СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДУКЦИОННО НАГРЕВАЕМЫХ СТЕРЖНЕЙ, ОБРАЗУЮЩИХ АЭРОЗОЛЬ
METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING INDUCTION-HEATED AEROSOL-FORMING RODS

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для изготовления индукционно нагреваемых стержней, образующих аэрозоль, для использования в системе, генерирующей аэрозоль.
Системы, генерирующие аэрозоль, основанные на индукционном нагреве субстрата, образующего аэрозоль, общеизвестны из уровня техники. Эти системы содержат индукционный источник для генерации переменного электромагнитного поля, которое вызывает по меньшей мере одно из вихревых токов, генерирующих тепло, или потерь на гистерезис в токоприемнике. В свою очередь, токоприемник находится в тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль, который способен образовывать вдыхаемый аэрозоль при нагреве. В частности, токоприемник может представлять собой неотъемлемую часть изделия, образующего аэрозоль, в форме стержня. Изделие содержит субстрат, образующий аэрозоль, подлежащий нагреву, и выполнено с возможностью взаимодействия с устройством, генерирующим аэрозоль, содержащим индукционный источник. Однако расположение токоприемника внутри субстрата стержня, образующего аэрозоль, требует особой осторожности, поскольку точное расположение является критически важным для надлежащего нагрева субстрата и, следовательно, для надлежащего образования аэрозоля.
Следовательно, было бы желательно иметь надежный способ и устройство для изготовления индукционно нагреваемых стержней, образующих аэрозоль, содержащих точно расположенный токоприемник.
Согласно настоящему изобретению предоставлен способ изготовления индукционно нагреваемых стержней, образующих аэрозоль. Способ включает этап подачи непрерывного профиля токоприемника в процесс образования непрерывного стержня таким образом, чтобы профиль токоприемника поступал и проходил через процесс образования стержня вдоль центральной оси процесса образования стержня. Способ дополнительно включает этап подачи непрерывного полотна субстрата, содержащего субстрат, образующий аэрозоль, в процесс образования непрерывного стержня таким образом, чтобы полотно субстрата поступало в процесс образования стержня в боковом направлении к профилю токоприемника. Способ дополнительно включает этап пропускания полотна субстрата и профиля токоприемника через процесс образования стержня. Таким образом, полотно субстрата собирают в форму стержня вокруг профиля токоприемника соосно с центральной осью, принадлежащей оси, образующей стержень.
Подача профиля токоприемника в процесс образования непрерывного стержня таким образом, чтобы он поступал и проходил через процесс образования стержня вдоль центральной оси процесса образования стержня, преимущественно обеспечивает точное предварительное расположение токоприемника в его желаемом конечном положении внутри стержня, генерирующего аэрозоль, то есть соосно или по направлению оси с центральной осью стержня, генерирующего аэрозоль. В частности, профиль токоприемника предварительно расположен вдоль центральной оси раньше по ходу потока относительно процесса образования непрерывного стержня. Предпочтительно профиль токоприемника предварительно расположен вдоль центральной оси раньше по ходу потока относительно вхождения в контакт с полотном субстрата или перед ним. В частности, профиль токоприемника поступает в процесс образования стержня на расположенном раньше по ходу потока конце процесса образования стержня вдоль центральной оси процесса образования стержня. Благодаря предварительному расположению центральной оси профиль токоприемника определяет физический центр процесса образования стержня, вокруг которого соосно собирается полотно субстрата. Соответственно, центральная ось процесса образования стержня предпочтительно определяет центральную ось конечного стержня, генерирующего аэрозоль, образованного в результате процесса образования стержня. Преимущественно это делает процесс образования стержня надежным и воспроизводимым относительно точного центрального положения токоприемника внутри окружающего субстрата. Точное положение по направлению оси токоприемника является особенно предпочтительным в отношении однородного, в частности симметричного и воспроизводимого распределения тепла в стержне, генерирующем аэрозоль. Таким образом, тепло, генерируемое в центральной части стержня, может симметрично рассеиваться по окружной периферии профиля токоприемника таким образом, чтобы однородно нагревать субстрат, образующий аэрозоль, собранный вокруг.
В то время как профиль токоприемника поступает в процесс образования стержня по направлению оси, полотно субстрата подают таким образом, чтобы оно поступало в процесс образования стержня в боковом направлении к профилю токоприемника. В контексте данного документа выражение «поступать в процесс образования стержня в боковом направлении к профилю токоприемника» может подразумевать «поступать в процесс образования стержня рядом с профилем токоприемника», в частности, «поступать в процесс образования стержня рядом с профилем токоприемника под углом от нуля градусов до 50 градусов, в частности от нуля градусов до 30 градусов, предпочтительно от нуля градусов до 20 градусов относительно центральной оси». Соответственно, полотно субстрата поступает в процесс образования стержня не по направлению оси, а по направлению от оси относительно центральной оси. В соответствии с конкретным примером, полотно субстрата может поступать в процесс образования стержня со стороны в направлении профиля токоприемника, то есть под углом, превышающим ноль градусов, относительно центральной оси. Альтернативно полотно субстрата может поступать в процесс образования стержня параллельно профилю токоприемника, то есть под углом в ноль градусов относительно центральной оси.
В любом случае наличие полотна субстрата, поступающего в процесс образования стержня в боковом направлении к профилю токоприемника, преимущественно позволяет осуществлять беспрепятственное расположение профиля токоприемника до окружения профиля токоприемника субстратом, образующим аэрозоль. Преимущественно это предотвращает смещение токоприемника от центральной оси и обеспечивает, что при поступлении в процесс образования стержня отклонение токоприемника от его предварительно заданного положения будет незначительным или будет по существу отсутствовать. Кроме того, наличие субстрата, образующего аэрозоль, поступающего в процесс образования стержня в боковом направлении к профилю токоприемника, также является предпочтительным для облегчения собирания полотна субстрата соосно вокруг токоприемника.
Согласно настоящему изобретению изобретением, в частности, было признано, что подача профиля токоприемника по направлению оси в процесс образования стержня и подача полотна субстрата в боковом направлении к нему предпочтительнее, чем вставка непрерывного профиля токоприемника со стороны в непрерывное, в частности частично собранное полотно субстрата.
Полотно субстрата может быть подано в процесс образования стержня на любой стороне профиля токоприемника. Предпочтительно полотно субстрата расположено под профилем токоприемника при поступлении в процесс образования стержня. В частности, полотно субстрата может быть расположено по существу горизонтально перед тем, как оно будет собрано или частично собрано. Соответственно, полотно субстрата, то есть большая или плоская сторона полотна субстрата, является по существу копланарным по отношению к горизонтальной плоскости. Преимущественно наличие полотна субстрата, расположенного под профилем токоприемника, позволяет полотну субстрата поддерживать профиль токоприемника в то время, как оба элемента проходят через процесс образования стержня. Это, в свою очередь, способствует поддержанию стабильного положения профиля токоприемника вдоль центральной оси.
Центральная ось процесса образования стержня предпочтительно представляет собой прямую ось. Альтернативно, по меньшей мере секция центральной оси может быть изогнутой.
В контексте данного документа термин «непрерывный профиль токоприемника» относится либо к бесконечному профилю токоприемника, либо к профилю токоприемника минимальной длины, например по меньшей мере 1 метр, в частности по меньшей мере 2 метра, предпочтительно по меньшей мере 5 метров.
Предпочтительно способ согласно настоящему изобретению может быть выполнен с использованием устройства для изготовления индукционно нагреваемых стержней, образующих аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением и как описано в данном документе.
В контексте данного документа термин «токоприемник» относится к элементу, содержащему материал, который способен индуктивно нагреваться внутри переменного электромагнитного поля. Это может быть результатом по меньшей мере одного из потерь на гистерезис или вихревых токов, вызванных в токоприемнике, в зависимости от электрических и магнитных свойств материала токоприемника. Потери на гистерезис возникают в ферромагнитных или ферримагнитных токоприемниках в связи с перемагничиванием магнитных доменов внутри материала под воздействием переменного электромагнитного поля. Вихревые токи могут быть индуцированы, если токоприемник является электрически проводящим. В случае наличия электрически проводящего ферромагнитного токоприемника или электрически проводящего ферримагнитного токоприемника, тепло может быть сгенерировано как благодаря вихревым токам, так и благодаря потерям на гистерезис.
Профиль токоприемника может быть образован из любого материала, который может быть индукционно нагрет до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительные профили токоприемника содержат металл или углерод. Предпочтительный профиль токоприемника может содержать ферромагнитный материал, например ферромагнитный сплав, ферритное железо, или ферромагнитную сталь, или нержавеющая сталь, или состоять из него. Другой подходящий профиль токоприемника может представлять собой алюминий или содержать его. Предпочтительные профили токоприемника могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов Цельсия. Профиль токоприемника также может содержать неметаллический сердечник с металлическим слоем, нанесенным на неметаллический сердечник, например, металлические дорожки, образованные на поверхности керамического сердечника. Согласно другому примеру профиль токоприемника может содержать защитный наружный слой, например защитный керамический слой или защитный стеклянный слой, обволакивающий профиль токоприемника. Токоприемник может содержать защитное покрытие, образованное из стекла, керамики или инертного металла, образованное поверх сердечника материала токоприемника.
Профиль токоприемника может представлять собой токоприемник, состоящий из нескольких материалов. В частности, профиль токоприемника может содержать первый материал токоприемника и второй материал токоприемника. Первый материал токоприемника предпочтительно оптимизирован в отношении тепловых потерь и, следовательно, эффективности нагрева. Например, первый материал токоприемника может представлять собой алюминий или содержащий железо материал, такой как нержавеющая сталь. В отличие от этого второй материал токоприемника предпочтительно используют в качестве температурного маркера. Для этого материал второго токоприемника выбран таким образом, чтобы иметь температуру Кюри, соответствующую заданной температуре нагрева токоприемника в сборе. Магнитные свойства второго токоприемника при его температуре Кюри изменяются с ферромагнитных на парамагнитные, что сопровождается временным изменением его электрического сопротивления. Таким образом, путем наблюдения за соответствующим изменением электрического тока, поглощаемого индукционным источником, можно выявить, когда второй материал токоприемника достиг своей температуры Кюри и, таким образом, когда достигнута заданная температура нагрева. Второй материал токоприемника предпочтительно имеет температуру Кюри, которая ниже точки воспламенения субстрата, образующего аэрозоль, то есть предпочтительно ниже 500 градусов Цельсия. Подходящие материалы для второго материала токоприемника могут включать никель и определенные сплавы никеля.
Профиль токоприемника может представлять собой нить, стержень или лист, в частности полосу. Профиль токоприемника может иметь постоянное поперечное сечение. Профиль токоприемника может иметь овальное, или эллиптическое, или круглое, или квадратное, или прямоугольное, или треугольное, или многоугольное поперечное сечение, например, такое поперечное сечение, которое имеет форму латинских букв «T», «X», «U», «C» или «I» (с засечкой или без нее). В случае круглого поперечного сечения профиль токоприемника предпочтительно имеет ширину или диаметр в диапазоне от приблизительно 1 миллиметра до приблизительно 5 миллиметров. Если профиль токоприемника имеет форму листа или полосы, то лист или полоса предпочтительно имеют прямоугольную форму. В этом случае профиль токоприемника предпочтительно имеет размер по ширине, который больше, чем размер по толщине, например, больше, чем двойной размер по толщине. Преимущественно листовой профиль токоприемника имеет ширину, предпочтительно составляющую от приблизительно 2 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 5 миллиметров, и толщину, предпочтительно составляющую от приблизительно 0,03 миллиметров до приблизительно 0,15 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 0,05 миллиметров до приблизительно 0,09 миллиметров.
В контексте данного документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» означает субстрат, образованный из материала, образующего аэрозоль, который способен высвобождать летучие соединения при нагреве для генерирования аэрозоля, или содержащий его. Субстрат, образующий аэрозоль, подлежит нагреву, а не сжиганию, чтобы высвобождать летучие соединения, образующие аэрозоль. Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой табачный субстрат, образующий аэрозоль, то есть табакосодержащий субстрат. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать наполнитель из резанного смешанного табака, или состоять из него, или может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть образован путем агломерации частиц табака. Субстрат, образующий аэрозоль, может дополнительно содержать нетабачный материал, например гомогенизированный материал на растительной основе, отличный от табака.
Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табачное полотно, предпочтительно гофрированное полотно. Табачное полотно может содержать табачный материал, частицы волокна, связующий материал и вещество для образования аэрозоля. Предпочтительно табачный лист представляет собой формованный лист. Формованный лист представляет собой форму восстановленного табака, который образован из суспензии, содержащей частицы табака, частицы волокна, вещество для образования аэрозоля, связующее, а также, например, ароматизаторы. Частицы табака могут иметь форму табачной пыли, имеющей частицы с размером порядка от 30 микрометров до 250 микрометров, предпочтительно порядка от 30 микрометров до 80 микрометров или от 100 микрометров до 250 микрометров, в зависимости от желаемой толщины листа и литьевого зазора. Литьевой зазор влияет на толщину листа. Частицы волокна могут включать табачные стеблевые материалы, черешки или другой табачный растительный материал, и другие волокна на основе целлюлозы, такие как, например, волокна древесины, предпочтительно волокна древесины. Частицы волокна могут быть выбраны на основании необходимости в получении достаточной прочности на разрыв для формованного листа по отношению к низкой доле включения, например доле включения, составляющей приблизительно 2–15%. Альтернативно волокна, такие как растительные волокна, в том числе пенька и бамбук, могут быть использованы либо вместе с вышеуказанными частицами волокна, либо в качестве их альтернативы. Вещества для образования аэрозоля, включаемые в пульпу, образующую формованный лист, или используемые в других субстратах табака, образующих аэрозоль, могут быть выбраны на основании одной или более характеристик. С функциональной точки зрения вещество для образования аэрозоля предусматривает механизм, который обеспечивает возможность его испарения и доставки никотина или ароматизатора или их обоих в аэрозоль при нагреве до температуры, превышающей конкретную температуру испарения вещества для образования аэрозоля. Разные вещества для образования аэрозоля обычно испаряются при разных температурах. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании облегчают образование стабильного аэрозоля. Стабильный аэрозоль по существу обладает стойкостью к термической деградации при рабочей температуре для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Вещество для образования аэрозоля может быть выбрано на основе его способности, например, сохранять стабильность при комнатной температуре или около нее, но быть способным к испарению при более высокой температуре, например от 40 градусов по Цельсию до 450 градусов по Цельсию.
Вещество для образования аэрозоля может также иметь свойства типа увлажнителя, которые помогают поддерживать желаемый уровень влажности в субстрате, образующем аэрозоль, когда субстрат состоит из продукта на табачной основе, в частности, содержащего частицы табака. В частности, некоторые вещества для образования аэрозоля представляют собой гигроскопический материал, который функционирует как увлажнитель, то есть материал, который помогает поддерживать субстрат табака, содержащий увлажнитель, влажным.
Одно или более веществ для образования аэрозоля могут быть объединены для получения преимущества, обусловленного одним или более свойствами объединенных веществ для образования аэрозоля. Например, триацетин может быть объединен с глицерином и водой, чтобы получить преимущество, обусловленное способностью триацетина передавать активные компоненты и увлажняющие свойства глицерина.
Вещества для образования аэрозоля могут быть выбраны из следующего: полиолы, гликолевые простые эфиры, эфиры полиола, сложные эфиры и жирные кислоты, и могут содержать одно или более из следующих соединений: глицерин, эритрит, 1,3–бутиленгликоль, тетраэтиленгликоль, триэтиленгликоль, триэтилцитрат, пропиленкарбонат, этиллаурат, триацетин, мезо–эритрит, смесь на основе диацетина, диэтилсуберат, триэтилцитрат, бензилбензоат, бензилфенилацетат, этилванилат, трибутирин, лаурилацетат, лауриновую кислоту, миристиновую кислоту и пропиленгликоль.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы. Субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно содержит никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Токоприемник, находящийся в тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль, или в тепловом или физическом контакте с ним, обеспечивает более эффективный нагрев.
Гофрированный табачный лист согласно настоящему изобретению, например формованный лист, может иметь толщину в диапазоне от приблизительно 0,05 миллиметра до приблизительно 0,5 миллиметра, предпочтительно от приблизительно 0,08 миллиметра до приблизительно 0,2 миллиметра, и наиболее предпочтительно от приблизительно 0,1 миллиметра до приблизительно 0,15 миллиметра.
Предпочтительно индукционно нагреваемый табачный стержень имеет круглое, или эллиптическое, или овальное поперечное сечение. Однако табачный стержень может также иметь квадратное, или прямоугольное, или треугольное, или многоугольное поперечное сечение.
Предпочтительно профиль токоприемника является стабильным в размере. Для этого форма и материал профиля токоприемника могут быть выбраны таким образом, чтобы обеспечить достаточную стабильность размеров. Преимущественно это гарантирует сохранение изначального желаемого профиля нагревающего токоприемника на протяжении всего процесса образования стержня, что, в свою очередь, снижает изменчивость рабочих характеристик продукта. Соответственно, этап собирания полотна субстрата вокруг профиля токоприемника выполняют таким образом, чтобы профиль токоприемника по существу оставался недеформированным после пропускания через процесс образования стержня. Это означает, что предпочтительно любая деформация профиля токоприемника остается упругой, так что профиль токоприемника возвращается к своей предполагаемой форме, когда деформирующая сила устранена.
Преимущественно профиль токоприемника направлен в продольном направлении, в частности, по меньшей мере вдоль секции процесса образования непрерывного стержня. Соответственно, профиль токоприемника может быть направлен в продольном направлении по меньшей мере на 25 процентов, в частности по меньшей мере на 50 процентов, предпочтительно по меньшей мере на 75 процентов, более предпочтительно по меньшей мере на 90 процентов или на 100 процентов по длине процесса образования непрерывного стержня. Длина процесса образования непрерывного стержня соответствует длине пути процесса, проходящего через процесс образования непрерывного стержня. Предпочтительно профиль токоприемника направлен в продольном направлении по ходу потока от расположенного раньше по ходу потока конца процесса образования стержня. Подобным образом, профиль токоприемника предпочтительно направлен в продольном направлении по меньшей мере вдоль расположенной раньше по ходу потока секции процесса образования непрерывного стержня. Следовательно, этап пропускания профиля токоприемника через процесс образования стержня включает направление профиля токоприемника в продольном направлении по меньшей мере вдоль расположенной раньше по ходу потока секции процесса образования стержня. Преимущественно направление в продольном направлении по меньшей мере вдоль секции процесса образования непрерывного стержня предотвращает смещение профиля токоприемника от центральной оси до того, как он будет достаточным образом внедрен в окружающий субстрат, образующий аэрозоль. Кроме того, это также выгодно с точки зрения сохранения профиля токоприемника стабильным в размере при пропускании через процесс образования стержня.
Профиль токоприемника также может быть продольно направлен против потока относительно процесса образования стержня. Направление в продольном направлении против потока относительно процесса образования стержня обеспечивает, что отклонение токоприемника от его предварительно заданного положения при поступлении в процесс образования стержня будет незначительным или будет по существу отсутствовать.
Направление профиля токоприемника может быть выполнено посредством предоставления продольной направляющей, например трубчатой направляющей. Предпочтительно профиль токоприемника не направлен на расположенный дальше по ходу потока конец расположенной раньше по ходу потока секции или еще дальше по ходу потока относительно расположенной раньше по ходу потока секции процесса образования стержня.
Продольная направляющая может содержать направляющий профиль, в частности продольный направляющий профиль для продольного направления профиля токоприемника. Поперечное сечение направляющего профиля, например внутренний профиль поперечного сечения трубчатой направляющей, предпочтительно соответствует поперечному сечению, то есть наружному поперечному сечению профиля токоприемника. Соответственно, поперечное сечение направляющего профиля продольного направления может быть овальным, эллиптическим, круглым, квадратным, прямоугольным, треугольным или многоугольным. Преимущественно наличие соответствующих поперечных сечений способствует поддержанию положения профиля токоприемника, в частности поворотного положения профиля токоприемника. Таким образом, продольная направляющая может, в частности, служить в качестве фиксатора вращения, защищающего профиль токоприемника от изгибания или кручения.
В контексте данного документа термин «расположенная раньше по ходу потока секция процесса образования непрерывного стержня» относится к первой ступени процесса образования стержня, в котором полотно субстрата по меньшей мере частично собрано или даже полностью собрано вокруг профиля токоприемника, но пока еще не достигло конечной формы стержня. В частности, при пропускании через расположенную раньше по ходу потока секцию или первую ступень процесса образования непрерывного стержня полотно субстрата по меньшей мере частично собирают в неплотную компоновку. В данном контексте «неплотное» указывает на то, что полотно субстрата в этот момент еще не собрано в конечную, более уплотненную форму. По меньшей мере частично собранное полотно субстрата может иметь любой вид или форму, в частности форму стержня, однако с меньшей плотностью (или большим диаметром), чем у конечной формы стержня, после того, как оно полностью прошло процесс образования стержня. Предпочтительно при пропускании через расположенную раньше по ходу потока секцию или первую ступень процесса образования непрерывного стержня полотно субстрата собирают по меньшей мере в таком количестве, чтобы по меньшей мере частично окружать профиль токоприемника. Таким образом, частично окружающий материал субстрата преимущественно обеспечивает поддерживающее внедрение токоприемника для сохранения предварительно заданного положения профиля токоприемника.
Процесс образования стержня может дополнительно включать вторую ступень или расположенную дальше по ходу потока секцию для завершения этапа собирания полотна субстрата соосно вокруг профиля токоприемника в конечную форму стержня. Соответственно, профиль токоприемника также может быть направлен в продольном направлении по меньшей мере частично вдоль второй ступени или расположенной дальше по ходу потока секции процесса образования непрерывного стержня.
В целом, способ может включать этап частичного собирания полотна субстрата в поперечном направлении относительно направления транспортировки полотна субстрата перед собиранием полотна субстрата в форму стержня вокруг профиля токоприемника. В контексте данного документа термин «направление транспортировки полотна субстрата» относится к соответствующему направлению транспортировки полотна субстрата при подаче в процесс образования стержня или при пропускании через процесс образования стержня. Как описано выше, частичное собирание полотна субстрата может быть выполнено посредством пропускания полотна субстрата через расположенную раньше по ходу потока секцию или первую ступень процесса образования непрерывного стержня. Альтернативно или дополнительно, частичное собирание полотна субстрата может быть выполнено раньше по ходу потока относительно фактического процесса образования стержня. Предпочтительно профиль токоприемника уже предварительно расположен вдоль центральной оси раньше по ходу потока относительно любого собирания полотна субстрата.
Согласно дополнительному аспекту способа способ может включать этап гофрирования полотна субстрата перед подачей его в процесс образования непрерывного стержня. В частности, полотно субстрата может быть гофрировано продольно. То есть полотно субстрата может быть обеспечено продольной сложенной структурой вдоль продольной оси непрерывного листа, то есть вдоль направления транспортировки полотна субстрата. Предпочтительно продольная сложенная структура обеспечивает субстрат зигзагообразным или волнообразным поперечным сечением. Преимущественно гофрирование полотна субстрата облегчает этап собирания полотна субстрата в поперечном направлении относительно его продольной оси в конечную форму стержня. В частности, продольная сложенная структура обеспечивает надлежащее складывание субстрата, образующего аэрозоль, вокруг токоприемника. Это является преимущественным для изготовления стержней, образующих аэрозоль, с воспроизводимыми характеристиками.
Предпочтительно непрерывный профиль токоприемника представляет собой непрерывный лист токоприемника. Непрерывный лист токоприемника может быть предусмотрен на рулоне. В контексте данного документа термин «непрерывный лист токоприемника» относится к непрерывному профилю токоприемника, имеющему продолговатое или плоское поперечное сечение, в частности прямоугольное поперечное сечение. То есть непрерывный лист токоприемника имеет протяженность в ширину поперечного сечения больше, чем протяженность в толщину поперечного сечения. Предпочтительно, протяженность в ширину составляет от 10 до 250, в частности от 50 до 150, предпочтительно от 60 до 120 раз больше, чем протяженность в толщину. Например, непрерывный лист токоприемника может иметь протяженность в ширину в диапазоне от 2 миллиметров до 6 миллиметров, в частности от 3 миллиметров до 5 миллиметров, и протяженность в толщину в диапазоне от 20 микрометров до 70 микрометров, в частности от 25 микрометров до 60 микрометров.
Предпочтительно протяженность в ширину листа токоприемника соответствует протяженности в ширину токоприемника в конечном изделии. Лист токоприемника преимущественно обеспечивает тепло в достаточной степени, поскольку продолговатое или плоское поперечное сечение листа токоприемника дает выгодное соотношение между объемом токоприемника и поверхностью теплоотвода токоприемника. В частности, тепло может быть подано по всему диаметру и по всей длине стержня, образующего аэрозоль.
В случае, если токоприемник предусмотрен в виде непрерывного листа, непрерывный лист токоприемника может быть подан таким образом, чтобы поступать в процесс образования стержня, содержащий большую или плоскую сторону непрерывного листа токоприемника, расположенного по существу горизонтально или по существу вертикально.
Кроме того, в случае, если профиль токоприемника представляет собой непрерывный лист, непрерывный лист токоприемника предпочтительно является по существу ортогональным по отношению к полотну субстрата перед собиранием или частичным собиранием полотна субстрата. То есть плоская сторона листа токоприемника является по существу ортогональной по отношению к плоской стороне полотна субстрата перед собиранием или частичным собиранием полотна субстрата. В контексте данного документа термин «плоская сторона» относится к поверхности листа или полотна, которая расположена под прямым углом к протяженности в толщину листа или полотна. Эта ориентация листа токоприемника относительно полотна субстрата преимущественно облегчает собирание, в частности, складывание непрерывного полотна субстрата вокруг листа токоприемника. Это особенно справедливо в том случае, если полотно субстрата представляет собой одно полотно, которое собирают вокруг непрерывного листа токоприемника, то есть вокруг левой и правой плоских сторон листа токоприемника, как видно в направлении по ходу потока вдоль центральной оси процесса образования стержня. Предпочтительно при поступлении в процесс образования стержня плоская сторона непрерывного листа токоприемника расположена по существу вертикально, а плоская сторона полотна субстрата, перед тем, как быть собранным или частично собранным, расположена по существу горизонтально, в частности под непрерывным листом токоприемника.
В контексте данного документа выражения «по существу вертикально», «по существу горизонтально» и «по существу ортогонально» также включают отклонения вплоть до 20 градусов от соответствующей вертикальной, горизонтальной и ортогональной ориентации.
Вместо одного полотна субстрата, полотно субстрата может содержать множество непрерывных подполотен, в частности по меньшей мере два отдельных непрерывных подполотна, которые должны быть собраны вокруг профиля токоприемника. В этом случае субстрат, образующий аэрозоль, содержит по меньшей мере два отдельных непрерывных подполотна. Два непрерывных подполотна подают в процесс образования непрерывного стержня таким образом, чтобы они поступали в процесс образования стержня в боковом направлении к профилю токоприемника.
В случае, если токоприемник предусмотрен в виде непрерывного листа, два непрерывных подполотна предпочтительно подают на противоположных сторонах непрерывного листа токоприемника. В частности, соответствующая плоская сторона непрерывного листа токоприемника обращена к соответствующей плоской стороне каждого из двух непрерывных подполотен перед собиранием или частичным собиранием указанных подполотен. То есть лист токоприемника является по существу копланарным относительно подполотен перед собиранием или частичным собиранием подполотен. Преимущественно симметричная подача подполотен субстрата вокруг листа токоприемника стабилизирует предварительно заданное положение токоприемника, что, в свою очередь, снижает изменчивость характеристик продукта. Предпочтительно соответствующие плоские стороны подполотен субстрата и лист токоприемника расположены по существу горизонтально перед собиранием или частичным собиранием подполотен. Конечно соответствующие плоские стороны подполотен субстрата и листа токоприемника могут альтернативно быть расположены по существу вертикально перед собиранием или частичным собиранием подполотен.
По меньшей мере два отдельных подполотна могут представлять собой исходный материал для способа согласно настоящему изобретению. В частности, каждое из по меньшей мере двух отдельных подполотен может быть предусмотрено на отдельном рулоне. В случае, если используют более чем один рулон, рулоны могут содержать одинаковый материал, генерирующий аэрозоль. Альтернативно рулоны могут содержать материал, генерирующий аэрозоль, который может отличаться, например, по одному из следующих признаков: составу, аромату, текстуре или их комбинации.
Альтернативно способ согласно настоящему изобретению может включать этапы разрезания и разделения одного полотна субстрата в длину по меньшей мере на две части, в частности на два подполотна, перед подачей непрерывных подполотен в процесс образования непрерывного стержня.
Согласно еще одному аспекту способа способ может включать этап подачи обертки в процесс образования стержня и обертывания обертки вокруг полотна субстрата. Обертка может способствовать стабилизации формы стержня, образующего аэрозоль. Она также может способствовать предотвращению случайного распада субстрата и профиля токоприемника. Например, обертка может представлять собой бумажную обертку, в частности бумажную обертку, изготовленную из сигаретной бумаги. Альтернативно обертка может представлять собой фольгу, например, изготовленную из металла, пластмассы или целлюлозного материала. Предпочтительно, обертка является проницаемой для текучей среды или выполнена по меньшей мере локально, проницаемой для текучей среды, таким образом, чтобы позволять испаренному субстрату, образующему аэрозоль, высвобождаться из изделия. Обертка может быть пористой. Кроме того, обертка может содержать по меньшей мере одно летучее вещество, подлежащее активации и высвобождению из обертки при нагреве. Например, обертка может быть пропитана вкусоароматическим летучим веществом. Предпочтительно этап подачи обертки в процесс образования стержня и обертывания обертки вокруг полотна субстрата осуществляют дальше по ходу потока относительно расположенной раньше по ходу потока секции или первой ступени процесса образования непрерывного стержня.
Дальше по ходу потока относительно процесса образования стержня способ обеспечивает непрерывный индукционно нагреваемый стержень, генерирующий аэрозоль. Предпочтительно непрерывный стержень имеет круглое, или овальное, или эллиптическое наружное поперечное сечение. Однако непрерывный стержень может также иметь прямоугольное, или квадратное, или треугольное, или многоугольное поперечное сечение.
Согласно еще одному дополнительному аспекту способа способ включает этап разрезания непрерывного стержня на сегменты индукционно нагреваемого стержня. Предпочтительно нарезанные сегменты имеют одинаковую длину. Длина сегментов может варьироваться в зависимости от расходуемого или индукционно нагреваемого курительного изделия, которое будет изготовлено с использованием такого индукционно нагреваемого сегмента стержня. Предпочтительно разрезание осуществляют без изменения ориентации непрерывного стержня. Предпочтительно разрезание осуществляют в вертикальном направлении. Предпочтительно профиль токоприемника располагают и ориентируют в непрерывном стержне так, что во время разрезания не происходит деформации токоприемника.
Стержни, образующие аэрозоль, или сегменты стержня могут быть использованы для образования индукционно нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль. В контексте данного документа термин «изделие, генерирующее аэрозоль» относится к изделию, содержащему субстрат, образующий аэрозоль, который должен быть использован устройством, генерирующим аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может представлять собой расходуемый материал, в частности расходуемый материал, выбрасываемый после однократного использования. Изделие, генерирующее аэрозоль, может представлять собой табачное изделие. В частности, изделие может представлять собой стержнеобразное изделие, имеющее сходство с обычными сигаретами. Помимо стержня, образующего аэрозоль (сегмента стержня), изделие, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать по меньшей мере одно из опорного элемента, элемента, охлаждающего аэрозоль, фильтрующего элемента и мундштучного элемента. Любой из указанных элементов или любое их сочетание могут быть расположены последовательно к сегменту стержня, образующего аэрозоль. Эти элементы могут иметь такое же наружное поперечное сечение, что и у сегмента стержня, образующего аэрозоль. В частности сегмент стержня, образующего аэрозоль, и любой из вышеуказанных элементов или любое их сочетание могут быть расположены последовательно и окружены наружной оберткой для образования стержнеобразного изделия.
Согласно настоящему изобретению также предоставлено устройство для изготовления индукционно нагреваемых стержней, образующих аэрозоль. Предпочтительно устройство выполнено с возможностью осуществления способа согласно настоящему изобретению и как описано в данном документе. Центральная ось устройства для образования стержня предпочтительно представляет собой прямую ось.
Устройство согласно настоящему изобретению содержит устройство для образования стержня, выполненное с возможностью собирания полотна субстрата, содержащего субстрат, образующий аэрозоль, в форму стержня вокруг непрерывного профиля токоприемника соосно по отношению к центральной оси устройства для образования стержня. Устройство для образования стержня выполнено таким образом, чтобы собирание субстрата вокруг токоприемника происходило в тот момент, когда как полотно субстрата, так и профиль токоприемника вместе проходят через устройство для образования стержня.
Устройство согласно настоящему изобретению дополнительно содержит запас токоприемника, выполненный с возможностью подачи профиля токоприемника на устройство для образования стержня таким образом, чтобы он поступал и проходил через устройство для образования стержня вдоль центральной оси устройства для образования стержня. В частности, запас токоприемника выполнен с возможностью подачи профиля токоприемника на устройство для образования стержня таким образом, чтобы он поступал в устройство для образования стержня на расположенном раньше по ходу потока конце устройства для образования стержня вдоль центральной оси устройства для образования стержня.
Устройство дополнительно содержит запас субстрата, выполненный с возможностью подачи полотна субстрата на устройство для образования стержня таким образом, чтобы оно поступало в устройство для образования стержня в боковом направлении относительно профиля токоприемника.
Для подачи профиля токоприемника на устройство для образования стержня вдоль центральной оси устройства для образования стержня устройство предпочтительно содержит продольную направляющую. Продольная направляющая может быть частью запаса токоприемника. Предпочтительно, по меньшей мере часть продольной направляющей расположена раньше по ходу потока относительно устройства для образования стержня таким образом, чтобы предварительно расположить профиль токоприемника вдоль центральной оси перед поступлением в устройство для образования стержня.
Продольная направляющая может содержать направляющую трубку, например трубку или гильзу, у которой оба конца открыты. Альтернативно продольная направляющая может содержать стержнеобразный проход, имеющий продольную канавку для направления профиля токоприемника в канавку.
Предпочтительно продольная направляющая служит для направления профиля токоприемника вдоль по меньшей мере секции устройства для образования стержня. Соответственно, продольная направляющая может быть выполнена с возможностью направления профиля токоприемника по меньшей мере на 25 процентов, в частности по меньшей мере на 50 процентов, предпочтительно по меньшей мере на 75 процентов, более предпочтительно по меньшей мере на 90 процентов или на 100 процентов по длине устройства для образования стержня. Для этого продольная направляющая может проходить по меньшей мере на 25 процентов, в частности по меньшей мере на 50 процентов, предпочтительно по меньшей мере на 75 процентов, более предпочтительно по меньшей мере на 90 процентов или на 100 процентов по длине устройства для образования стержня. Предпочтительно продольная направляющая служит для направления профиля токоприемника вдоль по меньшей мере расположенной раньше по ходу потока секции устройства для образования стержня. Для этого продольная направляющая может проходить по ходу потока по меньшей мере в расположенную раньше по ходу потока секцию устройства для образования стержня. Предпочтительно продольная направляющая проходит по всей расположенной раньше по ходу потока секции устройства для образования стержня. Преимущественно расположенный дальше по ходу потока конец продольной направляющей находится на расположенном дальше по ходу потока конце расположенной раньше по ходу потока секции устройства для образования стержня или еще дальше по ходу потока относительно расположенного дальше по ходу потока конца расположенной раньше по ходу потока секции устройства для образования стержня.
Предпочтительно расположенный раньше по ходу потока конец продольной направляющей расположен раньше по ходу потока относительно расположенного раньше по ходу потока конца устройства для образования стержня. Это обеспечивает, что профиль токоприемника будет точно предварительно расположен в его желаемом конечном положении по направлению оси внутри стержня, генерирующего аэрозоль, перед поступлением в устройство для образования стержня, то есть раньше по ходу потока относительно устройства для образования стержня.
Устройство для образования стержня может содержать по меньшей мере один раструб, который выполнен с возможностью собирания полотна субстрата в поперечном направлении относительно его продольной оси. Центральная ось раструба является соосной с центральной осью устройства для образования стержня.
Предпочтительно – это первая ступень устройства для образования стержня или расположенная раньше по ходу потока секция устройства для образования стержня, которая содержит раструб. Соответственно, продольная направляющая может проходить по ходу потока в раструб первой ступени устройства для образования стержня соосно вдоль центральной оси раструба.
Первая ступень устройства для образования стержня или расположенная раньше по ходу потока секция устройства для образования стержня, в частности раструба первой ступени или расположенной раньше по ходу потока секции устройства для образования стержня, предпочтительно выполнены таким образом, чтобы по меньшей мере частично собирать или даже полностью собирать полотно субстрата вокруг профиля токоприемника, но все еще не в конечную форму стержня. В частности, при пропускании через расположенную раньше по ходу потока секцию или первую ступень устройства для образования стержня полотно субстрата может представлять собой неплотную компоновку по меньшей мере частично собранного субстрата. По меньшей мере частично собранный субстрат может иметь любой вид или форму, в частности форму стержня, однако с меньшей плотностью (или большим диаметром), чем у конечной формы стержня, после того, как он полностью прошел процесс образования стержня. Предпочтительно при пропускании через расположенную раньше по ходу потока секцию или первую ступень устройства для образования стержня полотно субстрата собирают по меньшей мере в таком количестве, чтобы по меньшей мере частично окружать профиль токоприемника. Преимущественно это может обеспечить поддерживающее внедрение токоприемника посредством материала субстрата для сохранения предварительно заданного положения профиля токоприемника.
Устройство для образования стержня также может содержать по меньшей мере один полураструб. Предпочтительно – это вторая ступень устройства для образования стержня или расположенная дальше по ходу потока секция устройства для образования стержня, которая содержит полураструб. Вторая ступень устройства для образования стержня или расположенная дальше по ходу потока секция устройства для образования стержня расположена дальше по ходу потока относительно первой ступени устройства для образования стержня или дальше по ходу потока относительно расположенной раньше по ходу потока секции устройства для образования стержня, соответственно. Полураструб предпочтительно содержит вогнутую поверхность, образующую стержень, которая остается открытой вдоль продольной оси раструба. Вогнутая поверхность предпочтительно имеет С–образное или U–образное поперечное сечение. Например, полураструб представляет собой одну половину «полного» раструба.
Раструб и полураструб могут быть выполнены таким образом, чтобы иметь внутреннее поперечное сечение, которое постепенно уменьшается по ходу потока и, таким образом, обеспечивает возможность непрерывного собирания и сжатия полотна субстрата вокруг профиля токоприемника.
Преимущественно каждый из раструба и полураструба содержит поверхностный материал с низким коэффициентом трения, например пластиковую или полированную металлическую поверхность, для того, чтобы входить в контакт с полотном субстрата. Это снижает риск ослабления материала или даже разрыва полотна субстрата. Кроме того, меньшее трение также снижает вибрации полотна субстрата, при пропускании через раструб и полураструб соответственно.
Вторая ступень или расположенная дальше по ходу потока секция устройства для образования стержня могут дополнительно содержать конвейерную ленту, обычно называемую форматной лентой, которая предпочтительно взаимодействует с по меньшей мере одним полураструбом для образования конечной формы стержня. Для этого форматная лента может постепенно принимать U–образную форму поперечного сечения вдоль второй ступени или расположенной дальше по ходу потока секции. Предпочтительно форматная лента расположена под центральной осью, тогда как по меньшей мере один полураструб расположен над центральной осью и, следовательно, над форматной лентой.
При эксплуатации U–образная форматная лента в сочетании с полураструбом собирает полотно субстрата соосно вокруг профиля токоприемника в конечную форму стержня.
Форматная лента может дополнительно поддерживать обертку. Обертка может быть подана посредством запаса обертки в расположенный раньше по ходу потока конец второй ступени или в расположенную дальше по ходу потока секцию устройства для образования стержня. Запас обертки может, например, содержать рулон обертки. Предпочтительно обертка поддерживается на поверхности форматной ленты, которая обращена к центральной оси. Таким образом, при эксплуатации обертку автоматически обертывают вокруг полотна субстрата, когда последнее постепенно собирают вокруг профиля токоприемника в конечную форму стержня. Запас обертки может также добавлять клей к по меньшей мере части обертки для удержания обертки вокруг субстрата.
На своем расположенном дальше по ходу потока конце устройство для образования стержня предоставляет непрерывный стержень, образующий аэрозоль, имеющий конечную форму стержня, в котором полотно субстрата полностью собрано вокруг профиля токоприемника и предпочтительно также полностью окружено оберткой.
Дальше по ходу потока относительно устройства для образования стержня устройство может дополнительно содержать режущее устройство для разрезания непрерывного стержня на сегменты индукционно нагреваемого стержня, образующего аэрозоль.
Устройство может дополнительно содержать резец для полосок для нарезания полотна субстрата в продольном направлении на множество непрерывных подполотен, в частности на два непрерывных подполотна. Резец для полосок расположен раньше по ходу потока относительно устройства для образования стержня.
Дополнительные аспекты и преимущества устройства согласно настоящему изобретению были описаны применительно к способу и не будут повторены вновь.
В принципе, способ и устройство согласно настоящему изобретению также могут быть применены для помещения любого элемента, отличного от профиля токоприемника, в стержень, образующий аэрозоль, например, капсул, адсорбентов или нити.
Далее настоящее изобретение будет описано лишь на примерах со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 схематически показан иллюстративный вариант осуществления устройства согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 показан схематический вид в поперечном сечении первого варианта осуществления стержня, образующего аэрозоль, изготовленного с применением способа и устройства согласно настоящему изобретению; и
на фиг. 3 показан схематический вид в поперечном сечении второго варианта осуществления стержня, образующего аэрозоль, изготовленного с применением способа и устройства согласно настоящему изобретению.
На фиг. 1 схематически показан иллюстративный вариант устройства 1 согласно настоящему изобретению. Устройство 1 выполнено с возможностью изготовления стержней 100, образующих аэрозоль, содержащих профиль 20 токоприемника в центре, вокруг которого соосно собрано полотно 30 субстрата, содержащее субстрат, образующий аэрозоль. Устройство 1, показанное на фиг. 1, в частности, выполнено с возможностью выполнения способа согласно настоящему изобретению и как описано в данном документе.
Основным компонентом устройства 1 является устройство 10 для образования стержня, выполненное с возможностью собирания полотна 30 субстрата вокруг профиля 20 токоприемника соосно с центральной осью 80 устройства 10 для образования стержня, в результате чего образуется конечная форма стержня. Процесс образования стержня представляет собой непрерывный процесс. То есть полотно 30 субстрата и профиль 20 токоприемника поступают и проходят через устройство 10 для образования стержня в виде непрерывных материалов. Соответственно, собирание полотна 30 субстрата вокруг профиля 20 токоприемника происходит по мере пропускания полотна 30 субстрата и профиля 20 токоприемника вместе через устройство 10 для образования стержня. Центральная ось 80 также определяет линию транспортировки через устройство 10 для образования стержня.
Раньше по ходу потока относительно устройства 10 для образования стержня устройство 1 содержит запас 35 субстрата для подачи полотна 30 субстрата на устройство 10 для образования стержня. В настоящем варианте осуществления полотно 30 субстрата предусмотрено снизу, например, под рулоном (обозначен стрелкой, направленной вверх) и отклоняется в направлении расположенного раньше по ходу потока конца 13 (входа) устройства 10 для образования стержня посредством горизонтально ориентированного отклоняющего ролика 36. Полотно 30 субстрата предпочтительно представляет собой непрерывное полотно табака, например формованный лист. Полотно 30 субстрата поступает в устройство 10 для образования стержня в виде по существу плоского материала. В частности, полотно 30 субстрата подают таким образом, чтобы оно поступало в устройство 10 для образования стержня ниже центральной оси 80. Как можно увидеть на фиг. 1, плоские стороны полотна 30 расположены по существу горизонтально при поступлении в устройство 10 для образования стержня.
Устройство 1 дополнительно содержит запас 21 токоприемника для подачи непрерывного профиля 20 токоприемника по ходу потока по направлению к устройству 10 для образования стержня. В настоящем варианте осуществления профиль 20 токоприемника представляет собой непрерывный лист 20 материала токоприемника, имеющий прямоугольное поперечное сечение, например непрерывную ленту, изготовленную из ферромагнитной нержавеющей стали. Профиль 20 токоприемника может быть предусмотрен, например, на горизонтально ориентированном рулоне, расположенном сбоку относительно линии транспортировки через устройство 10 для образования стержня (обозначенное стрелкой, направленной в направлении центральной оси 80). Рулон является частью запаса 21 токоприемника. Профиль 20 токоприемника разматывают с рулона и подают со стороны в направлении центральной оси 80 раньше по ходу потока относительно устройства 10 для образования стержня.
Согласно настоящему изобретению было признано, что точное расположение профиля 20 токоприемника внутри поперечного сечения стержня 100, образующего аэрозоль, является критически важным для надлежащего нагрева субстрата и, следовательно, для надлежащего образования аэрозоля. Следовательно, для обеспечения точного расположения профиль 20 токоприемника подают на устройство 10 для образования стержня таким образом, чтобы он поступал и проходил через устройство 10 для образования стержня вдоль центральной оси 80. Благодаря центральному расположению профиль 20 токоприемника точно размещают в его желаемом конечном положении внутри стержня, генерирующего аэрозоль, то есть соосно, в частности, по направлению оси с центральной осью стержня 100, генерирующего аэрозоль. Для достижения точного расположения запас 21 токоприемника согласно настоящему изобретению содержит вертикально ориентированный отклоняющий ролик 22, который расположен и выполнен таким образом, чтобы отклонять профиль 20 токоприемника в направлении центральной оси 80. Таким образом, профиль 20 токоприемника располагают вдоль центральной оси 80, имеющей плоские стороны профиля 20 токоприемника, расположенные по существу вертикально. В частности, профиль 20 токоприемника расположен по направлению оси относительно центральной оси 80 устройства 10 для образования стержня. То есть продольная ось профиля 20 токоприемника, проходящего через центр массы или геометрический центр профиля 20 токоприемника, является соосной с центральной осью 80 устройства 10 для образования стержня. В частности, профиль 20 токоприемника уже предварительно расположен по направлению оси раньше по ходу потока относительно устройства для образования непрерывного стержня и перед вхождением в контакт с полотном 30 субстрата. Таким образом, предварительно расположенный профиль 20 токоприемника определяет физический центр для процесса образования стержня, вокруг которого соосно собирают полотно 30 субстрата. Преимущественно это делает процесс образования стержня надежным и воспроизводимым относительно точного центрального положения токоприемника внутри окружающего субстрата.
Как указано выше, полотно 30 субстрата подают таким образом, чтобы оно поступало в устройство 10 для образования стержня ниже центральной оси 80 устройства 10 для образования стержня. То есть полотно 30 субстрата поступает в устройство 10 для образования стержня в боковом направлении к профилю 20 токоприемника. В частности, полотно 30 субстрата поступает в устройство 10 для образования стержня рядом с профилем 20 токоприемника под углом ноль градусов, то есть параллельно центральной оси 80. Альтернативно полотно 30 субстрата может поступать в устройство 10 для образования стержня снизу по направлению к профилю 20 токоприемника, то есть под углом, превышающим ноль градусов, к центральной оси 80, например, под углом 5 градусов. В этом случае протяженность в ширину полотна 30 субстрата перед собиранием предпочтительно все еще проходит горизонтально, хотя полотно 30 субстрата поднимается вверх под углом вдоль его протяженности в длину.
В любом случае наличие полотна 30 субстрата, поступающего в устройство 10 для образования стержня в боковом направлении к профилю 20 токоприемника, преимущественно обеспечивает, что отклонение профиля 20 токоприемника от его предварительно заданного положения по направлению оси при поступлении в устройство 10 для образования стержня является незначительным или по существу отсутствует. В частности, наличие полотна 30 субстрата, расположенного по существу горизонтально ниже профиля 20 токоприемника, и профиля 20 токоприемника, расположенного по существу вертикально, преимущественно облегчает собирание, в частности, складывание полотна 30 субстрата симметрично вокруг левой плоской стороны и правой плоской стороны профиля 20 токоприемника. Кроме того, поскольку полотно 30 субстрата расположено ниже профиля 20 токоприемника, полотно 30 субстрата преимущественно поддерживает профиль 20 токоприемника, когда оба элемента проходят через устройство 10 для образования стержня. Это также способствует поддержанию стабильного положения профиля 20 токоприемника вдоль центральной оси 80.
В настоящем варианте осуществления устройство 10 для образования стержня содержит две ступени: первую ступень 11, определяющую расположенную раньше по ходу потока секцию устройства 10, и вторую ступень 12, определяющую расположенную дальше по ходу потока секцию устройства 10. Первая ступень 11 содержит раструб 71 в форме усеченного конуса, расположенный соосно с центральной осью 80. Круглый внутренний профиль поперечного сечения раструба 71 непрерывно уменьшается в направлении от расположенного раньше по ходу потока конца 13 к расположенному дальше по ходу потока концу 14 раструба 71. Раструб 71 собирает полотно 30 субстрата в поперечном направлении относительно направления транспортировки полотна 30 субстрата или протяженности в длину полотна 30 субстрата соответственно. После пропускания через первую ступень 11 полотно 30 субстрата частично собрано, но еще не имеет конечную форму стержня.
Чтобы предотвратить смещение профиля 20 токоприемника от центральной оси 80 при пропускании через устройство 10 для образования стержня, устройство 1 дополнительно содержит продольную направляющую 23 для направления профиля 20 токоприемника вдоль центральной оси 80. В настоящем варианте осуществления продольная направляющая представляет собой направляющую трубку 23, проходящую соосно с центральной осью 80 по всему раструбу 71.
Направляющая трубка 23 также проходит в направлении против потока за пределы расположенного раньше по ходу потока конца 13 раструба 71. То есть расположенный раньше по ходу потока конец 24 направляющей трубки 23 расположен раньше по ходу потока относительно раструба 71. Преимущественно это обеспечивает точное предварительное расположение и направление профиля 20 токоприемника вдоль центральной оси 80 перед поступлением в устройство 10 для образования стержня.
Преимущественно направляющая трубка 23 заканчивается в положении дальше по ходу потока, где профиль 20 токоприемника предпочтительно по меньшей мере частично окружен и, таким образом, поддерживается частично собранным полотном 30 субстрата. В настоящем варианте осуществления расположенный дальше по ходу потока конец 25 направляющей трубки 23 расположен смежно с расположенным раньше по ходу потока концом 15 второй ступени 12.
Вторая ступень 12 устройства для образования стержня выполнена с возможностью завершения этапа собирания полотна 30 субстрата соосно вокруг профиля 20 токоприемника в конечную форму стержня. В настоящем варианте осуществления вторая ступень 12 содержит полураструб 72, расположенный над центральной осью 80, который содержит вогнутую поверхность, образующую стержень, имеющую С–образное поперечное сечение. С–образное поперечное сечение постепенно уменьшается в размере в направлении по ходу потока от расположенного раньше по ходу потока конца 15 к расположенному дальше по ходу потока концу 16 второй ступени 12. Вторая ступень 12 дополнительно содержит конвейерную ленту 17 – в настоящем варианте осуществления форматную ленту 17 – которая взаимодействует с полураструбом 72 для образования конечной формы стержня. Для этого форматная лента 17 постепенно приобретает U–образную форму поперечного сечения при ее прохождении вдоль второй ступени 12 по ходу потока ниже центральной оси 80. При эксплуатации U–образная форматная лента 17 в сочетании с полураструбом 72 собирает предварительно частично собранное полотно 30 субстрата соосно вокруг профиля 20 токоприемника в конечную форму круглого стержня.
Кроме того, бумажную обертку 51 подают из запаса 50 обертки в расположенный раньше по ходу потока конец 15 второй ступени 12. Как можно видеть на фиг. 1, обертку 51 поддерживают на верхней поверхности форматной ленты 17, которая обращена к центральной оси 80. Таким образом, при эксплуатации обертка 51 автоматически оборачивается вокруг полотна 30 субстрата, когда оно постепенно собирается вокруг профиля 20 токоприемника. Предпочтительно клей добавляют к по меньшей мере одной продольной кромке обертки 51 для соединения обеих продольных кромок обертки при обертывании вокруг стержнеобразного материала полотна 30 субстрата. Таким образом, обертка 51 служит для стабилизации конечной формы стержня. Чтобы добавлять клей и соединять продольные кромки обертки 51, устройство 10 для образования стержня согласно настоящему варианту осуществления содержит складывающее и сжимающее устройство 18, расположенное дальше по ходу потока относительно второй ступени 12.
На расположенном дальше по ходу потока конце 19 всего устройства 10 для образования стержня устройство 10 предоставляет непрерывный стержень 100, образующий аэрозоль, имеющий конечную форму стержня, в котором полотно 30 субстрата полностью собрано вокруг профиля 20 токоприемника и полностью окружено оберткой 51.
Дальше по ходу потока относительно устройства 10 для образования стержня устройство 1 дополнительно содержит режущее устройство 60 для разрезания непрерывного стержня 100 на сегменты 101 индукционно нагреваемого стержня, образующего аэрозоль.
На фиг. 2 показан вид в поперечном сечении непрерывного стержня 100, образующего аэрозоль, или сегмента 101 стержня, соответственно, изготовленного с применением устройства и способа, изображенных на фиг. 1 и описанных ранее. Круглое поперечное сечение формы стержня может иметь диаметр от приблизительно 4 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров, в частности от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. Прямоугольная форма профиля 20 токоприемника предпочтительно имеет протяженность в ширину в диапазоне от приблизительно 2 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров, в частности от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 5 миллиметров, и протяженность в толщину в диапазоне от приблизительно 0,03 миллиметра до приблизительно 0,15 миллиметра, более предпочтительно от приблизительно 0,05 миллиметра до приблизительно 0,09 миллиметра. Как видно на фиг. 2, профиль 20 токоприемника расположен по существу симметрично относительно центра 81 круглого поперечного сечения формы стержня. Это положение является предпочтительным относительно однородного, в частности симметричного и воспроизводимого теплового распределения в стержне, генерирующем аэрозоль. Таким образом, тепло, генерируемое в профиле 20 токоприемника, симметрично рассеивается по окружной периферии профиля 20 токоприемника, что позволяет равномерно нагревать субстрат, образующий аэрозоль, полотна 30 субстрата, собранного вокруг. Как можно дополнительно увидеть на фиг. 2, полотно 30 субстрата по существу симметрично собрано снизу вокруг левой и правой плоских сторон профиля 20 токоприемника. Это обусловлено подачей профиля 20 токоприемника по существу вертикально вдоль центральной оси 80 и полотна 30 субстрата, представляющего одно полотно, по существу горизонтально ниже центральной оси 80.
Обратимся к фиг. 3, на которой далее будет описана модификация способа согласно настоящему изобретению. Вместо подачи полотна 30 субстрата в виде одного полотна, полотно 30 субстрата может быть альтернативно подано в виде двух подполотен 31, 32. Два подполотна 31, 32 могут представлять собой исходный материал всего процесса. Например, каждое подполотно 31, 32 может быть предусмотрено на отдельном рулоне. Альтернативно полотно субстрата может представлять собой исходный материал, который разделен на два подполотна 31, 32 раньше по ходу потока относительно устройства для образования стержня. В обоих случаях два подполотна 31, 32 предпочтительно подают раздельно на устройство для образования стержня. В частности, два подполотна 31, 32 подают на устройство для образования стержня таким образом, чтобы они поступали в устройство в боковом направлении к профилю 20 токоприемника на противоположных сторонах профиля токоприемника. То есть профиль 20 токоприемника уложен между двумя подполотнами 31, 32.
В случае плоского профиля 20 токоприемника, два подполотна 31, 32 и профиль 20 токоприемника предпочтительно подают на устройство для образования стержня таким образом, чтобы профиль токоприемника был по существу копланарным относительно подполотен 31, 32 перед собиранием подполотен 31, 32 вокруг профиля 20 токоприемника. Преимущественно это способствует обеспечению того, что материал субстрата по существу симметрично собирают вокруг обеих плоских сторон листа 20 токоприемника.
Еще более предпочтительно два подполотна 31, 32 и профиль 20 токоприемника подают на устройство для образования стержня по существу в горизонтальном положении. Преимущественно это позволяет нижнему подполотну 31 поддерживать профиль 20 токоприемника, что, в свою очередь, является преимущественным для поддержания стабильного положения профиля 20 токоприемника вдоль центральной оси 80. На фиг. 3 показан вид в поперечном сечении стержня 100, образующего аэрозоль, или сегмента 101 стрежня соответственно, который был изготовлен соответствующим образом.