阅读说明：本技术 一种用于烟草水分吸附脱附性能检测的自动称重装置 (Automatic weighing device for detecting tobacco moisture adsorption and desorption performance ) 是由 孙淼 李斌 李志刚 黄锋 张龙 张明建 吴浩 张柯 计敏 刘勇 于 2019-12-13 设计创作，主要内容包括：一种用于烟草水分吸附脱附性能检测的自动称重装置,包括设置在吸附脱附室中的样品放置单元以及用于检测样品重量的称重单元,其特征在于：样品放置单元包括设有多个样品槽的旋转盘及旋转盘驱动机构,驱动机构包括旋转电机和升降气缸,旋转电机固定于升降气缸的滑块上,且可在升降气缸作用下做上下往复运动,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,称重单元包括设置在质量检测模块保护室中的质量检测模块及设置在吸附脱附室内的位于样品盘正下方的称重托盘。本发明的优点在于：自动化程度高,减少人为干涉,提高实验准确性；可实现多样品、自定义采集频率下(6～30秒/样品)的实时数据检测和自动记录,提高了检测效率。(The utility model provides an automatic weighing device for tobacco moisture adsorbs desorption performance detects, places the unit and is used for detecting the weighing unit of sample weight including setting up the sample in adsorbing desorption room, its characterized in that: the sample placing unit comprises a rotating disk and a rotating disk driving mechanism, wherein the rotating disk and the rotating disk driving mechanism are provided with a plurality of sample grooves, the driving mechanism comprises a rotating motor and a lifting cylinder, the rotating motor is fixed on a sliding block of the lifting cylinder and can do up-and-down reciprocating motion under the action of the lifting cylinder, a rotating shaft of the rotating motor is fixedly connected with the rotating disk, a coding disk is arranged on the rotating motor, and the weighing unit comprises a quality detection module arranged in a quality detection module protection chamber and a weighing tray arranged in an adsorption and desorption chamber and positioned under the sample disk. The invention has the advantages that: the automation degree is high, the human interference is reduced, and the experimental accuracy is improved; the real-time data detection and automatic recording under the multi-sample and custom collection frequency (6-30 seconds per sample) can be realized, and the detection efficiency is improved.)

一种用于烟草水分吸附脱附性能检测的自动称重装置

技术领域

本发明涉及一种自动称重装置，特别涉及一种用于烟草水分吸附脱附性能检测的自动称重装置。

背景技术

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中可能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改变了烟叶或烟丝表面物理化学性质，造成处理后片烟或烟丝样品中水分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。在评价处理后片烟或烟丝样品对水分的等温吸附和脱附能力和变化规律时，通常会包括多个连续的热质传递过程，只有通过对该过程进行动态在线检测，才能对样品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、添加保润剂的物理保润效果、最优的贮存条件和高温烘烤与回潮性能等。

本案发明人曾经申请一项专利号为201510307227.5的发明专利，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采用单样品检测导致检测效率低的不足。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术状况而提供的一种用于烟草水分吸附脱附性能检测的自动称重装置，该装置可以实现自定义频率（6～30秒/样品）的多样品依次循环称重及数据记录，提高了检测效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于烟草水分吸附脱附性能检测的自动称重装置，包括设置在吸附脱附室中的样品放置单元以及用于检测样品重量的称重单元，其中：样品放置单元包括设有用于放置样品盘的多个样品槽的旋转盘及设置在吸附脱附室外的旋转盘驱动机构，多个样品槽沿旋转盘圆周布置，驱动机构包括旋转电机和设置在旋转电机下方的升降气缸，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，旋转电机的升降的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，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；称重单元包括设置在质量检测模块保护室中的质量检测模块及设置在吸附脱附室内的位于样品盘正下方的称重托盘，质量检测模块保护室位于吸附脱附室下方，称重托盘通过托盘支杆与质量检测模块连接实现样品质量的检测，且在托盘支杆上套装有保护气管，保护气管上、下端分别与吸附脱附室和质量检测模块保护室相连通并与外界密封，保护吸附脱附室及质量检测模块保护室与外部空气隔离。

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。

所述质量检测模块为高精度称重传感器。

质量检测模块保护室中设有温度传感器。

本发明更具体的说，包括旋转盘、样品盘、吸附脱附室、旋转轴、旋转轴外管、气缸支架、上限位开关、限位挡板、下限位开关、旋转电机、编码盘、升降气缸、称重托盘、托盘支杆、出气口、保护气管、质量检测模块保护室、质量检测模块、温度传感器、保护气进气口组成，其中旋转盘上设有多个样品槽用于放置样品盘并位于吸附脱附室内，旋转盘与旋转电机的旋转轴连接固定；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，旋转电机固定于升降气缸的滑块上，可在升降气缸的作用下做上下往复运动，同时带动旋转盘及样品盘作升降运动，旋转电机升降的上下位置由固定在滑块上的限位挡板及固定在气缸缸体上的上下限位开关检测，升降气缸固定在气缸支架上，气缸支架通过旋转轴外管与吸附脱附室连接固定，并在旋转轴与旋转轴外管设有密封圈，保护吸附脱附室与外部空气隔离。称重托盘位于样品盘正下方，并通过托盘支杆作用在质量检测模块上，实现对样品质量的检测；质量检测模块置于质量检测模块保护室内，为保护质量检测模块不受吸附脱附室内的温度和湿度影响，质量检测模块保护室上设有保护气进气口和温度传感器，保护气进气口用于通入一定流速保护气，使质量检测模块保护室内温度在质量检测模块允许使用范围内，温度传感器用于检测质量检测模块保护室内温度，质量检测模块保护室通过保护气管与吸附脱附室相连通，保护气管上、下端分别与吸附脱附室和质量检测模块保护室相连通并与外界密封，保护吸附脱附室及质量检测模块保护室与外部空气隔离。保护气管上设有出气口，用于排除吸附脱附室泄露的处理气和质量检测模块保护室中泄露的保护气。

自动称重过程可描述为：启动装置，升降气缸带动滑块及旋转电机推动旋转轴和旋转盘及样品盘向上运动，运动至限位挡板到上限位开关时，向上运动停止，此时旋转电机通过旋转轴带动旋转盘及样品盘作旋转运动，在编码盘的作用下，当某个样品盘处于称重托盘的正上方时旋转运动停止实现精确定位，这时，升降气缸带动滑块及旋转电机推动旋转轴和旋转盘及样品盘向下运动，处于称重托盘正上方的样品盘会逐渐与旋转盘脱离，直至完全脱离，继续运动至限位挡板到下限位开关时，向下运动停止，这时样品盘的重量完全作用于称重托盘，并通过托盘支杆传递给质量检测模块，待到完全稳定后，完成此样品盘内样品质量的检测和数据采集。然后，升降气缸带动滑块及旋转电机向上运动，同时带着旋转轴、旋转盘和其余样品盘向上运动，运动过程中，带着已完成质量检测的样品盘向上运动，运动至限位挡板到上限位开关时，向上运动停止。这时，样品盘与称重拖盘完全脱离，旋转电机开始做转动运动，旋转盘及样品盘在旋转轴的带动下同时转动，在编码盘的作用下，转动至下一个样品盘到称重拖盘正上方时停止转动，气升降气缸带动滑块及旋转电机开始向下运动，重复上述过程，可完成多样品质量的依次检测。实现多样品、自定义采集频率下的实时数据记录。

本发明具有如下优点；

质量检测模块与称重托盘分离，增加了质量检测模块保护气路，保证了在高温及高湿（温度在5℃～90℃，相对湿度在5～95%RH）测试环境不影响质量检测模块稳定性，保护质量检测模块。

托盘支杆采用绝热材料制成，隔绝了吸附脱附室的热量传递到质量检测模块，护质量检测模块，保证质量检测模块稳定性。本装置自动化程度高，减少人为干涉，提高实验准确性；

本装置可实现多样品、自定义采集频率下（6～30秒/样品）的实时数据检测和自动记录，提高了检测效率。

附图说明

图1为本发明的自动称重装置结构图；

1、旋转盘，2、样品盘，3、吸附脱附室，4、旋转轴，5、旋转轴外管，6、气缸支架，7、上限位开关，8、限位挡板，9、下限位开关，10、旋转电机，11、编码盘，12、升降气缸，13、称重托盘，14、托盘支杆，15、出气口，16、保护气管，17、质量检测模块保护室，18、质量检测模块，19、温度传感器，20、保护气进气口,21、滑块。

图2为实验结果数据坐标图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。同时在测试方法的原理基础上，可以增加若干个同样的测试单元，进一步提高本方法的测试效率，增加必要的自动化的结构，提高测量的自动化程度，都属于本发明的保护范围。

如图1所示: 一种用于烟草水分吸附脱附性能检测的自动称重装置，包括设置在吸附脱附室中的样品放置单元以及用于检测样品重量的称重单元，其中：样品放置单元包括设有用于放置样品盘2的多个样品槽的旋转盘1及设置在吸附脱附室外的旋转盘驱动机构，多个样品槽沿旋转盘圆周布置，驱动机构包括旋转电机10和设置在旋转电机下方的升降气缸12，旋转电机12固定于升降气缸的滑块21上，且可在升降气缸的作用下做上下往复运动，旋转电机10的升降的上下位置由固定在滑块上的限位挡板8及设置在气缸缸体的上、下限位开关（7、9）控制，旋转电机10的旋转轴5与旋转盘1固定连接，旋转电机上设有编码盘11；称重单元包括设置在质量检测模块保护室17中的质量检测模块及设置在吸附脱附室内的位于样品盘正下方的称重托盘13，质量检测模块保护室17位于吸附脱附室3下方，称重托盘13通过托盘支杆14与质量检测模块18连接实现样品质量的检测，且在托盘支杆14上套装有保护气管16，保护气管上、下端分别与吸附脱附室3和质量检测模块保护室17相连通并与外界密封，保证吸附脱附室3及质量检测模块保护室17与外部空气隔离。

本发明更具体的说，有旋转盘1、样品盘2、吸附脱附室3、旋转轴4、旋转轴外管5、气缸支架6、上限位开关7、限位挡板8、下限位开关9、旋转电机10、编码盘11、升降气缸12、称重托盘13、托盘支杆14、出气口15、保护气管16、质量检测模块保护室17、质量检测模块18、温度传感器19、保护气进气口20、滑块21等部分组成。所述旋转盘1上设有多个样品槽用于放置样品盘2并位于吸附脱附室3内，旋转盘1与旋转电机10的旋转轴4连接固定；所述旋转电机10上设有编码盘11，用于保证旋转电机10每次转动样品盘2都位于称重托盘13正上方，所述旋转电机10固定于升降气缸12的滑块21上，可在所述升降气缸12的作用下作上下往复运动，同时带动旋转盘1及样品盘2作升降运动，旋转电机10升降的上下位置由固定在滑块21上的限位挡板8及固定在气缸缸体上的上下限位开关7、9检测，所述升降气缸12固定在气缸支架6上，所述气缸支架6通过旋转轴外管5与吸附脱附室3连接固定，并在旋转轴4与旋转轴外管5设有密封圈，保护吸附脱附室3与外部空气隔离。所述称重托盘13位于样品盘2正下方，并通过托盘支杆14作用在质量检测模块18上，实现对样品质量的检测；所述质量检测模块18置于质量检测模块保护室17内，为保护质量检测模块18不受吸附脱附室3内的温度和湿度影响，质量检测模块保护室17上设有保护气进气口20和温度传感器19，所述保护气进气口20用于通入一定流速保护气，使质量检测模块保护室17内的温度在质量检测模块18允许使用范围内，温度传感器19用于检测质量检测模块保护室17内温度，质量检测模块保护室17通过保护气管16与吸附脱附室3连通，即保护气管16上、下端分别与质量检测模块保护室17以及吸附脱附室间3相连通并与外界密封隔离，保护吸附脱附室3以及质量检测模块保护室17与外部空气隔离。所述保护气管16上设有出气口15，用于排出吸附脱附室3内的处理气氛以及质量检测模块保护室17内的保护气。

所述托盘支杆14由绝热材料制成。

本案升降机构为升降气缸12，也可采用电缸、电动滑台等。

结合实施案例对本发明专利的工作过程进行详细描述：启动装置，升降气缸12带动滑块及旋转电机10推动旋转轴4和旋转盘1及样品盘2向上运动，运动至限位挡板8到上限位开关7时，向上运动停止，此时旋转电机10通过旋转轴4带动旋转盘1及样品盘2作旋转运动，在编码盘11的作用下，当某个样品盘2处于称重托盘13的正上方时旋转运动停止，这时，升降气缸12带动滑块及旋转电机10推动旋转轴4和旋转盘1及样品盘2向下运动，处于称重托盘13正上方的样品盘2会逐渐与旋转盘1脱离，直至完全脱离，继续运动至限位挡板9到下限位开关9时，向下运动停止，这时样品盘2的重量完全作用于称重托盘13，并通过托盘支杆14传递给质量检测模块18，待到完全稳定后，完成此样品盘2内样品质量的检测，然后，升降气缸12带动滑块及旋转电机10向上运动，同时带着旋转轴4、旋转盘1和其余样品盘2向上运动，运动过程中，带着已完成质量检测的样品盘2向上运动，运动至限位挡板8到上限位开关7时，向上运动停止。这时，样品盘2与称重拖盘13完全脱离，旋转电机10开始做转动运动，旋转盘1及样品盘2在旋转轴4的带动下同时转动，在编码盘11的作用下，转动至下一个样品盘2到称重拖盘13正上方时停止转动，气升降气缸12带动滑块及旋转电机开始向下运动，重复上述过程，可完成多样品质量的依次检测。

无样品测试实验：如表1所示，设置各实验阶段的温度、湿度、稳定时间、保护气流量、处理气氛流量、采样周期等实验参数。进行实验，实验过程中各实验参数的实时记录及保存。实验结果如图2所示，在70℃相对湿度的90%RH的高温高湿测试条件下样品盘质量保持稳定，读数无变化。

表1空白样品时设定的各阶段的实验参数

阶段	温度/℃	PID温度/℃	湿度/%RH	混合气流量/ml/min	稳定值/min
						1	70	75	0	4800	30
2	70	75	20	4800	30
						3	70	75	40	4800	30
4	70	75	60	4800	30
						5	70	75	80	4800	30
6	70	75	90	4800	30
						7	70	75	80	4800	30
8	70	75	60	4800	30
						9	70	75	40	4800	30
10	70	75	20	4800	30
						11	70	75	0	4800	30