-
Filtereinsatz für Tabakrauch Die sogenannten Filterzigaretten enthalten
im Mundstück verschiedene filternde Stoffe, wie Baumwolle, Cellulose und andere
Faserstoffe, welche Teere, Nikotin, Staub und andereVerbrennungsprodukte aus dem
Rauch ausfiltern sollen. Diese faserartigen Filter stellen gewöhnlich kompakte Filterkörper
dar. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß ihre Wirkung begrenzt ist. In vielen
Fällen neigen sie zur Erzeugung eines Geschmackes, der von demjenigen des Rauches
einer nicht mit einem Filter versehenen Zigarette sehr verschieden ist, und sie
führen zur Entstehung von Problemen bei der Zigarettenherstellung, da die Möglichkeit
gegeben ist, daß das Filtermaterial als solches nicht gleichmäßig ist, keine gleichmäßigen
Dimensionen hat und nicht gleichmäßig rund ist.
-
Es ist bereits ein Einsatz für Tabakspfeifenrohre bekannt, bei dem
eine größere Anzahl von mit Aussparungen versehenen runden Scheiben derart auf eine
Spindel aufgereiht ist, daß nach dem Einsetzen in das Pfeifenrohr die Aussparungen
aufeinanderfolgender Scheiben abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten des Pfeifenrohres
liegen, so daß der Rauch gezwungen wird, vom Pfeifenkopf bis zum Mund des Rauchers
einen langen Weg zurückzulegen, wodurch eine Kühlung und eine gewisse Ausscheidung
unerwünschter Rauchbestandteile, wie Teere, erfolgt.
-
Das gleiche Prinzip ist auch bereits für Zigaretten in Form von Zigarettenspitzen
bekannt, die aus einem thermoplastischen Werkstoff bestehen und im inneren Hohlraum
auf Abstand voneinander stehende, gegeneinander versetzte Stege oder Plättchen aufweisen,
wobei die Spitze längsgeteilt, einstückig oder quergeteilt sein kann.
-
Die Erfindung bezweckt eine weitere Verbesserung derartiger Filtereinsätze
für Tabakrauch. Der Filtereinsatz gemäß der Erfindung besteht, ebenso wie die oben
beschriebene bekannte Zigarettenspitze, aus einer aus zwei im wesentlichen halbzylindrischen
Hälften zusammengesetzten hohlen Röhre mit darin angeordneten, in Längsrichtung
auf Abstand voneinander stehenden Leitflächen mit gegeneinander versetzten Durchgangsöffnungen
für den Rauch. Im Gegensatz zu dem bekannten Filtereinsatz, durch den der Rauch
verhältnismäßig ruhig hindurchströmt und nur durch die gegeneinander versetzen Stege
mehrmals in seiner Strömungsrichtung umgelenkt wird, weist der Filtereinsatz gemäß
der Erfindung eine Kammer oder eine Anzahl von Kammern auf, in denen sich strahlbildende
Trennwände mit außermittig angeordneten verhältnismäßig kleinen DurchtrittsÖffnungen
für den Rauch und hinter diesen Öffnungen angeordnete Prallorgane befinden, so daß
der Rauch in turbulente Bewegung versetzt wird und mit hoher Geschwindigkeit auf
die Prallorgane auftrifft, wodurch eine Ausscheidung schädlicher Rauchbestandteile
erzielt wird.
-
Der Filtereinsatz nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Außenwandteile längs einer Kante scharnierartig flexibel miteinander
verbunden und zu einem Röhrchen zusammengeklappt sind, in dem sich mindestens eine
quer gelagerte, strahlbildende Trennwand mit einer von der Innenfläche der Röhrenwandung
auf Abstand stehenden und auf einer Seite der sich längs des Scharniers quer durch
die Röhre erstreckenden Mittelebene gelegenen düsenartigen Öffnung und ein in der
Strömungsrichtung des Rauches hinter der Trennwand gelegenes und sich von dem einen
der halbzylindrischen Außenwandteile über die Mittelebene hinaus, jedoch nicht bis
zum anderen halbzylindrischen Wandteil erstrekkendes, eine größere Durchgangsöffnung
für den Rauch frei lassendes Prallorgan befinden.
-
Vorzugsweise entspricht die Querschnittsfläche eines jeden Rauchdurchlasses
derjenigen eines Kreises mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 0,38 bis
1,78 mm. Der Hauptteil der Rauchdurchlässe ist in solcher Weise verengt, daß der
Rauch unter der Triebkraft des Atmosphärendrucks, der durch das »Ziehen« des Rauchers
an der Zigarette zur Einwirkung kommt, räumlich eingeengt wird und die Durchlässe
mit hoher Geschwindigkeit bei heftiger Turbulenz durchströmt. Die im Rauch enthaltenen
Feststoff- und Flüssigkeitsteilchen werden dadurch gegen alle Oberflächen der Querwände
und gegen die Innenflächen der Röhrchenwandung getrieben und haften teilweise an
diesen. Die in der ersten Kammer
noch nicht abgeschiedenen flüssigen
und festen Stoffe werden beim Durchgang durch die zur nächsten Kammer führenden
Öffnung bei der genannten Geschwindigkeit kondensiert oder auf sonstige Weise verflüssigt
und bleiben teilweise ebenfalls an der Wand haften, auf die sie auftreffen, so daß
im Ergebnis der Rauch von diesen Stoffen zum Teil befreit wird.
-
In der Zeichnung sind verschiedene praktische Ausführungsformen der
Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 an Hand einer Anzahl Ende an Ende gemeinsam
geformter und zur Verwendung voneinander zu trennender Einsätze, einen Weg zur Herstellung
des Einsatzes gemäß der Erfindung aus Kunststoff durch Formpressen oder sonstige
Formungsverfahren, Fig. 2 einen der Einsätze nach Fig. 1 nach dem Abtrennen, Zusammenklappen
und Ansetzen an das Mundende einer Zigarette, Fig. 3 im vergrößerten Maßstab einen
Schnitt nach der Linie 3-1 in Fig. 2, die Fig. 4 und 5 je einen Schnitt nach
der Linie 4-4 bzw. 5-5 in Fig. 2, die Fig. 4 a und 4 b der Fig. 4 entsprechende
Ansichten, wobei die Rauchdurchlässe oder -öffnungen andere Formen aufweisen, die
Fig. 5 a, 5 b und 5 c der Fig. 5 entsprechende Schnitte, wobei jedoch die verengten
Rauchdurchlässe andere Formen als in Fig. 5 aufweisen, Fig. 6 in vergrößertem Maßstab
an einem Schnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 5 (durch eine der Trennwände des Einsatzes)
eine abgeänderte Verbindungsstelle, und die Fig. 7 bis 12 im Längsschnitt durch
abgeänderte Einsätze im Rahmen der Erfindung liegende andere Anordnungen der Trennwände
und Rauchdurchlässe.
-
Der Einsatz gemäß der Erfindung kann bequem und wirtschaftlich aus
Kunststoff, wie Polyäthylen, nach der Technik des Spritzgusses hergestellt werden,
wobei man in den Formen eine Anzahl von Einsätzen in einem Stück formt und den Formling
dann unter Erzielung einer entsprechenden Zahl von Einsätzen zerschneidet. Fig.
1 zeigt einen solchen Formling, bei dem aufeinanderfolgende Einsatzteile aus Gründen
der praktischen Fertigung in jeweils umgekehrter Lage geformt sind. Für die Verwendung
in im wesentlichen zylindrischen Zigaretten werden zwei im wesentlichen halbzylindrische
Körper 1 und 2 so geformt, daß sie durch einen mit ihnen eine Einheit bildenden
Scharnierteil3 zusammenhängen, wobei in den halbzylindrischen Körpern, mit diesen
eine Einheit bildend, Querwandteile 4-4 a, 5-5a und 6 und Wulst- oder
Ringteile 7-7 a ausgeformt werden.
-
Diese Wandteile sind in den Körpern 1 und 2 so angeordnet, daß beim
Zusammenbringen derselben durch Umklappen um den Scharnierteil3 unter Bildung der
Röhrchenwandung ihre freien Kanten aneinanderstoßen. Die Querwandteile kommen dabei
in eine Lage, in der entweder ihre Kanten aneinanderstoßen oder in der sie voneinander
im Abstand stehen. Wie in den Fig. 5 bis 5 c gezeigt, stoßen die Ränder der Teile
5 und 5a, die zusammen die strahlbildende Trennwand des Einsatzes bilden, gerade
(Fig. 2 und 5) oder gegehrt (Fig. 6) zusammen, während die Teile 4, 4a, die
eines der Prallorgane bilden, in geringen Abstand voneinander kommen (Fig. 4 bis
4b). Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 ist dem Teil 6 im Körper 1 kein
entsprechendes Teil im Körper 2 zugeordnet. Die Wulst- oder Ringteile 7 und 7 a
bilden zusammen einen ununterbrochenen Wulst oder Ring auf der Innenwand der zylindrischen
Körper.
-
Wenn die Körper 1 und 2 in der oben beschriebenen Weise zusammengeklappt
worden sind, kann man ihre Kanten 8 und 9, deren Flächen dabei aneinanderstoßen,
durch Warmschweißung in einer flachen Stoßfuge oder gegehrten Stoßfuge (Fig.6) miteinander
verbinden; sie können auch von einem die Körper 1 und 2 umgebenden Überpapier zusammengehalten
werden. Weiter kann die freie Kante 8 mit einer Feder 10 versehen werden, die von
einer Nut 11 in der Kante 9 aufgenommen wird. Bei Verwenden einer solchen Nut-Feder-Verbindung
wird die Feder vorzugsweise an ihrer freien Kante verdickt oder wulstartig ausgebildet
und die Nut 11 entsprechend geformt (am besten in Fig. 3 zu erkennen), damit diese
Teile auf diese Weise ineinandergerastet werden können. Diese Nut-Feder-Ausbildung
kann (wie in Fig. 1) über die gesamte Länge des Formlings reichen, aber sich auch
nur über einen Teil der Länge eines Einsatzes erstrecken. Wenn der ursprüngliche
Formling in der in Fig.1 mit Linie 12 eingezeichneten Ebene zerschnitten wird, kann
man Nut und Feder kurz vor dieser, dem Mundende des Einsatzes entsprechenden Ebene
enden lassen, so daß die Nut-Feder-Ausbildung von dem gewöhnlich der Betrachtung
zugänglichen Zigarettenende her nicht sichtbar ist.
-
Die verschiedenen Querwandteile, die beim Zusammenklappen der im wesentlichen
halbzylindrischen Körper 1 und 2 in der angegebenen Weise erhalten werden, sind
mit Rauchdurchlässen versehen. Diese Durchlässe können in verschiedener Weise geformt
werden; ihre Form erläuternde Beispiele zeigen die Fig. 2, 4, 5 und 7 bis 12. In
Fig. 1, 2 und 4 ist das Prallorgan 4 mit einer hervorstehenden Mittelzunge 13 versehen,
die lose in eine Ausnehmung 13 a in dem ihr zugehörigen Teil 4 a paßt, aber eine
geringere Tiefe als die Ausnehmung hat, so daß zwischen dem Zungenende und der Basis
der Ausnehmung 13a ein Rauchdurchlaß 14 entsteht, der auf der einen Seite der Ebene
liegt, die sich durch die Verbindung der Kanten 8, 9 und den Scharnierteil 3 nach
Fig. 1 erstreckt und in Fig. 2 bei 15 angedeutet ist. Das Teil 5 weist eine Öffnung
16 auf. Wenn die Körper 1 und 2 zusammengeklappt werden, bildet diese Öffnung 16
einen verengten Rauchdurchlaß, dessen Funktion nachstehend beschrieben ist. Dem
Prallorgan 6 kann, aber braucht kein komplementäres Teil zugeordnet zu sein. Wenn
kein solches komplementäres Teil zugeordnet ist (wie in Fig. 1, 2 und 3), so erstreckt
sich das Prallorgan 6 über die Ebene 15 hinaus und auf die in bezug auf den Rauchdurchlaß
16 gegenüberliegende Seite derselben. Wenn ein solches komplementäres Teil verwendet
wird, so kann es in den Körpern 1 bzw. 2 mit ihr fluchten oder unter ihr enden (Fig.
7 bis 12).
-
Wenn ein in der oben beschriebenen Weise ausgebildeter Einsatz mittels
eines Mundstücks 17 am Mundende mit einer Zigarette vereinigt wird, haben die Teile
das Aussehen nach Fig. 2, wobei der Tabak 18 und das Zigarettenpapier 22, die die
restliche Zigarette bilden, sich im Abstand von dem Prallorgan 4-4a befinden.
-
Auf die strahlbildende Trennwand, die von den Teilen 5 und
5 a gebildet wird und den Rauchdurchlaß 16 aufweist, sei besonders eingegangen.
Diese Trennwand ist eine wichtige Eigenart der Erfindung,
denn sie
erstreckt sich vollständig über den Innenraum der röhrchenartigen Außenwand des
Einsatzes und bildet mit diesem einen dichten Abschluß, so daß der einzige Weg des
Rauches an dieser Trennwand vorbei in dem Hindurchtritt durch den Rauchdurchlaß
16 besteht. Untersuchungen und Versuche haben gezeigt, daß dieser Durchlaß gewisse
bestimmte Eigenarten haben muß. Er muß so ausgebildet sein, daß der Atmosphärendruck,
der auf Grund des »Ziehens« des Rauchers durch die dem Einsatz zugeordnete Zigarette
hindurchzuwirken beginnt und einen Ungleichgewichtszustand in Zigarette und Einsatz
erzeugt, dazu führt, daß der Rauch durch den Durchlaß 16 mit vergleichsweise hoher
Geschwindigkeit hindurchtritt und in der Auswirkung einen konzentrierten Strahl
bildet. Beim Verlassen des Durchlasses 16 trifft dieser Strahl direkt auf das Prallorgan
6 auf und erzeugt dadurch in der Kammer 20 einen deutlichen Turbulenzgrad,
wodurch der Rauch auf alle Kammerwände auftrifft, weitere Teile von Teere und anderen
Verunreinigungen an der Wand haften und auf diese Weise in dieser Kammer vom Rauch
abgeschieden werden. Es hat sich beim Rauchen einer Zigarette gezeigt, daß eine
besonders starke Ansammlung auf der Oberfläche des Prallorgans 6 erfolgt, die dem
Durchlaß 16 gegenüberliegt, wenngleich auch Ablagerungen schädlicher Stoffe auf
allen Wänden der Kammer zu finden sind. Der Rauch passiert beim Verlassen der Kammer
20 die freie Kante des Prallorgans 6 und gelangt durch die Kammer 21 und den Ringwulst
7 hindurch, der als Sperre oder Damm für jegliche vor ihm befindlichen Feststoff-
oder Flüssigkeitsteilchen dient, direkt zum Mund des Rauchers.
-
Die Erfahrung hat gezeigt, daß zur optimalen Erzielung der oben beschriebenen
Ergebnisse die Querschnittsfläche des strahlbildenden Durchlasses 16 gleich derjenigen
eines Kreises mit einem Durchmesser von 0,38 bis 1,78 mm sein soll.
-
Der Einsatz kann mit einer einzelnen strahlbildenden Trennwand und
einem einzelnen Prallorgan der beschriebenen Art versehen werden (Fig. 7). In den
Fig. 1 und 2 ist zusätzlich ein Prallorgan dargestellt, das von den Teilen 4 und
4a gebildet wird und zwischen dem. Tabak in der Zigarette und der strahlbildenden
Trennwand liegt. Dieser Aufbau hat den Vorteil, daß dieses Prallorgan eine Kammer
19 zwischen dem Prallorgan und der strahlbildenden Trennwand bildet. Diese Kammer
wirkt auf den Rauch kühlend und dementsprechend auf die im Rauch enthaltenden kondensierbaren
Stoffe in Richtung auf eine Kondensation ein. Das in dieser Kammer durch Kondensation
ausfallende und dadurch aus dem Rauch entfernte Material sammelt sich in begrenzten
Mengen auf den Wänden dieser Kammer an, wodurch der Rauch vor dem Hindurchtritt
durch den Durchlaß 16 in der strahlbildenden Trennwand 5-5a teilweise von
diesen unerwünschten Stoffen befreit wird.
-
Nach den Fig. 1 bis 3 besteht das Prallorgan aus einem einzigen Teil.
Es kann jedoch auch, wie beispielsweise in den Fig. 7 bis 12 bei 6 und 6a gezeigt,
zwei Teile aufweisen. Die Prallorganteile 6 und 6a
liegen nach den Fig. 7,
9 und 11 in der gleichen Ebene und stehen im Abstand voneinander, wodurch zwischen
ihnen ein freier Rauchdurchlaß entsteht, während nach den Fig. 8, 10 und 12 diese
Teile für den gleichen Zweck in axialer Richtung des Einsatzes im Abstand voneinander
stehen und sich quer zur Einsatzachse gesehen überlappen. Bei den Ausführungsformen
nach den Fig. 1 bis 5 und nach den Fig. 7 und 8 ist der Einsatz mit einer einzigen
strahlbildenden Trennwand versehen. Man kann jedoch auch mit einer Anzahl solcher
Trennwände arbeiten. Dies erläutern die Fig. 9 und 10, bei denen zwei Trennwände
P hintereinander so angeordnet sind, daß die Rauchdurchlässe 16 sich auf gegenüberliegenden
Seiten der Längsmittelebene des Einsatzes befinden, während nach den Fig. 11 und
12 drei solcher Trennwände P ebenfalls hintereinander so angeordnet sind, daß ihre
Rauchöffnungen 16 in der gleichen Weise versetzt sind.
-
Wenn (wie in den Fig. 9 bis 12) eine Anzahl hintereinander angeordneter
Trennwände verwendet wird, gilt die Funktion und Arbeitsweise, die oben an Hand
der Ausführungsform von Fig.1 für die einzelne Trennwand beschrieben ist, für jede
Trennwand. Dabei wird beim Passieren des Rauches von einer Zwischenkammer in die
folgende eine zunehmende Verringerung der schädlichen Stoffe im Rauch erhalten.
Zur Erreichung dieser Wirkung sollen die strahlbildenden Durchlässe in aufeinanderfolgenden
Trennwänden eine zunehmend kleinere Querschnittsfläche haben, damit in jedem der
Durchlässe in Übereinstimmung mit dem fortlaufend gering werdenden Volumen des sie
nacheinander passierenden Rauches die Strahlbildung bzw. Düsenwirkung erhalten wird.
-
Nach Fig. 3 erstreckt sich die Trennwand 6 über die Ebene 15 hinaus
nach unten. Dieser sich über die Ebene 15 hinaus erstreckende Teil ist an seinen
Seitenkanten verjüngt, so daß beim Zusammenklappen der Körper 1 und 2 eine Kante
dieses verjüngten Teils einen Druck auf die Wandung des Teils 2 ausübt, die an die
in ihm befindliche Nut 11 angrenzt. Hierdurch wird die Zunge 10 in der Nut
gegen unbeabsichtigte Verschiebung gesichert.
-
Nach den Fig. 4 und 5 haben die Rauchdurchlässe die in den Fig. 1
und 2 gezeigten Formen. Diese öffnungen können jedoch, wie die der Erläuterung dienenden
Beispiele nach den Fig. 4 a, 4 b oder 5 a, 5 b und 5 c zeigen, jede gewünschte Form
haben. Wichtig ist dabei, daß alle diese Rauchdurchlässe, unabhängig von ihrer Form,
wie oben beschrieben, eine hohe Geschwindigkeit des durch sie hindurchtretenden
Rauches sicherstellen und die Kammer von Tabakteilchen frei halten sollen.
-
Unabhängig von der verwendeten Anzahl von strahlbildenden Trennwänden
und Prallorganen werden die Rauchdurchlässe derselben aufeinanderfolgend so auf
der gegenüberliegenden Seite der Längsebene des Einsatzes angeordnet, daß man die
gewünschten Ergebnisse erhält. Die Formung der eine Einheit bildenden Körper 1 und
2 wird erleichtert, wenn diese Durchlässe an den freien Kanten der Trennwand- und
Prallorganteile vorgesehen werden, da hierdurch die Lochstifte und anderen Hilfsmittel
in Wegfall kommen, die zur Formung dieser Öffnung an anderen Stellen benötigt werden.
-
Die Erfindung ist in der vorstehenden Beschreibung und den Zeichnungen
hauptsächlich an Hand eines durch Spritzguß aus Kunststoff hergestellten Einsatzes
erläutert, der die bevorzugte Ausführungsform darstellt. Es ist jedoch möglich,
diesen Einsatz beispielsweise auch aus flächigem Halbzeug zu fertigen, indem man
in dem Flächengebilde laschenartige Teile einschneidet, die zur Bildung der verschiedenen,
den Teilen 4-4 a, 5-5 a und 6 entsprechenden Teile nach innen gebogen werden
können, worauf man durch
Zusammenrollen des Flächengebildes eine
oder mehrere Wicklungen herstellt, die den Außenwänden der entsprechenden Teile
des Kunststofformlings entsprechen. Für diesen Zweck geeignetes flächiges Material
ist beispielsweise Kunststoffolie, Karton, Papier od. dgl.