CN1229045C - 检验棒 - Google Patents
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Abstract
一种检验棒(1)，用于检测纵向透气棒性能的设备中，检验棒(1)包括具有第一、第二和第三横向壁(4、5、6)的中空圆柱形主体(2)；由主体(2)和第一、第二横向壁(4、5)形成的第一纵向室(7)；由主体(2)和第二、第三横向壁(5、6)形成的第二纵向室(8)；使空气从侧面进入室(7)的至少一个第一通气窗口；使空气从侧面进入室(8)的至少一个第二通气窗口；以及每个末端都开放的管(9、10、11)，供层状空气流流过，该气流是通过横向壁的唯一气流，所述管包括至少一根短管穿过壁(4)并开口在室(7)；至少一根中等长度的管(10)穿过壁(5、6)并开口在室(8)；至少一根长管(11)穿过壁(4、5、6)形成空气流过检验棒总长度的通道。
Description
技术领域
本发明涉及纵向透气棒，例如香烟、带滤咀香烟、过滤咀以及类似的物品，的相关性能的检测。
背景技术
为了在批量生产烟草制品例如香烟、带滤咀香烟和过滤咀中进行监测并保持标准，需要从生产线中取出样品并加以分析。所检测的重要参数包括压降(或抽气的阻力)、重量、尺寸和通气性。
传统上使用全自动测试机检测这些性能。必须检验这些机器检测的正确性。
传统上使用被认可的标准检验测试机。这些仪器是特别的并且由玻璃制成，昂贵并容易破碎。公知的测量检验棒不能满足要求，因为它们的空气流动性差，产生不可靠的压力和通气结果。
发明内容
本发明提供了一种检验棒，用于检测纵向透气棒性能的设备中，该检验棒包括长的、基本中空的、基本圆柱形的主体；在主体纵向上分隔开的第一、第二和第三横向壁；由主体和第一、第二横向壁形成的第一纵向室；由主体和第二、第三横向壁形成的第二纵向室；允许空气从主体外部沿侧面进入第一纵向室的至少一个第一通气窗口；允许空气从主体外部沿侧面进入第二纵向室的至少一个第二通气窗口；以及每个末端都开放的管，用于供层状空气流流过，该气流是通过横向壁的唯一气流，所述管包括至少一根短的层流管穿过第一横向壁并开口在第一纵向室；至少一根中等长度的层流管穿过第一和第二横向壁并开口在第二纵向室；至少一根长层流管穿过第一、第二和第三横向壁形成空气流过检验棒总长度的通道。
层流管的功能是作为层流阻力器。每根管对从管中流过的空气产生标准阻力。选择层流管的数量、尺寸和排列从而向流过检验棒的气流、从第一纵向室流过第一横向壁的(当第一窗口通气时)气流、以及从第二纵向室流过第一、第二横向壁的(当第二窗口通气时)气流提供预定数值的阻力；第一窗口和/或第二窗口可以被挡住(如包裹)使检验棒不通气或者在一个末端或两个末端通气，从而与被检测的样品棒对应。检验棒放在检测设备中并检测压降；将检测数值与预定数值对比，检验机器检测是否正确。预定的数值可以算出，从而不同检验棒可用于，例如，“高”压降检验和“低”压降检验。选择检验棒用于检验机器，使检验棒具有的压降在适合于被测试样品的范围内。
优选地，层流管是金属的，例如，像那些在注射器针头或导管之类的薄壁不锈钢管。使用钢导管使检验棒的数值的可再现性更大。使用其它可供选择的材料也是可以的，如陶瓷、塑料或玻璃。但实际上，金属更加适合。玻璃管在使用时如果掉在地上或摇动则容易破碎，而使用陶瓷或塑料的难度在于形成具有标准同心度的管，即具有规则内径或内膛的管；变化的或不正确的同心度可产生混乱的空气流动或紊流(即非层流)，从而降低检验棒测量的精确度和可再现性。
优选地，检验棒包括三根短层流管穿过第一横向壁并开口在第一纵向室中。采用三根(或更多)管确保了从第一纵向室(当通气时)通过第一横向壁而来的气流是层流的，且对该气流提供稳定的可测量的阻力，从而确保了精确度和可再现性。
优选地，检验棒包括两根中等长度的层流管穿过第一和第二横向壁并开口在第二纵向室中。
优选地，检验棒包括两根长的层流管穿过第一、第二和第三横向壁。
优选地，与第三横向壁相比，第二横向壁更靠近第一横向壁。优选地，第二纵向室与第一纵向室的长度比为3或4∶1到大约2∶1。优选地，第一纵向室占总棒长度的20％-35％。
优选地，具有多个第一通气窗口，位于第一和第二横向壁之间基本相同的纵向位置上并且在圆周上的间距相等。这种排列很好地为第一纵向室提供稳定的空气流(在通气时)。优选地，具有多个第二通气窗口，位于第二和第三横向壁之间基本相同的纵向位置上并且在圆周上的间距相等。优选地，第二通气窗口靠近或非常靠近第三横向壁，即与第二纵向室远离第二壁的末端相通。这种排列很好地为第二纵向室提供稳定的空气流(在通气时)。优选地，通气窗口明显长于层流管的内径或内膛，从而减小紊流并保持层流。窗口也减小检验棒的重量。
第一和/或第二通气窗口可以是，例如，中空主体上的缝隙或槽。缝隙或槽等可以完全或部分地被透气膜、薄膜或网覆盖，使空气从主体外部流入第一或第二窗口。
优选地，圆柱形主体包括一个区域，其尺寸与实际样品的大小和圆度相同。检验棒可以用于检验圆度和尺寸的测量值以及压降。优选地，这个区域是中心区域，位于第一和第二通气窗口之间处于第二横向壁的区域。
本发明的检验棒对于压降、圆度、尺寸等产生可靠的和可再现的检验值。在其它的用途中，检验棒可用于检验校准和/或作为测试机之间的互相比较的装置。
应该意识到，本发明的检验棒可以制造成非常高的标准和公差，以保证结果的可再现性；这种检验棒适于用作校准测试机的(公认的)标准物。
附图说明
下面参考附图描述本发明的实施例，在附图中：
图1表示本发明检验棒的局部剖视图；
图2表示本发明检验棒的顶视图(虚线和引线所指的部分位于标准物的内部，正常情况下在平面视图中是不可见的，这所以显示出来仅是为了帮助理解描述内容)；以及
图3表示图1和图2检验棒部分纵剖视图。
具体实施方式
图1和图2表示的检验棒1用于检验测量纵向透气棒压降、尺寸和圆度的设备，纵向透气棒的例子如香烟、带滤咀香烟和过滤咀的样品。检验棒1包括薄壁圆柱形主体2，由塑料制成，例如迭尔林、TPX或Peek。由塑料制成的检验棒可以具有与香烟样品相同的尺寸以及大致相同的重量。
圆柱形主体2具有三个圆形的横向壁4、5、6。横向壁4覆盖圆柱形主体2的一个末端并作为对接壁(butt wall)。横向壁6距离圆柱形主体2相反另一末端有一段较短距离，即略微陷在主体2的圆柱形外壳内。横向壁5的位置在从对接壁4开始的圆柱形主体2长度的约十分之三处。横向壁4、5、6由塑料制成，所用塑料与主体2的圆柱形外壳相同。在这些横向壁的圆周边缘，横向壁与外壳焊接在一起形成不透气的密封。主体2的圆柱形外壳以及横向壁4、5的内部形成圆柱形主体2中的第一纵向室7。主体的圆柱形外壳以及横向壁5、6的内部形成圆柱形主体2中的第二纵向室8。这样，第一纵向室7和第二纵向室8互相之间由横向壁5隔开。
如图3所示，薄壁圆柱形主体可以由两部分(2A和2B)制成，并且方便地、牢固地在横向壁5处连接并连接到横向壁5上。应该意识到，增大横向壁4、5、6中任一个或全部的厚度可以提高圆柱形主体2结构的强度和牢固性。
检验棒1包括七根层流管9、10、11，它们是不锈钢金属导管或薄壁金属体。应该意识到，图1中仅示出了六根层流管(每个层流管9、10、11有两根)，第七根管在此图中被挡住了。这些管可由易加工的金属制成，例如钢或铜。
金属层流管9、10、11的作用是层流阻力器，即每根管对通过其中的流体，如空气，产生阻力。管的长度和内径或内膛取决于所需的流动阻力值，并且被挑选以符合检验棒1所需的预定压降值。下面给出其实施例。
应该注意的是，在图示的实施例中，金属导管是直的，但也可以使用不同的管，例如螺旋管，取决于所需的标准压降值。
在图1所示的实施例中，三根管9穿过对接壁4进入室7，使空气穿过对接壁4流出第一纵向室7(当通气时)；两根管10穿过对接壁4、室7、横向壁5进入室8，使空气穿过对接壁4流出第二纵向室8(当通气时)；两根中空金属管从壁4(并穿过壁4)到壁6(并穿过壁6)穿过圆柱形主体2的整个长度，使空气流过整个检验棒的长度。
圆柱形主体2具有四个第一通气窗口13以及四个第二通气窗口14，四个第一通气窗口13是在圆柱形主体的外部与第一纵向室7之间相通的四条槽，四个第二通气窗口14是在圆柱形主体2的外部与第二纵向室8之间相通的四条槽。第二通气窗口14基本靠近第三横向壁6，如图2所示。每套四条槽离开对接壁4给定的距离，每套槽中的槽在圆柱形主体2的圆周上具有相同的间距。
检验棒1包括圆柱形外壳的无特征圆柱区15，位于窗口13和窗口14之间。圆柱区15的尺寸与香烟样品的尺寸相同(长度、圆度等)，并可用于校准检测机器的同心度、圆度等测量功能。
本发明的检验棒在测试带滤咀香烟的机器中使用时，其尺寸和结构基本与带滤咀香烟的相同。因此这种检验的长度为84mm。横向壁的位置对应于香烟的咀端(第一横向壁4)，过滤咀与包烟草卷的接合处(第二横向壁5)和包烟草卷的远端(第三横向壁6)。因此，第二横向壁5与第一横向壁4(咀端)之间的距离，即第一纵向室的长度，约为棒总长度(圆柱形主体2的长度)的20％-35％，优选在29％-33％之间。
作为另外的实施例，不同预定压降的三个检验棒的尺寸(单位mm)列在下面的表中。检验棒具有图1、2、3所示的结构。
表1
| 检验棒实施例 | 1 | 2 | 3 |
| 圆柱形主体2的长度(mm) | 84 | 84 | 84 |
| 圆柱形主体2的直径(mm) | 8.1 | 7.1 | 7.1 |
| 横向壁5与壁4的间距(mm) | 26 | 26 | 26 |
| 横向壁6与壁4的间距(mm) | 77 | 72 | 77 |
| 壁4、5、6的厚度(mm) | 1 | 1 | 1 |
| 窗口13、14的数量 | 4 | 4 | 4 |
| 窗口13、14的长度(mm) | 11 | 11 | 11 |
| 窗口13、14的宽度(mm) | 1 | 1 | 1 |
| 窗口13与壁4在最近点的距离(mm) | 10 | 10 | 10 |
| 窗口14与壁4在最近点的距离(mm) | 63 | 63 | 63 |
| 圆柱区15的长度(mm) | 12 | 12 | 12 |
| 圆柱区15与壁4在最近点的距离(mm) | 33 | 33 | 33 |
| 层流管9的数量 | 3 | 3 | 3 |
| 管9的长度(mm) | 14 | 23 | 21 |
| 层流管10的数量 | 2 | 2 | 2 |
| 管10的长度(mm) | 34 | 27 | 29 |
| 层流管11的数量 | 2 | 2 | 2 |
| 管11的长度(mm) | 78 | 73 | 78 |
| *重量(g) | 2.2 | 1.9 | 1.9 |
在实施例1、2和3中，层流管9、10、11是内径0.55mm的不锈钢。
*检验棒的重量与实际样品棒的重量相同，因此棒可以用于检验样品重量的测量。
在使用中，检验棒1放在检测机的样品头上，例如英国Filtrona仪器和自动化有限公司制造的机器QTM5、QTM5U或QTM6，用于检测压降(或抽气的阻力)以及香烟、带滤咀香烟或过滤咀样品的其它性能。
压降检测机在本领域中是公知的。压降检测机将香烟样品(一般包括过滤咀和包烟草的卷)夹持在样品头中并抽动空气流过样品。样品头的结构使过滤咀圆周壁周围形成第一不透气密封，使包烟草卷的圆周壁周围形成第二不透气密封。这种类型的样品头用于测定5个以下的测试/质量控制必需的值：
1)Pdo，这是在过滤咀周围的密封打开(即，空气通过任何过滤咀通气流入样品)以及烟草卷周围的密封打开(即，空气通过烟草卷壁流入样品)时测量的穿过带滤咀香烟的总压降。
2)Pdc，这是在过滤咀周围的密封关闭(即，没有空气从过滤咀通气流入样品)以及烟草卷周围的密封打开时测量的穿过带滤咀香烟的总压降。
3)“咀端通气”或“过滤咀通气”，这是通过香烟样品的总空气流的百分数，得自通过过滤咀端通气(如，过滤咀壁的细孔或孔)流入过滤咀的空气。
4)“卷通气”或“纸通气”，这是通过香烟样品的总空气流的百分数，得自通过包裹烟草柱的壁(如，纸)流入的空气。
5)“总通气”，这一般是计算咀端通气和卷通气的总和，是通过香烟样品的总空气流的百分数，得自通过过滤咀壁流入的空气加上通过烟草周围壁流入的空气。
Pdo和Pdc的得出是通过将稳定的空气流抽过样品并测量当相关密封打开或关闭时穿过样品的压降。咀端和卷通气的测定是通过将稳定的空气流抽过样品并使用层流元件测量当相关密封适当地打开或关闭时空气通过过滤咀(或卷)壁流入咀端(或卷)区域的空气。接着将稳定的空气流切换到流过层流元件。测量值之差用于计算侧面进入咀端或通过卷的总空气流的百分数。总通气计算为咀端和卷通气之和。
上述五个值是由使用三个空气流动通道得到的测量值推算的。这些通道是穿过样品过滤咀壁并到达咀末端的通道(对应于咀端通气空气流动)；穿过样品包烟草卷的壁并到达咀端的通道(对应于卷通气空气流动)；穿过整个香烟样品的通道(即，从口端或咀端到远端)。最后一个通道对应于从远端抽入并到达口端的空气流动。最后的空气流动形成Pdo和Pdc值。
在样品检测之前和/或检测过程中，需要检验机器得到的是恰当的值。这使用检验棒完成。
检验棒1具有三个标准的已知阻力值的空气流动通道，对应于上述的香烟样品中的通道，如下所述。标准棒1的窗口13、第一纵向室7和管9对应穿过样品头中香烟样品过滤咀的空气流动通道，即，流过层流管9的空气流动阻力对应于穿过香烟样品过滤咀的压降。标准棒1的窗口14、室8和管10对应穿过香烟样品烟草卷的空气流动通道，即，流过层流管10的空气流动阻力对应于穿过烟草卷的压降。最后，标准棒1的管11对应于穿过整个带滤咀香烟样品压降的空气流动通道。为了检验Pdo和Pdc值，这个通道与烟草卷空气流动通道(14、8、10)一起用于检验Pdc；与烟草卷空气流动通道(14、8、10)和过滤咀通道(13、7、9)一起用于检验Pdo；当检验棒1处于样品头中的位置时，QTM5或QTM5U压降机得出这些值(与测量样品的方式相同)，并将得出的值与检验棒每个已知的值对比。如果与已知值存在任何偏差，则警示操作者并且操作者可检验错误。
检验棒可以在测试穿过过滤咀棒压降的机器中使用，例如QTM6。在这种情况下，重要的是测量穿过整个棒的压降。
机器QTM5、5U和6使用激光测量样品的尺寸和圆度。检验棒区域15的位置，当置于机器QTM5或5U中时，处于激光测量系统的下方。当检验棒1装在其位置上时，棒在区域15的尺寸、圆度等可用机器QTM5或5U测量(与测量样品的方式相同)，并将测量值与检验棒的已知值对比。如果与已知值存在任何偏差，则警示操作者并且操作者可检验错误。
检验棒也可用于取样的过程。检验棒可以直接放在机器的测量/测试头中，放在样品棒的位置；或者可以放在大量的样品棒之中，例如测试机的入口漏斗，从而在自动测试的过程中进入测试或检测头中。
Claims (13)
1.一种检验棒，用于检测纵向透气棒性能的设备中，包括长的、中空的、圆柱形的主体；在主体纵向上分隔开的第一、第二和第三横向壁；由主体和第一、第二横向壁形成的第一纵向室；由主体和第二、第三横向壁形成的第二纵向室；允许空气从主体外部沿侧面进入第一纵向室的至少一个第一通气窗口；允许空气从主体外部沿侧面进入第二纵向室的至少一个第二通气窗口；以及每个末端都开放的管，用于供层状空气流流过，该气流是通过横向壁的唯一气流，所述管包括至少一根短的层流管穿过第一横向壁并开口在第一纵向室；至少一根中等长度的层流管穿过第一和第二横向壁并开口在第二纵向室；至少一根长层流管穿过第一、第二和第三横向壁形成空气流过检验棒总长度的通道。
2.如权利要求1所述的检验棒，其特征在于所有层流管是金属的。
3.如权利要求1所述的检验棒，包括三根短的层流管。
4.如权利要求1、2或3所述的检验棒，包括两根中等长度的层流管。
5.如权利要求1、2或3所述的检验棒，包括两根长的层流管。
6.如权利要求1、2或3所述的检验棒，还包括一个区域，其尺寸与纵向透气棒的大小和圆度相同。
7.如权利要求1、2或3所述的检验棒，包括多个第一通气窗口，位于第一和第二横向壁之间相同的纵向位置上并在圆周上具有相等的间距。
8.如权利要求1、2或3所述的检验棒，包括多个第二通气窗口，位于第二和第三横向壁之间相同的纵向位置上并在圆周上具有相等的间距。
9.如权利要求1、2或3所述的检验棒，其特征在于第二通气窗口靠近第三横向壁。
10.如权利要求1、2或3所述的检验棒，其特征在于所有通气窗口明显比所有层流管的内径长。
11.如权利要求1、2或3所述的检验棒，其特征在于与第三横向壁相比，第二横向壁更靠近第一横向壁。
12.如权利要求1、2或3所述的检验棒，其特征在于第二纵向室与第一纵向室的长度比为4∶1到2∶1。
13.如权利要求1、2或3所述的检验棒，其特征在于第一纵向室的长度为总棒长度的20％到35％。
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