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Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für eine Wasserpfeife, einen Portionsbehälter für Tabakmaterial und ein Wasserpfeifensystem.
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Wasserpfeifen, auch als Shishas bekannt, werden seit Jahrhunderten verwendet. In der Wasserpfeife wird meist Tabak mit Fruchtaromen oder ähnlichen Geschmacksrichtungen geraucht, wobei es sich bei dem Tabakmaterial um einen feuchten Tabak aus einer Mischung von Rohtabak, Melasse und Glycerin handelt. Dieser ist deutlich feuchter als Pfeifen- oder Zigarettentabak. Melasse ist ein honigartiger dunkelbrauner Zuckersirup, der als Nebenprodukt der Zuckerproduktion anfällt und ca. 60% Zucker enthält.
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Anders als bei anderen Rauchwaren wird Shisha-Tabak allerdings nicht verbrannt. Der Aufbau und die Benutzung einer Wasserpfeife bzw. Shisha führen vielmehr dazu, dass das Tabakmaterial erhitzt wird und seine Inhaltsstoffe abdampfen bzw. abrauchen. Das Tabakmaterial wird in einer Portion in einem Aufnahmeraum eines Pfeifenkopfes oder Tabakkopfes aus Keramik, Glas, Bimsstein oder Metall geführt, der traditionell mithilfe einer Aluminiumfolie luftdicht abgedeckt wird. Die Aluminiumfolie wird perforiert und der Pfeifenkopf auf eine vertikale Rauchsäule gesetzt, die als Tauchrohr in einem Wasserbad in einem Glasgefäß mündet. Oberhalb des Wasserspiegels weist das Glasgefäß einen Ausgang zu einem Schlauch und einem Mundstück auf.
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Auf die perforierte Aluminiumfolie wird eine angezündete Kohletablette, ein Lavastein oder ähnliches hitzeerzeugendes Element gelegt. Durch das Ziehen am Mundstück wird Luft durch die Kohletablette o. ä. gezogen, die dabei erhitzt wird und durch die Perforationen in der Aluminiumfolie in den Aufnahmeraum für die Tabakportion eindringt und diese dabei erhitzt, ohne sie zu verbrennen. Mit dem vom Raucher ausgeübten Luftzug beim Inhalieren wird die erhitzte Luft mit den Abdämpfen aus dem Tabakmaterial durch die Rauchsäule in das Wasserbad gezogen, perlt durch das Wasserbad in den Luftraum des Wasserbades und gelangt durch den Schlauch und das Mundstück in den Mund des Rauchers.
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Um ein möglichst effizientes Raucherlebnis zu gewährleisten, sind alle Übergänge in der Wasserpfeife zwischen verschiedenen Bestandteilen möglichst dicht auszugestalten oder abzudichten, damit nicht Nebenluft gezogen wird, die dazu führt, dass die notwendige Hitze am Tabakmaterial nicht erreicht wird oder das Rauch-Luft-Gemisch zu sehr verdünnt wird.
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Das Vorbereiten der Wasserpfeife ist vergleichsweise aufwendig. Das feuchte und klebrige Tabakmaterial wird zunächst händisch in den Pfeifenkopf eingefüllt und aufgelockert, damit der Durchgang zur Rauchsäule nicht verstopft wird. Danach ist der Pfeifenkopf mit einer Aluminiumfolie so dicht wie möglich zu umgeben und die Folie oberhalb des Tabakmaterials händisch zu perforieren, was ebenso Übung erfordert wie das Einfüllen des Tabakmaterials. Nach dem Aufstecken des Pfeifenkopfs auf die Rauchsäule ist sodann ein Heizelement, üblicherweise eine Kohletablette, anzuzünden und auf die perforierte Stelle der Aluminiumfolie auf den Pfeifenkopf zu legen.
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Alternative Tabakmaterialien sind beispielsweise mit aromatisierter Flüssigkeit getränkte Dampfsteine, beispielsweise aus porösem Vulkangestein.
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Die traditionelle Erhitzung erfolgt üblicherweise mittels Kohletabletten, bei deren Verbrennung erhebliche Mengen an Kohlenmonoxid, Benzol sowie polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen entstehen und die mit dem Luftstrom durch die Wasserpfeife an das Tabakgut bis zum Benutzer gelangen. Solche Verbrennungsnebenprodukte können den Geschmack erheblich beeinflussen. Dies tritt bei diversen bekannten Lösungen, wie beispielsweise der elektrischen Erhitzung, nicht in gleicher Weise auf. Andererseits ist bei der Verwendung einer elektrischen Heizung ein Zugang zu Strom und die Anschaffung eines Heizgeräts notwendig und unterscheidet sich die Handhabung wesentlich von den traditionellen Methoden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine alternative Möglichkeit zur Erwärmung von Wasserpfeifentabak in einer Wasserpfeife zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher für eine Wasserpfeife gelöst, wobei der Wärmetauscher ausgebildet ist, auf oder in einen Pfeifenkopf einer Wasserpfeife im Bereich, insbesondere oberhalb, einer Aufnahme des Pfeifenkopfes für eine Tabakportion auf- oder eingesetzt zu werden, und insbesondere die Aufnahme gegen Nebenluft aus der Umgebung im Wesentlichen abzuschließen, wobei eine Abschlussfläche des Wärmetauschers im auf- oder eingesetzten Zustand zu der Aufnahme hin und eine Außenseite des Wärmetauschers zur Umgebung hin angeordnet ist, wobei der Wärmetauscher wenigstens eine Auflagefläche für ein Heizelement und eine Wärmekontaktfläche an seiner Außenseite und ein Luftleitungssystem mit wenigstens einer Luftleitung aufweist, die wenigstens abschnittsweise mit der Wärmekontaktfläche in thermischer Verbindung steht, wobei ein Lufteinlass der wenigstens einen Luftleitung an einer Stelle an der Außenseite des Wärmetauschers außerhalb der Wärmekontaktfläche angeordnet ist, und ein Luftauslass der Luftleitung in oder an der Abschlussfläche des Wärmetauschers angeordnet ist.
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Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass, anders als dies traditionell üblich war, nicht mehr die Verbrennungsabluft zur Erhitzung des Wasserpfeifentabaks im Pfeifenkopf verwendet wird, sondern über einen Wärmetauscher, der auf den Pfeifenkopf aufsteckbar oder in den Pfeifenkopf einsetzbar ist, die Verbrennungsabwärme in einen im Wesentlichen reinen Luftstrom übertragen wird, der keine oder nur wenige Verbrennungsnebenprodukte enthält. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist für einen Pfeifenkopf oder für eine Menge von Pfeifenköpfen angepasst, um sie vorzugsweise gegenüber Nebenluft abzuschließen, so dass sämtliche Luft, die in die Aufnahme für eine Tabakportion eintritt, durch den Wärmetauscher hindurchgegangen ist und darin erwärmt worden ist. Diese Luft ist weitgehend oder vollständig unbelastet. Hierdurch ist der Geschmack nicht von Verbrennungsnebenprodukten beeinflusst und wird eine Gesundheitsgefährdung ausgeschlossen oder minimiert. Anders als bei der Verwendung elektrischer Heizspiralen sind kein Zugang zu Strom und die Anschaffung eines Heizgeräts notwendig. Auch hat die erfindungsgemäße Verwendung eines Wärmetauschers den Vorteil, dass sie sich von den traditionellen Methoden in der Handhabung nicht wesentlich unterscheidet.
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Der Wärmetauscher kann als Einweg-Wärmetauscher oder wiederverwendbar ausgestaltet sein. Einweg-Wärmetauscher sind vorzugsweise materialsparend ausgeführt, während wiederverwendbare Wärmetauscher solider gestaltet werden. Vorzugsweise werden beide Typen auf handelsüblichen Wasserpfeifenköpfen verwendet.
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Der Wärmetauscher weist vorzugsweise eine, insbesondere im Wesentlichen zylindrische, Grundform auf, dessen flächige Oberseite als Wärmekontaktfläche ausgebildet ist, wobei der Lufteinlass der wenigstens einen Luftleitung an einer Seitenfläche oder einem außerhalb der Abschlussfläche angeordneten Teil der Unterseite des Wärmetauschers angeordnet ist und im auf- oder eingesetzten Zustand des Wärmetauschers mit der Umgebung in Kontakt steht, wobei der Wärmetauscher insbesondere aus einem oberseitigen Deckel, einem unterseitigen Deckel und einem das Luftleitungssystem aufweisenden Mittelteil zwischen den Deckeln aufgebaut ist. Diese Art von Wärmetauscher ist einfach herstellbar.
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Es ist bevorzugt, wenn der Wärmetauscher wenigstens an seiner Oberseite flach, schalenförmig oder im Querschnitt keilförmig mit einer angeschrägten Auflagefläche ausgebildet ist, wobei bei einem keilförmigen Querschnitt Lufteinlässe nur im Bereich der dicksten Stelle des Wärmetauschers angeordnet sind. Bei einer schalenförmigen Ausbildung der Oberseite ist das Wärmeelement, beispielsweise eine Kohletablette, sicher gelagert. Eine keilförmige Ausbildung sorgt dafür, dass die Verbrennungsnebenprodukte, die üblicherweise schwerer sind als Luft, zu einer Seite abfließen. Da die Lufteinlässe im Bereich der dicksten Stelle des Wärmetauschers angeordnet sind, fließen die schweren Verbrennungsnebenprodukte somit von den Lufteinlässen weg. Es strömt nur noch unbelastete Luft in die Lufteinlässe ein.
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Vorzugsweise ist ein Halteblech mit einer Oberseite und einer Unterseite umfasst, der oder das von der wenigstens einen Luftleitung durchstoßen wird, wobei insbesondere die Oberseite des Halteblechs die Auflagefläche bildet und die wenigstens eine Luftleitung wenigstens abschnittsweise mit einem Abstand oberhalb der Auflagefläche angeordnet ist, wobei insbesondere eine der Auflagefläche zugewandte Oberfläche der Luftleitung oberhalb der Auflagefläche die Wärmekontaktfläche ist. Diese Ausführungsform kann in der Art mit der zylindrischen Form verbunden bzw. vereint sein, dass die Luftleitung sowohl einen Bereich oberhalb der Auflagefläche als auch einen Bereich aufweist, der im Inneren des zylindrischen Teils angeordnet ist bzw. mit Kontakt zur Oberseite verläuft und jeweils Wärme aufnehmen kann. In dem Fall ist das Halteblech beispielsweise der obere Deckel oder der gesamte zylindrische Teil des Wärmetauschers. Diese Kombination stellt somit einen mehrstöckigen Aufbau dar, wobei das Heizelement, beispielsweise eine Kohletablette, im Zwischenraum zwischen der oberen und der unteren Etage des Wärmetauschers angeordnet ist. Die Auflagefläche ist dann auch die Wärmekontaktfläche für den unteren Teil. Falls der untere Teil nicht vorhanden ist, so ist die Auflagefläche nur in beschränktem Maße eine Wärmekontaktfläche, während der überwiegende Teil der Wärme nach oben steigt und die Unterseite oder Außenseite der Luftleitung oberhalb der Auflagefläche erwärmt. Hierbei handelt es sich dann um die Wärmekontaktfläche.
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Im Fall, dass die Luftleitung wenigstens abschnittsweise mit einem Abstand oberhalb der Auflagefläche angeordnet ist, ist die Luftleitung oberhalb der Auflagefläche vorzugsweise flach oder umgekehrt kegelförmig gewunden ausgebildet. Damit ergibt sich eine Wärmekontaktfläche an der Unterseite des oberen Teils der Luftleitung.
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Für alle vorbezeichneten Fälle ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein oder mehrere Luftleitungen vorgesehen sind, die wenigstens abschnittsweise eine sternförmige, eine spiralförmige, eine mäandrierende und/oder schraubenförmige Konfiguration haben. Diese Konfigurationen bieten eine hohe spezifische Oberfläche, d.h. eine große Oberfläche zur Übertragung von Wärme bezogen auf das vorhandene Luftleitungsvolumen, somit eine gute und effiziente Erwärmung der Luft in der Luftleitung.
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Die wenigstens eine Luftleitung weist wenigstens abschnittsweise einen eckigen oder einen runden Querschnitt auf. Ein runder Querschnitt hat Vorteile bezüglich der Herstellung, da eine Luftleitung mit rundem Querschnitt beispielsweise aus einem zylindrischen Rohr oder Röhrchen gebogen werden kann. Eine Luftleitung mit eckigem Querschnitt ist beispielsweise mittels einer zwischen zwei Deckeln eingefügten Labyrinthstruktur einfach zu erzeugen. Hierbei entsteht auch eine besonders große Kontaktoberfläche der Luftleitung.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist wenigstens ein Lufteinlass trichterförmig erweitert. Dies verringert den Zugwiderstand der Luftleitung.
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Der Luftauslass weist vorteilhafterweise Düsenelemente und/oder Luftleitelemente auf, die die aus der wenigstens einen Luftleitung austretende Luft im auf- oder eingesetzten Zustand in der Aufnahme verteilen. Damit wird sichergestellt, dass sich die erwärmte Luft in der Aufnahme mit der Tabakportion besonders gut verteilt und zu einer gleichmäßigen Erwärmung der Tabakportionen führt.
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Zur Erhöhung der spezifischen Oberfläche und somit der Effizienz der Lufterwärmung ist in einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass die wenigstens eine Luftleitung als Wellrohr ausgebildet ist oder, insbesondere mittels eines Einsatzes, in mehrere parallel verlaufende, voneinander getrennte Luftleitkammern unterteilt ist. Wenn der Einsatz, der mit der Innenwand der Luftleitung verbunden ist oder diesen berührt, vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Material besteht, hat dies den weiteren Vorteil, dass der Wärmeeintrag in den Luftstrom in der Luftleitung auch im Inneren der Luftleitung und somit wesentlich großflächiger erfolgt als ohne Einsatz.
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Eine besonders bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass ein Dichtungselement in Form einer am abschlussflächenseitigen Luftausgang angeordneten Kombination aus Gewindehals und Haltemutter vorgesehen ist. Das Dichtungselement dient vorzugsweise dazu, eine Aluminiumfolie mit dem Gewindehals zu durchstechen und mittels der Haltemutter am Gewindehals abdichtend zu befestigen. Diese Aluminiumfolie wird zusammen mit dem Wärmetauscher auf einem Pfeifenkopf aufgesetzt und am äußeren Rand des Pfeifenkopfes umgeschlagen, so dass sie den Pfeifenkopf, wie dies bereits üblicherweise geschieht, gegen Nebenluft sehr gut abgedichtet umschließt.
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Die Luftleitung und/oder Wärmekontaktfläche besteht vorzugsweise aus einem thermisch gut leitenden Material, insbesondere aus Aluminium, Kupfer und/oder Gold.
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Auch Portionsbehälter, wie sie beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
PCT/EP2014/003189 der Anmelderin, in
EP 2 179 667 B1 oder in
WO 2013/001272 A1 offenbart sind, deren Offenbarungsgehalt vollinhaltlich durch Bezugnahme in der vorliegenden Anmeldung aufgenommen sein soll, sind mit einem Wärmetauscher erfindungsgemäß verwendbar. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird daher auch durch einen Portionsbehälter für Tabakmaterial gelöst, umfassend einen Tabakportionsraum zur Aufnahme einer Portion des Tabakmaterials, der von einer Behälterwand, einem Behälterboden und einem Behälterdeckel umschlossen ist, wobei der Behälterboden mit Löchern versehen ist, der dadurch weitergebildet ist, dass der Behälterdeckel einen zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Wärmetauscher umfasst oder mit dem Wärmetauscher verbunden ist.
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Der Wärmetauscher mit seiner Wärmetauscherstruktur, d.h. das Luftleitungssystem und die Wärmekontaktfläche, kann bzw. können somit auch vorteilhafterweise in oder an einer Kapsel bzw. einem Portionsbehälter angebracht und mit dieser bzw. diesem integriert sein. So kann beispielsweise eine Aluminiumstruktur luftdicht auf eine entsprechende Kapsel aufgeklebt sein, was gewährleistet, dass keine Nebenluft gezogen wird. Bei einem Einweg-Wärmetauscher, der mit einer Kapsel integriert bzw. auf dieser aufgeklebt oder anderweitig befestigt ist, muss beim Transport zum Konsumenten gesichert werden, dass kein Tabak-Flavour entweichen kann bzw. der Tabak trocknet, so dass vorzugsweise die Lufteinlässe bis zur Verwendung verschlossen werden. Die Kapsel kann auch in eine Schutzhülle eingeschweißt werden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Wasserpfeifensystem, umfassend eine Wasserpfeife mit einem Pfeifenkopf mit einer Aufnahme für eine Tabakportion und einen zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Wärmetauscher, gelöst, der auf oder in den Pfeifenkopf auf- oder einsetzbar ist. Vorteilhafterweise ist der Wärmetauscher Teil eines zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Portionsbehälters.
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Das Wasserpfeifensystem verkörpert die gleichen Vorteile, Eigenschaften und Merkmale wie der erfindungsgemäße Wärmetauscher, der in dem Wasserpfeifensystem umfasst ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Wasserpfeife nach dem Stand der Technik,
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2a), 2b) eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
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3a)–3c) Lagen des erfindungsgemäßen Wärmetauschers gemäß 2 in schematischer Darstellung,
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4a)–4c) verschiedene Formen erfindungsgemäßer Wärmetauscher in schematischer Darstellung,
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5 ein beispielhaftes Luftleitungssystem eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers in schematischer Darstellung,
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6a)–6f) Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Luftleitungssysteme erfindungsgemäßer Wärmetauscher in schematischer Darstellung,
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7a), 7b) Luftauslässe erfindungsgemäßer Wärmetauscher in schematischer Darstellung,
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8a)–8e) weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Wärmetauscher in schematischer Darstellung,
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9 eine erfindungsgemäße Luftleitung in schematischer Darstellung und
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10 Details eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers in schematischer Darstellung.
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In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
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In 1 ist eine bekannte herkömmliche Wasserpfeife 10 schematisch dargestellt. Im unteren Bereich weist diese einen Glasbehälter 12, der mit Wasser 14 gefüllt ist, auf, wobei am Glasbehälter 12 ferner ein Schlauchansatz 16 vorgesehen ist, an dem ein Schlauch mit einem Mundstück 18 angebracht ist, das über den Schlauchansatz 16 mit dem Luftraum 22 über dem Wasser 14 im Glasbehälter 12 in Verbindung steht. Ferner ist ein Ventil 20 in der Glaswand dargestellt, mit dem der Luftraum 22 gelüftet werden kann.
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Der Glasbehälter 12 ist an seinem oberen Ende mittels eines Stopfens bzw. einer Dichtung 24 abgedichtet, durch die eine rohrförmige Rauchsäule 26 von oben vertikal in den Glasbehälter 12 und als Tauchrohr in das Wasser 14 eintaucht.
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An seinem oberen Ende ist die Rauchsäule 26 mit einem Dichtungsstopfen 30, an dessen unterem Ende eine Schale 28 angebracht ist, verbunden. Auf dem Dichtungsstopfen 30 ist ein Pfeifenkopf 32 aufgesteckt, der eine Ausnehmung 34 am unteren Ende aufweist, die formkomplementär mit dem Dichtungsstopfen 30 ist und somit für eine Abdichtung gegen Nebenluft sorgt. Im Inneren des Pfeifenkopfs 32 ist ein zentraler Rauchkanal 36 in Verlängerung der Rauchsäule 26 vorgesehen, wobei der Rauchkanal 36 über Luftöffnungen 38 mit einem oberen Teil des Pfeifenkopfs 32 in Verbindung steht, in dem ein Tabakaufnahmeraum 42 von einer umlaufenden Seitenwandung 40 umschlossen ist. Diese ist nach oben hin offen.
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In 1 ist ein Zustand dargestellt, in dem eine Portion 50 aus Shisha-Tabak bereits eingefüllt ist und der Aufnahmeraum 42 durch Auflegen einer Aluminiumfolie 44 abgedichtet ist, die um die Seitenwand 40 noch herumgeschlagen und angedrückt worden ist, so dass auch hier eine im Wesentlichen funktionierende Abdichtung gegenüber Nebenluft verwirklicht ist.
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Die Aluminiumfolie 44 ist in ihrem zentralen oberen Bereich mit einer Perforierung 46 versehen, auf der eine Kohletablette 48 aufgelegt ist, die üblicherweise aus gepresstem oder gesintertem Kohlestaub besteht und mit einem Verbrennungsbeschleuniger versehen ist. Eine solche Kohletablette erreicht ihre Heizleistung nach dem Anzünden innerhalb von ca. 20 bis 30 Sekunden und brennt über einen Zeitraum von ca. 20 bis 30 Minuten ab.
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Bei der Benutzung der Wasserpfeife 10 durch Inhalation saugt ein Raucher am Mundstück 18, wodurch in dem Luftraum 22 im Glasbehälter 12 ein Unterdruck entsteht. Dieser führt dazu, dass das Wasser 14 nach oben gesogen wird, wodurch sich der Unterdruck in die Rauchsäule 26 fortsetzt. Durch diesen Unterdruck in der Rauchsäule 26 wird Luft durch die Perforierung 46 in der Aluminiumfolie 44 hindurch in den Tabakaufnahmeraum 42 des Pfeifenkopfs 32 eingesaugt. Diese Luft ist zuvor durch die Kohletablette 48 erhitzt worden, so dass die erhitzte Luft, die durch die Perforierung 46 in der Aluminiumfolie 44 in den Aufnahmeraum 42 eintritt, das Tabakmaterial 50 erhitzt. Dieses raucht bzw. dampft ab. Die so abgerauchten bzw. abgedampften Teile des Materials gelangen mit dem Luftstrom durch die Rauchsäule 26 nach unten und durch das Tauchrohr in das Wasser 14. Dort perlen sie in Luftblasen nach oben, gelangen in den Luftraum 22 oberhalb des Wassers und von dort durch den Schlauchansatz 16 und den Schlauch durch das Mundstück 18 in den Mund des Rauchers.
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In 2a), 2b) ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers 60 schematisch dargestellt, und zwar in einer schrägen oberen Ansicht in 2a) und in einer schrägen unteren Ansicht in 2b). Der Wärmetauscher 60 ist in diesem Ausführungsbeispiel als flacher Zylinder ausgebildet und ist aus drei Komponenten zusammengesetzt, nämlich einem oberen Deckel 84, einem unteren Deckel 88 sowie einem dazwischen angeordneten Mittelteil 86. Die Oberseite 78 des oberen Deckels stellt in diesem Ausführungsbeispiel sowohl eine Auflagefläche 66 für ein Heizelement, beispielsweise eine Kohletablette, dar, als auch eine Wärmekontaktfläche 68. Der obere Deckel 84 ist vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Material hergestellt, beispielsweise Aluminium, Kupfer oder Gold oder einer Mischung daraus. Die Seitenfläche 80 ist vornehmlich durch die Außenseite des Mittelteils 86 gebildet, in dem Lufteinlässe 74 sichtbar sind. Den unteren Abschluss bildet der untere Deckel 88.
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An der Unterseite, wie in 2b) zu sehen ist, weist der Wärmetauscher 60 einen zentralen Luftauslass 76 auf. Der untere Deckel 88 besteht entweder aus einem ebenfalls gut wärmeleitenden Material oder aber aus einem wärmeisolierenden Material, was den Vorteil hat, dass die Wärme in der Luft verbleibt und nicht dazu genutzt wird, die Unterseite 82 bzw. den unteren Deckel 88 zu erwärmen. Andererseits ist eine Erwärmung des unteren Deckels 88 zwecks eines Temperaturausgleichs mit einer darunter angeordneten Aufnahme eines Pfeifenkopfs 32 (vgl. 1) ebenfalls vorteilhaft.
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Im aufgesetzten Zustand ist die Unterseite 82 vollständig einer Aufnahme 42 eines Pfeifenkopfs 32 zugewandt, so dass es sich bei dieser Unterseite 82 um eine Abschlussfläche 62 handelt. Der obere Teil des Wärmetauschers 60 einschließlich der Seite mit den Lufteinlässen 74 befindet sich in Kontakt mit der Umgebungsluft und ist somit eine Außenseite 64 des Wärmetauschers 60. Die Luftströmungsrichtung ist mit Pfeilen angedeutet.
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In 3a), 3b) und 3c) sind Einzelteile einer möglichen Ausgestaltung des Wärmetauschers 60 aus 2 gezeigt. Dabei ist in 3a) ein Mitteilteil 86, in 3b) ein unterer Deckel 88 und in 3c) ein oberer Deckel 84 gezeigt. Der obere Deckel 84, dessen Auflagefläche 66 auch eine Wärmekontaktfläche 68 ist, ist ohne Öffnungen ausgestaltet. Der untere Deckel 88, der auch die Abschlussfläche 62 darstellt, weist im Zentrum eine kreisförmige Öffnung als Luftauslass 76 auf. Der Mittelteil 86 weist eine spiralförmige Wandstruktur auf, die im zusammengesetzten Zustand vom oberen Deckel 84 und vom unteren Deckel 88 eingeschlossen und nach oben und unten abgeschlossen wird, und die an zwei gegenüberliegenden Seiten Lufteinlässe 74 zweier Luftleitungen 72 aufweist, die jeweils spiralförmig zum Zentrum hin führen. Dort treffen sie auf den Luftauslass 76, der in 3b) gezeigt ist. Die Pfeile in 3a) zeigen die Richtung, in der Luft aus der Umgebung in die Lufteinlässe 74 und Luftkanäle 72 einströmt. Es können anstelle von zwei Luftkanälen 72, wie in 3a) gezeigt ist, auch mehrere Luftkanäle vorgesehen sein.
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Die 4a), 4b) und 4c) zeigen Ausführungsbeispiele entsprechender erfindungsgemäßer Wärmetauscher 100, 102, 104, die Variationen in der Formgebung gegenüber dem Wärmetauscher 60 aus 2 und 3 aufweisen. Der Wärmetauscher 100 aus 4a) ist ebenfalls flachzylindrisch, steht jedoch über den Pfeifenkopf 32 über, so dass nicht die gesamte Unterseite 82 auch gleichzeitig Abschlussfläche ist. Stattdessen sind in diesem Fall Lufteinlässe 74 randständig an der Unterseite 82 des Wärmetauschers 100 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass Verbrennungsnebenprodukte, die schwerer sind als Luft und an der Seite des Wärmetauschers herabströmen, nicht auch an den Lufteinlässen 74 vorbeiströmen, so dass wiederum die Qualität der angesaugten Luft besonders gut ist.
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Der Wärmetauscher 102 in 4b) ist schalenförmig ausgebildet und im Zentrum tiefer als am hochstehenden Rand. Dies sorgt für einen besonders sicheren Sitz des Heizelements, beispielsweise einer Kohletablette. Der Rand bietet auch einen Schutz vor Wind.
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4c) zeigt einen Wärmetauscher 104 mit keilförmigem Querschnitt. Die Keilform sorgt dafür, dass Verbrennungsnebenprodukte in der Richtung der Schwerkraft, d. h. in 4c) nach rechts, ablaufen und zu Boden sinken. Die Luftöffnungen 74 sind, wie auch an dem Pfeil links in 4c) zu sehen ist, an der gegenüberliegenden Seite angeordnet, also dort, wo die Keilform am dicksten ist. Die Verbindungsnebenprodukte strömen daher nicht über die Luftöffnungen 74.
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In 5 ist schematisch ein mögliches Luftleitungssystem 70 mit sternförmig zur Mitte hin zulaufenden Luftleitungen 72 gezeigt. Diese sind beispielsweise in einem Mittelteil 86 gemäß 2 eingesetzt. Die Stege zwischen den Luftkanälen 72 sind schraffiert gezeichnet und können ebenfalls vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Material bestehen. Die Querschnittsverengung der Luftleitungen 72 kann auch durch einen konstanten Querschnitt ersetzt werden. Es sind auch anstelle von geraden Luftleitungen 72 gebogene oder gewundene Konfigurationen vorgesehen, die die Fläche besser ausnutzen.
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6a) bis 6f) zeigen schematisch sechs verschiedene Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Luftleitungen. Die Konfigurationen in 6a), 6b), 6c) und 6f) bestehen aus geschlossenen Rohren mit rundem Querschnitt (6a, 6c und 6f) sowie einem Rohr mit rechteckigem Querschnitt (6b). Die Rohre sind in 6a) und 6b) spiralförmig gekrümmt. Das Rohr in 6c) mäandriert, um die Oberfläche zu maximieren, während das Rohr in 6f) zu einer Schraubenform gebogen ist. Diese Schraubenform umschließt einen Hohlraum, in dem beispielsweise eine Kohletablette einsetzbar ist.
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Die Ausführungsbeispiele der 6d) und 6e) bilden eine Art Labyrinthstruktur, die zwischen zwei Deckeln 84, 86 gemäß 2 beispielsweise einzusetzen ist und bilden somit jeweils eine spiralförmige Luftleitung 72, wobei die Ecken in 6d) scharf und in 6e) abgerundet sind. Die Labyrinthwände können beispielsweise aus einem dünnen Blech gefertigt sein oder gedruckt sein.
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In 7a) und 7b) sind zwei Ausführungsbeispiele für die Luftauslässe 76 eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers 60 aufgeführt. In 7a) sind Luftleitelemente 94 gezeigt, in diesem Fall in Form einer nach unten sich zuspitzenden Pyramide, die dafür sorgen, dass die Luftleitung 72 im Bereich des Luftauslasses 76 den Luftstrom nach unten in verschiedene Richtungen lenkt, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist. Dabei können die Pfeile perspektivisch hintereinander versetzt angeordnet sein, so dass sich eine Wirbelbewegung der ausströmenden erwärmten Luft ergibt.
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Alternativ ist in 7b) gezeigt, wie der Luftauslass 76 mehrere Düsenelemente 92 aufweist, die die ausströmende Luft in einer Aufnahme 42 eines Pfeifenkopfes 32 verteilen.
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In 8a) bis 8e) sind fünf Ausführungsbeispiele eines weiteren Typs von Wärmetauschern 106, 108, 110, 112 und 114 gezeigt, denen gemeinsam ist, dass eine Wärmekontaktfläche 68 oberhalb der Heizelemente bzw. Kohletabletten 48 angeordnet sind und somit durch die von den Kohletabletten 48 aufsteigende Luft erwärmt werden. In diesem Fall reicht ein Halteblech 90 oder eine Platte mit einem nach unten gewölbten Rand aus, das auf dem jeweiligen Pfeifenkopf 32 aufliegt und dieses gegen Nebenluft abdichtet, und das jeweils durch eine Luftleitung 72 von oben nach unten durchstochen bzw. durchstoßen wird.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 8a) ist die Luftleitung 72 oberhalb der Auflagefläche 66 für die Kohletabletten 48 spiralförmig flach gewunden, wobei das Ende des Rohres, das die Luftleitung 72 bildet, über den Rand des Pfeifenkopfs 32 hinaussteht und somit der Lufteinlass 74 mit sauberer Umgebungsluft (vgl. Pfeil) versorgt wird. Diese wird durch die Luftleitung 72 des Wärmetauschers 106 geleitet, im spiralförmigen Bereich durch die aufsteigende Luft von den Kohletabletten 48 erwärmt und anschließend zentral vertikal nach unten in die Aufnahme 42 des Pfeifenkopfs 32 gelenkt.
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Die alternative Konfiguration gemäß 8b) umfasst anstelle einer flachen Spirale eine sich trichterförmig nach oben erweiternde Spirale, wobei wiederum die Außenseite dieses Trichters eine Wärmekontaktfläche 68 bildet. Dieser Wärmetauscher 108 weist den Lufteinlass 74 im oberen Bereich auf. Auch hier ist mit Verbrennungsnebenprodukten nicht oder nur wenig zu rechnen.
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In 8c) ist eine Variante eines Wärmetauschers 110 gezeigt, der aus einem gebogenen Rohr besteht, das ebenfalls umgekehrt kegelförmig erweitert geschraubt konfiguriert ist, wobei der Lufteinlass 74 nach oben zeigt und trichterförmig erweitert ist. Hierdurch verringert sich der Saugwiderstand der Laufleitung 72. Anders als in 8b) weist die Luftleitung 72 keine flache Wärmekontaktfläche 68 auf. Stattdessen ist die Außenseite des Rohrs, das die Luftleitung 72 bildet, die Wärmekontaktfläche 68.
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In 8d) ist ein besonders simples Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem lediglich ein vertikales Rohr als Luftleitung 72 das Halteblech 90 durchstößt und ein Lufteinlass 74 an seiner obersten Stelle aufweist. Die gesamte Seitenfläche des Rohrs ist eine Wärmekontaktfläche 68.
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Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers 112 gemäß 8d) ist bei dem Wärmetauscher 114 gemäß 8e) der Lufteinlass 74 trichterförmig erweitert, was den Saugwiderstand abnehmen lässt.
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In den Ausführungsbeispielen der 8 kann das Halteblech 90 auch jeweils durch einen vollständigen zylinderförmigen Wärmetauscher gemäß den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, beispielsweise gemäß 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, ersetzt sein, so dass sich zwei Wärmetauschstufen ergeben, von denen eine oberhalb der Kohletabletten 48 und die andere unterhalb der Kohletabletten 48 angeordnet ist. Dabei kann die untere „Stufe“ des Wärmetauschers entweder selbst Lufteinlässe aufweisen oder die Luftleitung 72 aus der oberen Stufe in der zweiten, unteren Stufe spiralförmig, mäandrierend o.ä. geführt sein.
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In 9 ist eine Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Luftleitung 72 schematisch im Querschnitt und ausschnittsweise dargestellt. Hier ist die Luftleitung 72 durch einen Einsatz 96 in mehrere parallele Luftleitkammern 97 unterteilt, um die spezifische Oberfläche zu vergrößern. Wenn der Einsatz 96 aus einem ebenfalls gut thermisch leitenden Material besteht, kann die erwärmte Röhrenoberfläche der Luftleitung 72 die Wärme in die Streben bzw. Zwischenwände einleiten, so dass die Erwärmung des Luftstroms nicht nur von der Außenseite in den Luftstrom hinein erfolgt, sondern auch über die Zwischenwände des Einsatzes 96.
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10 zeigt ein Detail eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers in schematischer Darstellung, nämlich ein Dichtungselement in Form einer am abschlussflächenseitigen Luftausgang 76 angeordneten Kombination aus Gewindehals 98 und Haltemutter 99. Dieses Dichtungselement dient dazu, beispielsweise eine Aluminiumfolie an der Unterseite 82 dieses unteren Deckels 88 mit dem Gewindehals 98 zu durchstechen und mit der Haltmutter 99 zu fixieren. Die Aluminiumfolie kann dann über den Pfeifenkopf 42 einer Wasserpfeife 10 gestülpt werden, um diesen nebenluftdicht abzuschließen.
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Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wasserpfeife
- 12
- Glas
- 14
- Wasser
- 16
- Schlauchansatz
- 18
- Mundstück
- 20
- Ventil
- 22
- Luftraum
- 24
- Dichtung
- 26
- Rauchsäule
- 28
- Schale
- 30
- Dichtungsstopfen
- 32
- Pfeifenkopf
- 34
- Ausnehmung
- 36
- Rauchkanal
- 38
- Luftöffnungen
- 40
- Seitenwandung
- 42
- Tabakaufnahmeraum
- 44
- Aluminiumfolie
- 46
- Perforierung
- 48
- Kohletablette
- 50
- Portion aus Shisha-Tabak
- 60
- Wärmetauscher
- 62
- Abschlussfläche
- 64
- Außenseite
- 66
- Auflagefläche
- 68
- Wärmekontaktfläche
- 70
- Luftleitungssystem
- 72
- Luftleitung
- 74
- Lufteinlass
- 76
- Luftauslass
- 78
- Oberseite
- 80
- Seitenfläche
- 82
- Unterseite
- 84
- oberer Deckel
- 86
- Mittelteil
- 88
- unterer Deckel
- 90
- Halteblech
- 92
- Düsenelement
- 94
- Luftleitelement
- 96
- Einsatz
- 97
- Luftleitkammer
- 98
- Gewindehals
- 99
- Haltemutter
- 100
- Wärmetauscher
- 102
- Wärmetauscher
- 104
- Wärmetauscher
- 106
- Wärmetauscher
- 108
- Wärmetauscher
- 110
- Wärmetauscher
- 112
- Wärmetauscher
- 114
- Wärmetauscher
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2014/003189 [0024]
- EP 2179667 B1 [0024]
- WO 2013/001272 A1 [0024]
