CN106018665A - 一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪，包括由内部相互连通的把手和枪管组成的枪身、气体发生组件、气体喷管组件和控制组件，气体发生组件包括电解液腔(11)、设置在电解液腔(11)中的电极(17)及与电极(17)连接的电源单元(23)，电解液腔(11)设置在把手内，气体喷管组件包括气体喷口(1)和点火电极(12)，控制组件包括设置在枪身上的扳机(15)、扳机复位单元(16)、控制电路(8)、延时点火单元(14)及用于控制枪管与电解液腔(11)通断的气体阀门(6)，延时点火单元(14)与点火电极(12)相连。与现有技术相比，本发明安全、体积小、重量轻、便于携带和进行现场检测。
Description
技术领域
本发明属于危险化学品检测技术领域，尤其是涉及一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪。
背景技术
目前，随着社会经济的不断发展，我国自主生产的各类化学品已超过45000种，形成了每年8万多亿元的产值，其中一些主要产品的产量已位居世界前列。随着我国化学工业的迅猛发展，各类化学品给人类健康、安全与环境造成的危害日益突出。特别是近年来，我国化学品事故呈上升趋势，每年化学品引起的事故2000多起，死亡人数超过3000人。此外，随着我国经济实力和国际影响力的提升，越来越多的诸如奥运会、世博会等的大型国际活动在中国举办，在化学反恐的方面也面临着巨大的安全监管压力。
在形形色色的化学品中，通常将“具有爆炸、易燃、毒害、感染等特性，在运输、储存、生产、经营、使用和处置中，容易造成人身伤亡、财产毁损和环境污染而需要特别防护的物质和物品”称为危险化学品。其中具有易燃危险的液体是一大类常见的物质，归属于第3类危险化学品。据不完全统计，目前我国在化工建筑、家电产品生产等诸多行业中接触各类危险化学品作业的人数高达1300万人，其中又以接触和使用易燃液体化学品居多。从保护环境及从业人员健康，事故鉴定与后处理等角度考虑，通常需要对这类化学品的易燃危险性进行分析鉴定。
目前行业内针对液体化学品易燃危险性进行鉴定主要根据国际或国家认可的有关标准、规则和试验方法，通过测试获得该液体化学品的燃点、闪点、饱和蒸气压和持续燃烧特性数据，再综合辅以专业判据和相关领域知识经验，判定样品的危险性，从而进一步提供全方位的安全解决方案。如今国际上现行的针对易燃液体这类物质持续燃烧特性的测试方法主要采用联合国《关于危险货物运输的建议书规章范本》及《试验与标准手册》STSGAC.1011Rev.5 32.5.2试验L.2中所描述的“确定持续燃烧的试验方法”；在我国，国家标准GB/T 21622-2008《危险品易燃液体持续燃烧试验方法》基本采用了上述联合国标准方法。在这类试验过程中，试验者将规定数量的样品放在试样槽中，再将火焰在规定条件下施加随后移去之后观察试验样品是否能够持续燃烧。目前试验中采用的点火源是以丁烷为燃料的煤气喷灯，需要丁烷气有足够的流速，以便通过文丘里式装置与空气混合燃烧，这种方式带来的气流容易使得待测样品中挥发性组分损失或使样品被吹散；此外，煤气喷灯需要使用带压力的丁烷储罐，对试验人员的安全性造成一定的挑战；最后，丁烷气燃烧的火焰呈蓝色，其不完全燃烧时还会产生黑烟，对部分样品的持续燃烧试验的观察可能会造成一定的干扰。
综上所述，目前在危险化学品鉴定领域所采用的点火设备在安全性、便携性等方面存在诸多缺陷，且有时会对部分样品持续燃烧现象造成干扰，也对样品的用量有一定的最低要求。对于机场、港口等货物检测流量较大，环境条件受限较多的危险品现场检测需求，开发针对具有易燃危险的液体化学品的便携式微量样品测试用点火枪应当具有较广泛的应用前景。
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便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪，以解决目前依据联合国《关于危险货物运输的建议书规章范本》及《试验与标准手册》STSGAC.1011Rev.5 32.5.2试验L.2中所描述的针对易燃液体持续燃烧特性的测试方法中所使用的以丁烷为燃料的煤气喷灯具有一定的危险性、对于部分样品持续燃烧特性测定结果有干扰，且对环境不够友好等问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪，包括枪身，所述的枪身由内部相互连通的把手和枪管组成，还包括气体发生组件、气体喷管组件和控制组件，
所述的气体发生组件包括电解液腔、设置在电解液腔中的电极及与电极连接的电源单元，所述的电解液腔设置在把手内，
所述的气体喷管组件包括设置在枪管端部的气体喷口和点火电极，
所述的控制组件包括设置在枪身上的扳机、扳机复位单元、控制电路、延时点火单元及用于控制枪管与电解液腔通断的气体阀门，所述的延时点火单元与点火电极相连；
扣压扳机，扳机带动气体阀门打开及延时点火单元启动，并通过控制电路控制气体发生组件产生气体，延时点火单元启动至预定的时间后，点火电极点火，产生氢氧焰，松开扳机，扳机复位单元带动扳机复位，扳机复位带动气体阀门关闭及延时点火单元复位，并通过控制电路使气体发生组件停止产生气体。
所述的扳机与枪身转动连接，扳机与气体阀门的开关上分别设有相互啮合的齿轮，扳机转动过程中通过相互啮合的齿轮控制气体阀门的开启与关闭。
所述的扳机复位单元为弹簧套筒，所述的弹簧套筒包括套筒、设置在套筒内的弹簧及活动杆，所述的套筒与枪身连接，活动杆的一端与弹簧连接，另一端与扳机铰接。
所述的延时点火单元为高频延时点火线圈，包括初级线圈、次级感应线圈、铁芯、点火开关及火花塞，所述的初级线圈和次级感应线圈均套设在铁芯上，初级线圈的一端通过控制电路与电源单元连接，另一端与点火开关连接，在松开扳机的情况下形成通路，次级感应线圈一端与初级线圈连接，另一端与火花塞连接，火花塞与点火电极连接；
扣压扳机时，扳机与点火开关接触，断开初级线圈的通路，通过电磁感应，次级感应线圈输出高电压至火花塞，松开扳机时，扳机与点火开关脱离接触，初级线圈再次形成通路。
所述的气体发生组件还包括气体除沫单元，所述的气体除沫单元设置在把手内电解液腔的上部，由除沫网和位于除沫网上方的玻璃棉填充物组成。
该点火枪还包括用于控制气体发生装置电解电流的电解电流控制波轮，所述的电解电流控制波轮与控制电路连接，设置在把手后部上方。
所述的把手上还设有用于添加和抽出电解液腔中电解液的导管以及用于观察电解液腔内电解液液位的液位观察窗。
所述的枪管由金属内管和套设在金属内管外的塑料保护套管组成，金属内管内填充有金属丝填料。
所述的气体喷口为毛细管喷口，所述的点火电极为环状点火电极，与毛细管喷口相对设置。
所述的电源单元包括可拆卸式充电电池及充电插口，所述的可拆卸式充电电池设置在把手底部。
控制组件是本发明的核心组件，其中扳机具有开关气体阀门、开关气体发生组件、开关延时点火单元的多重功能，扣压扳机时，气体阀门开启，气体发生器产生氢气和氧气，延时点火单元启动，延时一定时间后通过点火电极点火，从而产生氢氧焰。一旦扣压扳机，气体阀门打开，同时气体发生组件便开始通过电化学反应产生氢气与氧气，延时点火是为了等待气体发生组件中产生的氢气和氧气气流达到稳定状态再进行点火，以保证枪口气流流速(特别是氢气流速)和火焰大小稳定，防止出现因氢气不足而致火焰闪燃后熄灭的情况。
电解电流控制拨轮安装在该点火枪后部把手上方，并与点火枪枪体内部的控制电路相连，通过使用者拨动拨轮控制电解电流，从而控制单位时间电解生成的氢气和氧气的量，从而达到控制枪口火焰大小的目的。
高频延时点火线圈受扳机控制，包括初级线圈、次级感应线圈、铁芯、点火开关及火花塞及必要辅助电路组成。当扳机松开，未触发点火开关时，高频点火线圈中的初级线圈为通路，处于充电状态，根据Farady定律，线圈电流不会突变，感应电压很低，线圈处于储能阶段；当握紧扳机(扣压扳机)接通点火开关触点触发后，初级线圈的通路被点火开关断开，电流变化速率极大，根据Lenz定律，感应电压将阻碍原电流的变化，感应电压极性反相，在次级感应线圈中产生负高压，达到延时点火的目的，通过调节高频延时点火线圈中初级线圈和次级感应线圈的匝数比，可以控制充电电流和感应电流的大小比例，从而调节点火的延迟时间，以与扳机的操控时间相匹配，达到精确点火的要求。
本发明在金属内管中填充金属丝填料，优选致密的金属丝填料，同时金属内管具有一定的长度，能够防止回火现象发生，消除安全隐患。
本发明的电源单元包括可拆卸式充电电池及充电插口(交流转换器)的双供电模式，可以使用可拆卸式充电电池或交流转换器进行工作；采用交流转换器模式工作时，同时具有为可拆卸式充电电池充电的功能。
与现有技术相比，本发明利用模块化思路，将气体发生组件、气体喷管组件和控制组件有机组合起来：利用气体发生组件原位电解生成的氢气和氧气，经由枪体内电解液腔的上部的除沫网和玻璃棉填充物充分混合后经枪口毛细管喷口喷出，再由扳机触发的延时点火单元和点火电极进行点火，产生高温无色氢氧焰，用于针对易燃液体化学品持续燃烧特性的测试。整个装置产生的微细氢氧焰，具有火焰温度高(中心温度可达3000K)，无色(焰心发白，焰身半透明)，燃烧产物为纯水等特点。用于鉴别化学品的持续燃烧危险性时，可以使用很少的样品进行测试，对于珍稀样品尤为适用，对于普通样品来说减少样品的用量也可减少燃烧时产生的污染物，保护实验人员的健康和安全。采用无色氢氧焰用于鉴别化学品的持续燃烧特性也比目前常用的蓝色丁烷火焰更具准确性。此外本装置的优点还有：通过综合设计实现了该型一体化设备的小型化、模块化，体积小，重量轻，便于携带和进行现场检测；在存放和使用时也比带有气罐的点火装置安全。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明延时点火单元的连接示意图。
图中，1为气体喷口，2为金属丝填料，3为金属内管，4为塑料保护套管，5为气体除沫单元，6为气体阀门，7为导管，8为控制电路，9为电解电流控制波轮，10为液位观察窗，11为电解液腔，12为点火电极，13为齿轮，14为延时点火单元，15为扳机，16为扳机复位单元，17为电极，18为可拆卸充电电池，19为散热片，20为充电插口，21为初级线圈，22为次级感应线圈，23为电源单元，24点火开关，25为火花塞。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪，如图1所以，包括枪身，枪身由内部相互连通的把手和枪管组成，还包括气体发生组件、气体喷管组件和控制组件。
气体发生组件包括电解液腔11、设置在电解液腔11中的电极17、与电极17连接的电源单元23、气体除沫单元5及用于添加和抽出电解液腔11中电解液的导管7和用于观察电解液腔11内电解液液位的液位观察窗10，其中，电解液腔11设置在把手内，气体除沫单元5设置在把手内电解液腔的上部，由除沫网和位于除沫网上方的玻璃棉填充物组成，电源单元23包括可拆卸式充电电池18及充电插口20，可拆卸式充电电池18设置在把手底部的可拆卸式电池盒中，可拆卸式电池盒上设有散热片19。
气体喷管组件包括设置在枪管端部的气体喷口1和点火电极12，枪管由金属内管3和套设在金属内管3外的塑料保护套管4组成，金属内管3内填充有致密的金属丝填料2，气体喷口1为毛细管喷口，点火电极12为环状点火电极，与毛细管喷口相对设置。
控制组件包括设置在枪身上的扳机15、扳机复位单元16、控制电路8、延时点火单元14及用于控制枪管与电解液腔11通断的气体阀门6，延时点火单元14与点火电极12相连。其中，扳机15与枪身转动连接，扳机15与气体阀门6的开关上分别设有相互啮合的齿轮13，扳机15转动过程中通过相互啮合的齿轮13控制气体阀门6的开启与关闭，扳机复位单元16为弹簧套筒，弹簧套筒包括套筒、设置在套筒内的弹簧及活动杆，气体阀门6采用球阀，套筒与枪身连接，活动杆的一端与弹簧连接，另一端与扳机铰接；该点火枪还包括用于控制气体发生装置电解电流的电解电流控制波轮9，电解电流控制波轮9与控制电路8连接，设置在把手后部上方。
扣压扳机15，扳机15带动气体阀门6打开及延时点火单元14启动，并通过控制电路8控制气体发生组件产生气体，延时点火单元14启动至预定的时间后，点火电极12点火，产生氢氧焰，松开扳机15，扳机复位单元16带动扳机15复位，扳机15复位带动气体阀门6关闭及延时点火单元14复位，并通过控制电路8使气体发生组件停止产生气体。
其中，延时点火单元14为高频延时点火线圈，其连接示意图如图2所示，包括初级线圈21、次级感应线圈22、铁芯、点火开关24及火花塞25，初级线圈21和次级感应线圈22均套设在铁芯上，初级线圈21的一端通过控制电路8与电源单元23连接，另一端与点火开关24连接，在松开扳机15的情况下形成通路，次级感应线圈22一端与初级线圈21连接，另一端与火花塞25连接，火花塞25与点火电极12连接；
扣压扳机15时，扳机15与点火开关24接触，断开初级线圈21的通路，通过电磁感应，次级感应线圈22输出高电压至火花塞25，松开扳机15时，扳机15与点火开关24脱离接触，初级线圈21再次形成通路。
具体实施时，试验人员首先通过导管7向电解液腔11中加入一定体积的电解液低浓度盐水，并通过液位观察窗10确定合适的电解液加入量。随后，通过充电插口20交流转换器连接外部电源，或者将可拆卸式充电电池18安装于可拆卸电池盒中提供电源，充电插口也可为可拆卸式充电电池18充电。
点火前，试验人员拨动电解电流控制拨轮9至较小刻度，控制单位时间电解生成的氢气和氧气的量最少，达到控制枪口初始火焰尽可能较小，确保试验安全。随后，试验人员缓慢握紧(扣压)扳机15，致使气路开通，并开始电解产生氢气和氧气，在这一过程中，电解液腔11中的水首先被电解成为氢气和氧气，混合气体首先经由枪体内电解液腔11上部的除沫网及玻璃棉填充物充分除去水沫并混合后经毛细管喷口喷出，随后利用安装在点火枪枪口的高频延时点火线圈14进行点火，当扳机15未点火开关时，高频点火线圈中14的初级线圈21处于充电状态，根据Farady定律，线圈电流不会突变，感应电压很低，线圈处于储能阶段；当试验人员握紧扳机15接通点火开关24触点触发后，初级线圈21被点火开关24断开，其中的电流变化速率极大，根据Lenz定律，感应电压将阻碍原电流的变化，感应电压极性反相，在次级感应线圈22中产生负高压，达到火花塞25延时点火的目的。通过调节初级线圈21和次级感应线圈22的匝数比，可以控制充电电流和感应电流的大小比例，从而调节火花塞25点火的延迟时间，以与扳机15的操控时间相匹配，达到精确点火的要求。
点火成功后，将在环状点火电极处产生一束微细的氢氧焰，具有火焰温度高中心温度可达3000K，无色焰心发白，焰身半透明，燃烧产物为纯水等特点，且枪口环状点火电极处的火焰大小还可以通过电解电流控制拨轮9进行调节。用于鉴别化学品的持续燃烧危险性时，可以使用很少的样品进行测试，对于珍稀样品尤为适用，对于普通样品来说减少样品的用量也可减少燃烧时产生的污染物，保护实验人员的健康和安全。采用无色氢氧焰用于鉴别化学品的持续燃烧特性也比目前常用的蓝色丁烷火焰更具准确性。此外本装置的优点还有：作为一体化装置体积小，重量轻，便于携带和进行现场检测；在存放和使用时也比带有气罐的点火装置安全。
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 (10)
1.一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪，包括枪身，所述的枪身由内部相互连通的把手和枪管组成，其特征在于，还包括气体发生组件、气体喷管组件和控制组件，
所述的气体发生组件包括电解液腔(11)、设置在电解液腔(11)中的电极(17)及与电极(17)连接的电源单元(23)，所述的电解液腔(11)设置在把手内，
所述的气体喷管组件包括设置在枪管端部的气体喷口(1)和点火电极(12)，
所述的控制组件包括设置在枪身上的扳机(15)、扳机复位单元(16)、控制电路(8)、延时点火单元(14)及用于控制枪管与电解液腔(11)通断的气体阀门(6)，所述的延时点火单元(14)与点火电极(12)相连；
扣压扳机(15)，扳机(15)带动气体阀门(6)打开及延时点火单元(14)启动，并通过控制电路(8)控制气体发生组件产生气体，延时点火单元(14)启动至预定的时间后，点火电极(12)点火，产生氢氧焰，松开扳机(15)，扳机复位单元(16)带动扳机(15)复位，扳机(15)复位带动气体阀门(6)关闭及延时点火单元(14)复位，并通过控制电路(8)使气体发生组件停止产生气体。
2.根据权利要求1所述的一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪，其特征在于，所述的扳机(15)与枪身转动连接，扳机(15)与气体阀门(6)的开关上分别设有相互啮合的齿轮(13)，扳机(15)转动过程中通过相互啮合的齿轮(13)控制气体阀门(6)的开启与关闭。
3.根据权利要求1或2所述的一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪，其特征在于，所述的扳机复位单元(16)为弹簧套筒，所述的弹簧套筒包括套筒、设置在套筒内的弹簧及活动杆，所述的套筒与枪身连接，活动杆的一端与弹簧连接，另一端与扳机铰接。
4.根据权利要求1所述的一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪，其特征在于，所述的延时点火单元(14)为高频延时点火线圈，包括初级线圈(21)、次级感应线圈(22)、铁芯、点火开关(24)及火花塞(25)，所述的初级线圈(21)和次级感应线圈(22)均套设在铁芯上，初级线圈(21)的一端通过控制电路(8)与电源单元(23)连接，另一端与点火开关(24)连接，在松开扳机(15)的情况下形成通路，次级感应线圈(22)一端与初级线圈(21)连接，另一端与火花塞(25)连接，火花塞(25)与点火电极(12)连接；
扣压扳机(15)时，扳机(15)与点火开关(24)接触，断开初级线圈(21)的通路，通过电磁感应，次级感应线圈(22)输出高电压至火花塞(25)，松开扳机(15)时，扳机(15)与点火开关(24)脱离接触，初级线圈(21)再次形成通路。
5.根据权利要求1所述的一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪，其特征在于，所述的气体发生组件还包括气体除沫单元(5)，所述的气体除沫单元(5)设置在把手内电解液腔的上部，由除沫网和位于除沫网上方的玻璃棉填充物组成。
6.根据权利要求1所述的一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪，其特征在于，该点火枪还包括用于控制气体发生装置电解电流的电解电流控制波轮(9)，所述的电解电流控制波轮(9)与控制电路(8)连接，设置在把手后部上方。
7.根据权利要求1所述的一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪，其特征在于，所述的把手上还设有用于添加和抽出电解液腔(11)中电解液的导管(7)以及用于观察电解液腔(11)内电解液液位的液位观察窗(10)。
8.根据权利要求1所述的一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪，其特征在于，所述的枪管由金属内管(3)和套设在金属内管(3)外的塑料保护套管(4)组成，金属内管(3)内填充有金属丝填料(2)。
9.根据权利要求1所述的一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪，其特征在于，所述的气体喷口(1)为毛细管喷口，所述的点火电极(12)为环状点火电极，与毛细管喷口相对设置。
10.根据权利要求1所述的一种便携式测试微量样品燃烧性能用氢氧焰点火枪，其特征在于，所述的电源单元(23)包括可拆卸式充电电池(18)及充电插口(20)，所述的可拆卸式充电电池(18)设置在把手底部。
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