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CN109238936B - 一种补偿式通风率标准棒校准装置及其校准方法 - Google Patents

一种补偿式通风率标准棒校准装置及其校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种补偿式通风率标准棒校准装置及其校准方法，包括定量负压装置、夹具、第一压差传感器、第二压差传感器、流量传感器以及针型阀，夹具的两端部分别设有第一进气口和出气口，其侧面设有第二进气口，第一进气口与针型阀相连接，第二进气口与流量传感器相连接，夹具的出气口与定量负压装置的吸气口相连接，第一压差传感器并联在夹具的出气口处，第二压差传感器并联在第一进气口和第二进气口之间。具有自动读数与流量修正功能，消除了肉眼读数引入的人为误差；采用针型阀，补偿体积式流量传感器带来的压差。本校准装置具有准确度大、效率高、劳动强度低等优点。

Description

一种补偿式通风率标准棒校准装置及其校准方法
技术领域
本发明属于卷烟检测仪器标准件校准技术领域，具体涉及一种补偿式通风率标准棒校准装置及校准方法。
背景技术
通风率标准棒作为卷烟通风率测定仪和卷烟物理性能综合测试台上使用的标准件，起着通风率量值传递作用。通风率标准棒在日常实际使用过程中，由于操作频率高和环境复杂等因素，可能会发生表面破损污染、端面和侧面通风孔堵塞、材质老化等变化，导致通风率标准棒计量性能发生改变，影响通风率数据测量的准确性。
为保证通风率标准棒量值传递的准确可靠，需对通风率标准棒进行校准。目前，烟草行业普遍采用皂膜流量计作为标准对通风率标准棒的总气流量和通风流量进行测量。采用皂膜流量计对通风率标准棒进行校准有三方面缺陷，一是肉眼读数引入人为误差，且测试时间长，效率低下，劳动强度较大；二是流经通风率标准棒的测试空气被皂膜浸湿，会导致空气粘度减少和被测流量增大；三是皂膜流量计的皂膜和皂膜管引入压差，会对流量测量准确度产生影响。因此，有必要研制一套准确度大、效率高的补偿式通风率标准棒校准装置，并建立相应的通风率标准棒校准方法。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种补偿式通风率标准棒校准装置及校准方法。
一种补偿式通风率标准棒校准装置，包括产生恒定负压气流的定量负压装置、夹持标准棒的夹具、第一压差传感器、第二压差传感器、流量传感器以及开度可调的针型阀，所述夹具的两端部分别设有第一进气口和出气口，其侧面设有第二进气口，第一进气口与针型阀相连接，第二进气口与所述流量传感器相连接，所述夹具的出气口与定量负压装置的吸气口相连接，所述第一压差传感器并联在夹具的出气口处，所述第二压差传感器并联在第一进气口和第二进气口之间。
所述定量负压装置包括真空发生器、音速喷嘴以及过滤调压阀，所述真空发生器正压端与过滤调压阀连接，所述音速喷嘴出气口与真空发生器负压端连接，所述夹具的出气口与音速喷嘴吸气口相连接。
所述标准棒为圆柱体结构，其包括进气端面、出气端面、外圆柱面，总毛细管孔贯穿于出气端面和进气端面之间，外圆柱面靠近出气端面部位设有通风毛细管孔，通风毛细管孔与总毛细管孔相贯通。
所述流量传感器为体积式流量传感器，其准确度不低于0.5级，附带气体温度、大气压力测量装置。
所述第一压差传感器和第二压差传感器的准确度不低于0.1级。
一种标准棒通风率校准方法，包括以下步骤：
S1：总流量测量，在不安装标准棒其针型阀开度为0的情形下，稳压气源进入过滤调压阀，所述的稳压气源压力不小于0.7MPa。
调压后的压缩空气在真空发生器的作用下，产生负压；负压空气流经固定尺寸的音速喷嘴后，产生吸气作用，在音速喷嘴的吸气口处出现恒定流量，所述的恒定流量为17.5mL/s。
流量传感器测量值即为音速喷嘴的恒定流量值，也是标准棒校准时其出气端面流出的总流量值，记录此时体积式流量传感器的流量值Q1、气体温度T1、大气压力P1；
S2:将标准棒安装入夹具中，通风毛细管孔对应夹具的第二进气口，夹具的靠近的第一进气口处的内壁与标准棒的外圆柱面密封；
S3：通风流量测量，音速喷嘴吸气口处的气体流量仍为与S1中相同的恒定流量，在恒定流量的抽吸过程中，一路气体从针型阀、标准棒的进气端面流入，另一路气体经流量传感器和标准棒的通风毛细管口流入，第一压差传感器测量标准棒出气端面流量出口处的压力，第二压差传感器测量针型阀出口与流量传感器出口的压差；流量传感器在测量标准棒的通风流量时，其自身存在的固有压降改变了通风率标准棒的实际通风流量，因此，通过在通风率标准棒进气端面的流量入口串联可调阻值的针型阀，平衡流量传感器引入的压降；
在标准棒通风流量测量过程中，不断调节针型阀的开度大小，当第二压差传感器示值为零时，记录流量传感器的流量值Q2、气体温度T2、大气压力T2及第一压差传感器的压力值PD；
S4：流量修正，通风率标准棒校准时的环境温度为T，体积式流量传感器自身压降为PV，需对通风率标准棒的总流量Q1、通风流量Q2修正；
修正后的总流量Q如下，
修正后的通风流量QV如下，
S5：计算通风率，标准棒的通风率V如下，
本发明的有益效果：本发明采用体积式流量传感器作为标准，具有自动读数与流量修正功能，消除了肉眼读数引入的人为误差；流经通风率标准棒的测试空气为干空气，与通风率标准棒实际工作状态相同；采用针型阀，补偿体积式流量传感器带来的压差。本校准装置具有准确度大、效率高、劳动强度低等优点。
附图说明
图1为实施例的结构示意图；
图2为总流量测量时的结构图；
图3为通风率标准棒结构示意图；
图4是通风率标准棒截面放大示意图；
图中：1、过滤调压阀，2、真空发生器，3、音速喷嘴，4、第一差压传感器，5、夹具，6、标准棒，7、流量传感器，8、第二差压传感器，9、针型阀，10、外圆柱面，11、出气端面，12、进气端面，13、总毛细管孔，14、通风毛细管孔。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。本说明书所附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，图中箭头为气体流动方向的标识；一种补偿式通风率标准棒校准装置包括产生恒定负压气流的定量负压装置、夹持标准棒6的夹具5、第一压差传感器4、第二压差传感器8、流量传感器7以及开度可调的针型阀9，所述第一压差传感器4和第二压差传感器8的准确度不低于0.1级。所述流量传感器7为体积式流量传感器7，其准确度不低于0.5级，附带气体温度、大气压力测量装置。
所述夹具5的两端部分别设有第一进气口51和出气口，其侧面设有第二进气口52，第一进气口51与针型阀9相连接，第二进气口52与所述流量传感器7相连接。
所述夹具5的出气口与定量负压装置的吸气口相连接，所述第一压差传感器4并联在夹具5的出气口处，所述第二压差传感器8并联在第一进气口51和第二进气口52之间。第二压差传感器8显示为零时，方可读取流量传感器7的流量值。
所述定量负压装置包括真空发生器2、音速喷嘴3以及过滤调压阀1，所述真空发生器2正压端与过滤调压阀1连接，所述音速喷嘴3出气口与真空发生器2负压端连接，所述夹具5的出气口与音速喷嘴3吸气口相连接。
如图3、图4所示，所述标准棒6为圆柱体结构，其包括进气端面12、出气端面11、外圆柱面10，总毛细管孔13贯穿于出气端面11和进气端面12之间，外圆柱面10靠近出气端面11部位设有通风毛细管孔14，通风毛细管孔14与总毛细管孔13相贯通。
标准棒6工作过程中，测试空气从通风毛细管孔14与进气端面12流入，两路空气汇聚后从出气端面11的总毛细管孔13流出。通风毛细管孔14流入的空气流量与总毛细管孔13流出的空气流量之比即为标准棒6的通风率。标准棒6通风率量值范围为0～100％，通常使用的量值为20％、50％、80％。
一种标准棒通风率校准方法，包括以下步骤：
S1：如图2所示，图中箭头为气体流动方向的标识；总流量测量，在不安装标准棒6其针型阀9开度为0的情况下，稳压气源进入过滤调压阀1，所述的稳压气源压力不小于0.7MPa。
调压后的压缩空气在真空发生器2的作用下，产生负压；负压空气流经固定尺寸的音速喷嘴3后，产生吸气作用，在音速喷嘴3的吸气口处出现恒定流量，所述的恒定流量为17.5mL/s。
流量传感器7测量值即为音速喷嘴3的恒定流量值，也是标准棒6校准时其出气端面11流出的总流量值，记录此时体积式流量传感器7的流量值Q1、气体温度T1、大气压力P1；
S2:将标准棒6安装入夹具5中，通风毛细管孔14对应夹具5的第二进气口52，夹具5的靠近的第一进气口51处的内壁与标准棒6的外圆柱面10密封；
S3：如图1所示，通风流量测量，音速喷嘴3吸气口处的气体流量仍为与S1中相同的恒定流量，在恒定流量的抽吸过程中，一路气体从针型阀9、标准棒6的进气端面12流入，另一路气体经流量传感器7和标准棒6的通风毛细管口流入，第一压差传感器4测量标准棒6出气端面11流量出口处的压力，第二压差传感器8测量针型阀9出口与流量传感器7出口的压差；流量传感器7在测量标准棒6的通风流量时，其自身存在的固有压降改变了通风率标准棒6的实际通风流量，因此，通过在通风率标准棒6进气端面12的流量入口串联可调阻值的针型阀9，平衡流量传感器7引入的压降；
在标准棒6通风流量测量过程中，不断调节针型阀9的开度大小，当第二压差传感器8示值为零时，记录流量传感器7的流量值Q2、气体温度T2、大气压力T2及第一压差传感器4的压力值PD；
S4：流量修正，通风率标准棒6校准时的环境温度为T，体积式流量传感器7自身压降为PV，需对通风率标准棒6的总流量Q1、通风流量Q2修正；
修正后的总流量Q如下，
修正后的通风流量QV如下，
S5：计算通风率，标准棒6的通风率V如下，
该校准装置及校准方法采用体积式流量传感器7作为标准，具有自动读数与流量修正功能，消除了肉眼读数引入的人为误差；流经通风率标准棒6的测试空气为干空气，与通风率标准棒6实际工作状态相同；采用针型阀9，补偿体积式流量传感器7带来的压差。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种补偿式通风率标准棒校准装置，其特征在于：包括产生恒定负压气流的定量负压装置、夹持标准棒的夹具、第一压差传感器、第二压差传感器、流量传感器以及开度可调的针型阀，所述夹具的两端部分别设有第一进气口和出气口，其侧面设有第二进气口，第一进气口与针型阀相连接，第二进气口与所述流量传感器相连接，所述夹具的出气口与定量负压装置的吸气口相连接，所述第一压差传感器并联在夹具的出气口处，所述第二压差传感器并联在第一进气口和第二进气口之间；
所述定量负压装置包括真空发生器、音速喷嘴以及过滤调压阀，所述真空发生器正压端与过滤调压阀连接，所述音速喷嘴的出气口与真空发生器负压端连接，所述夹具的出气口与音速喷嘴的吸气口相连接；
所述标准棒为圆柱体结构，其包括进气端面、出气端面、外圆柱面，标准棒内部的总毛细管孔贯穿于出气端面和进气端面之间，外圆柱面靠近出气端面部位设有通风毛细管孔，通风毛细管孔与总毛细管孔相贯通。
2.根据权利求1所述补偿式通风率标准棒校准装置，其特征在于：所述流量传感器为体积式流量传感器，其准确度不低于0.5级，附带气体温度、大气压力测量装置。
3.根据权利求1所述补偿式通风率标准棒校准装置，其特征在于：所述第一压差传感器和第二压差传感器的准确度不低于0.1级。
4.一种基于权利要求1至3任一所述校准装置的标准棒通风率校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：总流量测量，不安装标准棒其针型阀开度为0的情形下，稳压气源进入过滤调压阀，调压后的压缩空气在真空发生器的作用下，产生负压；负压空气流经固定尺寸的音速喷嘴后，产生吸气作用，在音速喷嘴的吸气口处出现恒定流量，流量传感器测量值即为音速喷嘴的恒定流量值，也是标准棒校准时其出气端面流出的总流量值，记录此时体积式流量传感器的流量值Q1、气体温度T1、大气压力P1；
S2:将标准棒安装入夹具中，通风毛细管孔对应夹具的第二进气口，夹具的靠近的第一进气口处的内壁与标准棒的外圆柱面密封；
S3：通风流量测量，音速喷嘴吸气口处的气体流量仍为与S1中相同的恒定流量，在恒定流量的抽吸过程中，一路气体从针型阀、标准棒的进气端面流入，另一路气体经流量传感器和标准棒的通风毛细管口流入，第一压差传感器测量标准棒出气端面流量出口处的压力，第二压差传感器测量针型阀出口与流量传感器出口的压差；在标准棒通风流量测量过程中，不断调节针型阀的开度大小，当第二压差传感器示值为零时，记录流量传感器的流量值Q2、气体温度T2、大气压力T2及第一压差传感器的压力值PD；
S4：流量修正，通风率标准棒校准时的环境温度为T，体积式流量传感器自身压降为PV，需对通风率标准棒的总流量Q1、通风流量Q2修正；修正后的总流量Q如下，
修正后的通风流量QV如下，
S5：计算通风率，标准棒的通风率V如下，
5.根据权利要求4所述标准棒通风率校准方法，其特征在于：S1中所述的稳压气源压力不小于0.7MPa。
6.根据权利要求4所述标准棒通风率校准方法，其特征在于：S1中所述的恒定流量为17.5mL/s。
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