烟气采样系统的制作方法

1.本技术涉及采样系统技术领域，特别是涉及一种烟气采样系统。


背景技术：

2.目前，对加热卷烟烟气较为全面的表征方法是bentley等发展的采用剑桥滤片和置于冷阱的含吸收溶剂的两级碰撞取样器分别捕集烟气粒相物和气相物，然后采用gc
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gc-tofms和液相色谱-高分辨质谱(lc-hram-ms)对两部分物质进行分析的方法，共检出了烟气中的529种化学成分(除水、甘油和烟碱外)。
3.然而，上述离线的分析方法操作繁琐、耗时费力，不能真实反映烟气的初生状态。鉴于此，有必要开发支持在线采样与分析的烟气采样系统。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在线采样、且支持准确分析的烟气采样系统。
5.一种烟气采样系统，包括吸烟驱动模块、第一多通阀、第二多通阀、第三多通阀以及夹持点烟模块，所述第二多通阀中设置有定量容器；
6.所述吸烟驱动模块与所述第一多通阀连接，所述第一多通阀与所述第二多通阀连接，所述第二多通阀与所述第三多通阀连接，所述第三多通阀与外部成分分析模块连接，所述夹持点烟模块与所述第一多通阀连接；
7.吸烟模式下，所述夹持点烟模块点燃夹持的卷烟生成烟气，所述吸烟驱动模块驱动所述烟气通过所述第一多通阀进入所述第二多通阀中定量容器内存储；
8.排烟分析模式下，存储于所述第二多通阀中定量容器内的烟气通过所述第三多通阀进入所述外部成分分析模块，由所述外部成分分析模块对所述烟气进行成分分析。
9.在其中一个实施例中，上述烟气采样系统还包括清洗模块，所述清洗模块通过所述第一多通阀与所述第二多通阀连接，所述清洗模块用于清洗所述第一多通阀和所述第二多通阀内的残存烟气。
10.在其中一个实施例中，所述清洗模块包括清洗驱动组件；
11.清洗模式下，所述清洗驱动组件将清洗液注入至所述第一多通阀，并且通过所述第一多通阀将所述清洗液注入至所述第二多通阀。
12.在其中一个实施例中，所述清洗模块还包括气体吹扫组件；
13.吹扫模式下，所述气体吹扫组件吹扫所述第一多通阀以及所述第二多通阀。
14.其中一个实施例中，上述烟气采样系统还包括第一开关阀，所述第一多通阀包括第一六通阀，所述第二多通阀包括第二六通阀，所述第三多通阀包括第三六通阀；
15.所述第一六通阀中第一端口与所述第二六通阀中第二端口连接，所述第一六通阀中第二端口与所述夹持点烟模块连接，所述第一六通阀中第三端口与所述吸烟驱动模块连接，所述第一六通阀中第四端口与所述第二六通阀中第三端口连接，所述第一六通阀中第
五端口与所述清洗模块连接，所述第一六通阀中第六端口与所述第一开关阀中第一固定端连接；
16.所述第二六通阀中第一端口与所述定量容器的一端连接，所述定量容器的另一端与所述第二六通阀中第四端口连接，所述第二六通阀中第五端口与所述第三六通阀的第三端口连接，所述第二六通阀中第六端口与所述第一开关阀的活动端连接；
17.所述第三六通阀中第六端口与所述第一开关阀的第二固定端连接，所述第三六通阀中第五端口充入惰性气体，所述第三六通阀中第四端口与所述外部成分分析模块连接。
18.其中一个实施例中，所述清洗模块还包括第二开关阀和第三开关阀，所述第二开关阀的活动端与所述第一六通阀中第五端口连接，所述第二开关阀的第一固定端与所述第三开关阀的第一固定端连接，所述第二开关阀的第二固定端与所述气体吹扫组件连接，所述第三开关阀的第二固定端与外部清洗液容器连接，所述第三开关阀的活动端与所述清洗驱动组件连接。
19.其中一个实施例中，上述烟气采样系统还包括清洗废液器容器，所述清洗废液器容器与所述第三六通阀的第二端口连接。
20.其中一个实施例中，上述烟气采样系统还包括第四开关阀，所述吸烟驱动模块通过所述第四开关阀与所述第一六通阀的第三端口连接。
21.其中一个实施例中，所述夹持点烟模块包括磁控开关触发自动点烟模块。
22.其中一个实施例中，上述烟气采样系统还包括gc成分分析模块，所述gc成分分析模块与所述第三多通阀连接。
23.上述烟气采样系统，包括吸烟驱动模块、第一多通阀、第二多通阀、第三多通阀以及夹持点烟模块，所述第二多通阀中设置有定量容器；吸烟模式下，所述夹持点烟模块点燃夹持的卷烟生成烟气，所述吸烟驱动模块驱动所述烟气通过所述第一多通阀进入所述第二多通阀中定量容器内存储；排烟分析模式下，存储于所述第二多通阀中定量容器内的烟气通过所述第三多通阀进入所述外部成分分析模块，由所述外部成分分析模块对所述烟气进行成分分析。整个烟气采样系统可以自动在线完成吸烟和排烟至外部成分分析模块的处理，支持准确的烟气在线采样与分析。
附图说明
24.图1为一个实施例中本技术烟气采样系统的模块示意图；
25.图2为另一个实施例中本技术烟气采样系统的模块示意图；
26.图3为一个实施例中本技术烟气采样系统的结构示意图。
具体实施方式
27.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
28.如图1所示，本技术提供一种烟气采样系统，包括吸烟驱动模块100、第一多通阀200、第二多通阀300、第三多通阀400以及夹持点烟模块500，第二多通阀300中设置有定量容器；
29.吸烟驱动模块100与第一多通阀200连接，第一多通阀200与第二多通阀300连接，第二多通阀300与第三多通阀400连接，第三多通阀400与外部成分分析模块连接，夹持点烟模块500与第一多通阀200连接；
30.吸烟模式下，夹持点烟模块500点燃夹持的卷烟生成烟气，吸烟驱动模块100驱动烟气通过第一多通阀200进入第二多通阀300中定量容器内存储；
31.排烟分析模式下，存储于第二多通阀300中定量容器内的烟气通过第三多通阀400进入外部成分分析模块，由外部成分分析模块对烟气进行成分分析。
32.夹持点烟模块500用于夹持卷烟，吸烟模式下，夹持点烟模块500可以将夹持的卷烟点燃，点燃的烟会生成烟气，烟气在吸烟驱动模块100的驱动下进入到第一多通阀200，并且通过第一多通阀200最终到达第二多通阀300中定量容器内存储。夹持点烟模块500具体来可以由夹持部和自动点烟部两个部分组成，其中夹持部可以是一个卷烟夹持器，自动点烟部可以是通过电自动点烟的部件。在实际应用中，夹持部可以为聚四氟乙烯材料3d打印制作的烟锅夹持器，自动点烟部可以采用v触发烟具电压开关，其具备3通道触发，可以分别适用3种类型的hnb(heat not burning，加热不燃烧产品)烟具。
33.吸烟驱动模块100用于驱动烟气流动。具体来说，第一多通阀200和第二多通阀300通过导通特定的管路，使烟气按照特定导通的管路运动，烟气运动过程中的“动力”就是由吸烟驱动模块100提供。进一步的，吸烟驱动模块100在吸烟模式下可以处于整个吸烟回路的末端，其提供一个负压，以使烟气进入吸烟回路并且流动到第二多通阀300中定量容器内存储。非必要的，吸烟驱动模块100可以吸烟泵，吸烟泵具体可以是电动泵或者手动泵，其在吸烟模式下在吸烟回路中产生负压。
34.第一多通阀200、第二多通阀300、第三多通阀400中设置有多个端口，这些端口按照上述内容描述的方式与吸烟驱动模块100以及夹持点烟模块500连接，通过导通不同的端口，从而形成吸烟回路，以使整个烟气采样系统处于吸烟模式下；或形成排烟回路，以使整个烟气采样系统处于排烟分析模式下。在第二多通阀300中设置有定量容器，即第二多通阀300属于定量多通阀，该定量容器用于存储固定量的烟气，例如可以存储2ml的烟气。第一多通阀200和第二多通阀300具体可以为六通阀，在六通阀中具有6个端口。
35.整个烟气采样系统有吸烟和排烟分析两种工作模式，其中吸烟模式下由第一多通阀200和第二多通阀300导通特定的端口，形成吸烟回路，具体吸烟回路中烟气首先由夹持点烟模块500点燃夹持的卷烟生成烟气，吸烟驱动模块100产生负压，烟气进入到第一多通阀200，再由第一多通阀200进入到第二多通阀300中的定量容器内存储；在吸烟完成之后，进入到排烟分析模式，其中排烟分析模式下由第二多通阀300和第三多通阀400导通特定的端口，形成排烟分析回路，具体排烟分析回路中烟气从第二多通阀300中定量容器进入到第三多通阀400，再由第三多通阀400排出至外部成分分析模块，由外部成分分析模块对烟气进行成分分析。
36.上述烟气采样系统，包括吸烟驱动模块100、第一多通阀200、第二多通阀300、第三多通阀400以及夹持点烟模块500，第二多通阀300中设置有定量容器；吸烟模式下，夹持点烟模块500点燃夹持的卷烟生成烟气，吸烟驱动模块100驱动烟气通过第一多通阀200进入第二多通阀300中定量容器内存储；排烟分析模式下，存储于第二多通阀300中定量容器内的烟气通过第三多通阀400进入外部成分分析模块，由外部成分分析模块对烟气进行成分
分析。整个烟气采样系统可以自动在线完成吸烟和排烟至外部成分分析模块的处理，支持准确的烟气在线采样与分析。
37.如图2所示，在其中一个实施例中，上述烟气采样系统还包括清洗模块600，清洗模块600通过第一多通阀200与第二多通阀300连接，清洗模块600用于清洗第一多通阀200和第二多通阀300内的残存烟气。
38.清洗模块600用于清洗第一多通阀200和第二多通阀300内的残存烟气。在整个烟气采样系统进行烟气采样之后，在第一多通阀200、第二多通阀300以及其相关的管路中会残存有烟气及其相关的沉淀物，若不对这些残存烟气及其相关的沉淀物进行清洗必然会影响下一次烟气采集与分析的准确度，因此，在这里整个烟气采样系统引入清洗模块600，由清洗模块600对第一多通阀200和第二多通阀300内的残存烟气进行清洗。
39.在其中一个实施例中，清洗模块600包括清洗驱动组件；清洗模式下，清洗驱动组件将清洗液注入至第一多通阀200，并且通过第一多通阀200将清洗液注入至第二多通阀300。
40.清洗模块600包括清洗液清洗和气体吹扫两种清洗模式。在本实施例中，清洗模块600包括清洗驱动组件，清洗驱动组件将清洗液注入至第一多通阀200，并且通过第一多通阀200将清洗液注入至第二多通阀300内。具体来说，清洗驱动组件可以从外部清洗液容器内抽取清洗液，在整个烟气采样系统进入清洗模式时，清洗模块600将清洗液先注入到第一多通阀200内，通过调节第一多通阀200和第二多通阀300之间导通的管道，清洗液通过第一多通阀200进入到第二多通阀300内，清洗包括定量容器在内器件中残存烟气。
41.在其中一个实施例中，清洗模块600还包括气体吹扫组件；吹扫模式下，气体吹扫组件吹扫第一多通阀200以及第二多通阀300。
42.在本实施例中，清洗模块600包含气体吹扫组件，可以实现气体吹扫清洗功能，在吹扫模式下，气体水扫组件吹扫第一多通阀200和第二多通阀300。具体来说，气体吹扫组件可以是将纯净的气体充入至第一多通阀200和第二多通阀300，一方面进一步清理第一多通阀200和第二多通阀300内残存的烟气，另一方面，还可以吹扫残存在第一多通阀200和第二多通阀300内残存的清洗液。在实际应用中，气体吹扫组件可以往第一多通阀200吹入氮气，通过调节第一多通阀200和第二多通阀300之间导通的管道，氮气完成对第一多通阀200和第二多通阀300的吹扫。
43.如图3所示，其中一个实施例中，上述烟气采样系统还包括第一开关阀a，第一多通阀包括第一六通阀1，第二多通阀包括第二六通阀2，第三多通阀包括第三六通阀3；
44.第一六通阀1中第一端口1-1与第二六通阀2中第二端口2-2连接，第一六通阀1中第二端口1-2与夹持点烟模块(图3中具体以烟嘴示意)连接，第一六通阀1中第三端口1-3与吸烟驱动模块(图3中具体以吸烟泵示意)连接，第一六通阀1中第四端口1-4与第二六通阀2中第三端口2-3连接，第一六通阀1中第五端口1-5与清洗模块连接，第一六通阀1中第六端口1-6与第一开关阀a中第一固定端连接；
45.第二六通阀2中第一端口2-1与定量容器的一端连接，定量容器的另一端与第二六通阀2中第四端口2-4连接，第二六通阀2中第五端口2-5与第三六通阀3的第三端口连接，第二六通阀2中第六端口2-6与第一开关阀a的活动端连接；
46.第三六通阀3中第六端口3-6与第一开关阀a的第二固定端连接，第三六通阀3中第
五端口3-5充入惰性气体，第三六通阀3中第四端口3-4与外部成分分析模块连接。
47.在本实施例中，第一多通阀、第二多通阀和第三多通阀均为六通阀，第二多通阀为设置有定量容器的六通阀，这些六通阀均设置有6个不同的端口，通过导通不同的端口可以实现不同管道的连接，从而实现不同模式和功能的切换。如图3所示，第三六通阀3中包含有第一端口3-1、第二端口3-2、第三端口3-3、第四端口3-4、第五端口3-5以及第六端口3-6。
48.如图3所示，其中一个实施例中，清洗模块还包括第二开关阀b和第三开关阀c，第二开关阀b的活动端与第一六通阀1中第五端口1-5连接，第二开关阀b的第一固定端与第三开关阀c的第一固定端连接，第二开关阀b的第二固定端与气体吹扫组件连接，第三开关阀c的第二固定端与外部清洗液容器连接，第三开关阀c的活动端与清洗驱动组件连接。
49.第二开关阀b用于切换清洗液清洗模式和气体吹扫模式，当第二开关阀b中活动端与第一固定端连接时，进入清洗液清洗模式；当第二开关阀b中活动端与第二固定端连接时，进入气体吹扫模式。第三开关阀c用于切换抽取清洗液模式和注入清洗液模式，当第三开关阀c中活动端与第二固定端连接时，清洗驱动组件可以从外部清洗液容器中抽取清洗液，当第三开关阀c中活动端与第一固定端连接时，清洗驱动组件可以将抽取的清洗液通过第二开关阀b注入至第一六通阀1中。
50.其中一个实施例中，上述烟气采样系统还包括清洗废液器容器，清洗废液器容器与第三六通阀3中第二端口3-2连接。
51.在本实施例中，整个烟气采样系统还包括清洗废液器容器，其用于存储清洗后的清洗液废液，具体来说，清洗驱动组件注入的清洗液按照以下路径流入到清洗废液器容器——清洗驱动组件
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第三开关阀c
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第二开关阀b
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第一六通阀1
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第二六通阀2
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清洗废液器容器。
52.如图3所示，其中一个实施例中，上述烟气采样系统还包括第四开关阀d，吸烟驱动模块通过第四开关阀d与第一六通阀1中第三端口1-3连接。
53.第四开关阀d用于控制吸烟驱动组件是否产生吸烟的动力，当第四开关阀d闭合时，吸烟驱动模块产生对第一六通阀1产生吸烟动力，烟气沿着吸烟回路运动；当第四开关阀d断开时，吸烟驱动模块无法对第一六通阀1产生吸烟动力，整个烟气采样系统处于未工作状态(待机)状态。
54.其中一个实施例中，上述烟气采样系统还包括gc成分分析模块，gc成分分析模块与第三多通阀连接。
55.gc成分分析模块用于分析烟气成分，其具体可以包括gc-fid或gc-ms等成分分析仪。
56.进一步的，在实际应用中还需要保持第一六通阀1、第二六通阀2、第三六通阀3及其相关管路的温度，可以增设温控模块以实现对阀门、管路的恒温控制，温控模块具体性能参数包括：升温速率：15℃/s，最高温度：250℃，温度精度：
±
5℃。
57.为详细说明本技术烟气采样系统的技术方案及效果，下面将采用具体实例，结合图3分别详细描述在吸烟模式、排烟分析模式、清洗模式(包括清洗液清洗和吹扫模式)下整个烟气采样系统中阀门导通/开闭情况以及对应形成的导通回路情况。在图3中吸烟驱动模块为吸烟泵，清洗驱动组件为清洗泵。
58.吸烟模式
59.夹持点烟模块夹持有卷烟，夹持点烟模块点燃卷烟产生烟气，第四开关阀d闭合；在第一六通阀1中第一端口1-1和第二端口1-2导通，第三端口1-3和第四端口1-4导通，第二六通阀2中第一端口2-1和第二端口2-2导通，第三端口2-3和第四端口2-4导通，形成一个完整吸烟回路，吸烟泵处于整个吸烟回路的末端，吸烟泵工作产生一个负压，在整个吸烟回路中烟气的运动路径如下：烟气进入夹持点烟模块中烟嘴
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第一六通阀1中第二端口1-2
→
第一六通阀1中第一端口1-1
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第二六通阀2中第二端口2-2
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第二六通阀2中第一端口2-1
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第二六通阀2中定量容器。
60.排烟分析模式
61.第二六通阀2中定量容器内存储有烟气，第二六通阀2中第一端口2-1和第六端口2-6导通、第五端口2-5和第四端口2-4导通，第三六通阀3中第五端口3-5和第六端口3-6导通、第三端口3-3和第四端口3-4导通，第五端口3-5充入氦气作为烟气“载体”；第四端口3-4与外部成分分析仪连接，将烟气注入到外部成分分析仪；第一开关阀a中活动端与第二固定端连接，形成一个完整排烟分析回路，整个排烟分析回路中烟气的运动路径如下：第三六通阀3中第五端口3-5充入有氦气作给整个回路带来流动的动力
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氦气进入第三六通阀3中第六端口3-6
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氦气进入第一开关阀a的第二固定端
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氦气进入第一开关阀a的活动端
→
氦气进入第二六通阀2的第六端口2-6
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氦气进入第二六通阀2的第一端口2-1
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氦气进入第二六通阀2中定量容器，裹挟烟气
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烟气到达第二六通阀2的第五端口2-5
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烟气进入第三六通阀3的第三端口3-3
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烟气进入第三六通阀3的第四端口3-4
→
烟气注入至外部成分分析仪。
62.清洗液清洗模式
63.清洗液容器中存储有清洗液，第三开关阀c中活动端与第二固定端连接，清洗泵从清洗液容器中抽取清洗液，随后第三开关阀c中活动端与第一固定端连接，第三开关阀c中活动端与第一固定端连接，清洗泵推送清洗液进入到第一六通阀1中。具体的，第一六通阀1中第五端口1-5与第一端口导通，第二六通阀2中第二端口2-2与第一端口2-1通道，第四端口2-4与第五端口2-5导通，第三六通阀3中第三端口3-3与第二端口3-2导通。清洗液流动路径如下：清洗泵
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第三开关阀c
→
第二开关阀b
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第一六通阀1第五端口
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第一六通阀1第一端口1-1
→
第二六通阀2第一端口2-1
→
第二六通阀2定量容器
→
第二六通阀2第四端口2-4
→
第二六通阀2第五端口2-5
→
第三六通阀3第三端口3-3
→
第三六通阀3第二端口3-2
→
清洗液废液容器。
64.吹扫清洗模式
65.吹扫组件连接第二开关阀b的第二固定端，吹扫组件吹入氮气；第二开关阀b活动端与第二固定端连接，吹扫的氮气通过第二开关阀b进入到第一六通阀1中，具体的，第一六通阀1中第五端口1-5与第一端口1-1导通，第二六通阀2中第二端口2-2与第一端口2-1导通，第四端口2-4与第五端口2-5导通，第三六通阀3中第三端口3-3与第二端口3-2导通。吹扫的氮气运动路径如下：吹扫组件
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第二开关阀b
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第一六通阀1第五端口1-5
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第一六通阀1第一端口1-1
→
第二六通阀2第一端口2-1
→
第二六通阀2定量容器
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第二六通阀2第四端口2-4
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第二六通阀2第五端口2-5
→
第三六通阀3第三端口3-3
→
第三六通阀3第二端口3-2
→
清洗液废液容器。
66.在实际应用中，本技术烟气采样系统有以下需要注意的事项：
67.1、单纯气洗模式的设定：
68.在自动清洗模式下，按“停止”键，即可进入气洗状态；按“返回”键即可退出气洗状态。
69.2.因管路管径较小，液洗排液时排液速度设为小于6，不要过大。否则会出现阻力过大而造成第二开关阀b漏液。
70.整体来说，本技术烟气采样系统可以应用于hnb烟气采样分析场景，其具有以下优点：
71.1、hnb点烟到分析全自动完成，大大提高了系统分析的重现性和结果的重复性；
72.2、系统清洗及气体吹扫干燥程序化自动完成，大大降低了系统污染和残留；
73.3、整体保温减小了烟气在管路中的残留，有效降低了烟气成分结果的误判；
74.4、达到了全自动hnb实时在线烟气分析检测平台的技术要求。
75.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
76.以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。