DE3002244C2 - Vorrichtung zur Bestimmung des Strömungsverhaltens eines stabförmigen, rauchbaren Artikels - Google Patents

Description

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

Unter dem Begriff »rauchbarer Artikel« werden Cigarren, Cigarillos und insbesondere Cigaretten verstanden, soweit diese im wesentlichen glatt, rund und gleichförmig sind. Im Folgenden sollen hier interessierende Probleme solcher rauchbarer Artikel an Hand von Cigaretten erläutert werden.

Unter dem Gesichtspunkt des Strömungsverhaltens sind der Strömungswiderstand, die Ventilationsart sowie die Größe der Ventilation wesentliche Konstruktionspararneter einer Cigarette. Dabei wird mit »Ventilationsstrom« der nicht durch die Glutzone in die Cigarette eindringende Luftstrom bezeichnet. Der »Ventilationsgrad« ist der Anteil des Vciitilationsstromes an dem am Mundstückende austretenden Gesamt-Luftstrom.

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.

Diese 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.

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 Gesamt-Ventilationsgrad laufend überwacht.

So ist aus der DE-OS 26 50 058 eine Rauchmaschine bekannt, die eine Halterung für eine zu untersuchende Cigarette aufweist. Eine Unterdruckquelle saugt einen Luftstrom durch die Cigarette, in dessen Bahn ein Strömungsmesser vorgesehen ist. Durch Einstellen der Stromungsmenge können verschiedene Rauch-Zustflnde simuliert werden.

Weiterhin geht aus der DE-OS 27 10 918 eine Vorrichtung zur Bestimmung des Strömungsverhaltens einer eine Ventilationszone aufweisenden Filtercigarette hervor, die eine Halterung für die Filtercigarette, eine luftdicht abgeschlossene, den Tabakstrang zumindest teilweise umgebende Kammer mit einem Gaseinlaß sowie einen an den Gaseinlaß angeschlossenen Strömungsmesser und schließlich eine zumindest die Ventilationszone des Filters umgebende Filterkammer aufweist In einem ersten Meßschritt wird die Gesamtventilation dieser filtercigarette einschließlich der Ventilationszone des Filters bestimmt, während in einem zweiten Meßschritt nur noch der Ventilationsstrom durch den Tabakstrang erfaßt wird. Aus der Differenz zwischen den beiden Meßergebnissen kann ermittelt werden, ob die Ventilation den gewünschten Wert hat. Dabei kann jedoch wahlweise nur entweder der Strömungswiderstand oder der Ventilationsstrom bzw. der Ventilationsgrad bestimmt werden. Die gleichzeitige Messung dieser beiden Größen ist nicht möglich.

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

Weiterhin ist aus der DE-AS 10 25 173 eine Vorrichtung zum Bestimmen des Zugwiderstandes von Cigaretten bekannt, bei der eine den Filter umgebende Filterkammer durch elastische Dichtscheiben gegen die Umgebung abgedichtet ist

Weiterhin geht aus der US-PS 40 96 867 eine Vorrichtung zur Bestimmung der teilchenförmigen Verbrennungsprodukte einer definierten Tabakmenge hervor, bei der diese von einem Proberohr aufgenommene Tabakmenge mittels eines Linearantriebes in einen Ofen geschoben und dort verbrannt wird.

Eine Vorrichtung zur Bestimmung des Strömungsverhaltens eines stabförmigen, rauchbaren Artikels der angegebenen Gattung ist schließlich aus der US-PS 31 15 767 bekannt und weist eine an eine Rauchmaschine angeschlossene Halterung für das Mundstück des rauchbaren Artikels, eine luftdicht gegenüber der Umgebung abgeschlossene, den rauchbaren Artikel zumindest teilweise umgebende und gegebenenfalls über die Halterung in längsaxialer Richtung des Artikels verschiebbare Kammer mit einem Gaseinlaß sowie einen an den Gaseinlaß angeschlossenen Strömungsmesser auf. Mit dieser Vorrichtung kann jedoch nur der Ventilationsgrad eines definierten Teils der Cigarette, und zwar einschließlich des Ventilationsgrades des Filters, gemessen werden. Eine Unterscheidung zwischen Ventilationsgrad des Tabakstrangs und Ventilationsgrad des Filters ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Strömungsverhaltens eines stabförmigen, rauchbaren Artikels der angegebenen Gattung zu schaffen, mit der bei einem brennenden rauchbaren Artikel gleichzeitig die einzelnen Ventilationsströme von Tabakstrang und Filter ermittelt werden können.

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

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß neben der den Strang des rauch baren Artikels mit Ausnahme der Glutzone umgebenden Strangkammer eine abgetrennte Filterkammer vorgesehen ist und die Strangkanimer, der Glutzone folgend, längs des rauchbaren Artikels verschoben werden kann. Auf diese Weise läßt sich die Strangventilation von der Filterventilation trennen, so daß die zugehörigen Strömungsparameter exakt bestimmt werden und damit Aussagen über das Strömungsverhalten eines rauchbaren Artikels mit Filter, und zwar auch über desto sen Änderung während des Abrauchens, gemsicht werden können.

Um neben den Ventilationsströmen gleichzeitig auch den Strömungswiderstand messen zu können, wird an die Leitung zwischen der Halterung und der Rauchma schine ein Druckmesser angeschlossen, der den Diffe renzdruck zwischen dem Anschlußpunkt, im allgemeinen dem mundstückseitigen Ende des rauchbaren Artikels, und einem bestimmten, anderen Bezugspunkt des rauchbareu Artikels mißt Als dieser Bezugspunkt kom men der Umgebungsluftdruck, wod'./ch man den Strö mungswiderstand des rauchbaren Artü.els, den sogenannten »Zugwiderstand offen«, erhält, weiterhin der Anschluß für die Strangventilationsluft, wodurch man den Druckabfall über das Strangpapier, den Strang und den Fi! Ear mißt, oder der Anschluß für die Filterventilation in Frage; in dem zuletzt erwähnten Fall erhält man den Strömungswiderstand von Filterventilationszone und Filtermaterial. Aus Gründen der Platzersparnis und zur Vereinfa chung der Zuleitungen sollten am rauchmaschinenseiti- gen Ende der Vorrichtung sowohl die Ventilationsluft für die Filterventilation als auch die Ventilatioiisluft für die Strangventilation zugeführt werden.

Die Verschiebung der Strangkammer mit der Glutzo-

ne ermöglicht Messungen im nicht stationären Fall, d. h, auch im Verlauf des zugweisen Abrauchens eines brennenden Artikels können der Strömungswiderstand, die Ventilationsströme und der Ventilationsgrad benimmt werden. Bei der Messung wird die durch den Brennvor gang resultierende Verkürzung der Stranglänge selbst tätig berücksichtigt, so daß die oben angegebenen Parameter während des gesamten, zugweisen Abrauchens gemessen und gegebenenfalls auch deren Ver'auf aufgezeichnet werden können. Dadurch lassen sich auch et- waige Änderungen dieser Parameter über die Länge des rauchbaren Artikels erfassen.

Die Strangkammer muß während des einzelnen Zuges stationär gehalten werden, da in diesem Zeitraum die Strömungsmessungen durchgeführt werden sollen.

Diese Nebenbedingung läßt sich leicht einhalten, wenn die als elektrooptischer Detektor dienende Photodiode auf einen Punkt der Glutzone ausgerichtet wird, dessen Tamperaturverteilung sich während des Zuges nur wenig ändert Durch Experimente ist festgestellt worden, daß die Temperatur der Gtutzone in einigein 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 FiI- terkammer und die Strangkammer durch zueinander konzentrische Rohre gebildet, so daß sich «in seiir kompakter Aufbau mit kleinen Totvolumina und kleinen Eigenwiderständen ergibt. Die gesamte Vorrichtung kann zum Zwecke der R .inigung in Einzeiteile zerlegt wer-

« den, da die einzelnen Rohre nur über Dichtungen miteinander verbunden sind. Durch entsprechende Auswahl der Abmessungen der Rohre sowie der verwendeten Dichtungen läßt sich die Vorrichtung an unter-

schiedliche Cigaretten- bzw. Filter-Abmessungen anpassen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispieien unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Bestimmung des Strömungsverhaltens eines rauchbaren Artikels,

F i g. 2 einen Schnitt durch den Ventilationsmeßlcopf, und

Fig.3 eine Schaltskizze des elektrischen Teils der Einrichtung.

Wie man in Fi g. 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 angcSCuiOSScn

Die Halterung 15 ist mit einem Auslaß bzw. Druckmeßstutzen 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 10 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.

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 F i g. 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« 34 bezeichnet da diese nur den Filter 13 der Cigarette 12 enthält Der Übergang vom Filter 13 zum Tabakstrang erfolgt also etwa an der Stelle der elastischen Dichtungsscheibe 40.

Zwischen der Außenfläche des Rohres 30, Halterung 15 und der Innenfläche des inneren Rohres 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 Einlaßstutzen 42 auf, durch den die Filterventilationsluft zugeführt werden kann.

Wie man in F i g. 1 erkennt erfolgt die Zuführung der Ventilationsluft 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 F i g. 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 F i g. 2 linke Seite durch eine Stirnplatte 52 verschlossen ist. Auch

ίο 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 au ßeren Rohr 39 wird durch Ringe aus Polytetrafluorethy len hergestellt, die gleichzeitig eine gute Dichtung und gute Gleiteigenschaften gewährleisten.

Der Räum zwischen den beiden Stirnflächen 52 un^ 37 sowie zwischen dem mittleren Rohr 38 und dem au ßeren Rohr 39 bzw. dem Rohr 48 wird als »Strangkam mer« 46 bezeichnet und weist einen Einlaßstutzen 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-EIe ment mittels eines Differenzdruckaufnehmers 70 ermit telt so daß in der einen Verstärker und einen Integrator enths'tenden Auswertschaltung 72 der Strangventilationsstrom als Meßgröße berechnet und angezeigt werden kann.

Durch Verwendung unterschiedlich großer elastischer Dichtungsscheiben aus Polytetrafluorethylen sowie unterschiedlicher Cigarettenhalter ist es möglich, rauchbare Artikel 12 mit unterschiedlichen Durchmessern zu messen. Auch Proben mit unterschiedlicher Län- ge, und zwar sowohl von Filter 13 als auch von Strang, können ebenfalls untersucht werden, da sich die wirksamen 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 34 gemäß der Darstellung in F i g. 2 nach rechts dient. An dem Rohr 48 der Strangkammer 46 ist ein Mitneh mer 56 angebracht der (vgl. F i g. 1) 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 (vgl. die weiter unten be schriebene Betriebsweise A) auf eine Stelle, Jie sich etwas vor (d. h. in F i g. 1 links von) 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, dis über einen Motor 82 gedreht werden kann. Das Ausgangssignal der Photodiode 76 wird über eine Leitung 86 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 Fiiterkammer 46 gemäß der Darstellung in F i g. 2 nach rechts verschoben, so daß auch beim zugweisen Abrauchen die Ventilation sowie der Strömungswiderstand des jeweils verbleibenden Strangs sowie zusätzlich die

Ventilation des Fillers 13 gemessen werden können.

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

Im Stromkreis des Motors 82 befindet sich ein Schalter 51, mit dem die Drehrichtung des Motors 82 umgeschal?/: bzw. der Motor angehalten werden kann. Dieser Scha/ter 51 weist drei bewegliche Kontakte auf, von denen jeder in Anlage an drei stationäre Kontakte kommen kann, die mit A. B, C; A', B\ C und A". B", C" bezeichnet sind.

Wenn die beweglichen Kontakte in Anlage an die gemäß der Darstellung in F i g. 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 F i g. 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 F i g. 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', /4"kommen, so wird die Drehrichtung des Motors 82 umgekehrt, d. h. die Photodiode 76 wird gemäß der Darstellung in F i g. I von rechts in die linke Ausgangsstellung am Anfang der Cigarette 12 zurückgeführt.

Mit dem Schalter 51 ist ein weiterer Schalter 52 verbunden, mit dem in noch zu erläuternder Weise die grün-''sätzliche Betriebsart der Einrichtung eingestellt werden kann.

Im einzelnen ist dabei ein Verbindungspunkt der beiden stationären Kontakte A' und C" des Schalters 51 mit einem ersten beweglichen Kontakt K 2 des Schalters 52 verbunden, während ein Verbindungspunkt der beiden stationären Kontakte C und A" des Schalters 51 an einen zweiten beweglichen Kontakt K 3 des Schalters 52 angeschlossen ist. Schließlich ist noch der Kontakt A des Schalters 51 mit einem dritten beweglichen Kontakt K 1 des Schalters 52 verbunden.

Der gemäß der Darstellung in F i g. 3 obere, mit dem stationären Kontakt A verbundene bewegliche Kontakt K 1 des Schalters 52 kann zwischen einer Schaltstellung I, in welcher er an Erde liegt, und einer Schaltstellung Il umgestellt werden, in der er über einen Widerstand R 2 mit dem positiven Anschluß einer Spannungsqucllc 114 verbunden ist.

Der gemäß der Darstellung in F i g. 3 mittlere Kontakt K 2 kann zwischen einer Schaltstellung Γ und einer Schaltstellung ΙΓ umgestellt werden, in der er direkt an dem positiven Pol der Spannungsquelle 114 anliegt

Der gemäß der Darstellung in F i g. 3 untere bewegliche Kontakt K 3 des Schalters 52 kann schließlich zwischen einer Schaltstellung I", in der er an Masse liegt, und einer Schaltstellung H" umgestellt werden.

Die beiden Schaltstellungen Γ und I" sind aber einen gemeinsamen Punkt 130 verbunden, der wiederum über einen Widerstand R 1 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 51 verbunden. Die beiden anderen beweglichen Kontakte des Schalters 51 sind an den Motor 82 angeschlossen.

Die Photodiode 76 liegt mit einem Anschluß über einen Widerstand R 3 an Masse und mit dem anderen Anschluß über eine Leitung 115 an dem positiven Pol der Spannungsquelle 114.

Zwischen dem Widerstand R 3 und der Photodiode 76 zweigt eine Leitung 1116 zu einem Komparator 117 ab, dem an seinem + Eingang das Ausgangssignal der Photodiode 76 und an seinem - Eingang auf einer Leitung 118 eine Bezugsspanriung zugeführt wird, deren Höhe variiert werden kann. Die Einstellung der Bezugsspannung erfolgt in einer Rückkopplungsschaltung 119, die Widerstände Λ 4 und R 5, einen Kondensator C 3 und

ίο ein Potentiometer Pt enthält. Mittels des Potentiometers P1 kann die Bezugsspannung verstellt werden.

Der Ausgang des Komparators 117 ist über einen weiteren Widerstand R 6 und eine Leitung 120 mit der Basis des Transistors 121 verbunden.

Der negative Pol der 15 V iiefernden Spannungsquelle ist über zwei Kondensatoren CX und C 2 mit dem positiven Pol verbunden, wie man in F i g. 3 erkennen kann.
In der gezeigten unteren Stellung des Schalters 52 ist der stationäre Kontakt 1' über die Leitung 113 und den Widerstand R 1 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 angezündet. Dann wird die Photodiode 76 an das gemäß der Darstellung in F i g. 1 linke Ende der Gewindewelle 80 zurückgefahren, indem der Schalter 51 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 51 umgestellt, so daß seine beweglichen Kontakte an den stationären Kontakten C. C und C" anliegen, der Motor 82 sich in der normalen Betriebsrichtung dreht und die Photodiode 76 gemäß der Darstellung in F i g. 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 5 2 auf eine der beiden folgenden Weisen erreicht werden:

Betriebsweise A

Wenn sich der Schalter 51 in der Betriebsstellung beiindet und die beweglichen Kontakte des zweiten Schalters 52 an den stationären Kontakten 1, Γ bzw. I" anliegen, wie es in F ί g. 3 zu erkennen ist, fließt Strom von dem positiven Pol der Spannungsquelle 114 über den Widerstand R 1, die Kontakte Γ, 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 (Mindest-)Intensität empfängt wird die Photodiode 76 leitend, & h, sie steuert durch. Nun kann durch die Photodiode 76 ein Strom fließen, der in dem Komparator 117 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 a) 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 b) Glutzone 14 der Cigarette 12 fixiert ist.

Erst wenn die im allgemeinen kegelförmige Glutzone 14 der Cigarette 12 aus dem Ansprechbereich der Pho- c) todiode 76 nerausgewandert ist, wird der Transistor 121 wieder gesperrt und dadurch der Motor 82 wieder in Gang gesetzt.

Bei dieser Betriebsweise A wird also die Photodiode 76 dem Glutkegel 14 von seiner Spitze her nachgeführt.

den Umgebungsluftdruck, wodurch man den Strömungswiderstand der Cigarette 12, den sogenannten »Zugwiderstand offen« erhält,
den Einlaß 50 für die Strang-Ventilationsluft, wodurch man den Druckabfall über das Strangpapier, den Strang und den Filter 13 erhält, sowie um den
Einlaß 42 für die Filter-Ventilationsluft handeln, wodurch man den Druckabfall und damit den Strömungswiderstand von Filterventilationszone und Filtermaterial erhält.

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Betriebsweise B

Bei der Umstellung des Schalters 52 auf die stationären Kontakte II, ΙΓ und II", wobei die Kontakte ΙΓ 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 Glutkegel 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 Betriebsweise B wird die Photodiode 76 also vor der Glutzone 14 hergeschoben.

Um den einwandfreien Rücklauf des Motors 82 bei Stellung Il des Schalters 52 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.

Da also die Photodiode 76 entsprechend der Bewegung der Glutzone 14 der Cigarette 12 gemäß der Darstellung in F i g. 1 von links nach rechts mitgeführt wird, verschiebt sich auch das Rohr 48 der Strangkammer 46 gemäß der Darstellung in F i g. 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 12 von einem Bereich kurz (in Brennrichtung) vor 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 luftdich t 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. μ 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 16 und einem anderen, bestimmten Bezugspunkt der Cigarette messen. Bei diesem anderen, bestimmten Bezugspunkt kann es sich um

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

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bestimmung des Strömungsverhaltens eines stabfönnigen, rauchbaren Artikels

a) mit einer an eine Rauchmaschine angeschlossenen Halterung für das Mundstück des rauchbaren Artikels,

b) mit einer luftdicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen, den rauchbaren Artikel zumindest teilweise umgebenden und gegenüber der Halterung in längsajcialer Richtung des Artikels verschiebbaren Kammer mit einem Gaseinlaß, und Id

c) mit einem an den Gaseinlaß angeschlossenen Strömungsmesser, dadurch gekennzeichnet, daß

d) von der Kammer eine feststehende, die Halterung }15) und einen Filter (13) des rauchbaren Artikels (12) luftdicht umgebende Filterkammer (34) abgetrennt ist, welche einen Gaseinlaß (42) mit einem weiteren Strömungsmesser (60, 62) aufweist, daß

e) die Kammer als eine auf der Filterkammer (34) längsaxial verschiebbar, den Strang des rauchbaren Artikels (12) mit Ausnahme der Glutzone (14) umgebende Strangkammer (46) ausgebildet ist, und daß

f) Mittel (56,80,82) zum Verschieben der Strangkammer (46) gemeinsam mit einem, der Glutzone (J4) längs dt 3 Artik* Js selbsttätig folgenden, elektrooptischen Detektor (76) vorgesehen sind.

35

2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Halterung (15) und der Filterkammer (34) O-Ringe (32) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß das strangseitige FiI-terende durch eine elastische, den rauchbaren Artikel (12) umgebende Dichtungsscheibe (40) abgecüzhtet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Filterkammer (34) und der Strangkammer (46) elastische Dichtungsringe (44), insbesondere aus Polytetrafluorethylen, angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine parallel zu dem rauchbaren Artikel (i2) verlaufende Führung (80) für die Verschiebung des als Photodiode (76) ausgebildeten, der Glutzone (14) folgenden elektro-optischen Detektors, und durch eine starre Verbindung (56) zwischen der Photodiode (76) und Strangkammer (46).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Verbindung als Mitnehmer (56) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder

6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung als Ge- βο windewelle (80) ausgebildet ist, die über einen von der Photodiode (76) gesteuerten Motor (82) gedreht wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltelement im Stromkreis des Motors (82) vorhanden ist, das bei der Durchsteuerung der Photodiode (76) den Stromkreis des Motors (82) für die Gewinclewelle (80) unterbricht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltelement im Stromkreis des Motors (82) vorhanden ist, das bei der Durchsteuerung der Photodiode (76) den Stromkreis des Motors (82) für die Gewindewelle (80) schließt

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder

9, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltelement ein Transistor (21) verwendet wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

10, gekennzeichnet durch einen im Stromkreis des Motors (82) angeordneten Schalter zur wahlweisen Parallel- oder Reihenschaltung des Schaltelementes zur Wicklung des Motors (82).

IZ Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis

11, gekennzeichnet durch einen weiteren Schalter (Si) zum Anhalten und für die Umschaltung der Drehrichtung des Motors (82) für die Gewindewelle (80).