CN113063559B - 一种烟支燃烧端和非燃烧端进气量的同步测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟支燃烧端和非燃烧端进气量的同步测量装置及方法，其中，装置包括由中央隔板隔开的第一密封腔和第二密封腔，中央隔板的中间设有带第一密封环的第一通孔，第二密封腔在与中央隔板相对的侧壁上设有带第二密封环的第二通孔；第一密封腔在与中央隔板相对的侧壁上设有点火口；第二密封环上密封夹持有前端伸入第二密封腔内部的捕集器连接杆，捕集器连接杆的前端连接烟气捕集器，捕集器连接杆的后端连接吸烟机；第一密封腔上部开有排烟口，第一密封腔和第二密封腔上各设有一个开孔，分别连接第一流量计和第二流量计，流量计的信号连接到数据采集系统。利用本发明，可以同时直接精确的测量抽吸时通过烟支燃烧端和非燃烧端的进气量。

Description

一种烟支燃烧端和非燃烧端进气量的同步测量装置及方法

技术领域

本发明属于烟支检测技术领域，尤其是涉及一种烟支燃烧端和非燃烧端进气量的同步测量装置及方法。

背景技术

对于烟支燃烧后烟气的研究，通常采用吸烟机来收集烟支产生的烟气。如公开号为CN204925073U的中国专利文献公开了一种模拟吸烟机构。该机构包括捕集装置、吸气装置以及控制器；通过吸气装置使模拟用烟支的主流烟气通过捕集装置，利用捕集装置捕集主流烟气中的待捕集成分，在此过程中，通过控制器控制吸气装置的启停，以控制吸气装置的吸气时长和停止时长，从而准确的模拟出人体的实际吸烟过程，进而可精准地测定人体在实际吸烟过程中所摄入的某种有害成分的量。

公开号为CN202023918U的中国专利文献共开了一种改进的吸烟机密封装置，将燃吸的卷烟所产生的烟气密封传输到烟气成分捕集器，通过对所述吸烟机烟气传递装置构造的改进，改善烟气流体特性，增强携带所述焦油和尼古丁的运载能力，缩短卷烟末端到烟气成分捕集器之间距离，减少了所述在传输过程中的焦油冷凝附着和损失。

吸烟者点燃烟支吸烟过程每口大约有35ml烟气进入口腔，其可分两部分，一部分空气通过烟支燃烧锥，参与燃烧反应产生影响香味与健康的化学物质的烟气，而另外大约有30％-50％的空气是从烟支的未燃烧部只是通过烟丝部分形成带有烟草本香的气溶胶，两部分混合进入口腔形成卷烟最终的口感。所以测量参与燃烧反应的空气进气流量和没有参与燃烧反应的空气进气流量。对于研究烟内部气体流动特性，最终影响卷烟的燃烧温度，和有害物质的生成与迁移规律，具有重要意义。对于更改卷烟产品设计，降焦减害都有指导意义。

目前利用分析用吸烟机捕集烟气开展研究，抽吸针筒容量的标定是在皂沫流量计串接一个1KP的阻尼进行的，当前端阻尼变化时针筒的抽吸容量也会变化。由于卷烟抽吸过程，烟支长度不断变短，动态吸阻也不断变化，即针筒前端的阻尼每口都有所不同，也就是针筒每口的抽吸流量并不固定。所以在测量烟支燃烧端进气量和非燃烧端进气量时，不能由针筒设置的总气量相减间接计算得出，而必须对两部分直接测量得出。

发明内容

本发明提供了一种烟支燃烧端和非燃烧端进气量的同步测量装置及方法，可以同时直接精确的测量抽吸时通过烟支燃烧端和非燃烧端的进气量。

一种烟支燃烧端和非燃烧端进气量的同步测量装置，包括由中央隔板隔开的第一密封腔和第二密封腔，中央隔板的中间设有带第一密封环的第一通孔，所述第二密封腔在与中央隔板相对的侧壁上设有带第二密封环的第二通孔；所述第一密封腔在与中央隔板相对的侧壁上设有点火口；

所述的第二密封环上密封夹持有前端伸入第二密封腔内部的捕集器连接杆，所述捕集器连接杆的前端连接烟气捕集器，捕集器连接杆的后端连接吸烟机；

所述的第一密封腔上部开有排烟口，用于排出烟支燃烧产生的烟气；所述的第一密封腔和第二密封腔上各设有一个开孔，分别连接第一流量计和第二流量计，两个流量计的信号连接到数据采集系统。

本发明的同步测量装置结构简单，操作方便，通过准确测量参与燃烧反应的空气进气流量和没有参与燃烧反应的空气进气流量，可以开展研究烟内部气体流动特性对于卷烟的燃烧温度、有害物质的生成与迁移规律的影响。

优选地，所述的第一密封环为气垫式密封环，第一密封环包括与第一通孔密封配合的金属管以及设置在金属管内部的弹性密封圈，所述金属管的管壁设有气孔，该气孔通过气管与微型气泵连接，通过微型气泵的吸气或充气控制弹性密封圈的开关，微型气泵吸气时弹性密封圈的内孔张大开启，充气时弹性密封圈的内孔缩小闭合。在使用时，可以对烟支起到密封作用，避免两个密封腔之前的的烟气互通。

优选地，所述的中央隔板在朝向第一密封腔的侧壁上设有用于探测待测烟支燃烧线位置的红外探测器。相比于工作人员的人眼，红外探测器通过温度精确控制，可以确保烟支的燃烧锥静燃到靠近第一密封环时被精确的探测到，此时，第一密封腔内的烟支全部都是燃烧端，而非燃烧端都在第二密封腔内，从而使第一流量计和第二流量计的测量结果准确。优选地，所述的排烟口外接有带微泵的排气管道，用于加快排烟口的排烟过程。

优选地，所述的吸烟机为针筒结构，针筒的容量为30～40ml。针筒结构操作方便，且容量与吸烟者每一口吸入的烟气量接近，从而可以更好的模拟出吸烟者的吸烟过程。

本发明还提供了一种烟支燃烧端和非燃烧端进气量的同步测量方法，采用上述同步测量装置，包括以下步骤：

步骤1，将捕集器连接杆的后端连接吸烟机；

步骤2，手动将烟支后端的滤嘴部固定到烟气捕集器，前端穿过第一密封环进入第一密封腔；调整好红外探测器的检测位置，再将第一密封腔和第二密封腔组合密封，检测确认密封腔密闭性；

步骤3，通过点火口点燃烟支后开始静燃，静燃期间开启排烟口；当烟支的燃烧锥静燃到红外探测器探测温度大于300度时，关闭排烟口，启动吸烟机开始抽吸，并开启第一流量计和第二流量计，数据采集系统记录数据；

步骤4，根据吸烟机反馈的停止信号，停止数据记录，根据第一流量计和第二流量计的流量计算出抽吸过程中第一密封腔和第二密封腔的进气量；

步骤5，打开排烟口，打开第一密封腔和第二密封腔，掐灭烟支，取出烟支清洁后结束实验。

进一步地，步骤2中，调整好红外探测器的检测位置具体为：使红外探测器的检测对准靠近第一密封环的位置。

进一步地，在进行测量前，需用吸烟机对第一流量计和第二流量计进行流量校准。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的结构简单，可以同时直接精确的测量抽吸时通过烟支燃烧端和非燃烧端的进气量，从而可以进一步开展研究烟内部气体流动特性对于卷烟的燃烧温度、有害物质的生成与迁移规律的影响。

附图说明

图1为本发明一种烟支燃烧端和非燃烧端进气量的同步测量装置的结构示意图；

图2为本发明一种烟支燃烧端和非燃烧端进气量的同步测量方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

一种烟支燃烧端和非燃烧端进气量的同步测量装置，包括由中央隔板15隔开的第一密封腔1和第二密封腔4，中央隔板15的中间设有带第一密封环5的第一通孔，第二密封腔4在与中央隔板15相对的侧壁上设有带第二密封环8的第二通孔；第一密封腔1在与中央隔板19相对的侧壁上设有点火口2。

第二密封环8上密封夹持有前端伸入第二密封腔12内部的捕集器连接杆9，捕集器连接杆9的前端连接烟气捕集器7，捕集器连接杆9的后端连接吸烟机。

第一密封腔1上部开有排烟口13，排烟口13外接有带微泵14的排气管道，用于排出烟支燃烧产生的烟气。第一密封腔1和第二密封腔4上各设有一个开孔，分别连接第一流量计10和第二流量计11，两个流量计的信号连接到数据采集系统12。

所述的第一密封环5为气垫式密封环，第一密封环5包括与第一通孔密封配合的金属管以及设置在金属管内部的弹性密封圈，所述金属管的管壁设有气孔，该气孔通过气管与微型气泵连接，通过微型气泵的吸气或充气控制弹性密封圈的开关。微型气泵吸气时弹性密封圈的内孔张大开启，充气时弹性密封圈的内孔缩小闭合，可以对烟支启动密封作用，防止在测进气量时造成误差。

中央隔板15在朝向第一密封腔1的侧壁上设有用于探测待测烟支燃烧线位置的红外探测器3。红外探测器3的检测对准靠近第一密封环5的位置，当烟支的燃烧锥静燃到接近第一密封环5时，红外探测器3探测到烟支的燃烧锥温度大于300度。

本实施例中，吸烟机采用针筒结构，针筒的容量为35ml，与吸烟者每一口吸入的烟气量接近。

如图2所示，利用上述同步测量装置进行烟支燃烧端和非燃烧端进气量测量的方法，包括以下步骤：

步骤1，将捕集器连接杆9的后端连接吸烟机；

步骤2，手动将烟支后端的滤嘴部固定到烟气捕集器7，前端穿过第一密封环5进入第一密封腔1；调整好红外探测器3的检测位置，再将第一密封腔1和第二密封腔4组合密封，检测确认密封腔密闭性；

步骤3，通过点火口点燃烟支后开始静燃，静燃期间开启排烟口13和微泵14；当烟支的燃烧锥静燃到红外探测器3探测温度大于300度时，关闭排烟口13，启动吸烟机开始抽吸，并开启第一流量计10和第二流量计11，数据采集系统12记录数据；

步骤4，根据吸烟机反馈的停止信号，停止数据记录，根据第一流量计10和第二流量计11的流量计算出抽吸过程中第一密封腔1和第二密封腔4的进气量；

步骤5，打开排烟口13和微泵14，打开第一密封腔1和第二密封腔4，掐灭烟支，取出烟支清洁后结束实验。

为了减少误差，在进行测量前，需用吸烟机对第一流量计10和第二流量计11进行流量校准。

本发明通过准确测量参与燃烧反应的空气进气流量和没有参与燃烧反应的空气进气流量，开展研究烟支内部气体流动特性，进一步研究影响卷烟的燃烧温度和有害物质的生成与迁移规律。对于更改卷烟产品设计，降焦减害都有指导意义。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种烟支燃烧端和非燃烧端进气量的同步测量方法，其特征在于，采用同步测量装置，所述的同步测量装置包括由中央隔板(15)隔开的第一密封腔(1)和第二密封腔(4)，中央隔板(15)的中间设有带第一密封环(5)的第一通孔，所述第二密封腔(4)在与中央隔板(15)相对的侧壁上设有带第二密封环(8)的第二通孔；所述第一密封腔(1)在与中央隔板(15)相对的侧壁上设有点火口(2)；

所述的第一密封环(5)为气垫式密封环，第一密封环(5)包括与第一通孔密封配合的金属管以及设置在金属管内部的弹性密封圈，所述金属管的管壁设有气孔，该气孔通过气管与微型气泵连接，通过微型气泵的吸气或充气控制弹性密封圈的开关，微型气泵吸气时弹性密封圈的内孔张大开启，充气时弹性密封圈的内孔缩小闭合；

所述的中央隔板(15)在朝向第一密封腔(1)的侧壁上设有用于探测待测烟支燃烧线位置的红外探测器(3)；所述的第二密封环(8)上密封夹持有前端伸入第二密封腔(4)内部的捕集器连接杆(9)，所述捕集器连接杆(9)的前端连接烟气捕集器(7)，捕集器连接杆(9)的后端连接吸烟机；

所述的第一密封腔(1)上部开有排烟口(13)，用于排出烟支燃烧产生的烟气，所述的排烟口(13)外接有带微泵(14)的排气管道；所述的第一密封腔(1)和第二密封腔(4)上各设有一个开孔，分别连接第一流量计(10)和第二流量计(11)，两个流量计的信号连接到数据采集系统(12)；

所述的同步测量方法包括以下步骤：

步骤1，将捕集器连接杆(9)的后端连接吸烟机；

步骤2，手动将烟支后端的滤嘴部固定到烟气捕集器(7)，前端穿过第一密封环(5)进入第一密封腔(1)；调整好红外探测器(3)的检测位置，再将第一密封腔(1)和第二密封腔(4)组合密封，检测确认密封腔密闭性；

步骤3，通过点火口点燃烟支后开始静燃，静燃期间开启排烟口(13)；当烟支的燃烧锥静燃到红外探测器(3)探测温度大于300度时，关闭排烟口(13)，启动吸烟机开始抽吸，并开启第一流量计(10)和第二流量计(11)，数据采集系统(12)记录数据；

步骤4，根据吸烟机反馈的停止信号，停止数据记录，根据第一流量计(10)和第二流量计(11)的流量计算出抽吸过程中第一密封腔(1)和第二密封腔(4)的进气量；

步骤5，打开排烟口(13)，打开第一密封腔(1)和第二密封腔(4)，掐灭烟支，取出烟支清洁后结束实验。

2.根据权利要求1所述的烟支燃烧端和非燃烧端进气量的同步测量方法，其特征在于，步骤2中，调整好红外探测器(3)的检测位置具体为：使红外探测器(3)的检测对准靠近第一密封环的位置。

3.根据权利要求1所述的烟支燃烧端和非燃烧端进气量的同步测量方法，其特征在于，在进行测量前，需用吸烟机对第一流量计(10)和第二流量计(11)进行流量校准。

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