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Die Erfindung betrifft eine Verdampferkartusche als Bestandteil eines Verdampfersystems, insbesondere einer elektronischen Zigarette oder eines tragbaren Inhalators, umfassend mindestens einen im Wesentlichen starren Vorratstank zum Aufnehmen und Bevorraten einer Flüssigkeit sowie ein eine Verdampfereinheit umfassendes Kartuschenelement, das - zur Bildung eines geschlossenen Aufnahmeraums für die Flüssigkeit - dichtend mit dem Vorratstank verbunden ist, wobei das Kartuschenelement einen Hohlkörper mit einem durchgängigen Luftströmungskanal zur Bildung eines Schlotes aufweist, und der Hohlkörper im Bereich einer den Luftströmungskanal umgebenden und begrenzenden Wandung eine Durchgangsöffnung zur Bildung eines Durchgangs zwischen dem Aufnahmeraum und dem Luftströmungskanal zum Aufnehmen einer Verdampfereinheit des Verdampfersystems aufweist, wobei in dem Durchgang die Verdampfereinheit angeordnet ist, derart, dass ein Dochtorgan der Verdampfereinheit in Richtung des Aufnahmeraums und ein Heizorgan der Verdampfereinheit in Richtung des Luftströmungskanals weist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verdampfersystem, insbesondere eine elektronische Zigarette oder einen tragbaren Inhalator, ausgebildet und eingerichtet zum Inhalieren von mit Wirkstoffen angereichertem Aerosol, Aerosol- Dampf-Gemisch oder dergleichen, umfassend einen mindestens eine elektronische Steuereinheit und eine Energiequelle umfassenden Kartuschenträger sowie eine Verdampferkartusche.
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Solche Verdampferkartuschen und Verdampfersysteme kommen in unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz, insbesondere im Bereich der Genussmittelindustrie, hier insbesondere im Zusammenhang mit einer elektronischen Zigarette, der so genannten E-Zigarette (auch als ENDS = Electronic Nicotine Delivery System bezeichnet) und im pharmazeutischen/medizinischen Bereich, um insbesondere fluide Genussmittel und/oder fluide pharmazeutische/medizinische Produkte als Nebel, in Dampfform, als Aerosol oder Dampf-Aerosolgemisch inhalieren zu können. Die Verdampferkartusche ist eine zentrale Komponente des Verdampfersystems, also z.B. der E-Zigarette, da die Verdampferkartusche die zu verdampfende Flüssigkeit beinhaltet und bevorratet. Der Vorratstank ist im Wesentlichen starr ausgebildet, was bedeutet, dass die Wandung des Vorratstanks einen stabilen Aufnahmeraum für die Flüssigkeit bildet, wobei unter den Begriffen „starr“ und „stabil“ ausdrücklich auch dünnwandige und/oder biegbare Ausführungsformen zu verstehen sind. Die Flüssigkeit ist in dem Aufnahmeraum durch die Wandung des Vorratstanks einerseits und die Wandung des Kartuschenelementes andererseits begrenzt und bevorratet.
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Aus dem Stand der Technik ist hierfür der Einsatz geschlossener Verdampferkartuschen bekannt. Solche auch als „closed tank system“ bezeichneten Verdampferkartuschen weisen regelmäßig einen starren Vorratstank zur Aufnahme der Flüssigkeit auf, welcher durch ein Heizorgan mit einem Dochtorgan zumindest soweit verschlossen ist, dass die Flüssigkeit gezielt nicht ohne äußere Einwirkung am Dochtorgan vorbei bzw. durch das Dochtorgan hindurch aus dem Vorratstank in Richtung des Luftströmungskanals austreten kann. Diese Vorratstanks haben damit praktisch ein vorgegebenes, abgeschlossenes Volumen zur Speicherung der Flüssigkeit zur Verfügung.
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Beim Konsumieren saugt üblicherweise eine Person an einem Mundstück der E-Zigarette oder des tragbaren Inhalators, wodurch in dem durchgängigen Luftströmungskanal mit einer Lufteintrittsöffnung und im Bereich des Mundstückes mit einer Luftaustrittsöffnung ein Saugdruck entsteht, der einen Luftstrom durch den Luftströmungskanal erzeugt. Der Luftstrom kann aber auch maschinell z.B. durch eine Pumpe erzeugt werden. In dem Luftströmungskanal wird dem Luftstrom ein von einer Verdampfereinheit bereitgestelltes bzw. erzeugtes Inhalationsmedium in Form von Dampf, Nebel, Aerosol oder Gemischen daraus zugegeben, um der konsumierenden Person das Aerosol oder das Aerosol-Dampf-Gemisch zu verabreichen. Die Verdampfereinheit steht synonym für alle Komponenten, die insbesondere aus flüssigem Inhalationsmedium einen inhalationsfähigen Dampf und/oder Nebel und/oder ein Aerosol oder Gemische daraus zur Verfügung stellen. Die Verdampfereinheit kann z.B. ein Heizorgan z.B. in Form eines Heizchips sowie ein Dochtorgan umfassen. Die Verdampfereinheit kann aber ebenso eine Laserlichtquelle oder dergleichen als Verdampfungsorgan aufweisen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen auch Einrichtungen zum Erzeugen mechanischer Treibkräfte, Kompressoren oder dergleichen zum Erzeugen von Inhalationsnebel oder dergleichen ebenfalls unter den Begriff der Verdampfereinheit.
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Während des Betriebs der Verdampferkartusche und insbesondere des die Verdampferkartusche aufweisenden Verdampfersystems ist eine gezielte Abgabe der Flüssigkeit aus dem Aufnahmeraum über die Verdampfereinheit in Richtung des Luftströmungskanals demnach gewünscht und auch notwendig, um das Verdampfen und Bilden des Aerosols, Dampfs, Nebels oder Gemischen daraus beim Saugen am Luftströmungskanal, das auch als Puff bezeichnet wird, auszulösen. Die bekannten Verdampfersysteme geben somit auf aktive Weise Flüssigkeit an die Verdampfereinheit ab. Vor der Inbetriebnahme z.B. einer Verdampferkartusche einer E-Zigarette sollte die Flüssigkeit zum einen aus Gründen der Haltbarkeit und Qualität der Flüssigkeit und zum anderen aus Gründen der Sauberkeit und Hygiene gegenüber der Umgebung der E-Zigarette gegenüber der Umgebung abgeschlossen sein.
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Sämtliche aus dem Stand der Technik bekannten Verdampferkartuschen und solche Verdampferkartuschen aufweisenden Verdampfersysteme lecken jedoch, verlieren also insbesondere auf passive Weise Flüssigkeit aus dem Vorratstank, die über die Verdampfereinheit und den Luftströmungskanal nach außen läuft. Dieses Lecken oder Auslaufen verstärkt sich insbesondere dann, wenn sich die Druckverhältnisse in der Umgebung ändern, beispielsweise beim Transport in einem Flugzeug. Durch einen in der Umgebung bestehenden oder entstehenden Unterdruck wird das Herausdrücken von Flüssigkeit aus dem Vorratstank durch die Verdampfereinheit in den Luftströmungskanal noch verstärkt. Dadurch kommt es regelmäßig dazu, dass noch neue Verdampferkartuschen, die aus einer Verpackung entnommen werden, bereits vor der ersten Inbetriebnahme von außen feucht und klebrig sind.
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Im Stand der Technik wird dieses passive Lecken der Verdampferkartuschen in Kauf genommen und allenfalls durch dichte Verpackungen, zusätzliche Umverpackungen oder dergleichen eingedämmt. Dazu werden die Verdampferkartuschen vorzugsweise luftdicht verpackt. Diese Sicherung gegenüber unerwünschtem Lecken wirkt jedoch nur solange, wie die Verdampferkartusche verpackt ist. Die bekannten Lösungen weisen zum einen den Nachteil eines erhöhten Verpackungsaufwandes auf, wodurch die Produkte teurer und hinsichtlich ihrer geometrischen Abmessungen und ihres Gewichts unhandlicher werden. Zum anderen besteht mit dem Entfernen der Verpackung weiterhin das Problem der Leckage, wodurch es zu unerwünschten Verunreinigungen z.B. von Handtaschen, Taschen, Bekleidung und dergleichen der nutzenden Person kommen kann.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine leicht handhabbare und günstig herzustellende Verdampferkartusche vorzuschlagen, die zuverlässig gegen das passive Auslaufen von Flüssigkeit vor der Inbetriebnahme geschützt ist. Die Aufgabe besteht weiterhin darin, ein entsprechendes Verdampfersystem vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verdampferkartusche der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Verdampfereinheit ein Schutzelement zugeordnet ist, das den Aufnahmeraum bis zur Inbetriebnahme der Verdampferkartusche zumindest flüssigkeitsdicht gegenüber dem Luftströmungskanal abschließt. Das Schutzelement stellt sicher, dass die Flüssigkeit bis zur ersten Inbetriebnahme zuverlässig gegenüber dem Luftströmungskanal abgesperrt/abgeschirmt ist. Das passive Lecken ist - selbst bei sich verändernden Druckverhältnissen in der Umgebung - zuverlässig unterbunden. Dadurch können zum einen teure und die Handhabung erschwerende Umverpackungen reduziert oder vollständig überflüssig gemacht werden. Zum anderen können Verschmutzungen durch passiv auslaufende Flüssigkeit zuverlässig verhindert werden.
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Das Kartuschenelement mit der Verdampfereinheit kann einteilig ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist das Kartuschenelement mindestens zweiteilig ausgebildet und umfasst einen Schlotkörper und einen mindestens ein Schlotsegment umfassenden Kopfadapter. Diese Ausbildung vereinfacht wesentlich das Anbringen/Einbringen des Schutzelementes und damit die Herstellung der Verdampferkartusche und schafft einfache Möglichkeiten zur verbesserten Handhabung der Verdampferkartusche insbesondere im Zusammenhang mit der Zerstörung des Schutzelementes vor oder durch die Inbetriebnahme. Bei einer zweiteiligen Ausbildung des Kartuschenelementes kann dann z.B. der Schlotkörper mit dem Vorratstank verbunden sein, während der Kopfadapter mit dem Schlotsegment separat dazu ausgebildet ist und den Vorratstank quasi als Deckel schließt. Der Kopfadapter kann auch als Adapter Housing bezeichnet werden, mittels dem der Vorratstank geschlossen wird. Das Schlotsegment kann auch als eine Aerosolkammer ausgebildet sein oder eine solche aufweisen. In montiertem Zustand der Verdampferkartusche sind das Schlotsegment und/oder die Aerosolkammer direkt mit dem Schlotkörper zur Bildung des durchgängigen Luftströmungskanals verbunden. Der Schlotkörper kann mit dem das Schlotsegment aufweisenden Kopfadapter auch eine bauliche Einheit bilden. Optional können Schlotkörper, Vorratstank, Kopfadapter und Schlotsegment auch jeweils separat zueinander ausgebildete und bereitgestellte Komponenten sein, wobei diese in montiertem Zustand die die Flüssigkeit beinhaltende Verdampferkartusche bilden. Andere Ausführungen und/oder Anordnungen der einzelnen Komponenten sind jedoch ebenfalls einsetzbar.
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Zweckmäßigerweise ist die Durchgangsöffnung mit der Verdampfereinheit im Schlotsegment des Kopfadapters ausgebildet und angeordnet. Dadurch ist eine einfache und sichere Montage/Bildung/Herstellung des Schutzelementes im Bereich der Verdampfereinheit sichergestellt.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Verdampferkartusche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement luft- und flüssigkeitsdicht ausgebildet und eingerichtet ist. Mit dieser Ausbildung wird sichergestellt, dass die Haltbarkeit und Qualität der Flüssigkeit verbessert wird, da das Verderben der Flüssigkeit durch Luftkontakt wirksam unterbunden wird. Diese Weiterbildung gewährleistet des Weiteren einen besonders sicheren und zuverlässigen Auslaufschutz.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement eine Schutzhaut umfasst, die vor oder durch Inbetriebnahme der Verdampferkartusche mechanisch und/oder chemisch/physikalisch zerstörbar ausgebildet ist, derart, dass die im Aufnahmeraum befindliche Flüssigkeit nach der Zerstörung direkten Zugang zur Verdampfereinheit hat. Die Schutzhaut kann das Schutzelement sein. Neben der Schutzhaut kann das Schutzelement aber auch noch weitere Komponenten, wie z.B. einen Spannrahmen oder dergleichen, umfassen. Die Schutzhaut weist eine Materialstärke auf, die das mechanische und/oder das chemisch/physikalische Zerstören ermöglicht. Es handelt es sich tatsächlich um eine hautähnliche Materialstärke, die jedoch variieren kann. Die Materialstärke variiert insbesondere auch in Abhängigkeit des Werkstoffes und/oder des Fertigungsverfahrens für eine Folie z.B. zwischen 10 und 15 µm, bei einer Schutzhaut aus Silikon z.B. zwischen 20 und 50 µm und bei einem Spritzgusselement aus thermoplastischem Kunststoff z.B. zwischen 100 und 200 µm. Diese Ausbildung gewährleistet einerseits einen wirksamen Auslaufschutz, ist also dick genug, um die Flüssigkeit vom Luftströmungskanal fernzuhalten, und andererseits eine leicht handhabbare Öffnung, ist also dünn genug, um sie mit einfachen Mitteln zuverlässig öffnen zu können.
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Vorteilhafterweise ist das Schutzelement aus einer Kunststofffolie, einem Lack, einem Wachsfilm oder einem anderen mindestens flüssigkeitsdichten, vor oder durch Inbetriebnahme zerstörbaren Material hergestellt bzw. gebildet. Diese Ausführungsformen des Schutzelementes bzw. der Schutzhaut unterstützen die zuvor beschriebenen Vorteile.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhaut vorgespannt ist. Dadurch wird erreicht, dass die Schutzhaut bei ihrer Aktivierung/Zerstörung möglichst weit geöffnet wird. Die Vorspannung sorgt dafür, dass das „Einschneiden“, „Anpieksen“, „Eindrücken“ oder dergleichen zu einem so genannten „Luftballoneffekt“ führt, derart, dass die Öffnung in der Schutzhaut quasi selbsttätig möglichst groß wird, um mit/nach der Aktivierung/Inbetriebnahme einen ungehinderten Zugang der Flüssigkeit in Richtung des Luftströmungskanals zu gewährleisten.
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Eine erste bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement die Durchgangsöffnung auf der dem Aufnahmeraum zugewandten Seite abschließt, derart, dass eine flüssigkeitsdichte Sperre zwischen Aufnahmeraum und Verdampfereinheit gebildet ist. Das Schutzelement überspannt die gesamte Durchgangsöffnung. Dadurch ist auch eine Sperre zum Luftströmungskanal gebildet. Das Vorsehen der Abdeckung, Schutzhaut oder jeder anderen Schutzkomponente auf der dem Aufnahmeraum zugewandten Seite stellt sicher, dass die Flüssigkeit bis zur ersten Inbetriebnahme zuverlässig von der Verdampfereinheit insgesamt ferngehalten wird, so dass das Lecken von Flüssigkeit durch die Verdampfereinheit vor der Inbetriebnahme wirksam verhindert wird. Die genannte Anbringung des Schutzelementes ist fertigungstechnisch einfach und ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der Verdampferkartusche.
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Optional kann das Schutzelement beabstandet zum Dochtorgan angeordnet sein. Das Schutzelement ist dann also oberhalb des Dochtorgans an der Wandung des Hohlkörpers angeordnet. Das Schutzelement kann aber auch an dem Dochtorgan anliegend die Durchgangsöffnung abschließen, also unmittelbar auf dem und an dem Dochtorgan fixiert oder ausgebildet sein.
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In zweckmäßigen Weiterbildungen kann das Schutzelement wahlweise einstückig mit dem Kartuschenelement oder Teilen davon verbunden oder als separate Komponente an dem Kartuschenelement befestigt sein. Bei der einstückigen Verbindung ist das Schutzelement Bestandteil des Kartuschenelementes bzw. Teilen davon. Z.B. kann das Kartuschenelement und insbesondere das Schlotsegment alleine oder mit dem Kopfadapter mit dem Schutzelement in einem 2-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt sein, wobei der Grundkörper des Kartuschenelementes bzw. Schlotsegmentes aus formstabilem Kunststoff besteht, während das Schutzelement aus einem weicheren/flexibleren Kunststoff besteht. So entsteht ein formstabiles Kartuschenelement bzw. Schlotsegment mit einem flüssigkeitsdichten und dennoch auf einfache Weise zerstörbaren Schutzelement. In anderen Ausführungsformen ist das Schutzelement eine separat hergestellte Komponente, die z.B. mit dem das Schlotsegment umfassendem Adapterkopf verbunden wird. Die Verbindung kann z.B. durch Kleben, Schweißen, Prägen oder dergleichen gebildet sein.
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Vorteilhafterweise kann die Verdampferkartusche ein mechanisches Betätigungselement zum Zerstören des Schutzelementes bzw. der Schutzhaut umfassen. In einer ersten Weiterbildung kann das Betätigungselement separat z.B. als Trennwerkzeug ausgebildet sein, derart, dass die Bedienperson das Betätigungselement separat zur Verdampferkartusche mitführt und vor der ersten Inbetriebnahme einsetzt. Das Trennwerkzeug kann beispielsweise mit einem von außen zugänglichen Mechanismus innerhalb der Verdampferkartusche in Wirkverbindung stehen. Bevorzugt ist das Betätigungselement jedoch integraler Bestandteil der Verdampferkartusche bzw. des Verdampfersystems. Anders ausgedrückt kann die Zerstörung des Schutzelementes, also das Herstellen der Verbindung zwischen der Flüssigkeit im Aufnahmeraum und dem Dochtorgan der Verdampfereinheit mit externem, separatem Werkzeug oder durch ein mit der Verdampferkartusche bzw. Verdampfersystem verbundenen Komponente ausgeführt werden.
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Eine besonders bevorzugte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratstank bzw. eine Wandung desselben auf der dem Schutzelement gegenüberliegenden Seite mindestens teilweise verformbar ausgebildet ist und im Bereich des elastisch verformbaren Abschnitts der Wandung innenseitig auf der dem Schutzelement zugewandten Seite ein Öffnungsmittel, vorzugsweise mindestens ein Dorn, ein Stößel, eine Klinge oder dergleichen, angeordnet ist. Dieses aus verformbarem Abschnitt und Öffnungsmittel gebildete Betätigungsmittel ermöglicht auf besonders kompakte und zuverlässige Weise das Zerstören/Öffnen des Schutzelementes und insbesondere der Schutzhaut. Die Wandung des Vorratstanks selbst kann dazu abschnittsweise elastisch oder teilelastisch verformbar ausgebildet sein, indem der Vorratstank z.B. im 2-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt ist. Der elastische oder teilelastische Bereich/Abschnitt der Wandung oder auch ein Bereich reduzierter Materialstärke ist der Verdampfereinheit gegenüberliegend ausgebildet und angeordnet. In der Wandung des Vorratstanks kann aber auch eine Aussparung, eine Durchgangsöffnung oder dergleichen ausgebildet sein, in die eine Druckplatte oder dergleichen eingesetzt ist, an der das oder jedes Öffnungsmittel auf der nach innen gerichteten Seite der Druckplatte angeordnet bzw. ausgebildet ist. Die Anzahl, Form und Ausbildung des Öffnungsmittels können variieren. Bevorzugt sind mehrere Dorne vorgesehen, die z.B. eine Kegelform, eine Kreuzform oder andere Formen aufweisen. Die Druckplatte ist vorzugsweise fest und dichtend, unlösbar mit der Wandung des Vorratstanks verbunden, z.B. mittels Schweiß- oder Klebeverfahren. Das Auslösen/Aktivieren der Verdampferkartusche bzw. des Verdampfersystems kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, z.B. aktiv durch Druck auf die Wandung oder auf die Druckplatte, so dass das oder jedes Öffnungsmittel nach innen in Richtung der Verdampfereinheit gedrückt wird, bis das Öffnungsmittel das Schutzelement zerstört und damit geöffnet hat. Das Auslösen/Aktivieren kann auch passiv im Zusammenhang mit der Verbindung der Verdampferkartusche mit einem Kartuschenträger zur Bildung des Verdampfersystems (z.B. E-Zigarette) erfolgen, hierzu weiter unten.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement die Durchgangsöffnung auf der dem Luftströmungskanal zugewandten Seite abschließt, derart, dass eine flüssigkeitsdichte Sperre zwischen Aufnahmeraum und Luftströmungskanal gebildet ist. Die Flüssigkeit des Vorratstanks liegt zwar an der Verdampfereinheit und insbesondere am Dochtorgan an, ist jedoch gegenüber dem Strömungskanal dichtend abgesperrt. Damit ist auch eine Sperre zwischen Luftströmungskanal und Aufnahmeraum gebildet.
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Grundsätzlich kann das Schutzelement auf der dem Luftströmungskanal zugewandten Seite zusätzlich zum Schutzelement auf der dem Aufnahmeraum zugewandten Seite vorgesehen sein. Bevorzugt ist jedoch eine Positionierung des Schutzelementes auf der dem Aufnahmeraum zugewandten Seite oder auf der dem Luftströmungskanal zugewandten Seite vorgesehen. In dem Fall, in dem ein Schutzelement auf der dem Luftströmungskanal zugewandten Seite vorgesehen ist, kann das Schutzelement beabstandet zum Heizorgan angeordnet sein. Bevorzugt ist das Schutzelement jedoch am Heizorgan anliegend ausgebildet. Das hat den besonderen Vorteil, dass die Hitze des Heizorgans quasi als „Öffnungsmittel“ dient, wodurch eine chemisch/physikalische Aktivierung der Verdampferkartusche erfolgt. Einfach ausgedrückt zerstört die Wärme des Heizorgans mit der Inbetriebnahme der Verdampfereinheit das Schutzelement, indem z.B. eine Folie oder eine Wachsschicht schmilzt und die Verbindung von Aufnahmeraum und Luftströmungskanal, getrennt durch die Verdampfereinheit, herstellt ist. Neben und/oder ergänzend zur Möglichkeit, dass das Schutzelement durch Erwärmung zerstört wird, besteht mit diesen Ausführungsformen die Möglichkeit, das Schutzelement durch den internen Druckaufbau bei der Inbetriebnahme bzw. dem ersten Nutzen zu zerstören. Eine beim ersten „Puff“ entstehende Dampfblase zerstört das Schutzelement und öffnet die Verbindung zwischen Aufnahmeraum und Luftströmungskanal, wodurch eine mechanische Aktivierung der Verdampferkartusche erfolgt. Somit ist eine mechanische und/oder chemisch/physikalische Aktivierung der Verdampferkartusche auf einfache Weise realisierbar.
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Für den Fall, dass das Schutzelement auf der dem Luftströmungskanal zugewandten Seite platziert ist, ergeben sich unterschiedliche Optionen. Anliegend am Heizorgan kann das Schutzelement z.B. als sehr feiner/dünner Kunststofffilm oder eine Art Lackierung auf der dem Luftströmungskanal zugewandten Seite des Heizorgans angeordnet bzw. aufgebracht sein. In einer weiteren Ausführungsform ist das Schutzelement z.B. in Form einer Schutzhaut aus Kunststoff oder Wachs auf der dem Dochtorgan zugewandten Seite des Heizorgans angeordnet bzw. aufgebracht. Letztlich besteht auch die Möglichkeit, beidseitig des Heizorgans ein entsprechendes Schutzelement vorzusehen.
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Die Aufgabe wird auch durch ein Verdampfersystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Verdampferkartusche nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet und eingerichtet ist. Die sich daraus ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit der Verdampferkartusche beschrieben, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Passagen verwiesen wird.
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Besonders bevorzugt bildet die Verdampferkartusche ein erstes Teil, insbesondere ein Einwegteil, und der Kartuschenträger bildet ein zweites Teil, insbesondere ein Mehrwegteil, wobei das erste Teil und das zweite Teil reversibel und zerstörungsfrei lösbar miteinander verbunden sind, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen der elektrischen Energiequelle des Kartuschenträgers und einem elektrischen Heizelement der Verdampferkartusche sowie ein fluidleitender Kontakt zwischen dem Vorratstank und dem elektrischen Heizelement besteht. Der fluidleitende Kontakt wird bis zur ersten Inbetriebnahme durch das Schutzelement unterbunden bzw. gesperrt. Mit der ersten Inbetriebnahme und der dadurch erfolgten Aktivierung der Verdampferkartusche ist das Verdampfersystem betriebsbereit.
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In einer besonders bevorzugte Ausführungsform ist dem Kartuschenträger ein Betätigungsmittel zugeordnet, das beim Montieren von Verdampferkartusche und Kartuschenträger mit einem Betätigungselement der Verdampferkartusche zum Zerstören des Schutzelementes in Wirkverbindung bringbar ist. Beim Zusammenschieben von Verdampferkartusche und Kartuschenträger wirkt das Betätigungsmittel des Kartuschenträgers quasi automatisch, also ohne dass die Bedienperson eine zusätzliche Aktion ausführen muss, zum Betätigen des Betätigungselementes der Verdampferkartusche. Das Auslösen/Aktivieren kann somit auch passiv im Zusammenhang mit der Verbindung der Verdampferkartusche mit einem Kartuschenträger zur Bildung des Verdampfersystems (z.B. E-Zigarette) erfolgen.
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Vorteilhafterweise weist der Kartuschenträger in einem hohlzylindrischen Abschnitt eines Gehäuses des Kartuschenträgers auf einer der Verdampferkartusche zugewandten Innenseite einen Vorsprung, eine Wölbung, ein Zapfen oder dergleichen auf, der/die in montiertem Zustand von Kartuschenträger und Verdampferkartusche oberhalb des Betätigungselementes und damit des Öffnungsmittels der Verdampferkartusche angeordnet ist. Dadurch ist ein besonders kompaktes und hinsichtlich der Aktivierung leicht handhabbares und zuverlässiges Verdampfersystem geschaffen.
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Weitere zweckmäßige und/oder vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen zu der Verdampferkartusche und dem Verdampfersystem ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verdampferkartusche in Seitenansicht,
- 2 eine schematische Schnittdarstellung der Ausführungsform gemäß 1 mit einem Betätigungselement zum Aktivieren der Verdampferkartusche
- 3 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verdampferkartusche in Seitenansicht,
- 4 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verdampferkartusche in Seitenansicht, und
- 5 eine schematische Schnittdarstellung eines Verdampfersystems mit einer Verdampferkartusche gemäß 2.
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Die in der Zeichnung dargestellte Verdampferkartusche ist zum Einsatz eines als E-Zigarette zu nutzenden Verdampfersystems ausgebildet und eingerichtet. In entsprechender Weise sind die Verdampferkartusche und das Verdampfersystem als tragbarer Inhalator zum Inhalieren anderer Wirkstoffe, insbesondere solcher zu pharmazeutischen und/oder medizinischen Zwecken, geeignet und entsprechend ausgebildet und eingerichtet.
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In der Zeichnung sind Verdampferkartuschen 10 als Bestandteil eines Verdampfersystems 11, in der gezeigten Ausführung einer elektronischen Zigarette, dargestellt. Die Verdampferkartusche 10 umfasst mindestens einen im Wesentlichen starren Vorratstank 12 zum Aufnehmen und Bevorraten einer Flüssigkeit 13 sowie ein eine Verdampfereinheit 14 umfassendes Kartuschenelement 15, das - zur Bildung eines geschlossenen Aufnahmeraums 16 für die Flüssigkeit 13 - dichtend mit dem Vorratstank 12 verbunden ist, wobei das Kartuschenelement 15 einen Hohlkörper 17 mit einem durchgängigen Luftströmungskanal 18 zur Bildung eines Schlotes 19 aufweist, und der Hohlkörper 17 im Bereich einer den Luftströmungskanal 18 umgebenden und begrenzenden Wandung 20 eine Durchgangsöffnung 21 zur Bildung eines Durchgangs zwischen dem Aufnahmeraum 16 und dem Luftströmungskanal 18 zum Aufnehmen einer Verdampfereinheit 14 der elektronischen Zigaretten 11 oder des tragbaren Inhalators aufweist, wobei in dem Durchgang die Verdampfereinheit 14 angeordnet ist, derart, dass ein Dochtorgan 22 der Verdampfereinheit 14 in Richtung des Aufnahmeraums 16 und ein Heizorgan 23 der Verdampfereinheit 14 in Richtung des Luftströmungskanals 18 weist.
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Diese Verdampferkartusche 10 ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfereinheit 14 ein Schutzelement 24 zugeordnet ist, das den Aufnahmeraum 16 bis zur Inbetriebnahme der Verdampferkartusche 10 zumindest flüssigkeitsdicht gegenüber dem Luftströmungskanal 18 abschließt.
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Die im Folgenden beschriebenen Merkmale und Weiterbildungen stellen für sich betrachtet oder in Kombination miteinander bevorzugte Ausführungsformen der Verdampferkartusche 10 (siehe insbesondere 1 bis 4) sowie der E-Zigarette 11 (siehe insbesondere 5) dar. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass Merkmale, die in den Ansprüchen und/oder der Beschreibung und/oder der Zeichnung zusammengefasst oder in einer gemeinsamen Ausführungsform beschrieben sind, auch funktional eigenständig die weiter oben beschriebene Verdampferkartusche 10 bzw. ein entsprechendes Verdampfersystem weiterbilden können.
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Die Bauweise der Verdampferkartusche 10 kann variieren, z.B. mit einem oder mehreren Vorratstanks 12, mit einem einteiligen Kartuschenelement 15 und weiteren Modifikationen hinsichtlich der Bauweise und Zusammenstellung der einzelnen Komponenten. Vorzugsweise ist das Kartuschenelement 15 bzw. der Hohlkörper 17 mindestens zweiteilig ausgebildet und umfasst einen Schlotkörper 25 und einen mindestens ein Schlotsegment 26 umfassenden Kopfadapter 27. In der dargestellten Form ist der Schlotkörper 25 einstückig mit dem Vorratstank 12 verbunden. Der Kopfadapter 27 bildet einerseits eine Art Deckel für den Vorratstank 12 und bildet andererseits mit dem Schlotsegment 26, das auch separat zum Kopfadapter 27 ausgebildet sein kann, die Verlängerung des Schlotkörpers 25 zur Bildung des Schlotes 19 mit dem durchgängigen Luftströmungskanal 18, der eine Lufteintrittsöffnung 28 und eine Luftaustrittsöffnung 29 aufweist. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann der Schlotkörper 25 auch mit dem Schlotsegment 26 bzw. dem Kopfadapter 27 verbunden ein, und zwar einstückig oder mehrteilig verbunden.
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Die Position der Durchgangsöffnung 21 mit der Verdampfereinheit 14 kann variieren und z.B. im Bereich des Schlotkörpers 25 vorgesehen sein. In der dargestellten Variante ist die Durchgangsöffnung 21 mit der Verdampfereinheit 14 im Schlotsegment 26 des Kopfadapters 27 ausgebildet und angeordnet. Die Durchgangsöffnung 21 ist radial ausgerichtet, kann jedoch in Verdampferkartuschen 10 mit anderen Anordnungen auch axial oder schräg gerichtet sein. Zum einen ist der Kopfadapter 27 mit nicht explizit dargestellten Dichtmitteln zum dichtenden Schließen bzw. Verbinden mit dem Vorratstank 12 versehen. Zum anderen umfasst das Schlotsegment 26 Dichtmittel 30 zum dichtenden Verbinden von Schlotsegment 26 zu Schlotkörper 25. In dem Schlotsegment 26 bzw. in der Durchgangsöffnung 21 innerhalb der Wandung 20 des Hohlkörpers 17 bzw. des Schlotsegmentes 26 ist die Verdampfereinheit 14 angeordnet, wobei das Dochtorgan 22 in Richtung des Aufnahmeraumes 16 weist und das Heizorgan 23 in Richtung des Luftströmungskanals 18 weist.
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Das Schutzelement 24 kann zu einer Seite oder zu beiden Seiten der Verdampfereinheit 14 die Durchgangsöffnung 21 schließen bzw. absperren. Das oder jedes Schutzelement 24 ist mindestens flüssigkeitsdicht ausgebildet, in bevorzugten Weiterbildungen zusätzlich auch luftdicht, um jeden Austausch über die Durchgangsöffnung 21 mit der Verdampfereinheit 14 zwischen dem Aufnahmeraum 16 und dem Luftströmungskanal 18 vor der ersten Inbetriebnahme zu unterbinden.
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Das Schutzelement 24 kann auf unterschiedliche Weise aufgebaut und ausgebildet sein, solange mindestens die Flüssigkeit 13 vor der ersten Inbetriebnahme zuverlässig vom Luftströmungskanal 18 ferngehalten wird. In der als vorteilhaft dargestellten Ausführungsform umfasst das Schutzelement 24 eine Schutzhaut 31, die vor oder durch Inbetriebnahme der Verdampferkartusche 10 mechanisch und/oder chemisch/physikalisch zerstörbar ausgebildet ist, derart, dass die im Aufnahmeraum 16 befindliche Flüssigkeit 13 nach der Zerstörung direkten Zugang zur Verdampfereinheit 14 hat. Als physikalische Zerstörung kommt beispielhaft die Erwärmung bei der Erstinbetriebnahme in Betracht. Durch die initiale Erwärmung schmilzt die Schutzhaut 31 und platzt. Der Begriff Schutzhaut 31 umfasst alle dünnen, hautartigen Materialien, die einerseits dick genug sind, um die Flüssigkeit 13 vom Luftströmungskanal 18 abzuhalten, und die andererseits dünn genug sind, um die Verdampferkartusche 10 durch Zerstören der Schutzhaut 31 zu aktivieren.
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Das Schutzelement 24 bzw. die Schutzhaut 31 ist in den dargestellten Ausführungsformen aus einer Kunststofffolie, einem Lack, einem Wachsfilm oder einem anderen mindestens flüssigkeitsdichten, vor oder durch Inbetriebnahme zerstörbaren Material hergestellt bzw. gebildet. Der Begriff „dünn“ ist im Sinne von hautähnlich dünn zu verstehen. Die Materialstärke der Schutzhaut beträgt am Beispiel einer Folie z.B. zwischen 10 und 15 µm. Selbstverständlich sind auch andere Materialstärken, insbesondere in Abhängigkeit der Materialauswahl, einsetzbar. In der Ausführungsform gemäß der 1 und 2 ist z.B. eine dünne Kunststoffabdeckung vorgesehen, die einstückig mit dem Vorratstank 12 ausgebildet oder separat ausgebildet mit dem Vorratstank 12 verbunden ist, wobei die Schutzhaut 31 die Durchgangsöffnung 21 vollständig überspannt. In der 3 ist die Schutzhaut 31 durch einen dünnen Kunststoffilm, ähnlich einer Folierung gebildet. Optional kann die Schutzhaut 31 z.B. auch durch Rackeln eines Lacks oder dergleichen gebildet sein. In der 4 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der die Schutzhaut 31 aus einem Kunststoff oder Wachs besteht, der z.B. in einem Finishing-Schritt bei der Herstellung eines Heizchips als Heizorgan 23 aufgebracht wird. Die Schutzhaut 31 kann spannungslos über oder in der Durchgangsöffnung 21 angeordnet sein. Bevorzugt ist die Schutzhaut 31 jedoch vorgespannt.
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Bei der Verdampfereinheit 10 gemäß den 1 und 2 schließt die Schutzhaut 31 als Schutzelement 24 die Durchgangsöffnung 21 auf der dem Aufnahmeraum 16 zugewandten Seite ab, derart, dass eine flüssigkeitsdichte Sperre zwischen Aufnahmeraum 16 und Verdampfereinheit 14 gebildet ist. Die Schutzhaut 31 ist von Seitenwand zu Seitenwand der Durchgangsöffnung 21 gespannt, derart, dass sie im Wesentlichen bündig mit der äußeren Umfangsfläche der Wandung 20 abschließt. Dadurch entsteht ein Abstand der Schutzhaut 31 zum Dochtorgan 22. Mit anderen Worten ist zwischen der dem Dochtorgan 22 zugewandten Innenseite der Schutzhaut 31 und der Oberfläche des Dochtorgans 22 ein Freiraum gebildet. In anderen - nicht explizit dargestellten Ausführungsformen kann die Schutzhaut 31 auch direkt am Dochtorgan 22 anliegen bzw. auf diesem ausgebildet sein. In allen letztgenannten Ausführungsformen ist jedenfalls eine Sperrschicht gebildet, die das Anliegen der Flüssigkeit 13 am Dochtorgan 22 verhindert, bis die Schutzhaut 31 zerstört/geöffnet wird. Die Schutzhaut 31 als Schutzelement 24 kann einstückig mit dem Kartuschenelement 15 bzw. dem Hohlkörper 17 und in der gezeigten Ausführungsform konkret mit dem das Schlotsegment 26 umfassenden Kopfadapter 27 ausgebildet sein. Während der Formgebung des das Schlotsegment 26 umfassenden Kopfadapters 27 im 2-Komponenten-Sprizugussverfahren werden dazu Kunststoffe unterschiedlicher mechanischer Eigenschaften miteinander verbunden. Optional besteht auch die Möglichkeit, dass das Schutzelement 24 als separate Komponente an dem Kartuschenelement 15 bzw. dem Schlotsegment 26 befestigt ist. Das Befestigen kann z.B. durch Kleben, Schweißen, Prägen oder andere geeignete Verbindungstechniken erfolgen.
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Die 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, bei der die Verdampferkartusche 10 ein mechanisches Betätigungselement 32 zum Zerstören des Schutzelementes 24 bzw. der Schutzhaut 31 umfasst. Das Betätigungselement 32 ist integraler Bestandteil der Verdampferkartusche 10 und genauer des Vorratstanks 12. Zum Bilden des Betätigungselementes 32 ist der Vorratstank 12 bzw. eine Wandung 33 desselben auf der dem Schutzelement 24 gegenüberliegenden Seite mindestens teilweise verformbar ausgebildet und im Bereich des elastisch verformbaren Abschnitts 34 der Wandung 33 ist innenseitig auf der dem Schutzelement 24 zugewandten Seite ein Öffnungsmittel 35, vorzugsweise mindestens ein Dorn 36, ein Stößel, eine Klinge oder dergleichen, angeordnet. Bevorzugt und in der 2 dargestellt sind drei Dorne 36 als Öffnungsmittel 35 ausgebildet, die an einer Druckplatte 37 befestigt sind. Die Druckplatte 37 kann als separate Komponente ausgebildet und in einer Aussparung 38 der Wandung 33 angeordnet und dichtend mit der Wandung 33 verbunden sein, z.B. durch Schweißen oder Kleben. Die Druckplatte 37 selbst kann flexibel ausgebildet sein. Die Druckplatte 37 kann aber auch federnd an der Wandung 33 befestigt sein. Die Dorne 36 weisen eine Kegelform auf und bestehen aus einem gegenüber der Schutzhaut 31 festeren Material, beispielsweise einem formstabilen Kunststoff. In anderen Ausführungsformen kann die Druckplatte 37 auch einstückig mit der Wandung 33 ausgebildet sein, indem der Vorratstank 12 mit der Druckplatte 37 in einem 2- oder Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt ist. Die Form und Anzahl und Positionierung der Dorne 36 oder anderer Öffnungsmittel 35 kann variieren.
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Bei den in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen ist das Schutzelement 24 dem Heizorgan 23 zugeordnet, so dass das Schutzelement 24 die Durchgangsöffnung 21 grundsätzlich auf der dem Luftströmungskanal 18 zugewandten Seite abschließt, derart, dass eine flüssigkeitsdichte Sperre zwischen Aufnahmeraum 16 und Luftströmungskanal 18 gebildet ist. Es besteht die Option, das Schutzelement 24 beabstandet zum Heizorgan 23 anzuordnen. Vorzugsweise liegt das Schutzelement 24 jedoch am Heizorgan 23 an oder ist auf diesem ausgebildet, und zwar wahlweise auf der dem Luftströmungskanal 18 und/oder auf der dem Dochtorgan 22 zugewandten Seite.
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Die Verdampferkartusche 10 kann als Einzelteil/Austauschteil/Wegwerfteil oder dergleichen eigenständig betrachtet werden. Vorzugsweise ist die Verdampferkartusche 10 jedoch Bestandteil eines Verdampfersystems 11.
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Das Verdampfersystem 11, insbesondere eine elektronische Zigarette oder ein tragbarer Inhalator, ist zum Inhalieren von mit Wirkstoffen angereichertem Aerosol, Aerosol- Dampf-Gemisch oder dergleichen, ausgebildet und eingerichtet und umfasst einen mindestens eine elektronische Steuereinheit 38 und eine Energiequelle 39 umfassenden Kartuschenträger 40 sowie eine Verdampferkartusche 11.
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Dieses Verdampfersystem 11 zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Verdampferkartusche 10 nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet und eingerichtet ist.
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In der 5 ist beispielhaft eine E-Zigarette als Verdampfersystem 11 dargestellt. Die Verdampferkartusche 10 bildet ein erstes Teil, insbesondere ein Einwegteil. Der Kartuschenträger 40 bildet ein zweites Teil, insbesondere ein Mehrwegteil. Das erste Teil und das zweite Teil sind reversibel und zerstörungsfrei lösbar miteinander verbunden, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen der elektrischen Energiequelle 39 des Kartuschenträgers 40 und einem elektrischen Heizelement, nämlich dem Heizorgan 23, der Verdampferkartusche 10 sowie ein fluidleitender Kontakt zwischen dem Vorratstank 12 und dem elektrischen Heizelement, nämlich dem Heizorgan 23 besteht. Die Energiequelle 39 und die Steuereinheit 38 sind untereinander über Leitungen 45 miteinander verbunden, wobei die Leitungen 45 auch die elektrische Verbindung zur Verdampfereinheit 14 und insbesondere zum Heizorgan 23 herstellen.
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In der dargestellten Ausführungsform ist dem Kartuschenträger 40 ein Betätigungsmittel 41 zugeordnet, das beim Montieren von Verdampferkartusche 10 und Kartuschenträger 40 mit einem Betätigungselement 32 der Verdampferkartusche 10 zum Zerstören des Schutzelementes 24 in Wirkverbindung bringbar ist. Dazu weist der Kartuschenträger 40 in einem hohlzylindrischen Abschnitt 42 eines Gehäuses 43 des Kartuschenträgers 40 auf einer der Verdampferkartusche 10 zugewandten Innenseite einen Vorsprung 44, eine Wölbung, ein Zapfen oder dergleichen auf, der/die in montiertem Zustand von Kartuschenträger 40 und Verdampferkartusche 10 oberhalb des Betätigungselementes 32 und damit des Öffnungsmittels 35 der Verdampferkartusche 10 angeordnet ist.
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Vor der ersten Inbetriebnahme der Verdampferkartusche 10 bzw. des die Verdampferkartusche 10 aufweisenden Verdampfersystems 11 sperrt das Schutzelement 24 die Flüssigkeit 13 gegenüber dem Luftströmungskanal 18 ab, so dass die Durchgangsöffnung 21 mindestens flüssigkeitsdicht verschlossen ist. Mit der ersten Inbetriebnahme, z.B. durch Zusammenstecken von Verdampferkartusche 10 und Kartuschenträger 40 und/oder durch Ausüben von Druck auf das Betätigungselement 32 und das Öffnungsmittel 35 durch die Bedienperson und/oder durch die Dampfblase des ersten „Puffs“ durch den ersten Zug an der E-Zigarette wird das Schutzelement 24 geöffnet/zerstört, so dass die Flüssigkeit 13 ungehindert über das Dochtorgan 22 zum Heizorgan 23 und weiter in Richtung des Luftströmungskanals 18 gelangen kann.
