DE3002244A1

DE3002244A1 - Einrichtung zur bestimmung des stroemungsverhaltens eines rauchbaren artikels

Info

Publication number: DE3002244A1
Application number: DE19803002244
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Phys. Dr. Wolfgang 2000 Hamburg Wiethaup
Original assignee: BAT Cigarettenfabriken GmbH
Current assignee: British American Tobacco Germany GmbH
Priority date: 1980-01-23
Filing date: 1980-01-23
Publication date: 1981-07-30
Also published as: DE3002244C2; GB2069151A; GB2069151B; FR2473852B1; US4400972A; CH650650A5; FR2473852A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung des Strömungsverhaltens eines rauchbaren Artikels der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Unter dem Begriff "rauchbarer Artikel" werden Cigarren, Cigarillos und insbesondere Cigaretten verstanden. Im folgenden sollen die hier interessierenden Probleme solcher rauchbarer Artikel anhand von Cigaretten erläutert werden. ·

Unter dem Gesichtspunkt des Strömungsverhaltens sind der Strömungswiderstand, die Ventilationsart sowie die Größe der Ventilation wesentliche Konstruktionsparameter einer Cigarette=. Dabei wird mit "Ventilationsstrom" der nicht durch die Glutzone in die Cigarette eindringende Luftstrom bezeichnet. Der'Ventilationsgrad ist der Anteil des Ventilationsstromes an dem am Mundstückende austretenden Gesamtstrom.

Während eines Zuges tritt in der Cigarette ein Unterdruck auf, so daß ein Ventilationsstrom durch das luftdurchlässige Cigarettenpapier in den Tabakstrang, die sogenannte Strangventilation, sowie, falls vorhanden, durch die Ventilationszone des Filters in den Filter, die sogenannte Filterventilation, fließt.

ϊ - I

Die Ventilation bewirkt eine Reduktion der Ausbeute aller Rauchinhaltsstoffe, so daß bei genauer Kenntnis der Ventilation, insbesondere der Zusammenhänge zwischen Strangventilation und Filterventilation, eine Umkonstruktion der Cigarette im Hinblick auf eine Optimierung in Bezug auf die Rauchausbeute möglich ist.

130031/U-I U

BAD ORIGINAL

Für die nicht brennende Cigarette liegen Grundsatzuntersuchungen vor, die sich mit der optimalen Auslegung von Strang- und Filterventilation befassen. Im Rahmen der Qualitätssicherung werden bei der Cigarettenherstellung der Strömungswiderstand und wahlweise der Filter-, Strang- und Gesamtventilationsgrad laufend überwacht.

Nachteilig ist bei den bisher üblichen Meßeinrichtungen, daß wahlweise entweder der Strömungswiderstand oder der Ventilationsstrom bzw. der Ventilationsgrad bestimmt werden kann. Die Messung dieser beiden Größen mittels einundderselben Einrichtung war nicht möglich.

Außerdem konnten Zugwiderstand und Ventilationsstrom nur auf einer genau definierten Cigarettenlänge gemessen werden, es war beispielsweise nicht möglich, Ventilationsströme und Strömungswiderstand über Teilstücke unterschiedlicher Länge der Cigarette zu bestimmen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Bestimmung des Strömungsverhaltens eines rauchbaren Artikels der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten.

Insbesondere soll eine Einrichtung vorgeschlagen werden, mit welcher die Ventilationsströme von Bereichen unterschiedlicher Länge des rauchbaren Artikels, beispielsweise einer Cigarette, und zwar bei Bedarf auch bei einem brennenden rauchbaren Artikel, gemessen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf folgender Funktionsweise: Auf der die Cigarette aufnehmenden Halterung kann eine luftdichte Kammer verschoben werden, welche die Cigarette zumindest teilweise umgibt. Der von der Kammer umgebene Teil der Cigarette ist also exakt definiert,

130031/0103

6505 . - 7 -

30022U

so daß der bei einem Zug über diesen Teil angesaugte Strom mittels des Strömungsmessers genau definiert und damit der Ventilationsstrom und ggf. auch der Ventilationsgrad dieses Bereiches gemessen werden können.

Wenn nicht die gesamte Cigarette von der Kammer umgeben wird, muß selbstverständlich der der Atmosphäre ausgesetzte Teil berücksichtigt werden.

Mit dieser Einrichtung sind auch Messungen an brennenden «Zigaretten möglich, wobei die Kammer die Cigarette bis zu einem Bereich kurz hinter der Glutzone umgibt. Die Kammer wird mit fortschreitender Glutzone auf der Cigarette verschoben .

Um die Strang-Ventilation von der Filter-Ventilation zu unterscheiden, kann eine weitere, fest auf der Halterung angebrachte, luftdichte' Kammer vorgesehen sein, die ebenfalls an einen Strömungsmesser angeschlossen ist. In diesem Fall umgibt die verschiebbare Kammer nur den Strang, wird also im folgenden als "Strangkammer" bezeichnet, während die andere, stationäre, als "Filterkammer" bezeichnete Kammer nur den Filter umgibt,.

Um gleichzeitig auch den Strömungswiderstand messen zu können, wird an die Leitung zwischen der Halterung und der Rauchmaschine ein Druckmesser angeschlossen, der den Differenzdruck zwischen dem Anschlußpunkt, im allgemeinen dem mundstückseitigen Ende der Cigarette, und einem bestimmten anderen Bezugspunkt der Cigarette mißt. Als dieser Bezugspunkt kommen der Umgebungsluftdruck, wodurch man den Strömungswiderstand der Cigarette, den sogenannten Zugwiderstand offen, erhält, der Anschluß für die Strangventilationsluft, wodurch man den Druckabfall über das Strangpapier, den Strang und eventuell den Filter mißt, oder der Anschluß für die Filterventilation in Frage; in diesem

BAD ORIGINAL

Fall erhält man den Strömungswiderstand von Filterventilationszone und Filtermaterial.

Aus Gründen der Platzersparnis und zur Vereinfachung der Zuleitungen sollte am rauchmaschxnenseitigen Ende der Einrichtung sowohl die Ventilationsluft für die Filterventilation als auch die Ventilationsluft für die Strangventilation zugeführt werden.

Während für die nicht brennende Cigarette bereits Untersuchungen vorliegen, wie oben erwähnt wurde, gibt es bisher nur wenige experimentelle Untersuchungen über den Strömungswiderstand und die Größe der Strang- und Filterventilation beim zugweisen Abrauchen einer Cigarette, also bei nicht stationären Vorgängen. Dabei wurde entweder der Strömungswiderstand oder die Filterventilation gemessen; bei einem anderen Verfahren wurde versucht, den Einfluß des Strömungswiderstandes der im allgemeinen kegelförmigen Glutzone der nicht brennenden Cigarette zu simulieren bzw. indirekt zu erfassen.

Um auch im nicht stationären Fall, also bei zugweisem Abrauchen einer brennenden Cigarette, den Strömungswiderstand, die Ventilationsart und die Größe der Ventilation bestimmen zu können, wird nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung die verschiebbare Kammer mit der Bewegung der Glutzone mitgeführt. Damit wird also die verschiebbare Kammer, welche beispielsweise die Messung der Strangventilation ermöglicht, entsprechend der Bewegung der Glutzone verschoben, so daß bei der Messung selbsttätig die Verkürzung der Stranglänge berücksichtigt wird und damit die oben angegebenen Parameter während des gesamten,zugweisen Abrauchens gemessen und gegebenenfalls auch aufgezeichnet werden können.

130031/0103

BAD ORIGINAL

6505 - 9 -

Wie oben erwähnt wurde, kann durch Verwendung einer weiteren stationären Kammer auch zwischen Strangventilation und Filterventilation unterschieden werden, so daß sich sehr exakte Aussagen über die wesentlichen Konstruktionsdaten einer Cigarette machen lassen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Mitführung der verschiebbaren Kammer mit der Glutzone mittels eines auf die Strahlung der Glutzone ansprechenden Fühlers, insbesondere einer Photodiode. Es wird eine elektronische Schaltung vorgeschlagen, welche die sehr exakte Steuerung dieser Mitführuhg ermöglicht.

Die Strangkammer muß während des Zuges fest gehalten werden, da in diesem Zeitraum die Strömungsmessungen durchgeführt werden. Diese Nebenbedingung läßt sich leicht einhalten, wenn die Photodiode auf einen Punkt der Glutzone ausgerichtet wird, dessen Temperaturverteilung sich während des Zuges nur wenig ändert. Durch Experimente ist festgestellt worden, daß die Temperatur der Glutzone in einigem Abstand von der Papierbrennlinie mit ausreichender Genauigkeit konstant bleibt, also dieser Bereich für die Ausrichtung der Photodiode verwendet werden kann.

Zweckmäßigerweise werden die Halterung, die Filterkammer und die Strangkammer durch zueinander konzentrische Rohre gebildet, so daß sich ein sehr kompakter Aufbau mit kleinen Totvolumina und kleinen Eigenwiderständen ergibt. Die gesamte Einrichtung kann zum Zweck der Reinigung in Einzelteile zerlegt werden, da die einzelnen Rohre nur mit Dichtungen verbunden sind. Durch entsprechende Auswahl der Abmessungen der Rohre sowie der verwendeten Dichtungen läßt sich die Einrichtung an unterschiedliche Cigaretten- bzw. Filterabmessungen anpassen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei-

- 10 -

13003 l/u I U 4

BAD ORIGINAL

spielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Bestimmung des Strömungsverhaltens eines rauchbaren Artikels,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Ventilationsmeßkopf, und

Fig. 3 eine Schaltskizze des elektrischen Teils der Einrichtung.

Wie man in Fig. 1 erkennen kann, befindet sich eine brennende Cigarette 12 mit einer Glutzone 14 in einer Halterung 15, auf die wiederum ein Ventilationsmeßkopf 10 aufgeschoben ist. Die Halterung 15 ist über ein Cambridge-Filter 18 an eine übliche Rauchmaschine 20 angeschlossen.

Die Halterung 15 ist mit einem Auslaß 16 versehen, der mit einem Druckmesser 24 verbunden ist. Das von dem Druckmesser 24 erzeugte elektrische Signal wird in einer Auswertschaltung 26 verstärkt, in der auch der maximal auftretende Differenzdruck gespeichert ist. Die Auswertschaltung 26 zeigt als Meßgröße den Strömungswiderstand an, wie im folgenden noch erläutert werden soll.

Wie man im einzelnen in Fig. 2 erkennt, weist der Ventilationsmeßkopf eine Halterung 15 auf, die aus einem zylindrischen Rohr 30 besteht, das auf einer Seite an die Rauchmaschine 20 angeflanscht ist. Die Halterung 15 nimmt auf der anderen Seite mittels eines Borgwaldt-Cigarettenhalters 28 luftdicht die Cigarette auf.

Am der Rauchmaschine 20 zugewandten Ende der Halterung 15 ist ein Druckmeßstutzen 16 vorgesehen, durch den ein Teil der von der Rauchmaschine 20 angesaugten Luft nach außen strömt. Die aus dem Druckmeßstutzen 16 austretende Luft

130031/0103

- 11 -

wird über die Leitung 22 dem Druckmesser 24 zugeführt.

über die rohrförmige Halterung 15 werden drei zueinander konzentrische Rohre geschoben, nämlich ein auf der Außenfläche des Rohres 30 aufliegendes inneres Rohr 36, ein mittleres Rohr 38 und ein äußeres Rohr 39.

Die drei Rohre 36, 38, 39 sind gemäß der Darstellung in Fig. 2 auf der rechten Seite durch eine Stirnfläche 35 abgeschlossen, während auf der gemäß der Darstellung in Fig. 2 linken Seite nur die Stirnfläche des mittleren Rohrs 38 mittels einer Platte 37 abgedichtet ist. Die Platte 37 weist eine kreisförmige öffnung auf, durch welche die Cigarette 12 verläuft. Zwischen den Innenkanten der kreisförmigen öffnung der Stirnplatte 37 und der Cigarette ist eine elastische Dichtungsscheibe 40 aus Tetrafluorethylen angeordnet.

Der zwischen der Stirnplatte 37, der elastischen Dichtungsscheibe 40, dem mittleren Rohr 38 und dem inneren Rohr 36 sowie dem inneren Bereich der rechten Stirnplatte 35 eingeschlossene Raum wird als "Filterkammer" bezeichnet, da diese Kammer nur den Filter der Cigarette enthält. Der übergang vom Filter zum Tabakstrang erfolgt also etwa an der Stelle der elastischen Dichtungsscheibe 40.

Zwischen der Außenfläche der rohrförmigen Halterung 30 und der Innenfläche des inneren Rohrs 36 sind O-Ringe 32 vorgesehen, die diesen Bereich nach außen hin abdichten.

Die Filterkammer 34, d.h. das mittlere Rohr 38 und das äußere Rohr 39, weist am rauchmaschinenseitigen Ende einen Auslaßstutzen 42 auf, durch den die Filterventilationsluft zugeführt werden kann.

Wie man in Fig. 1 erkennt, erfolgt die Zuführung der Ven-

- 1.2 -

130031/0103

BAD ORIGINAL

tilationsluft zu dem Einlaßstutzen 42 über eine Leitung 58, die an ein Laminar-Flow-Element 60 angeschlossen ist. Der Druckabfall an diesem Laminar-Flow-Element 60 wird mittels eines Differenzdruckaufnehmers 62 gemessen, verstärkt und integriert? die hierzu erforderliche Auswertschaltung 64 zeigt als Meßgröße das Volumen des Filterventilationsstroms an.

Die ringförmigen Räume zwischen dem mittleren Rohr 38 und dem äußeren Rohr 39 sind gemäß der Darstellung in Fig. 2 auf der linken Seite offen, stehen also mit dem Strang der Cigarette 12 in Verbindung.

Auf das äußere Rohr 39 ist ein weiteres Rohr 48 aufgeschoben, dessen gemäß der Darstellung in Fig. 2 linke Seite durch eine Stirnplatte 52 verschlossen ist. Auch diese Stirnplatte 52 weist eine kreisförmige öffnung auf, in die eine elastische Dichtungsscheibe 54 aus Polytetrafluorethylen zur Abdichtung des Bereiches zwischen Innenkante der öffnung und der Cigarette eingesetzt ist.

Die Abdichtung zwischen dem Rohr 48 und dem äußeren Rohr 39 wird durch Ringe .aus Polytetrafluorethylen hergestellt, die gleichzeitig eine gute Dichtung und gute Gleiteigenschaften gewährleisten.

Der Raum zwischen den beiden Stirnflächen 52 und 37 sowie zwischen dem mittleren Rohr 38 und dem äußeren Rohr 39 Jbzw. 48 wird als "Strangkammer" bezeichnet und weist einen Auslaßstutzen 50 auf, der über eine Leitung 66 mit einem weiteren Laminar-Flow-Element 68 verbunden ist (siehe Fig. 1). Auch hierbei wird der Druckabfall an dem Laminar-Flow-Element mittels eines Differenzdruckaufnehmers 70 ermittelt, so daß in der einen Verstärker und einen Integrator enthaltenden Auswertschaltung 72 der Strangventilationsstrom als Meßgröße be-

- 13 -

130031/0103

rechnet und angezeigt werden kann.

Durch Verwendung unterschiedlich großer elastischer Dichtungsscheiben aus Polytetrafluorethylen sowie unterschiedlicher Cigarettenhalter ist es möglich, rauchbare Artikel mit unterschiedlichen Durchmessern zu messen. Auch Proben mit unterschiedlicher Länge, und zwar sowohl von Filter als auch von Strang, können ebenfalls untersucht werden, da sich die axialen Längen von Filter- bzw. Strangkammer unabhängig voneinander variieren lassen.

Auf dem rauchmaschinenseitigen Ende des Rohrs 30 sitzt eine Gewindemutter 90, die zur Fixierung des Rohrs 30 und gleichzeitig als verstellbarer Anschlag für eine Bewegung, der Filterkammer gemäß der Darstellung in Fig. 2 nach rechts dient.

An dem Rohr 48 der Strangkammer 46 ist ein Mitnehmer 56 angebracht, der wiederum starr an einer Halterung 74 einer Photodiode 76 befestigt ist. Diese Photodiode 76 wird auf einen Punkt der kegelförmigen Glutzone 14 der Cigarette 12 ausgerichtet, und zwar zweckmäßigerweise auf eine Stelle, die sich etwas vor der Papierbrennlinie befindet, da die Temperaturverteilung dieses Bereiches sich während eines Zuges nicht allzusehr ändert.

Die Halterung 74 der Photodiode 76 läuft auf einer Gewindewelle 80, die über einen Motor 82 gedreht werden kann. Das Ausgangssignal der Photodiode 76 wird über eine Leitung auf eine Steuerschaltung 84 gegeben, die wiederum über eine Leitung 88 den Motor 82 betätigt.

Die Steuerschaltung 84 verstellt also über den Elektromotor 82 die Gewindewelle 80 so, daß die Photodiode 76 immer mit der Bewegung der Glutzone 14 mitgeführt wird und sich auch das Rohr 48 der Filterkammer 46 entsprechend mitbewegt. Auf diese Weise wird die Filterkammer 46 gemäß der Darstellung in Fig. 2 nach rechts verschoben, so daß auch beim zugweisen Abrauchen die Ventilation sowie der Strömungswiderstand des jeweils verbleibenden Strangs sowie zusätzlich die Ventilation des Filters 13 gemessen werden können.

130031/0103

- 14 -

BAD ORIGINAL

6505 - 14 -

Der elektrische Aufbau der Motorsteuerung soll im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert werden.

Im Stromkreis des Motors 82 befindet sich ein Schalter S1, mit dem die Drehrichtung des Motors 82 umgeschaltet bzw. der Motor angehalten werden kann. Dieser Schalter S1 weist drei bewegliche Kontakte auf, von denen jeder in Anlage an drei stationäre Kontakte kommen kann, die mit A, B, C'_t A', B', C' und A", B", C" bezeichnet sind.

Wenn die beweglichen Kontakte in Anlage an die gemäß der Darstellung in Fig. 3 unteren Kontakte C, C bzw. C" kommen, ist der Motor 82 eingeschaltet und läuft in seiner normalen Betriebsrichtung, so daß sich gemäß der Darstellung in Fig. 1 die Photodiode 76 von links nach rechts auf der Gewindespindel 80 verschiebt.

Wenn die beweglichen Kontakte in Anlage an die gemäß der Darstellung in Fig.3 mittleren Kontakte B, B' bzw. B" kommen, ist der Motor 82 ausgeschaltet, so daß sich die Gewindespindel 80 nicht drehen kann.

Wenn schließlich die beweglichen Kontakte in Anlage an die oberen stationären Kontakte A, A' A" kommen, so wird die Drehrichtung des Motors 82 umgekehrt, d.h. die Photodiode 76 wird gemäß der Darstellung in Fig. 1 von rechts in die linke Ausgangsstellung am Anfang der Cigarette 12 zurückgeführt.

Mit dem Schalter S1 ist ein weiterer Schalter S2 verbunden, mit dem in noch zu erläuternder Weise die grundsätzliche Betriebsart der Einrichtung eingestellt werden kann.

Im einzelnen ist dabei ein Verbindungspunkt der beiden stationären Kontakte A' und C" des Schalters S1 mit einem ersten beweglichen Kontakt K2 des Schalters S2 verbunden,

- 1 5 130031/0103

während ein Verbindungspunkt der beiden stationären Kontakte C und A" des Schalters S1 an einen zweiten beweglichen Kontakt K3 des Schalters S2 angeschlossen ist. Schließlich ist noch der Kontakt A des Schalters S1 mit einem dritten beweglichen Kontakt K1 des Schalters S2 verbunden.

Der gemäß der Darstellung in Figo 3 obere, mit dem stationären Kontakt A verbundene bewegliche Kontakt K1 des Schalters S2 kann zwischen einer Schaltstellung I, in welcher er an Erde liegt, und einer Schaltstellung II umgestellt werden, in der er über einen Widerstand R2 mit dem positiven Anschluß einer Spannungsquelle 114 verbunden ist.

Der gemäß der Darstellung in Fig= 3 mitterle Kontakt K2 kann zwischen einer Schaltstellung I' und einer Schaltstellung II' umgestellt werden, in der er direkt an dem positiven Pol der Spannungsquelle 114 anliegt.

Der gemäß der Darstellung in Fig. 3 untere bewegliche Kontakt K3 des Schalters S2 kann schließlich zwischen einer

ti

Schaltstellung I'■ _f in der er an Masse liegt, und einer Schaltstellung II" umgestellt werden.

Die beiden Schaltstellungen I' und I" sind über einen gemeinsamen Punkt 130 verbunden, der wiederum über einen Widerstand R1 und eine Leitung 113 an dem positiven Pol der Spannungsquelle 114 sowie über die Kollektor~Emitter-Strecke eines Transistors 121 an Masse liegt. Die Basis des Transistors 121 ist über eine Leitung 122 mit dem oberen beweglichen Kontakt des Schalters S1 verbunden. Die beiden anderen beweglichen Kontakte des Schalters S1 sind an den Motor 82 angeschlossen.

Die Photodiode 76 liegt mit einem Anschluß über einen Widerstand R3 an Masse und mit dem anderen Anschluß über eine Leitung 115 an dem positiven Pol der Spannungsquelle

- 16 -

130031/0103

BAD ORIGINAL

Zwischen dem Widerstand R3 und der Photodiode 76 zweigt eine Leitung 116 zu einem Komparator 117 ab, dem an seinem +Eingang das Ausgangssignal der Photodiode 76.und an seinem -Eingang auf einer Leitung 118 eine Bezugsspannung zugeführt wird, deren Höhe variiert werden kann. Die Einstellung der Bezugsspannung erfolgt in einer Rückkopplungsschaltung 119, die Widerstände R4 und R5, einen Kondensator C3 und ein Potentiometer P1 enthält. Mittels des Potentiometers P1 kann die Bezugsspannung verstellt werden.

Der Ausgang des Komparators 117 ist über einen weiteren Widerstand R6 und eine Leitung 120 mit der Basis des Tran-, sistors 121 verbunden.

Der negative Pol der 15V liefernden Spannungsquelle ist über zwei Kondensatoren C1 und C2 mit dem positiven Pol verbunden, wie man in Fig. 3 erkennen kann.

In der gezeigten unteren Stellung des Schalters S2 ist der stationäre Kontakt I' über die Leitung 113 und den Widerstand R1 mit dem positiven Pol der Spannungsquelle 114 verbunden, während der Kontakt I" auf Massepotential liegt. ■ .

Im folgenden soll die Funktionsweise der elektrischen Steuerschaltung erläutert werden. Nachdem die Cigarette 12 in die Halterung 15 eingesetzt und die Halterung 15 an die Rauchmaschine 20 angeflanscht worden ist, wird die Cigarette 12 angeraucht. Dann wird die Photodiode 76 an das gemäß der Darstellung in Fig. 1 linke Ende der Gewindewelle80 zurückgefahren, indem der Schalter S1 so verstellt wird, daß seine beweglichen Kontakte an den stationären Kontakten A, A' bzw. A" anliegen. Wenn das linke Ende erreicht ist, wird der Schalter S1 umgestellt, so daß seine beweglichen Kontakte an den stationären Kontakten C, C und C" anliegen,

- 17 -

130031/0103

6505 - 17 -

der Motor 82 sich in der normalen Betriebsrichtung dreht und die Photodiode 76 gemäß der Darstellung in Fig« 1 nach rechts bewegt wird= Diese Bewegung der Photodiode 76 ist mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Glutzone 14 der Cigarette 12 gekoppelt, so daß sie sich entsprechend der Bewegung der Glutzone 14 nach rechts verschiebt.

Diese "Fixierung" der Photodiode 76 auf die Glutzone 14 der Cigarette 12 kann in Abhängigkeit von der Stellung des Schalters S2 auf eine der beiden folgenden Weisen erreicht werden:

Wenn sich der Schalter S1 in der Betriebsstellung befindet und die beweglichen Kontakte des zweiten Schalters ,S2 an den stationären· Kontakt^I, I" bzw. I" anliegen, wie es in Fig. 3 zu erkennen ist, fließt Strom von dem positiven Pol der Spannungsquelle 114 über den Widerstand RT, die Kontakte I', C",den Motor 82 sowie die Kontakte C und II", wodurch der Motor 82 sich dreht und die Photodiode 76 auf der- Gewindewelle 80 verschoben wird. Wenn nun die Photodiode 76 eine Stelle erreicht, an der sie von der Glutzone 14 der Cigarette 12 eine Strahlung mit einer genau definierten Intensität empfängt, wird die Photodiode 76 leitend, d.h., sie ,steuert durch= Nun kann durch die Photodiode 76 ein Strom fließen, der in dem Komparator mit einer Bezugsgröße verglichen wird, wobei der Komparator 117 bei Gleichheit ein Ausgangssignal erzeugt, das an die Basis des Transistors 121 angelegt wird und diesen durchsteuert, so daß der Stromfluß aus der Leitung 113 nicht mehr über den Motor 82, sondern direkt über den Transistor 121 erfolgt und damit der Motor 82 angehalten wird. Dies bedeutet also, daß auch die Photodiode 76 auf der Gewindewelle 80 sich nicht mehr verschiebt, wodurch die Photodiode 76 auf die Glutzone 14 der Cigarette 12 fixiert ist. ·

- 18 -

130031/0103

BAD ORIGINAL

Erst wenn die im allgemeinen kegelförmige Glutzone 14 der Cigarette 12 aus dem Ansprechbereich der Photodiode 76 herausgewandert ist, wird der Transistor 121 wieder gesperrt und dadurch der Motor 82 wieder in Gang gesetzt.

Bei dieser Funktionsweise wird also die Photodiode 76, von der Spitze des Glutkegels 14 aus gesehen, nachgeführt.

Bei der Umstellung des Schalters S2 auf die stationären Kontakte II, II' und II", wobei die Kontakte II' und II" über den Elektromotor 82 verbunden sind, fließt kein Strom, wenn die Photodiode 76 nichtleitend ist und damit nicht durchgesteuert wird. Entsprechend dreht sich auch der Motor 82 nicht, so daß die Photodiode 76 stationär ,bleibt.

Erst wenn sich der Glütkegel 14 der Cigarette 12 dem Ansprechbereich der Photodiode 76 nähert, wird die Photodiode 76 leitend und steuert durch, wodurch auf die oben erläuterte Weise ein Signal an die Basis des Transistors 121 angelegt wird, so daß dieser ebenfalls durchgesteuert wird und damit den Motor 82 und den Vorschub der Gewindewelle 80 in Betrieb setzt. Bei dieser Arbeitsweise wird die Photodiode 76 also vor der Glutzone 14 in Richtung auf das Mundstück, d.h.. auf den Filter 13 zu, verschoben.

Um den einwandfreien Rücklauf des Motors 82 bei Stellung II des Schalters S2 zu ermöglichen, muß der Transistor ,121 durchgesteuert sein. Für diesen Zweck ist die über die Kontakte II und A an den positiven Pol der Spannungsquelle 114 angeschlossene Rückführleitung 122 vorgesehen, die mit der Basis des Transistors 121 verbunden ist.

Der Ansprechbereich der Photodiode, d.h. die Strahlungsintensität, bei der die Photodiode 76 anspricht, kann mittels des Potentiometers P1 festgelegt werden.

- 19 130031/0103

6505 - 19 -

Da also die Photodiode 76 entsprechend der Bewegung der Glutzone 14 der Cigarette 12 gemäß der Darstellung in Fig. 1 von links nach ^echts mitgeführt wird, verschiebt sich auch das Rohr 48 der Strangkammer 46 gemäß der Darstellung in Fig. 2 nach rechts auf dem äußeren Rohr 39 der Filterkammer 34. Dadurch bleibt also die kegelförmige Glutzone 14 immer außerhalb des Ventilationsmeßkopfes 10, während der jeweils verbleibende, restliche Strang der Cigarette von einem Bereich kurz hinter der Glutzone 14 (siehe Fig. 1) bis zum Beginn des Filters 13 nach außen hin luftdicht abgeschlossen wird. Auch der Filter 13 der Cigarette 12 wird in der Filterkammer 34, getrennt von dem Strang, nach außen hin luftdicht abgeschlossen.

Da in den beiden Strömungsmessern 60, 62, 64 bzw. 68, 70, 72 der Filterventilationsstrom bzw. der Strangventilationsstrom gemessen werden, läßt sich aus dem bekannten, erzwungenen Volumenstrom der Rauchmaschine der Ventilationsgrad der Filterventilation bzw. der Strangventilation erfassen.

Der Druckmeßstutzen 16 an der Halterung 15 des Ventilationsmeßkopfes 10 wird zur.Messung des Strömungswiderstandes benutzt. Dabei kann der Differenzdruckaufnehmer 24, 26 den Differenzdruck zwischen dem Druckmeßstutzen und einem anderen, bestimmten Bezugspunkt der Cigarette messen. Bei diesem anderen, bestimmten Bezugspunkt kann es sich um

a) den Umgebungsluftdruck, wodurch man den Strömungswiderstand der Cigarette 12, den sogenannten" Zugwiderstand offen" erhält,

b) den Einlaß 50 für die Strang-Ventilationsluft, wodurch man den Druckabfall über das Strangpapier, den Strang und den Filter 13 erhält, sowie um den

- 20 -

130031/0103 BAD

σ) Einlaß 42 für die Filter-Ventilationsluft handeln, wodurch man den Druckabfall und damit den Strömungswiderstand von Filterventilationszone und Filtermaterial erhält.

Da die Druckvorgänge nicht stationär geführt werden können, muß man den maximal auftretenden Differenzdruck in geeigneter Weise erfassen, speichern und bei der Auswertung rechnerisch berücksichtigen.

130031/0103

Claims

'£atentanwaH~~Pr. Lothar Marx ./' ,:. -\.: .Dipl.-Phys. Am Brombeerschlag 8000 München 70 Telefon 089 713813 Anwaltsakte 6505 München, 4 a j B.A.T. Cigaretten-Fabriken GmbH Alsterufer 4 2000 Hamburg 36 Einrichtung zur Bestimmung des Strömungsverhaltens eines räuchbaren Artikels Patentansprüche

1. Einrichtung zur Bestimmung des Strömungsverhaltens eines rauchbaren Artikels mit einer an eine Rauchmaschine angeschlossenen Halterung für den rauchbaren Artikel und mit einem mit der Halterung verbundenen Strömungsmesser, gekennzeichnet durch eine luftdicht abgeschlossene, auf der Halterung (15) verschiebbare und den rauchbaren Artikel (12) zumindest teilweise umgeuende Kammer (46) mit einem Gaseinlaß (50), und durch einen an den Gaseinlaß (50) angeschlossenen Strömungsmesser (68, 70, 72)ο

DoutDdie Band Mönchen 67/41111 (BLZ JüO70Oi0) Postscheckkonto Manchen 154221-803

BAD ORIGINAL

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die Halterung (15) und ggf. einen Filter (13) des rauchbaren Artikels (12) luftdicht umgebende Filterkammer (34), und durch eine auf der Filterkammer (34) verschiebbare, den Strang des rauchbaren Artikels (12) zumindest teilweise umgebende Strangkammer (46).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Halterung (15) und der Filterkammer (34) O-Ringe (32) vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine am strangseitigen Filterende anliegende elastische Dichtungsscheibe (40).

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkammer (34) einen Gaseinlaß (42) aufweist, der an einen Strömungsmesser (60, 62, 64) angeschlossen ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Filterkammer (34) und der Strangkammer (46)· elastische Dichtungsringe (44) , insbesondere aus Polytetrafluorethylen, angeordnet sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangkammer (34) durch eine an dem rauchbaren Artikel (12) anliegende, elastische Dichtungsscheibe (54) abgedichtet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (15) einen Borgwaldt-Halter (28) und ein an die Rauchmaschine (20) angeschlossenes Rohr (30) mit einem Auslaß (16) aufweist, der an einen Druckmesser (24, 26) angeschlossen ist.

130031/0103

BAD ORIGINAL

6505 - 3

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (46) den rauchbaren Artikel (12) mit Ausnahme der Glutzone (14) luftdicht umgibt.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer {^6) entsprechend der Bewegung der Glutzone (14) mitgeführt wird.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen der Bewegung der Glutzone (14) des rauchbaren Artikels (12) folgenden Fühler (76) für die Strahlung der Glutzone, und durch eine Vorrichtung zur Mitführung der Kammer (46) entsprechend der Verschiebung des Fühlers (76).

12. Einrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine parallel zu dem rauchbaren Artikel (12) verlaufende Schiene (80) für die' Verschiebung des als Photodiode (76) ausgebildeten, der Glutzone (14) folgenden Fühlers, und durch eine starre Verbindung (56) zwischen der Photodiode (76) und der Kammer (46).

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Verbindung als Mitnehmer (56) ausgebildet 1st. '

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene als Gewindewelle (80) ausgebildet ist, die über einen von der Photodiode (76) gesteuerten Motor (82) gedreht wird.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchsteuerung der Photodiode (76) der Stromkreis des Motors (82) für die Gewindewelle (80) unterbrochen wird.

16. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchsteuerung der Photodiode (76) der Strom-

kreis des Motors (82) für die Gewindewelle (80) geschlossen wird.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, gekennzeichnet durch ein bei der Durchsteuerung der Photodiode (76) betätigtes Schaltelement (121) im Stromkreis des Motors (82).

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltelement ein Transistor (121) verwendet wird.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, gekennzeichnet durch einen im Stromkreis des Motors (82)
angeordneten Schalter zur wahlweisen Parallel- oder Reihenschaltung des Schaltelementes (121).

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, gekennzeichnet durch einen weiteren Schalter (S1) für die Umschaltung der Drehrichtung bzw. zum Anhalten des Motors (82) für die Gewindewelle (80).

130031/0103