專利名稱：活塞式恒壓可控制氣流源測流量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙草儀器標(biāo)準(zhǔn)器具檢定領(lǐng)域，具體的講，涉及到一種用于卷煙用紙透氣度標(biāo)準(zhǔn)器具檢定或研究的活塞式恒壓可控制氣流源測流量裝置，卷煙紙透氣度的標(biāo)準(zhǔn)器具是用來校準(zhǔn)相關(guān)煙用紙張檢測儀器，使測量檢測儀器達(dá)到正常工作狀態(tài)，每個標(biāo)準(zhǔn)器具對應(yīng)相關(guān)參數(shù)的一個梯度值，活塞式恒壓可控制氣流源測流量裝置可以對卷煙紙透氣度的標(biāo)準(zhǔn)器具進行計量。
背景技術(shù)：
在檢定卷煙紙透氣度標(biāo)準(zhǔn)器具時，氣流經(jīng)過測量回路，在回路中采用節(jié)流方式控制氣流流量，由流量計串聯(lián)在氣路中進行監(jiān)視，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥使透氣度標(biāo)準(zhǔn)器具兩端的壓差達(dá)到IKpa穩(wěn)定壓差時，獲取透氣度參數(shù)。卷煙紙透氣度標(biāo)準(zhǔn)器可分為正壓透氣度標(biāo)準(zhǔn)器、負(fù)壓透氣度標(biāo)準(zhǔn)器，透氣度標(biāo)準(zhǔn)器的標(biāo)定值分布在0. 03L/min-60L/min范圍內(nèi)。在實驗室條件下，測量過程中通常是由壓縮空氣提供氣流，對于正壓透氣度標(biāo)準(zhǔn)器，由壓縮空氣直接提供正壓氣流；對于負(fù)壓透氣度標(biāo)準(zhǔn)器，由壓縮空氣通過負(fù)壓發(fā)生器，由負(fù)壓發(fā)生器再產(chǎn)生負(fù)壓氣流。在實際應(yīng)用中會出現(xiàn)以下情況，1、手動調(diào)節(jié)節(jié)流閥并使其壓差穩(wěn)定在極小的波動范圍內(nèi)是非常難做到的。2、對于大流量的正壓透氣度標(biāo)準(zhǔn)器測量時消耗壓縮空氣快， 造成回路內(nèi)氣流、壓力變化快，造成透氣度標(biāo)準(zhǔn)器不能穩(wěn)定在測量條件。造成測量結(jié)果波動大。3、對大流量負(fù)壓透氣度標(biāo)準(zhǔn)器測量時，通過負(fù)壓發(fā)生器所需的壓縮空氣消耗更大更快， 同樣會產(chǎn)生回路內(nèi)的流量、壓力變化快，波動大的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是針對當(dāng)前多種透氣度流量盤標(biāo)準(zhǔn)器具需要不同的正壓、負(fù)壓的檢定條件，發(fā)明一種實現(xiàn)透氣度流量盤標(biāo)準(zhǔn)器計量或研究的活塞式恒壓可控制氣流源測流量裝置，該裝置針對煙草專用設(shè)備卷煙用紙透氣度標(biāo)準(zhǔn)器具計量功能，具有應(yīng)用簡單方便， 在煙草實驗室專用設(shè)備的研究領(lǐng)域可實現(xiàn)在不同設(shè)定壓差條件下實驗研究工作，該裝置通過控制器的設(shè)定的程自動控制完成運行。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的活塞式恒壓可控制氣流源測流量裝置，包括直線運動抽吸系統(tǒng)和測量測試單元以及用于控制抽吸系統(tǒng)和測量測試單元的控制器，所述直線運動系統(tǒng)由四組活塞缸體、與四個活塞桿相連接的絲杠以及與驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動的伺服電機構(gòu)成；所述測量測試單元包括安裝在活塞缸體前端出氣口處的工作接口、工作電磁閥、測量電磁閥、標(biāo)準(zhǔn)器具卡具、卡具接口以及流量測試單元；伺服電機的轉(zhuǎn)動和活塞桿運動區(qū)間的限位開關(guān)均由控制器控制；在活塞缸體出氣口處設(shè)置有壓力傳感器，在標(biāo)準(zhǔn)器具卡具的進氣端設(shè)置有壓力傳感器，在標(biāo)準(zhǔn)器具卡具內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器，所有電磁閥、 壓力傳感器和溫度傳感器均與控制器電連接。在工作接口上還設(shè)置有通入大氣的氣路，并在該氣路上安裝有回程電磁閥和消聲ο絲杠與四組活塞缸體平行設(shè)置，四根活塞桿通過設(shè)置在活塞桿尾端的連接塊與套裝在絲杠上的絲母連接；絲杠一端通過聯(lián)軸節(jié)與伺服電機同軸連接。工作時伺服電機驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)，使絲母沿絲杠進行直線運動，絲母與活塞桿通過連接塊連接，即活塞由絲母牽引，并隨絲母同步直線運動，根據(jù)需要在活塞缸內(nèi)的活塞前端形成正壓或負(fù)壓的氣流，該氣流通過工作接口的引出供測量實驗使用。本發(fā)明具備在同一裝置上能產(chǎn)生控制正壓、負(fù)壓兩種情況下的氣體流量，裝置具有四個園柱形活塞缸體，控制器根據(jù)透氣度流量盤的標(biāo)定流量自動選擇啟動缸體數(shù)，自動控制完成檢定過程，由于缸體內(nèi)不形成高速氣流，所以氣流所產(chǎn)生的熱量很小，并且有氣體溫度的檢測，能在計算過程中自動進行補償，另一方面，由于采用了伺服電機驅(qū)動，具有實時響應(yīng)速度快，精度高的特點，使裝置較容易獲得穩(wěn)定壓差時的氣流。該裝置能根據(jù)計量檢定規(guī)程設(shè)定固定壓差，免除手動調(diào)節(jié)節(jié)流閥控制壓差的難度。對卷煙用紙透氣度標(biāo)準(zhǔn)器具進行計量檢定，提高了檢定工作的效率和準(zhǔn)確性。該裝置也可根據(jù)科研需要調(diào)節(jié)改變裝置壓力為科研項目提供便捷的試驗條件。本發(fā)明的實質(zhì)性特點是控制器根據(jù)各部位氣體溫度、壓力傳感器等反饋信號，通過補償運算，根據(jù)設(shè)定的技術(shù)指標(biāo)要求，發(fā)出指令，由伺服電機驅(qū)動的活塞抽吸
1.設(shè)置被測器具壓差指標(biāo)條件，活塞通過調(diào)速改變氣路中氣流流量，進而引起被測器具壓力變化，當(dāng)被測器具的壓差達(dá)到設(shè)定條件時，保持該壓力恒定，活塞運動速度鎖定，從而形成穩(wěn)定的氣流。 2.根據(jù)測量需求，選用氣路中流量測試單元的質(zhì)量流量計或體積流量計，對該氣體流量進行測量。


圖1 本發(fā)明的原理設(shè)計示意圖。圖2 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3 圓片狀透氣率標(biāo)準(zhǔn)盤及標(biāo)準(zhǔn)器具卡具示意圖。圖1-3中，1、園柱形活塞缸體，2、活塞，3、活塞桿，4、活塞座，5、連接塊，6、絲母，7、 絲杠，8、絲杠座，9、聯(lián)軸節(jié)，10、伺服電機，11、工作接口，12、工作電磁閥，13、回程電磁閥， 14、壓力傳感器，15、溫度傳感器，16、標(biāo)準(zhǔn)器具卡具，17、卡具后接口，18、消聲過濾器，19、限位開關(guān)，20、控制系統(tǒng)，21、圓片狀透氣率標(biāo)準(zhǔn)盤，22、“0”型密封圈，23、壓力傳感器，24、前端測量工作電磁閥，25、前端測量隔離電磁閥，26、后端測量隔離電磁閥，27、后端測量工作電磁閥，28、后端測量通氣電磁閥，29、前端測量通氣電磁閥，30、流量測試單元，31、卡具前接口。圖中-----電氣連接，——氣路連接。
具體實施例方式本發(fā)明以下結(jié)合附圖做進一步描述
如圖1-3所示本發(fā)明的活塞式恒壓可控制氣流源測流量裝置，包括直線運動抽吸系統(tǒng)和測量測試單元以及用于控制抽吸系統(tǒng)和測量測試單元的控制器20，所述直線運動系統(tǒng)由四組活塞缸體1、與四個活塞桿3相連接的絲杠7以及與驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動的伺服電機10構(gòu)成；所述測量測試單元包括安裝在活塞缸體前端出氣口處的工作接口 11、工作電磁閥、測量電磁閥、標(biāo)準(zhǔn)器具卡具16、卡具接口以及流量測試單元30 ；伺服電機10的轉(zhuǎn)動和活塞桿 3運動區(qū)間的限位開關(guān)均由控制器20控制；在活塞缸體1出氣口處設(shè)置有壓力傳感器23， 在標(biāo)準(zhǔn)器具卡具16的進氣端設(shè)置有壓力傳感器14，在標(biāo)準(zhǔn)器具卡具16內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器15，所有電磁閥、壓力傳感器和溫度傳感器均與控制器20電連接。在工作接口 11上還設(shè)置有通入大氣的氣路，并在該氣路上安裝有回程電磁閥13 和消聲器18。絲杠7與四組活塞缸體1平行設(shè)置，四根活塞桿通過設(shè)置在活塞桿尾端的連接塊 5與套裝在絲杠7上的絲母6連接；絲杠7 —端通過聯(lián)軸節(jié)9與伺服電機10同軸連接。在做流量測試時，可分別對被測標(biāo)準(zhǔn)器具的前后進行檢測。在前端測量工作電磁閥對、后端測量隔離電磁閥沈、前端測量通氣電磁閥四導(dǎo)通；前端測量隔離電磁閥25、后端測量工作電磁閥27、后端測量通氣電磁閥28關(guān)閉時，流量測試單元30處于前端測試方式，反之，裝置處于后端測試方式。該裝置中的標(biāo)準(zhǔn)器具卡具16可嵌入圓片狀透氣率標(biāo)準(zhǔn)盤21 (即標(biāo)準(zhǔn)器具)。該裝置的各項功能實現(xiàn)均有控制器完成。本發(fā)明以下結(jié)合附圖將各部件運動工作過程描述如下
本裝置在使用中可選擇負(fù)壓工作測量和正壓工作測量條件，即若活塞2向遠(yuǎn)離工作接口 11方向運動時，工作電磁閥12打開，回程電磁閥13關(guān)閉；活塞2向接近工作接口 11 方向運動時，回程電磁閥13打開，工作電磁閥12關(guān)閉；此時為負(fù)壓工作測量條件。反之，若活塞2向接近工作接口 11方向運動時，工作電磁閥12打開，回程電磁閥13關(guān)閉；活塞2向遠(yuǎn)離工作接口 11方向運動時，回程電磁閥13打開，工作電磁閥12關(guān)閉；此時為正壓工作測量條件。在使用中根據(jù)實際檢測要求，在控制器20上設(shè)置正負(fù)壓工作條件和前后測試方式條件。下面闡述本實例使用方法時，以負(fù)壓工作條件為例，園柱形活塞缸體1的內(nèi)截面積是均勻相等的。使用活塞式恒流恒壓源實驗檢定裝置檢定圓片狀透氣率標(biāo)準(zhǔn)盤21，將圓片狀透氣率標(biāo)準(zhǔn)盤21卡入標(biāo)準(zhǔn)器具卡具16，在控制器20上選擇恒壓抽吸方式和前后測試方式，并設(shè)定檢定測量所規(guī)定的工作氣流理論壓差值、標(biāo)準(zhǔn)溫度值、環(huán)境大氣壓值，其中，前后測試方式可在檢定過程中進行相互切換，在控制器20上啟動裝置，控制器20根據(jù)設(shè)定和運算， 調(diào)節(jié)活塞2抽吸流量，使之達(dá)到設(shè)定的壓差值，在工作周期內(nèi)工作電磁閥12打開、回程電磁閥13關(guān)閉，當(dāng)壓差傳感器14壓差值穩(wěn)定后，保持活塞2運行速度(伺服電機的轉(zhuǎn)速)，選擇流量測試單元30的體積流量計或質(zhì)量流量計測量流量。該流量值就是對應(yīng)約定壓差條件下圓片狀透氣率標(biāo)準(zhǔn)盤21的透氣率，活塞2運動至限位開關(guān)19進入回程期間，工作電磁閥 12關(guān)閉、回程電磁閥13打開，直到另一端的限位開關(guān)19后活塞2運動停止，裝置待測下一輪測試工作。
權(quán)利要求
1.一種活塞式恒壓可控制氣流源測流量裝置，其特征在于包括直線運動抽吸系統(tǒng)和測量測試單元以及用于控制抽吸系統(tǒng)和測量測試單元的控制器，所述直線運動系統(tǒng)由四組活塞缸體、與四個活塞桿相連接的絲杠以及與驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動的伺服電機構(gòu)成；所述測量測試單元包括安裝在活塞缸體前端出氣口處的工作接口、工作電磁閥、測量電磁閥、標(biāo)準(zhǔn)器具卡具、卡具接口以及流量測試單元；伺服電機的轉(zhuǎn)動和活塞桿運動區(qū)間的限位開關(guān)均由控制器控制；在活塞缸體出氣口處設(shè)置有壓力傳感器，在標(biāo)準(zhǔn)器具卡具的進氣端設(shè)置有壓力傳感器，在標(biāo)準(zhǔn)器具卡具內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器；所有電磁閥、壓力傳感器和溫度傳感器均與控制器電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式恒壓可控制氣流源測流量裝置，其特征在于在工作接口上還設(shè)置有通入大氣的氣路，并在該氣路上安裝有回程電磁閥和消聲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式恒壓可控制氣流源測流量裝置，其特征在于絲杠與四組活塞缸體平行設(shè)置，四根活塞桿通過設(shè)置在活塞桿尾端的連接塊與套裝在絲杠上的絲母連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式恒壓可控制氣流源測流量裝置，其特征在于絲杠一端通過聯(lián)軸節(jié)與伺服電機同軸連接。
全文摘要
一種活塞式恒壓可控制氣流源測流量裝置，其特征在于包括直線運動抽吸系統(tǒng)和測量測試單元以及用于控制抽吸系統(tǒng)和測量測試單元的控制器，所述直線運動系統(tǒng)由四組活塞缸體、與四個活塞桿相連接的絲杠以及與驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動的伺服電機構(gòu)成；所述測量測試單元包括安裝在活塞缸體前端出氣口處的工作接口、工作電磁閥、測量電磁閥、標(biāo)準(zhǔn)器具卡具、卡具接口以及流量測試單元。本發(fā)明可以對卷煙紙透氣度的標(biāo)準(zhǔn)器具進行計量，應(yīng)用簡單方便，在煙草實驗室專用設(shè)備的研究領(lǐng)域可實現(xiàn)在不同設(shè)定壓差條件下實驗研究工作。該裝置通過控制器的設(shè)定的程自動控制完成運行，提高了檢測工作的效率和準(zhǔn)確性。
文檔編號G01N15/08GK102507408SQ201110306509
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者常誠, 張勍, 李棟, 楊國濤, 楊榮超, 苗芊, 范黎, 蔣錦鋒, 趙航, 陳連芳, 馬明, 黃衛(wèi)東 申請人:中國煙草總公司鄭州煙草研究院