多样品烟草水分吸附脱附性能的检测装置制造方法及图纸

一种多样品烟草水分吸附脱附性能的检测装置，包括气体混和、吸附脱附、称量、数据采集和控制单元组成，且气体混和单元、吸附脱附单元分别独立设置位于两个并列的箱体内；本发明专利技术特征是：1）在吸附脱附室中可实现多样品同时检测，效率高：可利用驱动模块带动样品盘旋转、升降，完成多样品质量依次检测，同时检测样品量大。2)吸附脱附室温度均匀一致：吸附脱附室周围、上盖均是加热制冷循环器通过加热制冷介质循环控制。3)设有表面温度检测器，在检测样品质量的同时也可以检测样品的表面温度。该装置通过分析检测样品中水分随时间的变化情况，得到不同样品中水分吸附和脱附的速率及平衡状态下含水率的结果，实现表征烟草的水分吸附与脱附性能。

Detection device of moisture adsorption desorption performance of multi sample tobacco

【技术实现步骤摘要】
多样品烟草水分吸附脱附性能的检测装置
本专利技术涉及一种烟草水分吸附脱附性能的检测装置，具体是一种多样品烟草水分吸附脱附性能的检测装置。
技术介绍
片烟或烟丝是由复杂有机物质组成的多孔介质，在烟草加工过程的热湿处理会对烟叶或烟丝孔结构产生一些变化，同时加工过程中一些外部料液的加入也会改变烟叶或烟丝的表面物理化学性质，造成处理后片烟或烟丝在一定温湿度条件下吸收水分和脱除水分的能力产生一定的变化。在评价处理前后片烟或烟丝对水分的等温吸附和脱附能力的变化规律时，通常会涉及多个连续的热质传递过程，只有通过对该过程进行动态连续检测，才能对片烟或烟丝水分吸附与脱附能力进行有效的检测和评价。通过这种评价可知片烟或烟丝对水分吸附与脱附性能、添加保润剂的保润效果、最优的贮存条件、高温烘烤与回潮性能等。片烟或烟丝等生物质中水分在一定的温湿度条件下会发生吸附和脱附等迁移现象。目前对烟丝水分迁移规律多数检测方法是在恒温恒湿箱中设置不同温湿度条件，通过离线称重获得过程变化的数据。而对于少数通过现有商品化在线检测产品进行水分迁移检测，其样品承载量多数为30mg以下，检测仪器的温度控制范围在常温以上（无法低于常温）或是无法利用同一台套设备完成湿度连续调整的检测工作。此外，现有的检测装置湿度与温度的调整控制响应时间长，稳定性难以满足检测要求，特别是在高温高湿下基本难以实现正常检测。由于片烟或烟丝中水分迁移过程是一个连续过程，所以需要结合在线与离线两种方法的优点，研制用于片烟或烟丝中水分等温吸附脱附的装置。本案专利技术人曾经申请一项专利号为201510307227.5的专利技术专利，其名称为《用于片烟或烟丝生物质水分等温吸附脱附的检测装置》,其原理是通过调节干湿空气的流量配比从而达到改变处理气氛的含水量；同时，利用独立热源分别控制气体混和单元、吸附脱附单元的温度，使处理气氛在进入吸附脱附单元作用于样品前达到预设温湿度，并通过高精度天平实时采集样品的重量，实现了从低于常温到高温环境下生物质材料的吸附脱附测试。但是该装置在测试应用中存在以下不足：1）高温高湿检测时，吸附脱附室上方的密封盖底部由于温差会产生冷凝水，滴落在样品上，造成质量检测出现偏差；2）检测过程中，传感器检测的是吸附脱附室内处理气氛温湿度，样品本身的温度无法直接检测；3）为单样品检测，检测效率低。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种多样品烟草水分吸附脱附性能的检测装置,也是在专利号201510307227.5的专利技术专利的基础上所做的进一步拓展与提升，本专利技术的装置不但能够实现宽温度和湿度范围（温度在5℃～90℃，相对湿度在5～95%RH）条件下的快速稳定控制，同时对多个、大容量样品进行水分等温吸附和脱附性能的在线连续检测，并实现了对检测样品表面温度变化的在线检测。该装置通过分析检测样品中水分随时间的变化情况，得到不同样品中水分吸附和脱附的速率及平衡状态下含水率的结果，从而实现表征烟草等生物质材料的水分吸附与脱附性能。同时，通过分析检测样品温度的变化情况，可以得到烟草样品在一定温湿度的气氛作用下的热传导性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多样品烟草水分吸附脱附性能的检测装置，包括气体混和单元、吸附脱附单元、称量单元、数据采集和控制单元组成，且气体混和单元、吸附脱附单元分别独立设置位于两个并列的箱体内；所述气体混和单元包括高压气瓶、恒温水浴箱、设置在恒温水浴箱中的混和气室；所述吸附脱附单元包括带有密封盖的夹层式恒温箱体、设置在该恒温箱体中的吸附脱附室以及外置于恒温箱体且通过循环管路与恒温箱体夹层腔相连通的加热制冷循环器，在吸附脱附室中设置有温湿度传感器，且在吸附脱附室与气体混合单元中的混合气室之间连接有湿空气进气管；所述数据采集和控制单元包括温度采集卡、湿度采集卡、加热控制器、流量控制器、加热制冷循环控制器、吸附脱附数据记录采集器和工控机组成；本专利技术的特征在于：所述恒温箱体的密封盖为中空结构加热盖，该中空结构加热盖通过管路与恒温箱体夹层腔连通，且加热制冷循环器的的循环介质进口管路设置在恒温恒湿箱底部，循环介质出口管路设置在中空加热盖上；在吸附脱附室中位于样品称重托盘正上方的密封盖上设置有样品表面温度检测器；所述称重单元包括设置在吸附脱附室中的样品放置机构及用于检测样品重量的称重机构，其中：样品放置机构包括旋转盘及设置在吸附脱附室外的旋转盘旋转升降模块，旋转盘上沿圆周设有多个用于放置样品盘的样品槽，旋转盘旋转升降模块包括旋转电机和设置在旋转电机下方的升降气缸；称重机构包括设置在称重传感器保护室中的称重传感器及设置在吸附脱附室内的位于样品盘正下方的称重托盘，称重传感器保护室位于吸附脱附室下方，称重托盘通过托盘支杆与称重传感器连接实现样品质量的检测，称重传感器保护室中设有温度传感器。在本专利技术中，所述旋转电机固定于升降气缸的滑块上，且可在升降气缸的作用下做上下往复运动，旋转电机的升降上下位置由固定在滑块上的限位挡板及上、下限位开关控制，上、下限位开关设置在气缸缸体上。旋转电机的旋转轴与旋转盘固定连接，旋转电机上设有编码盘，用于保证转动电机每次转动样品盘都位于称重托盘正上方。电机旋转轴位于吸附脱附室外部分套装有旋转轴外管，保证吸附脱附室不受外界环境影响。所述数据采集和控制单元还包括运动控制器，用于控制旋转电机及升降气缸的运动，以实现样品盘交替放置于称重托盘上，完成多样品质量的依次检测。所述称重传感器为高精度称重传感器。吸附脱附室由设置在恒温箱体的内胆及加热盖包围而成，内胆及加热盖均采用高导热材料制成。本专利技术更具体的结构组成及工作过程说明如下：气体混和单元主要包括高压气瓶、a路气体流量检测控制装置、气体换热器、b路气体流量检测控制装置、气泡发生装置、恒温水浴箱、加热器、混和气室、处理气氛进气管、液位计、注液管、排液阀等部分组成。高压气瓶用于提供测试所需的干燥无水气体，a路和b路两路气体用于产生测试所需的处理气氛。单元主体结构是一个恒温水浴箱体，恒温水浴箱体外层设置有保温隔热层。液位计用来显示水浴箱内液面的高度，注液管和排液阀用于加注和排放水浴箱内的液体（通常为蒸馏水）。气体混合单元的基本工作原理：两路气体经过一定的处理后混和得到一定温度和湿度的处理气氛并进入吸附脱附室内环境中。处理气氛的产生可描述为：干燥气体经气瓶输出后在流量检测控制装置的作用下分成两路进入恒温水浴箱内，其中一路干燥气体进入气体换热器，气体换热器浸没在恒温水浴箱内，该路气体通过气体换热器时与恒温水浴箱中设定为一定温度的热水发生热交换，达到一定温度后进入混和气室。另一路气体进入恒温水浴箱后，通过管道末端设置的气泡发生装置进入恒温水浴箱体内的液体中，气体经一定温度的液体中析出后，则成为在一定温度下的饱和湿空气，由特殊设计的管路进入混和气室；在混合气室内充分混和后经由进口管进入吸附脱附单元的环境中。通过调节控制两路空气的流量，在混合气室可以形成温度在常温～95℃、相对湿度在5～95％RH范围内的处理气氛，混合气体的流量范围可达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多样品烟草水分吸附脱附性能的检测装置，包括气体混和单元、吸附脱附单元、称量单元、数据采集和控制单元组成，且气体混和单元、吸附脱附单元分别独立设置位于两个并列的箱体内；/n所述气体混和单元包括高压气瓶、恒温水浴箱、设置在恒温水浴箱中的混和气室；/n所述吸附脱附单元包括带有密封盖的夹层式恒温箱体、设置在该恒温箱体中的吸附脱附室以及外置于恒温箱体且通过循环管路与恒温箱体夹层腔相连通的加热制冷循环器，在吸附脱附室中设置有温湿度传感器，且在吸附脱附室与气体混合单元中的混合气室之间连接有湿空气进气管；/n所述数据采集和控制单元包括温度采集卡、湿度采集卡、加热控制器、流量控制器、加热制冷循环控制器、吸附脱附数据记录采集器和工控机组成；/n其特征在于：所述恒温箱体的密封盖为中空结构加热盖，该中空结构加热盖通过管路与恒温箱体夹层腔连通，在吸附脱附室中位于样品称重托盘正上方的密封盖上设置有样品表面温度检测器；/n所述称重单元包括设置在吸附脱附室中的样品放置机构及用于检测样品重量的称重机构，其中：样品放置机构包括旋转盘及设置在吸附脱附室外的旋转盘旋转升降模块，旋转盘上沿圆周设有多个用于放置样品盘的样品槽，旋转盘旋转升降模块包括旋转电机和设置在旋转电机下方的升降气缸；称重机构包括设置在称重传感器保护室中的称重传感器及设置在吸附脱附室内的位于样品盘正下方的称重托盘，称重传感器保护室位于吸附脱附室下方，称重托盘通过托盘支杆与称重传感器连接实现样品质量的检测。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多样品烟草水分吸附脱附性能的检测装置，包括气体混和单元、吸附脱附单元、称量单元、数据采集和控制单元组成，且气体混和单元、吸附脱附单元分别独立设置位于两个并列的箱体内；
所述气体混和单元包括高压气瓶、恒温水浴箱、设置在恒温水浴箱中的混和气室；
所述吸附脱附单元包括带有密封盖的夹层式恒温箱体、设置在该恒温箱体中的吸附脱附室以及外置于恒温箱体且通过循环管路与恒温箱体夹层腔相连通的加热制冷循环器，在吸附脱附室中设置有温湿度传感器，且在吸附脱附室与气体混合单元中的混合气室之间连接有湿空气进气管；
所述数据采集和控制单元包括温度采集卡、湿度采集卡、加热控制器、流量控制器、加热制冷循环控制器、吸附脱附数据记录采集器和工控机组成；
其特征在于：所述恒温箱体的密封盖为中空结构加热盖，该中空结构加热盖通过管路与恒温箱体夹层腔连通，在吸附脱附室中位于样品称重托盘正上方的密封盖上设置有样品表面温度检测器；
所述称重单元包括设置在吸附脱附室中的样品放置机构及用于检测样品重量的称重机构，其中：样品放置机构包括旋转盘及设置在吸附脱附室外的旋转盘旋转升降模块，旋转盘上沿圆周设有多个用于放置样品盘的样品槽，旋转盘旋转升降模块包括旋转电机和设置在旋转电机下方的升降气缸；称重机构包括设置在称重传感器保护室中的称重传感器及设置在吸附脱附室内的位于样品盘正下方的称重托盘，称重传感器保护室位于吸附脱附室下方，称重托盘通过托盘支杆与称重传感器连接实现样品质量的检测。


2.根据权利要求1所述的多样品烟草水分吸附脱附性能的检测装置，其特征在于：所述旋转电机固定于升降气缸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，孙淼，黄锋，张龙，张明建，李志刚，张柯，计敏，
申请(专利权)人：中国烟草总公司郑州烟草研究院，中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：河南;41