CN104332090B - 大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置 - Google Patents

大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，由实验台、分析控制柜、可燃气体储气瓶、集烟罩和烟道分组成；实验台包括底座、可燃物固定装置、嵌入式热电偶、点火装置和称重传感器，其中，称重传感器安装于底座上，可燃气体储气瓶与点火装置由管道连接，集烟罩设于实验台上方并与烟道连接；可燃物固定装置可转动地安装于底座上；角度调节装置包括从动齿轮和主动齿轮；主动齿轮安装于底座上，其中心设有转轴，转轴的外端键连接有转动手柄；主体框架的侧壁上设有定位凹槽；该装置能够进行不同尺寸，不同倾斜角度以及单面临空、双面临空的可燃物倾斜燃烧特性实验；并且能够对可燃物燃烧的质量损失速率、烟气毒性、试样表面温度进行实时输出。

Description

大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置
技术领域
本发明涉及一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，主要用于消防教学与科研工作之中，属于实验教学或科研仪器领域。
背景技术
随着我国经济的快速发展，竖向布置的大面积可燃物越来越多地出现在城市筑中。例如建筑外墙保温系统，以历史题材、战争题材、自然风光题材为主题的全景画布，大型娱乐商场内部悬挂的装饰用品，建筑外墙大型广告牌，影剧院等建筑中的幕布等等。这些薄型可燃物大多处于公众聚集场所，极易接触点火源，一旦被引燃，火焰将会快速地蔓延并引燃相邻可燃物，形成难以控制的大面积立体火灾。可燃物竖向燃烧，火灾的发生给建筑防火专家们带来了新的研究课题，可燃物竖向火灾防治措施需要新的实验研究方法和设备的支持。
评估可燃物燃烧特性的主要参数是火焰传播速度、质量热释放速率、试样表面温度以及产烟烟气毒性，现可燃物倾斜（竖向）燃烧特性实验装置多为小尺寸的简易测试装置，通常仅能够进行面积不大于0.25 m2的薄型可燃物燃烧特性实验。且实验过程仅能观察火焰传播速度，记录火焰燃烧时间、延烧长度等，暂不能够对可燃物燃烧过程的质量损失速率、试样表面温度、毒性产物含量进行测点，不能够科学的反映可燃物倾斜或竖向燃烧过程中燃烧产物的危害性。
例如，宁波康氏塑料科技有限公司申请的用于测试塑料阻燃性能的水平-垂直燃烧测试仪，该仪器包括箱体，箱体内有立架、夹头、燃烧头，还包括一竖向的位于立架内的第一丝杆、第一丝杆与第一驱动电机连接；还包括一横向的送料杆，夹头设于送料杆的头部；送料杆上设有一夹套，夹套位于立架上的竖向滑槽内且套于第一丝杆上；还包括安装燃烧头的燃烧架，还包括驱动箱，驱动箱内有第二驱动电机及受其驱动的横向的第二丝杆；燃烧架上设有连接杆，连接杆上设有连接套，连接套伸入驱动箱内，该连接套套于第二丝杆上；驱动箱上开设有开槽，连接套位于开槽内，该仪器仅能对水平—垂直燃烧进行简单的观测实验，不能对试样表面温度、质量损失速率以及烟气毒性进行全程定量分析。此外，现有实验仪器只能对单侧临空（可燃物贴着固体壁面）或双侧临空（可燃物双侧均悬挂于空中）情况下的可燃物竖向燃烧特性进行实验，一台设备仪器不能同时适用于单侧临空实验与双侧临空实验，仪器的利用率有待提高，便捷的实现单侧临空与双侧临空实验的转换装置仍需要进一步的研发。再次，现有仪器只能进行垂直燃烧测定实验，不能灵活进行多角度的倾斜燃烧实验（例如倾斜角度为30°，45°，60°情况下的倾斜燃烧实验），实验仪器所能适用的研究条件受到极大地限制。
发明内容
本发明提出了一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，该装置能够进行不同尺寸（最大尺寸3 m*1.5 m）、不同倾斜角度（15。、30。、45。、60。、75。以及90。）的可燃物的倾斜或竖向燃烧特性实验，实验过程能够对可燃物燃烧的质量损失速率、烟气毒性、试样表面温度进行实时输出；可以满足单面临空以及双面临空燃烧特性实验，仪器所提供的实验研究环境更加的宽泛。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，由实验台、分析控制柜、可燃气体储气瓶、集烟罩和烟道五部分组成； 所述实验台包括底座、可燃物固定装置、嵌入式热电偶、点火装置和称重传感器，其中，称重传感器安装于底座上，可燃气体储气瓶与点火装置由管道连接，集烟罩设于实验台上方并与烟道连接；所述可燃物固定装置可转动地安装于底座上，且设有能够调节其倾斜角度的角度调节装置；所述角度调节装置包括与可燃物固定装置固连的从动齿轮以及与从动齿啮合连接的主动齿轮；所述主动齿轮安装于底座上，主动齿轮的中心设有转轴，该转轴的外端键连接有转动手柄，转动手柄能够相对于转轴水平移动；主体框架的侧壁上设有能够吻合嵌入转动手柄的定位凹槽。
所述可燃物固定装置包括一个长方形主体框架，该主体框架的两侧对称设有轨道，轨道内滑动配合连接有用于悬挂可燃物的横梁，横梁能够沿主体框架上下调节。
所述主体框架架体为长方形缺少一角的L型凹槽，且其中一侧面比另一侧面短。
所述轨道嵌装于主体框架两侧，由顺序连接的多个纵截面为直角三角形的搁板组成，所述搁板的一个直角边与主体框架连接，另一个直角边位于上方用于搁置横梁。
所述主体框架的两侧设有轴杆，并由轴承与底座两侧的竖向支架连接。
所述横梁包括主杆体，以及与主杆体的两端伸缩连接的活动杆体，活动杆体的端部设置为三角形，其斜边位于上方，直角边位于底面，可以保证其稳固地放置于搁板上，防止其滚动。
所述主杆体的两端分别设有腔体，腔体内设有压缩弹簧，活动杆体套装于压缩弹簧内，压缩弹簧的一端与主杆体连接，另一端与活动杆体连接；所述活动杆体上设有手柄，主杆体的侧壁对应手柄轴向设有滑槽，拨动手柄可以使活动杆体轴向收缩。
所述主动齿轮与从动齿轮的齿轮比为1/24。
所述从动齿轮与轴杆固连。
所述实验台还包括能够与可燃物固定装置嵌装实现可燃物贴壁燃烧试验的贴壁实验板；所述贴壁实验板的板的外侧面对称设有两个把手；贴壁实验板的两侧垂直连接有连接板，连接板与主体框架上对应设有销孔，并能够通过插销连接。
所述可燃固定装置沿其长度方向均布多个U形空心杆，U形空心杆的两端分别与主体框架连接，U形空心杆的横杆内侧均匀嵌装嵌入式热电偶。
所述贴壁实验板和U形空心杆分置于轨道的前后侧，U形空心杆与主体框架短侧面一侧连接，贴壁实验板与主体框架长侧面一侧连接。
所述点火装置安装于主体框架底边的中心。
所述烟道内设置烟气采集装置，所述分析控制柜内设置烟气毒性分析仪，烟气采集装置与烟气毒性分析仪连接。
本发明的有益效果是：一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，框架式结构以及可调节高度的悬挂横梁使该装置能够进行不同尺寸（最大尺寸3 m*1.5 m）的可燃物试验，调节角度装置又可以调节实验台的倾斜角度，满足不同倾斜角度（15。、30。、45。、60。、75。以及90。）的可燃物的倾斜燃烧特性实验；主体框架与横梁的连接采取活动连接的方式，可以横梁的拿取，提高实验的方便性；贴壁实验板的设置可以满足单面临空以及双面临空燃烧特性实验的转换；并且在实验过程能够对可燃物燃烧的质量损失速率、烟气毒性、试样表面温度进行实时输出。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
附图1是大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置整体结构示意图。
附图2是实验台结构示意图。
附图3是主体框架的结构示意图。
附图4是角度调节装置放大图。
附图5是横梁的结构示意图。
图中，1.实验台，1-1.底座，1-2.可燃物固定装置，1-2-1.主体框架，1-2-2.轨道，1-2-3.横梁，1-2-3-1.主杆体，1-2-3-2.活动杆体，1-2-3-3.腔体，1-2-3-4.压缩弹簧，1-2-3-5.手柄，1-2-3-6.滑槽，1-3.角度调节装置，1-3-1.转动手柄，1-3-2.主动齿轮，1-3-3.转轴，1-3-4.从动齿轮1-3-5.定位凹槽，1-4.U形空心杆1-4，1-5.贴壁实验板，1-6.嵌入式热电偶，1-7.点火装置，1-8.称重传感器，1-9.烟气采集装置，2.可燃气体储气瓶，3.集烟罩，4.烟道，5.分析控制柜，6.烟气毒性分析仪。
具体实施方式
在附图中，一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，由实验台1、分析控制柜5、可燃气体储气瓶2、集烟罩3和烟道4五部分组成； 所述实验台1包括底座1-1、可燃物固定装置1-2、嵌入式热电偶1-6、点火装置1-7和称重传感器1-8，其中，称重传感器1-8安装于底座1-1上，可燃气体储气瓶2与点火装置1-7由管道连接，集烟罩3设于实验台1上方并与烟道4连接；所述可燃物固定装置1-2可转动地安装于底座1-1上，且设有能够调节其倾斜角度的角度调节装置1-3；所述角度调节装置1-3包括与可燃物固定装置1-2固连的从动齿轮1-3-4以及与从动齿1-3-4啮合连接的主动齿轮1-3-2；所述主动齿轮1-3-2安装于底座1-1上，主动齿轮1-3-2的中心设有转轴1-3-3，该转轴1-3-3的外端键连接有转动手柄1-3-1，转动手柄1-3-1能够相对于转轴1-3-3水平移动；主体框架的侧壁上设有能够吻合嵌入转动手柄1-3-1的定位凹槽1-3-5。
所述可燃物固定装置1-2包括一个长方形主体框架1-2-1，该主体框架1-2-1的两侧对称设有轨道1-2-2，轨道1-2-2内滑动配合连接有用于悬挂可燃物的横梁1-2-3，横梁1-2-3能够沿主体框架1-2-1上下调节。
所述主体框架1-2-1架体为长方形缺少一角的L型凹槽，且其中一侧面比另一侧面短。
所述轨道1-2-2嵌装于主体框架1-2-1两侧，由顺序连接的多个纵截面为直角三角形的搁板组成，所述搁板的一个直角边与主体框架1-2-1连接，另一个直角边位于上方用于搁置横梁1-2-3。
所述主体框架1-2-1的两侧设有轴杆，并由轴承与底座1-1两侧的竖向支架连接。
所述横梁1-2-3包括主杆体1-2-3-1，以及与主杆体1-2-3-1的两端伸缩连接的活动杆体1-2-3-2，活动杆体1-2-3-2的端部设置为三角形，其斜边位于上方，直角边位于底面，可以保证其稳固地放置于搁板上，防止其滚动。
所述主杆体1-2-3-1的两端分别设有腔体1-2-3-3，腔体1-2-3-3内设有压缩弹簧1-2-3-4，活动杆体1-2-3-2套装于压缩弹簧1-2-3-4内，压缩弹簧1-2-3-4的一端与主杆体1-2-3-1连接，另一端与活动杆体1-2-3-2连接；所述活动杆体1-2-3-2上设有手柄1-2-3-5，主杆体1-2-3-1的侧壁对应手柄1-2-3-5轴向设有滑槽1-2-3-6，拨动手柄1-2-3-5可以使活动杆体1-2-3-2轴向收缩。
所述主动齿轮1-3-2与从动齿轮1-3-4的齿轮比为1/12。
所述从动齿轮1-3-4与轴杆固连。
所述实验台1还包括能够与可燃物固定装置1-2嵌装实现可燃物贴壁燃烧试验的贴壁实验板1-5；所述贴壁实验板1-5的板的外侧面对称设有两个把手；贴壁实验板1-5的两侧垂直连接有连接板，连接板与主体框架1-2-1上对应设有销孔，并能够通过插销连接。
所述可燃固定装置1-2沿其长度方向均布多个U形空心杆1-4，U形空心杆1-4的两端分别与主体框架1-2-1连接，U形空心杆1-4的横杆内侧均匀嵌装嵌入式热电偶1-6。
所述贴壁实验板1-5和U形空心杆1-4分置于轨道1-2-2的前后侧，U形空心杆1-4与主体框架1-2-1短侧面一侧连接，贴壁实验板1-5与主体框架1-2-1长侧面一侧连接。
所述点火装置1-7安装于主体框架1-2-11-7底边的中心。
所述烟道4内设置烟气采集装置1-9，所述分析控制柜5内设置烟气毒性分析仪6，烟气采集装置1-9与烟气毒性分析仪6连接。
所述分析控制柜5主要用于实验数据的处理、分析以及输出，主要包括操作主面板，烟气分析仪，温度分析仪，键盘鼠标，计算机主机以及显示器。其中操作主面板主要包括急停按钮、电源开关按钮、电源指示按钮、点火按钮、测温按钮、测质量按钮以及测烟气按钮。烟气分析仪主要分析烟气成分并将分析结果输出至计算机主机；温度分析仪主要分析试样表面温度并将分析结果输出至计算机主机；计算机主机主要记录烟气分析仪、温度分析仪以及称重传感器的输出数据；计算机显示器主要用于显示计算机分析数据和结果；增设的烟气毒性分析仪6用于分析烟气的毒性。
进行双面临空试验时，将可燃物与横梁1-2-3固定，根据可燃物的大小，调节横梁1-2-3的高度，使可燃物的底边接近点火装置1-7。将横梁1-2-3向下调节时，两手向内侧推动手柄1-2-3-5，使活动杆体1-2-3-2收缩，从而方便将横梁1-2-3取下移动至合适高度；如果将横梁1-2-3向上调节，只需将横梁1-2-3向上推动，其两端的活动杆体1-2-3-2即会在三角形搁板斜边的挤压下实现自动收缩，方便其移动。
进行单面临空试验时，将贴壁实验板1-5与主体框架1-2-1连接，将可燃物固定于贴壁实验板1-5上即可进行实验。
进行倾斜燃烧试验时，通过角度调节装置1-3调节调节主体框架1-2-1的价倾斜角度，操作时，将转动手柄1-3-1沿转轴1-3-3向外抽出，使其脱离定位凹槽1-3-5的限制，操纵转动手柄1-3-1，使主动齿轮1-3-2转动，主动齿轮1-3-2转动一圈，从动齿轮1-3-4即会转动15度，使主体框架1-2-1倾斜15度，当达到所需的倾斜角度时，再将转动手柄1-3-1推入定位凹槽1-3-5内，使主体框架1-2-1保持在相应的倾斜位置。

Claims (10)

1.一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，由实验台、分析控制柜、可燃气体储气瓶、集烟罩和烟道五部分组成 ； 所述实验台包括底座、可燃物固定装置、嵌入式热电偶、点火装置和称重传感器，其中，称重传感器安装于底座上，可燃气体储气瓶与点火装置由管道连接，集烟罩设于实验台上方并与烟道连接 ；其特征在于，所述可燃物固定装置可转动地安装于底座上，且设有能够调节可燃物固定装置倾斜角度的角度调节装置 ；所述角度调节装置包括与可燃物固定装置固连的从动齿轮以及与从动齿轮啮合连接的主动齿轮 ；所述主动齿轮安装于底座上，主动齿轮的中心设有转轴，该转轴的外端键连接有转动手柄，转动手柄能够相对于转轴水平移动；可燃物固定装置的侧壁上设有能够吻合嵌入转动手柄的定位凹槽。
2.根据权利要求 1 所述的一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，其特征在于，所述可燃物固定装置包括一个长方形主体框架，该主体框架的两侧对称设有轨道，轨道内滑动配合连接有用于悬挂可燃物的横梁，横梁能够沿主体框架上下调节。
3.根据权利要求 2 所述的一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，其特征在于，所述主体框架架体为长方形缺少一角的 L 型凹槽，且其中一侧面比另一侧面短 ；所述主体框架的两侧设有轴杆，并由轴承与底座两侧的竖向支架连接。
4.根据权利要求 2 所述的一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，其特征在于，所述轨道嵌装于主体框架两侧，由顺序连接的多个纵截面为直角三角形的搁板组成，所述搁板的一个直角边与主体框架连接，另一个直角边位于上方用于搁置横梁。
5.根据权利要求 2 所述的一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，其特征在于，所述横梁包括主杆体，以及与主杆体的两端伸缩连接的活动杆体，活动杆体的端部设置为三角形，其斜边位于上方，直角边位于底面 ；所述主杆体的两端分别设有腔体，腔体内设有压缩弹簧，活动杆体套装于压缩弹簧内，压缩弹簧的一端与主杆体连接，另一端与活动杆体连接 ；所述活动杆体上设有手柄，主杆体的侧壁对应手柄轴向设有滑槽，拨动手柄可以使活动杆体轴向收缩。
6.根据权利要求 3 所述的一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，其特征在于，所述主动齿轮与从动齿轮的齿轮比为 1/24 ；所述从动齿轮与轴杆固连。
7.根据权利要求3所述的一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，其特征在于，所述实验台还包括能够与可燃物固定装置嵌装实现可燃物贴壁燃烧试验的贴壁实验板 ；所述贴壁实验板的板的外侧面对称设有两个把手 ；贴壁实验板的两侧垂直连接有连接板，连接板与主体框架上对应设有销孔，并能够通过插销连接。
8.根据权利要求 7 所述的一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，其特征在于，所述可燃物固定装置沿其长度方向均布多个 U 形空心杆，U 形空心杆的两端分别与主体框架连接，U 形空心杆的横杆内侧均匀嵌装嵌入式热电偶。
9.根据权利要求 8所述的一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，其特征在于，所述贴壁实验板和 U 形空心杆分置于轨道的前后侧，U 形空心杆与主体框架短侧面一侧连接，贴壁实验板与主体框架长侧面一侧连接。
10.根据权利要求 2 所述的一种大尺寸可燃物倾斜燃烧特性实验装置，其特征在于，所述点火装置安装于主体框架底边的中心 ；所述烟道内设置烟气采集装置，所述分析控制柜内设置烟气毒性分析仪，烟气采集装置与烟气毒性分析仪连接。
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