CN108872303B - 一种自热物质的自燃曲线检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及材料热危害特性检测及安全储运的技术领域，尤其涉及一种自热物质的自燃曲线检测系统。本发明提供了一种自热物质的自燃曲线检测系统，包括：壳体、设有开口的球形网罩、设有开口的球形样品盒、托架、设有开口的隔热陶瓷球形腔套、测温器、加温器、支撑环、加热循环系统和加热循环管道。使用时，将放置有待测物质的开口的球形样品盒通过托架设置在设有开口的隔热陶瓷球形腔套的支撑环上，测温器插到待测物质中间检测待测物质内的温度变化，加温器调节隔热陶瓷球形腔套温度，并连续测量待测物质温度，进而得到相应的自燃温度。本系统利用设有开口的球形样品盒得到五种不同尺寸自热物质对应的自燃温度，从而联立获得自燃曲线。

Description

一种自热物质的自燃曲线检测系统

技术领域

本发明涉及材料热危害特性检测及安全储运的技术领域，尤其涉及一种自热物质的自燃曲线检测系统。

背景技术

联合国《关于危险货物运输的建议书试验和标准手册》中规定发火物质，是即使只有少量与空气接触少于5分钟便燃烧的物质，包括混合物和溶液(液体或固体)。而自热性物质，是发火物质以外的与空气接触不需要能源供应便能够自己发热的物质。这类物质在一定的储运状态(储运温度、堆积尺寸)下经过一定时间(几小时或几日)才会燃烧。自热性物质具有潜在的危险性，对自热性物质进行评价是危险化学品物理安全评价中的一个重要组成部分。因此，在新材料不断涌现的当今社会，有必要设计一种用于对自热性物质进行评价的仪器对自热性物质进行监测并评价，以保证危险化学品在生产、贮存、运输和使用过程中的安全。现有的自热物质试验仪用于判定单一尺寸的物质暴露在一定温度的空气中是否会氧化自热而燃烧。

其试验步骤为：(1)放置试样：设有开口的球形样品盒开口向上，托住样品盒，保持样品盒的形状呈大致的球形，将试样从开口倒入球形样品盒，将式样容器填满式样，同时轻轻敲击容器，让更多的式样被填入直到填满容器，保持样品盒开口方向不变，将其放置在托架中间的圆孔上。将网罩从上下两个方向嵌套在托架上，使得样品盒完全被网罩包裹住。按动隔热盖子边上的锁紧开关按钮，打开盖子，将托架平放在隔热陶瓷的承托环上，移动一下位置，确保托架能平稳地放置在隔热陶瓷内，将隔热陶瓷顶部的热电偶通过开口，插入到填满试样的样品盒中心。最后关闭盖子，按动锁紧开关锁上盖子；(2)预设控制程序：通过壳体上的按钮，设置试验腔套内的目标温度，和升温速率；(3)开始试验：腔套内的温度按照预设的升温速率上升到目标温度，同时通过隔热陶瓷顶部的热电偶和腔套内嵌的热电偶，温度控制系统会自动连续记录腔套内的温度数据和试样的温度数据，并将实时数据显示在显示屏上；(4)记录试验数据及结果：系统自动记录每个腔套和试样的温度数据，推理对应尺寸的试样的自燃温度，将自燃温度和样品尺寸大小显示在显示屏，等5种尺寸试验都完成后，系统会根据试验得出的5个自燃温度数据，按照F-K理论(Frank-Kanenetskii弗兰克卡门涅茨基热自然理论)，在显示屏上显示出自燃曲线。另外，使用者还可以在得到自燃曲线后，输入样品的实际尺寸，系统能给出对应实际尺寸的该样品的自燃温度。

传统的自热物质试验仪的样品盒为方形内腔，存在样品受热不均匀、试验准确性低等缺陷。且只针对一种试样尺寸，只能给出一个单一尺寸下的自燃温度数据点，存在无法得出自燃曲线的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种自热物质检测系统，能有效解决传统的自热物质试验仪存在的样品受热不均匀、试验的准确性低的技术缺陷，并且能够直接得出自燃曲线，从而为材料的热危害特性评价和材料的储存、运输条件设计提供有力指导。

本发明提供了一种自热物质检测系统，包括：壳体、设有开口的球形样品盒、设有开口的球形网罩、托架、设有开口的隔热陶瓷球形腔套、测温器、加温器、支撑环、加热循环系统和加热循环管道；

所述壳体为本系统的整体外壳；

所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套设置在所述壳体的内部；

所述支撑环设置在隔热陶瓷球形腔套的内壁上；

所述托架内嵌在所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套的支撑环上；

所述设有开口的球形网罩嵌套在所述托架上；

所述设有开口的球形样品盒通过所述托架设置在所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套的内部；

所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套的顶部设有所述测温器；

所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套的内壁通过所述加热循环管道与所述加热循环系统连通，所述加温器设置在所述加热循环系统的内部，使得所述加热循环系统对所述设有开口的球形样品盒的内部空气进行加热循环。

作为优选，所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套为真空隔热陶瓷制成的隔热陶瓷球形腔套。

作为优选，所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套为三层结构，外层和内层为隔热陶瓷，中间层为真空层。

作为优选，所述测温器为可实时监测温度范围为0℃至800℃的热电偶传感器。

作为优选，还包括泄压系统，所述泄压系统包括泄压箱、泄压口和泄压管；所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套通过所述泄压管与所述泄压箱连接；

所述泄压箱设置在所述壳体的内壁，所述泄压口与所述泄压箱连接以设置在所述壳体的外壁上。

作为优选，本发明还包括控制器；

所述控制器与所述泄压箱和所述加热循环系统通信连接，使得控制器控制所述泄压箱和所述加热循环系统的运作。

作为优选，本发明还包括隔热盖子和盖子锁紧装置；

所述隔热盖子铰接在所述壳体的外壁，使得所述隔热盖子打开或关闭所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套的开口；

所述盖子锁紧装置设置在所述隔热盖子上，使得所述隔热盖子锁紧在所述壳体的外壁上。

作为优选，本发明还包括防爆玻璃观察窗，所述防爆玻璃观察窗设置在所述隔热盖子上。

作为优选，本发明还包括数据处理器和数据显示装置；

所述数据处理器与所述数据显示装置通信连接；

所述数据处理器与所述测温器连接。

作为优选，所述设有开口的球形样品盒的直径为100mm、150mm、200mm、250mm和300mm五种。

需要说明的是，所述设有开口的球形网罩嵌套在所述托架上，所述托架再固定在所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套的内壁，从而使得所述设有开口的球形网罩固定在所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套的内壁。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：设有开口的隔热陶瓷球形腔套设置在壳体的内部，使得壳体不受高温的影响；设有开口的球形网罩嵌套在设有开口的样品盒和托架上，设有开口的球形网罩能减少空气对流对待测物质的影响；通过空气循环系统(加温器设置在加热循环那系统的内部)调节隔热陶瓷球形腔套的内腔的温度；样品和网罩托架支撑环通过设有开口的球形网罩固定在设有开口的隔热陶瓷球形腔套的内壁上，设有开口的球形样品盒通过支撑环设置在设有开口的隔热陶瓷球形腔套的内部；待测物质放置在设有开口的球形样品盒内进行检测；设有开口的球形样品盒的内部设有测温器；设有开口的陶瓷球形腔体通过加热循环管道与加热循环系统连通，使得加热循环系统对设有开口的球形样品盒的内部空气进行加热循环。使用时，装载待测物质时，先将待测物质放置在设有开口的球形样品盒内，在将设有开口的球形样品盒通过托架和支撑环设置在设有开口的隔热陶瓷球形腔套的内部，将设有开口的球形样品盒的开口关闭后，设置在隔热陶瓷球形腔套的测温器插到待测物质中间检测待测物质内的温度变化，加温器通过调节设有开口的隔热陶瓷球形腔套的腔内的温度从而调节设有开口的球形样品盒的内腔温度。因此，本系统用球体空间代替原来的方形加热空间，使样品受热更均匀，试验结果更准确，且能直接给出材料自燃曲线，对材料的热危害评价和材料储存、运输条件设计更具指导性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例中提供的一种自热物质的自燃曲线检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种自热物质的自燃曲线检测系统的设有开口的隔热陶瓷球形腔套的结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的一种自热物质的自燃曲线检测系统的设有开口的球形网罩的结构示意图；

图4为本发明实施例中提供的一种自热物质的自燃曲线检测系统的设有开口的球形样品盒的结构示意图；

图5为本发明实施例中提供的一种自热物质的自燃曲线检测系统的托架的结构图；

图6为本发明实施例中提供的一种自热物质的自燃曲线检测系统的泄压系统的结构图；

图7为本发明实施例中提供的一种自热物质的自燃曲线检测系统的泄压口的结构图；

其中，壳体1、设有开口的球形样品盒2、开口21、设有开口的球形网罩3、开口31、托架4、设有开口的隔热陶瓷球形腔套5、外层隔热陶瓷51、中间真空层隔热陶瓷52、内层隔热陶瓷53、测温器6、支撑环7、加热循环系统8、加热循环管道9、泄压箱10、泄压口11、泄压管12、隔热盖子13、盖子锁紧机构14、防爆玻璃观察窗15、数据显示系统16(数据显示屏)、300mm直径的设有开口的隔热陶瓷球形腔套A、250mm直径的设有开口的隔热陶瓷球形腔套B、200mm直径的设有开口的隔热陶瓷球形腔套C、150mm直径的设有开口的隔热陶瓷球形腔套D、100mm直径的设有开口的隔热陶瓷球形腔套E。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种自热物质的自燃曲线检测系统，解决了传统的自热物质试验仪存在样品受热不均匀、试验的准确性低，且无法得出自燃曲线的技术缺陷。

请参阅图1至图7，本发明实施例中提供的一种自热物质的自燃曲线检测系统，实施例1包括：壳体1、设有开口的球形样品盒2、设有开口的球形网罩3、托架4、设有开口的隔热陶瓷球形腔套5、测温器6、支撑环7、加热循环系统8和加热循环管道9；设有开口的隔热陶瓷球形腔套5设置在壳体1的内部；支撑环7设置在设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内壁上；托架4内嵌在设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的支撑环上；设有开口的球形网罩3嵌套在托架4以固定在设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内壁；设有开口的球形样品盒2通过托架4设置在设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内部；设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的顶部设有测温器；设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内壁通过加热循环管道9与加热循环系统8连通，加温器设置在加热循环系统8的内部，使得加热循环系统8对设有开口的球形样品盒2的内部空气进行加热循环。

本发明实施例是一种球体自热物质试验设备，本实施例通过真空隔热的球体结合F-K理论(Frank-Kanenetskii弗兰克卡门涅茨基热自然理论)，通过实验检测某堆积物质能否发生自热，同时检测计算得到不同体积自热物质的自燃点。使用时，装载待测物质时，先将待测物质放置在设有开口的球形样品盒2内，将设有开口的球形样品盒2的开口关闭后放置在托架4上，设有开口的球形网罩3上下嵌套在托架4，再通过托架4放置在支撑环7以设置在设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内部，设置在设有开口的隔热陶瓷球形腔套的顶部的测温器插到待测物质中间检测待测物质内的温度变化，加热循环系统(加温器设置在加热循环系统8的内部)调节设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内腔的温度从而调节设有开口的球形样品盒2的内腔温度。在温度设置方面，本设备温度可自由设定，结合F-K理论拟合出F-K曲线。然后可根据曲线得出其他未检测尺寸的样品对应的临界自燃温度，从而减少实验成本，操作简单方便快捷。

具体的，请参阅图1至图7，托架4内嵌在支撑环7以固定设置在设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内部，开口的球形网罩3镶嵌在支撑环7的两侧，因此，支撑环7是固定在在设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内壁上。

请参阅图1至图7，本发明实施例中还提供的一种自热物质的自燃曲线检测系统，实施例2包括：壳体1、设有开口的球形样品盒2、设有开口的球形网罩3、托架4、设有开口的隔热陶瓷球形腔套5、测温器6、加温器、支撑环7、加热循环系统8和加热循环管道9；设有开口的隔热陶瓷球形腔套5设置在壳体1的内部；支撑环7设置在设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内壁上；托架4内嵌在设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的支撑环上；设有开口的球形网罩3嵌套在托架4，使得设有开口的球形网罩3固定在设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内壁；设有开口的球形样品盒2通过托架4设置在设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内部；设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的顶部设有测温器；设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内壁通过加热循环管道9与加热循环系统8连通，加温器设置在加热循环系统8的内部，使得加热循环系统8对设有开口的球形样品盒2的内部空气进行加热循环。

具体的，请参阅图1至图7，设有开口的隔热陶瓷球形腔套5为真空隔热陶瓷制成的隔热陶瓷球形腔套，更具体的，设有开口的隔热陶瓷球形腔套5为三层结构，外层和内层为隔热陶瓷，中间层为真空层，其中，设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的外层为外层隔热陶瓷51、设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的中间层为中间真空层隔热陶瓷52，设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内层为内层隔热陶瓷53。采用真空隔热陶瓷制成的隔热陶瓷球形腔套，使得设有开口的球形样品盒2与壳体1隔开，设有开口的隔热外套为三层设计，设有开口的隔热外套设有真空的内部空隙，在真空和隔热陶瓷的双重作用下能有效地进行隔热，防止设有开口的球形样品盒2的高温破坏壳体1，同时，还能在壳体1设置多个不同规格的设有开口的隔热陶瓷球形腔套5，可独立在同规格的设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内部进行自热试验，避免设有开口的隔热陶瓷球形腔套5之间热量的影响。

具体的，为了能准确检测待测物质的温度，测温器6为热电偶传感器，热电偶传感器用于快速准确测量待测物质的温度变化。

进一步的，本发明实施例的自热物质的自燃曲线检测系统还包括泄压系统，泄压系统包括泄压箱10、泄压口11和泄压管12；设有开口的隔热陶瓷球形腔套5通过泄压管12与泄压箱10连接；泄压箱10设置在壳体1的内壁，泄压口11与泄压箱10连接以设置在壳体1的外壁上。进一步的，泄压口11为自动泄压口，在试验安全性方面，泄压箱10安置于壳体的背面，当内部推力大于2.5千克力时，泄压口11自动打开，此时，超压气体通过泄压管12、泄压箱10和泄压口11被泄放，对试验区实施保护，确保试验的安全；当压力降低时后，泄压箱10处于关闭状态，保证试验的密闭性，使工作正常运行。

进一步的，本发明实施例的自热物质的自燃曲线检测系统还包括控制器；控制器与泄压箱10和加热循环系统8通信连接，使得控制器控制泄压箱10和加热循环系统8的运作。使用本系统前，通过控制器控制泄压箱10进行泄压，确保试验的安全后，控制泄压箱10关闭后进行自热试验，控制加热循环系统8对设有开口的球形样品盒2的内部空气进行加热循环。

进一步的，为了方便进行自热试验，本发明实施例的自热物质检测系统还包括隔热盖子13和盖子锁紧机构14；隔热盖子13铰接在壳体1的外壁，使得隔热盖子13打开或关闭设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的开口；盖子锁紧机构14设置在隔热盖子13上，使得隔热盖子13锁紧在壳体1的外壁上。需要试验时，待测物质通过开口21放置在设有开口的球形样品盒2内，打开盖子锁紧机构14后打开隔热盖子13，将设有开口的球形样品盒2通过托架4放置在设有开口的隔热陶瓷球形腔套5的内部，因此，设置隔热盖子13和盖子锁紧机构14可以封锁隔热球形腔套5，保证实验顺利进行。

进一步的，为了更好的观察试验中的自热物质，本发明实施例的自热物质检测系统还包括防爆玻璃观察窗15，防爆玻璃观察窗15设置在隔热盖子13上。

进一步的，本发明实施例的自热物质的自燃曲线检测系统还包括数据处理器和数据显示系统16；数据处理器与数据显示系统16通信连接；数据处理器与测温器6连接，数据处理器获得测温器的数据后，通过计算和分析将试验结果展示在数据显示系统16上。

进一步的，本发明实施例的自热物质的自燃曲线检测系统的设有开口的球形样品盒2的直径为300mm、250mm、200mm、150mm和100mm，可以对应放置在300mm直径的设有开口的隔热陶瓷球形腔套A、250mm直径的设有开口的隔热陶瓷球形腔套B、200mm直径的设有开口的隔热陶瓷球形腔套C、150mm直径的设有开口的隔热陶瓷球形腔套D和100mm直径的设有开口的隔热陶瓷球形腔套E的内部。本实施例的多规格球体，可同时进行多组试验和不同规格物体的试验，提高试验效率。本系统通过五个不同体积的试验结果，结合F-K理论(Frank-Kanenetskii弗兰克卡门涅茨基热自然理论)可拟合出CAT(Critical AmbientTemperature临界环境温度)与样品体积关系的F-K曲线。从拟合F-K曲线上可得出同一种物质任一尺寸样品对应的临界温度Ta,cr。因此，本系统能一次检测5个规格的待测物质的自热结果，减少试验的数量，使得操作简单、方便、快捷。在实验系统规格方面，设有开口的球形样品盒2的直径为100mm、150mm、200mm、250mm和300mm，可分别测直径为10mm、15mm、20mm、25mm和30mm的待测物质。五个设有开口的球形样品盒2的内腔可同时或独立进行试验。用可独立的多规格球体系统进行自热试验，在互不影响的前提下可对每个不同规格的样品自由操作，均匀受热的前提下缩短了试验时间从而提高了试验仪器的工作效率。

具体的，请参阅图1至7，在控制面板内装有功能按钮17，功能按钮17通过控制加热循环系统从而分别控制设有开口的球形样品盒2的温度及试验的启动与停止，本发明的内部设置加热循环管道9和加热循环系统8，其用于循环室内空气，使空气强制对流，保证试验前期试样均匀受热。每个设有开口的球形样品盒2的内部温度变化通过热电偶传感器时刻显示在显示系统16上，可随时在显示系统16上观察待测物质的温度的变化曲线图。

综上所述，本系统针对方形仪器传热不均匀、且无法给出物质自燃曲线的缺点，本发明采用球形内腔，使试验过程中样品受热更均匀，提高试验准确性，并利用五个不同直径的设有开口的样品网罩检测五种尺寸的待测同一样品，并获取相应的自燃温度，从而得出自燃曲线，进而可根据曲线得出同一种物质任一尺寸样品对应的临界温度Ta,cr。

以上对本发明所提供的一种自热物质的自燃曲线检测系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种自热物质的自燃曲线检测系统，其特征在于，包括：壳体、设有开口的球形样品盒、设有开口的球形网罩、托架、设有开口的隔热陶瓷球形腔套、测温器、加温器、支撑环、加热循环系统和加热循环管道；

所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套设置在所述壳体的内部；

所述支撑环设置在隔热陶瓷球形腔套的内壁上；

所述托架内嵌在所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套的支撑环上；

所述设有开口的球形网罩嵌套在所述托架上以固定在所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套的内壁；

所述设有开口的球形样品盒通过所述托架设置在所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套的内部；

所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套的顶部设有所述测温器；

所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套的内壁通过所述加热循环管道与所述加热循环系统连通，所述加温器设置在所述加热循环系统的内部；使得所述加热循环系统对所述设有开口的球形样品盒的内部空气进行加热循环。

2.根据权利要求1所述的自热物质的自燃曲线检测系统，其特征在于，所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套为真空隔热陶瓷制成的隔热陶瓷球形腔套。

3.根据权利要求2所述的自热物质的自燃曲线检测系统，其特征在于，所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套为三层结构，外层和内层为隔热陶瓷，中间层为真空层。

4.根据权利要求1所述的自热物质的自燃曲线检测系统，其特征在于，所述测温器为可实时监测温度范围为0℃至800℃的热电偶传感器。

5.根据权利要求1所述的自热物质的自燃曲线检测系统，其特征在于，还包括泄压系统，所述泄压系统包括泄压箱、泄压口和泄压管；所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套通过所述泄压管与所述泄压箱连接；

所述泄压箱设置在所述壳体的内壁，所述泄压口与所述泄压箱连接以设置在所述壳体的外壁上。

6.根据权利要求5所述的自热物质的自燃曲线检测系统，其特征在于，还包括控制器；

所述控制器与所述泄压箱和所述加热循环系统通信连接，使得控制器控制所述泄压箱和所述加热循环系统的运作。

7.根据权利要求1所述的自热物质的自燃曲线检测系统，其特征在于，还包括隔热盖子和盖子锁紧装置；

所述隔热盖子铰接在所述壳体的外壁，使得所述隔热盖子打开或关闭所述设有开口的隔热陶瓷球形腔套的开口；

所述盖子锁紧装置设置在所述隔热盖子上，使得所述隔热盖子锁紧在所述壳体的外壁上。

8.根据权利要求7所述的自热物质的自燃曲线检测系统，其特征在于，还包括防爆玻璃观察窗，所述防爆玻璃观察窗设置在所述隔热盖子上。

9.根据权利要求1所述的自热物质的自燃曲线检测系统，其特征在于，还包括数据处理器和数据显示装置；

所述数据处理器与所述数据显示装置通信连接；

所述数据处理器与所述测温器连接。

10.根据权利要求1所述的自热物质的自燃曲线检测系统，其特征在于，所述设有开口的球形样品盒的直径包括100mm、150mm、200mm、250mm和300mm五种。