CN111567879A - 一种振荡磁铁下置的密封加热装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于加热装置技术领域，特别涉及一种振荡磁铁下置的密封加热装置及其使用方法。所述密封加热组件包括：柔性密封套(3)，内部为密封腔，所述密封套(3)上端部内部设置有一个外表面具有刚性凸棱(51)的刚性封口环(5)，所述封口环(5)上的刚性凸棱(51)朝向所述密封套(3)侧壁设置，使得所述密封腔内壁具有凸起的夹紧凸棱(34)；中心发热元件(1)，所述双侧振动出烟组件包括：振动块(4)和动力提供装置。本发明的密封加热装置首次采用周向挤压柔性密封腔的方式，实现振荡出烟，同时，柔性密封腔上端具有夹紧凸棱，可以夹紧并周向密封烟支。因此，本发明解决了上述问题，同时实现了烟支的密封加热和烟气的顺利流通。

Description

一种振荡磁铁下置的密封加热装置及其使用方法

技术领域

本发明属于加热装置技术领域，特别涉及一种振荡磁铁下置的密封加热装置及其使用方法。

背景技术

现有加热不燃烧型卷烟均采用直接或间接的方式对烟支加热，并由抽吸时的穿过烟支的气流为载体，将烟支加热后产生的气溶胶一起吸入抽吸者口腔中，形成烟气。为了保证烟草段不燃烧，烟支加热温度一般不超过300℃。与传统卷烟相比，加热不燃烧卷烟虽然没有燃烧时产生的焦油等有害成份，但烟草致香成分难以完全释放，因此这类香烟较难以被传统烟民接受。

如果烟具采用端头不进气的密闭式烟支加热结构(即烟支和烟支容纳腔之间没有进气的缝隙)，则普通正常通气的烟支(烟支两端正常通气)***其中时，烟草段氧气含量会随着加热过程而降低，这是由于最新形成的新鲜烟气对烟支内部气体的置换作用。当加热温度逐步升高时，烟支亦不会发生燃烧现象，同时烟支内烟草及其内部自带的空气从环境温度迅速被加热到烟具的工作温度，这时的内部气体压力增高，烟草的烟草致香成分也连同高压气体一起被排出烟具外，形成烟雾气溶胶。

但是，随着发热体对烟支加热的过程持续进行，在从室温到开始发烟的持续升温阶段，热量是快速增加的过程。当发热体达到工作温度后，温度不再增加，烟支容纳腔内烟气气溶胶溢出的增量，就没有升温阶段那么高。由于没有持续的气流通过烟草段，仅靠压力差或烟支滤嘴部分的作用，烟气气溶胶自然溢出量就会明显不足，造成在一支烟抽吸了约1/5后就会有烟气不充分的问题。

为了解决上述问题，提出发明。

发明内容

本发明第一方面提供一种振荡磁铁下置的密封加热装置，所述密封加热装置包括密封加热组件和双侧振动出烟组件；

柔性密封套3，内部为密封腔，所述密封套3上端部内部设置有一个外表面具有刚性凸棱51的刚性封口环5，所述封口环5上的刚性凸棱51朝向所述密封套3侧壁设置，使得所述密封腔内壁具有凸起的夹紧凸棱34；

中心发热元件1，其设置在所述密封腔内部；

所述双侧振动出烟组件包括：

设置在所述密封加热腔的***两侧的2个振动块4；

动力提供装置，提供给所述振动块4向内挤压所述柔性密封套3侧壁的动力。

优选地，所述密封套3上端部为半封闭的“C”字型密封腔端口33，所述“C”字型开口背离所述密封腔或者开口朝下，所述“C”字型腔体内部设置有一个外壁表面具有刚性凸棱51的刚性封口环5，所述封口环5上的刚性凸棱51朝向所述密封套3侧壁设置，使得所述密封腔内壁具有凸起的夹紧凸棱34。

优选地，所述刚性凸棱51和夹紧凸棱34均为圆环状。

优选地，所述夹紧凸棱34凸出所述密封腔内壁0.03～0.25mm。

所述夹紧凸棱34的内径小于烟支的外径。

中心发热元件1为发热针或者发热片，与所述密封套3密封性良好。

优选地，所述密封腔端口33的外径大于所述密封套3主体的外径，以对***的烟支起到更好的支撑和夹紧作用。

所述密封套3由耐高温的无毒、无味的硅橡胶等材料模压成型。

本文柔性密封套3所用的材料同时具有柔性和弹性。即这些材料受力后变形，作用力失去之后自身能恢复原来形状的。

所述刚性封口环5，优选铝合金或钢制的圆环圈，在安装时可利用密封套3的弹性和柔韧性将封口环5嵌入到密封腔端口33的“C”字型腔体内。在嵌入所述封口环5后，封口环5上的刚性凸棱51挤压所述柔性密封套3，使得所述密封腔内壁具有凸起的夹紧凸棱34。

优选地，所述振动块4面对所述密封加热腔的那个表面具有线状或者点状凸起41。这减少了振动块4与密封套3直接接触的面积，提高了对烟支“击打”或“挤压”的效果。

优选地，所述柔性密封套3主体为空心圆柱体，所述振动块4为铁磁性材料块，形状为圆弧状，且该圆弧所在的圆和所述密封腔为同心圆，2个所述振动块4包围在所述密封腔的两侧，并依靠振动块限位装置约束的自由度运动；

所述动力提供装置包括：U形铁芯7，线圈8，铁芯固定装置；

所述线圈8缠绕在所述U形铁芯7中间位置，与其共同形成电磁铁，所述铁芯固定装置使得所述U形铁芯7包围在所述密封腔的两侧和下端，且所述U形铁芯7的U形的每一侧都处于2个所述振动块4之间，所述U形铁芯7末端的铁芯头71与振动块4之间存在空隙；

所述L和所述振动块4的位置设计为：

当所述线圈8通电时，所述U形铁芯7两侧吸引2个所述振动块4的两侧，两者间的空隙变小，且2个所述振动块4对所述柔性密封套3产生挤压。

因此，当线圈8不通电时，所述柔性密封套3回弹，使得所述振动块4复位。因此，当所述线圈8以一定频率导通时，所述振动块4可以往复挤压所述柔性密封套3，排出其内的烟气。

优选地，所述振动块4围绕所述密封腔对称布置。

所述U形铁芯7围绕所述密封腔对称布置。

优选地，所述U形铁芯7的每一侧铁芯头71均呈弧形片，所述U形的每一侧末端的铁芯头71与2个所述振动块4的距离均为L。

优选地，所述振动块限位装置设计如下：所述柔性密封套3外部固定有若干个定位钉31，所述振动块4被若干个所述定位钉31限位在所述柔性密封套3***，且所述定位钉31与振动块4是间隙配合，每个所述定位钉31端部有止脱帽32。所述止脱帽32既能在安装时方便联接，又能防止正常使用中，防止所述振动块4的滑落。

优选地，所述铁芯固定装置设计如下：所述柔性密封套3外部固定有若干个定位柱36，所述U形铁芯7被若干个所述定位柱36固定在所述柔性密封套3***且使得所述U形铁芯7的U形的每一侧都处于2个所述振动块4之间，所述U形铁芯7末端的铁芯头71与振动块4之间存在空隙，每个所述定位柱36端部有防滑帽35。

即所述振动块和所述U形铁芯间隔布置。

优选地，所述定位柱36与所述U形铁芯7的铁芯头71是过渡配合关系。

优选地，所述L为0.05-1.00mm。

本发明第二方面提供第一方面所述的密封加热装置的使用方法，将烟支***所述密封腔，所述密封圈6的凸出部分挤压并夹紧所述烟支，启动发热元件，然后启动动力提供装置，所述振动块4开始往复挤压所述柔性密封套3侧壁，所述密封腔内的烟气被挤出。

优选地，所述动力提供装置可以手动启动，也可以通过控制装置根据对吸烟者抽吸行为的检测，自动启动。

优选地，在一支烟的抽吸周期内，所述线圈8的导通频率可以调节。

优选地，在一支烟的抽吸周期内，所述线圈8的导通时的电流和/或电压可以调节，使得所述电磁铁产生的磁力为从弱到强，以便给所述密封套3从弱到强的挤压力。这种变化的力更符合抽吸过程的需要。因为烟支刚开始抽吸时，发烟量充足，容易被挤出。烟支快抽吸完毕时，发烟量不足，需要更强的挤压力。

所述电磁铁导通的频率从0.033到0.5Hz可调。

上述技术方案在不矛盾的前提下，可自由组合。

本发明的原理如下：

当本发明的中心发热元件1通电工作至最高温度后，***温度不再上升，密封加热腔内已有烟气压力也不再上升，气溶胶被“禁锢”或者“封存”在所述密封加热腔中，此时所述双侧振动出烟组件开始工作。

当***检测到吸烟者开始抽吸时，此时电磁铁通电，在电磁力的作用下，使所述振动块4开始往复挤压所述密封套3侧壁，这使暂时“封存”在所述密封加热腔中的气溶胶随着振动块4的挤压振荡，较多剂量地被挤出所述密封加热腔，从而产生的足够浓度的可用于抽吸的气溶胶，与空气混合后，形成最终吸烟者得到的烟气。

本发明具有以下有益效果：

1、一般密封腔与烟支缝隙密封的加热方式，可以提高烟支加热温度，但是因没有新鲜气流流过烟草段，烟气会被“禁锢”在密封腔内。本发明的密封加热装置首次采用双侧周向挤压柔性密封腔的方式，实现振荡出烟，同时，柔性密封腔上端具有夹紧凸棱，可以夹紧并周向密封烟支。因此，本发明解决了上述问题，同时实现了烟支的密封加热和烟气的顺利流通。

2、本发明使用柔性的密封腔，并配合周向挤压这种非***密封腔的方式进行气流扰动，不破坏密封腔的密封性。

3、本密封加热装置与一般烟支配合使用时，可以起到夹紧固定烟支的作用，防止烟支从密封容纳腔中掉落。本密封加热装置配合贫氧加热式烟支使用时，柔性夹紧凸棱会密封所述密封加热腔和夹紧烟支，外界氧气不会进入所述密封容纳腔，抽吸中会减少烟草段的氧气含量，可以升高烟支的加热温度而不用担心烟支发生燃烧，可以增加烟草致香成分的释放。

4、由于主要夹紧部分为夹紧凸棱和封口环，夹紧后的内径可适应于烟支外径，因此一种烟具可以适配多种直径的烟支，且都可起到最好的夹紧和密封效果。

5、本发明首次用具有凸棱的刚性封口环使得密封套内壁出现夹紧凸棱，利用该夹紧凸棱实现烟支密封。封口环同时还具有支撑密封套的作用，以保证嵌入后的柔性密封套有一个较确定的几何尺寸，并可定位和安装在烟具的内。相比于在密封套上设置单独的密封圈等的密封方式，本发明更加简单实用，不用担心密封圈会脱落。

6、本发明实际使用时，密封套内壁出现的夹紧凸棱可仅仅提供压缩变形作用，烟支的夹紧支撑主要依靠封口环。因此，对于密封套的支撑强度没有要求，密封套可选用材料范围更宽。

7、本发明的振动块围绕在密封腔的两侧，电磁铁和所述振动块间隔布置，振动方式为双侧振动，电磁铁设置在密封腔下端，具有以下好处：a.使结构对称，加工制作工艺性好、更易于小型化，电磁力调整更容易；b.双侧振动，对中央加热元件的作用力平衡，提高了发热元件的寿命；c.双侧振动，对全部烟丝的振动挤压作用更充分，更完整，只需单侧振动的一份电磁力，实现全部烟丝的振动，可使排出的烟气增倍，因此更节能，达到事半功倍的效果。

附图说明

图1为实施例1振荡磁铁下置的密封加热装置截面图。

图2为实施例1振荡磁铁下置的密封加热装置半剖面图。

图3为实施例1中所述双侧振动出烟组件示意图。

图4为实施例3中封口环从外侧安装的另一种实施方案。

附图标记列表：

1、中心发热元件，2、底座，3、密封套，31、定位钉，32、止脱帽，33、密封腔端口，34、夹紧凸棱，35、防滑帽，36、定位柱，4、振动块，41、凸起，5、封口环，51、刚性凸棱，7、铁芯，71、铁芯头，8、线圈。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步说明本发明的内容。

实施例1

如图1和2所示，一种振荡磁铁下置的密封加热装置，所述密封加热装置包括密封加热组件和振动出烟组件；

所述密封加热组件包括：

柔性密封套3，内部为密封腔，所述密封套3上端部为半封闭的“C”字型密封腔端口33，所述“C”字型开口背离所述密封腔，所述“C”字型腔体内部设置有一个外表面具有刚性凸棱51的刚性封口环5，所述封口环5上的刚性凸棱51朝向所述密封套3侧壁设置，使得所述密封腔内壁具有凸起的夹紧凸棱34；

中心发热元件1，其设置在所述密封腔内部；

其中，柔性密封套3主体为空心圆柱，内为密封腔。密封套3由耐高温的无毒、无味的硅橡胶模压成型，在上方外径尺寸较大的一端，内圆腔体内包含有一个半封闭的“C”字型的密封腔端口33，在其内部可嵌入一个与“C”字型同尺寸的金属封口环5，在安装时可利用密封套3的弹性和柔韧性将所述封口环5嵌入到所述密封腔端口33的“C”字型腔内，以保证嵌入后的橡胶制的密封套3有一个较确定的几何尺寸，并可定位和安装在烟具的内。

底座2设置在所述柔性密封套3的下部，支撑所述发热元件1。所述发热针与底座2之间具有相对气密性。所述底座2与密封腔之间也具有良好的相对气密性。

其中，所述密封腔端口33内径为D1。所述夹紧凸棱34相对于所述密封腔侧壁凸出，内径为D2。D2的大小约是(D1-0.25)～(D1-0.03)。D1是本发明烟具可抽吸烟支的公称直径，且该尺寸公差为0～0.10的正公差，使烟支能方便地***密封腔。所述烟支头到达图1中内径为D2的夹紧凸棱34时，由于所述夹紧凸棱34和所述密封套3材质相同，相对于所述封口环5材质较软，所述烟支进一步***时，所述夹紧凸棱34发生形变，实际D2的孔径会再略大一点，正好达到对烟支滤嘴部份进一步夹紧的目的。再配合密封腔的密封和发热体1的加热作用，即可实现对烟支少氧或稀氧加热的目的。

如图3所示，所述双侧振动出烟组件包括2个振动块4，U形铁芯7，线圈8等，具体设计如下：

所述柔性密封套3主体为空心圆柱体，所述振动块4为铁磁性材料块，形状为圆弧状，且该圆弧所在的圆和所述密封腔为同心圆，2个所述振动块4对称包围在所述密封腔的两侧，并依靠振动块限位装置可活动固定；

所述动力提供装置包括：U形铁芯7，线圈8，铁芯固定装置；

所述线圈8缠绕在所述U形铁芯7中间位置，与其共同形成电磁铁，所述铁芯固定装置使得所述U形铁芯7对称包围在所述密封腔的两侧和下端，且所述U形铁芯7的U形的每一侧都处于2个所述振动块4之间，所述U形铁芯7未端的铁芯头71与振动块4之间存在空隙；

所述L和所述振动块4的位置设计为：

当所述线圈8通电时，所述U形铁芯7未端的铁芯头71两侧吸引2个所述振动块4的两侧，两者间的空隙变小，且2个所述振动块4对所述柔性密封套3产生挤压。

因此，当线圈8不通电时，所述柔性密封套3回弹，使得所述振动块4复位。因此，当所述线圈8以一定频率导通时，所述振动块4可以往复挤压所述柔性密封套3，排出其内的烟气。

所述U形铁芯7的每一侧均呈弧形片，所述U形的每一侧未端的铁芯头71与2个所述振动块4的距离均为L。

所述振动块限位装置设计如下：所述柔性密封套3外部固定有若干个定位钉31，所述振动块4被至少3个所述定位钉31限位在所述柔性密封套3***，且所述定位钉31与振动块4是较松的间隙配合，它们之间涂有少量类似石墨粉这样既能润滑，又耐高温，无毒、无味，方便振动块的在密封套3外做径向振动，每个所述定位钉31端部有止脱帽32。所述止脱帽32既能在安装时方便联接，又能防止正常使用中，防止所述振动块4的滑落。

所述铁芯固定装置设计如下：所述柔性密封套3外部固定有若干个定位柱36，所述U形铁芯7被若干个所述定位柱36固定在所述柔性密封套3***且使得所述U形铁芯7的U形的每一侧都处于2个所述振动块4之间，所述U形铁芯7未端的铁芯头71与振动块4之间存在空隙，每个所述定位柱36端部有防滑帽35。

即所述振动块和所述U形铁芯间隔布置。

所述定位柱36与所述U形铁芯7的铁芯头71是过渡配合关系。其中L可在0.05-1.00mm间可调，以便配合振动块4对橡胶制成的密封套3内的烟支，在加热腔体工作到稳定加热范围时，可以对所述密封腔内的烟支有“击打”或“挤压”，对所述密封腔内的已加热的烟气气溶胶有显著的促进排出作用。

鉴于当烟具电源确定时，电磁铁的最大电磁力有限的。所述振动块4面对所述密封加热腔的那个表面具有若干个线状凸起41。这减少了振动块4与密封套3直接接触的面积，提高了对烟支“击打”或“挤压”的效果。

实施例2

实施例1的振荡磁铁下置的密封加热装置的使用方法如下：

1、烟支***阶段：将待抽吸烟支从密封腔端口33***烟具时，所述夹紧凸棱34发生形变，夹紧烟支，并周向密封所述密封腔。

2、抽吸阶段：启动发热元件，然后启动动力提供装置，所述振动块4开始从两侧往复挤压所述密封套3侧壁，所述密封腔内的烟气被挤出。

实施例3

如图4，实施例3是封口环5从外侧安装的另一种实施方案。所述密封套3上端部为半封闭的“C”字型密封腔端口33，所述“C”字型开口朝下。它对烟支的实际效果与本发明图1、图2中所述效果一致，但外观更整洁，易于使烟具的外观保持更良好的状态。

当所述烟支加热从环境温度快速加热到最高温度的起始时间段时，所述烟支烟丝内随带的空气被迅速加热，压力快速增加，与同时高温产生的烟气气溶胶一起，向烟支的滤嘴部份转移而形成烟气。当烟丝从最高温度稍降至稳定恒温工作段时，烟支烟丝内余下的空气已经较少，再加上夹紧凸棱34的“紧箍”作用，已经没有高气压的优势来形成溢出的烟气。这时由主要由铁芯7和线圈8组成的电磁铁、振动块4一起组成了烟支抽吸中下段的双侧振动出烟组件。

此外，该装置根据对吸烟者抽吸时的适时检测，当烟具加热温度达到稳定加热段时，配合电磁铁适时的导通，同时导通的电压或电流从电路的控制程序上，按先稍弱，后稍强的原则，让电磁力也从弱到强，给所述密封腔一个持续的、与抽吸相配合的挤压力。在一支烟的稳定加热的抽吸时间内，该挤压力从弱渐强，因此，其持续挤压出的烟气能保证一支烟抽吸的全过程，让使用本发明的消费者有非常好的体验。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种振荡磁铁下置的密封加热装置，其特征在于，所述密封加热装置包括密封加热组件和双侧振动出烟组件；

所述密封加热组件包括：

柔性密封套(3)，内部为密封腔，所述密封套(3)上端部内部设置有一个外壁表面具有刚性凸棱(51)的刚性封口环(5)，所述封口环(5)上的刚性凸棱(51)朝向所述密封套(3)侧壁设置，使得所述密封腔内壁具有凸起的夹紧凸棱(34)；

中心发热元件(1)，其设置在所述密封腔内部；

所述双侧振动出烟组件包括：

设置在所述密封加热腔的***两侧的2个振动块(4)；

动力提供装置，提供给所述振动块(4)向内挤压所述柔性密封套(3)侧壁的动力。

2.根据权利要求1所述的密封加热装置，其特征在于，所述密封套(3)上端部为半封闭的“C”字型密封腔端口(33)，所述“C”字型开口背离所述密封腔或者开口朝下，所述“C”字型腔体内部设置有一个外表面具有刚性凸棱(51)的刚性封口环(5)，所述封口环(5)上的刚性凸棱(51)朝向所述密封套(3)侧壁设置，使得所述密封腔内壁具有凸起的夹紧凸棱(34)。

3.根据权利要求1所述的密封加热装置，其特征在于，所述夹紧凸棱(34)凸出所述密封腔内壁0.03～0.25mm。

4.根据权利要求1所述的密封加热装置，其特征在于，所述振动块(4)面对所述密封加热腔的那个表面具有线状或者点状凸起(41)。

5.根据权利要求1所述的密封加热装置，其特征在于，所述柔性密封套(3)主体为空心圆柱体，所述振动块(4)为铁磁性材料块，形状为圆弧状，且该圆弧所在的圆和所述密封腔为同心圆，2个所述振动块(4)包围在所述密封腔的两侧，并依靠振动块限位装置约束的自由度运动；

所述动力提供装置包括：U形铁芯(7)，线圈(8)，铁芯固定装置；

所述线圈(8)缠绕在所述U形铁芯(7)中间位置，与其共同形成电磁铁，所述铁芯固定装置使得所述U形铁芯(7)包围在所述密封腔的两侧和下端，且所述U形铁芯(7)的U形的每一侧都处于2个所述振动块(4)之间，所述U形铁芯(7)末端的铁芯头(71)与振动块(4)之间存在空隙；

所述L和所述振动块(4)的位置设计为：

当所述线圈(8)通电时，所述U形铁芯(7)两侧吸引2个所述振动块(4)的两侧，两者间的空隙变小，且2个所述振动块(4)对所述柔性密封套(3)产生挤压。

6.根据权利要求5所述的密封加热装置，其特征在于，所述U形铁芯(7)的每一侧铁芯头(71)均呈弧形片，所述U形的每一侧末端的铁芯头(71)与2个所述振动块(4)的距离均为L。

7.根据权利要求5所述的密封加热装置，其特征在于，所述振动块限位装置设计如下：所述柔性密封套(3)外部固定有若干个定位钉(31)，所述振动块(4)被若干个所述定位钉(31)限位在所述柔性密封套(3)***，且所述定位钉(31)与振动块(4)是间隙配合，每个所述定位钉(31)端部有止脱帽(32)。

8.根据权利要求5所述的密封加热装置，其特征在于，所述铁芯固定装置设计如下：所述柔性密封套(3)外部固定有若干个定位柱(36)，所述U形铁芯(7)被若干个所述定位柱(36)固定在所述柔性密封套(3)***且使得所述U形铁芯(7)的U形的每一侧都处于2个所述振动块(4)之间，所述U形铁芯(7)末端的铁芯头(71)与振动块(4)之间存在空隙，每个所述定位柱(36)端部有防滑帽(35)。

9.根据权利要求6所述的密封加热装置，其特征在于，所述L为0.05-1.00mm。

10.权利要求1所述的密封加热装置的使用方法，其特征在于，将烟支***所述密封腔，所述密封圈(6)的凸出部分挤压并夹紧所述烟支，启动发热元件，然后启动动力提供装置，所述振动块(4)开始往复挤压所述柔性密封套(3)侧壁，所述密封腔内的烟气被挤出。

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