DE960323C - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Zuegigkeit von zum Rauchen bestimmtem Tabak, insbesondere in Form von Zigaretten, und Einlagefiltern - Google Patents

Description

Bekanntlich weisen zum Rauchen bestimmte Tabakerzeugnisse, wie Zigaretten, Filterzigaretten, Zigarren, Zigarillos, beim Rauchen einen verschieden großen Zugwiderstand auf. Dieser Widerstand ist auch bei den Erzeugnissen der gleichen Kategorie, beispielsweise bei verschiedenen Zigarettensorten, verschieden groß, und zwar bedingt durch verschiedene Faktoren, wie z. B. das Format der Zigarette (flach, rund oder oval), ihre Länge, ihren Querschnitt, die Dichte ihrer Füllung, die Auswahl und die fabrikatorische Behandlung des Tabaks, das Papier usw. Die voneinander abweichenden Zugwiderstände isind für den Raucher in bezug auf die Beurteilung der Qualität von wesentlicher Bedeutung. Beispielsweise bietet eine Zigarette mit sehr großem Zugwiderstand eine geringere Zügigkeit. Eine solche Zigarette wird von dem Raucher abgelehnt; gegebenenfalls versucht er durch Rollen der Zigarette mehr Zug zu bekommen, ohne jedoch hierdurch eine gleichmäßige Zügigkeit zu erreichen. Demgegenüber gewährt eine Zigarette mit geringerem Zugwiderstand eine

große Zügigkeit. Infolge des dann beim Zug auftretenden größeren Luftdurchgangs durch die Zigarette erfolgen eine größere Verbrennung und ein schnellerer Eintritt des heißen Rauches in den Mund des Rauchers mit den unangenehmen, auf die Qualität der betreffenden Zigarette zurückgeführten Beiz- und Reizwirkungen.

Für den Hersteller einer Zigarettensorte, die in ihren Eigenschaften im Laufe der Zeit möglichst ίο gleichbleiben soll, ist somit die Zügigkeit der Zigarette von wesentlicher Bedeutung. Sie muß daher möglichst eindeutig bestimmt und die Zigarette hierauf eingestellt werden. -

Es ist bekannt, die auf Zügigkeit zu untersuchende Zigarette in ein Glasmundstück einzusetzen, daß an Seinem entgegengesetzten Ende mit einem Dreiwegehahn versehen ist. Diese Vorrichtung wird an ein auf gleichmäßigem Stand gehaltenes Vakuum, das' mit Hilfe einer Wasserstrahlpumpe erzeugt wird, angeschlossen, wobei die Luft zunächst durch den Seitenweg des Dreiwegehahns einströmt. Wird der Hahn dann so eingestellt, daß die Luft durch die Zigarette hindurchströmt, dann steigt die Quecksilbersäule des Druckmessers, der dadurch den im Inneren der Zigarette herrschenden Strömungswiderstand, d. h., ihren sogenannten Zugwiderstand, anzeigen soll. Dieses Verfahren ist aber in der Praxis völlig unbrauchbar, weil neben dem Vakuum auch die Förderleistung der verwendeten Wässerstrahlpumpe das Ergebnis maßgebend beeinflußt. Die Förderleistung ist aber bei jeder Wasserstrahlpumpe verschieden und je nach dem Wasserdruck usw. Schwankungen unterworfen. Die nach diesem Verfahren durchgeführten Messungen haben ferner den Nachteil, daß sie nicht reproduzierbar sind und! daß der Luftwiderstand in mm Hg-S äule angegeben wird. Die nach diesem Verfahren gewinnbar en Werte liegen zwischen 100 und 200 mm Hg-Säule. Diese Zahlen stehen mit den in der Praxis vorkommenden Rauchverhältnissen in keinerlei Zusammenhang, weil der normale beim Rauchen auftretende Unterdruck nur 15 mm Hg-Säule beträgt. Die Erfindung beseitigt nun die bisher bei der Bestimmung des Zugwiderstandes und" damit der Zügigkeit auftretenden Nachteile. Sie geht von dem bekannten Verfahren aus, bei dem durch den Prüfling ein Luftstrom geleitet und dabei die Druckdifferenz zwischen dem vor und hinter dem Prüf-So ling herrschenden Strömungsdruck entsprechend den beim Rauchen auftretenden Druckverhältnissen eingeregelt wird. Die Erfindung bezüglich des Meßverfahrens besteht hierbei darin, daß die Meßwerte der während eines bestimmten Zeitraumes bei weitgehender Aufrechterhaltung der eingeregelten Druckdifferenz durch den Prüfling hindurchgeströmten Saug- oder Druckluftmenge mit einem Normalwert verglichen werden, der sich ergibt, wenn man bei einer Meß dauer von 1V2 see eine Luftmenge von 65 cm³ durch den Prüfling strömen läßt, und daß aus der Größe der Abweichung der den Prüfling durchströmenden Luftmenge von· dem festgelegten Normalwert auf die Zügigkeit des zu untersuchenden Tabakstranges oder des Einlagefilters geschlossen wird.

Die Erfindung bezüglich der der Ausübung des Verfahrens dienenden Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem die Zigarette od. dgl. aufnehmenden Gehäuse, dem ein Druckdifferenzmesser zum Messen der Druckdifferenz zwischen dem vor und hinter dem Prüfling herrschenden Strömungsdruck der von einer Druckluftquelle gelieferten, den Prüfling durchströmenden Luft zugeordnet ist und dessen Auslaßende mit einer Meßvorrichtung für die während der Prüfdauer durch den Prüfling hindurchgeströmte Luftmenge verbunden ist. Nach dem weiteren und letzten Merkmal der Erfindung bezüglich der Prüfvorrichtung ist die Druckluftquelle über einen Windkessel und ein dahinterliegendes Druckausgleichgefäß an die Einlaßleitung des Prüfgehäuses angeschlossen, vor dessen Einlaßende die eine Anschluß leitung fürdenDruckdifferenzmesser abzweigt. Die Vorrichtung ermöglicht es, alle Messungen unter den beim normalen Rauchen herrschenden Druckverhältnissen vorzunehmen. Es kann in relativ kurzer Zeit eine große Zahl von Zigaretten geprüft werden, was unter Berücksichtigung der Unterschiedlichkeit der einzelnen Zigaretten von Bedeutung ist, weil nur durch eine große Zahl von Vergleichsmessungen brauchbare Mittelwerte erzielt werden können.

Unter Bezugnahme auf die Figuren, die ein Ausführungsbeispiel der neuen Prüfvorrichtung darstellen, sei die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. ι eine schematische Wiedergabe einer Vorrichtung nach der Erfindung und

Fig. 2, 3 und 4 Halter für Filter bzw. Filterzigaretten.

In eine Wulfsche Flasche 2 ist eine Wasserstrahlpumpe 1 mit einem Gummistopfen fest eingebaut. Am Boden der Flasche ist ein im Inneren nach oben gebogenes Rohr 3 mit einem bogenförmigen Auslauf 4 angeschlossen, der einen Gummischlauch 5 mit regulierbarem Quetschhahn 6 aufweist. Im Inneren der Flasche 2 ragt die Wasserstrahlpumpe 1 lose in ein weiteres Glasrohr 7. Das Glasrohr 7 und das Ablaufrohr 3 verhindern, daß beim Wasserablauf von der Wasserstrahlpumpe angesaugte Laft ausströmt. Der Quetschhahn 6 wird bei entsprechender Regelung des Wasserzulaufs so eingestellt, daß sich in dem der Druckerzeugung dienenden Aggregat bei ungefähr halber Füllung der Flasche 2 ein auf alle Fälle ausreichender Unterdruck von etwa 100 mm Hg-Säule einstellt.

Die Flasche 2 steht über ein z. B. mittels eines Gummistopfens dicht sitzend eingelassenes Rohr 8 mit einem Druckluftsammelbehälter 9 mit einem Fassungsvermögen von etwa ial in Verbindung, iao der mit einem dreifach durchbohrten Gummistopfen verschlossen ist. In der zweiten Bohrung des Stopfens ist ein zur Vordruckmessung dienendes Quecksilbermanometer 10 eingesetzt. In der dritten Bohrung des Gummistopfens sitzt eine Verbin- ia$ dungsleitung 11, die zu einem unteren Einlaß des

Druckausgleichbehälters 12 (Glasflasche mit etwa 5 1 Inhalt) führt. In der Verbindungsleitung 11 ist ein Feinregulierventil 13 vorgesehen, mit dem der Meß druck gesteuert werden kann. Der Hals des Druckaasgleichbehälter's 12 ist mit einem zweifach durchbohrten Stopfen verschlossen, in dessen einer Bohrung ein Glasrohr 16 mit angeschlossenem Gummischlauch und einem daran angebrachten Quetschhahn 15 sitzt, der zu einem etwaigen

schnellen Ablassen eines im Ausgleichbehälter 12 entstehenden Überdruckes dient. In der zweiten Öffnung des Gummistopfens sitzt eine Leitung 17 mit einem Kükenhahn 18, über die Druckluft in die weitere Einrichtung gelangt.

¹S Hinter dem Hahn 18 ist nach einer zu den Druckmessern 19 und 20 führenden Abzweigung 21 (T-Stück) an dem Glasschenkel 22 ein hohler, geschliffener Verschlußstopfen 23 angeschmolzen, der sich zu einem kurzen, einen Durchmesser von 8 mm

aufweisenden Gksröhrchen 24 verengt, auf dem ein kurzes Stück Gummischlauch 25 mit einer lichten Weite von 8 mm aufgeschoben ist.

"Für eine vorzunehmende Prüfung von Zigaretten wird in dem Gummischlauch 25 ein 4 bis 6 cm

^a5 langes Kaliberstück 26 eingesetzt, dessen Innendurchmesser genau dem Durchmesser der jeweils zu prüfenden Zigarettensorte entspricht. Zum Prüfen wird die Zigarette 27 genau 10 mm tief in das Kaliberstück 26 eingeschoben.

Filterzigaretten 29 werden genau wie die normalen Zigaretten geprüft, nur wird das zu der jeweiligen Zigarette gehörende Filter·28 im Kaliber 26 direkt hinter dem Zigarettenende 29' angebracht (Fig. 3).

Um etwaige Ungenauigkeiten bzw. Undichtheiten, die auf eine nicht genaue Übereinstimmung des Durchmessers des Kaliberstückes mit dem Durchmesser jeder einzelnen Zigarette zurückzuführen sind, auszuschließen, werden die Zigaretten

vorzugsweise in der Weise geprüft, daß in den Gummischlauch 25 ein 4 bis 6 cm langes Glasrohr 48 von etwa 10 mm lichter Weite eingesetzt wird (Fig. 4). Über dieses Glasrohr wird am vorderen Ende ein Stück dünnen Transparentgummis 49

(Material von Operationshandschuhen) gestreift, welches in der Rohröffnungsmitte ein kreisrundes Loch von 4 mm Durchmesser aufweist. Durch einen oder mehrere Gummiringe 50 ist der Gummi 49 so dicht auf dem Glasrohr befestigt, daß keine

Luft zwischen Gummi und Glasrohr entweichen kann. Für Meßzwecke wird, was bei der großen Elastizität des Gummis ohne weiteres möglich ist, die Zigarette 27 durch die Öffnung des Gummis 10 mm in das Glasrohr hineingesteckt. Nach den

durchgeführten Versuchen ist diese Befestigungseinrichtung unter den praktisch vorkommenden Druckverhältnissen völlig dicht. Sie hat den Vorteil, daß, wie ebenfalls durch Versuche festgestellt wurde, die Zigarette während des Prüfens kaum

zusammengedrückt wird. Es ist daher die Gewähr gegeben, daß unabhängig von der Art und dem Kaliber sämtliche Zigaretten unter genau gleichen Bedingungen geprüft werden können.

Filterzigaretten werden mit der Vorrichtung nach Fig. 4 mit und ohne Filter in gleicher Weise geprüft.

Filter werden in der Weise geprüft, daß der Filtereinsatz 28 ohne Umhüllungspapier so in das Kaliberstück 26 eingesetzt wird, daß das Filterende mit dem Kalibermundstück abschließt (Fig. 2).

Nach dem Einsetzen der Zigarette 27 im Kaliber 26 bzw. im Gummi 49 wird das Gehäuse 30 mit semer geschliffenen Öffnung auf den geschliffenen Verschlußstopfen 23 aufgeschoben. Das Gehäuse 30 hat eine Länge von 150 mm und einen Durchmesser von 30 mm. Sowohl am Verschlußstopfen 23 als auch am Gehäuse 30 sind kleine Häkchen 31 vorgesehen, die während der Dauer der Messung mittels Schraubenfedern 32 verbunden werden. Dadurch wird der Stopfen 23 fest und luftdicht in die Mündung des Gehäuses 30 gezogen, so daß keine Luft nach außen entweichen kann. ,Hinter dem Gehäuse 30 befindet sich die Meßvorrichtung 34, die zum Messen der während eines bestimmten Zeitraumes durch die Zigarette geströmten Luftmenge dient. In der Verbindungsleitung 33 zwischen Gehäuse 30 und Meßvorrichtung 34 befindet sich ein Absperrhahn 35.

Von den beiden Wassermanometern 19, 20, go welche Drücke bis zu 800 mm WS zu messen gestatten, hat das erstere einen offenen Schenkel und dient im wesentlichen zur Justierung der Vorrichtung. Der zweite Druckmesser 20 ist mit einem Schenkel vor der Zigarette an der Abzweigung 21 angeschlossen, während der zweite Schenkel mit dem Verbindungsrohr 33, das von dem Gehäuse 30 zur Meßvorrichtung 34 führt, verbunden ist. An dem Druckmesser 20 wird der Differenzdruck vor und hinter der Zigarette abgelesen. Der Druckmesser 20 wird während der Versuchsdauer durch das vorerwähnte Feinregulierventil 13 ständig auf der beabsichtigten, der Messung zugrunde liegenden Druckdifferenz gehalten. Die Einschaltung des Druckmessers 20 ermöglicht in idealer Weise die Unabhängigkeit von den durch die Apparatur bedingten Strömungswiderständen.

Der Anschluß des Druckmessers 20 an die Leitung 33 erfolgt über ein T-Stück 36, an dessen freiem Ende sich ebenfalls ein Kükenhahn 37 befindet, über den die Verbindung zur Außenluft erfolgt, so daß dadurch die Höhe des Differenzdruckes bereits vor dem eigentlichen Meßbeginn eingestellt werden kann.

Die Meßvorrichtung 34 besteht aus einem kalibrierten Glasrohr von 85 mm Durchmesser und einer Länge von 500 mm, das bei einer meßbaren Füllung von 2,5 1 eine Ablesung von 5 bis 10 cru⁰ gestattet. Oben trägt die Meßvorrichtung einen Kükenhahn 38, der an ein T-Stück 39 angeschlossen 1.20 ist, das in der zur Wasserstrahlpumpe 1 führenden Luftleitung 41 sitzt. An dem einen Ende des T-Stückes befindet sich ein weiterer Kükenhahn 40.

Unten ist die Meßvorrichtung 34 durch einen dreifach durchbohrten Korken verschlossen, dessen eine Öffnung den Anschluß· 42 zum Gehäuse 30

Claims (3)

1. aufnimmt. In der zweiten Bohrung ist mit Hilfe eines Gummischlauches über das Rohr 43 das heb- und senkbare Niveauausgleichgefäß 44 angeschlossen. Die dritte öffnung ist mit dem unteren Ende eines kleinen trichterartigen Glasgefäßes 45 verbunden, welches einen Überlauf hat und in welches Wasser aus dem Hahn 46 einläuft.

   Während des Messens der Luftmenge ist das in

   der Verbindungsleitung sitzende Gummischlauchstück 47 von Hand zusammenzupressen.

   Zur Durchführung einer Prüfung auf der Vorrichtung nach der Erfindung wird in folgender Weise vorgegangen:

   Durch Schließen des Ventils 13 und Öffnen des Hahnes 40 läßt man Luft über die Leitung 41 zu der druckerzeugenden Wasserstrahlpumpe 1 strömen. Der Schlauchquetschhahn 6 wird so weit gedrosselt, daß bei erreichtem Druck im Druckluftsammelbehälter 9 die Wulf sehe Flasche 2 etwa zur ao Hälfte gefüllt ist und ihre Wasseroberfläche nicht mehr steigt. Sobald die Druckreserve in dem Behälter 9 geschaffen ist, wird der Wasserhahn 46 geöffnet, das Niveaugefäß 44 gesenkt, der Hahn 40 geschlossen und durch öffnen des Hahnes 38 mit Hilfe des in der Leitung 41 vorhandenen Unterdruckes die Meßvorrichtung 34 vollständig mit Wasser gefüllt. Dann wird der Hahn 38 wieder geschlossen und der Hahn 40 geöffnet. Während des Füllens sind die Hähne 35 und 37 geschlossen. Nunmehr wird der Hahn 37 geöffnet und das Überlaufgefäß 45 in der Höhe so eingestellt, daß das Wasser im Verbindungsrohr 42, 43 von der Meßvorrichtung 34 zu dem die Zigarette aufnehmenden Gehäuse 30 nur etwa 10 bis 20 mm hoch steht. Hierbei ist darauf zu achten, daß im üblichen Druckbereich während der Messungen zwischen den an den Druckmessern 19 und 20 abgelesenen Drücken nur ein möglichst geringer Unterschied entsteht. Ist das Überlaufgefäß 45 in dieser Weise eingestellt, bleibt es für alle weiteren Messungen in der gleichen Lage.

   • Nun werden die die beiden Teile 23 und 30 verbindenden Spiralfedern 32 gelöst, das Gehäuse 30 wird zur Seite gelegt und eine Zigarette, z. B. nach Fig. 4, oder ein Filter nach Fig. 3 in vorbeschriebener Weise eingesetzt. Anschließend wird das Gehäuse 30 wieder über den Verschluß stop fen 23 geschoben, und die Spiralfedern 32 werden befestigt.

   ' Darauf wird der Kükenhahn 18 geöffnet, der im allgemeinen stets offen sein kann. Ferner wird, falls der Hahn 37 schon offen ist, der Hahn 35 geöffnet.

   Dann wird vorsichtig das Regulierventil 13 geöffnet, bis der Druckmesser 20 den beabsichtigten Differenzdruck anzeigt. Die Luft, die während der Druckregulierung durch die Zigarette strömt, geht vorläufig noch nicht in die Meßvorrichtung 34, sondern entweicht durch den Hahn 37. Unter gleichzeitiger Bedienung einer Stoppuhr wird alsdann das Ventil 37 geschlossen, von welchem Augenblick an die die Zigarette verlassende Luft in die Meßvorrichtung 34 strömt.

   Beim Schließen des Hahnes 37 bleibt das Regulierventil 13 in der vorher eingestellten Stellung. Je nach der Strömungsgeschwindigkeit muß es jetzt nach Abklingen des Öffnungsstoßes nachgestellt werden. Die Messung wird zweckmäßigerweise von zwei Personen zu gleicher Zeit durchgeführt, wobei eine die Meßdauer steuert und die andere durch ständiges Nachregulieren des Ventils 13 den Druck an dem Druckmesser 20 so gut wie möglich auf der beabsichtigten Höhe hält.

   Während die eine Person nach Lösen der Federn eine neue Zigarette einsetzt, schließt die zweite den Hahn 40, öffnet den Wasserzulauf 46 weit und füllt durch öffnen des Hahnes 38 die Meßvorrichtung 34 für eine neue Messung. Nachdem sie gefüllt ist, wird der Hahn 38 wieder geschlossen und der Hahn 40 geöffnet. Die Einrichtung ist nach anschließendem öffnen der übrigen Hähne 37, 35 für eine neue Messung bereit.

   Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt, die nur als besonders vorteilhaftes Beispiel zur Erklärung der grundsätzlichen Bauweise und des Verfahrens dient, das statt mit Druckluft auch mit Saugluft ausführbar ist.

   Statt einer flüssigkeitsgefüllten Meßvorrichtung kann auch eine entsprechend geeichte andere, z. B. _go eine mit Federkraft arbeitende, benutzt werden. An Stelle der wassergefüllten Druckmesser 19, 20 können entsprechend geeichte Federmanometer Verwendung finden.

   PA T K NTA N SPRÜCHE:

   i. Verfahren zum Bestimmen, der Zügigkeit von zum Rauchen bestimmtem Tabak, insbesondere in Form von Zigaretten, und Einlagefiltern, mittels eines durch den Prüfling zu leitenden Luftstromes unter Einregelung der Druckdifferenz zwischen dem vor und hinter dem Prüfling herrschenden Strömungsdruck entsprechend den beim Rauchen auftretenden Druckverhältnissen, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte der während eines bestimmten Zeitraumes bei weitgehender Aufrechterhaltung der eingeregelten Druckdifferenz durch den Prüfling hindurchgeströmten Saugoder Druckluftmenge mit einem Normalwert verglichen werden, der sich ergibt, wenn bei einer Meßdauer von iV₂ see eine Luftmenge von 65 cm³ durch den Prüfling strömt, und daß aus der Größe der Abweichung der den Prüfling durchströmenden Luftmenge von dem festgelegten Normalwert auf die Zügigkeit des zu untersuchenden Tabaks oder des Einlagefilters geschlossen wird.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein den iao Prüfling aufnehmendes Prüfgehäuse (30), dem ein Druckdifferenzmesser (19, 20) zum Messen der Druckdifferenz zwischen dem vor und hinter dem Prüfling herrschenden Strömungsdruck der von einer Druckluftquelle (1) ge- lieferten, den Prüfling durchströmenden Luft

   zugeordnet ist und dessen Auslaßende mit einer Meßvorrichtung (34) für die während der Prüfdauer durch den Prüfling hindurchströmende Luftmenge verbunden ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftquelle über einen Windkessel (9) und ein dahinter liegendes Druckausgleichgefäß (12) an die Einlaßleitung des Prüfgehäuses (30) angeschlossen ist, vor dessen Einlaßende die eine Anschlußleitung für den Druckdifferenzmesser (19, 20) abzweigt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609 620/222 9.56 (609 843 3. 57)