一種連通器式煙用增塑劑施加量計量系統及方法
2023-06-05 03:18:41
一種連通器式煙用增塑劑施加量計量系統及方法
【專利摘要】一種連通器式煙用增塑劑施加量計量系統及方法，大增塑劑箱通過管路和儲油箱相通，儲油箱上安裝有送油泵，送油泵和恆溫油箱相通，恆溫油箱和小油箱內都安裝有加熱器，其連通管路中安裝有質量流量計，與質量流量計並聯安裝有連通管，恆溫油箱和小油箱之間形成一個連通器，恆溫油箱和小油箱的液面處於同一高度，小油箱和加壓泵連通，加壓泵通過管路和霧化室連通，霧化室管路的出口有霧化噴嘴，增塑劑在霧化室內形成濃霧，霧化室上部有一活門，活門與伺服電機相連。本發明的優點：採用觸控螢幕作為人機互動界面，各主要參數都有顯示，便於監控該系統的運行狀態。由於本系統採用兩個增塑劑箱的液面平衡來計算流量，電控化程度高；快速、準確顯示煙用增塑劑施加量。
【專利說明】一種連通器式煙用增塑劑施加量計量系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及捲菸成型濾棒生產中煙用增塑劑即甘油的施加量的計量以及類似需求的計量領域，具體的是指在捲菸濾棒生產設備的循環的煙用增塑劑施加系統中，採用液面平衡原理測量其回流系統需要補充的煙用增塑劑的量，即煙用增塑劑的施加量。
【背景技術】
[0002]在捲菸市場日趨流行的異型功能複合濾棒不僅給予消費者感官享受(視覺、口感)的同時也給予消費者低焦油低危害安全保障。它的表現形式多樣化，可以是進唇端採用視覺新穎型的濾段，如圓柱空管、圖案文字空腔、溝槽、香線等。但異型功能複合濾棒的生產具有較高的技術難度。其中，熱固化成型工藝是生產圓柱空管、圖案文字空腔等嘴棒的關鍵工藝技術。熱固化成型工藝對設備精度、蒸汽溫度控制、煙用增塑劑施加量控制都提出了很高的要求。其工藝過程中使用蒸汽作為熱源，加速煙用增塑劑與醋酸纖維的反應，從而實現快速成型。由於水蒸氣的存在，不能採用傳統的乾濕棒的方法來測量嘴棒中煙用增塑劑的含量。故如何實現對煙用增塑劑循環迴路中的測量增塑劑的施加量，是熱固化成型工藝中的關鍵技術之一。
[0003]目前普通的嘴棒生產過程如下:煙用增塑劑通過高壓泵泵送至霧化箱，經由霧化噴嘴霧化，在箱內形成濃霧。絲束通過時，霧化顆粒被絲束捕捉。通過控制一活門的開度，來控制絲束上煙用增塑劑的施加量。多餘的煙用增塑劑進回流管道回流至高壓泵前的煙用增塑劑箱。施加量的測量主要通過關閉活門後，測量幹棒的重量和開打一定活門後的溼棒重量進行比較，計算出煙用增塑劑施加量。在生產過程中，存在一定的微小變量，導致需要生產一定時間就需對煙用增塑劑的施加量進行人工校定。人工測量的方法存在標準不明確、易誤判、效率低下、工人勞動強度大等缺點。而在熱固化成型工藝中，是由於水汽的存在，一方面帶走了部分煙用增塑劑，另一方面影響了重量成分的組成，無法繼續採用乾濕棒方法進行測量。
[0004]在此背景下開發出一種適用於熱固化成型技術的快速、準確的煙用增塑劑施加量的計量系統具有重大意義。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種基於連通器原理，能快速、準確的反應煙用增塑劑施加量的計量系統。實現較實時的計量煙用增塑劑的施加量，顯示一段時間內施加量的波動。
[0006]本發明的原理:連通器內液體受同等大氣壓作用下液面會保持同一高度，當一側容器液體出現消耗時，另一側的液體會在壓強作用下補充，直至液面處於同一高度。
[0007]這種連通器式煙用增塑劑施加量計量系統，包括大增塑劑箱、加壓泵、霧化室、PLC控制器和櫃體，櫃體中安裝有送油泵、恆溫油箱、小油箱、質量流量計，其特徵在於，大增塑劑箱是一個裝有增塑劑的容器，大增塑劑箱通過管路和儲油箱相通，儲油箱通過溢出回流管路和恆溫油箱上部相通，儲油箱上安裝有送油泵，送油泵通過送油管路和恆溫油箱相通，恆溫油箱和小油箱內都安裝有加熱器，且通過管路相通，其連通管路中安裝有質量流量計，與質量流量計並聯安裝有連通管，並以手動閥控制其通斷，以能迅速排出管路中的空氣；恆溫油箱和小油箱之間形成一個連通器，恆溫油箱和小油箱的液面處於同一高度，在小油箱的上部有溢出回流管路和恆溫油箱連通，小油箱通過出油管路、回油管路和加壓泵連通，力口壓泵通過管路和霧化室連通，霧化室管路的出口有霧化噴嘴，通過霧化噴嘴，增塑劑在霧化室內形成濃霧，霧化室上部有一活門，活門與伺服電機相連，伺服電機與伺服驅動器相連，用以控制活門的開閉程度，活門上部為絲束的經過處。
[0008]小油箱上部為一內徑為15_35mm,長度為200-800mm的圓管。
[0009]恆溫油箱內有靈敏液位計，用於控制送油泵的動作，以保持恆溫油箱液面的相對平穩。
[0010]恆溫油箱內有溫度傳感器一，小油箱內有溫度傳感器二，這兩個溫度傳感器的信號輸入溫度控制器，溫度控制器通過控制加熱器一和加熱器二，以保持恆溫油箱和小油箱內液體恆溫。
[0011]詳細的工作流程如下:
大增塑劑箱與送油泵下面的儲油箱連通，煙用增塑劑經送油泵送至恆溫油箱；恆溫油箱與小油箱相連，由於恆溫油箱的液面和小油箱的液面在大氣壓下會趨於平衡，恆溫油箱中煙用增塑劑會通過質量流量計補充至小油箱迴路中，使得兩者液面平衡，質量流量計記錄的流量即為煙用增塑劑施加量；質量流量計計量數據通過PLC控制器處理後，顯示在觸控螢幕上；計量每分鐘施加的煙用增塑劑量，形成施加量曲線。小油箱上部有一細長管，使得系統能有較快液面響應，增加系統的實時性。小油箱中的煙用增塑劑通過加壓泵送至霧化室，經由霧化噴嘴霧化，在霧化室內形成濃霧。絲束通過時，霧化顆粒被絲束捕捉；未被捕捉的霧化顆粒集聚在霧化室底部，形成液體經管道回流至小油箱。
[0012]本發明的使用方法，步驟如下:
O大增塑劑箱加入適量增塑劑；
2)開啟增塑劑控制箱電源，預熱系統20-30分鐘；
3)開動濾棒成型機主機，打開增塑劑施加按鈕；
4)調整活門開度，調節施加量；
5)關閉濾棒成型機主機；
6)關閉增塑劑控制箱電源。
[0013]本發明的優點:採用觸控螢幕作為人機互動界面，操作起來方便、一目了然，各主要參數都有顯示，便於監控該系統的運行狀態。由於本系統採用兩個增塑劑箱的液面平衡來計算流量，必須使增塑劑處於恆溫狀態，以免黏度、密度等因素影響平衡，故採用兩組加熱裝置，以保證增塑劑的溫度恆定。此外，將該系統的流量相關部位整合到機箱外一個獨立的櫃體中，既可以消除主機震動幹擾，又顯得美觀大方。電控化程度高；快速、準備顯示煙用增塑劑施加量，形成煙用增塑劑施加量曲線；增塑劑恆溫控制，計量更加精準；獲得煙用增塑劑施加量數據，數據可回查，為前端生產設備工藝改進和生產調試提供科學嚴謹的數據支撐。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明裝置原理圖
圖2是本發明的電路控制流程框圖
圖中:1、大增塑劑箱，2、加壓泵，3、霧化室，4、櫃體，5、送油泵，6、儲油箱，7、恆溫油箱，8、小油箱，9、質量流量計，10、管路，11、加熱器一，12、加熱器二，13、排氣管，14、霧化噴嘴，15、活門，16、靈敏液位計，17、溫度傳感器一，18溫度傳感器二，19、電控箱，20、手動閥。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明詳細說明如下:
在圖1中:這種連通器式煙用增塑劑施加量計量系統，包括大增塑劑箱1、加壓泵2、霧化室3、PLC控制器和櫃體4，櫃體4中安裝有送油泵5、恆溫油箱7、小油箱8、質量流量計9，大增塑劑箱I是一個裝有增塑劑的容器，大增塑劑箱I通過管路10和儲油箱6相通，儲油箱6通過溢出回流管路和恆溫油箱7上部相通，儲油箱6上安裝有送油泵5，送油泵5通過送油管路和恆溫油箱7相通，恆溫油箱7和小油箱8內分別安裝有加熱器一 11和加熱器二12，恆溫油箱7和小油箱8通過管路相通，其連通管路中安裝有質量流量計9，與質量流量計9並聯安裝有連通管，並以手動閥20控制其通斷，以能迅速排出管路中的空氣；恆溫油箱7和小油箱8之間形成一個連通器，恆溫油箱7和小油箱8的液面處於同一高度，在小油箱8的上部有溢出回流管路和恆溫油箱7連通，小油箱8通過出油管路、回油管路和加壓泵2連通，加壓泵2通過管路和霧化室3連通，霧化室3管路的出口有霧化噴嘴14，通過霧化噴嘴14，增塑劑在霧化室3內形成濃霧，霧化室3上部有一活門15，活門15與伺服電機相連，伺服電機與伺服驅動器相連，用以控制活門15的開閉程度，活門15上部為絲束的經過處。
[0016]小油箱8上部為一內徑為15_35mm,長度為200-800mm的圓管。
[0017]恆溫油箱7內有靈敏液位計16，用於控制送油泵5的動作，以保持恆溫油箱7液面的相對平穩。
[0018]恆溫油箱7內有溫度傳感器一 17，小油箱8內有溫度傳感器二 18，這兩個溫度傳感器的信號輸入溫度控制器，溫度控制器通過控制加熱器一 11和加熱器二 12，以保持恆溫油箱和小油箱內液體恆溫。
[0019]送油泵、加壓泵直接由主機面板開關和接觸器通電，啟動後，甘油將被噴灑到霧化室並回流到小油箱，形成循環，甘油所帶來的熱量將使整個系統管道內壁升至恆定溫度。
[0020]在圖2中:本發明的電路控制部分:
該系統中，送油泵、加壓泵的動力源由兩個380V交流電機提供；弱電控制部分由一個24V開關電源供電，PLC控制器的採集信號包括甘油開關信號、主機速度、霧化噴嘴噴霧的壓力信號、活門的開度信號、質量流量計的流量信號；上述現場實際信號通過模擬量輸入模塊輸入PLC控制器，增塑劑施加量可通過觸控螢幕進行設置；PLC控制器經過現場實際信號和設置量的運算、比較，伺服驅動器將驅動伺服電機使活門達到相應的開度；通過對高精度質量流量計傳輸的模擬量信號處理，可以得到甘油的瞬時流量和累積流量，並在觸控螢幕上顯示出來；此外，觸控螢幕還可以反映出活門當前的開度、當前壓力、甘油流量變化曲線等。電控箱內的溫度控制器調整加熱器一和加熱器二的加熱量以保證小油箱和恆溫油箱恆溫。
[0021]甘油開關信號是活門開啟的必要條件，在滿足此條件後，主機速度達到程序設定值時，伺服驅動器將驅動活門使之開啟；此後隨著主機速度在設定值以上變化，活門開度將與之呈線性關係改變；變化的斜率與單支嘴棒甘油施加量相關，通過觸控螢幕進行設置；甘油流量的計算通過對質量流量計的4-20mA模擬量信號處理可得，由於只用到一個流量計，減小了計算過程中的誤差，使得瞬時流量更為精確。此外，活門開度、壓力等信號經過處理，在觸控螢幕上也有顯示，配合相應報警，使得該系統具有更高的可視性與操作性。
【權利要求】
1.一種連通器式煙用增塑劑施加量計量系統，包括大增塑劑箱、加壓泵、霧化室、PLC控制器和櫃體，櫃體中安裝有送油泵、恆溫油箱、小油箱、質量流量計，其特徵在於，大增塑劑箱是一個裝有增塑劑的容器，大增塑劑箱通過管路和儲油箱相通，儲油箱通過溢出回流管路和恆溫油箱上部相通，儲油箱上安裝有送油泵，送油泵通過送油管路和恆溫油箱相通，恆溫油箱和小油箱內都安裝有加熱器，且通過管路相通，其連通管路中安裝有質量流量計，與質量流量計並聯安裝有連通管，並以手動閥控制其通斷，以能迅速排出管路中的空氣；恆溫油箱和小油箱之間形成一個連通器，恆溫油箱和小油箱的液面處於同一高度，在小油箱的上部有溢出回流管路和恆溫油箱連通，小油箱通過出油管路、回油管路和加壓泵連通，力口壓泵通過管路和霧化室連通，霧化室管路的出口有霧化噴嘴，通過霧化噴嘴，增塑劑在霧化室內形成濃霧，霧化室上部有一活門，活門與伺服電機相連，伺服電機與伺服驅動器相連，用以控制活門的開閉程度，活門上部為絲束的經過處。
2.根據權利要求1所述的一種連通器式煙用增塑劑施加量計量系統，其特徵在於，小油箱上部為一內徑為15_35mm,長度為200_800mm的圓管。
3.根據權利要求1所述的一種連通器式煙用增塑劑施加量計量系統，其特徵在於，恆溫油箱內有靈敏液位計，用於控制送油泵的動作，以保持恆溫油箱液面的相對平穩。
4.根據權利要求1所述的一種連通器式煙用增塑劑施加量計量系統，其特徵在於，恆溫油箱內有溫度傳感器一，小油箱內有溫度傳感器二，這兩個溫度傳感器的信號輸入溫度控制器，溫度控制器通過控制加熱器一和加熱器二，以保持恆溫油箱和小油箱內液體恆溫。
5.根據權利要求1所述的一種連通器式煙用增塑劑施加量計量系統，其特徵在於，本發明的電路控制部分:送油泵、加壓泵的動力源由兩個380V交流電機提供；弱電控制部分由一個24V開關電源供電，PLC控制器的採集信號包括甘油開關信號、主機速度、霧化噴嘴噴霧的壓力信號、活門的開度信號、質量流量計的流量信號；上述現場實際信號通過模擬量輸入模塊輸入PLC控制器，增塑劑施加量可通過觸控螢幕進行設置；PLC控制器經過現場實際信號和設置量的運算、比較，伺服驅動器將驅動伺服電機使活門達到相應的開度；通過對高精度質量流量計傳輸的模擬量信號處理，可以得到甘油的瞬時流量和累積流量，並在觸控螢幕上顯示出來；此外，觸控螢幕還可以反映出活門當前的開度、當前壓力、甘油流量變化曲線；電控箱內的溫度控制器調整加熱器一和加熱器二的加熱量以保證小油箱和恆溫油箱恆溫。
6.根據權利要求1所述的一種連通器式煙用增塑劑施加量計量方法，其特徵在於，大增塑劑箱與送油泵下面的儲油箱連通，煙用增塑劑經送油泵送至恆溫油箱；恆溫油箱與小油箱相連，由於恆溫油箱的液面和小油箱的液面在大氣壓下會趨於平衡，恆溫油箱中煙用增塑劑會通過質量流量計補充至小油箱迴路中，使得兩者液面平衡，質量流量計記錄的流量即為煙用增塑劑施加量；質量流量計計量數據通過PLC控制器處理後，顯示在觸控螢幕上；計量每分鐘施加的煙用增塑劑量，形成施加量曲線；小油箱上部有一細長管，使得系統能有較快液面響應，增加系統的實時性；小油箱中的煙用增塑劑通過加壓泵送至霧化室，經由霧化噴嘴霧化，在霧化室內形成濃霧；絲束通過時，霧化顆粒被絲束捕捉；未被捕捉的霧化顆粒集聚在霧化室底部，形成液體經管道回流至小油箱。
7.根據權利要求6所述的一種連通器式煙用增塑劑施加量計量方法，其特徵在於，甘油開關信號是活門開啟的必要條件，在滿足此條件後，主機速度達到程序設定值時，伺服驅動器將驅動活門使之開啟；此後隨著主機速度在設定值以上變化，活門開度將與之呈線性關係改變；變化的斜率與單支嘴棒甘油施加量相關，通過觸控螢幕進行設置；甘油流量的計算通過對質量流量計的4-20mA模擬量信號處理可得，活門開度、壓力等信號經過處理，在觸控螢幕上也有顯示。
【文檔編號】G01F1/00GK104374434SQ201410556458
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月20日 優先權日:2014年10月20日
【發明者】梅小明, 姚建文, 袁重陽, 鄧鵬 , 汪濤 申請人:常德芙蓉大亞化纖有限公司