DE3216129A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen von stangenartigen luftdurchlaessigen gegenstaenden - Google Patents

Description

Dipl.-Ing.

Rolf Chairier

Patentanwalt ^. ,.

Rehlinyenstraße 8 · Postfach 260
I)-X¹W) Augsburg 31

Telefon 08 21/3 6015+ 3 6016
Telex 53 3 275

Pml«h>;.tk'>iiiii München Nr. 1.147 R4-K01

8418/01 -4- Augsburg, den 27. April 1982

British-American Tobacco Company Limited Westminster House, 7 Millbank

GB-London SWlP 3JE

Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von stanqenartigen luftdurchlässigen Gegenständen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von stangenartigen luftdurchlässigen Gegenständen, wie beispielsweise von Zigaretten, sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Der Ventilationswert einer Zigarette während des Rauchens wird definiert als derjenige Anteil des Raucb-Luftgemischs, welches,vom Mundende der Zigarette abgezogen wird, der repräsentiert wird durch dieLuft, welche in die Zigarette durch deren Umhüllung gesaugt wird.'Um einen Luftzutritt von Ventilationsluft in die Zigarette zu ermöglichen, wird für die Zigarettenhülle ein luftdurchlässiges Material verwendet und/oder es werden Ventilationsperforationen vorgesehen. Zum Zwecke der Qualitätskontrolle bei der Herstellung solcher Zigaretten wird ein Ventilationswert für nicht brennende Zigaretten festgelegt. Wird ein Luftstrom durch die Länge der Zigarette in Richtung des Mundendes erzeugt, dann ist es möglich, den Ventilationswert V zu ermitteln und zwar als Verhältnis Q../Q_D, wobei der Volu^enstrom Hy derjenige ist, der in einen die Zigarettenhülle umrebenden Raum fließt

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und Q_D der l'olumenstrom oder Volumendureh fluß ist, welcher vom Mundende der Zigarette abgezogen wird. Der Ventilationswert V stellt also das Verhältnis Qw/Qp dar. En int bekannt, diesen Wert zu erfassen. Die Luft, welche in die und aus der Zigarette fließt^ kann anhand einer elektrischen Analogie dargestellt werden. Die in Fig. A dargestellte Zigarette weist lediglich einen ientilationsluftstrom auf, der durch den Perforationsring hindurch geht, welcher sich im vorderen Teil der Filterumhüllung befindet. In Fig. A bedeutet R., den Luftströmungswiderstand, der von der Tabaksäule und demjenigen Teil des Filters ausgeht, der vor den Ventilationsperforationen liegt. Der Luftströmungswiderstand desjenigen Teils des Filters, der sich zwischen den Ventilationsperforationen und dem mundseitigen Filterende befindet, ist mit R_n bezeichnet. Der Luftströmungsuiderstand, den die Ventilationsperforationen ausüben, sowie, falls vorhanden, der von der darunterliegenden luftdurchlässigen Filterhülle ausgeht, ist mit R., bezeichnet.

Da die Luftströme Q und Q.. jeweils von Umgebungsatmosphäre ausgehen, können die Widerstände R.. und R.. als parallelgeschaltet angesehen werden. Die sich dann ergebende elektrische Analogie ist in Fig. B dargestellt.

Bei diesem Schaltkreis kann der Ventilationswert V ausgedrückt werden durch folgendes Verhältnis der Widerstände : .

^RU

Es ist zu bemerken, daß der Ventilationsuert unabhängig

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ist von dein atromabwär tsliegenden Widerstand R^.

Falls bei niner Filterzigarette zusätzlich zu einem Ventilationufltroni Q., in das Filter ein weiterer Lufteintritt (J.,, in die Tabaksäule auftritt, dann ergibt sich ein elektrischer analoger Schaltkreis gem. Fig.

C.

Dieser Luft ?i I. rom Qy₁ kann seinen Grund haben in der Verwendung eiims Zigarettenpapier, welches bewußt perforiert ist oder dun ein gewisses MaO an Luftdurchlässigkeit aufweist und/oder kann das Resultat eines Fehlers im Zigarettenpapier seil), wie beispielsweise ein Loch, oder aus einem Fehler bei der Überlappung des Zigarettenpapiers bestehen.

Da beide Durchfluß volumen bzw .Volumenstcome Qy und Q... von Atmosphärendruck ausgehen, können die Widerstände R,,, l'yi und Ry₂ in Deltaschaltung geschaltet werden. Durch Anwendung einer Deltatransformation erhält man einen analogen elektrischen Schaltkreis gem. Fig. D, welche vereinfach· dargestellt werden kann gem. Fig. E. In Fig. E bedeuten die Widerstände Ryr» fW und Ry^. den aufwärtssei t ) 'j^<;n» den abwärtsseitigen und den Ventilationsäquiv/alen/wid erst and.

Hieraus üii|ibt sich ein Ventilationswert von

V s -β——■*- VE UE

Der Ä'quivn I'inzventilationsstrom bzw .Ä'.quivalenzvolumendurchfluß Q._/F 'il'illt die Summe der Ventilationsvolumendurchflüsse in Ί i ο Zigarettensäule dar, d.h. die. Volumendurchflüsse Q., t Ij,,, Der Eintrittspunkt des Äquivalenz-

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Ventilationsflusses ist hierbei der Verbindungspunkt zwischen dem aufwärtsseitigen und eiern abwartsseitigen A'quivalenzwiderstand. Dieser Eintrittspunkt kann als Ä'quivalenzventilationspunkt bezeichnet werden (EVP in in Fig. E } .

Hierbei wird ein einziger Aquivalenzotrom festgelegt, auch wenn ein zusätzlicher Fluß durch die Filterumhüllung hindurch auftritt, gleichgültig, ob dieser zusätzliche Fluß auf der einen oder anderen Seite des Rings der Ventilationsperforation vorhanden ist. Das geschilderte Prinzip ist von allgemeiner Bedeutung und kann angewendet werden auf Tabakerzeugnisse, bei denen irgendeine Art von Ventilation durch die Umhüllung hindurch auftritt. Sind mehrere Ventilati.onsvolumendurchflüsse an verschiedenen Stellen längs des Tabakerzeugnisses vorhanden, dann werden diese Ventilationsströme betrachtet als ein einziger A'quivalsnzvolumendurchf IuG, welcher am Äquivalenzventiiationspunkt auftritt. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, jede Zigarette bezüglich ihrer pneumatischen Charakteristika vollständig zu definieren aufgrund der Bestimmung der Werte R.jc» Rp₁F ^unc' ^VF*

Die Bestimmung der Ventilationswertes bei Zigaretten durch direkte Messung der Werte von Q., und CL· ist jederzeit praktikabel im Labor, ist jedoch nicht leicht ausführbar innerhalb einer Fertigungsstraße, bei welcher Zigaretten mit hoher Geschwindigkeit gefertigt werden. Es sind eine Vielzahl van Votschlägen vorhanden, um die Ventilationsverhäl.tnisse innerhalb der Fertigungsstraße zu erfassen. Hiorbei u/erden die Ventilationswerte indirekt erfasst, indem in erster Linie Druck- und keine Durchflußmessungen durchgeführt werden.

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Eine Methode zur Bestimmung des Ventilationswertes einer nicht brennenden Zigarette mittels der Messung von Luftdrücken besteht im Anlegen eines luftstromerzeugenden Drucks bekannter Größe am v/orderen Ende der Zigarette, während das Mundende im dichten Kontakt steht mit einer Druckmeßvorrichtung. Der am vorderen Ende der Zigarette anliegende Druck bewirkt einen Luftdurchfluß durch die Zigarettenhülle . Falls es sich um eine Filterzigarette handelt, bei der der Filter mit Ventilationsöffnungen versehen ist, dann tritt der Luftstrom im wesentlichen ganz über die Uentilationsperforat.'.onen des Filters aus. Der Ventilationswert kann erhalten werden durch die Beziehung

P .-P
1 2

Hierbei ist P, der anliegende Druck und P_? der von der DruckmeÖvorrichtung erfasste Druck am Filterende.

Die Bestimmung des Ventilationswertes durch Anlegen eines luftst'romerzeugenden Drucks des Wertes P, am vorderen Ende der Zigarette und Messen des Wertes P« am flundende, welches verschlossen ist, ist auch dann anwendbar, wenn eine Vielzahl von Ventilationssirömen durch die Umhüllung vorhanden ist.' Die überprüfung der Zigarettenventilation innerhalb der Fertigungsstraße oder durch Überprüfung im Labor erfaßt wohl eine Änderung in der Ventilation, welche anzeigt, daß ein oder mehrere Ventilationsströme sich geändert haben oder daß ein Fehler im Aufbau der Zigarette vorliegt, der Ventilationsuert selbst gibt jedoch noch keine Anzeige , welcher Durchfluß bzw. welche Durchflüsse sich geändert haben oder

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u/o die Stelle des Fehlers längs der Zigarettenlänge ist.

Es besteht die Aufgabe, das Verfahren so auszubilden, daQ unter Zugrundelegung der vorgenannten Theorie es möglich ist, die Stelle des Ventilationspunkts zu ermitteln, uo der A'quivalenzventilationsstrom auftritt.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Falls das Verhältnis zwischen dem aufuärtsseitigen und" dem abüärtsseitigen A'quivalenz.u/iderstand des stangenartigen Erzeugnisses abweicht von einem festgelegten Sollwertbereich, dann wird der stangenartige Artikel ausgesondert. In einem solchen Fall kann dieser ausgesonderte Artikel einem AussehuGueg übergeben werden.

Falls es sich um die stangenartigen Erzeugnisse um Zigaretten handelt, kann es sich um filterlose oder um Filterzigaretten handeln. Das Verfahren ist auch anwendbar zum Überprüfen von Filters'cangen.

Das Aussondern von Zigaretten infolge eines nicht richtigen Ventilationsstrcjtns kann seine Ursache haben beispielsweise^ in dem die Hülle eine falsche Luftdurchlässigkeit aufweist oder infolge einer Fehlfunktion der in der Fertigungsstraße vorhandenen Umhüllungsperforationsmaschine. Andere Gründe können in Rissen oder Löchern in der Umhüllung oder in einer schlechten Klebestelle

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der Umhüllungsüberlappung bestehen. Die Lage des Äquivalenzventilationspunktes der Zigarette kann sich beim Auftreten eines solchen Fehlers längs der Zigarette verschieben. Weitere Fehler, welche die Lage des Äquivalenzventilationspunktes beeinflussen können, sind solche, welche die Durchflußwiderstände im Filter und/oder der Tabaksäule verändern.

Das Verfahren gem. der Erfindung kann darin bestehen, daß der Gasdurchfluß durch den Ventilationsäquivalenzwiderstand Ryp. oder der "eine nach durch den aufuärtsseiLigen Äquivalenzwiderstand R..^ und den abwärtsseitigen Äquiva-.lenzwiderstand R_DE- unterbunden wird und ein Gasfluß durch die beiden anderen in Serie liegenden Widerstände erzeugt wird, um Druckwerte an jeder Seite jeueils der aufwärtsseitigen und der abwärtsseitigen Aquivalenzwiderstände zu erhalten.

Eine u/eitere Verfahrensvariante besteht darin, daß ein GasfluQ durch den aufwärtsseitigen oder durch den abwärtsseitigen Ä'quivalenzvi/iderstand unterbunden wird, und ein Gasfluß bestimmten Volumendurchflusses durch den abu/ärtsseitigen bzu. aufwärtsseitigen Äquivalenzwiderstand und dem dazu in Serie liegenden Äquivalenzventilationswiderstand erzeugt wird, wobei Druckwerte auf jeder Seite der beiden in Serie geschalteten Widerstände erhalten werden. Eine weitere Verfahrensvariante besteht darin, daß ein Gasfluß bestimmten Volumendurchflusses an einem Ende in das Erzeugnis geleitet wird und dieser Gasfluß durch alle drei Äquivalenzwiderstände fließt. Die Druckdifferenz zwischen den Enden des Erzeugnisses ist hierbei der Meßwert.

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Das Verfahren gem. der Erfindung kann eine weitere Variante beinhalten, bei welcher eine erste und eine zweite Messung bei unterschiedlichen Strömungsverhältnissen durchgeführt wird. Hierbei wird einmal an einem Ende und sodann am anderen Ende jeweils ein Gasfluß erzeugender Druck angelegt, wobei Gasflüsse durch alle drei Ä'quivalenzv/iderstände auftreten. Hierbei wird bestimmt jeweils der Ventilationsdurchfluß und der VolumendurchfIuB durch mindestens einen des aufwärtsseitigen und des abwärtsseitigen Ä'quivalenzwiderstands.

Hierbei wird im allgemeinen vorausgesetzt, daß der Strömungswiderstand pro Längeneinheit des Materials innerhalb der Umhüllung im wesentlichen konstant ist. Um Informationen bezüglich der Lage des A'quivalenzventilationsstromes zu erhalten, ist es im Regelfall ausreichend, den Wert des aufwärtsseitigen oder des abwärtsseitigen Widerstandes zu bestimmen. Zur Bestimmung dieses Wertes genügt im Regelfall eine Messung,

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Teil eines Zigarettenprüfgeräts

Fig. 2 den MeGaufbau beim Prüfgerät nach Fig. 1;

Fig. 3

bis 5 verschiedene Ausführungsformen des

Zigarettenprüfgeräts nach den Fig.

und 2 und

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Fig» 6 ein Zigafettenprüfgerä't, welches nur eine einzige Prüfstation aufweist.

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Die Bezugszahlen 1 und 2 in Fig. 1 stellen Endringe einer Flötentrommel dar, welche beispielsweise Teil einer Maschine zum Anbringen der Filter sind. Durch die Ringe 1, 2 verlaufen in Flucht mit jeder Flöte der Trommel Gasdurchgangsleitungen 3, 4. An den inneren Enden der Gasdurchgangsleitung 3, 4 sind Dichtungen 5, 6 vorgesehen. Wenn Zigaretten 7 in die Flöten eingesetzt sind, dann stehen die Enden der Zigaretten im wesentlichen im luftdichten Kontakt mit den Dichtungen 5, 6. Außerhalb der Ringe 1, 2 der Trommel sind stationäre Ringe 8, 9 vorgesehen, welche in gasdichtem Kontakt stehen mit den Trommelendringen 1, 2.

Durch den stationären Ring 9 verläuft eine Leitung 10 und durch den stationären Ring 8 eine weitere Leitung 11, wobei diese Leitungen 10, 11 miteinander fluchten. Die Leitung 11 steht in Verbindung mit einer DruckmeGzelle 12. Wie durch den breiten senkrechten Pfeil angedeutet, dreht sich die Flötentrommel , wobei jede Zigarette bei dieser Drehung eine Stellung einnimmt, bei welcher das Innere .der Zigarette die Verbindung herstellt über die Leitung 11 urd einen zugehörigen Durchgang 3 zwischen der Zelle 12 und über einen zugehörigen Durchgang 4 mit der Leitung 10. Diese Stellung wird als erste Teststation bezeichnet.

Bei der weiteren Drehung der Flötentrommei kommt jede Zigarette in eine zweite Teststation, bei welcher eine zweite Drucknießzelle 13 vorhanden ist, welche über das Zigaretteninnere in Verbindung gebracht wird mit einer Leitung 14, welche sich durch den stationären Ring 8 erstreckt. Die Zelle 13 om stationären Ring 9 und die Leitung 14 werden hierbei miteinander verbunden

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über die zugehörigen Durchgänge 3, '* · ^das Innere der Zigarette und die Leitung . 15 , an welche die Druckmeßzelle 13 angeschlossen ist.

Wie der Fig. 2 entnehmbar ist, wir'l Druckluft von einer Druckluftquelle 16 über einen Druct^egler 18 einer Druckluftkammer 17 zugeführt. Die verstehend erwähnten Leitungen 10 und 14 stehen mit ihren den stationären Ringen 8 und 9 abgewandten Enden in Verbindung mit dieser Kammer 17 . Einem Mikroprozessor 19 werden über die Leitungen 20, 21 elektrische Si 'j η a 1 e won den Druckmeßzellen 12, 13 zugeführt. Eine «pUare Leitung 22 verläuft vom Mikroprozessor 19 zu einer u/eiteren DruckmeQ-zelle 23, welche über eine kurze Leitung 24 in Verbindung steht mit der Kammer 17 . Der Mikroprozessor 19 ist übe.r Leitungen 26 verbundenmit einer Anz^igeeinheit 25.

Erreicht eine Zigarette die erste 7«=ststation, dann wird in das Innere der Zigarette üb^r die Leitung 10 und den Durchlaß 4 ein Druck P₃. anbiegt. Hierbei dringt Luft durch die Umhüllung , ' hir.'iurch. Im Falle der in Fig. 1 gezeigten Zigaretten strö·«*- dabei Luft durch die Reihe von Filterventilati ^nsperforationen 7·. Ein elektrisches Signal, welches de" Luftdruck ?₂ am Mundstück des Filters anzeigt, v/ir'l über die Leitung 20 von der Druckmeßzelle 12 dem MiP^prozessor 19 zugeführt.

Durch Schließen des mundseitigen En'Jes der Zigarette vermag dort ein Luft abzuströmen, $>* daß der abu/ärtsseitige Ä'quivalenzwiderstand ί<β£ keine Luft durchläßt, während Luft durch den gjfwärtsseitigen

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Aquivalenzwiderstand R..^ und durch den Ventilationsäquivalenzwiderstand Ryr· fließt, welche zueinander in Serie sich befinden.

Erreicht die Zigarette die zweite Teststation, dann vi/ird ein Druck P, über die Leitung 14 und dem Durchlaß 3 an das f ilterseitige Ende der Zigarette angelegt. Der am gegenüberliegenden , vorderen Ende auftretende Luftdruck P. wird von der DruckmeGzelle 13 erfasst und über die Leitung 21 als elektrisches Signal dem Mikroprozessor 19 zugeführt.

Da das vordere Ende der Zigarette abgeschlossen ist, fließt keine Luft durch den aufwärtsseitigen Äquivalentswiderstand R._JF, während Luft durch den abwärtsseitigen Ä'quivalentsuiderstand R_Dp. und den dazu in Serie befindlichen Ventilationsäquivalenzwiderstand R..^ fließt.

Im Mikroprozessor 19 wird eine Rechnung für den Ventilationswert V ausgeführt wie folgt

^Pl - ^P2

^Pl

Um eine Information über den Äquivalenzventilationspunkt zu erhalten, führt der Mikroprozessor eine weitere Berechnung des Verhältnisses der abwärtsseitigen und der aufwärtsseitigen Äquivalenzwiderstände durch. Diese Rechnung lautet wie folgt

!df ₌ P₂ (P₃ - ^P4^}

^RÜE ^P4 ^iPl - ^P2^} Der Äquivalenzventilationspunkt, der aus dem Ver-

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hältnis fW^UE ^errecnnet wird, würde sich an der Stelle des Rings der Ventilationsperforationen 7¹ befinden, wenn durch das Zigarettenpapier keine Luft hindurch strömen würde, üblicherweise weist jedoch das Zigarettenpapier , welches den Tabak umgibt, eine gewisse Luftdurchlässigkeit auf. Infolge der zusätzlichen Luftströmung durch dfirs' Zigarettenpapier hindurch befindet sich daher der Squivalenzventilationspunkt von dem Ring der Perforationen 7' aus gesehen weiter weg vom mundseitigen Ende des Filters.

Die Ventilationswerte und das Verhältnis RQ^/Ryr werden von der Anzeigeeinheit 25 angezeigt. Liegt irgendeine Undichtigkeit in Längs- oder Umfangsrichtung beim Zigarettenpapier oder beim Filter oder beim Filteranschluß vor, dann weichen nicht nur die gemssenen Ventilationswerte vom richtigen Wert ab, sondern auch das Verhältnis Rqe^UE ^veI>ändert sich, wodurch eine Information darüber erhalten wird, wo sich die Stelle befindet, bei der die Undichtheit vorhanden ist,die äbnormal ist·.

Modifikationen des Zigarettenprüfgeräts nach den Fig. 1 und 2 sind schematisch in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt. Hierbei arbeitet jedes der Geräte nach dem Zu/ei-Stationen-Prinzip, wobei durch Verarbeiten der erhaltenen. Signale im Mikroprozessor Informationen über die abwärts- und die aufwärtsseitigen Squivalenzwiderstände der Zigarette erhalten werden. In einigen Fällen, können begrenzte jedoch mögliche sinnvolle Informationen erhalten werden von nur einer dieser Teststationen, wie später noch erläutert wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine erste Teststation vorgesehen, bei welcher Druckluft der Zigarette über das filterseitige Ende überfeinen Wider-

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stand 27 und eine DruckmeQzelle 28 zugeführt wird. Das andere verschlossene Ende der Zigarette ist angeschlossen an eine Druckmeßzelle 29. Bei einer zweiten· Teststation wird dem vorderen Ende der Zigarette über einen Widerstand 30 und eine Druckmeßzelle 31 Druckluft zugeführt. Der abwärtsseitige» der aufwärtsseitige und der Ventilationsäquivalenzwiderstand werden errechnet aus folgenden Gleichungen

R PP

^DE = 3 " 4 . R

P - P . O 3

^RUE = ^Pl " ^P2

"^{UE =} '* ■·■ "■ oder ^P2

^P0 " ^K3 " *0 " ^Hl

Hierbei stellen dar P_Q und P' die angelegten Drücke, P₁, P₉, P und P die in den DruckmeQzellen 31 , 32 , 28.und'29 in der vorgenannten Reihenfolge gemessenen Drücke und R sowie R¹ die von den Widerständen 27 und 30 bewirkten Widerstände.

Der Ventilationswert wird bestimmt aus dem Verhältnis ., ^Pl - ^P2

Wird vorausgesetzt, daß der Strömungswiderstandswert der Tabaksäule der Zigarette im wesentlichen bei allen Zigaretten gleich ist, dann ist es möglich, die lagebezoqene Information bezüglich des Squivalenzventilationsstrouis zu erhalten lediglich unter Verwendung der Prüfergebnisse bei der zweiten Station, von welchem die

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Werte RijE' **V£ ^uhd V erhaltbar sind.

Bei der eröten Teststation des Geräts nach Fig. 4 wird ein unter Atmosphärendruck'liegender Druck am Filterende der Zigarette angelegt. Zwischen dem filterseitigen Ende und einem Durchfluß volumenregier 34 ist eine Druckmeßzelle 33 vorgesehen. Durch den DurchfJuQvolumenregier wird ein Luftstrom bewirkt, welcher eine bekannte Durchflußvolumen ■ Q aufweist. Das andere Ende der Zigarette ist abgeschlossen durch eine DruckmeGzelle 35. Bei einer zweiten Teetstation wird Luft mit bekanntem Durchflußvolumen :■ Q' vom vorderen Ende der Zigarette über eine Druckmeßzelle 36 und einen Durchflußvoliimenregler ' 37 abgesaugt. Bei dieser zweiten Station ist das Fiiterende der Zigarette abgeschlossen durch eine Drucktneßzelle 38. Die äbwärtsseitigen, aufwärtsseitigeh und Ventilationsäquivalenzwiderstände werden errechnet aus folgenden. Gleichungen

P₂ - P

R - ι,, ■ *

^RDE - Q

P-P

^XUE "

^oder

Hierbei handelt es sich bei P,, P₇, P-, und P. um die in den Druckmeözellen 33, 35, 38 und 36 gemessenen Drücke,

Der Ventilationswert wird bestimmt aus der Gleichung

P - ρ ■

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Falls die zuvor erwähnte Voraussetzung erfüllt ist, reicht es aus, u/enn aus den in der zweiten Teststation erhaltenen Vierten die Werte Ryr> Ryr ^una" V errechnet u/erden.

Bei dem Ausführungsbeispiel des Zigarettenmeßgeräts nach Fig. 5 wird sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Teststation eine Luftströmung am mundseitigen Ende des Filters der Testzigarette erzeugt. Bei der ersten Station fließt Luft mit einem bekannten Durchflußvolumen Q durch die Druckmeßzelle 39 und durch einen Durchflußvolumenregler 40 zum Filter der Zigarette. Das vordere Ende der Zigarette ist abgeschlossen durch eine Druckmeßzelle 41. Bei der zweiten Teststation fließt Luft zum mundseitigen |nde des Filters mit einem bekannten Durchflußyolumen Q' und zwar zuerst durch den Durchflußvolumenregler 43 und sodann durch die Druckmeßzelle 42. In diesem Fall ist das> andere Ende zur Umgebungsatmosphäre hin offen.

Die abwärtsseitigen und aufwärtsseitigen Äquivalenzwiderstände werden errechnet aus folgenden Gleichungen

P-P

12 R-, - ^l ■

DE * Q P,

¹UE - Q

P₅Q - (P₁ - P₂) Q¹

1 ^P2 "~~

P₁Q¹ * P_CQ

Hierbei sind P,, P„ und P₅ die jeweiligen Drücke, die in den Druckmeßzellen 39, 41 und 42 gemessen werden.

Der Ventilationswert wird bestimmt aus der Gleichung

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H -of V

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tQ - (P₁ :■-■ P,) Q'

Das Zigarettenprüfgerät nach Fig. 6 arbeitet nur mit einer einzigen Station, weiche Daten liefert, die ausreichend sind zur Bestimmung sowohl des abwärtsseitigen als auch des atlrfwärtsseitigen Ä'quivalenzwertes der Zigarette. Die beiden Enddichtungen für die Zigarette sind bei dem Gerät nach Fig. 6 durch ein Gehäuse 47 miteinander verbunden, welches als Dichtungsgehäuse die äußere Oberfläche der Zigarette umgibt. Mit dem Inneren dieses Gehäuses 47 steht in Verbindung eine Druckmeßzelle 48» Für die Messung wird Druckluft der Zigarette über einen Durchflußvolumenregler 45 und eine Druckmeßzelle 44 zugeführt. Hierdurch fließt Luft durch die Länge der Zigarette mit einem Durchflußvolumen Q, welche abströmt über eine Druckmeßvorrichtung 46 am anderen Ende der Zigarette. Durch den Ventilationsäquivalenzwiderstand vermag keine Luft zu fließen. Der abwärtsseitige und der aufwärtsseitige A'quivalenzwiderstand werden errechnet aus folgenden Gleichungen:

	P6	-	P	7
RDE
RUE	P7	-	P	8
	Q

Hierbei sind P,, P_n und P₀ die jeweils in den Druckmeßzellen 44, 48 und 46 gemessenen Drücke. P₇ ist der beim Ä'quivalenzv/entiletionapunkt auftretende Druck. Es ist auch möglich, das Verhältnis ^nr/Rnc· ^{zu be}~ stimmen durph Verwendung bekannter Labortestgeräte bei welchen Luft vom mundseitigen Ende der Zigarette

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ch-ha -21- 27. April 1982

abgezogen wird. Hierbei werden Messungen vorgenommen de>_- DurchfluOvolumens . CL· der Ventilationsluft und des Durchflußvolumens Q₀ der vom'mundseitigen Ende abgezogenen Luft« Der Ventilationswert V wird erhalten durch das Verhältnis Qy/Qp · Das Verhältnis Rnp/R,ir wird bestimmt durch Verwendung eines Zusatzuertes, nämlich eines Ventilationsme'ßwertes V ^r. Dieser Zusatzwert wird erhalten, indem die Zigarette mit dem vorderen Ende und nicht mit dem Filterende in das Gerät eingesetzt wird. Dieser umgekehrte Ventilationswert V ist gleich Q'y/Q'g» wobei Q»_y das LuftdurchfluO-volumen von der Tabaksäule ist, Das Verhältnis Rnr uird erhalten aus der Gleichung

V V (1 - V) U U - V«)

Dieses Verhältnis entspricht wiederum der Gleichung

%J ^Qlv

Hierbei ist Q.. das Dwrchflußvolumen der Luft, welche in das vordere Ende der Zigarette während der Bestimmung des Ventilationswertes V einströmt und Q¹. das Luftdurchflußvolumen der Luft, welche_indas mundseitige Ende der Zigarette während der Bestimmung des umgekehrten Ventilationswertes V einströmt.

Für den Fachmann, ist das selbstverständlich, daß die voreruähnten Meßverfahren variiert werden können, indem .

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8418/01 ~²²~ . *:: · " : :Η·. ^wA:piül-"l982 321fi1 ch-ha ^ ^yi

die DurqhfluGrichtungen umgekehrt werden zu denjenigen die zuvor beschrieben wurden, wobei Variationen möglich sind, in dem Luft zugeführt oder abgesaugt wird.

Beispiel

Geprüft wurden Zigaretten mit einer Tabaksäule , welche 64 mm lang war, eingehüllt in Zigarettenpapier von relativ geringer Porosität und versehen mit einem Zelluloseacetatfilter, welcher 20mm lang war. Die entsprechenden LuftdurchfluOwiderstände der Tabaksäule und des Filters waren so, daß bei einem LuftdurchfluQvolumen von 17,5' cm /min.
40 mmWS betrug.

17,5' cm /min. der resultierende Druckabfall 80 und

Jeder Filter bestand aus einer porösen Hülle und einer Umhüllung zum Verbinden des Filters mit der Tabaksäule. Die Umhüllung wurde elektrostatisch perforiert über ein 5 mm breites Band. Der Abstand vom Mundende des Filters bis zum nächstliegenden Rand des Bandes betrug 10 mm.

Unter Verwendung eines Testgeräts wurde ermittelt, daß das Verhältnis R^^/R..,- bei den Zigaretten 0,356 betrug,

ρ 0,356 ♦ 120 31,5 DE " 1,356 . 17,5 ⁼ 17,5

Der Äquivalenzventilationspunkt beträgt demnach

¹ . ^l 2Π3— ⁼ *6 ^{mm VDrn} Mundende des

Filters.

Der /=iquivalenzventilationspunkt lag demnach 1 mm stromaufwärts von der perforierten Ventilationszone. Dies bedeutet, daß einige Ventilation- bzw. Luftströmung durch

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das Zigarettenpapier hindurch erfolgt ist.

Die Zigaretten wurden sodann jeweils perforiert in der Mitte der Tabaksäule_/um einen Schaden am Zigaerettenpapier zu simulieren. Diese Simulation entspricht auch der nicht oeabsichtigten Verwendung eines Zigarettenpapiers van zu hoher Luftdurchlässigkeit.

Das vorgenannte Verhältnis RnF^UE b^ekrug sodann 0,785, uas bedeutet, daß der Squivalenzventilationspunkt nunmehr 30 mm vom Mundende des Filters entfernt war.

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Claims (11)

1. ■»A * «

   Cha trier

   r---L-!"ont)82l/3()()15+-36016 .

   Telex 533 275

   ν ■- ..k-„ «u'i.-.ns, :<i'vMiii Anm.: British-American Tobacco Company Ltd,

   8418/01 Augsburg, den 27. April 1982

   Ansprüche

   ( 1.^Verfahren zum Prüfen von stangenartigen luftdurchlässigen Gegenständen, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein Gasströmungszustand durch den Gegenstand erzeugt und hierbei das Verhältnis zwischen dem abwärtsseitigen und dem aufwärtsseitigen Strömungswiderstand bestimmt wird, wobei Änderungen dieses Verhältnisses erfasst werden, die einen van der Norm abweichenden Gasstrom anzeigen.
2. 2. Verfahren nach'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gegenstände, bei denen das Verhältnis von einem Sollwertbereieh abweicht , ausgeschieden werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasdurchfluß durch den Gegenstand von einem zum anderen Ende erzeugt wird, während der Durchfluß durch einen Ventilationsäquivalenzwiderstand unterbunden wird, und hierbei die Druckwerte am abwärtsseitigen und am aufwärtgseitigen Ende des Gegenstands und am A'quivalenzventilationspunkt erfasst werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein Ende des Gegenstands im wesentlichen gasdicht verschlossen ist, am anderen Ende ein Gasfluß erzeugender Druck angelegt wird und die Drücke an den beiden Enden des Gegenstands erfasst werden.

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5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, .dadurch gekennzeichnet i daß ein weiterer Gasströmungszustand durch den Gegenstand erzeugt wird, in dem das andere Ende des Gegenstands im wesentlichen Gasdicht verschlossen wird, an einem Ende ein Casfluö erzeugender Druck angelegt wird und die Drücke an ' den beiden Enden des Gegenstands erfasst werden.
6. 6« Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

   zeichnet , daß das eine Ende des Gegenstands

   nicht verschlossen ist, am anderen Ende ein Gasfluf3

   erzeugender Druck angelegt wird und der Druck am anderen Ende erfasst \i/ird,
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß bei einem ersten Gasströmungszustand das eine Ende des Gegenstands nicht verschlossen ist am anderen Ende des Gegenstands ein Gasfluß erzeugender Druck angelegt wird und hierbei die Volumendurchflüsse durch das andere Ende und durch den Ventilationsäquivalenzwiderstand erfasst werden, sodann ein zweiter Gasstromungszustand erzeugt wird, bei u/elchem das andere Ende des Gegenstands nicht verschlossen ist, ein GasfluÖ erzeugender Druck am einen Ende des Gegenstands angelegt wird und hierbei die Volumendurchflösse am einen Ende und durch den Ventilationsäquivalenz-Widerstand erfasst werden.
8. 8» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der stangenartige Gegenstand eine Filterzigarette ist .
9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem

   3-13/01 . -3- 27. April 1982

   der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Zuführstation die Gegenstände aufeinanderfolgend einer Prüfstation zugeführt werden, bei der ein Ende des jeweiligen Gegenstands durch eine Abdichtung im wesentlichen gasdicht verschlossen und uüü andere L". ride· mit einer Hasleitunq verbunden wird , welche

   mit einer einen Gasstrom erzeugenden Gasquelle verbunden ist und Druckmeßvorrichtungen zum Messen der Drücke an beiden Enden vorgesehen sind.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet, daß durch die Zuführstation die Gegenstände aufeinanderfolgend einer weiteren Prüfstation zugeführt werden, bei der das andere Ende des jeueiligen Gegenstands durch eine Abdichtung im wesentlichen gasdicht verschlossen und das eine Ende mit einer Gasleitung verbunden wird, welche mit einer einen Gasstrom erzeugenden Gasquelle verbunden ist und Druckmeßvorrichtungen zum Messen der Drücke an den beiden Enden vorgesehen sind.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende gasdurchlässig gehalten wird, zwischen der Abdichtung und der Halterung des einen Endes ein die äußere Oberfläche des Gegenstandes umschließendes gasdichtes Gehäuse vorgesehen ist, die Druckmeßvorrichtungen die Druckdifferenz zwischen den beiden Enden erfasst und eine weitere Druckmeßvorrichtung zum Hessen des im Gehäuse herrschenden Drucks vorgesehen ist.'

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