CN103760295A - 内部热交换型带割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内部热交换型带割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置，该装置包括以下组成部分：箱体；温度控制组件；安全控制组件；反馈控制组件。与现有技术相比，本发明主要利用模块化思路，将温度控制组件、安全控制组件、反馈控制组件等有机的结合起来，利用热交换器和加热棒组成的温度控制组件实现利用排气的余热加热进气，从而能有效降低能源消耗；通过安全控制组件可以在发生样品燃烧、爆炸等紧急情况下实现对实验人员和设备的保护；通过反馈控制组件和相关的传感器可以实现自动化的控制。本装置通过紧凑化模块式结构设计，解决了现有的烘箱大多不适用于物质自燃性测试的问题，可以实现节能、防爆、防污染并具有换气功能，便于操作维护。

Description

内部热交换型带割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置

技术领域

本发明涉及一种内部热交换型带塔形割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置。其主要用于综合解决在热实验过程中可能发生的高能耗、起火、爆炸、有毒气体外泄污染等现象，保障实验人员和设备安全。

背景技术

烘箱是利用电热丝隔层加热使物体干燥的设备，用于绝大多数物料的水分干燥、涂层固化、加热、保温、高温实验等，被广泛应用于机电、化工、塑料、轻工等行业和科研单位。为安全起见，普通的烘箱被禁止烘焙易燃、易爆、易挥发及有腐蚀性的物品，以免发生燃烧、爆炸、损毁设备等安全事故。

然而，在实际应用中，有许多化工产品在未知其是否具有易燃易爆性、易挥发性或腐蚀性的情况下，为了特殊需要而必须使用烘箱进行加热实验，并根据试验结果参照有关标准进行危险性判定。例如根据联合国《关于危险货物运输的建议书一一规章范本》第2和第3部分的规定对危险品进行分类，以及根据《全球化学品统一分类和标签制度》对危险化学品进行分类时，必须通过实验来确定物质是否具有热稳定性、是否属于自反应物质，或者是否属于易于自燃的物质。这些实验包括75℃下热稳定性实验、热积累储存实验、自热物质实验等具有一定自燃甚至爆炸危险性的热实验。

这些需要使用烘箱加热来进行的热实验，按联合国《关于危险货物运输的建议书——试验和标准手册》的要求，有的要持续加热24小时，有的要持续加热48小时，有的甚至要持续加热7天(热积累储存实验)。热实验过程不仅要消耗大量的电能，而且有的样品在加热时可能会发生燃烧、爆炸、挥发出有毒有害气体等危险事故，轻者导致设备损坏，严重时导致火灾以及其它次生灾害；挥发出的有毒有害气体不仅对实验环境造成污染，而且对实验人员的人身安全构成了严重威胁。

针对该类型的实验，联合国《关于危险货物运输的建议书——试验和标准手册》中特别指出：“应当采取安全防备措施，以防试验容器失灵时造成灾难，并防次生燃料空气混合物点燃和放出毒性分解产物引起的危险。可能起爆的物质应当采取特别防备措施才能进行试验。”

鉴于上述情况，在进行化工品的热实验时，为实验提供一种节能、安全、防污染的加热测试设备显得十分重要。为此我们研究设计了一种内部热交换型带塔形割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置，该装置不仅具有节能、防污染的功能，还可在出现意外的情况下启动安全控制组件以阻止事故进一步扩大蔓延，最大限度保障实验人员和设备的安全。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种内部热交换型带塔形割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置，以解决目前绝大多数加热装置因为安全不达标不能用于热试验的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。

该装置包括以下组成部分：

(1)箱体；

(2)温度控制组件，包括热交换器、常规进气风扇、电加热棒、进气导管和常规排气管，所述的热交换器设置箱体内后部背板上，所述的常规进气风扇设置在箱体上并连接热交换器，所述的进气导管和常规排气管分别连接热交换器，所述的电加热棒设置在进气导管入口处；

(3)安全控制组件，包括单向阀、铝箔密封膜、金字塔形割刀、紧急排气风扇、紧急排气管和惰性气体喷头；所述的单向阀位于箱体内上部正中间位置，其上安装有金字塔形割刀，该金字塔形割刀顶部正对铝箔密封膜，所述的紧急排气风扇安装于箱体外侧，并位于铝箔密封膜上方，所述的紧急排气管连通紧急排气风扇，所述的惰性气体喷头设置在箱体内并连通外部惰性气体气源；

(4)反馈控制组件，包括温度传感器和控制器，该温度传感器位于箱体内，并连接外部控制器。

所述的箱体包括外部壳体，安装在内壁四周的绝热材料，以及安装在外部壳体上的绝热门和钢化玻璃制观察窗。

所述的常规进气风扇和电加热棒分别连接电源，所述的常规进气风扇将外部的冷空气输入箱体内，经热交换器换热升温后，再经电加热棒加热到设定温度，并通过进气导管进入箱体内，经过充分循环置换后，经热交换器换热，再从常规排气管排出，所述的热交换器是由多组逆向平行排列的蛇形冷/热风管道组成。

所述的单向阀可通过一个转换型继电器连接紧急排气风扇，在发生紧急情况时(例如实验样品发生剧烈爆燃或爆炸的情况下)箱体内气体迅速膨胀推动单向阀向上运动，推动金字塔形割刀切开铝箔密封膜，同时通过转换型继电器触发启动紧急排气风扇，将箱内有害气体和余热及时迅速排出，所述的惰性气体喷头安装在箱体后方的上部。

所述的控制器连接温度传感器，当箱体内待检测物质发生燃烧时，温度传感器感知箱体内温度剧烈变化，控制器控制加热元件停止加热，同时通过惰性气体喷头向箱体内注入惰性气体；当箱体内待检测物质发生剧烈爆燃或爆炸时，箱体内气体迅速膨胀推动单向阀向上运动，经由一个转换型继电器触发启动紧急排气风扇，并向上推动金字塔形割刀切开铝箔密封膜，从而将有害气体和余热迅速排出箱体。

与现有技术相比，本发明主要利用模块化思路，将温度控制组件、安全控制组件、反馈控制组件等有机的结合起来：在温度控制组件内，利用热交换器和加热棒实现对排气余热的有效利用，从而实现节能降耗；利用精心设计的安全控制组件，包括单向阀、金字塔形割刀、铝箔密封膜和紧急排气风扇可以实现在实验样品发生一般燃烧、剧烈爆燃和爆炸等不同层级的情况下有效的保护；利用反馈控制组件及温度传感器可以实现对实验过程的自动化的监测和控制；利用本装置对待测样品进行热实验，具有节能、环保、安全与自动化程度高等特点。

其主要具有以下优点：

1.采用在箱体内部设置热交换器的方式，可以使得进气获得排气的部分余热，然后再加热到设定温度，这种循环对于通常需要较长实验周期的热实验具有显著降低能耗的意义。

2.能够连续并以可控速度进行箱内气体的置换，并及时通过管路将尾气导入室外的大气环境中，从而可以避免实验室内空气环境被污染，而且能够使得箱内气体成分最大程度上接近自然空气，从而保证某些有特殊要求的实验的准确性。

3.具有独特设计的安全控制组件，可以在发生紧急情况时(例如实验样品发生剧烈燃烧或爆炸的情况下)，利用单向阀的运动触发开关，启动紧急排气风机，并利用单向阀上的割刀切开十字切口，使得有毒有害气体和余热得以迅速排出，保证实验人员和设备的安全。

4.通过紧凑化模块式结构设计解决了现有的烘箱大都不适用于热试验的问题，实现节能、防爆、防污染并具有换气功能，便于操作维护。

附图说明

图1为内部热交换型带塔形割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置。

图中标记说明：

1-绝热门与观察窗，2-温度传感器(外接控制电路)，3-绝热箱壁，4-进气导管，5-电加热棒，6-常规进气风扇，7-热交换器，8-常规排气管，9-惰性气体喷头，10-紧急排气管，11-紧急排气风扇，12-铝箔密封膜，13-金字塔形割刀，14-单向阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。

实施例

如图1所示：一种内部热交换型带割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置，包括温度控制组件：由常规进气风扇6、热交换器7、电加热棒5、进气导管4、常规排气管8组成；安全控制组件：由单向阀14、铝箔密封膜12、金字塔形割刀13、紧急排气风扇11、紧急排气管10、惰性气体喷头9组成；反馈控制组件：由与外部控制器相连接的，集成在本装置内的温度传感器2构成。

箱体包括外部壳体，安装在内壁四周的绝热材料组成的绝热箱壁3，以及安装在外部壳体上的绝热门与观察窗1，其中观察窗钢化玻璃制成。热交换器7设置在箱体内后部背板上，常规进气风扇6设置在箱体上并连接热交换器7，进气导管4和常规排气管8分别连接热交换器7，电加热棒5设置在进气导管4入口处；单向阀14位于箱体内上部正中间位置，其上安装有金字塔形割刀13，该金字塔形割刀13顶部正对铝箔密封膜12，紧急排气风扇11安装于箱体外侧，并位于铝箔密封膜13上方，紧急排气管10连通紧急排气风扇11，惰性气体喷头9设置在箱体内并连通外部惰性气体气源；温度传感器2位于箱体内，并连接外部控制器。

当本装置正常运转时，温度传感器2将一直监视并通过外部控制器控制各组件运行，当检测到本装置箱体内部温度大于预先设定的控温上限时，常规进气风扇6会自动开启，将来自外部的冷空气经由安装在装置背板上的热交换器7预热和底部后方的电加热棒5加热后引入进气导管4，并从装置内部前方的进气导管4出口处进入箱体内加热装置腔体内部，经过充分循环置换后，经由安装在装置背板上的热交换器7进入常规排气管8排空。通过这种方式可以连续以可控速度进行装置内气体的置换。

当热实验引发实验装置内出现一般程度燃烧的情况时，温度传感器感知箱内温度的剧烈变化，会自动停止加热元件的运行，并自动通过惰性气体喷头9向装置腔体内部注入CO2或N2等惰性保护气体，从而有效地置换出有毒有害气体，并使系统快速安全的降温。

当进行热实验出现意外紧急情况时(例如发生样品的剧烈燃烧或爆炸)，箱体内气体迅速膨胀推动单向阀14向上运动，从而经由一个转换型继电器触发启动紧急排气风扇11的开关，并向上推动金字塔形割刀13切开铝箔密封膜12，从而将有害气体和余热迅速排出装置，以避免二次反应的发生，保障整个系统的安全。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的具体实施方式仅是用来说明本发明专利，而并非用作为对本发明专利的限定，只要在本发明专利的实质精神范围内，对以上所述具体实施方式的变化、变型都将落在本发明专利的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种内部热交换型带割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置，其特征在于，该装置包括以下组成部分：

(1)箱体；

(2)温度控制组件，包括热交换器、常规进气风扇、电加热棒、进气导管和常规排气管，所述的热交换器设置箱体内后部背板上，所述的常规进气风扇设置在箱体上并连接热交换器，所述的进气导管和常规排气管分别连接热交换器，所述的电加热棒设置在进气导管入口处；

(3)安全控制组件，包括单向阀、铝箔密封膜、金字塔形割刀、紧急排气风扇、紧急排气管和惰性气体喷头；所述的单向阀位于箱体内上部正中间位置，其上安装有金字塔形割刀，该金字塔形割刀顶部正对铝箔密封膜，所述的紧急排气风扇安装于箱体外侧，并位于铝箔密封膜上方，所述的紧急排气管连通紧急排气风扇，所述的惰性气体喷头设置在箱体内并连通外部惰性气体气源；

(4)反馈控制组件，包括温度传感器和控制器，该温度传感器位于箱体内，并连接外部控制器。

2.根据权利要求1所述的一种内部热交换型带割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置，其特征在于，所述的箱体包括外部壳体，安装在内壁四周的绝热材料，以及安装在外部壳体上的绝热门和钢化玻璃制观察窗。

3.根据权利要求1所述的一种内部热交换型带割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置，其特征在于，所述的常规进气风扇和电加热棒分别连接电源，所述的常规进气风扇将外部的冷空气输入箱体内，经热交换器换热升温后，再经电加热棒加热到设定温度，并通过进气导管进入箱体内，经过充分循环置换后，经热交换器换热，再从常规排气管排出。

4.根据权利要求1所述的一种内部热交换型带割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置，其特征在于，所述的热交换器是由多组逆向平行排列的蛇形冷/热风管道组成。

5.根据权利要求1所述的一种内部热交换型带割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置，其特征在于，所述的单向阀可通过一个转换型继电器连接紧急排气风扇，在发生剧烈爆燃或爆炸时，箱体内气体迅速膨胀推动单向阀向上运动，推动金字塔形割刀切开铝箔密封膜，同时通过转换型继电器触发启动紧急排气风扇，将箱内有害气体和余热及时迅速排出。

6.根据权利要求1所述的一种内部热交换型带割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置，其特征在于，所述的惰性气体喷头安装在箱体后方的上部。

7.根据权利要求1所述的一种内部热交换型带割刀安全控制组件的物质自燃性测试装置，其特征在于，所述的控制器连接温度传感器，当箱体内待检测物质发生燃烧时，温度传感器感知箱体内温度剧烈变化，控制器控制加热元件停止加热，同时通过惰性气体喷头向箱体内注入惰性气体；当箱体内待检测物质发生剧烈爆燃或爆炸时，箱体内气体迅速膨胀推动单向阀向上运动，经由一个转换型继电器触发启动紧急排气风扇，并向上推动金字塔形割刀切开铝箔密封膜，从而将有害气体和余热迅速排出箱体。