CN102507408A

CN102507408A - 活塞式恒压可控制气流源测流量装置

Info

Publication number: CN102507408A
Application number: CN2011103065095A
Authority: CN
Inventors: 张勍; 苗芊; 赵航; 杨荣超; 常诚; 黄卫东; 范黎; 陈连芳; 马明; 李栋; 蒋锦锋; 杨国涛
Original assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Current assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2012-06-20

Abstract

一种活塞式恒压可控制气流源测流量装置，其特征在于：包括直线运动抽吸系统和测量测试单元以及用于控制抽吸系统和测量测试单元的控制器，所述直线运动系统由四组活塞缸体、与四个活塞杆相连接的丝杠以及与驱动丝杠转动的伺服电机构成；所述测量测试单元包括安装在活塞缸体前端出气口处的工作接口、工作电磁阀、测量电磁阀、标准器具卡具、卡具接口以及流量测试单元。本发明可以对卷烟纸透气度的标准器具进行计量，应用简单方便，在烟草实验室专用设备的研究领域可实现在不同设定压差条件下实验研究工作。该装置通过控制器的设定的程自动控制完成运行，提高了检测工作的效率和准确性。

Description

活塞式恒压可控制气流源测流量装置

技术领域

本发明属于烟草仪器标准器具检定领域，具体的讲，涉及到一种用于卷烟用纸透气度标准器具检定或研究的活塞式恒压可控制气流源测流量装置，卷烟纸透气度的标准器具是用来校准相关烟用纸张检测仪器，使测量检测仪器达到正常工作状态，每个标准器具对应相关参数的一个梯度值，活塞式恒压可控制气流源测流量装置可以对卷烟纸透气度的标准器具进行计量。

背景技术

在检定卷烟纸透气度标准器具时，气流经过测量回路，在回路中采用节流方式控制气流流量，由流量计串联在气路中进行监视，通过调节节流阀使透气度标准器具两端的压差达到1Kpa稳定压差时，获取透气度参数。卷烟纸透气度标准器可分为正压透气度标准器、负压透气度标准器，透气度标准器的标定值分布在0.03L/min-60L/min范围内。在实验室条件下，测量过程中通常是由压缩空气提供气流，对于正压透气度标准器，由压缩空气直接提供正压气流；对于负压透气度标准器，由压缩空气通过负压发生器，由负压发生器再产生负压气流。在实际应用中会出现以下情况，1、手动调节节流阀并使其压差稳定在极小的波动范围内是非常难做到的。2、对于大流量的正压透气度标准器测量时消耗压缩空气快，造成回路内气流、压力变化快，造成透气度标准器不能稳定在测量条件。造成测量结果波动大。3、对大流量负压透气度标准器测量时，通过负压发生器所需的压缩空气消耗更大更快，同样会产生回路内的流量、压力变化快，波动大的现象。

发明内容

本发明的目的正是针对当前多种透气度流量盘标准器具需要不同的正压、负压的检定条件，发明一种实现透气度流量盘标准器计量或研究的活塞式恒压可控制气流源测流量装置，该装置针对烟草专用设备卷烟用纸透气度标准器具计量功能，具有应用简单方便，在烟草实验室专用设备的研究领域可实现在不同设定压差条件下实验研究工作，该装置通过控制器的设定的程自动控制完成运行。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：活塞式恒压可控制气流源测流量装置，包括直线运动抽吸系统和测量测试单元以及用于控制抽吸系统和测量测试单元的控制器，所述直线运动系统由四组活塞缸体、与四个活塞杆相连接的丝杠以及与驱动丝杠转动的伺服电机构成；所述测量测试单元包括安装在活塞缸体前端出气口处的工作接口、工作电磁阀、测量电磁阀、标准器具卡具、卡具接口以及流量测试单元；伺服电机的转动和活塞杆运动区间的限位开关均由控制器控制；在活塞缸体出气口处设置有压力传感器，在标准器具卡具的进气端设置有压力传感器，在标准器具卡具内设置有温度传感器，所有电磁阀、压力传感器和温度传感器均与控制器电连接。

在工作接口上还设置有通入大气的气路，并在该气路上安装有回程电磁阀和消声器。

丝杠与四组活塞缸体平行设置，四根活塞杆通过设置在活塞杆尾端的连接块与套装在丝杠上的丝母连接；丝杠一端通过联轴节与伺服电机同轴连接。工作时：伺服电机驱动丝杠旋转，使丝母沿丝杠进行直线运动，丝母与活塞杆通过连接块连接，即活塞由丝母牵引，并随丝母同步直线运动，根据需要在活塞缸内的活塞前端形成正压或负压的气流，该气流通过工作接口的引出供测量实验使用。

本发明具备在同一装置上能产生控制正压、负压两种情况下的气体流量，装置具有四个园柱形活塞缸体，控制器根据透气度流量盘的标定流量自动选择启动缸体数，自动控制完成检定过程，由于缸体内不形成高速气流，所以气流所产生的热量很小，并且有气体温度的检测，能在计算过程中自动进行补偿，另一方面，由于采用了伺服电机驱动，具有实时响应速度快，精度高的特点，使装置较容易获得稳定压差时的气流。

该装置能根据计量检定规程设定固定压差，免除手动调节节流阀控制压差的难度。对卷烟用纸透气度标准器具进行计量检定，提高了检定工作的效率和准确性。该装置也可根据科研需要调节改变装置压力为科研项目提供便捷的试验条件。

本发明的实质性特点是：控制器根据各部位气体温度、压力传感器等反馈信号，通过补偿运算，根据设定的技术指标要求，发出指令，由伺服电机驱动的活塞抽吸：

1. 设置被测器具压差指标条件，活塞通过调速改变气路中气流流量，进而引起被测器具压力变化，当被测器具的压差达到设定条件时，保持该压力恒定，活塞运动速度锁定，从而形成稳定的气流。

2. 根据测量需求，选用气路中流量测试单元的质量流量计或体积流量计，对该气体流量进行测量。

附图说明

图1：本发明的原理设计示意图。

图2：本发明的结构示意图。

图3：圆片状透气率标准盘及标准器具卡具示意图。

图1-3中，1、园柱形活塞缸体，2、活塞，3、活塞杆，4、活塞座，5、连接块，6、丝母，7、丝杠，8、丝杠座，9、联轴节，10、伺服电机，11、工作接口，12、工作电磁阀，13、回程电磁阀，14、压力传感器，15、温度传感器，16、标准器具卡具，17、卡具后接口，18、消声过滤器，19、限位开关，20、控制系统， 21、圆片状透气率标准盘，22、“o”型密封圈，23、压力传感器，24、前端测量工作电磁阀，25、前端测量隔离电磁阀，26、后端测量隔离电磁阀，27、后端测量工作电磁阀，28、后端测量通气电磁阀，29、前端测量通气电磁阀，30、流量测试单元，31、卡具前接口。

图中：┄┄ 电气连接， —— 气路连接。

具体实施方式

本发明以下结合附图做进一步描述：

如图1-3所示：本发明的活塞式恒压可控制气流源测流量装置，包括直线运动抽吸系统和测量测试单元以及用于控制抽吸系统和测量测试单元的控制器20，所述直线运动系统由四组活塞缸体1、与四个活塞杆3相连接的丝杠7以及与驱动丝杠转动的伺服电机10构成；所述测量测试单元包括安装在活塞缸体前端出气口处的工作接口11、工作电磁阀、测量电磁阀、标准器具卡具16、卡具接口以及流量测试单元30；伺服电机10的转动和活塞杆3运动区间的限位开关均由控制器20控制；在活塞缸体1出气口处设置有压力传感器23，在标准器具卡具16的进气端设置有压力传感器14，在标准器具卡具16内设置有温度传感器15，所有电磁阀、压力传感器和温度传感器均与控制器20电连接。

在工作接口11上还设置有通入大气的气路，并在该气路上安装有回程电磁阀13和消声器18。

丝杠7与四组活塞缸体1平行设置，四根活塞杆通过设置在活塞杆尾端的连接块5与套装在丝杠7上的丝母6连接；丝杠7一端通过联轴节9与伺服电机10同轴连接。

在做流量测试时，可分别对被测标准器具的前后进行检测。在前端测量工作电磁阀24、后端测量隔离电磁阀26、前端测量通气电磁阀29导通；前端测量隔离电磁阀25、后端测量工作电磁阀27、后端测量通气电磁阀28关闭时，流量测试单元30处于前端测试方式，反之，装置处于后端测试方式。

该装置中的标准器具卡具16可嵌入圆片状透气率标准盘21（即标准器具）。

该装置的各项功能实现均有控制器完成。

本发明以下结合附图将各部件运动工作过程描述如下：

本装置在使用中可选择负压工作测量和正压工作测量条件，即：若活塞2向远离工作接口11方向运动时，工作电磁阀12打开，回程电磁阀13关闭；活塞2向接近工作接口11方向运动时，回程电磁阀13打开，工作电磁阀12关闭；此时为负压工作测量条件。反之，若活塞2向接近工作接口11方向运动时，工作电磁阀12打开，回程电磁阀13关闭；活塞2向远离工作接口11方向运动时，回程电磁阀13打开，工作电磁阀12关闭；此时为正压工作测量条件。

在使用中根据实际检测要求，在控制器20上设置正负压工作条件和前后测试方式条件。

下面阐述本实例使用方法时，以负压工作条件为例，园柱形活塞缸体1的内截面积是均匀相等的。

使用活塞式恒流恒压源实验检定装置检定圆片状透气率标准盘21，将圆片状透气率标准盘21卡入标准器具卡具16，在控制器20上选择恒压抽吸方式和前后测试方式，并设定检定测量所规定的工作气流理论压差值、标准温度值、环境大气压值，其中，前后测试方式可在检定过程中进行相互切换，在控制器20上启动装置，控制器20根据设定和运算，调节活塞2抽吸流量，使之达到设定的压差值，在工作周期内工作电磁阀12打开、回程电磁阀13关闭，当压差传感器14压差值稳定后，保持活塞2运行速度（伺服电机的转速），选择流量测试单元30的体积流量计或质量流量计测量流量。该流量值就是对应约定压差条件下圆片状透气率标准盘21的透气率，活塞2运动至限位开关19进入回程期间，工作电磁阀12关闭、回程电磁阀13打开，直到另一端的限位开关19后活塞2运动停止，装置待测下一轮测试工作。

Claims

1.一种活塞式恒压可控制气流源测流量装置，其特征在于：包括直线运动抽吸系统和测量测试单元以及用于控制抽吸系统和测量测试单元的控制器，所述直线运动系统由四组活塞缸体、与四个活塞杆相连接的丝杠以及与驱动丝杠转动的伺服电机构成；所述测量测试单元包括安装在活塞缸体前端出气口处的工作接口、工作电磁阀、测量电磁阀、标准器具卡具、卡具接口以及流量测试单元；伺服电机的转动和活塞杆运动区间的限位开关均由控制器控制；在活塞缸体出气口处设置有压力传感器，在标准器具卡具的进气端设置有压力传感器，在标准器具卡具内设置有温度传感器；所有电磁阀、压力传感器和温度传感器均与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的活塞式恒压可控制气流源测流量装置，其特征在于：在工作接口上还设置有通入大气的气路，并在该气路上安装有回程电磁阀和消声器。

3.根据权利要求1所述的活塞式恒压可控制气流源测流量装置，其特征在于：丝杠与四组活塞缸体平行设置，四根活塞杆通过设置在活塞杆尾端的连接块与套装在丝杠上的丝母连接。

4.根据权利要求1所述的活塞式恒压可控制气流源测流量装置，其特征在于：丝杠一端通过联轴节与伺服电机同轴连接。