一种用于加热卷烟的文丘里型中空滤棒制造技术

本发明专利技术涉及一种用于加热卷烟的文丘里型中空滤棒，中空滤棒本体外部为较为平滑的圆柱形结构，内部设置有轴向的中空腔；沿中空滤棒本体的轴向上，中空腔的结构呈现腔体直径大、小周期性连续变化，形成一组串联的粗、细腔体的串联组合。烟气从腔体中通过时由于腔体结构的变化导致烟雾流体的流速发生变化，流体状态强制从层流变成湍流，提高了导热效率，从而具有较好的传热降温效果；同时烟气气溶胶从文丘里型中空滤棒中通过时，由于内部空腔部分的直径粗、细不断交替变化，气溶胶发生碰撞凝聚放热，进一步强化了降温效果。该滤棒用于加热卷烟时，在降温的同时，既可以确保烟气的雾化量，又能满足抽吸者的体验感。

【技术实现步骤摘要】
一种用于加热卷烟的文丘里型中空滤棒
本专利技术属于烟草
，特别是指一种用于加热卷烟的文丘里型中空滤棒。
技术介绍
加热卷烟的烟气在滤棒中呈气溶胶状态，气溶胶颗粒为微小液滴，烟气温度对气溶胶的微粒大小和成分有直接影响，进而影响着烟气的有害成分多少和卷烟的感官品质。加热卷烟中的烟草材料在加热器具中通常受到250-350℃的加热，此温度条件可使尼古丁和部分芳香物质能够充分释放出来。但是加热卷烟烟支长度短，烟支处于器具高温包围中，热交换效率差，入口端烟气温度过高，灼烧感和刺激性明显上升，消费者抽吸体验较差。降低烟气温度是此类产品不断改进的技术方向。对加热卷烟来说，抽吸时烟雾量的大小直接与滤棒的吸阻和过滤效率有关。结合加热卷烟的产品特性，当吸阻较大、过滤效率较高时，烟气气溶胶被滤棒吸附多，烟雾量小，吸食者的体验感和满足感差；反之，当吸阻较小、过滤效率较低时，烟雾量大，吸食者的体验感和满足感良好。降低吸阻也是加热卷烟产品不断改进的技术方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于加热卷烟的文丘里型中空滤棒，以解决加热卷烟主流烟气入口端温度较高、烟雾量小、抽吸体验较差的问题。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于加热卷烟的文丘里型中空滤棒，中空滤棒本体由一种或多种材料制备，所述中空滤棒本体的外部为平滑的圆柱形结构，在内部设置有轴向的中空腔；沿所述中空滤棒本体的轴向上，所述中空腔的直径并不完全相同；其结构呈现腔体直径大、小周期性连续变化，形成一组串联的粗、细腔串联组合。所述中空滤棒本体的材料由聚合物或陶瓷材料，其中聚合物包括但不限于聚乳酸、聚丙烯等制成的密实材料制备，或者由聚合物纤维，包括但不限于聚乳酸丝束、二醋酸纤维素丝束、聚丙烯丝束等和增塑剂或胶黏剂制成的疏松多孔或密实材料制备。优选的，中空滤棒由醋酸纤维丝束或聚乳酸丝束和增塑剂制备。所述中空滤棒本体的硬度为同材质同外径的实心滤棒硬度的60％以上。所述中空腔为轴向贯通中空腔或轴向非贯通中空腔。所述中空腔为具有类似文丘里形状的直通空腔结构，所述中空腔由圆柱形管与曲线形管连接而成，所述曲线形管由直径逐渐增加的曲线管与直径逐渐减小的曲线管组成；所述直径逐渐增加的曲线管与直径逐渐减小的曲线管均为弧形管或锥形管。本专利技术的有益效果是：本技术方案的文丘里型的中空滤棒结构，烟气从腔体中通过时由于腔体结构的变化导致烟气流速的变化，烟雾流体状态强制从层流变成湍流，提高了导热效率，从而具有较好的传热降温效果；同时烟气气溶胶从文丘里型中空滤棒中流经时，由于内部空腔部分的直径粗、细不断交替变化，烟气中的气溶胶经历在细腔中加速膨胀，在粗腔中减速升压，在升压阶段，气溶胶发生碰撞凝聚，发生相变放热，进一步强化了降温效果；由于该滤棒中间是直通结构，也带来了较低的吸阻，用于加热卷烟时，在降温的同时，也可以确保烟支的雾化量，满足抽吸者的体验感。该专利技术设计合理，结构独特，烟气降温效果明显。单独或与普通醋棒复合用于传统卷烟，可降低刺激性、提高感官品质；单独或与普通醋棒复合用于加热卷烟时，由于该滤棒中间是直通结构，在降温的同时，也可以确保烟支的烟雾量，满足抽吸者的体验感；为提升卷烟品质、开发新型烟草产品提供了一种新的解决方案。附图说明图1为在中空腔内烟气的流动模型；图2为本专利技术的中空滤棒的截面示意图；图3为本专利技术的中空滤棒纵向剖视示意图；附图标记说明1烟支，2中空滤棒，21中空滤棒本体，22中空腔，221圆柱形管，222直径逐渐增加的曲线管，223直径逐渐减少的曲线管。具体实施方式以下通过实施例来详细说明本专利技术的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本专利技术的技术方案，而不能解释为是对本专利技术技术方案的限制。对无相变传热来说，所有的研究均是以破坏边界层，使边界层减薄，降低边界层热阻，从而提高传热系数为目的。波纹换热管是这方面的典型代表，并得到广泛应用，文丘里内流动模型如附图1所示。其传热机理如下：(1)边界层的破坏文丘里结构是一种大小圆弧相切、内外型如波纹状的薄壁管子，具有呈周期变化的流道形状。文丘里特殊的波峰与波谷设计，使管内流体分为等直径流速型和弧形流速型，流体沿流动方向在波峰处速度降低、静压增大；波谷处速度增加、静压减小，使流速和压力总是处于规律性的扰动状态，流体流动时会产生强烈扰动，流动状态达到充分湍流，使管内流体不能形成与轴线平行的流股，管内外流体的温度、密度、杂质含量不能沿径向均匀分布。这样流体在反复改变速度及压力梯度下进行的，产生的漩涡冲刷着边界层，极大地破坏了边界层的形成。这种周期性的截面变化增加了靠近管壁附近的湍流强度和湍流的给热能力，使层流和过渡流达到湍流换热。当湍流即将消失时，流体又流经下一个波纹凸起，不断产生轴向扰动，保持稳定连续地强化作用，从而提高了传热速率，使传热效果显著提高。(2)喷射与节流效应在文丘里的弧形段进口处发生喷射效应，在出口处发生截流效应，两种效应的结果使管内侧产生无数小漩涡，加强了流体的湍流。弧形段内流体释放能量，而在直线段内流体积聚能量，流体在管内周期性的能量积聚与释放使整个换热管内表面都受到流体冲刷。(3)管内扰动现象如前所述，由于文丘里式换热管束具有呈周期性变化的流道形状，因而，当流体在管内流动时，会产生较强烈的管内扰动现象。也正是由于这种现象的存在，使得即使介质流量发生变化时，其管内垢膜及沉积物难以在管壁处生成和聚集。所以使用文丘里式换热管束，不易形成污垢层，从而使换热系数得到提高，换热器能够实现长期而稳定的强化传热。另一方面，烟气气溶胶从文丘里型中空滤棒中流经时，由于内部空腔部分的直径从收缩到放大不断交替变化，烟气中的气溶胶也经历了收缩时碰撞凝聚、扩大时发散变小的过程，也进一步强化了降温效果；由于该滤棒中间是直通结构，也带来了较低的吸阻，用于新型烟草时，在降温的同时，也可以确保烟支的烟雾量，满足抽吸者的体验感。图2是本专利技术的中空滤棒的截面示意图；其中d1是中空滤棒2内部空腔部分的最小直径，该部分为圆柱管形结构，d1≤3mm，当d1＝0mm时，是本技术方案的极端产品，成为盲孔滤棒；d2是中空滤棒内部空腔部分的最大直径，d2≥d1，当d2＝d1＝0时，变为常规实芯滤棒，当d2＝d1＞0时，变为普通的中空滤棒；d3是该中空滤棒的外径，d3＞d2，为了保证该中空滤棒有一定硬度和弹性，(d3-d2)≥1.5mm；外层圆环部分是中空滤棒本体的实体部分，中间圆环部分代表实体和中空腔过渡过程中形成的部分实体。所述中空滤棒本体21的硬度为同材质同外径的实心棒的硬度的60％以上。中空腔22为具有类似文丘里形状的直通空腔结构，所述中空腔由圆柱形管221与曲线形管连接而成，所述曲线形管由直径逐渐增加的曲线管222与直径逐渐减小的曲线管223组成；所述直径逐渐增加的曲线管与直径逐渐减少的曲线管均为弧形管或锥形管。图3为中空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于加热卷烟的文丘里型中空滤棒，其特征在于，中空滤棒本体由一种或多种材料制备，所述中空滤棒本体的外部为平滑的圆柱形结构，在内部设置有轴向的中空腔；/n沿所述中空滤棒本体的轴向上，所述中空腔的直径并不完全相同；其结构呈现腔体直径大、小周期性连续变化，形成一组串联的粗、细腔串联组合。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于加热卷烟的文丘里型中空滤棒，其特征在于，中空滤棒本体由一种或多种材料制备，所述中空滤棒本体的外部为平滑的圆柱形结构，在内部设置有轴向的中空腔；
沿所述中空滤棒本体的轴向上，所述中空腔的直径并不完全相同；其结构呈现腔体直径大、小周期性连续变化，形成一组串联的粗、细腔串联组合。


2.根据权利要求1所述的用于加热卷烟的文丘里型中空滤棒，其特征在于，中空滤棒本体由聚合物或陶瓷材料，其中聚合物包括但不限于聚乳酸或聚丙烯制成的密实材料制备；或者由聚合物纤维，包括聚乳酸丝束、二醋酸纤维素丝束、聚丙烯丝束和增塑剂或胶黏剂制成的疏松多孔或密实材料制备。


3.根据权利要求2所述的用于加热卷烟的文丘里型中空滤棒，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯晓民，尹献忠，张孟伟，孟祥士，朱琦，袁岐山，陈泽少，
申请(专利权)人：河南中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南;41