一种烟支固定的全自动旋转吸烟机的制作方法

本发明涉及吸烟机领域，具体是一种烟支固定的全自动旋转吸烟机。

背景技术：

吸烟机是模拟人的吸烟行为设计的一种自动化吸烟装置，是所有烟气成分检测工作中必备的仪器设备。吸烟机不是对人吸烟行为的完全"复制",而是以人的吸烟行为的统计平均值作为各种抽吸变量的依据。烟气焦油量、烟气烟碱量和一氧化碳量是卷烟最为重要的烟气指标，我国卷烟国家标准对此提出相应的要求。通过吸烟机把卷烟燃烧产生的烟气进行捕集，并进行各种化学成分分析，大大提高了实验室分析检测样品的能力与效率。吸烟机的应用不仅满足了日常卷烟烟气检测工作的需要，对于卷烟产品开发、工艺研究和烟草化学等领域均发挥了很大的作用。

目前，国内卷烟企业使用的两种吸烟机大致分为两种，即直线型吸烟机和转盘型吸烟机，两种吸烟机均可获得烟气中的总粒相物和一氧化碳。两种吸烟机的主要区别包括：

（1）直线型吸烟机每个卷烟夹持器对应一个抽吸机构，整个吸烟机中有多个抽吸机构；转盘型吸烟机多个卷烟夹持器共用一个抽吸机构，整个吸烟机只有一个抽吸机构；

（2）直线型吸烟机每次抽吸实验中每个孔道抽吸4到5根卷烟，每个孔道使用1片44mm的剑桥滤片来收集总粒相物；转盘型吸烟机每次抽吸实验抽吸20根卷烟，每次抽吸实验使用1片92mm的剑桥滤片来收集总粒相物；

（3）直线型吸烟机抽吸时，卷烟在夹持器上固定不动；转盘型吸烟机抽吸时，卷烟跟随夹持器做旋转运动；

（4）转盘型吸烟机自动化程度高，数据稳定性较好；直线型吸烟机操作较为繁琐，但其工作方式与人们正常的抽吸习惯更一致。

由于两种吸烟机的工作方式差别很大，导致数据结果也有较大差异，这一问题长期困扰着行业，甚至在国际上也有较大分歧。

通过对比两种吸烟机的工作方式，现有转盘型吸烟机的工作方式存在两个主要问题：

（1）转盘型吸烟机的卷烟是跟随转盘转动，相当于人为的加快了卷烟燃烧锥周围的风速，使得卷烟的阴燃加快，影响被测样品的抽吸口数和测试结果；

（2）转盘型吸烟机所有的卷烟抽吸位置均在同一点，且抽吸频率极高（每分钟20口），导致该抽吸点的氧气消耗量和热量释放量都较大，转盘型吸烟机在该点的进风量很难满足卷烟持续抽吸的需要，导致燃烧不充分，使得测量结果中一氧化碳量偏高。

由以上两个问题导致的结果是：转盘型吸烟机在抽吸口数小于直线型吸烟机的前提下，测量结果中的一氧化碳含量反而偏高，这一差异在深度抽吸的工作模式下更为显著。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种烟支固定的全自动旋转吸烟机，通过带有烟气捕集器的旋转系统的转动对卷烟进行全自动抽吸。这种全自动旋转吸烟机在工作中烟支是保持固定的，与直线型吸烟机的工作方式更为接近。能够为行业进一步减小直线型和转盘型两种吸烟机的差异，统一吸烟机的测试结果提供支持。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种烟支固定的全自动旋转吸烟机，其特征在于：该吸烟机抽吸卷烟时保持烟支固定，通过带有烟气捕集器的旋转系统的转动对卷烟进行全自动点燃、抽吸和烟蒂拔除，并实现泄漏检测和风速测量的功能。

所述的一种烟支固定的全自动旋转吸烟机，其特征在于：包括主机柜，主机柜顶部具有水平的金属台面，主机柜外一侧设有总控制柜，主机柜内底部通过竖向的固定柱支撑有回转支撑轴承一，回转支撑轴承一由共中心轴且可相对转动的内、外圈构成，所述回转支撑轴承一外圈的外环壁有轮齿，回转支撑轴承一通过其内圈固定在固定柱上端，主机柜内位于回转支撑轴承一的一侧还安装有由主电机驱动的齿轮，且主电机驱动的齿轮与回转支撑轴承一的外圈传动啮合，由主电机带动回转支撑轴承一的外圈转动，主机柜内另一侧还设有烟蒂收集装置，所述总控制柜中安装有一氧化碳分析仪、工控机、外部控制器、触控屏，所述一氧化碳分析仪、外部控制器、触控屏分别与工控机电连接，所述主电机的控制端与外部控制器电连接；

所述回转支撑轴承一的外圈顶面共中心轴固定有旋转框架，由回转支撑轴承一的外圈带动旋转框架转动，旋转框架内设有旋转系统控制器，旋转框架两左、右两侧分别竖向设有抽吸机构，左、右侧的抽吸机构相互对称，旋转框架右侧还设有气路连通口，旋转框架后侧通过集气袋固定支架安装有集气袋，左、右侧抽吸机构的出气口分别通过管路与集气袋连通，所述集气袋通过带有电磁阀的管路与气路连通口一端连通，主机柜内靠近回转支撑轴承一位置还设有可移动的气路连通装置，所述气路连通装置一端与总控制柜中的一氧化碳分析仪采样口连通，且气路连通装置另一端可移动至与气路连通口另一端连通；

所述主机柜的金属台面上通过固定支架支撑有回转支撑轴承二，回转支撑轴承二与主机柜内的回转支撑轴承一共中心轴，回转支撑轴承二由共中心轴且可相对转动的内、外圈构成，回转支撑轴承二通过其外圈固定在固定支架上， 回转支撑轴承二的外圈顶面共中心轴固定有环形的夹持器座，夹持器座中沿径向设有多个安装通孔，多个安装通孔沿环向等间距均匀分布，每个安装通孔中分别设有螺纹，夹持器座的安装通孔中分别螺纹装配有卷烟夹持器，卷烟夹持器中心具有与安装通孔共中心轴的通孔，且每个通孔位于夹持器座内环面的一端共中心轴装配有密封垫圈，通过卷烟夹持器可夹持烟支，使卷烟沿夹持器座径向向夹持器座外伸展，所述回转支撑轴承二的内圈顶面共中心轴安装有内转盘，且内转盘位于夹持器座中间，所述主机柜内旋转框架顶面中心竖向连接有大型联轴器，大型联轴器上端竖直向上穿过金属台面后固定在内转盘底面中心，由旋转框架通过大型联轴器带动内转盘转动，内转盘侧壁上设有一个抽吸口，且抽吸口可在内转盘转动时与夹持器座中任意一个卷烟夹持器通孔通过密封垫圈密封连通，内转盘中设有烟气捕集器、捕集器夹紧装置、抽吸终止装置，所述烟气捕集器可在内转盘中移动，烟气捕集器中具有供气流通过的通孔，卷烟夹持器可夹持捕集烟气中粒相物的滤片，烟气捕集器的通孔一端可在烟气捕集器移动后与抽吸口连通，所述捕集器夹紧装置由气缸推动的烟气捕集器接口构成，烟气捕集器接口中有通腔，所述烟气捕集器接口通腔一端通过抽吸管路分别与主机柜中抽吸机构的进气口连接，烟气捕集器接口可在气缸推动下将烟气捕集器夹紧在抽吸口上，使烟气捕集器的通孔与抽吸口连通，所述抽吸终止装置由红外温度传感器构成，红外温度传感器的探测部从内转盘伸出并伸向夹持器座中的卷烟夹持器外，且红外温度传感器与旋转框架内的旋转系统控制器电连接；

所述主机柜的金属台面上还通过垫块垫高安装有大型轴承，所述大型轴承与回转支撑轴承二共中心轴，且大型轴承围在回转支撑轴承二下方的固定支架外围，大型轴承由共中心轴且相对转动的内、外圈构成，大型轴承通过其外圈固定在垫块上，大型轴承的内圈顶面共中心轴安装有外转盘，所述外转盘呈环形围在回转支撑轴承二的外围，所述内转盘顶面与外转盘顶面之间连接有多道钢管连接件，且多道钢管连接件沿环向均匀分布，由内转盘带动外转盘转动，外转盘顶面沿逆时针方向依次安装有自动上烟器、烟支长度探测器、泄露检测器、自动点火器、点火探测器、烟灰清扫装置、烟蒂拔除器，外转盘顶面还安装有风速测量装置，所述自动上烟器、烟支长度探测器、泄露检测器、自动点火器、点火探测器、烟灰清扫装置、烟蒂拔除器可分别与卷烟夹持器夹持的烟支工作配合，且自动上烟器、烟支长度探测器、泄露检测器、自动点火器、点火探测器、烟灰清扫装置、烟蒂拔除器、风速测量装置分别与旋转框架内的旋转系统控制器电连接，所述金属台面上位于外转盘与回转支撑轴承二之间下方还安装有烟灰盘，所述烟灰盘与回转支撑轴承二共中心轴，烟灰盘呈环形围在回转支撑轴承二下方的固定支架外围，烟灰盘底部一侧开有矩形通孔，所述矩形通孔通过管路与主机柜内的烟蒂收集装置连通；

所述主机柜的金属台面上还通过风罩升降机构竖向升降安装有风罩，风罩下端设为进风口，风罩上端通过风管与一个风机连接，所述风罩可被风罩升降机构带动下降至进风口与外转盘顶面紧密接触。

所述的一种烟支固定的全自动旋转吸烟机，其特征在于：所述抽吸机构由直线步进电机驱动的活塞缸构成，抽吸机构能够产生符合国家标准《GB/T 16450 常规分析用吸烟机 定义和标准条件》要求的抽吸曲线，抽吸机构中活塞缸的进气口与烟气捕集器接口通腔一端的抽吸管路连接，抽吸机构中活塞缸的出气口通过管路与集气袋连通，活塞缸的进气口和出气口通过电磁阀切换。

所述的一种烟支固定的全自动旋转吸烟机，其特征在于：所述旋转框架底部中心安装有滑环，滑环中共中心轴安装有旋转气管接头，通过连接线、滑环将旋转框架内的旋转系统控制器与总控制柜中的工控机连接，通过连通管路、旋转气管接头将旋转系统中的供气管路与外部气源连接。

所述的一种烟支固定的全自动旋转吸烟机，其特征在于：所述旋转框架内的旋转系统控制器通过从钢管连接件穿过的连接线分别与自动上烟器、烟支长度探测器、泄露检测器、自动点火器、点火探测器、烟灰清扫装置、烟蒂拔除器、风速测量装置连接。

本发明中，烟支固定的全自动旋转吸烟机符合国家标准《GB/T 16450 常规分析用吸烟机 定义和标准条件》的要求，抽吸测试时烟支固定，而通过带有烟气捕集器的整个旋转系统的转动实现全自动上烟、点烟、抽吸、判断抽吸终止、拔除烟蒂、扫除烟灰、分析烟气、泄漏检测和风速测量的功能。其基本结构包括主机柜、总控制柜、旋转系统和排风系统。

本发明中，主机柜为全自动旋转吸烟机的主体结构框架，为旋转系统和其它模块提供结构上的支撑。主机柜包含一个由金属材料搭建的长方体固定框架，固定框架的上面安装一个金属台面。

金属台面上安装有固定支架，过螺钉固定在金属台面上。回转支撑轴承二的外圈通过固定支架连接至台面，其内圈可以相对转动。

同时，在回转支撑轴承二的外圈上固定一个环形的夹持器座，夹持器座的侧边上分布等间距的多个安装通孔。卷烟夹持器有多个，并通过螺纹装配到安装通孔中，每个卷烟夹持器的结构相同，卷烟夹持器的中心有通孔，用于抽吸卷烟。

卷烟夹持器座的外侧下方有一个环形的烟灰盘，用于收集卷烟燃烧过程中掉落的烟灰。烟灰盘一侧开有一个矩形孔，与烟蒂收集装置连接。

烟蒂收集装置固定在金属台面的下方，用来收集卷烟抽吸测试结束后被拔除的卷烟烟蒂。

主机柜中包含一个气路连通装置，用于分析烟气气相物时，连通旋转系统中的气路。

总控制柜是一个独立于主机柜之外的机柜，总控制柜上安装了一氧化碳分析仪、工控机、触控屏和外部控制器。

一氧化碳分析仪用来对烟气中的一氧化碳进行分析，一氧化碳是常规烟气分析中的基本指标之一。

工控机是整个全自动旋转吸烟机的控制核心，它通过通信接口向外部控制器和旋转系统控制器发送指令，执行计算机程序对整个系统的控制，并且通过触控屏实现人机交互。

外部控制器是一个电子控制模块，它的主要作用是控制旋转系统以外的各个模块的工作，并且与工控机进行通信。

旋转系统主要由中央旋转机构和外转盘两个部分组成，这两部分通过钢管连接件相连接，实现同步旋转。整个旋转系统由安装在主机柜内的主电机驱动，主电机为步进电机或者伺服电机，配备有专用驱动器，由外部控制器控制其转动。

中央旋转机构主要包括旋转框架、内转盘、抽吸机构、旋转系统控制器、集气袋、滑环和旋转气管接头。其中，旋转框架、抽吸机构、旋转系统控制器、集气袋、滑环和旋转气管接头均位于金属台面以下，内转盘安装在金属台面的上方。

旋转框架是一个由金属材料搭建的高强度框架，其下端固定在回转支撑轴承一上，回转支撑轴承一的外圈有轮齿，内圈通过竖向固定柱固定在主机柜内部的框架上。主电机的轴上安装一个齿轮，与轴承的外圈齿轮啮合，主电机转动时齿轮带动轴承外圈和旋转框架进行旋转，从而带动整个旋转系统转动。

抽吸机构由步进电机、活塞、缸体和电磁阀组成，能够产生符合国家标准《GB/T 16450 常规分析用吸烟机 定义和标准条件》要求的抽吸曲线。本发明中的全自动旋转吸烟机中使用了两个相同的抽吸机构，分别安装在旋转框架的两侧。

集气袋为气体采样袋，用来收集烟气中的气相物，抽吸机构抽吸卷烟时将滤除粒相物的烟气收集到集气袋中。集气袋通过一个固定件悬挂在旋转框架的一个侧边上，并且跟随旋转框架进行转动。旋转框架上安装有气路连通电磁阀和气路连通口，它们通过管路与集气袋连接。当主机柜中的气路连通装置动作时，气路连通口和气路连通装置接通。

滑环安装在旋转框架的旋转中心，起到从固定结构向旋转结构传输电源和信号的作用。

旋转气管接头安装在旋转框架下端的底面中央，为整个旋转系统中的气动元件提供气源接入口。旋转气管接头的内部集成了小型轴承，可以保证在旋转系统转动时外部提供气源的气管不随其转动。

滑环和旋转气管接头作为旋通连接件，为旋转系统提供电源、信号和气源，保证在旋转时各种线路不会发生缠绕。

旋转系统控制器是一个电子控制模块，也是整个旋转系统的控制核心，控制旋转系统中的所有模块按照一定的时序进行工作，实现各种功能，并且通过滑环中的信号线与工控机进行通信，执行工控机发送的各种指令。旋转系统控制器安装在旋转框架内部。

内转盘在台面的上方，安装在卷烟夹持器座中间，与回转支撑轴承二的内圈连接。内转盘和台面以下的旋转框架采用大型联轴器连接，与外转盘之间通过钢管连接件相连接。

内转盘为圆柱体，其侧壁上设有一个抽吸口，可随内转盘转动与任意一个卷烟夹持器相通。内转盘和夹持器座之间采用滑动密封连接，以保证除抽吸口外，其它的卷烟夹持器末端是封闭的，符合限制性抽吸的条件。内转盘上安装有烟气捕集器、捕集器夹紧装置和抽吸终止装置。

烟气捕集器为使用92mm滤片的烟气捕集器，一轮测试最多可以捕集20支卷烟主流烟气中的粒相物，烟气捕集器中心有通孔，抽吸的气流可以从中穿过。

捕集器夹紧装置由一个气缸和一个烟气捕集器接口组成，由旋转系统控制器进行控制，用于吸烟测试时将烟气捕集器在抽吸口和烟气捕集器接口之间夹紧。烟气捕集器接口内部有通腔，通过气管与台面下方的抽吸机构相连接。当烟气捕集器被夹紧时，形成了一条从卷烟夹持器经过抽吸口、烟气捕集器、烟气捕集器接口到抽吸机构的密封的抽吸通道。

抽吸终止装置安装在内转盘上，用于探测抽吸的卷烟是否燃烧到抽吸终止位置，包括一个位置可调的红外传感器，用来探测跟踪卷烟的燃烧锥。当红外探测器探测到卷烟燃烧锥时，将抽吸终止信号发送给旋转系统控制器。

旋转系统的另一个主要部分为外转盘，外转盘是全自动旋转吸烟机上多个功能模块的载体，它与内转盘之间通过钢管连接件相连接，各种电气连接线从旋转框架经过内转盘和钢管连接件连接到外转盘上，保证外转盘上的各模块能够正常工作，各模块的控制信号线连接到旋转系统控制器。

外转盘与一个大型轴承的内圈固定在一起，大型轴承的外圈通过垫块垫高固定在金属台面上。外转盘上安装了多个功能模块，主要包括：自动上烟器、烟支长度探测器、泄漏检测器、自动点火器、点火探测器、烟蒂拔除器、烟灰扫除装置和风速测量装置。

自动上烟器的作用是将预先准备好的多支卷烟装入卷烟夹持器中，它包括取烟装置和上烟装置两部分，取烟装置将单支卷烟取出，上烟装置将该卷烟插入卷烟夹持器中。自动上烟器与整个旋转系统配合工作，当卷烟插入卷烟夹持器后，旋转系统转至下一个卷烟夹持器，重复执行上烟操作。

烟支长度探测器的作用是测量烟支的长度，并将烟支长度的信息反馈到旋转系统控制器，为自动点火器提供合适的点火位置。

泄漏检测器的作用是检测从卷烟夹持器经过烟气捕集器到抽吸机构的整个抽吸通道的气密性，泄漏检测器工作时其探头与内转盘上的抽吸口在同一直线上。

自动点火器的作用是与抽吸机构配合点燃卷烟，该模块包括电机、丝杆和点火器，可以根据烟支长度探测器反馈的数据自动调整点火位置，自动点火器工作时点火器与内转盘上的抽吸口在同一直线上。自动点火器和泄漏检测器的位置可以互相切换，位置的切换由旋转系统控制器进行控制。

点火探测器的作用是探测卷烟是否被点着，并将探测结果反馈到旋转系统控制器，一个实施例中采用红外温度传感器作为核心部件。

烟蒂拔除器的作用是拔除未被点燃的卷烟或完成全部抽吸过程已终止抽吸的卷烟烟蒂，拔除的卷烟或烟蒂将掉落在下方的烟灰盘上，烟蒂拔除器由旋转系统控制器控制其动作。

烟灰扫除装置的作用是将卷烟燃烧掉落的烟灰以及被烟蒂拔除器拔除的烟蒂或卷烟扫除到烟蒂收集装置中。

风速测量装置的作用是测量卷烟夹持器上烟支周围的环境风速，其核心部件为风速仪，执行风速测量时，风速仪探头可移动到指定位置进行风速测量，并且跟随旋转系统转动可对多个烟支位置进行风速的测量。

排风系统用于排出卷烟燃烧过程中产生的烟气，并且在烟支周围产生稳定的环境气流，主要包括风罩、风罩升降机构、进风口、风管和风机。风罩的顶端开口，通过风管与风机相连，风罩内部有隔板，起到稳定气流的作用。为防止烟气对风机的污染，风机的进风处可以连接过滤器。风罩升降机构用于控制风罩升降，测试时风罩降下，卷烟测试区域全部封闭。进风口位于外转盘和金属台面之间，气流从进风口进入，从外转盘下方进入卷烟测试区域，形成稳定的环境气流。

本发明工作步骤如下：

在测试开始之前，将92mm剑桥滤片装入烟气捕集器，并将烟气捕集器放置到内转盘上的相应位置，在自动上烟器中放入待测卷烟，并设置烟蒂长度。

测试开始时，捕集器夹紧装置将烟气捕集器在抽吸口和烟气捕集器接口之间夹紧，自动上烟器开始将卷烟插入卷烟夹持器中，主电机带动旋转系统转动，使自动上烟器对准下一个孔道，自动上烟器将下一支卷烟插入对应的卷烟夹持器，随着旋转系统的转动，依次执行上烟操作。烟支长度探测器同步工作，测量烟支的长度，并将烟支长度的信息反馈到旋转系统控制器，为自动点火器提供合适的点火位置。旋转系统旋转一圈时，所有卷烟都插入卷烟夹持器，上烟过程完成。

进入点烟过程，点烟过程的准备工作包括风罩降下，抽吸终止装置移动至预设位置和自动点火器预热。正式点烟时，自动点火器根据探测到的烟支长度伸出，与抽吸机构抽吸动作配合，点燃第一支卷烟，抽吸点烟的过程时间为设定值，旋转系统控制器记录该孔道的抽吸口数为1口。旋转系统在设定时间内转至下一个孔道，执行同样操作，点燃下一支卷烟。过程中，点火探测器探测卷烟是否被点着，并将探测结果反馈到旋转系统控制器，如果有卷烟未被点燃，烟蒂拔除器将拔除该卷烟。旋转系统旋转一圈时，所有卷烟全部被点燃，自动点火器停止工作，点烟过程完成。

进入卷烟正常抽吸过程，旋转系统继续以同样的频率转动，抽吸机构仍然以同样的时间进行抽吸。每抽吸1口，旋转系统控制器记录该孔道的抽吸口数增加1口，再转至下一孔道进行抽吸，重复这一过程，直至有卷烟燃烧至预设的抽吸终止位置。

在卷烟正常抽吸过程中，固定在内转盘上的抽吸终止装置也在工作，当抽吸终止装置上的红外探测器探测到卷烟的燃烧锥时，将抽吸终止信号发送给旋转系统控制器，抽吸机构立刻停止对该孔道的卷烟的抽吸，将抽吸终止信号发送给旋转系统控制器，并记录抽吸口数。如果抽吸终止发生在抽吸过程中，旋转系统控制器会记录下小数口，并以抽吸时间为基础，修约至0.1口；如果抽吸终止不发生在抽吸过程中，旋转系统控制器则会记录整数口。当烟蒂拔除器旋转到已经终止的孔道时，会拔除该孔道上的烟蒂。未终止的卷烟仍然进行正常的抽吸过程，直至所有卷烟全部燃烧到抽吸终止位置，旋转系统控制器会记录所有孔道的抽吸口数。

所有卷烟全部抽吸终止，烟蒂拔除器将所有烟蒂拔除，烟蒂掉落在下方的烟灰盘中，旋转系统再旋转1圈，固定在外转盘上的烟灰扫除装置将卷烟燃烧掉落的烟灰以及被拔除的烟蒂扫到烟蒂收集装置中，最终旋转系统回到初始位置，并进行清除抽吸。

在卷烟抽吸过程中，抽吸机构将主流烟气中的气相物收集到集气袋中，当旋转系统回到初始位置时，气路连通装置动作，连通旋转系统中的气路，将集气袋中的烟气气相物提取到一氧化碳分析仪进行分析，整个测试过程结束，风罩升起。操作人员可以从烟气捕集器中取出剑桥滤片进行后续的化学分析工作。

本发明的优点在用于夹持卷烟的卷烟夹持器是固定的，整个抽吸过程中烟支固定，通过带有烟气捕集器的整个旋转系统的转动实现对卷烟的抽吸，避免了卷烟跟随转盘旋转时引入的风速对卷烟燃烧的影响，同时也避免了卷烟总在同一点抽吸导致的氧气消耗大，一氧化碳值偏高的问题，使测试数据更加准确。

附图说明

图1 为本发明系统构成示意图。

图2 为本发明整体结构示意图。

图3 为主机柜内部顶视图。

图4 为图2中A区域局部放大图。

图5 为图2中B区域局部放大图。

图6 为卷烟夹持器示意图。

图7 为内转盘示意图。

图8 为台面上方结构顶视图。

图9 为排风系统示意图。

具体实施方式

如图1—图9所示，一种烟支固定的全自动旋转吸烟机，在抽吸卷烟时保持烟支固定，通过带有烟气捕集器313的旋转系统3的转动对卷烟进行全自动点燃、抽吸和烟蒂拔除，并实现泄漏检测和风速测量的功能。

一种烟支固定的全自动旋转吸烟机，包括主机柜1，主机柜1顶部具有水平的金属台面101，主机柜1外一侧设有总控制柜2，主机柜1内底部通过竖向的固定柱104支撑有回转支撑轴承一105，回转支撑轴承一105由共中心轴且可相对转动的内、外圈构成，回转支撑轴承一105外圈的外环壁有轮齿，回转支撑轴承一105通过其内圈固定在固定柱104上端，主机柜1内位于回转支撑轴承一105的一侧还安装有由主电机106驱动的齿轮107，且主电机106驱动的齿轮107与回转支撑轴承一105的外圈传动啮合，由主电机106带动回转支撑轴承一105的外圈转动，主机柜1内另一侧还设有烟蒂收集装置102，总控制柜2中安装有一氧化碳分析仪201、工控机202、外部控制器203、触控屏204，一氧化碳分析仪201、外部控制器203、触控屏204分别与工控机电连接202，主电机106的控制端与外部控制器203电连接；

回转支撑轴承一105的外圈顶面共中心轴固定有旋转框架301，由回转支撑轴承一105的外圈带动旋转框架301转动，旋转框架301内设有旋转系统控制器302，旋转框架301两左、右两侧分别竖向设有抽吸机构303，左、右侧的抽吸机构303相互对称，旋转框架301右侧还设有气路连通口307，旋转框架301后侧通过集气袋固定支架304安装有集气袋305，左、右侧抽吸机构303的出气口分别通过管路与集气袋305连通，集气袋305通过带有电磁阀306的管路与气路连通口307一端连通，主机柜1内靠近回转支撑轴承一105位置还设有可移动的气路连通装置103，气路连通装置103一端与总控制柜2中的一氧化碳分析仪201采样口连通，且气路连通装置103另一端可移动至与气路连通口307另一端连通；

主机柜1的金属台面101上通过固定支架108支撑有回转支撑轴承二109，回转支撑轴承二109与主机柜1内的回转支撑轴承一105共中心轴，回转支撑轴承二109由共中心轴且可相对转动的内、外圈构成，回转支撑轴承二109通过其外圈固定在固定支架108上， 回转支撑轴承二109的外圈顶面共中心轴固定有环形的夹持器座110，夹持器座110中沿径向设有多个安装通孔，多个安装通孔沿环向等间距均匀分布，每个安装通孔中分别设有螺纹，夹持器座110的安装通孔中分别螺纹装配有卷烟夹持器111，卷烟夹持器111中心具有与安装通孔共中心轴的通孔，且每个通孔位于夹持器座110内环面的一端共中心轴装配有密封垫圈112，通过卷烟夹持器111可夹持烟支，使卷烟沿夹持器座110径向向夹持器座110外伸展，回转支撑轴承二109的内圈顶面共中心轴安装有内转盘311，且内转盘311位于夹持器座110中间，主机柜1内旋转框架301顶面中心竖向连接有大型联轴器310，大型联轴器310上端竖直向上穿过金属台面101后固定在内转盘311底面中心，由旋转框架301通过大型联轴器310带动内转盘311转动，内转盘311侧壁上设有一个抽吸口312，且抽吸口312可在内转盘311转动时与夹持器座110中任意一个卷烟夹持器111通孔通过密封垫圈112密封连通，内转盘311中设有烟气捕集器313、捕集器夹紧装置314、抽吸终止装置315，烟气捕集器313可在内转盘311中移动，烟气捕集器313中具有供气流通过的通孔，通孔中设有可捕集烟气中粒相物的滤片，烟气捕集器313的通孔一端可在烟气捕集器313移动后与抽吸口312连通，捕集器夹紧装置314由气缸推动的烟气捕集器接口构成，烟气捕集器接口中有通腔，烟气捕集器接口通腔一端通过抽吸管路316分别与主机柜1中抽吸机构303的进气口连接，烟气捕集器接口可在气缸推动下将烟气捕集器313夹紧在抽吸口312上，使烟气捕集器313的通孔与抽吸口312连通，抽吸终止装置315由红外温度传感器构成，红外温度传感器的探测部从内转盘311伸出并伸向夹持器座110中的卷烟夹持器111外，且红外温度传感器与旋转框架301内的旋转系统控制器302电连接；

主机柜1的金属台面101上还通过垫块116垫高安装有大型轴承115，大型轴承115与回转支撑轴承二109共中心轴，且大型轴承115围在回转支撑轴承二109下方的固定支架108外围，大型轴承115由共中心轴且相对转动的内、外圈构成，大型轴承115通过其外圈固定在垫块116上，大型轴承115的内圈顶面共中心轴安装有外转盘317，外转盘317呈环形围在回转支撑轴承二109的外围，内转盘311顶面与外转盘317顶面之间连接有多道钢管连接件318，且多道钢管连接件318沿环向均匀分布，由内转盘311带动外转盘317转动，外转盘317顶面沿逆时针方向依次安装有自动上烟器319、烟支长度探测器320、泄露检测器321、自动点火器322、点火探测器323、烟灰清扫装置325、烟蒂拔除器324，外转盘317顶面还安装有风速测量装置326，自动上烟器319、烟支长度探测器320、泄露检测器321、自动点火器322、点火探测器323、烟灰清扫装置325、烟蒂拔除器324可分别与卷烟夹持器111夹持的烟支工作配合，且自动上烟器319、烟支长度探测器320、泄露检测器321、自动点火器322、点火探测器323、烟灰清扫装置325、烟蒂拔除器324、风速测量装置326分别与旋转框架301内的旋转系统控制器302电连接，金属台面101上位于外转盘317与回转支撑轴承二109之间下方还安装有烟灰盘113，烟灰盘113与回转支撑轴承二109共中心轴，烟灰盘113呈环形围在回转支撑轴承二109下方的固定支架108外围，烟灰盘113底部一侧开有矩形通孔114，矩形通孔114通过管路与主机柜1内的烟蒂收集装置102连通；

主机柜1的金属台面101上还通过风罩升降机构402竖向升降安装有风罩401，风罩401下端设为进风口403，风罩401上端通过风管404与一个风机405连接，风罩401可被风罩升降机构402带动下降至进风口403与外转盘317顶面紧密接触。

抽吸机构303由直线步进电机驱动的活塞缸构成，抽吸机构303能够产生符合国家标准《GB/T 16450 常规分析用吸烟机 定义和标准条件》要求的抽吸曲线，抽吸机构303中活塞缸的进气口与烟气捕集器接口通腔一端的抽吸管路316连接，抽吸机构303中活塞缸的出气口通过管路与集气袋305连通，活塞缸的进气口和出气口通过电磁阀切换。

旋转框架301底部中心安装有滑环308，滑环308中共中心轴安装有旋转气管接头309，通过连接线、滑环308将旋转框架301内的旋转系统控制器302与总控制柜2中的工控机202电连接，通过连通管路、旋转气管接头309将旋转系统3中的供气管路与外部气源连接。

旋转框架301内的旋转系统控制器302通过从钢管连接件318穿过的连接线分别与自动上烟器319、烟支长度探测器320、泄露检测器321、自动点火器322、点火探测器323、烟灰清扫装置325、烟蒂拔除器324、风速测量装置326连接。

本发明包括主机柜1、总控制柜2、旋转系统3和排风系统4。

主机柜1为全自动旋转吸烟机的主体结构框架，其作用是为旋转系统3和其它模块提供结构上的支撑。主机柜1包含一个由金属材料搭建的长方体固定框架，固定框架的上面安装一个金属台面101。金属台面101的下方固定有烟蒂收集装置102，其作用是收集卷烟抽吸测试结束后被拔除的卷烟烟蒂。

如图2，总控制柜2是一个独立于主机柜1之外的机柜，上面安装了一氧化碳分析仪201、工控机202、外部控制器203和触控屏204。一氧化碳分析仪201用来对烟气中的一氧化碳进行分析。工控机202是整个全自动旋转吸烟机的控制核心，它通过通信接口向外部控制器和旋转系统控制器发送指令，执行计算机程序对整个系统的控制，并且通过触控屏204实现人机交互。外部控制器203是一个电子控制模块，它的主要作用是控制旋转系统3以外的各个模块的工作，可以与工控机202进行通信。

图3为主机柜内部顶视图，图4为图2中A区域局部放大图，结合图3、图4对本实施例中主机柜框架内部结构进行说明。

主机柜1的中央包含旋转系统3的中央旋转机构中部分结构，主要包括旋转框架301、旋转系统控制器302、抽吸机构303、集气袋固定架304、集气袋305、气路连通电磁阀306、气路连通口307、滑环308和旋转气管接头309，它们通过大型联轴器310与金属台面101上方的旋转机构连接。

旋转框架301是一个由金属材料搭建的高强度框架，其下端固定在回转支撑轴承一105上，轴承的外圈上有齿轮，轴承的内圈通过固定柱104与主机柜1的框架固定在一起。主机柜1中还固定一个主电机106，由外部控制器203控制其转动。主电机106的电机轴上安装一个齿轮107。该齿轮与轴承的外圈齿轮相配合，当主电机106转动时，齿轮107带动轴承外圈和旋转框架301进行旋转，从而带动整个旋转系统3转动。

旋转框架301的两侧分别安装有两个结构相同的抽吸机构303，抽吸机构303由步进电机、活塞、缸体和电磁阀组成，能够产生符合国家标准《GB/T 16450 常规分析用吸烟机 定义和标准条件》要求的抽吸曲线。

旋转框架301下端旋转中心位置上安装有滑环308和旋转气管接头309，为整个旋转系统3提供电气连接。滑环308和旋转气管接头309将外部的电气系统和旋转系统中的电气系统连接在一起，保证旋转系统工作时各种线路不会发生缠绕。

旋转系统控制器302安装在旋转框架301内部，对整个旋转系统上的模块进行控制，并且通过滑环308中的信号线与工控机202进行通信，执行工控机202发送的各种指令。

旋转框架301的一个侧面上安装有集气袋固定架304，集气袋固定架304上悬挂集气袋305，集气袋305为气体采样袋，用来收集烟气中的气相物，抽吸机构303抽吸卷烟时将滤除粒相物的烟气收集到集气袋305中。旋转框架301上还安装有气路连通电磁阀306和气路连通口307，它们通过管路与集气袋305连接，气路连通电磁阀306控制集气袋305与气路连通口307之前的管路通断。当固定在主机柜1中的气路连通装置103动作时，气路连通口307和气路连通装置103接通，可以将集气袋305中收集的烟气提取到一氧化碳分析仪201中进行分析。

图5为图2中A区域局部放大图，图6为卷烟夹持器示意图，图7为内转盘示意图，图8为台面上方结构顶视图。结合图5至图8对本实施例中金属台面上方的结构进行说明。

金属台面101上安装有固定支架108，固定支架108通过螺钉与金属台面101紧密固定在一起，固定支架与回转支撑轴承二109的外圈连接在一起，回转支撑轴承二109的内圈相对固定支架108转动。

回转支撑轴承二109的外圈上固定一个环形的夹持器座110，夹持器座110的侧边上分布等间距的20个安装通孔。安装通孔内有螺纹，卷烟夹持器111通过螺纹装配到夹持器座110上，可以夹持卷烟117，卷烟夹持器111的数量为20个，且结构相同，卷烟夹持器111的中心有通孔，抽吸卷烟的烟气从中通过，后端安装有密封垫圈112。

回转支撑轴承二109的内圈上安装有内转盘311，内转盘311在夹持器座110的中间，内转盘311为圆柱体，其圆柱面上开有一个抽吸口312，与安装在夹持器座110上的一个卷烟夹持器111相通。内转盘311和卷烟夹持器111之间通过密封垫圈112实现滑动密封连接，保证除抽吸口312外，其它的卷烟夹持器111末端是封闭的，符合限制性抽吸的条件。内转盘311通过大型联轴器310与金属台面101下方的旋转框架301连接，构成了中央旋转机构，保证整个旋转系统3同步转动。

内转盘311上安装有烟气捕集器313、捕集器夹紧装置314和抽吸终止装置315。

烟气捕集器313使用92mm滤片，一轮最多可以捕集20支卷烟抽吸主流烟气中的粒相物，烟气捕集313中心有孔，抽吸的气流可以从中穿过。

捕集器夹紧装置314由一个气缸和一个烟气捕集器接口组成，由旋转系统控制器302进行控制，用于吸烟测试时将烟气捕集器313在抽吸口312和烟气捕集器接口之间夹紧。烟气捕集器接口内部有通腔，通过抽吸管路316与安装在旋转框架301上的抽吸机构303相连接。当烟气捕集器313被夹紧时，形成了一条从卷烟夹持器111经过抽吸口312、烟气捕集器313、烟气捕集器接口到抽吸机构303的密封的抽吸通道。

抽吸终止装置315安装在内转盘311上，用于探测抽吸的卷烟是否燃烧到抽吸终止位置。本实施例中采用一个位置可调的红外温度传感器，用来探测跟踪卷烟的燃烧锥。当红外探测器探测到卷烟燃烧锥时，将抽吸终止信号发送给旋转系统控制器302。

内转盘311与外转盘317之间通过钢管连接件318相连接，旋转系统3转动时带动内转盘311和外转盘317共同转动。夹持器座110和外转盘317之间的下方有一个环形的烟灰盘113，用于收集卷烟燃烧过程中产生的烟灰。烟灰盘113上开有一个矩形孔114，与烟蒂收集装置102连接。

外转盘317是多个功能模块的载体，各种电气连接线从旋转框架301经过内转盘311，从钢管连接件318中穿出，连接到外转盘317，保证外转盘317上各模块能够正常工作，各模块的控制信号线连接到旋转系统控制器302。

外转盘317与一个大型轴承115的内圈固定在一起，大型轴承的外圈通过4个垫块116垫高并固定在金属台面101上，大型轴承115与金属台面101之间留有较大间隙，可以通过气流。外转盘上的功能模块主要包括：自动上烟器319、烟支长度探测器320、泄漏检测器321、自动点火器322、点火探测器323、烟蒂拔除器324、烟灰扫除装置325和风速测量装置326。

自动上烟器319的作用是将预先准备好的多支卷烟装入卷烟夹持器中；烟支长度探测器320的作用是测量烟支的长度，为自动点火器322提供合适的点火位置；泄漏检测器321的作用是检测整个抽吸通道的气密性；自动点火器322的作用是与抽吸机构303配合点燃卷烟；点火探测器323的作用是探测卷烟是否被点着；烟蒂拔除器324的作用是拔除未被点燃的卷烟或完成全部抽吸过程已终止抽吸的卷烟烟蒂；烟灰扫除装置325的作用是将卷烟燃烧掉落的烟灰以及被烟蒂拔除器324拔除的烟蒂或卷烟扫除到烟蒂收集装置102中；风速测量装置326的作用是测量吸烟机上烟支周围的环境风速。各模块在外转盘317上的分布情况如图8所示。

排风系统4用于排出卷烟燃烧过程中产生的烟气，并且在烟支周围产生稳定的环境气流，主要包括风罩401、风罩升降机构402、进风口403、风管404和风机405。风罩401的顶端开口，通过风管与风机相连，风罩内部有隔板406，起到稳定气流的作用。为防止烟气对风机的污染，风机进风处可以连接过滤器。进风口403位于外转盘317和金属台面101之间。风罩升降机构402用于控制风罩401升降。吸烟测试时，风罩401降下，卷烟测试区域全部封闭，气流从进风口403进入，从外转盘317下方进入烟灰盘113上方的卷烟抽吸测试区域，形成稳定的环境气流。

本实施例的工作过程如下：

首先，仪器进行自检，泄漏检测器321检测所有孔道是否有泄漏，风速测量装置326对烟支周围的风速进行检测。

在测试开始之前，将92mm剑桥滤片装入烟气捕集器313，并将烟气捕集器313放置到内转盘311上的相应位置，在自动上烟器319中放入待测卷烟，并设置烟蒂长度。

测试开始时，捕集器夹紧装置314将烟气捕集器313在抽吸口312和烟气捕集器接口之间夹紧，主电机106带动旋转系统3转动到初始位置，自动上烟器319开始工作，将卷烟117插入卷烟夹持器111中，旋转系统3转动，使自动上烟器319对准下一个孔道，自动上烟器319将下一支卷烟插入对应的卷烟夹持器117，随着旋转系统3的转动，依次执行上烟操作。烟支长度探测器320同步工作，测量烟支的长度，并将烟支长度的信息反馈到旋转系统控制器302，为自动点火器322提供合适的点火位置。旋转系统3旋转一圈时，所有卷烟夹持器117中都插入卷烟，上烟过程完成。

进入点烟过程，首先风罩401降下，抽吸终止装置315移动至预设位置，自动点火器322开始预热。正式点烟时，自动点火器根据探测到的烟支长度伸出，与抽吸机构抽吸动作配合，点燃第一支卷烟。在ISO的标准抽吸模式下，抽吸点烟的过程时间为2秒，旋转系统控制器302记录该孔道的抽吸口数为1口。旋转系统3在1秒时间内转至下一个孔道，执行同样操作，点燃下一支卷烟。过程中，点火探测器323探测卷烟是否被点着，并将探测结果反馈到旋转系统控制器302，如果有卷烟未被点燃，烟蒂拔除器324将拔除该卷烟。旋转系统3旋转一圈时，所有卷烟全部被点燃，自动点火器322停止工作，点燃过程完成。

进入卷烟正常抽吸过程，旋转系统3继续以同样的频率转动，抽吸机构303仍然以同样的时间进行抽吸。每抽吸1口，旋转系统控制器302记录该孔道的抽吸口数增加1口，再转至下一孔道进行抽吸，重复这一过程，直至有卷烟燃烧至预设的抽吸终止位置。

在卷烟正常抽吸过程中，固定在内转盘311上的抽吸终止装置315同步工作，当抽吸终止装置315上的红外探测器探测到卷烟的燃烧锥时，将抽吸终止信号发送给旋转系统控制器302，抽吸机构303立刻停止对该孔道的卷烟的抽吸，将抽吸终止信号发送给旋转系统控制器，并记录抽吸口数。如果抽吸终止发生在抽吸过程中，旋转系统控制器会记录下小数口，并以抽吸时间为基础，修约至0.1口；如果抽吸终止不发生在抽吸过程中，旋转系统控制器则会记录整数口。当烟蒂拔除器324旋转到已经终止的孔道时，会拔除该孔道上的烟蒂。未终止的卷烟仍然进行正常的抽吸过程，直至所有卷烟全部燃烧到抽吸终止位置，旋转系统控制器会记录所有孔道的抽吸口数。

所有卷烟全部抽吸终止，烟蒂拔除器324将所有烟蒂拔除，烟蒂掉落在下方的烟灰盘113中，随着旋转系统3的转动，固定在外转盘317上的烟灰扫除装置325将卷烟燃烧掉落的烟灰以及被拔除的烟蒂扫到烟蒂收集装置102中，最终旋转系统3回到初始位置，并进行清除抽吸。

在卷烟抽吸过程中，抽吸机构303将主流烟气中的气相物收集至集气袋305中。当旋转系统3回到初始位置时，气路连通装置103动作，连通旋转系统3中的气路，将集气袋305中的烟气气相物提取到一氧化碳分析仪201进行分析，并给出卷烟的一氧化碳含量，整个测试过程结束，风罩401升起。操作人员可以从烟气捕集器313中取出剑桥滤片进行后续的化学分析工作。