CN212432230U - 标准棒通风率检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种标准棒通风率检测装置，所述标准棒通风率检测装置包括：检测腔体，所述检测腔体为具有在轴向方向上贯通的柱状空腔的柱体，并且具有进气口、靠近底部的抽吸口、密封组件和限位元件，其中限位元件在检测腔体的下部插入柱状空腔中，并且可以在径向方向上移动以定位柱状空腔内的标准棒；检测气路，所述检测气路设置在检测腔体外并通过电磁阀连接到进气口，检测气路设置有流量计；连接到抽吸口的恒流抽吸模块；连接在恒流抽吸模块与抽吸口之间的抽吸气路上的压差传感器；和分别与压差传感器和流量计连接的处理系统。所述检测装置能够有效地消除因流量计工作时由于气体通过时所产生的压降而导致的检测结果偏差。

Description

标准棒通风率检测装置

技术领域

本实用新型涉及卷烟检测领域，更具体地，涉及一种用于检测标准棒通风率的装置。

背景技术

卷烟通风是影响卷烟产品焦油、CO释放量的关键因素，通风对卷烟产品感官质量有较大影响。卷烟通风是指除进入未点燃卷烟前端外而通过卷烟其他外包纸或相关材料进入的空气流量。通风率是以百分率表示的通风气流量和抽吸端的总气流量之比。依据检测部位不同，通风率一般包括滤嘴通风率和卷烟纸通风率。

通风率标准棒是卷烟通风率测定仪和卷烟物理性能综合测试台上使用的标准件，所述标准棒的计量性能直接决定卷烟通风率测定的准确性。为保证通风率标准棒量值传递的准确可靠，需对通风率标准棒进行校准。

目前，烟草行业普遍采用皂膜流量计作为标准对通风率标准棒的总气流量和通风流量进行测量，该方法耗时、耗力且存在人为较大误差，但由于皂膜流量计在测试流量时形成的压差较小而被广泛使用(压差一般小于10pa)。为解决使用其他流量测试装置所产生的压降影响，中国专利CN109085111A提出了一种主动活塞式通风率标准棒校准装置及其校准方法，该装置及方法能够在一定程度上提高标准棒校准的准确性，但是其装置结构复杂、实现难度较大，因此流量产生的压降问题并没有从根本上解决。中国专利CN209014434U公开了一种一步式通风率标准棒核查装置，该装置采用两个流量传感器作为标准，一步式完成通风率标准棒量值的测定，但是其对于流量计和压差计等元器件的精度要求较高，流体产生的压降降低但问题依然存在。中国专利CN209014432U提出了一种补偿式通风率标准棒校准装置，该装置采用针型阀补偿体积式流量传感器带来的压差，有效消除了流量计压差在高通风标准棒的校准中带来的测试偏差，但是通过针型阀调节压力到平衡受到下游压降的影响，原因复杂，操作难度较大，测试时间和效率成为标定和测试中的主要问题，使得该方法难以广泛应用。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种标准棒通风率检测装置，所述检测装置能够有效地消除因流量计工作时由于气体通过时所产生的压降而导致的检测结果偏差，同时可以消除对昂贵的低吸阻流量计的需求。

根据本实用新型，提供一种标准棒通风率检测装置，包括：检测腔体，所述检测腔体为具有在轴向方向上贯通的柱状空腔的柱体，并且具有与柱状空腔连通的进气口、靠近底部的抽吸口、用于密封柱状空腔的密封组件和限位元件，其中限位元件在检测腔体的下部插入柱状空腔中，并且限位元件能够在径向方向上移动以对放置在柱状空腔内的标准棒进行定位；检测气路，所述检测气路设置在检测腔体外并通过电磁阀连接到进气口，并且检测气路设置有流量计；恒流抽吸模块，所述恒流抽吸模块连接到抽吸口；压差传感器，所述压差传感器连接在恒流抽吸模块与抽吸口之间的抽吸气路上；和处理系统，所述处理系统分别与压差传感器和流量计连接。

根据一个实施例，密封组件可以包括：第一夹管阀，所述第一夹管阀设置在柱状空腔的上端部处；第二夹管阀，所述第二夹管阀设置在柱状空腔的下端部处；和第一密封元件和第二密封元件，所述第一密封元件和所述第二密封元件围绕柱状空腔设置在第一夹管阀与第二夹管阀之间，其中在检测期间，第一密封元件位于标准棒的上端部，第二密封元件位于标准棒的下端部，并且第一密封元件和第二密封元件中的每一个均与标准棒的圆周表面贴合以使气流无法通过，其中限位元件相邻地设置在第二密封元件的下方。

根据另一个实施例，标准棒可以包括进气端面、出气端面、侧端面、在内部沿着轴向贯穿标准棒的总毛细管孔、和靠近出气端面沿着径向形成在侧端面上且与总毛细管孔连通的通风毛细管孔。进气口可以包括：第一进气口，所述第一进气口设置在靠近检测腔体的顶部处；和第二进气口，所述第二进气口设置在与通风毛细管孔相对应的位置处。

进一步地，检测气路可以包括连接到第一进气口的第一检测气路、连接到第二进气口的第二检测气路、和第三检测气路。电磁阀可以包括设置在第一检测气路上的第一电磁阀、设置在第二检测气路上的第二电磁阀、和三通检测电磁阀，流量计设置在第三检测气路上。三通检测电磁阀具有第一接口、第二接口和第三接口。第一接口连接到第一电磁阀的一端，第一电磁阀的另一端连接大气。第二接口连接到流量计的一端，流量计的另一端连接大气。第三接口连接到第二电磁阀的一端，第二电磁阀的另一端连接大气。

可选地，恒流抽吸模块可以包括顺序连通的流量控制计、真空发生器、抽吸电磁阀和气源，其中流量控制计与抽吸口相连接。

根据一个示例，限位元件在径向方向上移动的距离不小于柱状空腔的半径。

附图说明

本实用新型的上述及其它方面和特征将从以下结合附图对实施例的说明清楚呈现，其中：

图1是根据本实用新型的示例性实施例的标准棒通风率检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型的标准棒通风率检测装置所使用的标准棒的立体图；

图3是图2中所示的标准棒的从出气端面看到的放大结构示意图；以及

图4是根据本实用新型的一个可选实施例的恒流抽吸模块的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本实用新型的说明性、非限制性实施例，对根据本实用新型的标准棒通风率检测装置进行进一步说明。

根据本实用新型的标准棒通风率检测装置包括检测腔体1、检测气路2、恒流抽吸模块3、压差传感器4和处理系统(图中未示出)。参照图2和图3，标准棒5包括进气端面50、出气端面51、形成在所述进气端面与所述出气端面之间的侧端面52、在内部沿着轴向贯穿所述标准棒的总毛细管孔53、和靠近出气端面51沿着径向形成在侧端面52上且与总毛细管孔53连通的通风毛细管孔54。下面将参照图1详细说明根据本实用新型的所述标准棒通风率检测装置的结构。

检测腔体1为具有在轴向方向上贯通的柱状空腔10的柱体，所述柱状空腔的尺寸与标准棒的尺寸相匹配，以用于在检测期间插入标准棒。另外，检测腔体1还具有与柱状空腔10连通的进气口、靠近底部的抽吸口11、用于密封柱状空腔10的密封组件和限位元件12。所述进气口和抽吸口12均与外部连通。限位元件12在检测腔体1的下部插入柱状空腔10中，并且可以在径向方向上伸缩移动，以便对放置在柱状空腔10内的标准棒进行定位以使该标准棒竖直立于所述柱状空腔内。根据一个示例，所述限位元件可以为针状结构、柱状结构或者其他可以阻挡的结构，并且所述限位元件的伸缩长度不小于柱状空腔10的半径。

所述检测气路设置在检测腔体1外并通过电磁阀连接到所述进气口，并且所述检测气路设置有流量计以用于检测所述检测气路上的气流流量。恒流抽吸模块3通过例如气体管路连接到抽吸口11，以便产生恒定体积流量的抽吸气流。例如，所述恒流抽吸模块可以以17.5mL/s的恒定体积流量进行抽吸。压差传感器4连接在恒流抽吸模块3与抽吸口11之间的抽吸气路上。处理系统分别与压差传感器4和流量计连接，以接收压差传感器4检测到的压差和流量计检测到的气体流量，并对所述压差和所述气体流量进行处理以获得标准棒的通风率。

根据本实用新型的标准棒通风率检测装置能够简单快速地进行操作。当检测气路在检测期间为通路状态时，任何流量通过时均几乎不会产生压降。因此，根据本实用新型的标准棒通风率检测装置能够有效地消除因流量计工作时由于气体通过时所产生的压降而导致的检测结果偏差，同时可以消除对昂贵的低吸阻流量计的需求。

根据本实用新型的一个实施例，所述密封组件可以进一步包括设置在柱状空腔10的上端部处的第一夹管阀61、设置在柱状空腔10的下端部处的第二夹管阀62、第一密封元件63和第二密封元件64。第一夹管阀61和第二夹管阀62的打开和关闭可以实现检测腔体的敞开与密封。第一密封元件63和第二密封元件64围绕柱状空腔10设置在第一夹管阀61与第二夹管阀62之间。在检测期间，第一密封元件63位于标准棒5的上端部，第二密封元件64位于标准棒5的下端部，并且所述第一密封元件和所述第二密封元件中的每一个均与标准棒5的圆周表面贴合以使相应部位的气流无法通过。限位元件12相邻地设置在第二密封元件64的下方，以便能够在伸出时位于标准棒的底端以对其进行限位。根据所述实施例，第一密封元件63和第二密封元件64将检测腔体1分为三个区域，从上到下依次为端部通风区、滤嘴通风区和抽吸区，如图1中所示。

根据本实用新型的另一个实施例，所述进气口可以包括第一进气口14和第二进气口15，所述第一进气口设置在靠近检测腔体1的顶部处，所述第二进气口设置在与通风毛细管孔54相对应的位置处。进一步地，检测气路2可以包括连接到第一进气口14的第一检测气路20、连接到第二进气口15的第二检测气路21、和第三检测气路22。所述电磁阀包括设置在第一检测气路20上的第一电磁阀23、设置在第二检测气路21上的第二电磁阀24、和三通检测电磁阀25，并且流量计13设置在第三检测气路22上。具体地，三通检测电磁阀25具有第一接口250、第二接口251和第三接口252。第一接口250连接到第一电磁阀23的一端，所述第一电磁阀的另一端连接大气。第二接口251连接到流量计13的一端，所述流量计的另一端连接大气。第三接口252连接到第二电磁阀24的一端，所述第二电磁阀的另一端连接大气。所述第一和第二电磁阀至少具有开启和关闭两种方式，当所述电磁阀处于开启状态时，所述第一检测气路和所述第二检测气路为完全通路，在任何流量通过时几乎不会产生压降。

根据一个可选实施例，恒流抽吸模块3可以进一步包括顺序连通的流量控制计30、真空发生器31、抽吸电磁阀32和气源33，其中流量控制计30与抽吸口11相连接，如图4中所示。

接下来，将说明使用所述标准棒通风率检测装置来检测标准棒通风率的方法。根据本实用新型的检测方法包括：

步骤A：将限位元件12沿着径向方向移动到伸入柱状空腔10中的位置处，打开第一夹管阀61并关闭第二夹管阀62，并且关闭设置在所述第一夹管阀与所述第二夹管阀之间的多个密封元件，以使柱状空腔10保持畅通；

步骤B：将标准棒5的出气端面50朝下插入柱状空腔10内，以使标准棒在限位元件12的作用下竖直位于柱状空腔10内，并开启所述多个密封元件，从而使所述多个密封元件与标准棒的圆周表面的相应位置贴合以使气流无法通过；

步骤C：关闭第一夹管阀61以使检测腔体1保持密封；

步骤D：启动恒流抽吸模块3以恒定流量进行抽吸，例如以17.5mL/s的恒定体积流量进行抽吸，并且打开检测气路2、流量计、电磁阀和压差传感器4，所述流量计实时记录检测气路2内的气体流量，并且将所述气体流量和所述压差传感器检测到的压差发送到处理系统；和

步骤E：通过处理系统对所述气体流量和所述压差进行处理以获得标准棒的通风率。

当完成以上步骤A-E后，恒流抽吸模块3停止抽吸，所有阀门关闭，第二夹管阀62开启并关闭所述多个密封元件，使得标准棒从第二夹管阀62中掉落。然后，重复以上步骤A-E进行下一次检测。

根据一个示例性实施例，所述多个密封元件包括第一密封元件63和第二密封元件64，所述进气口包括第一进气口14和第二进气口15，并且检测气路2包括第一检测气路20、第二检测气路21和第三检测气路，所述电磁阀包括第一电磁阀23、第二电磁阀24、和三通检测电磁阀25，流量计13设置在第三检测气路22上。根据本实用新型的检测方法的步骤D进一步包括：

D01：启动恒流抽吸模块3，三通检测电磁阀25接通第二接口251和第三接口252，并开启第一电磁阀23，关闭第二电磁阀24，待系统稳定后记录此时的流量计13检测到的流量Q₁和压差传感器4检测到的压差△P₁；

D02:三通检测电磁阀25接通第一接口250和第二接口251，关闭第一电磁阀23并开启第二电磁阀24，待系统稳定后记录此时的流量计13检测到的流量Q₂和压差传感器4检测到的压差△P₂；和

D03：断开三通检测电磁阀25，关闭第一电磁阀23并开启第二电磁阀24，待系统稳定后记录此时的压差传感器4检测到的压差△P₃。

进一步地，流量计13的进气口端和出气口端对应的压差△P与流量计13检测到的气体流量Q的函数关系为△P＝f(Q)。在步骤D01中，存在以下等式关系：

f(Q₁)+Q₁*R₁＝R₂*(V–Q₁) (1)

R₂*(V–Q₁)+R₃*V＝P-△P₁ (2)。

在所述步骤D02中，存在以下等式关系：

f(Q₂)+Q₂*R₂＝R₁*(V–Q₂) (3)

R₁*(V–Q₂)+R₃*V＝P-△P₂ (4)。

R₁为通风毛细管孔54的流阻，R₂为标准棒5的进气端面51至通风毛细管孔54的流阻，R₃为通风毛细管孔54至出气端面50的流阻，V为恒流抽吸模块3抽吸的恒定体积流量(例如，17.5mL/s)。

在步骤E中，根据上述等式(1)-(4)通过以下公式获得标准棒的通风率：

所述标准棒通风率检测方法能够简单快速地进行操作，有效地消除因流量计工作时由于气体通过时所产生的压降而导致的检测结果偏差，同时可以消除对昂贵的低吸阻流量计的需求。

尽管对本实用新型的示例性实施例进行了说明，但是显然本领域技术人员可以理解，在不背离本实用新型的精神和原理的情况下可以对这些实施例进行改变，本实用新型的保护范围在权利要求书及其等效形式中进行了限定。

Claims (6)

1.一种标准棒通风率检测装置，其特征在于，所述标准棒通风率检测装置包括：

检测腔体，所述检测腔体为具有在轴向方向上贯通的柱状空腔的柱体，并且具有与所述柱状空腔连通的进气口、靠近底部的抽吸口、用于密封所述柱状空腔的密封组件和限位元件，其中所述限位元件在所述检测腔体的下部插入所述柱状空腔中，并且所述限位元件能够在径向方向上移动以对放置在所述柱状空腔内的所述标准棒进行定位；

检测气路，所述检测气路设置在所述检测腔体外并通过电磁阀连接到所述进气口，并且所述检测气路设置有流量计；

恒流抽吸模块，所述恒流抽吸模块连接到所述抽吸口；

压差传感器，所述压差传感器连接在所述恒流抽吸模块与所述抽吸口之间的抽吸气路上；和

处理系统，所述处理系统分别与所述压差传感器和所述流量计连接。

2.根据权利要求1所述的标准棒通风率检测装置，其特征在于，所述密封组件包括：

第一夹管阀，所述第一夹管阀设置在所述柱状空腔的上端部处；

第二夹管阀，所述第二夹管阀设置在所述柱状空腔的下端部处；和

第一密封元件和第二密封元件，所述第一密封元件和所述第二密封元件围绕所述柱状空腔设置在所述第一夹管阀与所述第二夹管阀之间，其中在检测期间，所述第一密封元件位于所述标准棒的上端部，所述第二密封元件位于所述标准棒的下端部，并且所述第一密封元件和所述第二密封元件中的每一个均与所述标准棒的圆周表面贴合以使气流无法通过，

其中，所述限位元件相邻地设置在所述第二密封元件的下方。

3.根据权利要求1所述的标准棒通风率检测装置，其特征在于，所述标准棒包括进气端面、出气端面、侧端面、在内部沿着轴向贯穿所述标准棒的总毛细管孔、和靠近所述出气端面沿着径向形成在所述侧端面上且与所述总毛细管孔连通的通风毛细管孔，并且所述进气口包括：

第一进气口，所述第一进气口设置在靠近所述检测腔体的顶部处；和

第二进气口，所述第二进气口设置在与所述通风毛细管孔相对应的位置处。

4.根据权利要求3所述的标准棒通风率检测装置，其特征在于：

所述检测气路包括连接到所述第一进气口的第一检测气路、连接到所述第二进气口的第二检测气路、和第三检测气路，所述电磁阀包括设置在所述第一检测气路上的第一电磁阀、设置在所述第二检测气路上的第二电磁阀、和三通检测电磁阀，所述流量计设置在所述第三检测气路上；以及

所述三通检测电磁阀具有第一接口、第二接口和第三接口，其中：

所述第一接口连接到所述第一电磁阀的一端，所述第一电磁阀的另一端连接大气；

所述第二接口连接到所述流量计的一端，所述流量计的另一端连接大气；以及

所述第三接口连接到所述第二电磁阀的一端，所述第二电磁阀的另一端连接大气。

5.根据权利要求1所述的标准棒通风率检测装置，其特征在于，所述恒流抽吸模块包括顺序连通的流量控制计、真空发生器、抽吸电磁阀和气源，其中所述流量控制计与所述抽吸口相连接。

6.根据权利要求1所述的标准棒通风率检测装置，其特征在于，所述限位元件在所述径向方向上移动的距离不小于所述柱状空腔的半径。

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