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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beladen eines strangförmigen, kontinuierlich zugeführten Geschmacksträgers mit einem Geschmacksstoff für Produkte der Tabak verarbeitenden Industrie mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Solche Produkte der Tabak verarbeitenden Industrie sind z.B. Filter. Die Filter werden in einem kontinuierlichen Strang aus einem sogenannten Filtertow hergestellt, in welchen ein mit dem Geschmacksstoff getränkter oder benetzter Geschmacksträger eingeführt wird. Es ist auch denkbar, die Filter in mehreren parallelen Strängen herzustellen, bevorzugt mit einer Herstellung der Filter in zwei parallelen Strängen in einer Doppelstrangmaschine. Das Filtertow selbst ist beispielsweise aus einem Celluloseacetat hergestellt, welches mit einem Mittel zum Auflösen der Acetatfasern, insbesondere Triacetin, behandelt wird. Der Geschmacksträger selbst kann z.B. durch einen endlosen Träger, wie z.B. einem Baumwollfaden, einem Acetatfaden, einem saugfähigen Band oder dergleichen, gebildet sein, welcher mit einem Geschmacksstoff getränkt und/oder benetzt und kontinuierlich in den Strang des Filtermaterials eingeführt wird. Der Geschmacksstoff kann z.B. Menthol sein, welcher der rauchenden Person einen frischen Geschmack vermitteln soll. Das Menthol wird in flüssiger Form als Heißmenthol auf den Geschmacksträger aufgebracht und weist zum Zeitpunkt des Aufbringens eine Temperatur zwischen 40 und 45 Grad Celsius auf. Für den Fall, dass die Temperatur des Menthols sinkt, besteht die Gefahr, dass die Viskosität des Menthols steigt und das Menthol seine für die Verteilung wichtige Fließfähigkeit verliert. Wenn die Temperatur des Menthols hingegen eine Obergrenze, beispielsweise eine Temperatur von 80 Grad, übersteigt, besteht die Gefahr, dass sich die Geschmackseigenschaften des Menthols verändern. Bis zu einer Temperatur von 70 Grad kann ein Erhalten der Geschmackseigenschaften sicher gewährleistet werden.
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Ferner ist es das Bestreben der Hersteller, möglichst viel des Geschmacksstoffs in einer möglichst gleichmäßigen Verteilung in den Filterstrang einzubringen. Aus diesem Grund ist eine hohe Beladung des Geschmacksträgers mit Geschmacksstoff anzustreben, da der Geschmacksstoff dadurch von dem Geschmacksträger in einer größeren Menge in das Filtermaterial eingebracht werden kann. Werden die Geschmacksstoffe mit einer hohen Beladung auf die Geschmacksträger aufgetragen, besteht die Schwierigkeit in einem ausreichend schnellen, sowohl in Längsrichtung als auch quer zur Längsrichtung, homogenen Auftrag auf die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Geschmacksträger. Eine eventuell dadurch bedingte Inhomogenität des Auftrags kann zu Unterschieden im Geschmack und Zugwiderstand der Filter der aufeinanderfolgenden Züge an der Zigarette führen. Insgesamt bildet der Auftrag des Geschmacksstoffes und das Einbringen des Geschmacksträgers mit dem aufgetragenen Geschmacksstoff in den Strang des Filtermaterials eine komplexe Aufgabenstellung, bei deren Lösung eine Vielzahl von Aspekten zu berücksichtigen sind.
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Aus der
EP 2 721 938 A1 ist ferner eine Lösung bekannt, bei der eine Mischkammer vorgesehen ist, in welcher der Geschmacksstoff in einer übersättigten Menge auf den Geschmacksträger aufgebracht wird. Ferner ist zwischen der Zuführeinrichtung und der Mischkammer ein Verteilungsabschnitt vorgesehen, durch den der Geschmacksträger mit dem aufgebrachten Geschmacksstoff hindurchgeführt ist. Der Geschmacksstoff wird bewusst in einer übersättigten Menge, d.h. in einer Menge aufgetragen, welche bewusst so bemessen ist, dass der Geschmacksträger diese nicht vollständig aufsaugen kann, und der Geschmacksstoff an der Außenfläche des Geschmacksträgers in einer Schicht anhaftet. Auf diese Weise lässt sich ein Geschmacksträger über seine Sättigungsgrenze hinaus mit Geschmacksstoff beladen und in den Strang einlegen. Aufgrund des im Anschluss zwischen der Mischkammer und der Zuführeinrichtung vorgesehenen Verteilungsabschnittes wird der Geschmacksstoff an der Oberfläche des Geschmacksträgers aufgrund der durch die Geschwindigkeit des Geschmacksträgers bzw. die Beschleunigung des Geschmacksstoffes wirkenden Trägheitskräfte beim Durchlaufen des Verteilungsabschnitts auf dem Geschmacksträger gleichmäßig verteilt, so dass der Geschmacksstoff nach dem Durchlaufen des Verteilungsabschnitts möglichst ohne Tropfen oder Abschnitte größerer Schichtdicke an dem Geschmacksträger anhaftet. Dabei wird der Geschmacksträger mit dem Geschmacksstoff bewusst über eine längere Wegstrecke in dem Verteilungsabschnitt mit der hohen Geschwindigkeit bewegt, damit der Geschmacksstoff ausreichend Zeit hat, sich selbst aufgrund der wirkenden Trägheitskräfte auf dem Geschmacksträger zu verteilen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einem einfachen konstruktiven Aufbau zu schaffen, mit welcher der in den Filter eingelegte Geschmacksträger mit einer möglichst großen Menge an Geschmacksstoff in einer möglichst gleichmäßigen Verteilung beladen werden kann.
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Zur Lösung wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Mischkammer eine radial außen an den Führungskanal angeschlossene Ringkammer umfasst, durch welche der Geschmacksstoff radial von außen auf den durch den Führungskanal geführten Geschmacksträger aufgetragen wird.
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Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, dass der Geschmacksstoff über den Umfang verteilt auf den Geschmacksträger aufgegeben wird, so dass der Auftrag insgesamt gleichmäßiger verwirklicht werden kann. Dadurch kann die aufgetragene Menge an Geschmacksstoff über den Umfang verteilt bis an die Beladungsgrenze des Geschmacksträgers erhöht werden. Dabei kann durch eine entsprechend genaue Dosierung verhindert werden, dass der Geschmacksträger lokal mit Geschmacksstoff überladen wird. Die Ringkammer umfasst den Führungskanal radial von außen und mündet in den Führungskanal, so dass der Geschmacksträger praktisch durch den von außen aufgegebenen ringförmigen Strom des Geschmacksstoffs hindurchgeführt wird und maximal beladen werden kann.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Spaltweite der Ringkammer veränderbar ist. Durch die vorgeschlagene Lösung kann die auf den Geschmacksträger aufgegebene Menge an Geschmacksstoff in Bezug zu einem Vordruck des Geschmacksstoffes in der Zuströmung variiert werden, da durch die veränderbare Spaltweite die Reibungsverhältnisse und damit der Strömungswiderstand des Geschmacksstoffes in der Ringkammer verändert werden kann.
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Dabei kann die Spaltweite der Ringkammer durch eine Verstelleinrichtung kontinuierlich veränderbar sein, welche gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform automatisiert oder halbautomatisiert ansteuerbar ist. Durch die kontinuierliche Veränderbarkeit der Spaltweite kann der Volumenstrom des Geschmacksstoffes kontinuierlich erhöht oder verringert werden, wodurch die Anpassung der Beladung des Geschmacksträgers mit Geschmacksstoff an einen vorgegebenen Sollwert vereinfacht werden kann. Dabei kann die Anpassung durch eine halbautomatisierte oder automatisierte Ansteuerung im Wege einer Regelung oder Steuerung vorgenommen werden. Dabei kann die Regelung oder Steuerung z.B. in Abhängigkeit von der Detektierung der Ist-Beladung des Geschmacksträgers mit Geschmacksstoff, in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit des Geschmacksträgers oder auch in Abhängigkeit von dem Typ des Geschmacksträgers oder von dem Typ des Geschmacksstoffs vorgenommen werden. Dabei können ferner z.B. unterschiedliche Eigenschaften, wie Viskositäten und dadurch bedingte Fließeigenschaften, des Geschmacksstoffs zur Erzielung der gewünschten Beladung des Geschmacksträgers berücksichtigt werden.
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Alternativ kann die Spaltweite auch durch austauschbare Distanzstücke verändert werden, wodurch ein besonders einfacher konstruktiver Aufbau mit einer veränderbaren Spaltweite verwirklicht werden kann. Ferner kann die Spaltweite dadurch mit einer sehr hohen Genauigkeit einmalig eingestellt und während des Betriebes der Vorrichtung beibehalten werden. Die Distanzstücke können dabei sowohl in der Ringkammer selbst als auch zwischen einem Einsatzstück, welches eine Mantelfläche der Ringkammer bildet, und einer feststehenden Befestigungsfläche des Einsatzstückes an einem Gehäuse der Vorrichtung vorgesehen sein, an dem die zweite Mantelfläche zur Begrenzung der Ringkammer vorgesehen ist.
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Ein besonders gleichmäßiger Auftrag des Geschmacksstoffes kann dadurch verwirklicht werden, indem die Ringkammer den Führungskanal vollumfänglich umfasst, so dass der Geschmacksstoff in einem geschlossenen Ring von außen auf den Geschmacksträger aufgegeben wird. Der Geschmacksstoff wird dadurch unterbrechungsfrei über den Umfang verteilt auf den Geschmacksträger aufgegeben, so dass keine oder nur möglichst wenige nicht mit dem Geschmacksstoff benetzte Umfangsabschnitte anschließend vorhanden sind.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Ringkammer durch zwei konisch in Transportrichtung des Geschmacksträgers auf den Geschmacksträger zulaufende Mantelflächen begrenzt ist. Durch die vorgeschlagene Formgebung der Ringkammer wird der durch die Ringkammer zugeführte Geschmacksstoff in der Zuströmung mit einem Geschwindigkeitsanteil in Richtung der Transportbewegung des Geschmacksträgers aufgegeben, so dass die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Geschmacksträger und dem aufgegebenen Geschmacksstoff verringert ist. Im Idealfall kann die Geschwindigkeit des Geschmacksstoffes in Richtung der Transportbewegung des Geschmacksträgers durch die Wahl der Spaltweite des Ringspaltes und des Vordruckes auch größer oder gleich der Transportgeschwindigkeit des Geschmacksträgers sein, so dass die Differenzgeschwindigkeit gleich null oder sogar negativ ist.
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Dabei kann die Ringkammer in diesem Fall konstruktiv besonders einfach verwirklicht und mit einer sehr hohen Genauigkeit hergestellt werden, wenn eine der konischen Mantelflächen an einem Gehäuse der Mischkammer und die jeweils andere Mantelfläche an einem in das Gehäuse einführbaren Einsatzstück angeordnet ist. Dabei kann die Spaltweite der Ringkammer durch die Position des Einsatzstückes zu der Mantelfläche des Gehäuses bestimmt und verändert werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass eine ringzylindrische Vorkammer vorgesehen ist, aus welcher der Geschmacksstoff in die Ringkammer eingeführt wird. Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass der Geschmacksstoff in der ringzylindrischen Vorkammer zunächst ausgehend von einer Zuführung über den Umfang in einem Ring verteilt wird, bevor er ausgehend von der ringzylindrischen Vorkammer in die Ringkammer eintritt. Ferner können durch die Vorkammer Druckspitzen in der Zuführung des Geschmacksstoffs gedämpft werden, und es kann ein Reservoir an der Vorrichtung geschaffen werden, welches den Betrieb der Vorrichtung auch während einer Unterbrechung der Geschmacksstoffzuführung, z.B. während eines Austauschvorganges eines externen Reservoirs oder eines Anschlusswechsels, ermöglicht.
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Ein besonders einfacher konstruktiver Aufbau der Vorrichtung mit einem konstruktiv besonders einfach verwirklichten Übergang aus der Vorkammer in die Ringkammer kann dabei dadurch verwirklicht sein, indem die Vorkammer durch eine Ausnehmung an dem Einsatzstück gebildet ist. Die Vorkammer wird dadurch durch das Einsatzstück gebildet und kann durch den Austausch des Einsatzstückes mit einer anderen Ausnehmung unter Verwendung desselben Gehäuses verändert werden. Die Ausnehmung grenzt dabei vorzugsweise an die Mantelfläche, welche die Ringkammer begrenzt, so dass die Vorkammer seitlich in die Ringkammer übergeht und mit dieser strömungstechnisch verbunden ist.
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Dabei kann das Einsatzstück bevorzugt einen zylindrischen Abschnitt aufweisen, an dessen Stirnseite die konische Mantelfläche angeordnet ist, und die Ausnehmungen durch eine in dem zylindrischen Abschnitt vorgesehene Nut gebildet sein, welche sich an die konische Mantelfläche anschließt. Durch die vorgeschlagene Lösung wird der Geschmacksstoff in der Vorkammer zunächst auf einem Durchmesser des zylindrischen Abschnittes gleichmäßig über den Umfang verteilt. Da sich die konische Mantelfläche der Ringkammer an der Stirnseite des Einsatzstückes unmittelbar an die Ausnehmung anschließt, fließt der Geschmacksstoff ausgehend von der Vorkammer, d.h. aus der Nut über die Stirnseite des Einsatzstückes auf den Geschmacksträger.
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Dabei kann das Einsatzstück gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einen Führungskanal aufweisen, durch welchen der Geschmacksträger geführt ist. Das Einsatzstück dient damit der Führung des Geschmacksträgers und gleichzeitig dazu, die Ringkammer und bevorzugt auch die Vorkammer auszubilden. Dadurch ist die Ringkammer immer in einer festen Ortsbeziehung zu dem Führungskanal und dem darin geführten Geschmacksträger angeordnet, und der Geschmacksstoff wird mit einer sehr hohen Lagegenauigkeit auf den Geschmacksträger aufgegeben. Dies wird insbesondere dadurch erzielt, da die Austrittsöffnung des Führungskanals unmittelbar an den radial inneren Rand der Ringkammer angrenzt, so dass der Geschmacksstoff von radial außen nach innen unmittelbar auf den Geschmacksträger zuströmt, wobei der Führungskanal den Geschmacksträger in einer zentrischen Position zu der ringförmigen Zuströmung des Geschmacksstoffes hält.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen die Figuren im Einzelnen:
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1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Geschmacksträger und einer Mischkammer;
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2: eine vergrößerte Schnittdarstellung durch die Mischkammer mit einem Einsatzstück und einer Zuführung für einen Geschmacksstoff; und
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3: eine vergrößerte Schnittdarstellung durch das Einsatzstück mit der Ringkammer und der Vorkammer.
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In der
1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beladen eines Geschmacksträgers
3 mit einem Geschmacksstoff zu erkennen. Der Geschmacksträger
3 wird nach dem Beladen mit dem Geschmacksstoff weiter mittels einer nicht dargestellten Zuführeinrichtung in ein Produkt, wie z.B. einen Filter, eingeführt. Eine solche Zuführeinrichtung ist z.B. aus der
EP 2 721 938 A1 bekannt, auf welche diesbezüglich ausdrücklich verwiesen wird. Die
EP 2 721 938 A1 ist damit bezüglich der Zuführeinrichtung des Geschmacksträgers in das Produkt und bezüglich der übergeordneten Anlage zu dem Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung hinzuzurechnen.
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Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 1 und ein darin eingesetztes Einsatzstück 4 sowie einen Anschluss 2 zur Zuführung des Geschmacksstoffs. Nach dem Austreten aus dem Gehäuse 1 wird der Geschmacksträger 3 mit dem daran anhaftenden Geschmacksstoff durch einen Heizschlauch 5 und weiter zu der oben genannten Zuführeinrichtung geführt.
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In der 2 ist das Gehäuse 1 mit dem darin angeordneten Einsatzstück 4 in Schnittdarstellung zu erkennen. In dem Einsatzstück 4 ist ein zentrischer Führungskanal 6 vorgesehen, der sich in dem Gehäuse 1 fortsetzt und zur Führung des darin angeordneten Geschmacksträgers 3 dient. Das Einsatzstück 4 weist einen zylindrischen Abschnitt 7 mit einer konischen Stirnseite und einen radial nach außen vorstehenden Kopf 12 auf, so dass es im Querschnitt T-förmig ausgebildet ist. In dem zylindrischen Abschnitt 7 ist ferner eine Ausnehmung in Form einer Nut vorgesehen, welche sich unmittelbar an die konische Stirnseite anschließt und zusammen mit der gegenüberliegenden Wandung des Gehäuses 1 eine ringzylindrische Vorkammer 8 bildet. Der Anschluss 2 zur Zuführung des Geschmacksstoffs mündet in die Vorkammer 8, so dass die gesamte Vorkammer 8 während des Betriebes der Vorrichtung mit Geschmacksstoff gefüllt ist.
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Die konische Stirnseite des Einsatzstückes 4 weist eine konische Mantelfläche 14 auf, welche in der 3 zu erkennen ist. Ferner ist das Gehäuse 1 in der der konischen Mantelfläche 14 des Einsatzstückes gegenüberliegenden Wandung ebenfalls als konische Mantelfläche 15 ausgebildet. Das Einsatzstück 4 ist über den T-förmigen Kopf 12 mit Befestigungsschrauben 9 in dem Gehäuse 1 verschraubt, wobei zwischen dem T-förmigen Kopf 12 und dem Gehäuse 1 wenigstens ein Distanzstück 11 mit einer vorbestimmten Dicke angeordnet ist. Aufgrund des Distanzstückes 11 kann das Einsatzstück 4 nur soweit in das Gehäuse 1 eingeführt werden, dass zwischen den beiden konischen Mantelflächen 14 und 15 eine Ringkammer 16 gebildet wird, deren Spaltweite durch die Verwendung von Distanzstücken 11 unterschiedlicher Dicke verändert werden kann. Die beiden Mantelflächen 14 und 15 sind parallel zueinander ausgerichtet und als konische Kegel bzw. als Negativfläche eines Kegels ausgebildet und sind so ausgerichtet, dass sie einen spitzen Winkel von ca. 40 bis 50 Grad zu der Transportrichtung T des Geschmacksträgers 3 einschließen. Dadurch wird zwischen dem Gehäuse 1 und dem Einsatzstück 4 eine Ringkammer 16 mit einer konstanten Spaltweite geschaffen, welche auf den Führungskanal 6 und auf den darin geführten Geschmacksträger 3 zuläuft und zwar in der Transportrichtung T des Geschmacksträgers 3. Da sich die an der Stirnseite des Einsatzstückes 4 vorhandene Ringkammer 16 unmittelbar an die Vorkammer 8 anschließt und dadurch strömungstechnisch mit dieser verbunden ist, strömt der Geschmacksstoff ausgehend von der Vorkammer 8 weiter durch die Ringkammer 16 auf den Geschmacksträger 3. Die Ringkammer 16 bildet zusammen mit dem Eintrittsabschnitt in den Führungskanal 6 die Mischkammer 10 aus, in der der Geschmacksstoff auf den Geschmacksträger 3 aufgegeben wird. Da die Ringkammer 16 den Führungskanal 6 vollumfänglich umgibt und in diesen mündet, wird der darin geführte Geschmacksträger 3 über den gesamten Umfang mit Geschmacksstoff beladen. Der Geschmacksträger 3 fährt praktisch zentrisch durch einen allseitig aufgegebenen, ringförmigen Strom aus Geschmacksstoff und kann dadurch maximal mit Geschmacksstoff beladen werden. Durch die Wahl der Spaltweite der Ringkammer 16 in Verbindung mit dem Vordruck des Geschmacksstoffes kann verhindert werden, dass dabei die Beladungsgrenze des Geschmacksträgers 3 überschritten wird.
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Aufgrund der konischen Mantelflächen 14 und 15, welche in Transportrichtung T des Geschmacksträgers 3 gerichtet sind, wird der Geschmacksstoff außerdem gleich mit einer in Transportrichtung T gerichteten Geschwindigkeitskomponente auf den Geschmacksträger 3 aufgebracht, so dass die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Geschmacksstoff und dem Geschmacksträger 3 reduziert und im Idealfall auf null gesenkt werden kann. Es kann sogar von Vorteil sein, dass der Geschmacksstoff mit einer Übergeschwindigkeit, also mit einer größeren Geschwindigkeit in Richtung der Transportgeschwindigkeit T auf den Geschmacksträger 3 aufgebracht wird, wodurch die den Geschmacksträger 3 umgebende und mitgerissene Luft bewusst durchbrochen wird. Außerdem wird die Transportbewegung des Geschmacksträgers 3 dadurch nicht gebremst, im Gegensatz durch eine Übergeschwindigkeit des Geschmacksstoffes kann sie sogar unterstützt werden.
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Aufgrund der festen Lagebeziehungen der konischen Mantelflächen 14 zu dem T-förmigen Kopf 12 und der festen Lagebeziehung der dem T-förmigen Kopf gegenüberliegenden Befestigungsfläche des Gehäuses 1 zu der Mantelfläche 15 in dem Gehäuse, kann die Spaltweite der Ringkammer 16 durch die Wahl von Distanzstücken 11 unterschiedlicher Dicke oder durch das Ein- und Ausfahren des Einsteckstückes 4 mittels einer geeigneten Verstelleinrichtung sehr einfach verändert werden. Sofern die Beladung des Geschmacksträgers 3 mit Geschmacksstoff oder die Beladung des Produktes, z.B. des Filters, mit Geschmacksstoff durch geeignete Sensoreinrichtungen detektiert wird, kann die Beladung des Geschmacksträgers 3 mit Geschmacksstoff auch durch eine automatische oder halbautomatische Ansteuerung der Verstelleinrichtung im Wege einer Steuerung oder Regelung verändert werden.
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Sofern ein anderer Geschmacksträger, wie z.B. ein Faden anderer Dicke mit Geschmacksstoff beladen werden soll, kann die Vorrichtung sehr einfach umgerüstet werden, indem das Einsatzstück 4 gegen ein anderes Einsatzstück 4 mit einem Führungskanal 6 mit einer anderen Weite ausgetauscht wird. Dabei sind sämtliche die Geschmacksstoffaufgabe individualisierenden technischen Merkmale an dem Einsatzstück 4 verwirklicht. So kann durch die individuelle Bemessung des Einsatzstückes 4 sowohl die Spaltweite der Ringkammer 16 als auch die Maße und die Form der Vorkammer 8 und schließlich die Maße und die Form des Führungskanals 6 gewählt werden. Das Gehäuse 1 muss zur Veränderung dieser technischen Merkmale nicht verändert werden, da es jeweils immer nur die entsprechenden feststehenden Gegenflächen aufweist, welche nicht verändert werden müssen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2721938 A1 [0004, 0023, 0023]
