採用流體運動原理濾除捲菸內煙焦油的過濾嘴的製作方法

2023-09-21 05:49:05 1

專利名稱：採用流體運動原理濾除捲菸內煙焦油的過濾嘴的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及香菸濾嘴技術領域，是一種採用流體運動原理濾除捲菸煙霧內粒相物(以煙焦油為主)的過濾嘴裝置。
背景技術：
物質不完全燃燒會產生大量煙霧，捲菸煙霧是菸葉不完全燃燒的產物，煙霧的成分組成取決於被燃燒物本身。捲菸的菸葉內富含糖份、蛋白質、植物脂肪；這些物質不完全燃燒生成的煙霧，據文獻記載可達4000餘種，其成分的複雜是肯定的，其中，量最大的是煙焦油。煙焦油是一種油狀的粘性化合物，呈深褐色或黑色，學名稱為煤焦油，對捲菸煙霧而言，煙焦油的化學成分有尼古丁、一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、三四苯並砒、一氧化氮和來不及氣化的芳烴類物質。
煙霧的物理性狀可分為兩類一類氣體狀，一種固體狀。氣狀物質主要來源於捲菸製造過程中添加的香料，香料的氣化溫度較低，在360℃條件下可被氣化，另一部分即煙焦油及被煙焦油裹帶的其他物質，呈固體狀，這些固狀物由煙塵、細小顆粒組成，在剛形成時，與捲菸中的水分混合，呈現可流動狀。這些煙塵、細小顆粒在菸草行業稱作「粒相物」，是因為菸草行業在測定時，要進行乾燥處理，把「溼焦油」變成「幹焦油」，這時粒相物就呈現固體的形狀。煙霧的顆粒有大有小，最小的可達納米級。
自二十世紀六十年代起，世界上出現了用醋酸纖維製成的捲菸過濾嘴，其出發點是為了阻隔煙焦油被吸入肺葉，以減少危害。四十多年來已經成為捲菸的標準化配置，並形成了穩定的產業鏈。現今的過濾嘴大多是纖維製成的，在纖維生產過程中與生俱來的成千上萬個細小纖維留存在過濾嘴中，當人們點燃一支煙吸第一口煙時，這些細小纖維先於煙霧進入肺內，而留存在肺泡內，這些細小纖維是不會降解的，美國及德國科學家研究證實，在肺癌中發現了這些細小纖維。
此外，在吸菸的煙霧中含有大量直徑小於0.1微米(萬分之一毫米)至1納米(百萬分之一毫米)的細小固狀物質，現在通行的醋酸纖維過濾嘴是根本無法去除這些細小固狀物質的，這些細小微粒會毫無阻擋地進入人們的肺部。
綜上所述，常用的捲菸過濾嘴不能有效濾除捲菸煙霧中的煙焦油，且又不能濾除細小微粒和過濾嘴的纖維，有其無法克服的先天缺陷。
實用新型內容本實用新型的目的是克服現有捲菸過濾嘴的不足，提供一種過濾嘴，不用化學纖維來阻隔煙焦油，其本身不產生細小纖維，而通過二次過濾的方法，對捲菸煙霧的煙焦油進行有效過濾。
為達到上述目的，本實用新型的技術解決方案是提供一種採用流體運動原理濾除捲菸內煙焦油的過濾嘴，由一個透明中空的菸嘴、一個煙氣引導器及一個過濾芯組合而成，菸嘴的一端為扁園狀咬嘴，用於給吸菸者吮吸，另一端為插煙座，菸嘴的內腔中部設有煙氣引導器和過濾芯，煙氣引導器上端與過濾芯緊貼連，菸嘴、煙氣引導器與過濾芯共一中心軸線；其菸嘴嘴身的插煙座根部有一個臺階，臺階與煙氣引導器相接，引導器中心有一孔，其上端面與過濾芯的下端面緊貼連；過濾芯的下端中部為一個碗狀增壓腔，增壓腔碗口邊緣均勻分布複數個缺口；缺口與煙氣引導器上端面構成射流通道；射流通道出口處正上方，過濾芯外周圓壁上有半肋翼，射流通道出口處的兩側，過濾芯外周圓壁上各有一全肋翼，半肋翼和全肋翼的外端面與菸嘴的內腔壁貼連；由射流通道、半肋翼、全肋翼和菸嘴的內腔壁圍成一過濾區間。
所述的過濾嘴，其所述複數個缺口，為四個，以徑向角為90°分布。
所述的過濾嘴，其所述過濾芯上端面的中心部凸伸有一碗狀導流罩，碗狀導流罩的碗口向上。
所述的過濾嘴，其所述菸嘴的內腔頂部煙道口周緣，為一環狀突起，突起向下伸出，環狀突起外周圓側壁與菸嘴內腔壁之間，構成一圈圓形溝槽。
所述的過濾嘴，其所述碗狀導流罩與環狀突起相對設置，且隔有一距離。
本實用新型屏棄了用化學纖維來阻隔粒相物的傳統模式，變「隔阻」型為「疏導」型，運用了流體力學的射流原理，使煙霧中的細小固狀物質產生附壁現象，而被濾除，使煙霧中的油狀物質產生積聚現象，而被濾除。
本實用新型的功能在於(1)它通過精密的結構成功地運用了流體力學的射流原理在流量不變的情況下，流速與截面積成反比，運用此物理原理，使煙氣有效地沉積在過濾嘴嘴身內壁。
(2)流體的附壁現象混有水分的焦油被打到壁上以後，會緊貼過濾嘴的內壁，這是運用了液體狀物質的附壁原理，被截留在內壁的焦油稱為「溼焦油」，因為新鮮的焦油與捲菸的水分混合是液體狀的。
(3)油狀液體的積聚效應溼焦油是油狀液體，一旦內壁上附有溼焦油，這部分焦油會將後續的焦油拉住，並會越拉越多，所以本實用新型對焦油的過濾量有逐漸加大的趨勢，這是油狀液體本身所具備的積聚效應所致。同時也將煙霧中的細小固狀物質和過濾嘴的纖維，吸附在積聚的煙焦油中。
本實用新型的優點為(1)對煙焦油有良好的過濾效果；(2)讓人顯而易見(3)合理的吸阻；(4)有充足的存油空間；(5)煙支經多次彈灰不易脫落(6)使用方便，屬於一次性濾嘴，但可過濾若干支香菸。


圖1為本實用新型過濾嘴的剖視圖；圖2為本實用新型過濾嘴過濾芯的結構示意圖；其中圖2(a)為正視圖；圖2(b)為側視圖；圖2(c)為俯視圖。
具體實施方式
見圖1，一個具有中空內腔的過濾嘴身A，嘴身一端為喇叭口的插煙座A1，插煙座A1末端有一個臺階A2(在捲菸插到底時限位)；嘴身A內腔底部有一個環狀突起A3，與管壁內圈結合形成一圈溝槽A4，嘴身另一端為扁圓狀的咬嘴A5。在嘴身A內腔中部，裝有一個煙氣引導器C，引導器C下端為臺階形，引導器C的中心有一個孔C1，以便於煙氣通過。煙氣引導器C的上端與一個齒輪狀的過濾芯B緊貼連，齒輪狀過濾芯B的下端有一個碗狀增壓腔B1，增壓腔B1的碗口與引導器C的上端緊貼連，碗口端部邊緣有四個均勻分布的缺口B2，與緊貼其表面的煙氣引導器C之間形成四個射流通道，四個通道以徑向角為90°分布，與四個通道相配合，過濾芯B外圓有四個均勻分布的全肋翼B4與四個半肋翼B3(見圖2)，同樣以徑向角90°分布，全肋翼B4處於通道兩側，四個半肋翼B3分別處於四個通道正上方，每個通道與相鄰兩根全肋翼B4及一根半肋翼B3組成一個過濾區間，這樣就組成四個軸對稱的過濾區間。過濾芯B上端有一個碗狀導流罩B5，以疏導煙氣。
本實用新型的工作原理在吸菸時，煙氣藉助吸力通過插煙座A1底部空間A2，流向煙氣引導器C，通過引導器C中心孔C1進入過濾芯B的碗狀增壓腔B1。通常捲菸直徑為7.8mm左右，當煙氣從7.8mm左右的截面流向引導器C中心孔C1(直徑為2.2mm)時，氣流頓時加速，衝向過濾芯B下側的碗狀增壓腔B1的底部，這是一個增速的過程(在流量不變的情況下，流速與截面積成反比)，這是對煙氣的第一次增速，然後煙氣從過濾芯B碗狀增壓腔B1的底部反衝，隨負壓方向被逼向由煙氣引導器C與過濾芯B的增壓腔B1碗口端部組成的四個射流通道B2，此時煙氣被進一步加速，這是第二次增速，從四個射流通道噴出的煙氣有很高的速度，直接打在過濾嘴嘴身A的內壁上，形成煙焦油顆粒及微小纖維的沉積，因為煙氣從射流通道中噴出是動能釋放的過程，此時的煙氣進入了一個相對大的空間，動能下降，一部分油性固狀物被截流在嘴身內壁，但另一部分會隨著負壓方向繼續向菸嘴的出口處運動，這時的運動是無序的。為使煙氣有序地運動，射流通道出口正上方的半肋翼B3限制了煙氣無序地衝向嘴身後部，煙氣從通道出口噴出後自然地向後運動，衝向半肋翼B3，半肋翼B3反作用於煙氣，迫使煙氣向半肋翼B3的兩側運動，這種作用與反作用起到有限度增壓的作用。此時在全肋翼B4與半肋翼B3組成的空間內，煙氣運動處於受控狀態向後部運動，經過過濾芯B上端的碗狀導流罩B5疏導，向嘴身A內腔底溝槽A4衝去，煙氣到達溝槽後，再沿內腔環狀突起A3折返，流向嘴身A的出口，完成了一次運動的過程。
本實用新型用透明的菸嘴嘴身，吸一口就讓使用者見到立杆見影的效果，同時設計的內腔較大，內腔壁面積也較大，所以截留的焦油有充足的空間留存，本裝置可連續吸5-8支香菸(一般對焦油含量15-25mg的香菸而言)，原則上講只要焦油不洩漏、焦油還沒積聚到堵住過濾口，都是可以連續使用的。
權利要求1.一種採用流體運動原理濾除捲菸內煙焦油的過濾嘴，由一個透明中空的菸嘴、一個煙氣引導器及一個過濾芯組合而成，菸嘴的一端為扁園狀咬嘴，用於給吸菸者吮吸，另一端為插煙座，菸嘴的內腔中部設有煙氣引導器和過濾芯，煙氣引導器上端與過濾芯緊貼連，菸嘴、煙氣引導器與過濾芯共一中心軸線；其特徵在於菸嘴嘴身的插煙座根部有一個臺階，臺階與煙氣引導器相接，引導器中心有一孔，其上端面與過濾芯的下端面緊貼連；過濾芯的下端中部為一個碗狀增壓腔，增壓腔碗口邊緣均勻分布複數個缺口；缺口與煙氣引導器上端面構成射流通道；射流通道出口處正上方，過濾芯外周圓壁上有半肋翼，射流通道出口處的兩側，過濾芯外周圓壁上各有一全肋翼，半肋翼和全肋翼的外端面與菸嘴的內腔壁貼連；由射流通道、半肋翼、全肋翼和菸嘴的內腔壁圍成一過濾區間。
2.如權利要求1所述的過濾嘴，其特徵在於所述複數個缺口，為四個，以徑向角為90°分布。
3.如權利要求1所述的過濾嘴，其特徵在於所述過濾芯上端面的中心部凸伸有一碗狀導流罩，碗狀導流罩的碗口向上。
4.如權利要求1所述的過濾嘴，其特徵在於所述菸嘴的內腔頂部煙道口周緣，為一環狀突起，突起向下伸出，環狀突起外周圓側壁與菸嘴內腔壁之間，構成一圈圓形溝槽。
5.如權利要求3或4所述的過濾嘴，其特徵在於所述碗狀導流罩與環狀突起相對設置，且隔有一距離。
專利摘要本實用新型一種採用流體運動原理濾除捲菸內煙焦油的過濾嘴，涉及香菸濾嘴技術領域。該濾嘴嘴身的插煙座根部有一個臺階，臺階與煙氣引導器相接，引導器中心有一孔，其上端面與過濾芯的下端面緊貼連；過濾芯的下端中部為一個碗狀增壓腔，增壓腔碗口邊緣均勻分布複數個缺口；缺口與煙氣引導器上端面構成射流通道；射流通道出口處正上方，過濾芯外周圓壁上有半肋翼，射流通道出口處的兩側，過濾芯外周圓壁上各有一全肋翼，半肋翼和全肋翼的外端面與菸嘴的內腔壁緊貼連；半肋翼、全肋翼和菸嘴的內腔壁圍成一過濾區間。本實用新型不用化學纖維來阻隔煙焦油，其本身不產生細小纖維，而通過二次過濾的方法，對捲菸煙霧的煙焦油進行有效過濾。
文檔編號A24D3/00GK2757605SQ20042006638
公開日2006年2月15日 申請日期2004年8月6日 優先權日2004年8月6日
發明者徐之瑜, 徐業安 申請人:徐業安