一种卷烟自由燃烧速度测定装置及其应用的制作方法

1.本发明涉及卷烟燃烧技术领域，尤其涉及一种卷烟自由燃烧速度测定装置及其应用。


背景技术：

2.卷烟燃烧性影响卷烟抽吸口数及其燃烧过程，进而影响卷烟的烟气质量，更重要的是直接影响烟气成分的释放量，其中有害成分的释放量将影响卷烟安全性。提高卷烟燃烧性可以减少有害成分的生成量。因此，研究卷烟燃烧性对于提高其质量和安全性有重要意义。卷烟自由燃烧速度是设计卷烟产品和改进产品中一个常用的辅助技术指标，该指标是卷烟纸和烟丝燃烧性能的综合体现,该指标与卷烟的抽吸口数、烟气焦油和co显著相关,并直接影响消费者燃吸过程的直观感受。卷烟的燃烧有两种形式：一种是抽吸时的燃烧，称为吸燃；另一种是抽吸间隙的燃烧，称为阴燃(又称自由燃烧或静燃)。卷烟吸燃和阴燃状态下的燃烧速度分别对应吸燃速度和阴燃速度。
3.目前，我国烟草行业对卷烟燃烧性的测定仪器，主要使用卷烟自由燃烧速度测定仪。国内的卷烟自由燃烧速度测定仪，它包括点火装置、燃烧插头、视觉传感单元、控制单元、数据处理单元系统组成。工作原理是插烟板上十个孔对应插上待测的十支卷烟，启动视觉软件和操作系统软件，再启动点火开关，手动推动点火装置对卷烟点燃，开始测试，对燃烧线内的卷烟长度开始测试，通过视觉传感单元对点燃的卷烟的自由燃烧速度进行数据采集，数据处理单元对采集到的数据进行分析和形成测试报表，显示和打印出测量与处理结果。该测定仪有以上几点不足之处：一是卷烟点燃需要手动推动左右滑块上的点火装置对准卷烟点燃；二是测定仪开发较早，卷烟插烟板插烟孔径只能适应插入常规卷烟烟支圆周尺寸，现在不能适合测试圆周偏小的中、细支卷烟烟支；三是测定仪开发较早，测试系统设置卷烟长度(30mm、40mm)适合测试烟支规格长度84mm，不能适应测试超过90mm以上长度的卷烟；四是卷烟燃烧时没有配套的向实验室外排放烟气废气的排放装置，废气余留在实验室内，烟雾弥漫，影响室内能见度，影响室内空气质量，对测试人员健康和测试工作造成影响。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的是提供一种卷烟自由燃烧速度测定装置及其应用，用来解决现有的卷烟自由燃烧速度测定仪由于结构设计缺陷，导致其在使用时，需要手动推动点火装置进行卷烟点燃、不能适用现在多规格卷烟的测试以及卷烟燃烧产生的废气停留在实验室内，影响环境和工作人员健康的问题。
5.本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
6.一种卷烟自由燃烧速度测定装置，包括工作台，所述工作台上设置有基台，所述基台的中部设置有插烟板，所述基台上设置有点火机构，所述点火机构包括第一点火组件和第二点火组件，所述第一点火组件和第二点火组件对称设置在插烟板的两侧，所述基台上
设置有连接柱，所述连接柱上设置有图像采集组件和烟气收集组件，所述图像采集组件位于烟气收集组件内。
7.进一步，所述插烟板包括基体、卡接块、连接板和插烟座，所述卡接块固定设置在基体上，所述基台上设置有卡接槽，所述卡接块卡接在卡接槽内，所述基体上开设有通槽，所述基体于通槽的两侧开设有连接槽，所述连接板设置在通槽内，所述连接板上对称设置有耳板，所述耳板固定设置在连接槽内，所述插烟座均匀设置在连接板的两侧，所述插烟座内均设置有插针，这样设置，插烟板上的连接板和插烟座便于更换，从而能够稳定插接普通烟、中支烟和细烟，进而插接不同规格的烟支。
8.进一步，所述第一点火组件和第二点火组件结构相同，所述第一点火组件包括直线电机、电机座、支撑板、导轨和点火件，所述电机座固定设置在基台上，所述直线电机固定设置在电机座上，所述支撑板对称设置在基台上，所述导轨设置在基台上，并与两个支撑板固定连接，所述点火件设置在两个支撑板之间，并与直线电机的输出轴固定连接，这样设置，通过直线电机工作，能够带动点火件靠近插烟板上的烟支进行点火，避免手动操作容易导致烟支褶皱。
9.进一步，所述点火件包括推板、第一滑动板、第二滑动板、隔热板、保护板和加热线圈，所述推板设置在两个支撑板之间，所述第一滑动板和第二滑动板均设置在推板上，所述支撑板上开设有第一滑槽，所述第一滑槽贯穿导轨，所述第一滑动板位于第一滑槽内，所述支撑板上开设有第二滑槽，所述第二滑动板位于第二滑槽内，所述隔热板设置在第二滑动板的自由端，所述隔热板上均匀开设有多个凹槽，所述加热线圈设置在凹槽内，所述保护板设置在隔热板上，所述保护板上于加热线圈的位置开设有过烟孔，所述导轨上设置有接近开关，这样设置，一方面，能够将第一滑动板和第二滑动板滑动安装在支撑板，使点火件不工作时，不会影响插烟板插烟，另一方面，能够分别对插烟板上烟支进行点燃，且不会造成烟支褶皱。
10.进一步，所述基台上于插烟板的两侧均开设有放置槽，所述放置槽内滑动设置有收纳盒，所述收纳盒上设置有把手，这样设置，能够将烟支燃烧后的烟灰集中收集，方便清理。
11.进一步，所述图像采集组件包括横板、安装座、视觉传感器和灯组，所述横板设置在连接柱上，所述安装座固定设置在横板上，所述视觉传感器固定设置在安装座的中部，所述灯组均匀设置在安装座上，这样设置，能够对烟支静燃时的燃烧速度进行拍摄，并传输到计算机内，进行燃烧速度测试。
12.进一步，所述烟气收集组件包括第一罩体、第二罩体、第一导流罩、第二导流罩、气缸、导杆、封堵件和收集件，所述第二罩体固定设置在第一罩体上，所述第一罩体设置在横板上，所述第一导流罩设置在第一罩体内，所述第一导流罩上设置有第一固定板，所述第一固定板与第一罩体的内壁固定连接，所述第二导流罩设置在第一导流罩上，所述第二导流罩上设置有第二固定板，所述第二固定板与第一罩体的内壁连接，所述横板穿出第一导流罩和第二导流罩，所述第一导流罩的顶部开设有导流孔，所述第二固定板上开设有多个通孔，所述气缸固定设置在连接柱内，所述气缸的输出轴末端设置有传动板，所述传动板与横板固定连接，所述连接柱上开设有轨迹槽，所述轨迹槽与横板匹配，所述导杆对称设置在气缸的两侧，所述导杆穿设在传动板上，所述封堵件设置在第一罩体上，并与导流孔传动连
接，所述收集件与封堵件连通，这样设置，能够将烟支燃烧产生的烟气收集，避免停留在实验室内，影响实验室的环境以及工作人员的健康。
13.进一步，所述所述封堵件包括支撑杆、安装板、电动推杆、推动块、套筒、密封套和密封块，所述支撑杆均匀设置在第一罩体上，所述安装板设置在支撑杆上，所述电动推杆设置在安装板上，所述推动块设置在电动推杆的自由端，所述套筒穿设在第二罩体和第二导流罩上，所述推动块与套筒的顶部固定连接，所述密封套套设在套筒上，所述套筒上圆周开设有多个气孔，所述气孔贯穿密封套，所述密封块固定设置在套筒内，所述收集件的一端穿设在密封块内，所述套筒上开设有移动槽，所述收集件位于移动槽内，这样设置，避免收集件工作时影响卷烟自由燃烧。
14.进一步，所述收集件包括波纹软管、负压机、法兰、硅胶管和水箱，所述波纹软管的一端固定连接在密封块上，并穿出移动槽，所述负压机通过法兰固定安装在工作台上，所述波纹软管的另一端与负压机的输入端连接，所述硅胶管的一端与负压机的输出端连接，另一端位于水箱内，所述水箱上设置有盖板，所述水箱上对称设置有手柄，所述水箱上设置有刻度线，这样设置，通过负压机间歇性工作，能够将产生的烟气排入水箱内，并通过水箱内的药剂对烟气进行溶解，从而将烟气净化。
15.本发明还公开了一种卷烟自由燃烧速度测定装置的应用，应用于常规烟、中支烟和细烟。
16.常规烟的直径为24.2mm，长度为84mm。中支烟的直径为20-22.5mm，长度为88-94mm。细烟的直径为17mm，长度为90-97mm。
17.本发明一种卷烟自由燃烧速度测定装置及其应用，具有如下优点：
18.1、通过基台、插烟板、点火机构、图像采集组件和烟气收集组件的相互配合，能够测定多种规格烟支的自由燃烧速度，并将烟支燃烧产生的烟气收集、净化，避免影响实验室环境以及工作人员健康；
19.2、点火机构包括第一点火组件和第二点火组件，第一点火组件和第二点火组件结构相同，第一点火组件包括直线电机、电机座、支撑板、导轨和点火件，通过直线电机、电机座、支撑板、导轨和点火件的相互配合，能够分别对插烟板上不同规格烟支进行点燃，方便、快捷，避免手动点燃造成烟支褶皱，且同一检测环境下，同时对一组10支卷烟进行测试，保证检测的一致性；花费时间约7分钟，能快速检测和出检测结果；
20.3、图像采集组件包括横板、安装座、视觉传感器和灯组，通过视觉传感器和灯组的相互配合，测试精度高，能够将燃烧时间精确到0.01s。
21.4、烟气收集组件包括第一罩体、第二罩体、第一导流罩、第二导流罩、气缸、导杆和收集件，通过第一罩体、第二罩体、第一导流罩、第二导流罩、气缸、导杆和收集件的相互配合，能够将烟支自由燃烧时产生的烟气收集、净化，避免影响烟气扩散到实验室，影响实验室环境以及工作人员的身体健康。
附图说明
22.图1是本发明一种卷烟自由燃烧速度测定装置及其应用的结构示意图；
23.图2是本发明一种卷烟自由燃烧速度测定装置及其应用的剖视结构示意图一；
24.图3是图2中a处的放大结构示意图；
25.图4是图2中b处的放大结构示意图；
26.图5是本发明一种卷烟自由燃烧速度测定装置及其应用的剖视结构示意图二；
27.图6是本发明一种卷烟自由燃烧速度测定装置及其应用中插烟板的结构示意图；
28.图7是本发明一种卷烟自由燃烧速度测定装置及其应用中插烟板的拆分结构示意图；
29.图8是本发明一种卷烟自由燃烧速度测定装置及其应用中图像采集组件的结构示意图；
30.图9是本发明一种卷烟自由燃烧速度测定装置及其应用中控制关系图；
31.其中，工作台1、基台2、放置槽201、卡接槽202、电源开关21、点火开关22、接口23、电机座24、直线电机241、支撑板25、第二滑槽251、导轨26、接近开关261、第一滑槽262、推板27、第一滑动板271、第二滑动板272、隔热板28、凹槽281、加热线圈282、保护板283、过烟孔284；
32.基体3、通槽301、连接槽302、卡接块31、连接板32、耳板321、螺钉322、插烟座33、插针34、收纳盒4、把手41、连接柱5、轨迹槽501、横板51、安装座52、视觉传感器521、灯组522、传动板53、气缸54、导杆55；
33.第一罩体6、第二罩体61、第一导流罩62、第一固定板621、导流孔622、第二导流罩63、第二固定板631、通孔632、波纹软管64、负压机65、法兰651、硅胶管66、水箱7、盖板71、手柄72、刻度线73、支撑杆8、安装板81、电动推杆82、推动块821、套筒83、气孔831、移动槽832、密封套84、密封块85。
具体实施方式
34.以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
35.如图1-9所示，本发明的一种卷烟自由燃烧速度测定装置及其应用，包括工作台1，工作台1上设置有基台2，基台2的中部设置有插烟板，用于插接不同规格的烟支，例如普通烟、中支烟和细烟。基台2上设置有点火机构，点火机构包括第一点火组件和第二点火组件，第一点火组件和第二点火组件对称设置在插烟板的两侧，通过第一点火组件和第二点火组件的相互配合，能够对插烟板两侧插接的烟支进行自动点火，方便、快捷。基台2上设置有连接柱5，连接柱5上设置有图像采集组件和烟气收集组件，图像采集组件位于烟气收集组件内，通过图像采集组件的设置，能够对插烟板上烟支自由燃烧的速度进行拍摄，并配合计算机能够测定烟支的自由燃烧速度；通过烟气收集组件的设置，能够将烟支燃烧产生的烟气收集并净化，避免产生的烟气停留在实验室内，影响实验室环境以及工作人员的身体健康，同时，避免直接排放到外界环境中，污染环境。基台2上设置有电源开关21，用于启动整个装置。基台2上设置有点火开关22，用于控制第一点火组件和第二点火组件工作。基台2上设置有接口23，接口23用于连接计算机，使计算机能够采集整个装置的测试数据，并进行分析。
36.插烟板包括基体3、卡接块31、连接板32和插烟座33，卡接块31固定设置在基体3上，基台2上设置有卡接槽202，卡接块31卡接在卡接槽202内，将基体3卡接在基台2上。基体3上开设有通槽301，基体3于通槽301的两侧开设有连接槽302，连接板32设置在通槽301内，连接板32上对称设置有耳板321，耳板321通过螺钉322固定设置在连接槽302内，将连接板32可拆卸的安装在基体3上。插烟座33均匀设置在连接板32的两侧，用于插接烟支，通过更
换不同的直径的插烟座33，使插烟板能够插接普通烟、中支烟和细烟，从而插接不同规格的烟支。插烟座33设置为两种规格，第一种插烟座的直径为6.5mm，满足圆周20mm及以下卷烟需求；第二种插烟座的直径为8mm，满足圆周20.1～24.6mm卷烟需求。插烟座33内均设置有插针34，通过插针34的设置，进一步将插接在插烟座33内的烟支稳定插接，一方面，保持烟支水平，另一方面，避免意外掉落。
37.第一点火组件和第二点火组件结构相同。第一点火组件包括直线电机241、电机座24、支撑板25、导轨26和点火件，电机座24固定设置在基台2上，直线电机241固定设置在电机座24上。支撑板25对称设置在基台2上，导轨26固定设置在基台2上，并与两个支撑板25固定连接。点火件设置在两个支撑板25之间，并与直线电机241的输出轴固定连接，当直线电机241工作时，能够带动点火件靠近插烟板上的烟支进行点火，避免手动操作容易导致烟支变形、褶皱。
38.点火件包括推板27、第一滑动板271、第二滑动板272、隔热板28、加热线圈282和保护板283，推板27设置在两个支撑板25之间，第一滑动板271和第二滑动板272均设置在推板27上，支撑板25上开设有第一滑槽262，第一滑槽262贯穿导轨26，第一滑动板271位于第一滑槽262内。支撑板25上开设有第二滑槽251，第二滑动板272位于第二滑槽251内，隔热板28固定设置在第二滑动板272的自由端。隔热板28上等间距开设有多个凹槽281，凹槽281与插烟座对应。加热线圈282设置在凹槽281内，加热线圈282用于对插接在插烟座33上的烟支进行点燃。导轨26上设置有接近开关261，保证隔热板28上的加热线圈282接近卷烟燃烧端，停留5-10s进行点火，点火后自动控制直线电机241工作，使隔热板28和加热线圈282退回到原位。保护板283通过螺栓固定设置在隔热板28上，保护板283上于加热线圈282的位置开设有过烟孔284，一方面，使烟支能够与加热线圈282接触点火，另一方面，在连续测试时，避免工作人员触碰到加热线圈282，导致烫伤。点火件采用延时控制电路，延时控制电路采用555定时器，触发后20-30s断开加热电路，时间可调，保证第一次点烟后还有未点燃的卷烟进行第二次点火，也避免长时间加热。
39.基台2上于插烟板的两侧均开设有放置槽201，放置槽201内滑动设置有收纳盒4，收纳盒4上设置有把手41，通过收纳盒4的设置，能够将烟支燃烧后的烟灰集中收集，方便清理。
40.图像采集组件包括横板51、安装座52、视觉传感器521和灯组522，横板51设置在连接柱5上，安装座52固定设置在横板51上，视觉传感器521固定设置在安装座52的中部，用于将插烟板两侧的烟支自由燃烧情况传输至计算机的控制系统内。灯组522均匀设置在安装座52上，用于为视觉传感器521提供照明。通过视觉传感器521、灯组522和计算机的相互配合，能够对烟支静燃时的燃烧速度进行拍摄，并传输到计算机内，进行燃烧速度测试。
41.视觉传感器521，采用图像标记卷烟燃烧的起始点和终止点。起始点位置规定为卷烟燃烧端起轴向5mm处，保证卷烟燃烧后在5mm处形成燃烧锥。视觉传感器521工作时，计算机控制系统能显示卷烟轴向上标记的两个箭头，观察是否在同一水平线上，表明插入卷烟的轴向与插烟板垂直面是否垂直，检测插入插孔的卷烟轴向位置是否水平。控制系统中的数据处理系统能标记30mm(常规卷烟)或40mm、50mm(中、细支异型卷烟)的燃烧长度，误差不会大于0.2mm。数据处理系统，通过视觉传感器521采集的数据，进行分析和处理，计算机的操作界面采用vb编程语言编写，形成各项数据表格。表格里面包括10支卷烟燃烧状态、耗
时、速度、速度均值、速度最大值、速度最小值、变异系数、测试时间、测试卷烟牌号和检验员信息。
42.烟气收集组件包括第一罩体6、第二罩体61、第一导流罩62、第二导流罩63、气缸54、导杆55、封堵件和收集件，第二罩体61固定设置在第一罩体6上，第一罩体6设置在横板51上，将第一罩体6和第二罩体61稳定安装在横板51上。第一导流罩62设置在第一罩体6内，第一导流罩62的截面呈锥形，便于烟气的流动。第一导流罩62上设置有第一固定板621，第一固定板621与第一罩体6的内壁固定连接。第二导流罩63设置在第一导流罩62上，第二导流罩63的截面呈锥形，第二导流罩63上设置有第二固定板631，第二固定板631与第一罩体6的内壁固定连接。横板51穿出第一导流罩62和第二导流罩63，用于进一步将第一导流罩62和第二导流罩63固定安装在第一罩体6内。第一导流罩62的顶部开设有导流孔622，第二固定板631上开设有多个通孔632，当烟支燃烧产生的烟气通过导流孔622沿第一导流罩62和第二导流罩63之间的间隙进入通孔632，从而收集在第二导流罩63和第二罩体61之间。气缸54固定设置在连接柱5内，气缸54的输出轴末端固定设置有传动板53，传动板53与横板51固定连接，连接柱5上开设有轨迹槽501，轨迹槽501与横板51匹配，当气缸54工作时，能够带动传动板53在连接柱5内移动，从而带动横板51沿轨迹槽501移动，横板51移动带动第一罩体6、第二罩体61、第一导流罩62、第二导流罩63、封堵件和图像采集组件上下移动，一方面，能够在烟支自由燃烧速度测试时，将烟支全部罩住，避免烟支燃烧产生的烟气扩散到实验室，影响实验室环境和工作人员的健康。另一方面，不会影响图像采集组件的工作以及不会影响卷烟自由燃烧速度的测定。导杆55对称设置在气缸54的两侧，导杆55穿设在传动板53上，用于对传动板53导向，避免横板51与轨迹槽501卡死。收集件与封堵件连通，用于收集并净化卷烟燃烧产生的烟气。
43.封堵件包括支撑杆8、安装板81、电动推杆82、推动块821、套筒83、密封套84和密封块85，支撑杆8均匀设置在第一罩体6上，安装板81固定设置在支撑杆8上，电动推杆82设置在安装板81上，推动块821设置在电动推杆82输出轴的自由端。套筒83穿设在第二罩体61和第二导流罩63上，推动块821与套筒83的顶部固定连接，使电动推杆82工作时，能够带动套筒83移动。密封套84套设在套筒83上，用于将套筒83与第二导流罩63以及第二罩体61的连接处密封。套筒83上圆周开设有多个气孔831，气孔831贯穿密封套84，使收集在第二导流罩63和第二罩体61之间的烟气废气能够进入套筒83内，从而能够进入波纹软管64内。密封块85固定设置在套筒83内，收集件的一端穿设在密封块85内，避免烟气废气逸散到外界。套筒83上开设有移动槽832，收集件位于移动槽832内，避免套筒83的移动影响收集件的使用。当电动推杆82工作时，能够带动套筒83和密封套84下降，从而将导流孔622密封，使收集件在工作时，不会影响卷烟自由燃烧的速度。
44.收集件包括波纹软管64、负压机65、法兰651、硅胶管66和水箱7，波纹软管64的一端固定连接在密封块85上，并穿出移动槽832。负压机65通过法兰651固定安装在工作台1上。波纹软管64的另一端与负压机65的输入端连接，硅胶管66的一端与负压机65的输出端连接，另一端位于水箱7内，用于将烟气废气输送进入水箱7。水箱7内灌装有自来水和双氧水的混合物，能够溶解并过滤烟气，使排出的气体不会对环境造成影响。水箱7上设置有盖板71，水箱7上对称设置有手柄72，便于水箱7的使用。水箱7上设置有刻度线73，便于水箱7内的废水及时处理。通过负压机65间歇性工作，能够将产生的烟气排入水箱7内，并通过水
箱7内的药剂对烟气进行溶解，从而将烟气净化。
45.本实施例的使用方法：使用时，将需要测试的烟支按照不同的规格分别插接在基体3两侧的插烟座33内，保持烟支水平，打开计算机桌面上的视觉软件，选择软件控制并选择卷烟测试，打开卷烟自由燃烧速度测定仪操作系统软件，根据待测试烟支规格长度，选择卷烟长度(30、40、50)mm，通过视觉软件控制的视觉传感器521查看烟支上两个“箭头”是否在水平在正面位置上，否则对烟支做调整，通过点火开关22启动，直线电机241工作，直线电机241工作过程中，带动推板27在两个支撑板25之间移动，推板27移动带动第一滑动板271和第二滑动板272移动，第一滑动板271在移动过程中触发接近开关261，此时，第二滑动板272带动隔热板28、加热线圈282靠近烟支的燃烧端，并使烟支的燃烧端与加热线圈接触，并点燃烟支，点燃全部烟支后，直线电机241再次工作，带动隔热板28、第一滑动板271和第二滑动板272复位，气缸54启动，气缸54的输出轴下降，带动第一罩体6、第二罩体61、横板51、视觉传感器521、灯组522、第一导流罩62和第二导流罩63下降，将点燃后的烟支全部罩住，使烟支燃烧时产生的烟气沿第一导流罩62、导流孔622、通孔632进入第二导流罩63和第二罩体61之间，当烟气积累到一定程度后，电动推杆82启动，电动推杆82的输出轴带动推动块821下降，推动块821下降带动套筒83和密封套84下降，使套筒83和密封套84将导流孔622密封，负压机65启动，通过波纹软管64将积累的烟气抽吸，使烟气沿硅胶管66进入水箱7内，烟气与水箱7内的混合液接触并净化，负压机65抽吸完成后，电动推杆82的输出轴收缩，使导流孔622打开，从而使烟气废气能够再次暂存。
46.全部烟支燃烧后，再次启动气缸54，气缸54的输出轴带动传动板53上升，传动板53带动横板51、第一罩体6、第二罩体61、第一导流罩62、第二导流罩63和电动推杆82上升，使插烟板暴露，将插烟板上的烟蒂以及收纳盒4里面的烟灰清理后，即可开始下一次测试。
47.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。