一次性电子烟烟弹结构设计的研究

发表时间:2021/7/26   来源:《科学与技术》2021年3月9期   作者:吴任金
[导读] 目前一次性的电子烟,用户反映最多的问题是,
        吴任金

        深圳市你我网络科技有限公司  518052
        摘要:目前一次性的电子烟,用户反映最多的问题是,“烟弹”漏油。这个主要是与产品的结构设计及密封方式有关。市场上电子烟“烟弹”大多是一个整体的,甚至与主机也是一整体的,用户不能够分开或打开。本设计提供了一种能够实现烟弹的雾化芯与油仓独立分开的结构技术(简称“油芯”分离),而用户在使用的时候合为一体。既方便用户更换不同阻值的雾化芯,又有效地避免了使用前出现的漏油现象,同时“油芯”分离也保证了新鲜的烟油被密封保存,没有长时间与无纺布,发热丝浸泡,从而提升了口感。
        关键词:漏油,油芯分离,雾化芯,口感
0引言
        随着社会的发展,人们健康意识的提高,消费者对吸烟安全性提出了更高的要求。为了迎合市场需求,传统卷烟的替代品——电子烟出现了。
        电子烟,顾名思义就是电子的香烟,它是一种模仿卷烟的电子产品,有着与卷烟类似的烟雾、味道和感觉。通过将甘油,丙二醇,尼古丁和香精等变成蒸汽后,让用户抽吸的一种电子产品。
        1 一次性电子烟简介
         我们说的“一次性”电子烟,是指烟弹的油仓是封闭的,产品在出厂前就已经预先注好了烟油,按油仓容量一般是2-6ml,用户使用完油仓的油就不能自行再进行注油了,大约抽吸的口数在150-1000口。电子烟一般可分为,两个主要的部分:烟弹和主机。目前市场上主要有两类样式的一次性电子烟:第一类是,烟弹与主机是一整体的,第二类是,烟弹与主机可以独立分开,烟弹是可以替换的。对于普通用户来说,考虑到性价比会更愿意选择第二类电子烟,当抽吸完一个烟弹后,可以再换一个烟弹,并且只要主机是没有故障,可以更换多个烟弹使用。
        2 一次性电子烟使用的“痛点”
        一次性电子烟,由于设计以及工作原理上的影响,在贮存、运输和使用过程中,会容易出现漏油风险,尤其是经过空运更容易产生漏油现象。电子烟存在漏油风险,主要是因为油仓里的烟油与雾化芯之间是没有完全隔离密封,这样烟油就有机会通过“毛细现象”从雾化芯的无纺布层渗透到气道 ,而气道就直接连通到烟弹的外表面了。烟油与雾化芯没有完全隔离,是取决于现有的雾化芯工作原理,烟油只有通过雾化芯上的无纺布层渗透到发热丝上才能使产生雾化。也就是,在无纺布的“左边”是烟油,右边是“发热丝”,无纺布起到了缓冲的作用,但是没有完全隔离。
        对于普通用户来说,只要是烟弹漏油,甚至有的会漏到主机里面或者产品外面,都会让人觉得产品有“异常”,较难接受。而由于漏油,更会造成用户抽吸口感的“异常”,吸到烟油到口里,产生口感的不良。不过由于更多用户使用上的认知,轻微或少量的漏油也逐渐被动接受了。
3 “油芯”分离技术
        基于一次性电子烟,烟弹的工作原理,从设计上进行了进一步的分析和“再设计”,把烟弹设计成两个独立的部分,并且又能合为一体。也就是把烟弹设计成独立油仓和独立的雾化芯,也就是“油芯”分离技术。下面结合具体的结构设计方案,进行详细描述。
 3.1 独立油仓的设计
        油仓由三个组件相互连接:A1,A2和A3 ,A2处在A1与A3之间,A1与A3是通过卡扣方式固定,同时把A2限位在两者之间(图1 油仓分开的三个组件)。当组装后,就形成一个独立的整体,并且A2可以在上下行程范围内活动,三个组件之间都是通过密封圈形成密封。另外,A2的侧边有两个小孔,是用于工厂预注油用的,注油完成后,塞上专用的密封塞,用户是无法打开的,整个油仓就形成完全密封了。(图2 油仓注油后的截面图)
                                
3.2 独立雾化芯的设计
        雾化芯由二个组件连接而成:B1和B2,两者之间是通过铆接过盈配合来固定的(图3 雾化芯分开的两个组件)。组装后的雾化芯侧边设置有密封圈,以用于与独立油仓形成配合密封(图4 雾化芯组装后截面图)。

       
3.3独立油仓与独立雾化芯合并的状态
        油仓与雾化芯的配合的工作原理是,当雾化芯接触到油仓的A2组件时,在用户推力的作用下,推动A2往上移动,当到达行程达的1/2时,雾化芯的进油孔就接触到油仓里面的烟油了。在无纺布的传输作用下,烟油就逐渐浸润整个雾化芯内的无纺布和发热丝。特别说明的是,在推动雾化芯开始的行程时,整个油仓仍一直是处于密封状态(图5 油仓与雾化芯推之前的状态截面图),这时的行程会压缩空气,当到达设计行程1/2时(图7 油仓与雾化芯推到一半行程的状态截面图),空气通过无纺布即被逐渐释放,而这一短时间的过程,则有利于烟油迅速地浸润整个雾化芯内包裹的无纺布,也缩短了用户等待烟油充分浸润雾化芯的时间。
                                      
        更进一步的是,在雾化芯的内底部设置有与油仓外侧边匹配的弹性卡扣(图8 弹性卡扣截面图),它的目的就是:当油仓与雾化芯匹配到位后,不会轻易地就让雾化芯掉出来,只有当需要更换雾化芯时,才需要用一定的拉力才取出来,设计这个拉力大小为2-3kgf,以满足正常使用的需要。
                                      
4.“油芯”分离技术的有益效果
        4.1 传统烟弹用户使用完后,就需要丢弃了,甚至烟弹与主机一体式的一次性烟,整个都要丢弃了。而“油芯”分离技术的烟弹,就只需要更换油仓或雾化芯,当油仓使用完后,就只要配一个相同口味的新油仓,而雾化芯可以继续使用。同时,雾化芯使用完了,也只要更换一个新的雾化芯配油仓,就可以继续使用了。并且还可以更换不同阻值的雾化芯,以调整功率来改变雾化效果。对于用户而言,这样就大大降低了使用的成本,性价比更高。
        4.2传统烟弹在贮存、运输和使用过程中,会容易出现漏油风险,尤其是经过空运更容易产生漏油现象。而油芯”分离技术的油仓,由于其完全密封的设计,只要是符合设计图纸的零件及正常组装,就不会出现漏油现象。
        4.3传统烟弹,其里面的部分烟油有把雾化芯的无纺布和发热丝,长时间浸泡以及与气道里的空气接触造成氧化,腐蚀等,从而影响口感,甚至造成部分烟油的变质。而“油芯”分离技术的油仓内的烟油没有与发热丝等接触,从出厂到用户使用前,一直都是处于完全密封的状态,保证了烟油的新鲜,从而更保证了口感最佳和良好的一致性。
5 结论
        通过对一次性电子烟的烟弹,进行创新的结构设计,提供了有效解决烟弹容易漏油问题的可行方案。“油芯”分离技术也为产品结构设计提供了新的解决问题的思路,值得有益借鉴。

参考文献
[1]刘国余. 产品设计[M]. 上海交通大学出版社, 2000.9 : 86-95
[2]顾伯勤,李新华,田争. 静密封设计技术[M].北 京 :中国标准出版社 , 2004:2-5.
[3]魏龙.  密封技术[M]. 北京:化学工业出版社,2009:6-7.
[4]吴高强,吕战强 . 一种装备结构的密封防水分析与测试 [J]. 液压气动与密封,2014(1):47-49.

投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: