CN103714739A

CN103714739A - 一种变低气压变氧浓度的火灾试验箱

Info

Publication number: CN103714739A
Application number: CN201310752345.8A
Authority: CN
Inventors: 周德闯; 汪箭; 丁超; 王浩波; 邓志华
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-12-30
Also published as: CN103714739B

Abstract

本发明提供一种变低气压变氧浓度的火灾试验箱，其为在火灾实验时控制试验箱内低气压和氧浓度值的环境模拟装置，属于燃烧学及火灾科学的实验领域，包括试验箱体（1），试验箱体（1）为矩型结构，箱体（1）左侧设置的出入口（2），出入口（2）采用螺旋压紧式高强度门（27）进行封闭，箱体（1）内上方安装有2盏加装防爆罩的耐低压照明灯（3）和摄像机（11），箱体（1）正面设置观察窗（7），箱体（1）内正上方设有喷头（8）和喷口基座，铺设有灭火管路（9），地面预留了导流槽（20）、液体收集孔（21）及回收管路（14）可以模拟不同海拔的低气压和不同氧气浓度耦合环境，用于开展低压和低氧/富氧特殊环境下的燃烧机理、火灾探测和灭火实验研究。

Description

一种变低气压变氧浓度的火灾试验箱

技术领域

本发明属于燃烧学及火灾科学的实验领域，具体涉及一种变低气压变氧浓度的火灾试验箱，其为在火灾实验时控制试验箱内低气压和氧浓度值的一种环境模拟装置。

背景技术

低压低氧特殊环境下的火灾防治是近年来燃烧学和火灾科学领域研宄的热点，在高海拔地区和高空飞行器舱内环境等低压低氧环境下，火灾的探测与扑救比常压环境更困难，其火灾安全由于涉及重大政治经济问题而受到高度重视。为了揭示低压低氧环境对火灾的燃烧行为、探测特征参量和灭火效果的影响规律，需要从燃烧学、火灾动力学的角度在可连续变压变氧浓度的试验箱内开展实验。一般的低压试验装置由于其设计尺寸、低压范围和气体调节的局限，难以开展火灾相关的实验研究。因此，为开展特殊环境下的燃烧机理、火灾探测和灭火实验，设计一种较大尺寸的变压变氧浓度的火灾试验箱是很好的选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、操作方便的可变压变氧浓度的火灾试验箱，可以模拟不同海拔的低气压和不同氧气浓度耦合环境，用于开展低压和低氧/富氧特殊环境下的燃烧机理、火灾探测和灭火实验研究。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种变低气压变氧浓度的火灾试验箱包括试验箱体1，试验箱体1为矩型结构，箱内空间长3.0m,宽2.0m，高2.0m，箱体承压范围为26.4-101.3kPa，即可以模拟的海拔高度范围为0-10,000m；箱体1左侧设置的出入口2宽度为0.9m，高度为1.9m，出入口2采用螺旋压紧式高强度门27进行封闭；箱体1内上方安装有2盏加装防爆罩的耐低压照明灯3和摄像机11，摄像机11搭配了水平350°、上下60°的旋转底座，可由主控制台控制并记录实验视频；箱体1正面留有3个法兰孔5和穿线孔22，法兰孔5主要用于向试验箱内连接管路或穿线，仅在不能无线控制箱内测试设备必须使用有线或需额外铺设管路时使用，不用时可用圆台状橡胶塞密封；穿线孔22用于测量控制单元的数据线和电缆与主控制台连接，线缆与箱体之间可灌注氯丁橡胶密封；箱体1正面设置观察窗7，观察窗7为钢化硅玻璃的真空双层视镜结构，透光尺寸为0.3m宽，0.45m高；箱体1内正上方设有喷头8和喷口基座，铺设有灭火管路9，地面预留了导流槽20、液体收集孔21及回收管路14，用于开展水喷淋、细水雾等灭火系统实验；箱体1内上方设有压力传感器10，右侧壁面连接有抽气管路16和进气管路13，通过真空泵机组和进气流量控制系统调节箱内气压值；箱体1内壁面设有气体采样孔6、氧气进口17、氮气进口18及输运管路19，经采样孔6抽出的样气氧浓度数据提交至控制台，控制台通过氧氮配比执行机构向进气口17、18注入调节气体实现氧浓度的闭路控制；输运管路19沿试验箱内侧壁走向总长约8.0m，其上每隔10cm开一个1.8mm小喷孔，气流喷孔23使注入气体在箱内分布较均匀。

本发明的有益技术效果体现在下述几个方面：

（1）在尺寸及承压设计方面，12m³的箱内空间足以容纳小型实验台及测量设备，可以满足常规火灾实验的空间要求，箱体可承受0-10,000m海拔高度的低压范围满足了高高原地区和民用高空飞行器舱内环境的压力要求。

（2）在试验箱进出口的设计方面，0.9m宽、1.9m高的尺寸便于人员和实验设备的进出，设计的螺旋压紧式高强度门具有结构简单、操作方便、密闭性好、静音无振动的特点，关闭时不会对试验箱内设定好的仪器位置和光路产生影响。

（3）在氧浓度调节方面，设计了完整的气体采样、氧氮气体配比调节和气体输运管路系统，其中气体输运管路模拟了飞机灭火管路的针孔式设计，使的注入试验箱内的气体分布较均匀。

（4）在灭火系统方面，试验箱设有完整的管路系统，可以方便的开展水喷淋、细水雾等灭火实验研究，并可通过预留的3个法兰孔布置管道设计不同类型灭火实验；

（5）在实验效果和监控系统方面，试验箱可以通过调节箱内压力与氧浓度值模拟压力和氧浓度耦合环境，并能通过观察窗和试验箱内摄像机视频清晰的监测实验过程和现象。

附图说明

图1为本发明所述变压变氧浓度火灾试验箱的正面主视图；

图2为图1中输运管路19的局部放大图；

图3为本发明所述变压变氧浓度火灾试验箱的左视图;

图4为本发明所述变压变氧浓度火灾试验箱的控制系统结构示意图；

图中标号：1-试验箱体；2-出入口；3-照明灯；4-插座；5-法兰孔；6-气体采样孔;7-观察窗;8-喷头;9-灭火管路;10-压力传感器;11-摄像机；12-温湿度传感器；13-进气管路;14-液体回收管路;15-阀门；16-抽真空管路;17-氧气进口;18-氮气进口;19-气体输运管路；20-导流槽;21-液体收集孔;22-总线穿孔；23-气流喷孔；24-螺栓；25-紧固件；26-固定轴承；27-螺旋压紧式高强度密闭门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

参见图1，一种变低气压变氧浓度的火灾试验箱包括试验箱体1，试验箱体1为矩型结构，箱内空间长3.0m，宽2.0m，高2.0m；试验箱体内侧采用网状加强筋增加壳体承压能力，承压范围为26.4-101.3kPa，即可以模拟的海拔高度范围为0-10,000m；箱体内设有压力传感器10，右侧壁面通过铜质抽气管路16连接到真空泵机组，通过进气管路13连接到送风系统，在控制台可选择自动设定或手动调节箱内压力值。

箱体1正面设置观察窗7，观察窗7为钢化硅玻璃的真空双层视镜结构，透光尺寸为0.3m宽，0.45m高；箱体1内上方安装有2盏加装防爆罩的耐低压照明灯3和摄像机11，摄像机11搭配了可水平350°、上下60°旋转的电动云台；因此，可直观的通过观察窗或通过控制箱内摄像机清晰的监测实验过程和现象。

箱体1内正上方设有喷头8和喷口基座，铺设有灭火管路9，地面预留了导流槽20、液体收集孔21及回收管路14，可用于开展水喷淋、细水雾等灭火系统实验；箱体1正面预留有3个法兰孔5，法兰孔5主要用于向试验箱内连接其它管路或穿线，在箱内设备必须使用有线控制或需额外铺设管路时使用，不用时可用圆台状橡胶塞密封。

箱体1内壁面设有气体采样孔6、氧气进口17、氮气进口18及气体输运管路19，经采样孔6抽出的气体经过分析仪后将氧浓度数据提交到控制台，控制台控制氧氮配比系统通过进气口17、18向箱内注入氧气或氮气进行浓度调节；气体输运管路19沿试验箱内侧壁走向总长约8.0m，其上每隔10cm均匀分布有1.8mm小喷孔，参见图2，气流喷孔23使注入到试验箱内的调节气分布较均匀。

箱体1左侧设置的出入口2宽度为0.9m，高度为1.9m，出入口2采用螺旋压紧式高强度舱门27进行封闭，参见图3，关闭时先将螺栓24推入紧固件25的卡槽，然后顺时针旋紧螺栓即可，当箱内气压降低时，舱门会自然的压紧密封圈从而保持较好的密闭性；螺旋压紧式高强度门结构简单、操作方便，不会对试验箱内设定好的光路和仪器位置产生震动等影响。

参见图4，一种变低气压变氧浓度的火灾试验箱控制系统结构简洁，控制台通过总线穿孔22与箱体连接实现数据双向传递，接收箱内压力、温湿度等传感器数据的同时可以进行照明、摄像的控制；控制台通过低压控制执行机构、氧氮配比执行机构和灭火系统执行机构与试验箱体的6、9、13、14、16、17、18管路接口对接，实现对试验箱内气压、氧浓度及灭火实验的干预和控制。

本发明未详细公开的部分属于本领域的公知技术。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims

1.一种变低气压变氧浓度的火灾试验箱，其特征在于，包括试验箱体（1），试验箱体（1）为矩型结构，箱内空间长3.0m，宽2.0m，高2.0m，箱体承压范围为26.4-101.3kPa，即可以模拟的海拔高度范围为0-10,000m；箱体（1）左侧设置的出入口（2）宽度为0.9m，高度为1.9m，出入口（2）采用螺旋压紧式高强度门（27）进行封闭；箱体（1）内上方安装有2盏加装防爆罩的耐低压照明灯（3）和摄像机（11），摄像机（11）搭配了水平350°、上下60°的旋转底座，可由主控制台控制并记录实验视频；箱体（1）正面留有3个法兰孔（5）和穿线孔（22），法兰孔（5）主要用于向试验箱内连接管路或穿线，仅在不能无线控制箱内测试设备必须使用有线或需额外铺设管路时使用，不用时可用圆台状橡胶塞密封；穿线孔（22）用于测量控制单元的数据线和电缆与主控制台连接，线缆与箱体之间可灌注氯丁橡胶密封；箱体（1）正面设置观察窗（7），观察窗（7）为钢化硅玻璃的真空双层视镜结构，透光尺寸为0.3m宽，0.45m高；箱体（1）内正上方设有喷头（8）和喷口基座，铺设有灭火管路（9），地面预留了导流槽（20）、液体收集孔（21）及回收管路（14），用于开展水喷淋、细水雾等灭火系统实验；箱体（1）内上方设有压力传感器（10），右侧壁面连接有抽气管路（16）和进气管路（13），通过真空泵机组和进气流量控制系统调节箱内气压值；箱体（1）内壁面设有气体采样孔（6）、氧气进口（17）、氮气进口（18）及输运管路（19），经采样孔（6）抽出的样气氧浓度数据提交至控制台，控制台通过氧氮配比执行机构向氧气进口（17）、氮气进口（18）注入调节气体实现氧浓度的闭路控制；输运管路（19）沿试验箱内侧壁走向总长约8.0m，其上每隔10cm开一个1.8mm小喷孔，气流喷孔（23）使注入气体在箱内分布较均匀。