CN112558543A - 烟支加热参数控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种烟支加热参数控制装置，包括滑台、安装在所述滑台上的加热单元、与加热单元连接的控制器和固定在所述滑台一端的烟支夹持机构，所述加热单元可沿所述滑台朝向所述烟支夹持机构移动，所述烟支夹持机构适用于夹持各种规格的烟支，所述加热单元和所述烟支夹持机构之间设置有隔热装置，所述隔热装置通过一隔热控制机构切换工作状态，所述隔热控制机构与所述加热单元配合所述控制器控制烟支的加热参数。所述隔热装置有助于实现对烟支加热时间和加热温度更精确的控制，同时所述加热单元在所述滑台上的移动可实现对烟支加热位置更精确的控制。因此，采用上述烟支加热参数控制装置能够为后续研究烟支加热参数与烟雾量的关系做准备。

Description

烟支加热参数控制装置
技术领域
本发明涉及烟支燃烧特性测试装置领域，具体涉及一种烟支加热参数控制装置。
背景技术
现有研究未对烟支烟雾量有明确定义，对烟支加热参数与产生烟雾量的关系研究较少。烟支不同的加热方式、加热温度、加热时间等加热参数均对烟支实时烟雾量的产生有一定的影响。而在研究烟支加热参数过程中，需要对烟支的加热参数，即加热时间、加热温度和加热距离等进行统计和研究，以建立烟支加热参数和产生烟雾量的数学模型，为后续进行烟雾量的研究做准备。
中国发明专利CN 106093281 B中公开了一种利用线性滑台检测烟支点火距离的装置，采用伺服电机驱动线性滑台上的滑块带动光电开关沿烟支夹持方向移动，滑块自零位开关位置处开始移动，当光电开关检测到烟支的前端面后，伺服电机停止运行，此时通过编码器获得滑块的移动的距离，工作人员就可以根据检测到的距离在其他工位上精确的设定点火元件的位置，实现烟支的精确点燃。
中国发明专利CN 105954461 B公开了一种检测烟支点火距离的设备，采用气缸带动光电开关沿烟支夹持方向移动，当光电开关检测到烟支的前端面后，气缸停止运行，此时通过超声波传感器检测活动板移动的距离，工作人员就可以根据检测到的距离在其他工位上精确的设定点火元件的位置，使得点火元件精确的点燃烟支，从而提高自动点燃烟支的成功率。
中国实用新型专利CN 206945636 U公开了一种卷烟点火装置，该装置包括基座、设于基座上的横向导轨、点烟机构、若干电机和PLC控制器。PLC控制电子点烟器点烟，温度传感器感应温度，当温度达到设定值，即判断点火成功，反馈至PLC控制器，所以，上述卷烟点火装置避免了人为因素对烟支检测造成干扰，消除了点火时间和角度的误差，使检测结果符合人类实际吸烟情况。
上述带有烟支夹持装置的点火装置均是从点火单元启动前直接预设加热温度并对烟支进行升温加热，直至点火单元点燃烟支后停止加热，所以，现有的点火装置是以点火单元为主要参数研究对象，对点火单元的加热温度、加热时间和加热位置等参数中的一个或两个进行精确地控制和数据的采集；未以烟支为主要参数研究对象，没有对烟支加热温度、加热时间、加热距离等加热参数与烟雾量的关系进行准确控制与采集，也未针对烟支加热参数对加热装置进行搭建，如此，对研究烟支加热参数与烟雾量的关系有一定的限制。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种烟支加热参数控制装置，以解决上述问题。
一种烟支加热参数控制装置，包括：滑台、安装在所述滑台上的加热单元、与加热单元连接的控制器和固定在所述滑台一端的烟支夹持机构，所述加热单元可沿所述滑台朝向所述烟支夹持机构移动，所述烟支夹持机构适用于夹持各种规格的烟支，所述加热单元和所述烟支夹持机构之间设置有隔热装置，所述隔热装置通过一隔热控制机构切换工作状态，所述隔热控制机构与所述加热单元配合所述控制器控制烟支的加热参数。
其中，本文中所述隔热装置的“工作状态”是指所述隔热装置处于阻热状态或不阻热状态，“切换工作状态”是指阻热状态和不阻热状态切换。所述隔热装置处于阻热状态是指所述隔热装置处于所述加热单元与所述烟支夹持端之间，阻止所述加热单元直接对所述烟支加热。所述隔热装置处于不阻热状态是指所述隔热装置未挡在所述加热单元与所述烟支夹持端之间，所述加热单元可直接对所述烟支加热。
其中，本文中所述的烟支加热时间是指烟支被加热的时间，烟支的加热温度是指烟支被加热的温度，烟支的加热距离是指烟支被加热时与所述加热单元之间的距离。在本装置运行中，所述烟支的加热时间指从所述隔热装置切换工作状态到所述加热单元停止加热的时间；所述加热单元的预设温度为烟支的加热温度。
基于上述，所述控制器通过监测所述加热单元的温度信号控制所述隔热控制机构切换所述隔热装置的工作状态。具体地，所述控制器采集所述加热单元的温度信号，当所述加热单元的加热温度小于预设温度时，所述隔热装置处于阻热状态；当所述加热单元的加热温度等于预设温度时，切换所述隔热装置的工作状态，使之处于不阻热状态。
基于上述，所述烟支加热参数控制装置还包括分别与所述控制器连接的滤嘴温度传感器和烟气温度传感器，所述烟支夹持机构用于夹持所述烟支的滤嘴棒，所述滤嘴温度传感器安装在所述滤嘴棒的表面，所述烟气温度传感器安装在所述滤嘴棒的出口端。
基于上述，所述控制器通过监测所述加热单元、所述滤嘴温度传感器和所述烟气温度传感器的温度信号控制所述隔热控制机构切换所述隔热装置的工作状态。其中，所述滤嘴温度传感器和烟气温度传感器均可以采用热电偶、铂电阻等温度传感器，但不限于此。
基于上述，在所述烟支的长度延伸方向上，所述隔热装置与所述烟支的自由端的距离为1～4 cm。如此，使得所述隔热结构既能充分起到隔热的作用，又不影响温度传递，尽可能地保证加热温度和加热时间的准确性。
基于上述，所述隔热装置为安装在所述滑台上的隔热板，所述隔热板的厚度为1～5 mm。
基于上述，所述隔热板通过所述隔热控制机构旋转以切换工作状态。
基于上述，所述隔热装置为安装在所述烟支夹持机构上的隔热罩，所述隔热罩通过所述隔热控制机构开合以切换工作状态。
基于上述，所述隔热控制机构为转动副或铰链。
基于上述，所述加热单元上安装有与所述控制器连接的位移传感器。如此，可以实现加热单元和烟支之间的加热距离的自动测量。
基于上述，所述滑台上设置有加热单元位移刻度尺。如此，便于试验人员更直观地观察加热单元和烟支的加热距离，控制加热位置，必要时，还可以采用手动调节加热单元与烟支的距离。
基于上述烟支加热参数控制装置，还包括与所述控制器连接的驱动器，所述控制器控制所述驱动器驱动所述加热单元沿所述滑台自由移动。
基于上述，所述滑台包括导轨或丝杠。优选地，所述导轨为“工”字形导轨或“T”字形导轨。其中，所述驱动器为电机，优选为丝杠步进电机。
本发明提供的上述烟支加热参数控制装置中包括隔热装置，在所述烟支加热参数控制装置工作过程中，先使所述隔热装置处于阻热状态，直至所述加热单元的加热温度达到预设温度，控制所述隔热装置处于不阻热状态，从而有助于实现精确控制烟支的加热温度和加热时间，同时通过所述加热单元可在所述滑台上移动可以实现精确控制烟支的加热距离。
所述烟支加热参数控制装置中还包括分别与所述控制器连接的滤嘴温度传感器和烟气温度传感器，一方面，可以实现所述控制器对滤嘴棒的表面温度和滤嘴棒出口端释放的烟气温度的采集，为建立加热参数与烟雾量的数学模型提供更加丰富的数据；另一方面，所述控制器通过监测所述滤嘴温度传感器、所述烟气温度传感器和所述加热单元的温度信号控制所述隔热控制机构切换所述隔热装置的工作状态，实现控制烟支加热的另一种方式，为构建不同加热温度对烟雾量影响的研究提供支撑。
因此，本发明提供的上述烟支加热参数控制装置能够实现精确控制和采集不同规格的烟支的加热距离、加热时间和加热温度等加热参数，以及滤嘴棒段的温度和滤嘴棒的出口端释放的烟气温度等数据，为后续研究加热参数与烟支燃烧产生的烟雾量关系做准备。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的烟支加热参数控制装置示意图。
图2是本发明实施例二提供的烟支加热参数控制装置示意图。
图3是本发明实施例三提供的烟支加热参数控制装置示意图。
图4是本发明实施例四提供的烟支加热参数控制装置示意图。
其中，各图中的元件符号代表：1 加热单元、2隔热板、22转向副、23 隔热罩、24 铰链、3 烟支夹持机构、4 滑台、5 滤嘴温度传感器、6 烟气温度传感器、7 控制器、8驱动器、9烟支。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例一
请参阅图1，本发明实施例一提供一种烟支加热参数控制装置，包括：加热单元1、隔热板2、烟支夹持机构3、滑台4、控制器7和驱动器8。所述加热单元1通过支架安装在所述滑台4的一端，所述烟支夹持机构3安装在所述滑台4的另一端。所述驱动器8驱动所述加热单元1可沿所述滑台4朝向所述烟支夹持机构3移动至合适位置。所述烟支夹持机构3适用于夹持各种规格的烟支，所述加热单元1和所述烟支夹持机构3之间设置有隔热板2，所述隔热板2通过一转向副22切换工作状态，所述转向副22与所述加热单元1配合所述控制器7控制烟支的加热参数。
本实施例中，所述滑台4包括丝杠，所述驱动器8为丝杠步进电机，所述加热单元1为采用电加热方式的点火器。其中，所述滑台4的丝杠机构可以用“工”字形或“T”字形导轨代替。所述加热单元1中安装有位移传感器。所述控制器7与所述加热单元1中的加热单元和所述位移传感器连接，控制所述加热单元1的加热温度和加热时间，完成对烟支加热单元的加热温度、加热时间和加热距离的采集和控制。
所述烟支夹持机构3包括一烟支夹持端，该烟支夹持端的直径可调节，适用于夹持各种规格的烟支9的滤嘴棒，所述烟支9的自由端朝向所述加热单元1。
所述隔热板2通过支撑杆安装在所述滑台上，且设置于所述加热单元1和所述烟支夹持机构3之间。所述隔热板2与所述烟支9的自由端的距离为3 cm左右，所述隔热板2的厚度约为5 mm。本实施例中所述转向副22与所述控制器7连接，控制器7控制转向副22旋转隔热板2切换隔热板2的工作状态以实现所述隔热板2在阻热状态和不阻热状态之间切换。所述转向副22也可通过人工手动控制所述转向副22实现切换隔热板2的工作状态；另外，转向副22可以用万向铰代替。具体地，所述控制器7采集所述加热单元1的加热温度信号，当所述加热单元1的加热温度小于预设温度时，所述隔热板2处于阻热状态；当所述加热单元1的加热温度等于预设温度时，通过所述转向副22切换所述隔热板2的工作状态，使之处于不阻热状态。如此，通过所述隔热板2的工作状态的切换对烟支加热温度实现更精准的控制，为后续构建烟支加热温度与烟雾量关系的数学模型提供更加准确的数据。
本实施例提供的上述烟支加热参数控制装置的使用过程如下：
将烟支9的滤嘴棒插入所述烟支夹持机构3中，烟支9的自由端朝向加热单元1；
控制器7通过控制所述转向副22控制所述隔热板2设置于所述加热单元1和烟支9之间，同时控制驱动器8将加热单元1移动至滑台4上合适的加热位置；其中，在该过程中，所述控制器7通过所述加热单元1中的位移传感器采集所述加热单元1与所述烟支9之间的距离，记录为烟支的加热距离；
所述隔热板2处于阻热状态，所述加热单元1直接对所述隔热板2加热，当所述加热单元1的温度加热至预设温度时，控制器7收到加热单元1到达预设温度信号后向所述转向副22发出指令，通过所述转向副22旋转所述隔热板2，使隔热板2从烟支9和加热单元1之间移开，使隔热板9处于不阻热状态；同时，在该过程中，所述控制器7采集记录所述加热单元1的预设温度和隔热板9切换工作状态的时间节点，其中，将采集到的预设温度作为烟支的加热温度；
在完成烟支加热时，控制器7控制加热单元1停止对烟支9的加热，完成加热动作；同时在该过程中，所述控制器7采集所述加热单元1的温度信号，记录所述加热单元1停止加热的时间节点，对采集到的所述隔热板9切换工作状态的时间节点和所述加热单元1停止加热的时间节点进行分析计算，作为烟支的加热时间。
因此，上述烟支加热参数控制装置在运行过程中，控制器7不但可以采集和控制所述加热单元1的加热温度和加热时间等参数，还能对采集到的驱动器8、加热单元1、转向副22等单元的相关参数进行统计计算，得到烟支的加热参数并进行记录和保存。
实施例二
请参阅图2，本发明实施例二提供一种烟支加热参数控制装置，其结构与实施例一提供的烟支加热参数控制装置的结构基本相同，主要不同之处在于：本实施例中采用隔热罩23代替隔热板2，两个铰链24代替转向副22。具体地，所述隔热罩23安装在所述烟支控制机构3上，所述隔热罩23的厚度为1 cm，在所述烟支9的长度延伸方向上所述隔热罩23与所述烟支9的自由端的距离为3 cm，即，所述隔热罩23的顶点与所述烟支9的自由端的距离为3cm；所述铰链24分别安装在所述隔热罩23和所述烟支控制机构3的侧面上，通过所述铰链24打开或关闭所述隔热罩23；控制器7收到加热单元1的加热温度信号后，所述控制器7向所述铰链24发出信号切换所述隔热罩23的工作状态。
实施例三
请参阅图3，本发明实施例三提供一种烟支加热参数控制装置，其结构与实施例一提供的烟支加热参数控制装置的结构基本相同，主要不同之处在于：
本实施例提供的烟支加热参数控制装置还安装有滤嘴温度传感器5和烟气温度传感器6。所述烟支夹持机构3用于夹持所述烟支的滤嘴棒，所述滤嘴温度传感器5安装在所述滤嘴棒的表面，所述烟气温度传感器6安装在所述滤嘴棒的出口端，分别用于监测烟支滤嘴棒的表面温度和烟支燃烧在滤嘴棒出口端释放的烟气温度。
所述滑台4上还设置有位移刻度尺。如此，便于试验人员直观地观察加热单元1和烟支9的距离，以控制加热位置，必要时，还可以采用手动调节加热单元与烟支的距离。
本实施例与实施例一提供的烟支加热参数控制装置的使用过程基本相同，主要不同之处在于：
在本实施例中，控制器7控制所述转向副22切换所述隔热板2至不阻热状态之后，采集滤嘴温度传感器5和烟气温度传感器6的温度信号，当所述滤嘴棒的表面温度或所述滤嘴棒出口端释放的烟气温度达到某一设定值时，所述控制器7控制加热单元1停止对烟支9的加热并记录所述加热单元1的停止加热时间节点，通过对采集到的时间节点进行分析获得烟支的加热时间参数。
实施例4
请参阅图4，本发明实施例四提供一种烟支加热参数控制装置，其结构与实施例二提供的烟支加热参数控制装置的结构基本相同，主要不同之处在于：本实施例提供的烟支加热参数控制装置还安装有与所述控制器7分别连接的滤嘴温度传感器5和烟气温度传感器6。所述烟支夹持机构3用于夹持所述烟支的滤嘴棒，所述滤嘴温度传感器5安装在所述滤嘴棒的表面，所述烟气温度传感器6安装在所述滤嘴棒的出口端，所述控制器7采集烟支滤嘴棒和滤嘴出口端烟气的温度。所述铰链24分别安装在所述隔热罩23和所述烟支控制机构3的顶面上；所述滑台4上设置有位移刻度尺。
因此，本发明实施例提供的上述烟支加热参数控制装置能够对不同规格烟支的加热位置、加热时间和加热温度等加热参数，以及滤嘴棒段的温度和滤嘴出口的烟气温度等数据实现可控可采集，对烟支夹持器上的烟支进行精确加热，为后续研究烟支的燃烧性能和燃烧产物做准备。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (13)

1.一种烟支加热参数控制装置，其特征在于：包括滑台、安装在所述滑台上的加热单元、与加热单元连接的控制器和固定在所述滑台一端的烟支夹持机构，所述加热单元可沿所述滑台朝向所述烟支夹持机构移动，所述烟支夹持机构适用于夹持各种规格的烟支，所述加热单元和所述烟支夹持机构之间设置有隔热装置，所述隔热装置通过一隔热控制机构切换工作状态，所述隔热控制机构与所述加热单元配合所述控制器控制烟支的加热参数。
2.根据权利要求1所述的烟支加热参数控制装置，其特征在于：所述控制器通过监测所述加热单元的温度信号控制所述隔热控制机构切换所述隔热装置的工作状态。
3.根据权利要求2所述的烟支加热参数控制装置，其特征在于：还包括分别与所述控制器连接的滤嘴温度传感器和烟气温度传感器，所述烟支夹持机构用于夹持所述烟支的滤嘴棒，所述滤嘴温度传感器安装在所述滤嘴棒的表面，所述烟气温度传感器安装在所述滤嘴棒的出口端。
4.根据权利要求3所述的烟支加热参数控制装置，其特征在于：所述控制器通过监测所述加热单元、所述滤嘴温度传感器和所述烟气温度传感器的温度信号控制所述隔热控制机构切换所述隔热装置的工作状态。
5. 根据权利要求1～4任一项所述的烟支加热参数控制装置，其特征在于：在所述烟支的长度延伸方向上，所述隔热装置与所述烟支的自由端的距离为1～4 cm。
6.根据权利要求5所述的烟支加热参数控制装置，其特征在于：所述隔热装置为安装在所述滑台上的隔热板。
7.根据权利要求6所述的烟支加热参数控制装置，其特征在于：所述隔热板通过所述隔热控制机构旋转以切换工作状态。
8.根据权利要求5所述的烟支加热参数控制装置，其特征在于：所述隔热装置为安装在所述烟支夹持机构上的隔热罩，所述隔热罩通过所述隔热控制机构开合以切换工作状态。
9.根据权利要求5所述的烟支加热参数控制装置，其特征在于：所述隔热控制机构为转动副或铰链。
10.根据权利要求5所述的烟支加热参数控制装置，其特征在于：所述加热单元上安装有与所述控制器连接的位移传感器。
11.根据权利要求5所述的烟支加热参数控制装置，其特征在于：所述滑台上设置有加热单元位移刻度尺。
12.根据权利要求5所述的烟支加热参数控制装置，其特征在于：还包括与所述控制器连接的驱动器，所述控制器控制所述驱动器驱动所述加热单元沿所述滑台自由移动。
13.根据权利要求5所述的烟支加热参数控制装置，其特征在于：所述滑台包括导轨或丝杠。
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