CN102128857A - 液体持续燃烧试验仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体持续燃烧试验仪。现有的测试仪自动化程度低、安全性差。本发明由显控箱、燃烧测试空间和燃气存放区组成，燃烧测试空间旁边为显控箱，燃烧测试空间下方为燃气存放区组。燃烧测试空间内设置有进样机构和温控试样槽机构；进样机构包括取液容器、废液存放容器、进样器、进样摆杆、第一光电对管、第二光电对管、第一微型行程开关、第二微型行程开关和第一减速电机。温控试样槽机构包括加热台、第二减速电机、试样槽、调平装置、点火针、喷气管、火焰检测装置，点火装置、燃烧检测装置、第三光电对管、第四光电对管、第三微型行程开关和第四微型行程开关。本发明为易燃液体的生产、运输的监管带来极大便利。

Description

液体持续燃烧试验仪

技术领域

本发明属于自动化检测技术领域，涉及一种液体持续燃烧试验仪。

背景技术

目前，为了应对联合国《关于危险货物运输的建议书—试验和标准手册》第四修订版和GB/T21622《危险品易燃体持续燃烧试验方法》测试要求，市场上已有多家公司研发了液体持续燃烧测试仪，例如IDEA SCIENCE爱迪赛恩公司的SCTA持续燃烧测试仪。但是液体持续燃烧测试仪由于额定功率较大，多为人工操作，测量准确度低，测量效率低，安全性差，并且随着新标准的执行，已不满足检定要求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种液体持续燃烧试验仪。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：

本发明由显控箱、燃烧测试空间和燃气存放区组成，燃烧测试空间旁边为显控箱，燃烧测试空间下方为燃气存放区组。

所述的显控箱上方设置有显示屏，显示屏下方的面板上设有三个状态指示灯（从左到右依次为点火、进样及故障指示灯），状态指示灯的下方装有报警蜂鸣器和电源开关按钮，显控箱内部设置有控制电路，所述的控制电路分别与显示屏、状态指示灯、报警蜂鸣器和电源开关按钮信号连接。

所述的燃烧测试空间内设置有进样机构和温控试样槽机构，进样机构位于温控试样槽机构的一侧。

所述的进样机构包括取液容器、废液存放容器、进样器、进样摆杆、第一光电对管、第二光电对管、第一微型行程开关、第二微型行程开关和第一减速电机。进样器的输入端通过输入管与取液容器连通，进样器的输出端与输出管的一端连接，输出管的另一端固定在进样摆杆的前端部，所述的进样摆杆由设置在进样摆杆后端部的第一减速电机驱动，进样摆杆靠近后端部位置朝下设置有定位挡片，进样摆杆的下方装有第一光电对管和第二光电对管，所述的第一光电对管和第二光电对管以第一减速电机转动轴为中心呈90度分布，进样摆杆通过第一定位挡片遮挡光电对管的光路实现定位作用，在进样摆杆的可动范围外的一侧设置有第一微型行程开关、另一侧设置有第二微型行程开关。

所述的温控试样槽机构包括加热台、第二减速电机、试样槽、调平装置、点火针、喷气管、火焰检测装置，点火装置、燃烧检测装置、第三光电对管、第四光电对管、第三微型行程开关和第四微型行程开关。

加热台的底部设置有调整加热台高度的调平装置，试样槽放置在加热台上，加热台上方设置有一对点火针和喷气管，所述的喷气管由第二减速电机驱动，使得喷气管的喷嘴能够在加热台上方和试样槽上方来回移动。所述的一对点火针引出由点火装置激发出的电火花从而点燃喷气管中出来的气体。所述的第三光电对管和第四光电对管以第二减速电机转动轴为中心呈90度分布，第二减速电机转动轴设置有第二定位挡片，喷气管通过第二定位挡片遮挡光电对管的光路实现定位作用，在喷气管的可动范围外的一侧设置有第三微型行程开关、另一侧设置有第四微型行程开关。火焰检测装置正对点火针设置，用来检测点火针是否点燃从喷气管出来的气体；所述的燃烧检测装置正对试样槽设置，用来检测试样槽中的易燃液体燃烧持续时间；所述的加热台内嵌有温度检测装置，温度检测装置的输出端与控制单元信号连接。

所述的燃气存放区内放置有燃气罐，燃气罐的输出端与喷气管的输入端连接，它们之间的管路上设置有电磁阀，电磁阀由控制单元控制。

本发明具有的有益效果是：

1、对试样槽进行加热并保持在恒定的温度；2、对气体进行自动点火； 3、对各关键点的时间进行精确地计时； 4、能够测定试验液体在特定的温度时是否具有可燃性； 5、通过燃烧检测装置及后续的控制单元得出燃烧可持续时间；6、该仪器符合联合国《关于危险货物运输的建议书试验和标准手册》标准，为易燃液体的生产、运输的监管带来极大便利。

附图说明

图1是本发明示意图。

图2是本发明的燃烧测试空间内部结构主视图。

图3是本发明的燃烧测试空间内部结构俯视图。

图4是本发明的燃气存放区俯视图。

图5是本发明的电控系统框图。

具体实施方式

本发明是根据国家及行业相关标准而设计的液体持续燃烧试验仪，该仪器用于确定物质在试验条件下加热并暴露于火焰时是否持续燃烧的特性检测。

如图1所示，该仪器由显控箱、燃烧测试空间4、燃气存放区5组成，燃烧测试空间旁边为显控箱，燃烧测试空间下方为燃气存放区组。

显控箱上方设置有显示屏1，显示屏下方的面板上设有三个状态指示灯2从左到右依次为点火、进样及故障指示灯，状态指示灯的下方装有报警蜂鸣器3-1和电源开关按钮3-2，显控箱内部设置有控制电路，控制电路分别与显示屏、状态指示灯、报警蜂鸣器和电源开关按钮信号连接。液晶显示屏大小为八英寸，可通过键盘或触摸屏进行操作。

如图2所示，控制电路部分核心为ATmega128单片机，通过对两台电机的控制实现液体自动进样、温度控制、丁烷火焰自动点火与定位控制，通过传感器反馈信号实现大气压力、试样火焰检测等功能，并通过串口实现上下位机的通讯。蜂鸣器用于测试过程中遇故障报警；并在测试结束时，进行声音提示。

如图3和图4所示，燃烧测试空间内有进样机构和温控试样槽机构，进样机构位于温控试样槽机构的一侧。

进样机构包括取液容器4-1、废液存放容器4-2、进样器4-3、进样摆杆4-4、第一光电对管4-5、第二光电对管4-6、第一微型行程开关4-7、第二微型行程开关4-8和第一减速电机4-9。进样器的输入端通过输入管与取液容器连通，进样器的输出端与输出管的一端连接，输出管的另一端固定在进样摆杆的前端部。该进样机构用于向试样槽中加入准确剂量的试样，通过选用保定兰格恒流泵有限公司型号为MSP1-D1的工业注射泵，可实现0.05ml的计量添加精度。供电电压为24V，最大电流小于等于1.5A，通过DB15串口与主板控制器通讯。取液容器实为试样瓶，废液存放容器实为废液瓶；试样瓶用于装载试验样品，废液瓶用于装进样器内多余液体或清洗后的废液。

所述的进样摆杆由装在进样摆杆后端部的第一减速电机驱动，该减速电机驱动采用永磁直流行星齿轮电机，具体型号为22JX10K516 G6D/2238-12100；供电电压为12V，额定转速为18r/min，额定转矩为10kg.cm，空载电流为50mA，额定电流为180mA，堵转电流为1.4A，以达到准确控制。进样摆杆靠近后端部位置朝下设置有定位挡片4-10，进样摆杆的下方装有第一光电对管和第二光电对管，第一光电对管和第二光电对管以第一减速电机转动轴为中心呈90度分布，进样摆杆通过第一定位挡片遮挡光电对管的光路实现定位作用，即进样摆杆只能在第一光电对管和第二光电对管之间活动，由此限定进样摆杆的旋转范围。在进样摆杆的可动范围外的一侧设置有第一微型行程开关、另一侧设置有第二微型行程开关，若摆杆通过光电对管时不能正常停止，则通过与微型行程开关的金属片相碰撞，使触头接通或断开来控制进样摆杆的停止，以起到位置保护的作用。

温控试样槽机构包括加热台4-11、第二减速电机4-12、试样槽4-13、调平装置4-14、点火针4-15、喷气管4-16、火焰检测装置4-17，点火装置4-18、燃烧检测装置4-19、第三光电对管4-20、第四光电对管4-21、第三微型行程开关4-22和第四微型行程开关4-23。

加热台的底部设置有用来调整加热台高度的调平装置，调平装置由三根轴组成，从而将加热台架起，通过转动三个轴的调平旋钮可使加热台处于水平状态。碗状带提手的试样槽放置在加热台上，并与加热台形状相配，加热台边沿上方设置有一对点火针和喷气管，喷气管由第二减速电机驱动，使得喷气管的喷嘴能够在加热台边沿上方和试样槽上方来回。一对点火针引出由点火装置激发出的电火花从而点燃喷气管中出来的气体，电弧产生的火焰大小为8～9mm高，5mm左右宽。第三光电对管和第四光电对管以第二减速电机转动轴为中心呈90度分布，第二减速电机转动轴设置有第二定位挡片4-24，喷气管通过第二定位挡片遮挡光电对管的光路实现定位作用，即喷气管只能在第三光电对管和第四光电对管之间活动，由此限定喷气管的旋转范围。在喷气管的可动范围外的一侧设置有第三微型行程开关、另一侧设置有第四微型行程开关。火焰检测装置正对点火针设置，用来检测点火针是否点燃从喷气管出来的气体，由于喷出的丁烷火焰呈黄色，故采用传感器TPS806进行检测。燃烧检测装置正对试样槽设置，用来检测试样槽中的易燃液体燃烧持续时间，由于不同试样燃烧火焰波长存在较大差异，如丙酮燃烧时火焰呈黄色，酒精燃烧时火焰呈蓝色；试样浓度较低时，火焰十分微弱且会出现摆动，因此，试样火焰检测采用红外热释电传感器HMSJ11F55和光敏管TPS806组合测量模式；加热台内嵌有温度检测装置，温度检测装置的输出端与控制单元信号连接。加热台温度采用PT100铂电阻及其处理芯片AD7711采集获得。采用北京华夏日盛科技有限公司PT100铂电阻，型号为HX-RS系列PA21S4315350，主要参数：测温范围：-50～150℃，精度等级为A级（100℃时测温精度0.35℃），响应速度1～2s，感温部件距离端面4mm；接线端采用压接方式，通过后续24bit铂电阻信号调理芯片，可以满足温度控制系统的要求。为方便用户清洁试样槽，设计了两段式提手4-25，前端用金属材质，后端用塑料材质以防烫手。加热台侧部另设置有下料管4-26，当试样滴入试样槽与加热台接触的间隙内时，方便试样通过下料管口流出，从而流入下料管出口处的废液瓶4-27内。

燃气存放区内放置有燃气罐5-1，燃气罐5-1的输出端与喷气管的输入端连接，它们之间的管路上设置有电磁阀5-2、电磁阀5-2由控制单元5-3控制。燃气存放区用于放置试验所需燃气罐，并设有燃气阀门和流量调节阀，方便调节气体流量以控制火焰大小。

该装置的工作过程为：确认试样装载完成后，在显示屏操作进样器执行清洗操作，即用新试样进行清洗，该过程约需1.5分钟；之后开始自动预热进入加热过程中，显示屏画面提示“加热台正在预热，请稍候”，同时显示当前温度值。预热完成后，蜂鸣器报警，提示“加热台预热完成，将自动点火”同时显控箱点火状态灯点亮。点火成功后，点火状态灯熄灭，显示屏显示标准火焰点燃状态。进样器自动进样，按预设进样值添加试样至试样槽，显控箱面板上进样状态灯点亮，显示屏显示进样器及进样臂动作状态。进样结束后，立即启动试样加热倒计时，标准火焰停在加热台边缘（即“关闭”位置），同时试样火焰传感单元检测试样是否点燃。若试样在加热时间内点燃，显示屏显示试样火焰点燃状态，系统自动计时持续燃烧时间。若试样在规定的加热时间内未点燃，则加热倒计时结束后，标准火焰转至试样槽边缘（即“试验”位置）并保持15秒。若标准火焰在试验位置时，试样点燃，显示屏显示试样火焰点燃状态。在标准火焰停留15s结束，转回“关闭”位置后，系统自动计时持续燃烧时间。若试样点燃并燃烧结束后，或者标准火焰在转回“关闭”位置时试样未点燃，试验结束，标准火焰熄灭，标准火焰及进样电机位置初始化，显控箱上蜂鸣器报警同时显示屏显示“本次试验结束，请清洗试样槽”，通过试样槽手柄取出试样槽，清理废液后用清水冲洗干净并放回温控台。试样槽清洗完毕点击确认后，显示屏弹出本次实验结果对话框，显示本次试验条件及持续燃烧时间，并提示是否继续实验。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入到本发明的保护范围。

Claims (1)

1.液体持续燃烧试验仪，其特征在于：由显控箱、燃烧测试空间和燃气存放区组成，燃烧测试空间旁边为显控箱，燃烧测试空间下方为燃气存放区组；

所述的显控箱上方设置有显示屏，显示屏下方的面板上设有三个状态指示灯，状态指示灯的下方装有报警蜂鸣器和电源开关按钮，显控箱内部设置有控制电路，所述的控制电路分别与显示屏、状态指示灯、报警蜂鸣器和电源开关按钮信号连接；

所述的燃烧测试空间内设置有进样机构和温控试样槽机构，进样机构位于温控试样槽机构的一侧；

所述的进样机构包括取液容器、废液存放容器、进样器、进样摆杆、第一光电对管、第二光电对管、第一微型行程开关、第二微型行程开关和第一减速电机；进样器的输入端通过输入管与取液容器连通，进样器的输出端与输出管的一端连接，输出管的另一端固定在进样摆杆的前端部，所述的进样摆杆由设置在进样摆杆后端部的第一减速电机驱动，进样摆杆靠近后端部位置朝下设置有定位挡片，进样摆杆的下方装有第一光电对管和第二光电对管，所述的第一光电对管和第二光电对管以第一减速电机转动轴为中心呈90度分布，进样摆杆通过第一定位挡片遮挡光电对管的光路实现定位作用，在进样摆杆的可动范围外的一侧设置有第一微型行程开关、另一侧设置有第二微型行程开关；

所述的温控试样槽机构包括加热台、第二减速电机、试样槽、调平装置、点火针、喷气管、火焰检测装置，点火装置、燃烧检测装置、第三光电对管、第四光电对管、第三微型行程开关和第四微型行程开关；

所述的加热台的底部设置有调整加热台高度的调平装置，试样槽放置在加热台上，加热台上方设置有一对点火针和喷气管，所述的喷气管由第二减速电机驱动，使得喷气管的喷嘴能够在加热台上方和试样槽上方来回；所述的一对点火针引出由点火装置激发出的电火花从而点燃喷气管中出来的气体；所述的第三光电对管和第四光电对管以第二减速电机转动轴为中心呈90度分布，第二减速电机转动轴设置有第二定位挡片，喷气管通过第二定位挡片遮挡光电对管的光路实现定位作用，在喷气管的可动范围外的一侧设置有第三微型行程开关、另一侧设置有第四微型行程开关；火焰检测装置正对点火针设置，用来检测点火针是否点燃从喷气管出来的气体；所述的燃烧检测装置正对试样槽设置，用来检测试样槽中的易燃液体燃烧持续时间；所述的加热台内嵌有温度检测装置，温度检测装置的输出端与控制单元信号连接；

所述的燃气存放区内放置有燃气罐，燃气罐的输出端与喷气管的输入端连接，它们之间的管路上设置有电磁阀，电磁阀由控制单元控制。

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