DE3900266A1 - Giftentferner, insbesondere fuer raucher - Google Patents

Description

Es sind Giftentferner für Zigaretten bekannt, zum Beispiel Filter, die in der Zigarette vorgesetzt sind und Giftsammler-Hauben, die man auf die Zigarettenspitze aufsetzt, indem man die Zigarettenspitze in die Halter einschiebt. Während manche der bekannten Anordnungen nicht so gut wirken, gibt es auch solche, die, wenn man sie als Aufsetzhauben den Tag über verwendet, derartig gut wirken, daß man am Abend dicke Ansammlungen von Teer im Behälter vorfindet. Die letztgenannten Ausführungen der Zigarettenhalter sind aber teuer und durch die Ansammlung von Teer unsauber. Man muß sie fast täglich reinigen und die Reinigung erfordert viel Zeit, so daß man die Reinigung meistens wegen Zeitmangel unterläßt. Dann aber sammelt sich so viel Teer in den Kanälen an, daß die Reiniger zum Schluß zu Verschmutzern werden.

Die bisherigen Zigarettenhalter haben daher neben Vorteilen auch noch Mängel, so daß ihre Verbesserung ein dringendes Erfordernis ist, wenn wir Menschen, soweit wir Raucher sind, nicht eines vorzeitigen Todes sterben sollen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Giftentferner oder Schadstoffentferner insbesondere für die Entfernung von Teer aus dem Rauch der Zigaretten zu schaffen, der billig, effektiv und einfach ist und der gegebenenfalls für einmaligen Gebrauch bestimmt ist, so daß er die beschriebenen Nachteile der bekannten Zigaretten-Hauben einschränkt.

Diese Aufgabe wird in Aggregaten des Gattungsbegriffs für Zigarettenrauchreiniger nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 18.

Fig. 1 und 2 zeigen Zigaretten von der Seite gesehen mit in Fig. 2 die Zigarette in ein Aggregat der Erfindung eingezeichnet.

Fig. 7 zeigt ebenfalls eine Zigarette in einem Aggregat der Erfindung.

Fig. 13 zeigt den Schnitt durch eine Filterzigarette der bekannten Technik.

Fig. 3, 8, 16, 27 und 34 zeigen Aggregate der Erfindung in Schnitten.

Fig. 5, 6, 9, 10, 11, 12, 15, 17 bis 22, 26, 28 bis 33 und 35 zeigen Teile der Erfindung in separierter Darstellung.

Fig. 14 zeigt eine Zigarette in einer "pipe" und Fig. 23 bis 25 zeigen eine "pipe" der bekannten Technik in Schnitten.

Beschreibung des Standes der Technik

Fig. 13 ist ein Längsschnitt durch die auf dem Markt befindliche Filter-Zigarette. Man sieht den eigentlichen Zigarettenteil 51 mit dem im Papierschlauch 54 eingebetteten Tabak 53. Rechts davon sieht man den vorgesetzten Filterteil 52, der in der Hülse 55 die Papierschichten des filternden Papier- oder sonstigen Mittels enthält. Dieses Filter besteht im wesentlichen aus gerollten Filterschichten 56, die eng aneinander liegen, aber doch Zwischenräume 57 sehr engen Querschnitts bilden. Durch diese Zwischenräume streicht der Rauch beim Einatmen und durch das Entlangstreichen an den Papierfilterschichten 56 soll sich an deren Wänden das Gift teilweise festkleben oder ansetzen und somit aus dem Rauch ausscheiden. Das ist teilweise auch richtig, jedoch nicht perfekt, wie sich aus der weiteren Erläuterung der Erfindung zeigen wird.

Fig. 14 zeigt diese Filterzigarette eingesetzt in eine "pipe". Eine "pipe" ist ein Zigaretten-Haube, die im englischem "pipe" genannt wird. Sie soll der Reinigung des Rauches von Giften dienen, in dem man die Zigarette beim Rauchen in die Öffnung in der pipe einschiebt. Diese "pipe" gibt es in vielfachen Ausführungen. Manche von ihnen sind auch hoch effektiv, was die Absonderung von Giften oder Teer anbelangt. Doch kosten diese effektiven "pipes" bis zu 8,00 DM pro Stück und bedürfen der täglichen Reinigung, zum Beispiel in warmem Wasser mit dünnen Bürsten und Drähten. Außerdem sind diese "pipes" wie die etwa 1 : 1 Figur zeigt, sehr lang und diese Länge, sowie die Gefahr des Herausfallens der Zigarette stört viele Raucher. Besonders aber stört die Notwendigkeit der täglichen Reinigung, was zum Vergessen des Reinigens führt und die "pipes" werden dann zu Schmutz- und Gift-Sammelbehältern, die der Raucher im Munde trägt und seinen Rauch dauernd durch die Giftsammelstellen einatmet. Infolge dieser Nachteile der bekannten Schutzartikel des bekannten Standes der Technik besteht ein Bedarf, ein besseres Schutzmittel für den Raucher gegen Einatmen von Gift zu schaffen, was somit die Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt die heute übliche Filter-Zigarette in Ansicht von der Seite etwa im Maßstab 1 : 1. Der Filterteil 5 ist dem eigentlichen Zigarettenteil 4 vorgebaut.

Fig. 2 zeigt die gleiche Zigarette, wie Fig. 1, jedoch strichliert eingezeichnet die Außenform 1 mit Einsatz 2 eines Aggregates (Artikels), der Erfindung. Dieses Gerät der Erfindung ist relativ dünn und lang. Er wird von vorne her in den Filterteil 5 eingeschoben. Dadurch werden die Filterschichten innerhalb ihrer zylindrischen Außenhaut enger zusammengedrückt und Strömung von Rauch durch die Filterschichten wird dadurch in gewollter Weise eingeschränkt.

Fig. 3 zeigt den Längsschnitt durch das Aggregat der Erfindung, wie es in Fig. 2 in die Zigarette eingesetzt ist, jedoch im etwa 8 : 1 vergrößerten Maß-Stab. Man sieht die Hülse 1 mit dem Einsatz 2 in sie eingesetzt und durch die Umbördelung 17 gehalten.

Fig. 4 zeigt den Mantel 1 in separierter Darstellung und Fig. 5 zeigt ein Einsatz 2 in separierter Darstellung, während Fig. 6 einen Einsatz 2 mit etwas anderer Ausführung zeigt, der ebenfalls in die Hülse, den Mantel 1, einsetzbar ist.

Der Mantel 1 hat einen zylindrischen vorderen Teil 22 und einen hinteren kegeligen Teil 21. Der zylindrische Teil enthält auch den Teil 23 für die spätere Umbördelung und Halterung des Einsatzes 2 im Mantel 1. Im kegeligen Teil 21 befinden sich die Einlaß-Öffnungen für den Rauch, nämlich die Öffnungen, 6, 7 oder 76. Der Einsatz 2 hat solche Außendurchmesser, daß er dicht in den Mantel hereinpaßt, doch ist er etwas kürzer, damit der Mantelteil von der Länge 23 um die Frontspitze des Einsatzes zwecks dessen Halterung radial nach innen umgebördelt werden kann, wenn der Einsatz von rechts her in den Mantel der Fig. 4 tief und am Mantel dichtend, hereingeschoben ist. Entsprechend der Innenfläche des Mantels 1, in die der Einsatz 2 dichtend hereinpassen soll, hat auch der Einsatz 2 einen kegeligen Teil 2 und einen zylindrischen Vorderteil ohne Bezugszeichen. Im kegeligen Teil 2 ist schlangenförmig von außen her eine Nut 8 eingearbeitet, die später nach Montage des Artikels die Rauchleitung bildet. Vom Platz 9 dieser Spiralnut aus ist eine schräg gerichtete Bohrung 10 angeordnet, die in den Einsatz hereingeht und in eine Kammer 11 im Einsatz mündet. Die Kammer 11 hat im Vergleich zur Spiralnut 8 einen sehr großen Querschnitt. Von der Kammer 11 aus führt der Zwischenkanal 12, 13 zur ersten Nachkammer 14, die mit einem engen Kanal 114 zur zweiten Nachkammer 15 verbunden ist. Von der zweiten Nachkammer 15 führt der Auslaß 16 zur vorderen Stirnfläche des Einsatzes und durch diese hindurch nach außen. Wenn der Einsatz in den Mantel, die Hülse, 1 eingebördelt ist, umgreift der Teil 23 des Mantels teilweise die Stirnfläche des Einsatzes, siehe Fig. 3, wodurch der Einsatz im Mantel fest gehalten ist.

Nach dieser Montage und Zündung der Zigarette sowie dem Einziehen des Rauches beim Rauchen, entsteht folgender Vorgang:

Die verengten Filter 24, 25 (Fig. 2) sperren oder reduzieren die Durchströmung mit Rauch. Dadurch wird der Rauch gezwungen durch die Bohrungen 6, 7, 76 des Mantels 1 in den Schlangen-Spiralkanal 8 des Einsatzes einzutreten und in diesem weiter zu strömen. Von dort aus strömt der Rauch durch Kanal 10 in die Kammer 11, dann durch den Kanal 12, 13 in die erste Nachkammer 14, von dort durch Kanal 114 in die zweite Nachkammer 15, von wo aus der Rauch durch den Auslaß 16 in den Mund des Rauchers oder der Raucherin weiter strömt. Dabei entsteht folgender Reinigungseffekt, der den Rauch mindestens teilweise von Gift, insbesondere von Teer, säubert:

Im Kanal 8 mit Kanal 10 erreicht der Rauch infolge der engen Querschnitte dieser Kanäle hohe Geschwindigkeit. Beim plötzlichen Einströmen in die Kammer 11 mit dem im Vergleich zu dem Kanal 8 großen Querschnitt, verringert sich plötzlich die Geschwindigkeit des Rauches. Die schwereren Teile im Rauch mit dem höheren spezifischen Gewicht lassen sich dabei nicht so schnell verzögern, wie der Luftanteil des Rauches mit dem geringeren spezifischen Gewicht, denn die schwereren Bestandteile haben nach dem Newtonschen Kraftgesetz: "Kraft gleich Masse mal Beschleunigung" eine größere Kraft bei der negativen Beschleunigung, weil ihre Masse pro Raumeinheit größer, als die des Luftanteils des Rauches ist. Folglich klatschen (fliegen) die schwereren, mit dem Auge im Rauch nicht sichtbaren, Giftteile, insbesondere Teerteile gegen die jenseitige Wand der Kammer 14 und sammeln sich am Platz 24. Dabei kondensieren sie zu Gift und Teer flüssiger oder klebriger Form und setzen sich in der Kammer 14 am Platze 24 fest, um dort zu bleiben, also nicht in den Mund des Rauchers weiter zu strömen. Da bei dem weiteren Strömungsverlauf die Kanäle 12, 13 wieder engen Querschnitt haben, der Zwischenkanal 114 auch, die Nachkammern 14 und 15 aber wieder im Vergleich dazu sehr große Querschnitte haben, entsteht in den Nachkammern 14 und 15 der gleiche Effekt, wie in der Kammer 11. Man findet also wieder Giftstoffansammlungen 25 in der Kammer 14 (und/oder 15), die dort verbleiben und nicht in den Mund des Rauchers weiter strömen.

Durch den Auslaßkanal 16 strömt der gereinigte Rauch aus der Nachkammer 15 heraus in den Mund des Rauchers ein.

Fig. 5 zeigt den Einsatz 2 links in der Figur in der Ansicht von der Seite, wodurch man den spiralförmigen und gleichzeitig kegeligen Verlauf der Nut 8, also des Rauchkanals 8, erkennt. Von der Schnittlinie aus nach rechts in der Figur sieht man den Längsschnitt durch diesen Teil des Einsatzes 2.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführung des Einsatzes 2, weshalb der Einsatz hier in Fig. 6 mit 2′ bezeichnet ist. Unterschiedlich zu Fig. 5 ist in Fig. 6 die Kammer 11 rechtwinklig zum Kanal 10 gesetzt, um eine erhöhte Giftabscheidung durch schärferen Winkel der Strömungsrichtungsänderung zu erreichen. Ebenfalls ist der Kanal 13 unter einem steileren Winkel relativ zum Kanal 12 gesetzt, was ebenfalls eine stärkere Giftabscheidung durch schärfere Richtungsänderung der Strömung bewirkt. Und schließlich ist in Fig. 6 die zweite Nachkammer neunzig Grad verdreht relativ zur ersten Nachkammer 14 ausgeführt. Daher hat die zweite Nachkammer in Fig. 6 das Bezugszeichen 26 und der Kanal zwischen den beiden Nachkammern hat das Bezugszeichen 214. Die Verdrehung der Achse der zweiten Nachkammer relativ zur Achse der ersten Nachkammer dient wiederum der Hilfe bei der Richtungsänderung des Rauchstromes.

Fig. 15 zeigt in gleicher Weise eine weitere Ausführungsart des Einsatzes 2. Daher ist der Einsatz in Fig. 15 mit 2′′ bezeichnet. In den Fig. 6 und 15 ist die Kammer 11 mit 111 bezeichnet, weil sie im Vergleich zu Fig. 5 einen steileren Winkel zum Kanal 10 hat. In Fig. 15 ist der Kanalteil 12 länger ausgebildet und die Kanalstrecke 213 verläuft unter einem noch schärferen Winkel, als die Kanalstrecken 13 und 113 der Fig. 5 und 6. Folglich wird wiederum eine stärkere Richtungsänderung des Rauches erzwungen und somit eine erhöhte Giftabscheidung erzielt. Neu in Fig. 15 ist gegenüber den Fig. 5 und 6 auch, daß der Kanalteil 314 in scharfem Winkel zu und zwischen den Nachkammern 14 und 26 ausgebildet ist. Dadurch ist in dem Falle der Fig. 15 eine besonders starke Nachabsonderung von Giften besonders in der zweiten Nachkammer angestrebt.

Fig. 7 zeigt eine Zigarette mit einem aufgesetzten anderen Ausführungsbeispiel des Giftabscheiders der Erfindung von der Seite gesehen, wieder etwa im Maß-Stab 1 : 1. Die Zigarette 30 hat den Filterkopf 31, der von dem Zylinder 33 des Giftentferners 32 teilweise umgriffen ist. Der Filter kann gekürzt sein, um mit Fläche 34 der Reinigungskopf des Giftentferners zu bewehren.

Fig. 8 zeigt den Längsschnitt durch diesen Giftentferner im stark, etwa 8 : 1, vergrößerten Maßstab.

Dieser Giftentferner der Erfindung hat den Mantel 35 mit den beiden Einsätzen 36 und 37. Diese Teile sieht man separiert auch in den Fig. 9 bis 12 dargestellt. Die Fig. 8 bis 12 werden daher hier jetzt gemeinsam beschrieben. Der Mantel hat den zylindrischen Teil 35 der eng um den Filterkopf 31 der Zigarette 30 paßt. Vorne hat der Mantel den Deckel 45 mit dem Rauchauslaß 44. Deckel und zylindrischer Teil sind meistens einteilig fabriziert. Die Einsätze 36 und 37 haben zylindrische Außendurchmesser, die eng in den zylindrischen Innendurchmesser des zylindrischen Teiles 35 einpassen. Ansonsten sind die beiden Einsätze plane Kreisplatten mit planen und zueinander parallelen axialen Endflächen. Der Einsatz 37 wird tief in den Mantel eingepreßt, bis er dicht an der Stirnfläche des Deckels 45 anliegt. Danach wird der Einsatz 36 in den Mantel 35 eingepreßt, bis seine vordere Stirnfläche dicht an der planen Rückfläche des Einsatzes 37 anliegt. Der vordere Einsatz 37 hat den Raucheinlaßkanal 41, die Giftsammler Kammer 42 mit im Vergleich zum Kanal 41 großem Querschnitt und außerdem hat der vordere Einsatz den Auslaßkanal 43, der von der Giftentfernerkammer 42 zum Rauchauslaß 44 des Deckelteils 45 führt. Der hintere Einsatz 36 hat von der Rückfläche ausgehend den Raucheinlaßkanal 38, der axial durch den Einsatz hindurchragt und in den Schlangenkanal 39 mündet, der von der vorderen Stirnfläche her in den Einsatz 36 eingearbeitet ist. Da Fig. 12 der Schnitt durch den Teil der Fig. 11 ist, der den Schlangenkanal 39 enthält, sieht man die Form dieses Kanals 39 deutlich in der Fig. 12. Fig. 9 ist also der Längsschnitt durch den Mantel, Fig. 10 durch den ersten Einsatz und Fig. 11 durch den zweiten, den rückwärtigen Einsatz der Fig. 8. Das Ende des Schlangenkanals 39 ist die Mündung 40, die nach Einbau in den Mantel mit dem Einlaß 41 des ersten Einsatzes fluchtet, also in ihn mündet. Bei dieser Ausführung des Giftentferners der Erfindung sammelt sich das Gift vor allem an den radial nach Außen gerichteten Wänden des Schlangenkanals 39 und in der Giftsammelkammer 42.

Fig. 13 zeigt eine Filterzigarette in einer "pipe" der bekannten Technik. In der Papierhülle hat man den Tabak mit den Zwischenräumen 51 für die Luft und den Rauch. Der Filter ist vom Mantel 55 umgeben und besteht meistens aus zylindrischen Papier-Schichten 56 mit engen Zwischenräumen 57. In der Technik wurde angenommen, daß die Enge der Zwischenräume 57 Gift an den Wänden der Papierschichten 56 abscheiden würde. Das ist zum Teil auch richtig. Denn an den Papierwänden entlang streichendes klebriges Teer setzt sich tatsächlich an den Wänden des Filterpapiers ab. Durch die gegenwärtige Erfindung wird aber erkannt, daß die Giftanteile, insbesondere der Teer, in dieser bekannten Technik des Filters nicht gezwungen wird, in Richtung auf die Papierwände zu strömen. Daher kann ein großer Teil des Giftes durch das Filter durchströmen, ohne an den Wänden des Filters fest zu kleben. Denn infolge der im wesentlichen parallelen Papierschichten des Filters strömt der Rauch in gerader Richtung in parallelen Stromfäden durch die Kanäle 57 zwischen den Papierwänden 56 hindurch. Die Giftanteile des Rauches, insbesondere die Teeranteile des Rauches, haben ein höheres spezifisches Gewicht, als die reine, durch das Feuer der Zigarette erwärmte Luft. Sobald die Gift-Anteile die gleiche Geschwindigkeit, wie die erwärmte Luft haben, so erkennt die Erfindung, strömen sie mit stärkerer Kraft (wieder nach dem Newtonschen Kraftgesetz) in gerader Richtung durch die Kanäle 57 zwischen den Filterschichten 56 und weigern sich aufgrund ihrer größeren Maße, die Stromdichtung senkrecht auf die Wände der Papiere 56 zu ändern. Der Widerstand gegen Beschleunigung zu Richtungsänderung nach dem Newtonschen Gesetz verhindert also das Strömen des Giftes auf die Filter 56 zu, wie die gegenwärtige Erfindung zu erkennen glaubt. Daher können diese bekannten Filter der Fig. 13 nicht voll effektiv sein.

Fig. 14 zeigt die Zigarette der Fig. 7 nicht im Giftentferner der Erfindung, sondern in der herkömmlichen "pipe" 60.

Fig. 23 zeigt diese "pipe" 60 im Querschnitt und die Fig. 24 und 25 sind Querschnitte durch Fig. 23 entlang der gepfeilten Linien der Fig. 23. Man sieht den zylindrischen Teil 60, an den sich eine Verjüngung 61 anschließt. Vorne hat man das Mundstück 64 mit dem Zwischenteil 63. Der Zwischenteil 63 und das Mundstück 64 sind zwecks bequemerer Halterung im Munde abgeflacht, also nicht zylindrisch. Durch diese Formgebung der bekannten "pipe" der Technik entstehen tote Eckräume 62 zwischen den abgeflachten und den zylindrischen Teilen. In diesen Eckräumen 62 sammelt sich Teer und Gift an, das dort so fest klebt, daß man es beim Waschen und Reinigen nicht entfernt bekommt. Diese Art "pipe" erweist sich daher auf die Dauer als ein Schmutz- und Giftansammler, der nicht reinigbar ist, so daß der Rauch der in den Mund des Rauchers kommt, sobald die "pipe" ein paarmal benutzt worden ist, an diesen Giftsammel-Eckräumen 62 entlang strömt. Dabei füllt sich der Rauch wieder mit einem Teil des Giftes, das die "pipe" vorher aus dem Rauch entfernt hatte. Auch diese "pipe" des Standes der Technik hat daher noch erhebliche Nachteile, die zu überwinden ebenfalls Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist.

Die weiteren Fig. 16 bis 22 zeigen daher insbesondere solche Ausführungsbeispiele von Giftentfernern der Erfindung, die besonders leicht zu reinigen sind, so daß die Giftsammelstellen 62 der herkömmlichen "pipe" vermieden werden, weil man diese Giftentferner der Erfindung gut von Giften reinigen kann. Außerdem sind sie baulich einfacher und daher billiger.

Fig. 16 zeigt daher ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt, während die Fig. 17 und 18 ihre Teile separiert in Längsschnitten zeigen und Fig. 19 der Querschnitt durch Fig. 18 entlang der gepfeilten Linie durch Fig. 18 ist.

Man hat wieder den Mantel, der jetzt mit 35′ bezeichnet ist und den Deckelteil 45′ mit dem Rauchauslaß 44′. Doch hat dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung nur einen einzigen Einsatz 36′. Dieser wird, wie Fig. 16 zeigt, wieder in den zylindrischen Teil 35′ des Mantels tief eingepreßt, bis er den Deckelteil mit seiner vorderen Stirnfläche eng und dichtend berührt. Auf den Rauchauslaß 44′ mündet der Kanal 43′. Es ist hier für die Praxis wichtig, den Kanal 43′ mit kleinerem Querschnitt als den Auslaß 44′ auszubilden, damit man mit einem Stößel gegen die Flächendifferenz stoßen und so den Einsatz nach hinten aus dem Mantel für die Reinigung (das Waschen in warmem Wasser, z. B. unter der warmen Brause des Bades) herausdrücken kann. Der Rauch strömt durch den Einlaß 38′ des Einsatzes in den Kanal 65 und von ihm aus in die erste Giftsammelkammer 66 mit im Vergleich zum Kanal 65 größeren Querschnitt für die Geschwindigkeitsänderung der Strömung des Rauches. Von Kammer 66 führt der Kanal 67 zur Nachkammer 68 mit wiederum größerem Querschnitt als Kanal 67. Von Kammer 68 führt der Kanal 69 zur zweiten Nachkammer 70 mit wiederum im Vergleich zum Kanal 69 größeren Querschnitt. Von Kammer 70 führt der Kanal 71 zum Auslaßkanal 43′, der auf den Auslaß 44′ des Mantels mündet. Man sieht in der Schnittfigur 19, daß die Kanäle in spitzen Winkeln in die Kammern münden und außerdem sieht man, daß die Kanäle die Kammern unter anderen Winkeln und nicht den Eingangskanälen gegenüberliegend angeordnet sind.

Diese Ausführung der Erfindung bietet also eine Vielzahl von Richtungsänderungen und Geschwindigkeits-Änderungen der Strömung des Rauches. Genauer gesagt, dieses Erfindungsbeispiel zwingt den Rauch mehrmals grob die Richtungen und grob die Geschwindigkeiten zu ändern. Bei der Geschwindigkeitsänderung entsteht eine Beschleunigung oder Verzögerung, wobei die Verzögerung eine negative Beschleunigung nach dem Newtonschen Kraftgesetz ist. Jede Richtungsänderung ist nach dem Newtonschen Kraftgesetz ebenfalls eine Beschleunigung. Jede Beschleunigung des Rauches aber bewirkt nach der Erfindung eine Absonderung von Giftstoffen, insbesondere von Teer. Nach Rauchen von 20 Zigaretten sammeln sich dicke Teerschichten in den Kammern und gegenüber von Geschwindigkeitsänderungen, die nach 20 Zigaretten fast alle Kammern und Kanäle füllen.

Daher sollen die Teile nach etwa 5 Zigaretten gereinigt werden, zum Beispiel durch Brausen unter dem heißen Wasser der Badewannen-Brause.

Während Fig. 18 und 19 einen effektiven Einsatz zeigen, ist in den Fig. 20 bis 22 ein einfacherer Einsatz der Erfindung illustriert, der mittels mechanischer Bearbeitung einfacher herstellbar ist. Dieser Einsatz ist bei den meisten Versuchen verwendet worden, die der Erfindung zugrunde liegen. Man sieht wieder ein Einlaß 38′′ und den Auslaßkanal 43′′. Der Einsatz ist mit 36′′ bezeichnet. Vom Einlaß 38′′ aus erstrecken sich die beiden Kanäle 72 und 73 zu den ersten Giftsammelkammern 74 und 75 mit im Vergleich zu den genannten Kanälen 72 und 73 größeren Querschnitten zur Geschwindigkeitsverzögerung. Von den Kammern 74 und 75 aus führen die Kanäle 76 und 77 zu der Nachkammer 78 und von der Nachkammer 78 aus führt der Kanal 79 zum Auslaßkanal 43′′. Diese Kanäle und Kammern sind von dem Stirnende her in den Einsatz 36′′ eingeformt, gehen aber axial nicht durch ihn hindurch. Von der rückwärtigen Endfläche her sind die Kanäle 80 und 81 in Kreuzform in den Einsatz eingeformt, aber nicht so tief, daß sie die vorgenannten Kammern und Kanäle 72 bis 79 treffen würden. Zwischen den Kanälen (und Kammern) 72 und 79 und den Kanälen 80 bis 81 bleibt also eine Wand. Der Kreuzkanal 80-81 dient dazu, den Rauch vor dem Filter oder vor dem Tabak zu sammeln und in dem Einlaßkanal 38′′ zu führen.

Der Ringkanal 72 bis 79 ist nicht ganz so effektiv, wie die Anordnung nach Fig. 16 bis 19. Trotzdem hat er aber eine relativ gute Wirkung im Vergleich zur Einfachheit der Formgebung.

Der Erfindung liegen unter anderem folgende groben Überlegungen zugrunde, die keine endgültigen sind und im Laufe der Zeit Berichtigungen oder Verbesserungen unterworfen werden mögen. Insbesondere sind die folgenden Zahlenangaben nur ganz, ganz grobe und sie dienen nur dazu, das System verständlicher zu machen.

Luft hat ein spezifisches Gewicht von etwa 1,293 kg pro Kubikmeter. Teer wiegt etwa 0,8 Kilogramm pro Kubikdezimeter. Teer ist eines der Hauptgifte im Rauch der Zigarette. Formt man diese Werte um, so erhält man ein Gewicht von etwa 0,0008 Gramm Teer pro Kubikmillimeter und etwa 0,00000129 Gramm Luft pro Kubikmillimeter. Teilt man diesen Teerwert durch den der Luft, so erhält man das Resultat 620. Der gleiche Raum Teer wiegt also etwa 620mal so viel, wie der gleiche Raum Luft. Da die Masse nach dem Newtonschen Kraftgesetz das Gewicht geteilt durch die Erdbeschleunigung ist, hat der Teer eine etwa 620mal größere Masse, als die Luft. Der Teer ist in winzig kleinen Bruchteilen eines Kubikmillimeters in dem Rauch der Zigarette enthalten.

Nimmt man an, daß der Raucher mit etwa einer hundertstel Atmosphäre, also mit 0,01 Bar Unterdruck den Rauch mit dem Munde ansaugt, dann erhält man nach der Ausflußformel

und mit "rho" für Luft = 0,125 für V = Geschwindigkeit des angesaugten Rauches,

In Fig. 21 soll der Querschnitt der Kanäle 72, 73, 76, 77 mit je 1 Quadratmillimeter angenommen sein und der mittlere Radius dieser Kanäle sei 2,5 mm. Dann strömt der Rauch mit den etwa 40 m/sec durch diese Kanäle. Dabei entsteht der Kreisform der Kanäle wegen eine Zentrifugalkraft im Rauch, weil der Rauch dauernd bei der Kreisbahn radial nach innen beschleunigt wird. Dieses Zentrifugalkraft ist Z = mV / r mit V- Geschwindigkeit, m = Masse und r = Radius. Setzt man obige Werte ein, erhält man:

Z = mV²/r (2)

wobei als Masse des Rauches nur diejenige Masse wirksam ist, die sich gerade in den Kanälen 72, 73, 76, 77 befindet. Sie ist 2 r pi mal 1 Quadratmillimeter, also etwa 15 Kubikmillimeter. Also ist die Masse des Rauches 15 × 0,00000129 Gramm oder 0,00000000129 kg. Dann wird die Zentrifugalkraft des Rauches in den genannten Kanälen:

Das ist die Kraft, die der Rauch von der Masse der Luft radial nach außen aus den Ringteilkanälen der Fig. 21 radial nach außen auf die Wände der Kanäle ausübt. Wie aber bereits im voraufgegangenem festgestellt wurde, ist die Masse des Giftes Teer etwa 620mal größer, als die der Luft. Die radial nach außen gegen die Wände der Ringteilkanäle 72, 73, 76, 77 der Fig. 21 ausgeübte Kraft durch die Teerteile des Rauches ist also etwa 620mal größer, nämlich 0,0000679 kg mal 620 = 0,0421 Kilogramm oder rund 42 Gramm.

In der Praxis entstehen bei allen Richtungsänderungen Kontraktionskoeffizienten, die die Geschwindigkeiten jeweils bis zur Hälfte verzögern oder die benötigte Ansaugkraft etwa verdoppeln. Diese Koeffizienten sind umso stärker in der Wirkung, je steiler die Winkel sind und werden in Zahlen ausgedrückt, die bei der weiteren Vervollkommnung ggf. berücksichtigt werden. Die obigen Rechnereien sollen nur zeigen, daß tatsächlich so erhebliche Kräfte auftreten, daß die kleinen unsichtbaren Teerteilchen des Rauches sich infolge der auf sie wirkenden Kräfte an den Wänden und in den Giftsammelkammern absetzen.

Zusammenfassend werden folgende Grundlagenformeln festgehalten:

Newtonsches Kraftgesetz:

K = m · b (4)

Masse:

kg/9,81 m/s² (5)

Dichte:

Ausflußgeschwindigkeit:

Zentrifugalkraft:

mit:
K = Kraft in kg,
m = Masse = kgs²/m = Gewicht in kg/9,81 m/s²,
b = Beschleunigung,
Rho = Dichte,
Gamma = spezifisches Gewicht,
g = Erdbeschleunigung = 9,81,
V = Geschwindigkeit = m/s,
Z = Zentrifugalkraft = kg und:
r = Radius in Meter.

Beim Ausströmen aus einem der Kanäle in eine Giftsammelkammer wird die Geschwindigkeit auf "null" verzögert und beim Weiterströmen aus der Kammer in einen Kanal hinein wird der Rauch wieder von "null" auf die volle Kanalgeschwindigkeit beschleunigt. In der Praxis mag diese Strömung im Bogen strömen und sich in den Kammern und Ecken Toträume bilden, in denen der Rauch ruht oder durch Reibung in Wirbeln strömt. Für die Grundlagenrechnung sei aber angenommen, daß der Rauch beim Eintreffen vom Kanal in der Giftsammelkammer zu "null" verzögert wird. Diese Verzögerung von obigen 40,8 m/s auf "null" ist eine Beschleunigung (negative) im Sinne des Newtonschen Kraftgesetzes nach Gleichung (4).

Pro Viertel Ringkanal nach Fig. 21 hat man etwa 3 Kubikmillimeter. Die Strömung ist 40,8 m/s; also 40800 mm/sec. Die Entleerung eines Viertel Ringkanals nach Fig. 21 in eine der Kammern 74, 75 oder 75 erfolgt also in 3/40 800 Sekunden Zeit, kurzum in 0,00007 Sekunden. Zur Berechnung der Kraft mit der der Rauch verzögert wird, erhält man nach dem Newtonschen Kraftgesetz also vermutlich:

K = (0,00000000129/9,81) 40,8/0,0000735 = 0,0000566 kg.

Für den Teeranteil die 620mal größere Kraft, also: dto × 620 = 0,035 kg, oder 35 Gramm.

Sinngemäße Kräfte treten in den Kammern der Fig. 3, 5, 6, 15, 19 auf. Vergleicht man die Kräfte in den Kammern, die nach obiger Rechnung 35 Gramm betrugen mit den 42 Gramm in den Ring-Kanälen der Fig. 21, und bedenkt man, daß in den Kammern in der Praxis nicht immer Verzögerung voll auf "null" erfolgt, sondern abgerundete Strömung mit Wirbeln in Totraumecken erfolgen kann, dann bekommt man den Eindruck, daß der Ringkanal der Fig. 21 mit der in ihm wirkenden Zentrifugalkraft am Rauch, also an Luft und Teer, eine der effektivsten Lösungen für die Reinigung des Rauchs und die Entfernung von Teer und Giftstoffen aus ihm ist. Dann kann man einen einfachen Ringkanal in Fig. 21 anordnen, nämlich den in Fig. 26 gezeigten Ringkanal 82 von dem Einlaß 38′′ zum Kanal 79′, der dann zum Auslaßkanal 43′′ führt. Die Fig. 26 ist also eine Alternativ- Figur zur Fig. 21 mit dem erfindungsgemäßen Ringkanal 82 und seinen Verbindungen innerhalb des Einsatzes 36′′.

Fig. 27 zeigt ein Ergebnis aus dieser Überlegung, nämlich, daß man mehrere Ringkanäle nacheinander anordnen kann, um hohe Reinigungswirkung zu erzielen. In Fig. 27 sind daher mehrere Einsätze 236, 336, 436 axial hintereinander angeordnet, die sinngemäß dem Einsatz 136 der Fig. 2b entsprechen. Fig. 28 bis 30 zeigen die Längsschnitte durch die Einsätze der Fig. 27 und die Fig. 31 bis 32 zeigen die Querschnitte durch die Fig. 28 bis 30 entlang derer gepfeilten Linien.

Es ist noch zu berichten, daß die physikalisch-mathematischen Überlegungen noch nicht durch Fachleute geprüft sind. Im Rahmen der Erfindung wurde die Wirkung der Konstruktionen der Erfindung erprobt und die Ablagerung von Giftstoffen, insbesondere Teer, festgestellt. Die Rechnereien sind erste grobe Versuche, nach und nach eine exakte Berechnungsmethode für die Wirkung der Erfindung aufzubauen. Der Ringkanal 82 der Fig. 26 ist weiter, als der der Fig. 21, damit Raum für die Ablagerungen 83 des Giftes, Teers, im Ringkanal der Fig. 26 entsteht.

Für grobe Unterstützung ergibt sich aus obigem, daß ein Kubikmillimeter Luft etwa 0,00000129 Gramm wiegt und ein Kubikmillimeter Teer etwa 0,0008 Gramm wiegt. Entsprechend sind die Massen von Luft und Teer (obige Gramm geteilt durch g = 9,81):

Masse von 1 mm³ Luft = 1,31 · 10^-7 Massengramm = 1,31 · 10^-10 Massenkilogramm.

Masse von 1 mm Teer = 8,15 · 10^-5 Massengramm = 8,15 · 10^-8 Massenkilogramm.

Bei den bisher zugrunde gelegten 40,8 m/s Rauchgeschwindigkeit durch Ansaugen ist zu berücksichtigen, daß diese bei 0,01 Bar Ansaug- Unterdruck nur erreicht wird, wenn freie, ungehinderte Strömung herrscht, was in der Zigarette nicht der Fall ist. Bei vielen Umlenkungen in den Reinigungskanälen und den dabei auftretenden Kontraktionskoeffizienten, kann es vorkommen, daß der Raucher 5 bis 20mal stärker ansaugen muß, um so hohe Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen. Daher sei im folgenden noch mal mit einer geringeren Rauchgeschwindigkeit von 10 Metern pro Sekunde nachgerechnet:

Interessant ist nur noch die Frage, mit welcher Kraft der Teergehalt (Gift) durch die Erfindung verzögert (negativ beschleunigt oder radial nach außen beschleunigt wird).

Für den Rauch im Kreisringkanal erhält man dann mit Radius "r" = 2,5 mm:

Für die Verzögerung beim plötzlichen Verlassen eines geraden Kanals und Aufprallen auf die gegenüberliegende Fläche bedenkt man, daß die Geschwindigkeit von 10 m/s in der Zeit von 1/10 000 Sekunden erfolgt. Die negative Beschleunigung ist dann:

b = 10 m/s/0,0001 = 100 000 m/s²

und die Kraft "K" ist:

Im Rahmen der Erfindung wird angenommen, daß diese auf die Giftstoffe, insbesondere Teer, wirkenden Kräfte die Ursache dafür sind, daß sie sich von der Luft trennen und im Gerät der Erfindung absetzten.

Man sieht hier unterschiedliche Kräfte als Ergebnis, je nachdem ob man eine Erfindungsausführung, die nach Gleichung (4) wirkt, oder ob man eine wählt, die nach Gleichung (8) wirkt. Bei denen nach Gleichung (4) spielt die Strömungsgeschwindigkeit die wesentliche Rolle, während bei denen nach Gleichung (8) noch der Radius des Kreiskanals hinzukommt. Gleichung (8) zeigt direkt, daß die Kraft "F" umso größer sein muß, je kleiner der Radius "r" des Kreisringkanals ist, bei sonst gleicher Strömungsgeschwindigkeit. Da bei der Zigarette und dem Giftentferner nach der Erfindung, dieser Radius "r" immer ein sehr kleiner ist, hat man hier eine Möglichkeit, die Giftabsonderungskraft möglichst groß zu machen.

Daher bilden sich die weiteren Figuren als besonders erfolgversprechende Ausführungsbeispiele der Erfindung an, die außerdem besondere Einfachheit und Billigkeit in der Produktion bieten:

In Fig. 27 sind daher im Mantel 235 die drei (oder mehr beziehungsweise wahlweise weniger) Einsätze 236, 336 und 436 angeordnet. Der rückwärtige Einsatz 236 hat wieder die radialen Schlitze 80, 81 zur Sammlung des Rauches. Von ihnen aus strömt der Rauch durch Eingang 85 in und durch den Ringkanal 86, dann über Auslaß 87 zum Einlaß 88 des mittleren Einsatzes 336, von dort in und durch den Ringkanal 89 in den Auslaß 90, von dort in den Einlaß 91 des vorderen Einsatzes 436, von dort in und durch den Ringkanal 92 zum Auslaß 216, von dem aus der Rauch durch den Auslaß 218 des Mantels in den Mund des Rauchers strömt.

In Fig. 34 ist im Mantel 335 nur ein einziger Einsatz 95 angeordnet. Während er in Fig. 34 im Längsschnitt gezeichnet ist, zeigt die Fig. 35 ihn, den Einsatz, von der Seite gesehen. Der Mantel entspricht prinzipiell dem der Fig. 27, kann jedoch kürzer sein. Der Einsatz 95 hat am rückwärtigen Ende wieder die Radialkanäle 80, 81 oder einen derselben zur Sammlung des Rauches. Rund herum um den Umfang ist die Spiralnut 96 als Rauchleitung in den Einsatz eingearbeitet, um im Auslaß 315 zu münden, der zum Auslaß 318 des Mantels führt. Der Einsatz 95 ist eng in den zylindrischen Innendurchmesser 98 des Mantels eingepaßt. Dadurch sitzen die Stege 97 zwischen der Spiralnut 96 dicht im Mantel 335, so daß der Rauch gezwungen ist, der Anzahl der Windungen entsprechend, um den Einsatz herum zu strömen. Der Innendurchmesser 98 kann auch kleiner gehalten sein, als der Innendurchmesser, der die Zigarette hält. Denn so erreicht man einen kleinen Radius "r", der die Kraft erhöht, mit der der Giftstoff an die Wand 98 des Mantels gezwungen wird.

In Fig. 27 ist der Rauch gezwungen, mehrere Rauchkanäle verschiedener Einsätze zu durchströmen. In Fig. 34 ist der Rauch gezwungen, mehrmals mit engem Radius um den Einsatz herum zu strömen. In den Kreisbogen- Kanälen der Fig. 27 und 34 mit ihren Schnitt und Separations- Figuren ist der Rauch der Fliehkraft "F" nach Gleichung (8) unterworfen. Dadurch wirkt auf die Luft die 620mal kleinere Fliehkraft, auf den Teer aber die 620mal größere Fliehkraft. Auf dem langen Wege durch die langen Rauchkanäle dieser Figuren bewirkt die Fliehkraft "F", daß die Giftstoffanteile, insbesondere Teer, allmählich zu Flüssigkeit oder Feststoff verdichten und sich an den Wandteilen 98 des Mantels absetzt, beziehungsweise an den radialen Außenwänden der Kanäle 86, 89, 92 absetzt.

Infolge des hohen Einflusses der Rauchgeschwindigkeit auf die Absonderung der Giftstoffe nach den obigen Formeln, ist es zweckmäßig, zwecks Erzielung hoher Strömungsgeschwindigkeiten des Rauches Kanäle mit kleinen Querschnitten, z. B. auch weit unter einem Quadratmillimeter zu verwenden.

Zu den Fig. 2 bis 6 ist noch zu bemerken, daß der Mantel 1 Befestigungen oder Widerhaken 19 haben kann (Fig. 3) um besseren Halt in der Zigarette oder im Filter zu haben. Außerdem mag der Mantel 1 oder der Einsatz 2 eine Halterung 102 zur Befestigung einer Scheibe 100 oder Haube 100-101 haben. Ebenfalls können Mantel oder Einsatz mit der Scheibe oder Haube einteilig sein. Die Scheibe oder Haube 100 oder 100-101 mag dann das Filter nach vorne verschließen, um dessen Durchströmung mit Rauch noch weiter zu behindern und Rauchstrom durch den Mantel 1 und den Einsatz 2 zu erzwingen. Sie können auch dazu dienen, vor der Scheibe 100 oder der Haube 100-101 Gifte abzustoppen, die durch den Filter 5 geströmt sind. Der Haubenteil 101 mag den Vorderteil der Zigarette oder des Filters etwa umgreifen, während die Scheibe oder der Haubenteil 100 bis 102 in die Fig. 2 und 3 eingezeichnet, wobei das bedeuten soll, daß sie auch den anderen Figuren mit Manteln 1 und Einsätzen 2 angewendet werden können.

Da die Erfindung noch näher in den Patentansprüchen beschrieben ist, sollen die Patentansprüche mit als Teil der Beschreibung der Ausführungsbeispiele gelten.

Für die Erfindung wird nicht in Anspruch genommen, daß sie alle Gifte aus dem Rauch der Zigarette entfernen würde und das Rauchen von Zigaretten durch die Erfindung völlig gesundheitsunschädlich geworden sei. Zwar wird das Gerät der Erfindung am meisten beim Rauchen von Zigaretten verwendet werden, weil es mehr Zigaretten-Raucher als Pfeifen-Raucher gibt, doch ist das Gerät der Erfindung auch für die Giftentfernung aus dem Rauch der Zigarren oder der Pfeifen verwendbar, indem man die Abmessungen der Befestigungen oder Mäntel den Zigarren oder Pfeifen entsprechend anpaßt.

Claims (18)

1. Giftentfernungsgerät insbesondere für Raucher von Zigaretten, das mit dem Vorderteil der Zigarette verbindbar ist, zum Beispiel den Vorderteil der Zigarette umgreift oder in den Vorderteil der Zigarette hereinsteckbar ist und in dem Kanäle und Körperteile angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauch durch Kanäle mit einer Formgebung geleitet wird, die eine Absonderung von Giftstoffen, insbesondere von Teer, aus dem Rauch und die Ablagerung dieser Stoffe innerhalb des Gerätes erzwingen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät 1 in die Zigarettenspitze einsteckbar ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät ausschließlich Mittel enthält, die unter einer Warmwasserbrause gereinigt werden können.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät für den einmaligen Gebrauch mit einer einzigen Zigarette fest verbunden ist.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät aus einem Mantel 1 und einem Einsatz 2 besteht.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz mit einem Spiralkanal 8 versehen ist, der in eine Giftsammelkammer 11, 111 mit im Vergleich zum Kanal 8 größerem Querschnitt und unter einem Winkel zum Kanal 8 angestellt, mündet.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Giftsammelkammer 11 usw. eine Nachkammer 14, 15 über einen weiteren Kanal 12, 13 verbunden ist.

8. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal 8 spiralförmig und konisch um einen konischen Einsatz 2 ausgebildet ist.

9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät aus einem Mantel mit Enddeckel 45 an einem zylindrischen Mantelteil 35 mit einem in den Innendurchmesser des zylindrischen Teiles 35 eng einpassendem Einsatz besteht und der Enddeckel 45 mit einem Rauchauslaß 44 versehen ist.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät zwei Einsätze 36 und 37 enthält, wobei der Einsatz 36 einen Rauchkanal und der Einsatz 37 eine Giftsammelkammer 42 mit im Vergleich zum Rauchkanal 39 größerem Querschnitt enthält.

11. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchkanal 39 im Einsatz 36 "S-förmigen" Querschnitt hat.

12. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz 36, 36′, 36′′ alleine im Mantel 35′ angeordnet ist.

13. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz 36′ mehrere unter unterschiedlichen Winkeln zueinander gerichtete Kanäle 65, 67, 69, 71 enthält, die jeweils nacheinander in Giftsammelkammern 66, 68, 70 münden, bzw. von ihnen ausgehen.

14. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz 36′′ mit einem Ringkanal 72, 73, 76, 77 versehen ist, der in mindestens eine Giftsammelkammer 74, 75, 78 mündet.

15. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einsatz 136 ausschließlich ein mit Einlaß und Auslaß versehener Kreisringkanal angeordnet ist, in dem der Rauch bei dessen Durchlauf der Fliehkraft unterworfen und zur Giftabscheidung im Ringkanal 89 gezwungen wird.

16. Gerät nach Ansprüchen 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einsätze 236, 336, 436 mit Kreisringkanälen 89, 86, 92, sowie Einlassen und Auslassen in einem Mantel 235 angeordnet sind.

17. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Mantel 335 ein Einsatz 95 eng eingepaßt ist, der an seinem Umfang eine nach außen vom Mantel umschlossene Spiralnut 96 bildet und der genannte Einsatz mit einem Rauchsammeleinlaß 80, 81 und mit einem Auslaß 316 verbunden ist, während der Rauch beim Durchströmen des Spiralkanals der Fliehkraft unterworfen und zur Abscheidung von Giftstoffen radial außerhalb der Spiralnut an der Innenwand des Mantels 335 gezwungen ist.

18. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Aggregat mindestens eine spiralförmige, von Rauch durchströmte Passage engen Querschnitts mit hoher Rauchgeschwindigkeit, in der das Gift des Rauches der Fliehkraft unterworfen wird und sich an der radial äußeren Wand der Passage absetzt, ausgebildet ist und ferner eine Passage, die die erstgenannte sein kann, in eine Kammer mit im Vergleich zur genannten Passage größeren Querschnitts mit einer der Mündung gegenüberliegenden Wand mündend angeordnet ist, wodurch der Rauch und das Gift im Rauch einmal der Fliehkraft in der spiralförmigen Passage und zum anderen zusätzlich der plötzlichen Verzögerung (negativen Beschleunigung) unterworfen wird und somit eine mehrmalige und unterschiedliche Entfernung des Giftes (Teers) aus dem Rauch durch die Anordnung der Passage und der Kammer erzwungen wird (Fig. 3, 4, 5, 6, 15 usw.).