CN214502545U

CN214502545U - 卷烟通风率检测装置

Info

Publication number: CN214502545U
Application number: CN202022014490.4U
Authority: CN
Inventors: 李斌; 苗芊; 王爽; 曾波; 王乐; 杨荣超; 邓楠; 史占东; 王兵
Original assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Current assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2030-09-15

Abstract

本实用新型提供一种卷烟通风率检测装置，包括：检测腔体，所述检测腔体具有轴向贯通的柱状空腔、靠近顶部的进气口、靠近底部的抽吸口、密封组件、限位元件和连通柱状空腔与外部的检测气流通道，限位元件在检测腔体的下部插入柱状空腔中且可在径向方向上移动；连接到气压调制接口的负压控制器，气压调制接口设置在检测腔体的顶部且与柱状空腔连通；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气体管路上的压差传感器；连接到检测气流通道的流量计；和分别与负压控制器、压差传感器和流量计连接的处理系统。所述检测装置能有效消除因流量计压降而导致的检测结果偏差，从而获得精确的卷烟通风率检测结果。

Description

卷烟通风率检测装置

技术领域

本实用新型涉及卷烟检测领域，更具体地，涉及一种用于检测卷烟通风率的装置。

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，通风率一般分为滤嘴通风率和卷烟纸通风率两个部分。

通风测试装置中使用的流量计一般为层流流量计，但是在层流流量计的进气端和出气端会产生压降。不同的层流流量计之间产生的压降是不同的，相同的层流流量计在不同气流速度下产生的压降也是不同的。卷烟通风检测设备通用技术条件(YC/T 546-2016)限定了通风率测量管路及抽吸管路的压降，但并没有规定层流流量计的压降。气流速度与压强成反比，这就会导致同一个样品在不同的测试装置上检测时，所获得的结果之间存在显著差异，给卷烟产品的质量鉴定带来困扰。该现象最显著的体现是标准ISO9512_2019中给出的滤嘴通风参考数值表(表1)，检测结果的再现性标准偏差(Reproducibilitystandard deviation)与重复性标准偏差(Repeatability standard deviation)的比值，即R/r，随着通风率的增大而显著增大，说明实验室间的误差增加明显。

表1滤嘴通风率的平均值、重复性标准偏差和再现性标准偏差

标准	R/r
		标称20％	1.38
标称50％	3.00
		标称80％	4.90

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种卷烟通风率检测装置，所述检测装置能够有效地消除因压降而导致的检测结果偏差，从而获得精确的卷烟通风率检测结果。

根据本实用新型，提供一种卷烟通风率检测装置，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，并且具有靠近顶部的进气口、靠近底部的抽吸口、用于密封柱状空腔的密封组件、限位元件和连通柱状空腔与外部的检测气流通道，其中进气口和抽吸口与外部连通，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卷烟进行定位；负压控制器，所述负压控制器连接到气压调制接口，所述气压调制接口设置在检测腔体的顶部且与柱状空腔连通；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气体管路上；流量计，所述流量计连接到检测气流通道；和处理系统，所述处理系统分别与负压控制器、压差传感器和流量计连接。

根据本实用新型的一个实施例，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、第二密封元件和第三密封元件，所述第一密封元件、所述第二密封元件和所述第三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，第一密封元件位于卷烟的烟草段的上端部，第二密封元件位于卷烟的烟草段与滤嘴段的交界处，第三密封元件位于滤嘴段的下端部，并且第一密封元件、第二密封元件和第三密封元件中的每一个均与卷烟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三密封元件的下方。

进一步地，检测腔体还可以包括：主气流通道，所述主气流通道由进气口、气压调制接口、柱状空腔和抽吸口构成；第一平衡气流通道，所述第一平衡气流通道设置在第一夹管阀与第一密封元件之间，并且连通柱状空腔与外部；第二平衡气流通道，所述第二平衡气流通道设置在第一密封元件与第二密封元件之间，并且连通柱状空腔与外部；和第三平衡气流通道，所述第三平衡气流通道设置在第二密封元件与第三密封元件之间，并且连通柱状空腔与外部。

优选地，所述卷烟通风率检测装置还可以包括三通电磁阀，所述三通电磁阀具有一个进口、第一出口和第二出口，其中所述一个进口与第一平衡气流通道连接，第一出口与第二平衡气流通道连接，第二出口与第三平衡气流通道连接。

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。

根据又一个实施例，检测气流通道包括第一检测气流通道和第二检测气流通道，流量计包括第一流量计和第二流量计。第一检测气流通道设置在第一密封元件与第二密封元件之间且连接到检测腔体外的第一检测电磁阀的一端，第一检测电磁阀的另一端连接到第一流量计，第一流量计的另一端连接到大气中，从而形成第一检测气路。第二检测气流通道设置在第二密封元件与第三密封元件之间且连接到检测腔体外的第二检测电磁阀的一端，第二检测电磁阀的另一端连接到第二流量计，第二流量计的另一端连接到大气中，从而形成第二检测气路。

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

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是根据本实用新型实施例的卷烟通风率检测装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型的一个示例性实施例的检测腔体的结构示意图；以及

图3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卷烟通风率检测装置进行进一步说明。

根据本实用新型的卷烟通风率检测装置包括检测腔体1、负压控制器2、恒流抽吸模块3、压差传感器4、流量计和处理系统5。下面将参照图1和图2详细说明根据本实用新型的所述卷烟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待测卷烟的尺寸相匹配，以用于在检测期间插入待测卷烟。另外，检测腔体1还具有靠近顶部的进气口11、靠近底部的抽吸口12、用于密封柱状空腔10的密封组件、限位元件13和连通柱状空腔10与外部的检测气流通道14。进气口11和抽吸口12均与外部连通，其中进气口连通到大气中。限位元件13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内的卷烟进行定位以使该卷烟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。

负压控制器2连接到气压调制接口14(如图2中所示)，所述气压调制接口设置在检测腔体1的顶部且与柱状空腔10连通。恒流抽吸模块3通过例如气体管路连接到抽吸口12，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12之间的抽吸气路上。所述流量计连接到检测气流通道14，以用于检测通过卷烟的气流流量。处理系统分别与负压控制器2、压差传感器4和所述流量计连接，以控制负压控制器2的调节并接收压差传感器4检测到的压差和所述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卷烟的通风率。

根据本实用新型的卷烟通风率检测装置的检测气流通道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(即，压降不大于5Pa)，并且负压控制器产生的负压值可以根据所述流量计检测到的流量进行实时地快速调节，以控制检测腔体内的气压变化。因此，根据本实用新型的卷烟通风率检测装置能够有效地消除因流量计压降而导致的检测结果偏差，从而获得精确的卷烟通风率检测结果。

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、第二密封元件64和第三密封元件65。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、第二密封元件64和第三密封元件65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位于卷烟7的烟草段71的上端部，第二密封元件64位于烟草段71与滤嘴段72的交界处，第三密封元件65位于滤嘴段72的下端部，并且所述第一密封元件、所述第二密封元件和所述第三密封元件中的每一个均与卷烟7的圆周表面贴合以使相应部位的气流无法通过。限位元件13相邻地设置在第三密封元件65的下方，以便能够在伸出时位于卷烟的底端以对其进行限位。根据所述实施例，第一密封元件63、第二密封元件64和第三密封元件65将检测腔体分为四个区域，从上到下依次为气压调制区、卷烟纸通风区、滤嘴通风区以及抽吸区，如图2中所示。

进一步地，检测腔体1还可以包括主气流通道以及每一个均连通柱状空腔10与外部的第一平衡气流通道81、第二平衡气流通道82和第三平衡气流通道83。所述主气流通道由进气口11、气压调制接口14、柱状空腔10和抽吸口12构成。第一平衡气流通道81设置在第一夹管阀61与第一密封元件63之间，第二平衡气流通道82设置在第一密封元件63与第二密封元件64之间，以及第三平衡气流通道83设置在第二密封元件64与第三密封元件65之间。因此，第一平衡气流通道81、第二平衡气流通道82和第三平衡气流通道83分别位于所述气压调制区、所述卷烟纸通风区和所述滤嘴通风区。优选地，所述卷烟通风率检测装置还可以设置三通电磁阀9，所述三通电磁阀具有一个进口91、第一出口92和第二出口93。进口91通过气体管路与第一平衡气流通道81连接，第一出口92通过气体管路与第二平衡气流通道82连接，第二出口93通过气体管路与第三平衡气流通道83连接。

根据本实用新型的另一个实施例，检测气流通道14可以进一步包括第一检测气流通道140和第二检测气流通道141。所述流量计可以包括第一流量计142和第二流量计143。第一检测气流通道140设置在第一密封元件63与第二密封元件64之间，因此位于所述卷烟纸通风区。另外，第一检测气流通道140还连接到检测腔体1外的第一检测电磁阀144的一端，所述第一检测电磁阀的另一端连接到第一流量计142，第一流量计的另一端连接到大气中，从而形成第一检测气路。第二检测气流通道141设置在第二密封元件64与第三密封元件65之间，因此位于所述滤嘴通风区。另外，第二检测气流通道141连接到检测腔体1外的第二检测电磁阀145的一端，所述第二检测电磁阀的另一端连接到第二流量计143，所述第二流量计的另一端连接到大气中，从而形成第二检测气路。所述第一和第二检测电磁阀至少具有开启和关闭两种方式，当所述检测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(即，压降不大于5Pa)。

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抽吸流量控制计30、真空发生器31、抽吸电磁阀32和气源33，其中抽吸流量控制计30与抽吸口12相连接，如图3中所示。

接下来，将说明使用所述卷烟通风率检测装置来检测卷烟通风率的方法。根据本实用新型的检测方法包括：

步骤A：将限位元件13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：将卷烟的滤嘴端72朝下插入柱状空腔10内，以使卷烟在限位元件13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卷烟的圆周表面的相应位置贴合以使气流无法通过；

步骤C：将限位元件13移动到离开柱状空腔10的位置处，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，并且打开检测气流通道14、流量计、压差传感器4和负压控制器2，以使负压控制器2实时调节检测腔体1内的气压，所述流量计实时记录检测气流通道14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5；和

步骤E：通过处理系统5对所述气体流量和所述压差进行处理以获得卷烟的通风率。

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，使得卷烟从第二夹管阀62中掉落。然后，重复以上步骤A-E进行下一支卷烟的检测。

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、第二密封元件64和第三密封元件65，所述卷烟通风率检测装置还包括设置在第一夹管阀61与第三密封元件65之间以连通柱状空腔10与外部的平衡气路，检测气流通道14包括第一检测气流通道140和第二检测气流通道141，所述流量计包括第一流量计142和第二流量计143。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和负压控制器2，并开启第一检测电磁阀144和第一流量计142以实时检测第一检测气路；

D02:通过负压控制器2将气压调制区的气压P₀调节到与卷烟纸通风区的气压P₁保持变化一致，直到气压调制区的气压与卷烟纸通风区的气压相等或接近为止，例如气压调制区的气压P₀与滤嘴通风区的气压P₂之差小于10Pa，此时记录第一流量计142检测到的第一检测气路140的流量Q₁、气压调制区的气压P₀₁和压差传感器4检测到的抽吸气路的压差ΔP₁；

D03：关闭第一检测电磁阀144，打开第二检测电磁阀145和第二流量计143以实时检测第二检测气路141；和

D04：通过负压控制器2将气压调制区的气压P₀调节到与卷烟纸通风区的气压P₁保持变化一致，直到气压调制区的气压与卷烟纸通风区的气压相等或接近为止，例如气压调制区的气压P₀与滤嘴通风区的气压P₂之差小于10Pa，此时记录第二流量计143检测到的第二检测气路141的流量Q₂、气压调制区的气压P₀₂和压差传感器4检测到的抽吸气路的压差ΔP₂。

进一步地，步骤E可以进一步包括：

E01：根据玻意耳定律获得压差与流量之间的函数关系：

P₀₁*Q₁＝(P-△P₁)*Q₁’

P₀₂*Q₂＝(P-△P₂)*Q₂’；和

E02：根据所述函数关系通过以下计算公式获得卷烟纸通风流量和滤嘴通风流量：

V_p＝Q₁’/17.5＝P₀₁*Q₁/(P-ΔP₁)/17.5

V_f＝Q₂’/17.5＝P₀₂*Q₂/(P-ΔP₂)/17.5

其中，V_p为卷烟纸通风流量，V_f为滤嘴通风流量，P为大气压。

根据另一个示例性实施例，所述平衡气路包括连通柱状空腔10与外部的第一平衡气流通道81、第二平衡气流通道82和第三平衡气流通道83，并且具有一个进口91、第一出口92和第二出口93的三通电磁阀9与所述平衡气路连接。在步骤D01中，打开进口91和第二出口93，而在步骤D03中，打开进口91和第一出口92。

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

1.一种卷烟通风率检测装置，其特征在于，所述卷烟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，并且具有靠近顶部的进气口、靠近底部的抽吸口、用于密封所述柱状空腔的密封组件、限位元件和连通所述柱状空腔与外部的检测气流通道，其中所述进气口和所述抽吸口与外部连通，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卷烟进行定位；

负压控制器，所述负压控制器连接到气压调制接口，所述气压调制接口设置在所述检测腔体的顶部且与所述柱状空腔连通；

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；

流量计，所述流量计连接到所述检测气流通道；和

处理系统，所述处理系统分别与所述负压控制器、所述压差传感器和所述流量计连接。

2.根据权利要求1所述的卷烟通风率检测装置，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、第二密封元件和第三密封元件，所述第一密封元件、所述第二密封元件和所述第三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卷烟的烟草段的上端部，所述第二密封元件位于所述卷烟的所述烟草段与滤嘴段的交界处，所述第三密封元件位于所述滤嘴段的下端部，并且所述第一密封元件、所述第二密封元件和所述第三密封元件中的每一个均与所述卷烟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三密封元件的下方。

3.根据权利要求2所述的卷烟通风率检测装置，其特征在于，所述检测腔体还包括：

主气流通道，所述主气流通道由所述进气口、所述气压调制接口、所述柱状空腔和所述抽吸口构成；

第一平衡气流通道，所述第一平衡气流通道设置在所述第一夹管阀与所述第一密封元件之间，并且连通所述柱状空腔与外部；

第二平衡气流通道，所述第二平衡气流通道设置在所述第一密封元件与所述第二密封元件之间，并且连通所述柱状空腔与外部；和

第三平衡气流通道，所述第三平衡气流通道设置在所述第二密封元件与所述第三密封元件之间，并且连通所述柱状空腔与外部。

4.根据权利要求3所述的卷烟通风率检测装置，其特征在于，所述卷烟通风率检测装置还包括：

三通电磁阀，所述三通电磁阀具有一个进口、第一出口和第二出口，其中所述一个进口与所述第一平衡气流通道连接，所述第一出口与所述第二平衡气流通道连接，所述第二出口与所述第三平衡气流通道连接。

5.根据权利要求1所述的卷烟通风率检测装置，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。

6.根据权利要求2所述的卷烟通风率检测装置，其特征在于：

所述检测气流通道包括第一检测气流通道和第二检测气流通道，所述流量计包括第一流量计和第二流量计；

所述第一检测气流通道设置在所述第一密封元件与所述第二密封元件之间且连接到所述检测腔体外的第一检测电磁阀的一端，所述第一检测电磁阀的另一端连接到所述第一流量计，所述第一流量计的另一端连接到大气中，从而形成第一检测气路；以及

所述第二检测气流通道设置在所述第二密封元件与所述第三密封元件之间且连接到所述检测腔体外的第二检测电磁阀的一端，所述第二检测电磁阀的另一端连接到所述第二流量计，所述第二流量计的另一端连接到大气中，从而形成第二检测气路。

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