DE1901660A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Abrauchen eines Strangs aus rauchbarem Material - Google Patents

Description

• Vorrichtung und Verfahren zum Abrauchen eines Strangs aus rauchbarem material Die erfindung betrifft ein Verfahren zum Brauchen eines Strangs aus brauchbarem Material.
• beim Rauciien von Zigarren, Zigaretten, Tabak in Pfeifen und ähnlichem läuft ein unvollständiger Verbrennungsvorgang ab. Die unverbrannten Stoffe, u.a. auch die schädlichen Gifte wie Nikotin, Teer unu Kohlenmonoxyd, gelangen in den Mund des Rauchers und werden so teilweise von ihm aufgenommen. Dabei wird bei schnellem Tauchen ein wesentlich höherer Anteil an unverbrannten schädlichen Substanzen vom Raucher aufgenommen als bei langsamem Rauchen.
• Bekanntlich versucht man mit Hilfe von Filtern die aufgenommenen Mengel schädlicher Stoffe zu reduzieren. Dies gelingt jedoch nur unvollkommen und nicht ohne Beeinträchtigung des Geschmacks. Man hat versucht, den Filtervorgang u.a. dadurch zu verbessern, daf> man dem Rauch vor dem Filter etwas Frischluft beimischt. Dies geschieht durch Nebenluftöffnungen oder - bei Zigaretten - durch eine gewisse Luft durchlässigkeit des Zigarettenpapiers in Nähe des Filters. Man bewirkt dadurch eine Abkühlung und somit eine Kondensation des in Dampfform im Rauch enthaltenen Substanzanteils; der Verbrennungsvorgang selbst wird dadurch nicht gefördert.
• Bei Zigaretten ist es ferner bekannt) das gesamte Zigarettenpapier luftdurchlässig zu rachen, was zu einer geringen Verbesserung des Verbrennungsvorgangs führt. Diese Verbesserung ist jedoch völlig unzureichend und läßt sich nicht weiter steigern weil bei einer zu großen Durchlässigkeit des Zigarettenpapiers zum einen die Stabilität des Papiers zu gering wird und zum anderen der Anteil an unverbrannter Sekundärluft zu groß wird.
• Aufgabe der Erfindung ist es, den Anteil schädlicher Bestandteile im Rauch durch eine möglichst vollständige Verbrennung zu reduzieren, ohne jedoch eine zu große enge an unverbrennbarer Sekundärluft zuführen zu müssen. Dabei wird ausgegangen von einen Verfahren zum Abrauchen eines Stranges aus rauchbarem Material, bei dem am abbrennenden Ende des Strangs Primärluft und entlang dem Strang Sekundärluft zugeführt wirt. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sekundärluft im wesentlichen nur in einem zusammen mit der Verbrennungszone am Strang entlang wandernden verbrennungsnahen bereich zugeführt wirt. nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Zuführung der Sekundärluft in den verbrennungsnahen Bereich in Abhängigkeit selbst voll er Verbrennung/gesteuert. -durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es nun möglich, dem Verbrennungsbereicü eine ausreichende Menge an neuem Sauerstoff zuzufüjIren. Dadurch wird die Verbrennung vollständiger. Gleichzeitiü sorgt die Sekundärluft für eine Kühlung des in der Nähe der Verbrennungszone liegenden, noch unverbrannten Materials sowie der aus der Verbrennungszone herausgesaugten Verbrennurigsprodukte. Diese Künlung sorgt für einen steileren Temperaturabfall iiinter der Verbrennunp,szone.
• Sowohl durch das Vorhandensein ausreichenden Sauerstoffs als auch direii die Kühlwirkung ist es nun möglich den Verbrennungsvorgang so ablaufen zu lassen, daß ucr Anteil schädlicher Substanzen in den aus der Verbrennungszone abgesaugten Verbrennungsprodukten wesentlicil reduziert wird. Dabei wird nicht nur der Gehalt an Nikotin und Teer, sondern auch der durch ein Filter nicht reduzierbare Anteil an Kohlenmonoxyd entscheidend verringert, das nun ebenfalls durch ausreichendes Sauerstoffangebot im wesentlichen vollständig zu CO2 verbrannt wird.
• Von Vorteil ist ferner, daß die bei Filtern unvermeidliche und unraittelbar mit der Wirlcsamkeit des Filters gekoppelte Beeinflussung des Tabakrauchs durch Abscheidung wesentlicher Geschmacksstoffe entfällt. Die Geschmacksbildung ist vielmehr auf natürliche Weise mit dem Verbrennungsvorgang allein gekoppelt.
• Der ebenfalls bei Filtern vorhandene Strömungswiderstand, der sich bei zunehmender Wirksamkeit des Filters erhöht, fällt weg.
• Dagegen wird durch die Zuführung der Sekundärluft der Ans augvorgang erleichtert, ohne daß bei richtiger Gestaltung das Rauchprodukt verarmt.
• Durch die Erfindung ist es möglich, den Ablauf des Verbrennungsvorgangs auf vielfältige Weise zu steuern. So kann eine mehr oder weniger große Beimischung von Sekundärluft zum Bauch eingestellt werden. Ebenso lassen sich der Grad der Vollständigkeit der Verbrennung, die Geschwindigkeit des Abbrandes, die Temperaturverteilung, die Ausdehnung der Verbrennungszone usw. beeinflussen. Ein interessantes Ergebnis laßt sich dadurch erzielen, daß bei entsprechender Gestaltung eine selbstregelnde Abhängigkeit zwischen der zugeführten Menge an Sekundärluft und der Intensität des Verbrennungsvorganges hergestellt wird. Dadurch können z.X. Unterschiede zwischen schnellem und langsamem Rauchen ausgeglichen werden. So kann z.l3. dafür gesorgt werden daß bei starkem, schnell hintereinander erfolgenden Saugen eine durch erhöhte Erhitzung bedingte größere Menge an Sekundärluft angesaugt wird. Die Steigerung der Sekundärluftzufuhr bewirkt, daß bei entsprechender Auslegung der Abhängigkeiten zwischen den verschiedenen beteiligten Vorgängen eine annähernd gleichmäßige Zusammensetzung des Rauches aufrechterhalten bleibt.
• Fine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man die zusätzliche Frischluftzufuhr den sich während des Ablaufs der Verbrennung verändernden Bedingungen anpaßt, die z.B. gegen Ende des Abbrandes einer Zigarette oder Zigarre anders sind als zu Anfang. Es ist z.B.
• bekannt, daß ohne Anwendun; des erfindungsgemäßen Verfahrens eine starke Anreicherung schädlicher und unschädlicher Verdampfungs-und Verbrennungsprodukte in dem dem Mundstück benachbarten Bereich entsteht. Wenn nun bei der Ausführung der Erfindung derart vorgegangen wird, daß die schadlichen Stoffe nicht vollständig vernichtet werden sollen - um z.B. den Geschmack in bestimmter so ist es zweckmäßig Weise zu beeinflussen -/ in den mundstücknahen Bereichen relativ mehr Sekundärluft als in den übrigen bereichen anzusaugen.
• Da sich aucfi bei sonst vollständiger Verbrennung im mundstücknatlen Teil einer Zigarette oder Zigarre größere Mengen an Feuclltigkeit und anueren unverbrennbaren Substanzen niederschlagen, kann allein deshalb eine ürtlich verschiedene Art und Menge der Sekundärluftzufuhr zweckmäßig sein.
• Eine Vorrichtung, insbesondere eine Zigarette, zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die eine den Strang aus rauchbarem Material begrenzende Umhüllung aufweist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung mit unter dem Einfluß des Verbrennungsvorgangs entstehenden Öffnungen versehen ist. Vorzugsweise werden die Öffnungen unter dem Einfluß der duren die Verbrennung bedingten erhöhten Temperatur gebildet.
• Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist die Umhüllung an vorgegebenen Stellen Öffnungen auf, die mit einem Verschlußmaterial verschlossen sind, und das Verschlußmaterial ist derart beschaffen, daß es unter dem Einfluß des Verbrennungsvorgangs seinen mechanischen Zusammenhalt verliert. Das Verschlußmaterial kann in Löchern, Einschnitten oder dergleichen der Urril-lüllung angeordnet sein. Andererseits ist es jedoch auch möglich, daß die Umhüllung zwei Schichten aufweist, von denen die eine aus luftdurchlässigem, beispielsweise perforiertem, Material und die andere aus dem Verschlußmaterial besteht.
• Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Umhüllung zumindest stellenweise zwei miteinander verbundene Schichten auf, die unterschiedliche Ausdehnungseigenschaften ver haben. Ähnlich wie bei einer Bimetall/formt sich dann die Unhüllung unter dem Einfluß der durch die Verbrennung bedingten erhöhten Temperatur, so daß im Bereich der Verbrennungszone Öffnungen in der Umhüllung entstehen. Dabeikann die gesamte Umhüllung zweischichtig ausgebildet sein; es genügt jedoch auch, an vorgegebenen Stellen der einen Schicht Abschnitte einer Schicht anderen Ausdehnungsverhaltens anzuordnen. Durch Schlitze, die in wenigstens einer der beiden Schichten vorgesehen werden, lai3t sich Form und Anordnung der beim Tauchen entstehenden Öffnungen festlegen.
• Eine weitere interessante Beeinflussung des Verbrennungsvorgangs läßt sich erfindungsgemäß dadurch erzielen, daß die Einstromrichtung der Zusatzluft in vorbestimmter Weise durch die Gestaltung der in der Unulüllung entstehenden Öffnungen beeinflut\t wird.
• Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zigarette näher erläutert. Es zeigen: ring. 1 eine übliche Zigarette in schematischer Ausicht, Fig. 2 eine erfindungsgemäß ausgebildete Zigarette in schematischer Form, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, Fign. 4 bis 6 verschiedene Abwandlungen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fign. 7 bis 10 verschiedene Abwandlungen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig.11 eine erfindungsgemäß ausgebildete Pfeife.
• In Fig. 1 ist schematisch der Verbrennungsablauf bei einer üblichen Zigarette dargestellt. Eine Umhüllung 1 aus Papier umgibt einen Pabakstrang 2. Die weilif schraffierte Zone stellt die Verbrennungszone 3 dar. Frischluft wird in Richtung der Pfeile 4 angesaugt. Sie unterhalt die Verbrennung und die Verbrennungsprodukte strömen in Richtung der Pfeile 5. Clan kann annehmen, daß die Luftdurchlässigkeit der Papierumhüllung vernachlässigbar ist.
• Es wird also der Verbrennungszone nur von vorn in Richtung der Pfeile 4 Sauerstoff zugefüllrt. Solange dies der Fall ist, Luft also nur von vorn angesaugt wird, ist die Verbrennungsanordnung typisch für den Fall einer unvollkommenen Verbrennung. Der Luftsauerstoff wird nach Eintritt in die Verbrennungszone schnell verbraucht. Die heißen, aus der Verbrennungszone in Richtung der -i Pfeile 5 austretenden Gase erhitzen den von ihnen erfaßten Tabak sehr hoch, ohne wesentliche Verbrennungsvorgäge auszulosen, da starker Sauerstoffmangel herrscht. Auf diese Weise werden hier alle bei diesen Temperaturen flüchtigen Bestandteile verdampft und im Gasstrom in Richtung 5 mitgeführt. Sie kondensieren wieder in kühleren Bereichen, schlagen sich hier an kühlen Flächen oder Rauchpartikeln nieder und bilden so den typischen eher grauen als blauen Qualm.
• In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der erfindung erläutert. Die Umhüllung besteht aus Zigarettenpapier 11 mit üblichen Higenschaften, das in einem in sich geschlossenen Verband mit ausreichender Stabilität den Tabak umhüllt. Das Zigarettenpapier enthärlt Durenbrüche 12 in Form von Löchern, Schlitzen, porosen Stellen usw., die mit einem Verschlußmaterial 13 verschlossen sind.
• Dieses Verschlußmaterial hat die Eigenschaft, unter den Einfluß des Verbrennungsvorgangs - z.B. der Erwartung - seinen mechanischen Zusammenhalt zu verlieren. Dadurch öffen sich bei geeigneter Wahl der Eigenschaften des Verschlußmaterials die Löcher bzw. die die Achse umgebenden Loehringe 12a, die sich in unmittelarer Nähe der Verbrennungszone befinden.
• Beim Ansaugvorgang wird nun außer der Luft 4 auch noch durch die hinter der Verbrennungszone liegenden öffnungen 12a der Umhüllung 'Sekundärluft 15 angesaugt. Die Sekundärluft 15 versorgt die inne-Bereiche und die in das Innere der Umhüllung weisenden Grenzflächen der Verbrennungszone mit neuem Sauerstoff.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 besteht die Umhüllung aus einer äußeren Schicht 16 und einer inneren Schicht 18. Die äußere Schicht, die mit Durchbrüchen 12b versehen ist, besteht z.B. aus üblichem Zigarettenpapier, während die innere Schicht 18 aus Verschlußmaterial, das sich unter dem Einfluß der Verbrennung auflöst besteht.
• In den Fign. 4 bis 6 ist die Umhüllung mit Einschnitten versehen, die mit Verschlußmaterial verklebt sind. Die Form der Einschnitte ist derart gewählt, daß die Zusatzgurt in einer vorbestimmten Ricirtung durch die in der Nähe der Verbrennungszone entstehenden Öffnungen einströmt. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 strömt die Zusatzluft 15 im wesentlichen entgegen dem Luftstrom Lt. Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 5 sina die Schlitze 12d derart in Umfangsrichtung angeordnet, daß die Zusatzluft 15 im wesentlichen tangential/ in die Zigarette einströmt. Durch die Anordnung der Schlitze 12e beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6 wird eine besonders gute Verteilung der Zusatzluft in der Zigarette erzielt.
• Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fign. 7 bis 10 besteht die Uiüllung aus zwei Schichten, einer dicken Schicht 21 und einer dünnen Schicht 22. Die beiden Schichten haben ein unterschiedliches Ausdehnungsvermögen, so daß sich die Umhüllung, ähnlich wie ein Bimetall, unter dem Einfluß der sich in den verbrennungsnahen Zonen erhöhenden Temperatur aufbiegt und Öffnungen 12f für den Durchtritt von Zusatzluft entstehen. Im Fall der Fign. 7 und 8 dehnt sich die dünnere Schicht 22 bei Erhöhung der Temperatur mehr aus als die dickere Schicht 21, während im Fall der Fign. 9 und 10 die dickere Schicht 21 einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als die dünnere Schicht 22 hat. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fign. 7 und 9 sind beide Schichten 21, 22 durch gehend ausgebildet; bei den Ausführungsbeispielen nach den Fign 8 und 10 ist die dünnere Schicht 23 jedoch nur an bestimmten Stellen der dickeren Schicht 21 vorgesehen. Die in der Fig. 1Q dargestellte Umhüllung weist über den Umfang verteilte Einschnitte auf, die dafür sorgen, daß unter dem Einfluß der Verbrennung oeffnungen 12g in vorgegebener Form und Zahl entstehen.
• Die in Fig. II dargestellte Pfeife weist einen Pfeifenkopf 25 au£, in dem ein hülsenförmiger Einsatz 26 angeordnet ist. Der Einsatz 26, der an seinem auf dem Pfeifenkopfboden aufliegenden Ende verschlossen ist, ist mit Uffnungen 12h verstehen, die mit einem Verschlußmaterial verschlossen sind. Das Verschlußmaterial löst sich unter dem Einfluß der Verbrennung auf1 so da3 durch die im verbrennungsnahen Bereich liegenden Öffnungen Sekundärluft 15 in den hüleenförmigen Tabakstrang 2 eingesaugt wird. Es versteht sich von selbst, daß anstelle des Einsatzes mit den durch ein Verschlußmaterial verschlossenen Öffnungen ein Sinsatz verwendet werden könnte, der aus zwei Schichten mit unterschiedlichem W§rmeausdehnungsverhalten besteht.

Claims (12)

Patent ansprüche

1. Verfahren zum Abrauchen eines Strangs aus rauchbarem Material, bei dem am abbrennenden Ende des Strangs Primärluft und entlang dem Strang Sekundärluft zugeführt wird3 dadurch gekennzeichnet daß die Sekundärluft im wesentlichen nur in einem zusammen mit der Verbrennungszone ar Strang entlang wandernden verbrennungsnahen Bereich zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Sekundärluft in dem verbrennungsnahen Bereich in Abhängigkeit von der Verbrennung gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß entlang dem Strang unterschiedlich viel Sekundarluft in den verbrennungsnahen Bereich eingeführt wird

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche5 dadurch gekennzeichnet5 daß in Abhangigkeit von der Intensität der Verbrennung unterschiedlich viel Sekundärluft in den vertrennungsnahen Bereich eingeführt wird.

5. Vorrichtung, insbesondere Zigarette, zur Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer uen Strang aus rauchbarem Material cegrenzenden Umhüllung, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (1) mit unter dem Einfluß des Verbrennungsvorgangs entstehenden Öffnungen (12a bis 12g) versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (1) an vorgegebenen Stellen (12) Öffnungen (12a bis 12g) aufweist, die mit einem Verschlußmaterial (13) verschlosoen sind, und daß das Verschlußmaterial derart beschaffen ist, daß es unter dem Einfluß des Verbrennungsvorganges seinen neelianischen Zusammenhalt verliert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (1) Löcher oder Einschnitte (12c, 12d, 12e) aufweist, die mit aem Verschlußmaterial gefüllt sind.

S. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung zwei Schichten (16, 18) aufweist, von denen die eine aus luftdurchlässigem Material und die andere aus dem Verschlußmaterial besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (1) zumindest stellenweise zwei miteinander verbundene Schichten (21, 22) aufweist, die unterschiedliche Ausdehnungseigenschaften haben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindert eine der beiden Schichten (21, 22) Einschnitte (12e) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher oder Einschnitte eine vorgegebene Form zur Steuerung der Einströmrichtung der Sekundärluft haben.

12. Vorrichtung, insbesondere Pfeife, nach eine der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang aus rauchbarem Material hülsenförmig ausgebildet ist und die Umhüllung (26) mit den unter dem Einfluß der Verbrennung entstehenden Öffnungen (12h) innerhalb des Strangs angeordnet ist.