CN104597210A - 一种粉体灭火剂分散装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于粉体灭火剂灭火机理研究的实验装置。本装置包括燃烧系统、火焰信息采集系统及粉体筛落系统；其中燃烧系统由助燃气体储存装置、流量计、出流管嘴、整流管、整流网、燃烧杯、燃料流量调节阀、燃料储存装置和防风罩组成；火焰信息采集系统由火焰发射光谱接收探头、光谱仪、摄像机、计算机、支臂和升降机构组成；粉体筛落系统由振动电机、振动盘、连接弹簧、壳体、拉紧弹簧和粉筛构成。本装置的特点在于以筛落的方式将粉体均匀分散在防风罩内，并设置高度可调的光谱测量装置和摄像机，探究粉体灭火剂与燃烧火焰的相互作用原理，为深入研究粉体灭火剂抑制、熄灭火焰的机理提供技术手段。

Description

一种粉体灭火剂分散装置

技术领域

本发明涉及粉体灭火剂灭火机理研究方面的实验装置，特别是涉及一种粉体灭火剂分散装置。

背景技术

粉体灭火剂具有捕捉火灾燃烧反应活性基团的化学抑制作用，在相关场所得到较为广泛的应用，就粉体灭火剂灭火性能及灭火机理开展深入研究，对于该类灭火剂的改进及更加高效的使用尤为重要。

中国专利申请号201320440120.4的“超细粉体灭火性能测试装置”提出了一种测试粉体灭火剂灭火性能的装置，但无法进行灭火机理的细观分析。就施加灭火剂对火焰发射光谱的变化展开定量研究，是揭示粉体灭火剂抑制、熄灭火焰机理的重要途径之一。本发明提出了一种用于粉体灭火剂灭火机理研究的实验装置，可以方便的对不同种类燃料及形态的火焰进行火焰发射光谱测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于粉体灭火剂灭火机理研究的实验装置，以弥补现有技术的不足，为新型高效粉体灭火剂的研发提供技术支撑。

本发明一种用于粉体灭火剂灭火机理研究的实验装置包括燃烧系统、火焰信息采集系统及粉体筛落系统；所述的燃烧系统包括助燃气体储存装置、流量计、出流管嘴、整流管、整流网、燃烧杯、燃料流量调节阀、燃料储存装置和防风罩，助燃气体储存装置通过气动软管连接于流量计的入口端，流量计出口端与出流管嘴一端连接，出流管嘴的另一端呈圆锥形与整流管连接，整流管内嵌有整流网，燃烧杯的杯口位于整流管圆截面的中心，并高出整流管的上端面一定距离，燃烧杯的另一端穿透整流管壁面，与燃料流量调节阀的出口端连接，燃料流量调节阀的入口端通过燃料输送管道与燃料储存装置连接，扩散器的上部为防风罩，防风罩外径略小于扩散器内径，在调高装置的支撑下可在扩散器内部上下移动，防风罩中部管壁有刻度线和一对伸出的管状悬臂；所述的火焰信息采集系统包括火焰发射光谱接收探头、光谱仪、摄像机、计算机、支臂和升降机构，火焰发射光谱接收探头安装于防风罩悬臂的管腔内，并通过光纤连接至光谱仪，摄像机布置于靠近防风罩刻度线的一侧，光谱仪和摄像机均通过数据线连接至计算机，并由计算机同步控制，支臂和升降机构组成调高装置，支撑在防风罩悬臂下方；所述的粉体筛落系统位于防风罩上方，包括振动电机、振动盘、连接弹簧、壳体、拉紧弹簧和粉筛，振动电机固定于振动盘上表面，振动盘通过连接弹簧与壳体连接，连接弹簧将粉筛紧扣在振动盘下表面，粉筛下端伸入到防风罩内一定距离。其特征在于：以筛落给料的方式将粉体均匀分散在防风罩内，与燃烧火焰相互作用；摄像机全程记录火焰的燃烧状态，通过刻度线量化焰形；设置调高装置，调节火焰发射光谱接收探头与燃烧火焰的纵向相对位置，以满足对火焰不同高度处的光谱观测要求。

作为优选的方案，出流管嘴与整流管为螺纹连接，燃烧杯与整流管为焊接连接，振动盘与振动电机通过螺栓连接，防风罩由透明玻璃制成。

本发明装置使用时，实验装置组装好后，根据实验要求将灭火剂粉体放置于粉筛内，开启流量计向整流管内通入助燃气体，开启燃料流量调节阀向燃烧杯中送入燃料，然后点燃；开启火焰信息采集系统，摄像机实时记录火焰燃烧过程，转动调高装置使防风罩上下移动，以此改变火焰发射光谱接收探头与燃烧火焰的纵向相对位置，光谱仪采集正常燃烧的火焰光谱信息，并输送至计算机保存；开启粉体筛落系统，振动电机带动振动盘振动，挂扣在振动盘下的粉筛将灭火剂粉体均匀分散在防风罩内，与燃烧杯口的火焰相互作用，此时通过火焰信息采集系统得到灭火剂粉体作用于燃烧火焰后宏观的焰形变化和细观的光谱特征。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：装置以筛落给料的方式，较传统的螺旋进料和流化床进料，粉体分布更加均匀；设置高度可调的光谱测量装置和摄像机，探究粉体灭火剂与燃烧火焰的相互作用原理，为深入研究粉体灭火剂抑制、熄灭火焰的机理提供技术手段。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明防风罩示意图；

图3是本发明支臂示意图；

图4是本发明振动结构示意图；

图5是本发明壳体结构示意图；

图6是本发明粉筛示意图。

具体实施方式

为了使专利局的审查人员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

实施例1：

敬请参看图1，给出了本发明一种用于粉体灭火剂灭火机理研究的实验装置结构示意图，本发明包括燃烧系统1、火焰信息采集系统2及粉体筛落系统3。

所述的燃烧系统1包括助燃气体储存装置1a、流量计1b、出流管嘴1c、整流管1d、整流网1e、燃烧杯1f、燃料流量调节阀1g、燃料储存装置1h和防风罩1i，其中：助燃气体存储装置1a为配有减压阀的40L压缩空气气瓶，以直径12mm的气动软管连接于流量计1b的入口端，其出口端以气动软管连接至出流管嘴1c上；出流管嘴1c为壁厚2mm的不锈钢制成，其上部呈圆锥形，与整流管1d连接，整流管1d为壁厚2mm，外径95mm的不锈钢圆管制成，为便于拆卸和清洁装置，出流管嘴1c与整流管1d之间为螺纹连接；整流网1e有2层，由50目不锈钢金属筛网制成，嵌于整流管1d内，具有平稳助燃气体流场，减少燃烧火焰跳动的作用；燃烧杯1f呈L形，为耐高温耐腐蚀的316L不锈钢制成，其杯口1f1位于整流管1d圆截面的中心，并高出整流管1d上端面30mm，燃烧杯1f的入口端1f2穿透整流管1d壁面，与规格为DN15的燃料流量调节阀1g的出口端连接，燃烧杯1f经过焊接固定于整流管1d上，燃料流量调节阀1d的入口端通过燃料管连接至燃料储存装置1h；燃料储存装置1h为倒立放置的1L酒精瓶；整流管1d的上部插有防风罩1i（敬请参见图2），由壁厚2mm，外径90mm的透明玻璃圆管制成，其管壁中部标有刻度线1i1和一对向外伸出的悬臂1i2，其中刻度线1i1的基准点与燃烧杯杯口1f1齐平，分别向上和向下延伸250mm，最小刻度单位为mm，悬臂1i2由壁厚2mm，外径40mm的玻璃圆管制成，对称熔接于防风罩1i中部；助燃气体储存装置1a内储存的气体也可以是与空气组分不同的其它助燃气体，流量计1b也可采用质量流量计，燃料储存装置1h内的燃料也可以是柴油等其它液体燃料。

所述的火焰信息采集系统包括火焰发射光谱接收探头2a、光谱仪2b、计算机2c、摄像机2d、支臂2e和升降机构2f，其中：火焰发射光谱接收探头2a放置于悬臂1i2的管腔内，经光纤连接至光谱仪2b；计算2c布置在靠近刻度线1i1的一侧，镜头中心与燃烧杯口1f1齐平，与刻度线1i1的水平距离为1000mm;光谱仪2b和摄像机2d均通过数据线连接至计算机2c，并由其同步控制；支臂2e（敬请参见图3）的一端焊接有一副U形支爪2e1，支爪2e1承插在悬臂1i2下方，通过9mm钢筋弯制的连臂2e2连接至法兰片2e3，法兰片2e3焊接于连臂2e2末端，并以螺栓固定在升降机构2f上，可通过转动手轮2f1调节螺杆2f2的高度。

所述的粉体筛落系统3（敬请参见图4）位于防风罩1i上方，包括振动电机3a、振动盘3b、连接弹簧3c、壳体3d、拉紧弹簧3e和粉筛3f，其中：通过螺栓固定于振动盘3b上表面；振动盘3b由厚度5mm的不锈钢板制成，经连接弹簧3c束缚于壳体3d内部，可以自由振动；连接弹簧3c共有16个，其中8个为上拉弹簧3c1，连接于振动盘3b上表面和壳体上盖3d1，另8个为下压弹簧3c2，连接于振动盘3b下表面和壳体下盖3d2，上拉弹簧3c1和下压弹簧3c2均匀分布于靠近振动盘3b边缘的位置，且上下对称布置；壳体3d（敬请参见图5）由厚度为4mm的钢板制成，包括上盖3d1、下盖3d2和4块侧板3d3，为便于拆装清洁和维修，各板块之间通过螺丝紧固连接，总体呈箱状，为便于放置粉筛3f下盖3d2的中心处有一直径为200mm的通孔；拉紧弹簧3e均匀布置于粉筛3f周围，共三个，其一端连接于振动盘3b的下表面，一端挂扣于粉筛储料段3f1的边缘；粉筛3f（敬请参见图6）的上部为储料段3f1，下部为筛料段3f3，两段的结合部为筛网3f2，储料端3f1外径较大为150mm，每次可放置较多的粉体，筛料段3f3外径为70mm，向防风罩1i内伸入长度为80mm。

下面结合具体的实验操作，介绍本装置的具体使用方法。

本实验装置搭建好以后，调节振动电机偏振块，使得粉筛振动幅度维持在2mm-2.5mm之间，称取粒径在800目以下的超细ABC干粉灭火剂500g，放入粉筛3f的储料段3f1中，其中筛网3f2为700目的不锈钢筛网，用拉紧弹簧3e将粉筛3f挂入振动盘3b下；将光谱探头2a装入一个悬臂1i2的内部管腔中，并用密封泥密封；转动流量计1b上的调节旋钮1b1调节空气流量为2L/min-3L/min之间；开启调节阀1g向燃烧杯1f供应酒精燃料，维持燃烧杯口1f1的液面稳定；通过悬臂1i2的管腔，将点火器伸入到燃烧杯杯口1f1附近引燃酒精，然后用密封泥封住悬臂1i2的空腔；调节旋钮1b1控制空气的流量，进而改变酒精火焰的状态和形状；待火焰稳定后，通过计算机2c控制光谱仪2b和摄像机1c开始采集正常燃烧的酒精火焰的发射光谱和焰形信息；转动手轮2f1，带动光谱探头2a相对于火焰上下移动，从而得到酒精火焰在不同位置处的发射光谱；粉体筛落时，先开启振动电机3a，振盘3b将振动传递至粉筛3f，粉筛3f开始向下筛落超细ABC干粉灭火剂；通过计算机2c控制光谱仪2a开始记录酒精燃烧火焰与超细ABC干粉灭火剂相互作用后的发射光谱，转动手轮2f1，带动光谱探头2a相对于火焰上下移动，从而得到酒精火焰与超细ABC干粉灭火剂相互作用后，不同位置处的发射光谱。

实施例2：

将燃料储存装置更换为储气的气瓶，气瓶内储存甲烷等洁净的可燃气体，在燃烧杯口3f1填充沙粒或其它耐火材料形成多孔结构，使得可燃气体均匀流出，其它装置结构和试验方法与实施例1相同。如此设置，能够进行粉体灭火剂抑制可燃气体燃烧的机理研究。

实施例3：

在进气口处以一定速率，同时通入二氧化碳等气体灭火剂和洁净空气，去除粉体筛落系统，其他装置结构和实验方法与实施例1相同。如此设置，能够进行气体灭火剂抑制可燃液体燃烧的机理研究。

实施例4：

在整个实验装置的上方，可加装抽气排风设备，以及时排除实验过程中的有害废气和逸散粉体。

实施例5：

在实施例2中，以电热丝制作成做成多孔结构，填充在燃烧杯口8a，实验时，可通过电热丝，将可燃气体预热至一定温度，其他装置结构和实验方法与实施例2相同。

Claims (4)

1.一种粉体灭火剂分散装置，由燃烧系统（1）、火焰信息采集系统（2）和粉体筛落系统（3）组成；其特征在于：所述燃烧系统（1）包括流量计（1b）、出流管嘴（1c）、整流管（1d）、整流网（1e）、燃烧杯（1f）、燃料流量调节阀（1g）、燃料储存装置（1h）和防风罩（1i），其中：助燃气体储存装置（1a）通过气动软管与流量计（1b）的入口端连接，流量计（1b）的出口端与出流管嘴（1c）连接，出流管嘴上方连接整流管（1d），整流网（1e）嵌于整流管（1d）内部，燃烧杯（1f）的杯口（1f1）位于整流管（1d）圆截面的中心，并高于整流管（1d）上端面10cm~15cm，燃烧杯（1f）的另一端穿透整流管（1d）壁面，与燃料流量调节阀（1g）的出口端连接，燃料流量调节阀（1g）的入口端通过燃料输送管道与燃料储存装置（1h）连接，整流管（1d）的上部为防风罩（1i），其外径小于整流管（1d）内径，且外壁上标有刻度线（1i1）；所述的火焰信息采集系统（2）包括火焰发射光谱接收探头（2a）、光谱仪（2b）、计算机（2c）、摄像机（2d）、支臂（2e）和升降机构（2f）；所述的粉体筛落系统（3）包括振动电机（3a）、振动盘（3b）、连接弹簧（3c）、壳体（3d）、拉紧弹簧（3e）和粉筛（3f），其中，振动电机（3a）通过螺栓固定于振动盘（3b）上，振动盘（3b）通过连接弹簧（3c）与壳体（3d）连接，拉紧弹簧（3e）将粉筛（3f）紧扣在振动盘（3b）下表面，粉筛（3f）下端伸入防风罩（1i）内20cm~30cm；其特征在于：防风罩（1i）中部悬臂（1i2）管腔内安装火焰发射光谱接收探头（2a），并由支臂（2e）和升降机构（2f）组成的调高装置支撑，可通过调高装置调节火焰发射光谱接收探头（2a）与燃烧火焰的纵向相对位置。

2.据权利要求1所述的一种粉体灭火剂分散装置，其特征在于：在燃烧系统（1）上部设置粉体筛落系统（3），在振动电机（3a）的振动作用下，粉筛（3f）内的粉体自由筛落，均匀分布于防风罩（1i）中。

3.据权利要求1所述的一种粉体灭火剂分散装置，其特征在于：防风罩（1i）为透明材料制成，在标有刻度线（1i1）的一侧布置摄像机（2c），实时记录火焰高度，根据录像可计算火焰脉动频率、不同高度处火焰宽度、火焰体积等火源基本参数，为研究不同火源条件下粉体灭火剂灭火机理提供基础数据。

4.据权利要求1所述的一种粉体灭火剂分散装置，其特征在于：粉筛（3f）伸入到防风罩（1i）内部20cm~30cm，在筛落粉体时减少粉体逸散，利于操作环境的安全、清洁。