CN101196442B - 一种试验火烟颗粒高速采样方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种试验火烟颗粒高速采样方法及装置，是在可升降燃烧平台上有一燃气接口与燃气供应管道连接，燃烧平台上的燃气接口可以接不同类型的喷嘴，在燃气接口周边的环绕区域设置电加热板区域，或者在燃烧平台上放置液体燃烧器皿，通过改变液体燃烧器皿的大小，获得不同规模的液体燃料火，进行相应的燃烧研究；在加热区或火焰区外围，设置环形滤网实现对燃烧的稳定控制；在加热区或火焰区一侧，安装伸入火焰区的采集片，采集片伸入到加热区或火焰区上方不同高度或区域，通过记录采集片位置参数，有利于进行规范化、可重复的燃烧实验研究。

Description

一种试验火烟颗粒高速采样方法及装置

技术领域

本发明属于火灾实验研究领域，具体是一种试验火烟颗粒高速采样技术及装置。

背景技术

火灾生成物烟颗粒的研究对深入了解燃烧材料的性质有十分重要的意义，更重要的是对火灾探测技术的研究具有一定的指导意义，但是，如何获得火灾燃烧材料在燃烧过程中的烟气生成颗粒一直没有一种合适的装置。为获得研究所需的标本，不同的研究者采取不同的方法，有人工采集——直接将采集片人工送入被测环境采集相关标本；有利用采集管道采集样本——大多数大型分析仪器均采用此种方法。上述的主要采集方法由于其没有统一的操作规程，因此获得的数据不具备比较性，同时也使同行的验证变得十分困难。因此，如何在比较一致的条件下获得研究所需的样本就成为一个值得研究与开发的工作，本发明正是为解决这样一个问题而进行的工作。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种试验火烟颗粒高速采样方法及装置，实现对广泛的燃烧材料(气、液、固)在燃烧过程中近火焰区域的生成物颗粒进行采集，为深入研究材料特性、燃烧特性及探测技术的应用提供实验支撑。本发明主要需要解决燃烧控制问题、火焰稳定问题与采集控制问题，使得在此装置上进行的实验具有可重复性，为深入研究相关问题提供可靠的实验支持。

本发明的技术方案如下：

一种试验火烟颗粒高速采样方法，其特征在于在可升降燃烧平台上有一燃气接口与燃气供应管道连接，燃烧平台上的燃气接口可以接不同类型的喷嘴，通过在燃气供应管道中设置阀门控制流量以调节火焰的大小，进行不同的燃烧实验，或者将燃气接口用堵头堵上，在燃气接口周边的环绕区域设置电加热板区域，实现对升温速率、最高加热温度的控制，根据不同的固体材料可以设定不同的加热模式实现不同的研究目的；或者在燃烧平台上放置液体燃烧器皿，通过改变液体燃烧器皿的大小，获得不同规模的液体燃料火，进行相应的燃烧研究；在加热区或火焰区外围，根据实验火的种类不同，分别设置孔隙密度不同的环形滤网实现对燃烧的稳定控制，调节滤网的高度与直径，实现对不同规模的试验火的稳定状态的保障；在加热区或火焰区一侧，安装伸入火焰区的采集片，采集片伸入到加热区或火焰区上方不同高度或区域，通过记录采集片位置参数，进行规范化、可重复的燃烧实验研究。

所述的一种试验火烟颗粒高速采样方法，其特征在于所述的采集片为铜网或生物膜片。

所述的一种试验火烟颗粒高速采样方法，其特征在于烟气稳定装置能灵活调节高度与直径。

一种试验火烟颗粒高速采样装置，主要有三大部分构成：燃烧装置，燃烧稳定装置，燃烧生成物采集装置，其特征在于燃烧装置是在燃烧台的中央有一开孔，所述的开孔中有可升降燃烧平台，升降燃烧平台上有燃气接口，燃气接口与燃气供应管道相连，在管道上安装有阀门控制流量以调节火焰的大小，在燃烧台的燃气接口连接有喷嘴或堵头，在燃气接口以外为电加热板区域，电加热板通过热电偶连接与加热控制器；另有放置于燃烧平台上的液体燃烧器皿；燃烧稳定装置是指放置于燃烧平台外围的过滤网；所述的燃烧生成物采集装置是由伸入火焰区的采集片。

所述的一种试验火烟颗粒高速采样装置，其特征在于所述的伸入火焰区的采集片有多个，分别安装于可伸缩采集杆上，所述的多个采集杆安装于采集杆固定架上，所述的采集杆固定架安装于高速双程气泵的活塞端，双程气泵安装于一可升降支架上。

所述的一种试验火烟颗粒高速采样装置，其特征在于所述的燃烧台上堵头的上平面与电加热板、燃烧台的高度一致。

所述的一种试验火烟颗粒高速采样装置，其特征在于所述的采集片为铜网或生物膜片。

本装置能够完成气、液、固可燃材料燃烧的生成物颗粒采集工作，装置主要有三大部分构成：1-燃烧装置，2-燃烧稳定装置，3-燃烧生成物采集装置。其中每部分的主要功能与实现为：燃烧装置需要解决在一个实验平台上实现对气、液、固三相材料燃烧的控制工作，对于气体可燃物，在燃烧台的中央有一燃气接口与燃气供应管道相连，燃气供应管道的末端有连接阀门与燃气瓶相连，在连接管道上安装有阀门控制流量以调节火焰的大小。在燃烧台的燃气接口有一个堵头，堵头的上平面与燃烧平台的高度一致，在堵头以外一定半径的圆形区域内是电加热板，此加热板主要实现对固体可燃物的燃烧实验，加热板通过热电偶由加热控制器控制，可实现对升温速率、最高加热温度的控制，根据不同的固体材料可以设定不同的加热模式实现不同的研究目的。整个燃烧平台在关闭加热板、封上管道堵头的条件下是一个整体平面，在这个平面上可以放上不同直径、不同高度的燃烧器皿实现对液体燃料的实验控制，获得不同规模的液体燃料火。作为一个整体的燃烧平台，平台的高度可通过调节支腿进行调节，这样能够根据实验的需要上下调节燃烧平台的高度。

燃烧稳定装置是保障燃烧处于一种平稳状态的装置，是实验可重复性的保证，本发明的燃烧稳定装置实现了多选择性与可灵活调节性。稳定装置可根据实验火的种类不同分别选择孔隙密度不同的材料实现对燃烧的稳定控制，同时根据保障燃烧状态稳定的需要，可以调节稳定装置的高度与直径，实现对不同规模的试验火均可以实现其稳定状态的保障。

采集片是燃烧生成物样本附着的区域，它的形式可以根据试验火的不同选择不同的采集片，有铜网或生物膜片等，采集片通过安装在采集杆头部的小夹子与采集杆连接，小夹子的角度可通过套头连接在采集杆上，套头的角度可任意调节并通过小螺丝固定。采集杆是控制采集深度的装置，它由两节组成，通过调节两节采集杆滑动可控制生成物的采集位置深度，从稳定装置的边缘到燃烧火焰的中心位置均可进行燃烧生成物的高速采集。采集杆固定架是固定采集杆并调节采集杆间距离的部件，采集杆的数量灵活增减并可以灵活调节采集杆间距离，满足不同实验条件对生成物采集位置的控制。采集杆固定架的后与双程气泵的活塞端连接，采集杆固定架的运动控制有双程气泵、控制电路与气瓶三个部件构成，双程气泵是完成采集过程的运动控制部件，其双向对应于整个采集架进出燃烧生成物区域的运动过程，控制电路是完成对采集时间控制的部件，根据不同燃烧过程的特点以及采集片的固有特性，在完成对不同生成物采集的需要所需的采集时间不同，控制电路可灵活调节双程气泵在状态转关间的时间间隔以满足不同实验过程中燃烧产物的采集任务，气瓶是根据气泵的工作要求来保障气泵正常工作的部件。

本发明优点和积极效果：

在背景技术的描述中可知，目前在获得燃烧生成物的样本过程中存在着很大的偶然性，给深入研究相关问题带来了很大的不确定性，因此，如何能够稳定地、可重复性地进行燃烧生成物采集就成为解决问题的关键，本发明正是解决了这个带有共性的问题，其具备的主要优点有：

1-有广泛的适用性，一般的研究项目关心的往往只有几个特定研究对象，本发明可进行气、液、固三相可燃材料的燃烧实验工作，因此可以满足绝大多数相关研究领域的实验研究需要。

2-有充分的灵活性，燃烧试验根据不同的研究目的实验规模可能有比较大的不同，不同的实验具备一些各自的特性，本发明在稳定燃烧状态与生成物采集深度的控制方面设定的足够的灵活性，能够满足不同规模的实验需要。

3-有一定的先进性，从整体上讲，本发明在燃料控制、稳定燃烧控制以及采集状态控制等方面都有多处新颖的创新，装置有良好的整体性能，具备一定的先进性。由于具备上述的一些优点。

本发明还会带来一定的积极效果：

1-促进一些相关研究领域的实验工作具备同质性，在不同的研究领域有时会对同一问题产生相同的关注度，以往由于缺乏适用面宽的仪器设备，所以不同的研究人员采用了不同的研究方法，这样就带来了研究的不确定性，本发明由于具备广泛的适用性，因此可以在同一平台上进行研究，促进了研究的同质性。

2-促进部分以往无法进行实验研究工作的研究获得相应的实验支持，以往的研究由于缺乏在燃烧区域附近进行燃烧产物分析的适合仪器设备，一些与此相关的研究工作得不到开展，本发明可以对火焰区及近火焰区的燃烧产物进行采集，因此为与此相关的一些研究领域提供了可行的实验装置，给相关的项目研究提供了技术支撑。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

一种试验火烟颗粒高速采样技术及装置，主要有三大部分构成：燃烧装置，燃烧稳定装置，燃烧生成物采集装置，燃烧装置是在燃烧台的中央有一开孔，所述的开孔中有可升降燃烧平台3，升降燃烧平台3安装于可升降支架7上，升降燃烧平台3上有燃气接口8，燃气接口8与燃气供应管道9相连，燃气供应管道9通过调节阀11与燃气瓶12联通，调节阀11控制流量以调节火焰的大小，在燃烧平台3的燃气接口8连接有喷嘴或堵头，在燃气接口8以外为电加热板区域，电加热板供电接口4通过热电偶、电线5连接加热控制器6；另有放置于燃烧平台3上的液体燃烧器皿10；燃烧稳定装置是指放置于燃烧平台外围的过滤网1，过滤网1通过固定架2进行固定在燃烧台上；所述的燃烧生成物采集装置包括通过过滤网1上的槽口19伸入火焰区的采集片20，采集片20有多个，为铜网或生物膜片，分别安装于可伸缩采集杆21上，所述的多个采集杆21安装于采集杆固定架22上，所述的采集杆固定架22安装于双程气泵16的活塞端，双程气泵16安装于一可升降支架15上。双程气泵16通过管道14与气瓶13连接。双程气泵16由控制电路18控制。

Claims (4)

1.一种试验火烟颗粒高速采样装置，主要有三大部分构成：燃烧装置，燃烧稳定装置，燃烧生成物采集装置，其特征在于燃烧装置是在燃烧台的中央有一开孔，所述的开孔中有可升降燃烧平台，可升降燃烧平台上有燃气接口，燃气接口与燃气供应管道相连，在管道上安装有阀门控制流量以调节火焰的大小，在燃烧平台的燃气接口连接有喷嘴或堵头，在燃气接口以外为电加热板区域，电加热板通过热电偶连接加热控制器；另有放置于燃烧平台上液体燃烧器皿；燃烧稳定装置是指放置于燃烧平台外围的过滤网，所述的燃烧生成物采集装置是指伸入火焰区的采集片。

2.根据权利要求1所述的一种试验火烟颗粒高速采样装置，其特征在于所述的伸入火焰区的采集片有多个，分别安装于多个可伸缩采集杆上，多个可伸缩采集杆均安装于采集杆固定架上，所述的采集杆固定架安装于高速双程气泵的活塞端，双程气泵安装于一可升降支架上。

3.根据权利要求1所述的一种试验火烟颗粒高速采样装置，其特征在于所述的燃烧平台上堵头的上平面与电加热板、燃烧台的高度一致。

4.根据权利要求1所述的一种试验火烟颗粒高速采样装置，其特征在于所述的采集片为铜网或生物膜片。