CN105067498A - 一种卷烟烟丝透气度的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷烟烟丝透气度的检测装置，包括金属支架，还包括固定设置在所述金属支架上的固定座、活塞式空气驱动装置、步进系统、控制系统，所述固定座上段横穿地设置有阶梯安装孔，所述活塞式空气驱动装置的无杆端与阶梯安装孔之间密封连接有连接塞，所述连接塞内沿中轴线和径向分别设置有连通活塞式空气驱动装置的吸气通道及排气通道，所述排气通道出口处设置有第一单向阀，所述吸气通道的入口处依次连接有第二单向阀及烟嘴。本发明还提供了一种卷烟烟丝透气度的检测方法。本发明结构简单、操作方便，能够实现实时快速准确的测量，能够快速测量得到实验数据，计算得到烟丝透气度，节约了大量时间，提高实验室工作效率，经济性好。

Description

一种卷烟烟丝透气度的检测装置及方法

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种检测卷烟烟丝透气度的装置及方法。

背景技术

目前，测量透气度的方法有：(1)肖伯尔法、本特生法、葛尔莱法等。使用这些方法的透气度仪,适于中等范围透气度纸和纸板的测定,而卷烟所用盘纸的透气度一般在20～90CU之间,透气度在中等范围之内,所以增加专用测头可对卷烟盘纸的透气度进行检测。其中:肖伯尔法是在真空度为1.00kPa的压差下进行测定。通过人工关小排水阀而保持纸样两面的压差稳定在1.00kPa。在规定的时间内,测定透过纸两面的气流量,并按此计算透气度。(2)离线式透气度检测技术。近年来,法国Sodim公司生产的D23型透气度测量仪和德国Borgwaldt公司生产的A10型透气度测量仪进入国内市场。这2种仪器的自动化程度较高,具有自动调节压力和自动进纸连续测量的功能,降低了人为的操作误差和故障率,测量精度也相对较高,但价格昂贵。其测量基本原理如图5所示,即采用压差法检测纸张透气度。压差法是基于流体流动的节流原理,即利用流体流经节流装置时所产生的压差测定流量,然后根据流量计算出纸张的透气度。气流方向代表的是使用不同的压差产生方式,即抽吸式和充气式。

(3)在线式透气度检测技术，芬兰Avatron公司经过近10年的研究,研制出一种透气度在线检测仪,将其安装在纸机上可连续测定纸张的透气度。这种装置的原理是靠与纸表面产生的1.00kPa低压差实现测量,测定已知空气体积在此恒定压差下通过纸张的时间,并将通过的时间转化成透气度。

虽然国内外有很多检测透气度的技术，但是对于卷烟烟丝透气度的检测技术却是少之又少，本专利提供了一种测量卷烟烟丝透气度的方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种结构简单、操作方便的卷烟烟丝透气度的检测装置，本发明的另一个目的是提供一种卷烟烟丝透气度的检测方法，通过压力计和流量计分别求出烟支的压力和流量，进而由公式，求出烟丝的透气度。

本发明的第一个目的通过下述技术方案实现：

一种卷烟烟丝透气度的检测装置，包括金属支架，还包括固定设置在所述金属支架上的固定座、活塞式空气驱动装置、步进系统、控制系统，所述固定座上段横穿地设置有阶梯安装孔，所述活塞式空气驱动装置的无杆端与阶梯安装孔之间密封连接有连接塞，所述连接塞内沿中轴线和径向分别设置有连通活塞式空气驱动装置的吸气通道及排气通道，所述排气通道出口处设置有第一单向阀，所述吸气通道的入口处依次连接有第二单向阀及烟嘴，所述烟嘴内沿中轴线设置有烟嘴轴向通孔，沿径向垂直连通所述烟嘴轴向通孔的烟嘴径向通孔，所述步进系统与活塞式空气驱动装置的活动部件驱动连接，所述控制系统与步进系统电路连接。

进一步地，所述活塞式空气驱动装置包括与所述连接塞密封连接的套筒、与所述套筒内壁滑动配合的活塞、连接活塞的活塞杆、设置于活塞圆弧面上的O型圈。

进一步地，所述步进系统包括步进电机、与所述步进电机输出轴驱动连接的丝杆、与所述丝杆相配合形成丝杆螺母副的螺母、连接于所述螺母和活塞杆尾端之间的连接板。

进一步地，还包括竖直设置的有机玻璃板，所述有机玻璃板底部通过L形固定块固定设置在所述金属支架上，所述有机玻璃板中部通过螺钉与所述固定座侧面相连接，所述有机玻璃板上设置有用于支撑烟嘴自由端的通孔，该通孔与烟嘴中心线，套筒，活塞以及活塞杆都在同一水平高度，烟嘴和固定座、固定座与套筒、以及套筒与活塞之间的密封性都要保证良好。

本发明的第二个目的通过如下方案来实现：

一种采用所述装置的卷烟烟丝透气度检测方法，包括步骤：

(1)将烟支滤嘴剪掉，将其插入到烟嘴的烟嘴轴向通孔内，接着将压力计的负压接头连接第一橡胶软管，第一橡胶软管另一端插入到烟嘴径向通孔中，同时，做好烟嘴外端面与烟支之间的密封；

(2)启动检测装置，通过控制系统设定合适的频率H₁，步进系统驱动活塞杆匀速外移，此时第一单向阀为关闭状态，第二单向阀为导通状态，在所述活塞杆往外拉的过程中，从压力计上面读取压力读数，得到压力值；

(3)步进系统驱动活塞杆回位，重复步骤(2)中的压力值获取过程，并将多次获得的压力值求均值后得压力值P₁；

(4)将流量计的第一接头，第二接头分别与第二橡胶软管、第三橡胶软管密封连接，接着将烟支与第三橡胶软管另一端密封连接，所述第二橡胶软管的另一端插入到烟嘴的烟嘴轴向通孔内，同时烟嘴径向通孔要做好密封，同样的，烟嘴轴向通孔和第二橡胶软管的接触外表面也要做好密封；

(5)启动检测装置，通过控制系统设定与压力检测时相同的频率H₁不变，步进系统驱动活塞杆匀速外移，此时第一单向阀为关闭状态，第二单向阀为导通状态，在所述活塞杆往外拉的过程中，从流量计上面读取流量读数，得到流量值；

(6)步进系统驱动活塞杆回位，重复步骤(5)中的流量值获取过程，并将多次获得的流量值求均值后得流量值Q；

(7)将压力值P₁和流量值带入公式，得到烟丝的透气度K：

$K=2.16\×{10}^6\·\mathrm{\η}\·\frac{h}{d^2}\·\frac{Q}{\mathrm{\Δ}p}\·\frac{2P_1}{P_1+P_2},$

公式中：η—检测环境的气体动力粘度；d—烟支直径；h—烟支长度；Q—通过烟支的气体流量；P₁,P₂—烟支两端的压强，均为表压；ΔP＝P₁-P₂。

相比现有技术，本发明具有以下优点：

(1)本发明所述测量装置结构简单、操作方便，测量方法能够快速测量得到实验数据，计算得到烟丝透气度，节约了大量时间，提高实验室工作效率，经济性好；

(2)本发明所述测量方法具有灵活性，可以测量多种柱状生物质的透气度；

(3)本发明所述测量方法能够实现实时测量，方便灵活。

附图说明

图1为本发明所述基于检测卷烟烟丝透气度的测量装置的整体结构示意图。

图2为图1中A处放大示意图。

图3为烟丝透气度检测的压力计安装局部结构示意图。

图4为烟丝透气度检测的流量计安装局部结构示意图。

图5为现有压差法检测纸张透气度原理示意图。

图中所示为：1-金属支架；2-固定块；3-有机玻璃板；4-螺钉；5-烟嘴；6-固定座；7-连接塞；8-第一单向阀；9-O型圈；10-活塞；11-活塞杆；12-套筒；13-连接板；14-步进系统；15-第二单向阀；16-固定螺钉；17-步进电机；18-丝杆；19-螺母；20-烟嘴径向孔；21-烟嘴轴向孔；22-压力计；23-第一橡胶软管；24-烟嘴外端面；25-香烟；26-流量计；27-第一接头；28-第二橡胶软管；29-第三橡胶软管；30-第二接头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。

实施例1

如图1所示，一种卷烟烟丝透气度的检测装置，包括金属支架1，还包括固定设置在所述金属支架1上的固定座6、活塞式空气驱动装置、步进系统14、控制系统，所述固定座6上段横穿地设置有阶梯安装孔，所述活塞式空气驱动装置的无杆端与阶梯安装孔之间密封连接有连接塞7，所述连接塞7内沿中轴线和径向分别设置有连通活塞式空气驱动装置的吸气通道及排气通道，所述排气通道出口处设置有第一单向阀8，所述吸气通道的入口处依次连接有第二单向阀15及烟嘴5，所述烟嘴5内沿中轴线设置有烟嘴轴向通孔21，沿径向垂直连通所述烟嘴轴向通孔21的烟嘴径向通孔20，所述步进系统14与活塞式空气驱动装置的活动部件驱动连接，所述控制系统与步进系统14电路连接。

具体地，所述活塞式空气驱动装置包括与所述连接塞7密封连接的套筒12、与所述套筒12内壁滑动配合的活塞10、连接活塞10的活塞杆11、设置于活塞10圆弧面上的O型圈9。

具体地，所述步进系统14包括步进电机17、与所述步进电机17输出轴驱动连接的丝杆18,、与所述丝杆18相配合形成丝杆螺母副的螺母19、连接于所述螺母19和活塞杆11尾端之间的连接板13。

具体地，还包括竖直设置的有机玻璃板3，所述有机玻璃板3底部通过L形固定块2固定设置在所述金属支架1上，所述有机玻璃板3中部通过螺钉4与所述固定座6侧面相连接，所述有机玻璃板3上设置有用于支撑烟嘴5自由端的通孔，提高烟嘴5的稳定性，该通孔与烟嘴5中心线，套筒12，活塞10以及活塞杆11都在同一水平高度，烟嘴5和固定座6、固定座6与套筒12、以及套筒12与活塞10之间的密封性都要保证良好。

实施例2

一种采用所述装置的卷烟烟丝透气度检测方法，包括步骤：

(1)将烟支25滤嘴剪掉，将其插入到烟嘴5的烟嘴轴向通孔21内，接着将压力计22的负压接头连接第一橡胶软管23，第一橡胶软管23另一端插入到烟嘴径向通孔20中，同时，做好烟嘴外端面24与烟支25之间的密封(见图2)；

(2)启动检测装置，通过控制系统设定合适的频率H₁，步进系统14驱动活塞杆11匀速外移，此时第一单向阀8为关闭状态，第二单向阀15为导通状态，在所述活塞杆11往外拉的过程中，从压力计22上面读取压力读数，得到压力值；

(3)步进系统14驱动活塞杆11回位，重复步骤(2)中的压力值获取过程，并将多次获得的压力值求均值后得压力值P₁为0.1KPa；

(4)将流量计26的第一接头27，第二接头30分别与第二橡胶软管28、第三橡胶软管29密封连接，接着将烟支25与第三橡胶软管29另一端密封连接，所述第二橡胶软管28的另一端插入到烟嘴5的烟嘴轴向通孔21内，同时烟嘴径向通孔20要做好密封，同样的，烟嘴轴向通孔21和第二橡胶软管28的接触外表面也要做好密封(见图3)；

(5)启动检测装置，通过控制系统设定与压力检测时相同的频率H₁不变，步进系统14驱动活塞杆11匀速外移，此时第一单向阀8为关闭状态，第二单向阀15为导通状态，在所述活塞杆11往外拉的过程中，从流量计26上面读取流量读数，得到流量值；

(6)步进系统14驱动活塞杆11回位，重复步骤(5)中的流量值获取过程，并将多次获得的流量值求均值后得流量值Q为60ml/min；

(7)将压力值P₁和流量值带入公式，得到烟丝的透气度K：

$K=2.16\×{10}^6\·\mathrm{\η}\·\frac{h}{d^2}\·\frac{Q}{\mathrm{\Δ}p}\·\frac{2P_1}{P_1+P_2},$

公式中：η—检测环境的气体动力粘度；d—烟支直径；h—烟支长度；Q—通过烟支的气体流量；P₁,P₂—烟支两端的压强，均为表压；ΔP＝P₁-P₂，本实施例中，P₂＝0，被测烟支长度h＝50mm，直径d＝8mm，因检测是在空气中进行，对于空气，其动力粘度η＝1.77×10^-5Pa·s，最后得到K＝35842.5CU。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种卷烟烟丝透气度的检测装置，包括金属支架(1)，其特征在于：还包括固定设置在所述金属支架(1)上的固定座(6)、活塞式空气驱动装置、步进系统(14)、控制系统，所述固定座(6)上段横穿地设置有阶梯安装孔，所述活塞式空气驱动装置的无杆端与阶梯安装孔之间密封连接有连接塞(7)，所述连接塞(7)内沿中轴线和径向分别设置有连通活塞式空气驱动装置的吸气通道及排气通道，所述排气通道出口处设置有第一单向阀(8)，所述吸气通道的入口处依次连接有第二单向阀(15)及烟嘴(5)，所述烟嘴(5)内沿中轴线设置有烟嘴轴向通孔(21)，沿径向垂直连通所述烟嘴轴向通孔(21)的烟嘴径向通孔(20)，所述步进系统(14)与活塞式空气驱动装置的活动部件驱动连接，所述控制系统与步进系统(14)电路连接。

2.根据权利要求1所述的卷烟烟丝透气度的检测装置，其特征在于：所述活塞式空气驱动装置包括与所述连接塞(7)密封连接的套筒(12)、与所述套筒(12)内壁滑动配合的活塞(10)、连接活塞(10)的活塞杆(11)、设置于活塞(10)圆弧面上的O型圈(9)。

3.根据权利要求1所述的卷烟烟丝透气度的检测装置，其特征在于：所述步进系统(14)包括步进电机(17)、与所述步进电机(17)输出轴驱动连接的丝杆(18),、与所述丝杆(18)相配合形成丝杆螺母副的螺母(19)、连接于所述螺母(19)和活塞杆(11)尾端之间的连接板(13)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的卷烟烟丝透气度的检测装置，其特征在于：还包括竖直设置的有机玻璃板(3)，所述有机玻璃板(3)底部通过L形固定块(2)固定设置在所述金属支架(1)上，所述有机玻璃板(3)中部通过螺钉(4)与所述固定座(6)侧面相连接，所述有机玻璃板(3)上设置有用于支撑烟嘴(5)自由端的通孔。

5.一种采用权利要求1至4任一项所述装置的卷烟烟丝透气度检测方法，其特征在于，包括步骤：

(1)将烟支(25)滤嘴剪掉，将其插入到烟嘴(5)的烟嘴轴向通孔(21)内，接着将压力计(22)的负压接头连接第一橡胶软管(23)，第一橡胶软管(23)另一端插入到烟嘴径向通孔(20)中，同时，做好烟嘴外端面(24)与烟支(25)之间的密封；

(2)启动检测装置，通过控制系统设定合适的频率H₁，步进系统(14)驱动活塞杆(11)匀速外移，此时第一单向阀(8)为关闭状态，第二单向阀(15)为导通状态，在所述活塞杆(11)往外拉的过程中，从压力计(22)上面读取压力读数，得到压力值；

(3)步进系统(14)驱动活塞杆(11)回位，重复步骤(2)中的压力值获取过程，并将多次获得的压力值求均值后得压力值P₁；

(4)将流量计(26)的第一接头(27)，第二接头(30)分别与第二橡胶软管(28)、第三橡胶软管(29)密封连接，接着将烟支(25)与第三橡胶软管(29)另一端密封连接，所述第二橡胶软管(28)的另一端插入到烟嘴(5)的烟嘴轴向通孔(21)内，同时烟嘴径向通孔(20)要做好密封，同样的，烟嘴轴向通孔(21)和第二橡胶软管(28)的接触外表面也要做好密封；

(5)启动检测装置，通过控制系统设定与压力检测时相同的频率H₁不变，步进系统(14)驱动活塞杆(11)匀速外移，此时第一单向阀(8)为关闭状态，第二单向阀(15)为导通状态，在所述活塞杆(11)往外拉的过程中，从流量计(26)上面读取流量读数，得到流量值；

(6)步进系统(14)驱动活塞杆(11)回位，重复步骤(5)中的流量值获取过程，并将多次获得的流量值求均值后得流量值Q；

(7)将压力值P₁和流量值带入公式，得到烟丝的透气度K：

$K=2.16\×{10}^6\·\mathrm{\η}\·\frac{h}{d^2}\·\frac{Q}{\mathrm{\Δ}p}\·\frac{2P_1}{P_1+P_2},$

公式中：η—检测环境的气体动力粘度；d—烟支直径；h—烟支长度；Q—通过烟支的气体流量；P₁,P₂—烟支两端的压强，均为表压；ΔP＝P₁-P₂。