一种用于烟草加热非燃烧发烟方式下的模拟加热装置的制作方法

本实用新型属于烟草技术领域，具体涉及一种用于烟草加热非燃烧发烟方式下模拟加热装置。

背景技术：

近年来，随着世界各国控烟运动的推进，非传统烟草制品呈现增长趋势，世界烟草市场上产品结构也一直发生着变化，积极努力发展全系列烟草制品也逐渐成为世界各个跨国烟草公司的战略取向。随着国际控烟运动的脚步愈发加快，我国政府对吸烟尤其是在公共场所吸烟的限制愈加严格，并逐渐形成了一种社会共识。在日趋严峻的控烟环境下，部分烟草制品消费者则可能会选择一种新的非传统烟草制品，并且这种趋势日渐清晰。

加热非燃烧新型低温卷烟是一种新的、非传统的烟草制品。加热非燃烧型烟草制品具有“加热烟丝或烟草提取物而非燃烧烟丝”的特点，与传统卷烟相比，它减少了烟草高温燃烧裂解产生的对人体的有害成分，使主流烟气化学组分释放量显著降低。与此同时，与常规卷烟阴燃不同，它在抽吸间歇时烟丝处于非燃烧/非加热状态，因此侧流烟气和环境烟气也明显降低，是一种新的较健康的吸烟方式。加热非燃烧新型低温卷烟的模拟加热装置技术核心为电加热器和温控机构。对于加热元件目前国内已有专利报道，能够实现该类烟草制品消费使用时加热温度的有效控制。专利CN 103960779 A公开了烟草材料加热非燃烧状态下的烟气分析评价加热装置产品构成及有关技术。但其升温速率不够快，温度传感器测试点不够多及不能够实现手自动调节温度控制功能等缺点，不能满足现有要求。

技术实现要素：

基于现有技术的不足，本实用新型提出一种用于烟草加热非燃烧发烟方式下模拟加热装置，该装置在满足不同烟草实验设定温度要求下，精准快速调控温度，模拟烟具在加热非燃烧发烟方式下对烟草的加热及其烟气的释放过程，为烟具的加热实验研究提供各种数据支撑，为烟具的研发起到重要的作用。

本实用新型的目的是通过以下技术措施实现的：

一种用于烟草加热非燃烧发烟方式下模拟加热装置，其包括：

加热体1，所述加热体1包括外壳21、隔热腔体23、两端密封的加热管22；

温控机构2，所述温控机构2包括安插在所述加热管22上、中、下部的温度传感器29、加热片31及电控柜3；

所述加热体1与所述电控柜3之间由导线连接，所述电控柜3内嵌温度控制系统。

优选地，所述加热体1的外壳21是圆筒状；由金属材料制成，具有足够的强度与刚性，其外侧同时采用镀锌和涂刷油漆，外表颜色丰富、平滑美观。

优选地，所述加热管22为加热片31附贴于管壁外侧，所述加热片31包括多个加热片片腿32，它们可并联或串联排列；加热片31材料可以为镍铬材料。

优选地，所述两端密封的加热管22为螺丝连接密封或卡子密封。

所述加热管22是加热片31附贴于管壁外侧，通过电加热的方式产生热能。

所述加热管22内中下部设有一个布风板24，布风板24固定于加热管22内中下部位，临近加热片31边缘一端，布风板24上有较多穿透小孔27，既不阻碍烟气抽吸，又对加热管22内气流有一定的节流作用，防止烟气向下端流出。

所述加热管22上下部温度传感器29探头深入深度接近布风板24位置，可更真实的测量出烟草材料加热过程中的温度值。上下部位温度传感器29可根据需要调整其位置，测量不同的温度点。

所述温度传感器29贴近加热管22中部加热片31上，更真实的测量加热片31温度值。

所述加热管22两端密封部分包括管卡25、密封法兰26、顶盖41、管接头42。

所述管卡25由金属材料制成，固定于炉体外壳21上，增强加热管22的稳定性。

所述管接头42为圆形管状，由金属材料制成，提供烟气抽吸管接口。

所述电控柜3内嵌处理器、模/数、数/模转换模块、LED显示屏63、电压表61、电流表62等电元件及控制系统。

所述控制系统为PID控制系统，自动控制调节温度，实现PID参数自整定。根据输出温度值与设定值的偏差及参数自整定法等来自整定P、I、D三个参数值，实现快速精准控温。

所述系统通信协议采用MODBUS-RTU和RS485接口通信协议，通信接口具有高压、大电流冲击保护功能。

所述温控机构采用PID智能程序温控仪，该电路控制系统是集温度控制、电气控制一体综合控制。主电路采用固态模块，控温仪表数字显示，测量精度0.3级，控温精度可达±1℃，控制采用过移相接触法。

所述控制系统为自适应PID模糊控制系统，根据输出温度值与设定温度值之间误差与误差变化率作为输入，利用模糊控制规则在线对PID参数自整定。PID参数模糊自整定找出PID三个参数与误差与误差率之间的模糊关系，在运行中通过不断检测误差与误差率，根据模糊控制原理来对3个参数进行在线修改，以满足不同误差与误差率时对控制参数的不同要求，而使被控对象有良好的动静态性能，实现精准快速调控温度。

所述温控机构能设置手自一体调节模式，处理温度信号，显示温度值及电压电流值。

本实用新型的优点：本实用新型的装置在满足不同烟草实验设定温度要求下，精准快速调控温度，模拟烟具在加热非燃烧发烟方式下对烟草材料的均匀加热及其烟气的释放过程，为烟具的加热实验研究提供各种数据支撑，为烟具的研发起到重要的作用。

附图说明

图1为本实用新型的用于烟草加热非燃烧发烟方式下模拟加热装置示意图。

图2为本实用新型的加热体结构示意图；其中右图为其中的布风板24的局部放大图。

图3为本实用新型的加热片结构示意图。

图4为本实用新型的加热体上端俯视图。

图5为本实用新型的加热体下端未封盖剖面图。

图6为本实用新型的电控柜结构图。

附图标记说明：1、加热体；2、温控机构；3、电控柜；21、外壳，22、加热管，23、隔热腔体，24、布风板，25、管卡，26、密封法兰，27、小孔，28、加热片附贴区域，29、温度传感器；31、加热片，32、加热片片腿；41、加热管上端顶盖，42、管接头；51、加热管下端顶盖，52、小孔；61、电压表，62、电流表，63、LED显示屏，64、按钮。

具体实施方式

本实用新型的以下结合附图做进一步描述：

如图1所示：一种用于烟草加热非燃烧发烟方式下模拟加热装置，包括加热体1、温控机构2，加热体由外壳21、隔热腔体23、加热管22、外壳21与加热管22两端密封部分构成，温控机构2由安插在加热管22上、中、下部的温度传感器29、加热片31及电控柜3构成，加热体1与电控柜2之间电连接，电控柜2内嵌温度控制系统。

本实用新型的加热体参见图2；所述加热体1包括外壳21、隔热腔体23、加热管22、密封部分，隔热腔体23填充隔热材料。

加热体外壳21是圆筒状，由金属材料制成，具有足够的强度与刚性，其外侧同时采用镀锌和涂刷油漆，外表颜色丰富、平滑美观。

加热体外壳21直径约10mm到400mm。

所述密封部分由管卡25、密封法兰26、管接头42、顶盖41组成。

管接头42由金属材料制成，直径约1mm到20mm。

所述电控柜3内嵌处理器、模/数、数/模转换模块、LED显示屏63、电压表61、电流表62等电元件及控制系统。

LED显示屏63采用蓝光智能型显示屏。

所述装置设备系统通信协议采用MODBUS-RTU通信协议，通信接口具有高压、大电流冲击保护功能。

本发明的温控机构2参见图6；所述温控机构2由温度传感器29、加热片31、电控柜3组成。

炉体上、下端温度传感器29可根据需要自由移动测量位置，可测量烟丝、管壁等温度。

加热片31材料为镍铬材料。

升温速率35℃/s，控制精度可达±1℃。

加热体工作温度范围5℃到1000℃。

本实用新型的装置使用时按以下操作方式实施：接通电源；开机，设置手动/自动控制调节方式；设定温度值，处理器接收炉体中部热电偶温度电信号，自适应模糊PID控制系统根据温度传感器反馈的电信号温度值与原设定值之间误差与误差速率，自整定控制器参数，控制加热片加热，直至温度值达到稳定的设定值。将烟草制品填入石英加热管中，待温度基本稳定后，对其烟雾进行抽吸。