CN103345181A - 一种中型工字钢梁耐火极限测试装置 - Google Patents

一种中型工字钢梁耐火极限测试装置 Download PDF

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本发明一种中型工字钢梁耐火极限测试装置属于钢结构防火涂料检测技术，涉及对中型工字钢梁耐火极限测试装置的改进。它包括一个耐火极限测试炉，该耐火极限测试炉由炉体(1)、两个加载单元、热电偶(3)和位移传感器(4)组成；其特征在于：有两个燃烧机(2)分别固定在炉体(1)的左侧面和右侧面上，燃烧机(2)的控制信号输入端通过电缆与可编程控制器(6)的控制信号输出端连接。本发明的温度控制精度高，操作难度小，劳动强度小，噪音小。

Description

一种中型工字钢梁耐火极限测试装置
技术领域
本发明属于钢结构防火涂料检测技术，涉及对中型工字钢梁耐火极限测试装置的改进。
背景技术
目前的一种中型工字钢梁耐火极限测试装置参见“中型卧式耐火极限炉设计原理及应用探讨”，郑卫东等；《消防技术与设备产品信息》，2002年10月P15～17”。“中型”是按照被测工字钢梁的尺寸和炉膛大小而言。该文公开了一种中型工字钢梁耐火极限测试装置，其结构可参见图1的结构删除燃烧机和可编程控制器以后的内容。该文的结构需要使用烧嘴对炉膛进行加热。烧嘴的运行必须有一台相应的高压风机和稳压燃油箱为其提供燃油供给和燃油雾化喷出的风压。在测试过程开始和过程中依靠人工火源点燃烧嘴，在整个测试过程中由人工手动对烧嘴的油门和风门逐步由小到大连续进行调节，以保证炉膛实现GB9978和ISO834、ASTME119、BS476规定的标准温度曲线。其缺点是：温度控制精度低，测试过程中操作难度大，劳动强度大，噪音大。目前的大型炉具是符合国标GB9978、国际ISO834、英标BS476、美标ASTME119等标准要求的炉具，工字钢梁的受火段长度必须不短于4m。被测钢梁受载两支点距离一般为5.1m。所以钢梁总长和炉膛长一般不小于5.5m。按照目前国内的技术水平，这样大的炉子一般安装10个以上烧嘴（另接高压风机）或燃烧机。这种规模的炉子比较容易实现自动控制调制温度曲线。目前的小型炉具是指航空材料研究院已经获得授权的专利ZL2006 1 0167761.1“用于膨胀防火涂料现场检测的电炉和检测方法”中叙述的横截面长宽为80mm×80mm的炉具。该专利虽然可以评估防火涂料的防火性能，但不能对试件施加载荷，因而不能测试出不同金属材料（例如普通碳钢和耐火钢）在火灾中的耐火、防火性能的差异。
发明内容
本发明的目的是：提出一种温度控制精度高、操作难度小、劳动强度小、噪音小的中型工字钢梁耐火极限测试装置。
本发明的技术方案是：一种中型工字钢梁耐火极限测试装置，包括一个耐火极限测试炉，该耐火极限测试炉由炉体1、两个加载单元、炉温热电偶3a、梁温热电偶3b和位移传感器4组成；炉体1是一个具有长方体外形的、带有空心炉膛的壳体，在炉体1的左侧面和右侧面上各有一个加热窗口，在炉体1的前表面上有一个排烟口1c，在炉体1的上表面的中部有一个试件窗口，该试件窗口贯通炉体1的左侧面和右侧面，在炉体1的前表面中部有一个炉温热电偶插入孔，该炉温热电偶插入孔的轴线到被测试工字钢梁下表面的距离为80mm～120mm，炉温热电偶3a位于炉温热电偶插入孔内；在炉体1的上表面上有两个矩形的加载框架1a和一个矩形的测量框架1b，加载框架1a和测量框架1b固定在炉体1的前、后表面的上边缘上，加载框架1a和测量框架1b与炉体1的前、后表面平行，测量框架1b到炉体1前、后表面的距离相等，两个加载框架1a位于测量框架1b的两边并且位置对称；加载单元由砝码组件5a、杠杆5b和压头5c组成，杠杆5b的内端通过框架铰链与加载框架1a连接，杠杆5b的外端通过砝码铰链与砝码组件5a的上端连接，压头5c的上端通过压头铰链与杠杆5b连接，压头铰链的轴线与框架铰链的轴线和砝码铰链的轴线平行，压头铰链的轴线到框架铰链轴线的距离是砝码铰链的轴线到框架铰链轴线距离的十分之一，被测试工字钢梁试件7放在试件窗口内，被测试工字钢梁试件7的两端被支撑在炉体1左侧面和右侧面的炉壁上，压头5c的下端与被测试工字钢梁试件7的上表面接触；在被测试工字钢梁试件7的上表面的中部有一个盲孔，梁温热电偶3b插在该盲孔中，位移传感器4的上端固定在测量框架1b上，位移传感器4的测头与被测试工字钢梁试件7上表面的中心接触；其特征在于：有两个燃烧机2和一个可编程控制器6，两个燃烧机2分别固定在炉体1的左侧面和右侧面上，燃烧机2火焰喷口与炉体1的加热窗口对正，燃烧机2的控制信号输入端通过电缆与可编程控制器6的控制信号输出端连接；当可编程控制器6输出的控制信号为大火信号时，燃烧机2的燃油流量为大流量状态；当可编程控制器6输出的控制信号为小火信号时，燃烧机2的燃油流量为小流量状态。
本发明的优点是：提出了一种温度控制精度高、操作难度小、劳动强度小、噪音小的中型工字钢梁耐火极限测试装置，通过对可编程控制器6的编程，实现了自动化测试，不仅提高了温度控制精度，而且简化了操作难度，大幅度减轻了劳动强度。本发明的装置测试的工字钢梁总长不超过1.5m，所以炉膛尺寸在1m或更小。这个尺寸炉膛小于目前国内外生产的最小型号燃烧机可以自动调控温度曲线的热值和燃油供给量。国内相关厂家经过2～3年的努力，仍然不能实现自动控制调制温度曲线。本发明也可以测试防火门、防火玻璃等防火构件的防火性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，一种中型工字钢梁耐火极限测试装置，包括一个耐火极限测试炉，该耐火极限测试炉由炉体1、两个加载单元、炉温热电偶3a、梁温热电偶3b和位移传感器4组成；炉体1是一个具有长方体外形的、带有空心炉膛的壳体，在炉体1的左侧面和右侧面上各有一个加热窗口，在炉体1的前表面上有一个排烟口1c，在炉体1的上表面的中部有一个试件窗口，该试件窗口贯通炉体1的左侧面和右侧面，在炉体1的前表面中部有一个炉温热电偶插入孔，该炉温热电偶插入孔的轴线到被测试工字钢梁下表面的距离为80mm～120mm，炉温热电偶3a位于炉温热电偶插入孔内；在炉体1的上表面上有两个矩形的加载框架1a和一个矩形的测量框架1b，加载框架1a和测量框架1b固定在炉体1的前、后表面的上边缘上，加载框架1a和测量框架1b与炉体1的前、后表面平行，测量框架1b到炉体1前、后表面的距离相等，两个加载框架1a位于测量框架1b的两边并且位置对称；加载单元由砝码组件5a、杠杆5b和压头5c组成，杠杆5b的内端通过框架铰链与加载框架1a连接，杠杆5b的外端通过砝码铰链与砝码组件5a的上端连接，压头5c的上端通过压头铰链与杠杆5b连接，压头铰链的轴线与框架铰链的轴线和砝码铰链的轴线平行，压头铰链的轴线到框架铰链轴线的距离是砝码铰链的轴线到框架铰链轴线距离的十分之一，被测试工字钢梁试件7放在试件窗口内，被测试工字钢梁试件7的两端被支撑在炉体1左侧面和右侧面的炉壁上，压头5c的下端与被测试工字钢梁试件7的上表面接触；在被测试工字钢梁试件7的上表面的中部有一个盲孔，梁温热电偶3b插在该盲孔中，位移传感器4的上端固定在测量框架1b上，位移传感器4的测头与被测试工字钢梁试件7上表面的中心接触；其特征在于：有两个燃烧机2和一个可编程控制器6，两个燃烧机2分别固定在炉体1的左侧面和右侧面上，燃烧机2火焰喷口与炉体1的加热窗口对正，燃烧机2的控制信号输入端通过电缆与可编程控制器6的控制信号输出端连接；当可编程控制器6输出的控制信号为大火信号时，燃烧机2的燃油流量为大流量状态；当可编程控制器6输出的控制信号为小火信号时，燃烧机2的燃油流量为小流量状态。
为了便于调制标准升温曲线，炉体1的空心炉膛的容积为300dm3～500dm3，燃烧机2燃油喷嘴的孔径为0.7mm～1.2mm。
使用本发明进行测试的方法是：
1.中型工字梁的安装：将中型工字钢梁7按左右为轴线方向的下端面安放在中型炉炉体1左右端面上方开口部位中央。将梁温热电偶3b插入中型工字梁上表面中心的盲孔内。用炉盖将工字梁以外的炉体上口盖严。用硅酸铝纤维棉将工字梁上部和炉体1左右端面上方开口部位填充封堵。如果需要给钢梁施加载荷，则在砝码组件5a上施加相应的砝码,将位移传感器的下端触及工字钢梁上表面中心并预压25mm以上。
2.开启油箱供油阀门。
3.启动可编程控制器6。测试装置将自动点火并自动按照GB9978、ISO834和BS476、ASTME119规定的标准温度-时间曲线升温。可编程控制器6上的计时器自动开始计时。
试验过程中可编程控制器6还将依据炉温热电偶3a、梁温热电偶3b和位移传感器4提供的信号自动记录整个测试工程的炉温、梁温和钢梁中心的挠度。当工字梁中心挠度达到设定值（1/50钢梁长度）或钢梁中心的温度达到钢材的软化温度（580℃），可编程控制器6将自动关闭燃烧机并记录测试的时间。这时燃烧机保持自动吹风以防燃烧机零件被炉膛高温损坏。
本发明的一个实施例，炉体1的空心炉膛的容积为400dm3，燃烧机2燃油喷嘴的孔径为0.85mm。燃烧机2和可编程控制器6中的程序仪表均为货架产品，燃烧机2采用2台意大利百得公司BT14-DSG双燃油泵燃烧机，并对其燃油喷嘴孔径进行改造，可编程控制器6由北京南岸普利公司的TP39型60段程序仪表程和和LOGO230RC编码器和中间继电器组成。该实施例的炉温曲线与标准值的偏差均小于1.6%,低于标准规定的允许偏差2.5%。

Claims (2)

1.一种中型工字钢梁耐火极限测试装置，包括一个耐火极限测试炉，该耐火极限测试炉由炉体(1)、两个加载单元、炉温热电偶(3a)、梁温热电偶(3b)和位移传感器(4)组成；炉体(1)是一个具有长方体外形的、带有空心炉膛的壳体，在炉体(1)的左侧面和右侧面上各有一个加热窗口，在炉体(1)的前表面上有一个排烟口(1c)，在炉体(1)的上表面的中部有一个试件窗口，该试件窗口贯通炉体(1)的左侧面和右侧面，在炉体(1)的前表面中部有一个炉温热电偶插入孔，该炉温热电偶插入孔的轴线到被测试工字钢梁下表面的距离为80mm～120mm，炉温热电偶(3a)位于炉温热电偶插入孔内；在炉体(1)的上表面上有两个矩形的加载框架(1a)和一个矩形的测量框架(1b)，加载框架(1a)和测量框架(1b)固定在炉体(1)的前、后表面的上边缘上，加载框架(1a)和测量框架(1b)与炉体(1)的前、后表面平行，测量框架(1b)到炉体(1)前、后表面的距离相等，两个加载框架(1a)位于测量框架(1b)的两边并且位置对称；加载单元由砝码组件(5a)、杠杆(5b)和压头(5c)组成，杠杆(5b)的内端通过框架铰链与加载框架(1a)连接，杠杆(5b)的外端通过砝码铰链与砝码组件(5a)的上端连接，压头(5c)的上端通过压头铰链与杠杆(5b)连接，压头铰链的轴线与框架铰链的轴线和砝码铰链的轴线平行，压头铰链的轴线到框架铰链轴线的距离是砝码铰链的轴线到框架铰链轴线距离的十分之一，被测试工字钢梁试件(7)放在试件窗口内，被测试工字钢梁试件(7)的两端被支撑在炉体(1)左侧面和右侧面的炉壁上，压头(5c)的下端与被测试工字钢梁试件(7)的上表面接触；在被测试工字钢梁试件(7)的上表面的中部有一个盲孔，梁温热电偶(3b)插在该盲孔中，位移传感器(4)的上端固定在测量框架(1b)上，位移传感器(4)的测头与被测试工字钢梁试件(7)上表面的中心接触；其特征在于：有两个燃烧机(2)和一个可编程控制器(6)，两个燃烧机(2)分别固定在炉体(1)的左侧面和右侧面上，燃烧机(2)火焰喷口与炉体(1)的加热窗口对正，燃烧机(2)的控制信号输入端通过电缆与可编程控制器(6)的控制信号输出端连接；当可编程控制器(6)输出的控制信号为大火信号时，燃烧机(2)的燃油流量为大流量状态；当可编程控制器(6)输出的控制信号为小火信号时，燃烧机(2)的燃油流量为小流量状态。
2.根据权利要求1所述的中型工字钢梁耐火极限测试装置，其特征在于：炉体(1)的空心炉膛的容积为300dm3～500dm3，燃烧机(2)燃油喷嘴的孔径为0.7mm～1.2mm。
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