已经详细讨论的那样)。弧形罩50可用预回火的冷轧钢或同类的材料制造。
可以控制过滤材料的坯料的供给速率、包囊装入单元的装入轮的转速以及包囊的供给速率，使成形的包囊以所希望的预定间隔定位在过滤材料的坯料里。具体地说，传送装置54的包囊供给速率、包囊在每个凹洞76里的定位、装入轮74的转速以及随后包囊在制成的杆状过滤器里的定位都应与过滤材料16被供入杆状物成形单元12的速率同步。对于熟悉本技术领域的人，显然了解用于控制包囊的供给、装入轮的转速以及过滤材料的供给的其它适当的结构配置。
希望包囊300在被装入过滤材料的坯料之前被很好地保持在每个凹洞里。具体地说，弧形罩50和犁刀176的相对于每个凹洞76的像轮缘一样的性质以及弧形罩50和犁刀176的内表面与包囊的外表面之间的相对紧靠的间距，再与施加真空和正压空气推出相组合，使得每个包囊能够被保持在各自的凹洞里，较佳地不会在凹洞里延纵向移动，直到每个包囊被定位在过滤材料的坯料里。
请看图12，过滤材料16的连续的坯料被供给而通过导槽或导筒30(表示为部分地切掉了)。导筒30接收一扁束的过滤材料坯料并逐渐地使坯料变成一般看来为圆柱形的复合料。弧形罩50的犁刀176可把过滤材料犁开或分开，使包囊300可被定位或放置在过滤材料的坯料里的所希望的位置。在丝束到达犁刀的最端头部分时，丝束的运动起作用而把自身合拢成一个圆柱形复合料，这个复合料已把几个包囊包含在其内所希望的位置。一个适当的犁刀的最大犁入深度最好是约0.25英寸。
包囊被保持在凹洞里直到弧形罩50不再遮盖装入轮的位置，在该位置包囊在通过轴承座138施加的空气推力的帮助下被放入过滤材料的坯料里，就像上面已经说明的那样。以这种方式，重力的作用是有帮助的，并且包囊被迫从选择的凹洞里出来而进入过滤材料的坯料里的所希望的位置。正压空气可以是来自一个气源(未示)，诸如工厂的空气源或其它适当的气源。对于熟悉本技术领域的人，显然了解用于确保每个包囊在所希望的位置从每个凹洞里出来的其它技术方法(例如用机械的或气动的柱塞)。
请看图13，导筒30(其顶上的一部分被切掉了)的一端有一相对较宽的开口178，它便于过滤材料16的进入。开口的适当尺寸是高约0.52英寸、宽约2.5英寸。导筒30的适当长度是约5.5英寸。导筒30的空心的内部形状应使过滤材料形成看上去像一个圆柱的复合料。该圆柱形复合料的适当直径是约9/16英寸。具体地说，导筒30的内部是一个空心区域或空洞，以使过滤材料可从其中通过。导筒30具有一个沿着其顶面纵向延伸的通槽180，它允许转动的装入轮74和弧形罩50(该图中未示)伸入到过滤材料的坯料里并把各个包囊300放入坯料里的所希望的位置。对于长度为约5.5英寸的导筒30，这个通槽的适当长度是约4英寸。在一种适当的情况下，犁刀176伸入通槽180内，犁刀的刀尖到导筒30的空心内部的底面的距离约为1/8英寸。圆柱形复合料182被杆状物成形单元的接收装置接收(下文将讨论)。以这种方式，一系列的包囊300、302和304被以预定的间隔定位在圆柱形复合料182里，这种圆柱形复合料从导筒30里出来而进入如一舌板的一集聚装置(未示)。Green等人的美国专利4,862,905中揭示了类似的导筒，其内容被本文引用之。
现在来看图14，它表示出包囊装入单元14的一个替代实施例。在这一实施例中，传送圆盘184被支承在一个支架186上，而这个支架可定位在杆状物制造设备10的前面(图1)。传送圆盘184类似于图3中描绘的传送圆盘60。随着传送圆盘184的转动，沿着传送圆盘184的圆周的一系列顶杆80升高和降低。当顶杆80处在其最高或顶点位置84并且就在传送管190的下面时，正压空气把在先前被保持在真空度中的顶杆端部的包囊从顶杆推出并迫使包囊走过传送管190而达到一装入犁刀(insertion plow)192。该装入犁刀192定位在集聚的过滤材料16的上面，而过滤材料16正处在导筒30是位置(见图1)。围着传送圆盘的顶部的围裙188使各个包囊留在传送圆盘的顶板上。围裙188的高度足以留住预定量的被供给到传送圆盘的包囊。
请看图15，它表示出包囊装入单元14的另一实施例。在这一实施例中，一可转动部件48包括如前所述的一装入轮74和轴承座138。轴承座138固定于一支承板194。一供料斗196也固定于支承板194。供料斗196接收包囊并把它们放置于装入轮74的圆周的一部分。依靠施加于装入轮74的凹洞76的真空，当凹洞转动到面对供料斗196时凹洞就抓住包囊。随着装入轮74转动，包囊被带到过滤材料并被推入在导筒里的过滤材料集束流，就像前面已经说明的那样。
请看图16，它表示出包囊装入单元14的再一个替代实施例。在这一实施例中，如前面所述的具有一装入轮74的一可转动部件48是安装在支承板194上。一包囊供给通道198安装于在支承板194上的装入轮74的上面。包囊沿着供给通道198流动并接触装入轮74。包囊可以以连续流的方式循环地流到供料斗，以维持包囊在供给通道上的供给。随着装入轮74转动，施加于凹洞76的真空吸住来自供给通道的包囊。随着装入轮74转动，被真空吸住的包囊落入装入轮74下面的导筒30里的过滤材料中。
请看图17，它表示出包囊装入单元14的再一个替代实施例，其一部分被切掉了。在这一实施例中，水平布置的可转动部件200是安装在一平台210上。并列于水平布置的可转动部件200，如前面所述的具有装入轮74的垂向布置的可转动部件48被定位成能够逐个地接收从可转动部件200传送来的包囊。传送圆盘60的驱动轴表示为连接于一支架210上的一驱动马达212，当然，对于熟悉本技术领域的人，可以改用任何已知的适当装置来使传送圆盘转动。凸轮毂98固定于支架210。
请看图17和18，图18是沿着图17中的线18-18剖取的包囊装入单元14的剖视图。可转动部件200包括有一盘62的一传送圆盘60，如上所述，盘62带有诸凹槽、诸顶杆孔64、诸衬套114和传送圆盘围裙96。在这一实施例中，顶杆80的动作改变了，不是像前一个实施例中那样把包囊顶升到独立的传送管，而是顶杆有一个兼起传送管的作用的加大了的空心内部。传送圆盘60包括固定于盘62的外圆周表面上部的一挡壁或围裙188。在围裙188的顶部突缘202径向地向内延伸而遮盖顶杆孔64，多个推出销204安装在突缘202的下侧并从其伸出。每个推出销204定位在一个孔的上方。每个顶杆80的顶上有一球座206，而顶杆80的底部有一包囊抓获器208。
在运行中，随着盘62转动凸轮随动件沿着凸轮滑槽100的路径上升和下降。固定于凸轮随动件的顶杆80也上升和下降。当顶杆80的顶端运动到盘62的表面之下时，来自盘62的包囊将运动到球座206上。可以通过真空通道88施加真空以确保包囊被吸住在球座上，就像上一实施例中所述的一样。当顶杆80上升到接近其最高点时，包囊便与其上方的推出销204接触。推出销可以用任何硬的材料制造，诸如超高分子量(UHMW)的聚乙烯或铝。当物体或包囊300是一个球体时，推出销204迫使包囊通过用软的弹性材料诸如硬度较佳地约为65-70的合成橡胶制造的球座。这种示例性的合成橡胶包括例如EPDM(三元乙丙橡胶)、硅橡胶或天然橡胶。包囊通过顶杆的空心内部下降到包囊抓获器208，它是用诸如超高分子量的聚乙烯或铝制造的。在传送圆盘转动时，在包囊抓获器208里的包囊沿着平台210的表面滚动直到包囊抓获器208运动到毗邻装入轮74上的一个凹洞的位置。然后，包囊被吸入凹洞里的包囊座122，这也可以是靠重力作用来发生或借助于来自凸轮毂的真空的释放、来自凸轮毂的空气推力或通过装入轮施加的真空等一个或几个因素的组合而发生，就像针对前面的各实施例所述的那样。
图19和20描绘出顶杆80和推出销204之间的更详细的协同动作。推出销204定位于在球座206上的包囊300的上方，而球座206是在顶杆80的顶部。推出销204包括空心通路218，它任选地允许用通过推出销204的空气来迫使包囊通过球座206。推出销204的端头220较佳地包括与包囊300的表面匹配的凹球面，这有利于在包囊被迫靠在顶杆的端头220上时均匀地分布作用在包囊上的力。球座206包括一包囊座表面222，设置这个表面是为了使包囊坐落到足够的深度以确保包囊在包囊座里不会因受离心力的作用而飞出。任选地，可以用通过顶杆80施加真空来帮助确保包囊停留于球座。座表面222之下具有一个细颈部分224。该颈部部分224的孔的内径略微小于包囊的外径。例如，对于破碎强度(crush strength)约为1,000克、外径为3.5mm的包囊，颈部的内径可以是3.2mm。可以根据包囊的破碎强度选择相关的尺寸，以使包囊通过颈部时的阻力为最佳。在推出销迫使包囊通过颈部时，作用在包囊上的向下的力会使弹性的颈部张开得足够宽以接纳包囊。然后，包囊300下降通过喉部226并通过顶杆内部，在那里包囊被向下传送到包囊抓获器，等待被传送到装入轮。可以用一个啮合于顶杆顶端的槽230的舌片228，或者用本技术领域已知的其它措施，把球座206固定在顶杆上。
请看图21，可以用熟悉常规卷烟制造技术的人已知的技术方法把杆状过滤器24进一步切割成圆柱形的过滤嘴。杆状过滤器24包括被包裹材料40包裹起来的过滤材料16，包裹材料可以是诸如常规的透气的或不透气的包裹纸或其它适当的包裹材料。作为例子，四个包囊308、310、312和314已被以预定的间隔装在杆状过滤器24里。具体地说，各个包囊在杆状过滤器24里以互相间隔的关系定位。如图21中的线1-1、2-2和3-3所示，这个杆状物是一个可被切割成四个过滤嘴的四联的杆状物。也可以制造其它的结构形状，诸如六联的杆状物。用于制造卷烟的过滤嘴的杆状物的尺寸是可以改变的。但是典型地，其长度是约80mm到约140mm，周长是约16mm到约27mm。例如，在空气流量为17.5cc/sec的情况下，典型的长度为100mm周长为24.53mm的杆状物的压力降是约200mm到约400mm水柱，些数字是用Filtrona Corporation公司销售的、型号为FTS-300的封闭的压力降试验器测得的。
请看图22，可点燃抽吸的制品320具有卷烟的形状。制品320包括杆状物322，而杆状物322又包括诸如切碎的烟草填充物324之类的可点燃抽吸的材料，其外面包着诸如常规的卷烟纸之类的包裹材料330。杆状物的两端是开着的而暴露出可点燃抽吸的材料。一般地说，杆状物322的长度是约55mm到约85mm。可点燃抽吸的制品320还包括毗邻杆状物322的一端的过滤嘴326，而且过滤嘴是以头对头的关系对准杆状物322。过滤嘴326的横断面类似于杆状物322的横断面。过滤嘴326是来自于前面描述的杆状过滤器并包括过滤材料16、包裹纸40和一个包囊308。包囊308被装置在该过滤嘴326里，以至从卷烟的嘴叼端用肉眼看不见它。例如，包囊定位在过滤嘴的纵向的中央。包住过滤嘴和杆状物322的毗邻部分的包头材料(tipping material)328把过滤嘴326连接于杆状物322。包头材料328的内表面粘贴于过滤嘴326的外表面(例如用粘接剂)也粘贴于杆状物322的毗邻部分的包裹材料。包头材料328包在杆状物322上的纵向长度是可以改变的，但典型的是，这个长度足以建立过滤嘴326对杆状物322的良好连接。包头材料328可以是常规的透气的或不透气的过滤纸。如果愿意，卷烟可以设有许多空气冲淡小孔(air dilutionperforation)或其它结构措施，以冲淡烟气。应该理解：如果愿意，过滤嘴里可以装置不只一个包囊。
包囊的尺寸和形状是可以改变的。一般地说，包囊大体上是球形的。较佳的是，放在卷烟的过滤嘴里的包囊的尺寸不应对可点燃抽吸的制品有负面的影响。例如：(i)包囊不要从过滤嘴的嘴叼端掉出来或被看见；(ii)包囊的大小对可点燃抽吸的制品的抽吸阻力没有不利的影响；(iii)不能让人对可点燃抽吸的制品的重量有异样的感觉。对于长度为27mm周长为24.5mm的过滤嘴，适当的包囊应是大体上球形的，其直径应约为3.5mm。
最佳的是，装入的物体是某种载体，它带有或包含诸如香料、催涎剂之类的烟气改良剂。由一个包囊挟带或包含的烟气改良剂的量取决于烟气改良剂的性质和特性、所希望的烟气改良剂的释放量以及其它因素。
代表性的包囊300是大体上球形的。这样的包囊具有包裹着一内部有效载荷物(internal payload)的一外壳。该外壳最好是能够严密地包封内部有效载荷物。包囊的形状是可以改变的，但球形的包囊是最佳的。最佳的是，包囊有很高的圆度并具有均一的物理参数(例如均一的尺寸、均一的重量和均一的配方)，以便于提高用自动化设备制造包含这种包囊的卷烟的能力，以及能够生产质量均一的卷烟。法国尼斯市的Mane Aromatic Flavors公司制造和销售适当的包囊，这种包囊是明胶包封着中链甘油三酸酯和香味剂。Mane Aromatic Flavors公司销售的许多香料包囊的牌号是：Spearmint(薄荷)，E209123；Cinnamon(肉桂)，E0303392；Russian Tea(俄罗斯茶)，E0303386；Lemon(柠檬)，E127382；以及，Menthol(薄荷醇)，E127384。这些代表性的包囊的直径是约3.5mm和约4.5mm。
包囊的外壳或外层最好是用有点硬的固体材料制成，它应能在从制造到吸烟者有意把它捏破的期间内不易漏泄、熔化、开裂或以其它方式失去其完整性。较佳的是，包囊的外层或外壁是一个连续密封的整体，以降低其内部有效载荷物漏泄的可能性。包囊的外壁最好是足够脆性的，以便吸烟者容易把它捏碎，但也不能太脆，以防其在制造、包装、运输和往卷烟里装置的过程中过早地破裂。也就是说，使在过滤嘴里的包囊破裂所需要的压力最好是足够低，以便吸烟者用手指把它捏破，但也不能太低，以防其在制造、包装、运输和抽烟过程中意外地破裂。还有，包囊的外层材料不应与内部的有效载荷物的成份、卷烟的烟草、过滤嘴的组成部分以及由卷烟产生的主流烟气起反应或对它们有不利的影响。包囊里有效载荷物的形态是可以改变的，典型地，它可以是液体、胶体或固体(例如结晶的物质或干粉)。有效载荷物可包括有助于使卷烟的主流烟气变香的成份。或者，有效载荷物可以是有益于吸烟者的呼吸清新剂、烟头的除臭剂、烟气的湿润或冷却剂、或能够改变卷烟的性质或品质的物质。
有效载荷物最好是液体的。这样的有效载荷物可包括有意给吸烟者抽吸的芳香物质，而与有无主流烟气无关，或者，有效载荷物的芳香物质在吸烟者抽吸过程中可混入主流烟气中。较佳的液体有效载荷物应能渗入或浸润过滤嘴的全部过滤材料(以及在某些情况下进入烟草杆状物)，因而能够混合于吸烟者吸进的烟气。
在这一较佳实施例中，包囊300的外壁是明胶，内部的有效载荷物包括能够改变流过过滤嘴的主流烟气的性质或品质的剂物。典型地，包囊的外壳主要由明胶构成，往往是包含至少80％重量的明胶，而且最好基本上完全是明胶。由基本上纯明胶制成的包囊外壳尤其上好。明胶原料最好是食品等级的，而且是从牛骨、家禽骨或猪骨熬制出来的。可以用各种明胶。可以认为，用于包囊外壳的明胶的选择是本技术领域的相关人员的一项重要的设计选择。这方面，见Kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，(4th Ed.)12，406-416(1994)，其内容被本文引用之。用于制成包囊外壳的那种明胶应使包囊能够暴露于三醋酸酯(一种常用在卷烟过滤器制造中的塑化剂)或1，2丙二醇(一种常用的烟草包装成份)相当长的时间而不会发生不良反应(例如明胶被溶解于其中)。因为用在各较佳实施例中的各种明胶时间长了会溶解于水，所以，对于具有明胶外壳的包囊采用实际上无水的有效载荷物(或有效载荷物只含有很少的水量)是符合需要的。可把包囊做成棕色的或某种其它暗色的，以便于在自动化的制造过程中对包囊进行检测。
在这一较佳实施例中，有效载荷物是香料和稀释剂或载体的混合物。较佳的稀释剂是甘油三酸酯，诸如中链甘油三酸酯，更具体地说，是食品等级的中链甘油三酸酯的混合物。这方面，见例如Radzuan等人的文章“Porin Bulletin”，39，33-38(1999)。有效载荷物的香料可以是天然香料或合成香料，并且它们的香味可不受限制地描述为清新型、香甜型、草药味、糖果味、花香型、水果味或香料型的。香料的具体种类包括但不限于香兰素、咖啡、巧克力、奶油、留兰香、薄荷、薄荷醇、胡椒油、冬青、熏衣草、豆蔻、肉豆蔻、肉桂、丁香、苦香树、檀香木、蜂蜜、茉莉花、生姜、茴香、鼠尾草、甘草、柠檬、柑橘、苹果、桃子、酸橙、樱桃以及草莓。也见R.J.Reynolds烟草公司Leffingwell等人1972年的文章“TobaccoFlavoring for Smoking Products”。香料还可包括能够起润湿、冷却或平缓作用的剂物，如桉叶油。这些香料可以是纯粹(单一)的或复合的(例如留兰香和薄荷醇，橘子和肉桂)。复合香料可以作为一种混合物包在一个包囊里，或者，作为包在一个过滤嘴里的多个包囊的成份。
包囊里的香料和稀释剂的量是可以改变的。所选择的香料和稀释剂的相对量以及这两种东西的混合物的总量也是可以改变的，以便为吸烟者提供不同的感觉经历。在某些情况中，可以完全不用稀释剂，全部有效载荷物都由香料组成。或者，有效载荷物可以几乎完全是由稀释剂组成，只含有很少量的相对浓烈的香味剂。在用直径约为3.5mm的包囊的较佳实施例中，液体有效载荷物(例如香味剂和稀释剂)的重量较佳的是在约15mg到约25mg范围内，更佳的是在20mg到22mg范围内。在香味剂和稀释剂的混合物的构成中，较佳的是，香味剂占有效载荷物的总重量的约5％到约25％，更佳的是约10％到15％。其余的是稀释剂。
包囊外壳的重量对有效载荷物的重量之比可以改变。较佳的是，包囊外壳的重量占包囊总重量的5％到50％；更佳的是10％到30％。对于直径约为3.5mm的代表性的较佳包囊，包囊外壳的重量约为2mg到4mg，有效载荷物的重量约为16mg到21mg。有效载荷物的体积典型地可以是包囊的总体积(包括外壳和有效载荷物)的约50％到约90％，较佳的是约70％到约90％，更佳的是约80％到90％。
在包囊被装入过滤嘴之前，使较佳的包囊破裂所需要的力可以用某种适当的测力装置来测定，如Nidec Group集团的Shimpo Instruments分部制造的Shimpo ModelNo.FGV10X。在用适当的装置诸如Shimpo装置进行测定时，单个包囊的破裂强度较佳的是在750到5000范围内，更佳的是小于约2000，再更佳的是小于约1500，最佳的是小于1000(Shimpo公司给出的报告，这些数字的单位是克)。
在实现本发明的某些方面中可采用的其它包囊和包囊成份是下列专利文件提出的那些种类：Dock的3,685,521、Brook等人的3,916,914以及Tateno等人的4.889,144等美国专利；MacAdam等人的美国专利申请2003/0098033以及Kim的PCT WO 03/009711，它们的内容被本文引用之。
用于实现本发明的烟草原料是可以改变的。烟草原料可从各种烟草得到，诸如烟道熏烤的烟草、伯莱烟草、东方的烟草或马里兰烟草、深色的烟草、烤成深色的烟草和乡村土制烟草、以及其它稀有或特殊的烟草、或这些烟草的混合物。关于烟草的种类、它们的生长情况、收获情况以及烤制情况见文献Tobacco Production，Chemistry and Technology，Davis等人(Eds.)(1999)。最佳的是，各种烟草都是经过适当烤制和熟化的。
典型地，用于制造卷烟的烟草原料都是以所谓“混合的”形式使用。例如，某些流行的烟草混合物，通常被称为“美国混合烟丝”，包括烟道熏烤的烟草、伯莱烟草和东方烟草的混合物。在许多情况中，这样的混合烟草包含加工形式的烟草原料，诸如经过加工的烟草梗(例如碾压后切割的和蓬松后切割的烟草梗)、体积膨胀的烟草(例如经过蓬松处理的烟草，诸如用干冰进行膨胀处理的烟草(DIET)，较佳的是切成雪茄烟芯形式的烟草)。各种牌子的卷烟之间，用于制造卷烟的烟草混合物中各种烟草的精确的量是不同的。这方面，见例如Tobacco Encyclopedia，Voges(Ed.)p.44-45(1984)，Browne，The Design of Cigarettes，3rd Ed.，p.43(1990)和Tobacco Production，Chemistry and Technology，Davis等人(Eds.)p.346(1999)。其它的代表性的烟草种类和烟草混合物的种类见下列文献：Lawson等人的4,836,244、Perfetti等人的4,924,888、Brown等人的5,056,537、Gentry的5,220,930、Blakley等人的5,360,023等美国专利；Shafer等人的美国专利申请2002/0000235；PCT WO02/37990；2002.10.31提交的申请号为10/285,395的美国专利申请；以及Bombick等人的Fund.Appl.Toxicol.，39，p.11-17(1997)。
典型地，烟草原料的应用形式和方式就是用于制造可点燃抽吸的制品诸如卷烟的传统的形式和方式。烟草通常是被切割成雪茄烟芯形式来应用(例如切割成宽度约1/10英寸到1/60英寸，较佳的是1/20英寸到1/35英寸，以及长度约1/4英寸到约3英寸的细条或缕丝)。通常用在一支卷烟的烟草杆状物里的烟草芯的量是在0.6g到1g范围内。通常是用烟草芯填满烟草杆状物，其压实密度是约100mg/cm3到300mg/cm3，并且往往是约150mg/cm3到约275mg/cm3。
如果需要，烟草杆状物的烟草原料还可包括其它的成份。其它成份包括包衣原料(例如砂糖、甘油醇、可可粉和甘草精)和调味料(例如增香的原料，诸如薄荷脑)。具体的包装成份和调味成份的选择取决于这样一些因素，如所希望的感觉特性。熟悉卷烟的设计和制造领域的人显然了解对这些成份的选择。这方面，见Gurcho，Tobacco Flavoring Substance and Methods，Noyes Data Corp.(1972)和Leffingwell等人的Tobacco Flavoring for Smoking Products(1972)。
由包囊挟带或包含的烟气改良剂包括各种香料，诸如薄荷脑、肉桂、柑橘、可可粉、甘草精、烟草萃取物、尼古丁等等。例如，一个典型的过滤嘴可包含一个薄荷脑含量占包囊的总重量的1％到10％的包囊。把含有香料的包囊用在可点燃抽吸的制品的过滤嘴里使得能够很好地控制如香料的所需要的成份在这种制品里的应用。特别感兴趣的是某些物体能够在很长的时间里提供某些成份的连续的可控的释放。此外，在抽吸过程中在主流烟气中挟带有各种香气时，使用者可以很好地控制释放给他的香气的浓淡程度。在各种香气从可点燃抽吸的制品的过滤嘴里释放出来至一个可感觉到的程度时，相当大量的香气并未承受可点燃抽吸制品的其它区域(例如烟草杆状物)所经受的高温。此外，过滤嘴能够改变由可点燃抽吸制品产生的烟气(例如给它增香)，而又不会对可点燃抽吸的制品的外观产生人们可察觉到的影响。
烟草杆状物的外部包裹材料是可以改变的。较佳的是，包裹材料是纸质材料，如通常用于制造卷烟的那种纸质材料。包裹材料的构成和性质可有很宽的范围。熟悉卷烟的设计和制造领域的人显然了解具体的包裹材料的选择。可点燃抽吸的制品可以有一层包裹材料或者有不只一层包裹材料，诸如所谓“双包层”可点燃抽吸制品就是这样。下列专利文献中揭示了各种示例性的包裹材料、包裹材料的构成和经处理的包裹材料：White等人的5,105,838、Arzonico等人的5,271,419以及Gentry的5,220,930等美国专利；Fournier等人的PCT WO 01/08514；Hajaligol等人的PCTWO 03/043450；Woodhead等人的美国专利申请2003/0114298；Ashcraft等人的美国专利申请2003/0131860；以及，2002.12.20提交的申请号为10/324,418和2003.05.16提交的申请号为10/440,290等美国专利申请。它们的相关内容被本文引用之。代表性的外部包裹材料是Schweitzer Maudit International公司销售的Reynolds烟草公司等级的119、170、419、453、454、456、465、466、490、525、535、557、652、664、672、676和680。外部包裹材料的多孔性是可以改变的，一般是在约5个CORESTA单位和100个CORESTA单位之间，往往是在10个CORESTA单位和90个CORESTA单位之间，更通常是在20个CORESTA单位和80个CORESTA单位之间。
用本发明制造的较佳的卷烟表现出很令人满意的抽吸阻力，不管在卷烟的过滤材料里的包囊破裂与否。例如，在抽吸时的空气流量为17.5cc/sec时，一支示例性的卷烟的压力降是在50mm到200mm水柱之间，较佳的卷烟的压力降是在70mm到180mm水柱之间，更佳的是在80mm到150mm水柱之间。典型地，卷烟的压力降的数值是用Filtrona Instruments and Automation Ltd公司销售的Filtrona TestStation(CTS Series)仪器测量的。
熟悉本技术领域的人应能理解：这里的讲述可用于按照本发明制造包含包囊或其它物体的各种过滤结构。例如，Dube等人2002.06.23提交、申请号为10/600,712、由本申请的受让人共同拥有的、名称为“包含可破裂的包囊的过滤嘴卷烟(FilteredCigarette Incorporating A Breakable Capsule)”的美国专利申请描述了空心的过滤器和包含可破裂的香料包囊的多段式过滤器。该申请被本文引用之。
基于上面给出的讲述，熟悉本技术领域的人可以设想出本发明的许多变型和其它实施例，很明显，在本发明的精神和范围内，熟悉本技术领域的人可以做出本发明的各种改变和变型。所以，应该理解：本发明不限于所揭示的各具体的实施例，各种变型和其它实施例都将被认为是包含在后附权利要求的范围之内。尽管本文采用了特定的术语，但是它们只是用于一般性的说明，没有任何限制性的目的。
Claims (8)
1.一种用于制造用在可点燃抽吸的制品的制造中的杆状物的方法，每个杆状物具有沿着其长度以预定的间隔安装于其内的多个球形物体，所述方法包括：
从一过滤材料源供给一连续的过滤材料的坯料（16）；
把球形物体供给到一料斗（196）；
使一圆周表面具有多个凹洞（76）的、定向在垂向的轮子（48）转动，其中，所述圆周表面的一部分运动通过接近所述料斗的一第一位置，在所述轮子的中心孔中具有内表面；
把一单个的所述球形物体引入沿着所述转动的轮子的圆周表面的一凹洞；
在所述凹洞运动通过所述第一位置时对所述凹洞施加真空而把所述单个的球形物体保持在所述凹洞里，所述真空是从支承转动的所述轮子的轴承座（138）的外圆周表面中的真空通道（142）供给的，所述轮子的所述内表面能在所述轴承座的所述外圆周表面上转动，使得在所述轮子的一部分转动过程中，所述真空通道与所述凹洞对准，从而施加所述真空；
通过对所述凹洞施加正压空气把各个球形物体从各相继的凹洞推出来并以预定的间隔装入所述过滤材料的坯料里；
使其中已经以预定的间隔安装了各个球形物体的过滤材料的坯料进入杆状物制造装置（12）并用其制造连续的杆状物（20）；以及
把所述连续的杆状物以预定的间隔切割成多个所需长度的小段而形成多个过滤嘴（24），使所需数目的球形物体定位在所述过滤嘴里的各个所希望的位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引入包括使所述轮子的圆周表面转动进入装有单个球形物体的料斗。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引入包括把各单个球形物体从所述料斗通过传送管传送到所述第一位置。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，把各球形物体保持在各凹洞中包括把各球形物体支承在一物体座上，所述物体座适于支承一单个的球形物体。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，把各球形物体保持在各凹洞中包括把各球形物体支承在一物体座上，所述物体座包括一具有多个内部突起的空心管，在所述球形物体和所述物体座的内壁面之间具有一空气间隙。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，把各球形物体保持在各凹洞中包括把各球形物体支承在一物体座上，所述物体座包括多个径向对准的内部肋条，在所述球形物体和所述物体座的内壁面之间具有一空气间隙。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，把各球形物体保持在各凹洞中包括把各球形物体支承在一物体座上，所述物体座包括多个内部突起（170），在所述球形物体和所述物体座的内壁面之间具有一空气间隙。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，把各球形物体保持在各凹洞中包括把各球形物体支承在一物体座上，所述物体座包括多个凹槽（171），在所述球形物体和所述物体座的内壁面之间具有一空气间隙。
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