CN116223422A - 一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置及操作方法 - Google Patents
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Abstract
一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置及操作方法，本发明涉及一种观测模拟试验装置及操作方法，本发明是为了基于镁合金砂型模具在自身热解后能够检测其高温条件下的热解产物的设备和操作方法。能够实现检测不同砂型模具在高温下热解后产生的各种气体成分。一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，管道及控制系统安装在一体化处理反应室上；树脂加热反应室安装在电阻炉的顶端，进料组件安装在树脂加热反应室的侧壁上，热电偶插装在树脂加热反应室上，红外光谱检测仪通过热解出口管与树脂加热反应室连通，电脑控制组件与红外光谱检测仪和热电偶连接，配气组件与树脂加热反应室连通。本发明属于树脂砂热解试验领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种观测模拟试验装置及操作方法，具体涉及一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置及操作方法。
背景技术
众所周知，镁合金是一种十分活泼的金属，在铸造过程中极易起燃，在600℃-700℃时，热解后的氧化气氛即可导致镁合金起燃和氧化。因此，在铸造过程中若忽视对镁合金熔体的保护，极有可能造成镁合金熔液的氧化和起燃，这会在镁合金产生过程中造成危险和较低的合格率。随着我国国防事业的快速发展，越来越多的镁合金铸件被应用在国防工业中，但使用树脂砂模具会导致镁合金起燃和氧化，从而降低成品的合格率。因此设计一种在线检测树脂砂在高温条件下热解产物的装置十分有必要，进而有效降低镁合金在浇铸过程中的起燃概率及危险性，提高产品的合格率。
在现有的热解产物检测处理方法中，没有对铸造镁合金树脂砂热解产物的设备，在热解时由于过程复杂多变，处理流程复杂，导致无法实时观察气体成分的变化。综上所述，发明一种可在线观测树脂砂热解产物的设备是极为有必要的。
发明内容
本发明是为了基于镁合金砂型模具在自身热解后能够检测其高温条件下的热解产物的设备和操作方法。能够实现检测不同砂型模具在高温下热解后产生的各种气体成分。进而提供一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置及操作方法。
本发明通过以下方案解决上述技术问题：
一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，它包括一体化处理反应室和管道及控制系统；管道及控制系统安装在一体化处理反应室上；一体化处理反应室包括树脂加热反应室和电阻炉；管道及控制系统包括进料组件、热解出口管、过滤组件、红外光谱检测仪、配气组件、电脑控制组件和热电偶；树脂加热反应室安装在电阻炉的顶端，进料组件安装在树脂加热反应室的侧壁上，热电偶插装在树脂加热反应室上，红外光谱检测仪通过热解出口管与树脂加热反应室连通，过滤组件安装在热解出口管上，电脑控制组件与红外光谱检测仪和热电偶连接，配气组件与树脂加热反应室连通。
进一步地，它还包括电子流量计；电子流量计安装在配气组件与树脂加热反应室之间的保护器管路上。
进一步地，树脂加热反应室为密封腔体。
进一步地，进料组件安装在树脂加热反应室靠近顶端一侧的侧壁上，且进料组件与树脂加热反应室的侧壁密封连接，进料组件顶端盖装有耐高温透明玻璃盖。
进一步地，热电偶竖直插装在树脂加热反应室顶端上，热电偶的温度感应端悬空在树脂加热反应室内。
进一步地，热解出口管靠近树脂加热反应室的顶端安装在树脂加热反应室侧壁上。
进一步地，电子流量计安装在配气组件与树脂加热反应室之间的连通管路上，且连通管路的出气端朝向树脂加热反应室底部设置。
进一步地，红外光谱检测仪的控制端与电脑控制组件连接，热电偶信号反馈端与电脑控制组件连接。
一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置的操作方法，所述方法是按照以下步骤实现的；
步骤一：通过手动控制气配气组件，将配气组件中的保护气体通入树脂加热反应室中，通气30分钟，便于吹尽树脂加热反应室中的空气，空气从进料组件顶端排出；
步骤二：步骤一操作完成后，通过手动控制电阻炉加热工作，同时观察热电偶反馈热电偶监测的温度，到达所需温度后将树脂砂从进料组件投入到树脂加热反应室中；
步骤三：树脂加热反应室2中的热解产物气体从热解出口管进入到气体过滤系统中，再导入到红外光谱检测仪中进行热解产物气体成分分析；
步骤四：热解产物气体由红外光谱检测仪分析可得，并且将数据实时传入到电脑控制组件中，即可得热解产物在不同时间和不同温度下的具体成分。
进一步地，步骤五：热解后的树脂砂一体化处理完成后，热解的残渣由树脂加热反应室正上方取出。
本发明最为突出的特点和显著的有益效果是：
1、本申请热解产物通过串联的红外光谱检测仪6和电脑控制组件9实现在线检测，具有操作简单，检测效率高的优点。本发明可实现镁合金铸造时所用树脂砂的高效受热分解，可探索和研究镁合金起燃的原因，如热解后的可燃和氧化性气体。通过热解产物在线观测模拟试验装置高效准确的检测出树脂砂在热解后的具体产物及成分，为解决和优化铸造镁合金起燃问题提供有效的依据和方法。
2、本申请在镁合金浇铸时会热解出不同成分的氧化气体，对镁合金凝固时造成极大的破坏。因此本热解设备尽可能模拟金属在浇铸时的条件与环境，电阻炉温度控制在850-1000℃，其中900℃最佳。在该温度下可保证树脂砂热解反应的进行，有利于减少误差，提高检测效率。
3本申请的试验装置可实现树脂砂的高效分解，获得用于研究的利用的热解气氛。通过保护气体和电阻炉加热分解，获得可用于研究的镁合金阻燃的有效气体成分，为实现镁合金阻燃提供理论依据。
4、本申请的结构工艺简洁，可与主系统高效结合，协同工作。加热炉操作简单方便，成本低。
5、本申请在线检测热解气氛效率高，其中设置有过滤系统可提高检测气体成分的准确率。并且不造成二次污染，具有良好的环境效益及广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，它包括一体化处理反应室和管道及控制系统；管道及控制系统安装在一体化处理反应室上；一体化处理反应室包括树脂加热反应室2和电阻炉3；管道及控制系统包括进料组件1、热解出口管4、过滤组件5、红外光谱检测仪6、配气组件7、电脑控制组件9和热电偶10；树脂加热反应室2安装在电阻炉3的顶端，进料组件1安装在树脂加热反应室2的侧壁上，热电偶10插装在树脂加热反应室2上，红外光谱检测仪6通过热解出口管4与树脂加热反应室2连通，过滤组件5安装在热解出口管4上，电脑控制组件9与红外光谱检测仪6和热电偶10连接，配气组件7与树脂加热反应室2连通。
本实施方式树脂加热反应室2的正上方设置热电偶10，热电偶10用于检测树脂加热反应室2的加热温度。避免与树脂加热反应室2内壁接触，防止观测温度不精准。热电偶10与电脑控制组件9连接用于实时观察温度数据。过滤组件5是由过滤棉和变色硅胶构成，实现过滤的作用。红外光谱检测仪6将测得的成分数据传入电脑控制组件9内。
具体实施方式二：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，它还包括电子流量计8；电子流量计8安装在配气组件7与树脂加热反应室2之间的保护器管路11上。电子流量计(8)可以实时观测通入气体的流量大小。其它结构连接关系和具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，树脂加热反应室2为密封腔体。其它结构连接关系和具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，进料组件1安装在树脂加热反应室2靠近顶端一侧的侧壁上，且进料组件1与树脂加热反应室2的侧壁密封连接。进料组件1顶端盖装有耐高温透明玻璃盖。可观察树脂砂热解情况。进料组件1位于树脂加热反应室2右侧位置。有利于放树脂砂进入反应室中。其它结构连接关系和具体实施方式二相同。
具体实施方式五：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，热电偶10竖直插装在树脂加热反应室2顶端上，热电偶10的温度感应端悬空在树脂加热反应室2内。其它结构连接关系和具体实施方式二相同。
具体实施方式六：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，热解出口管4靠近树脂加热反应室2的顶端安装在树脂加热反应室2侧壁上。其它结构连接关系和具体实施方式二相同。
具体实施方式七：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，电子流量计8安装在配气组件7与树脂加热反应室2之间的连通管路上，且连通管路的出气端朝向树脂加热反应室2底部设置。其它结构连接关系和具体实施方式二相同。
具体实施方式八：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，红外光谱检测仪6的控制端与电脑控制组件9连接，热电偶10信号反馈端与电脑控制组件9连接。其它结构连接关系和具体实施方式二相同。
具体实施方式九：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置的操作方法，所述方法是按照以下步骤实现的；
步骤一：通过手动控制气配气组件7，将配气组件7中的保护气体通入树脂加热反应室2中，通气30分钟，便于吹尽树脂加热反应室2中的空气，空气从进料组件1顶端排出；可有效排除反应室的其他气体，避免对热解产物的检测造成误差。
步骤二：步骤一操作完成后，通过手动控制电阻炉3加热工作，同时观察热电偶10反馈热电偶10监测的温度，到达所需温度后将树脂砂从进料组件1投入到树脂加热反应室2中；
步骤三：树脂加热反应室2中的热解产物气体从热解出口管4进入到气体过滤系统5中，再导入到红外光谱检测仪6中进行热解产物气体成分分析；当反应室到达预定温度后，树脂砂开始发生热解反应，热解气氛由热解出口管4排出，排出的热解产物通过过滤组件5进行除杂和冷却。过滤组件5的气体产物进入红外光谱检测仪6中进行气体成分和含量检测。
步骤四：热解产物气体由红外光谱检测仪6分析可得，并且将数据实时传入到电脑控制组件9中，即可得热解产物在不同时间和不同温度下的具体成分。
热解产物气氛有H2O、CO2、CO、NO、NO2、N2O、SO2、NH3、CH4、HCl和HF中的多种易挥发有机物。
具体实施方式十：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置的操作方法，步骤五：热解后的树脂砂一体化处理完成后，热解的残渣由树脂加热反应室2正上方取出。其它结构连接关系和具体实施方式九相同。
Claims (10)
1.一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，其特征在于：它包括一体化处理反应室和管道及控制系统；管道及控制系统安装在一体化处理反应室上；一体化处理反应室包括树脂加热反应室(2)和电阻炉(3)；管道及控制系统包括进料组件(1)、热解出口管(4)、过滤组件(5)、红外光谱检测仪(6)、配气组件(7)、电脑控制组件(9)和热电偶(10)；树脂加热反应室(2)安装在电阻炉(3)的顶端，进料组件(1)安装在树脂加热反应室(2)的侧壁上，热电偶(10)插装在树脂加热反应室(2)上，红外光谱检测仪(6)通过热解出口管(4)与树脂加热反应室(2)连通，过滤组件(5)安装在热解出口管(4)上，电脑控制组件(9)与红外光谱检测仪(6)和热电偶(10)连接，配气组件(7)与树脂加热反应室(2)连通。
2.根据权利要求1所述一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，其特征在于：它还包括电子流量计(8)；电子流量计(8)安装在配气组件(7)与树脂加热反应室(2)之间的保护器管路(11)上。
3.根据权利要求1所述一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，其特征在于：树脂加热反应室(2)为密封腔体。
4.根据权利要求2所述一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，其特征在于：进料组件(1)安装在树脂加热反应室(2)靠近顶端一侧的侧壁上，且进料组件(1)与树脂加热反应室(2)的侧壁密封连接。
5.根据权利要求2所述一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，其特征在于：热电偶(10)竖直插装在树脂加热反应室(2)顶端上，热电偶(10)的温度感应端悬空在树脂加热反应室(2)内。
6.根据权利要求2所述一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，其特征在于：热解出口管(4)靠近树脂加热反应室(2)的顶端安装在树脂加热反应室(2)侧壁上。
7.根据权利要求2所述一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，其特征在于：电子流量计(8)安装在配气组件(7)与树脂加热反应室(2)之间的连通管路上，且连通管路的出气端朝向树脂加热反应室(2)底部设置。
8.根据权利要求2所述一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置，其特征在于：红外光谱检测仪(6)的控制端与电脑控制组件(9)连接，热电偶(10)信号反馈端与电脑控制组件(9)连接。
9.利用权利要求1至8中任意一项所述一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置的操作方法，其特征在于：所述方法是按照以下步骤实现的；
步骤一：通过手动控制气配气组件(7)，将配气组件(7)中的保护气体通入树脂加热反应室(2)中，通气30分钟，便于吹尽树脂加热反应室(2)中的空气，空气从进料组件(1)顶端排出；
步骤二：步骤一操作完成后，通过手动控制电阻炉(3)加热工作，同时观察热电偶(10)反馈热电偶(10)监测的温度，到达所需温度后将树脂砂从进料组件(1)投入到反树脂加热反应室(2)中；
步骤三：树脂加热反应室(2)中的热解产物气体从热解出口管(4)进入到气体过滤系统(5)中，再导入到红外光谱检测仪(6)中进行热解产物气体成分分析；
步骤四：热解产物气体由红外光谱检测仪(6)分析可得，并且将数据实时传入到电脑控制组件(9)中，即可得热解产物在不同时间和不同温度下的具体成分。
10.根据权利要求9所述一种树脂砂热解产物观测模拟试验装置的操作方法，其特征在于：步骤五：热解后的树脂砂一体化处理完成后，热解的残渣由树脂加热反应室(2)正上方取出。
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| 韩东: "镁合金起燃行为及阻燃涂层研究", 工程科技Ⅰ辑, no. 02, pages 1 - 131 * |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116106165A (zh) * | 2023-03-23 | 2023-05-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种镁合金砂型铸造热解气氛检测装置及检测方法 |
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