CN203370537U

CN203370537U - 超细粉体气溶胶连续发生装置

Info

Publication number: CN203370537U
Application number: CN201320438927.4U
Authority: CN
Inventors: 陈涛; 傅学成; 包志明; 夏建军; 张宪忠; 王荣基; 胡英年
Original assignee: Tianjin Fire Fighting Institute Ministry of Public Security
Current assignee: Tianjin Fire Research Institute of MEM
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2023-07-23

Abstract

本实用新型涉及一种超细粉体气溶胶连续发生装置。本装置包括由推进螺杆、螺杆套、粉仓、软连接件、料槽、驱动电机及驱动器构成的螺旋推进给料部分、由振动板、弹性板簧、衔铁、铁芯线圈、控制器及底座构成的电磁振动部分、由气体流量计、设有混合网的气粉混合器及测试容器构成的气粉混合部分及其计算机。本装置解决了超细粉体易起拱、推进螺杆周围粉体易被架空或不实等影响持续、稳定给料以及负压抽吸给料方式存在的气体流量不准的问题，保证了通入测试容器的粉体气溶胶的均匀性，具有超细粉体气溶胶浓度连续可调、运行稳定、精度高等优点。既可用于消防领域的超细粉体气溶胶灭火剂的灭火性能测试，也可用于环境科学、气象科学、医疗卫生等领域。

Description

超细粉体气溶胶连续发生装置

技术领域

本实用新型涉及气溶胶发生装置，尤其涉及一种超细粉体气溶胶连续发生装置，具体地说是一种能够连续、稳定、定量产生一定浓度超细粉体气溶胶的装置，适用于环境科学、气象科学及医疗卫生等技术领域的粉体气溶胶的发生，特别适用于消防技术领域涉及超细粉体气溶胶灭火剂灭火性能研究及测试时的超细粉体气溶胶的连续发生。

背景技术

超细粉体灭火剂粒径小、单位质量的比表面积大、活性高，具有灭火速度快、效能高的特点，并且超细粉体灭火剂具有类似气体灭火剂的性质及灭火特征，释放后能迅速分散和悬浮在空气中，形成相对较稳定的气溶胶，故又称为“冷气溶胶灭火剂”，可用于全淹没灭火防护，具有广阔的应用前景。据统计，目前国内生产超细干粉灭火剂及其灭火装置的厂家有几十家，形成了包括管网式灭火系统、悬挂式灭火装置、柜式灭火装置等在内的多种灭火产品。

然而，由于超细干粉灭火剂的灭火性能受配方组分和粒径影响较大，而不同厂家的产品配方组分及粒径会有差别，因此不同厂家的产品灭火性能都会不同，即每个厂家的产品临界灭火浓度大小不一。而现行粉体灭火剂的产品标准均是采用接近实际火场规模的灭火模型评定粉体灭火剂及其系统的灭火性能是否达到标准要求，如GB4066-2004《干粉灭火剂》采用手提式灭火器（3kg）熄灭油盘火的局部灭火试验模型，GA 578-2005《超细干粉灭火剂》采用在100m³灭火间内进行的全淹没灭火试验模型。这些灭火模型或试验方法只是判别试验样品能否达到标准中规定的要求，并不给出所测超细干粉灭火剂的临界灭火参数，这就导致超细干粉灭火剂及灭火技术在实际工程化应用中缺乏临界灭火浓度参数。因此，为了精确测试出不同超细干粉灭火剂的临界灭火参数，当前亟需一种科学有效的超细干粉灭火剂灭火性能测试方法，而其中最关键的是需要一种高精度、高稳定性的超细粉体气溶胶连续发生装置。

现有的气溶胶发生装置基本都是采用负压抽吸粉体的方式产生粉体气溶胶，采用这种方式无法保证气溶胶浓度精度，因为负压抽吸粉体的同时必定会有一定量的空气被带入，导致空气流量变化，进而影响气溶胶浓度的精度。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术不足，提供一种浓度连续可调、运行稳定、精度高的超细粉体气溶胶连续发生装置，通过采用螺旋推进与电磁振动相结合的微量给料方式，既解决了超细粉体易起拱，影响持续、稳定给料的问题，又避免了负压抽吸方式的不足，保证了空气流量及气溶胶浓度的精度。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种超细粉体气溶胶连续发生装置，其特征在于：包括螺旋推进给料部分、电磁振动部分、气粉混合部分及计算机；所述螺旋推进给料部分包括推进螺杆、螺杆套、粉仓、软连接件、料槽、驱动电机及驱动器；所述电磁振动部分包括振动板、弹性板簧、衔铁、铁芯线圈、控制器及底座；所述气粉混合部分包括气体流量计、设有气粉混合网的气粉混合器及测试容器；其中：所述气体流量计安装在气体进口管上，气体进口管与气粉混合器密封连通，气粉混合器与测试容器密封连通；所述推进螺杆与螺杆套紧密配合，粉仓通过软连接件与料槽密封连通，料槽与螺杆套焊接为一体，推进螺杆的一端通过联轴器与驱动电机连接，推进螺杆的另一端通过微型轴承密封安装在气粉混合器底部的进料口上；所述驱动电机与驱动器连接，驱动器和气体流量计分别与计算机连接；所述振动板的一端与粉仓的一个侧壁焊接为一体，两侧弹性板簧的下端固定在底座上，两侧弹性板簧的上端分别与振动板中部及末端部固定连接，衔铁固定在一侧弹性板簧的中上部，铁芯线圈固定在底座上，且与衔铁紧密配合。

本实用新型工作原理：向粉仓6内加入一定量的超细粉体，将气粉混合器2底部的塞堵密封安装好（图1不涉及塞堵）；开启计算机17，调节气体的流量为10-100 L／min，持续向测试容器3内通入气体；启动驱动器16和控制器13，调整驱动电机15转速，调整控制器13至适合的档位。铁芯线圈12通过控制器13控制其激振频率，通过调整铁芯线圈12与衔铁11之间的吸合频率，实现振动板9和粉仓6按照一定频率持续振动。料仓6和软连接件7在振动板9的带动下按照一定频率振动，从而使料槽8内始终保持满槽的超细粉体，协助推进螺杆4持续恒定给料，防止了因超细粉体松密度太小而使推进螺杆周围粉体被架空或不实，降低了推进螺杆周围的粉体结拱效应，确保了给料速率的精度。料槽8中的超细粉体通过推进螺杆4输送至气粉混合器2底部进料口。推进螺杆4的末端设有微型轴承，以保证螺杆高速旋转。当推进螺杆转速大时，这时候给料速度较快，需要的粉体较多，应适当提高振动频率；而当推进螺杆转速小时，可适当降低振动频率。超细粉体在空气的携带下，经气粉混合器2充分混合，形成均匀的超细粉体气溶胶，通入与气粉混合器2密封连通的测试容器3内进行测试；气溶胶的浓度可采用重力沉降称重法、过滤捕集法或激光消光法等进行标定。

本实用新型的有益效果及优点在于：

（1）通过采用螺旋推进与电磁振动相结合的给料方式，解决了超细粉体易起拱、推进螺杆周围粉体易被架空或不实等影响持续、稳定给料的问题，具有超细粉体气溶胶浓度连续可调、运行稳定、精度高的突出优点。

（2）采用正压螺旋推进的微量给料方式（气体无法从被超细粉体充实的推进螺杆和料槽中流出，只能从气粉混合器流出到测试容器），解决了负压抽吸给料方式存在的气体流量不准的问题，具有气体流量连续可调、精度高的显著特点。

（3）采用多层气粉混合网使气粉混合充分混合，保证了通入测试容器的粉体气溶胶的均匀性，并且分散介质可替代，即可使用空气，也可使用氮气、氩气、二氧化碳以及七氟丙烷、三氟甲烷等洁净化学气体，可用于各种分散介质的气溶胶性能研究测试。

（4）本装置结构简单，操作方便，运行安全可靠，通用性强，既可用于消防领域的超细粉体气溶胶灭火剂的灭火性能测试，也可用于环境科学、气象科学、医疗卫生等技术领域的粉体气溶胶的基础研究测试。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型用于超细粉体灭火性能测试的实施例示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：参照图1，超细粉体气溶胶连续发生装置包括螺旋推进给料部分、电磁振动部分、气粉混合部分及计算机；螺旋推进给料部分包括推进螺杆4、螺杆套5、粉仓6、软连接件7、料槽8、驱动电机15及驱动器16；所述电磁振动部分包括振动板9、弹性板簧10、衔铁11、铁芯线圈12、控制器13及底座14；气粉混合部分包括气体流量计1、设有气粉混合网2-1的气粉混合器2及测试容器3；其中：所述气体流量计1安装在气体进口管上，气体进口管与气粉混合器2密封连通，气粉混合器2与测试容器3密封连通；推进螺杆4与螺杆套5紧密配合，粉仓6通过软连接件7与料槽8通过螺丝密封连通，加入到料仓6内的超细粉体通过软连接件7可以自由进入料槽8内；料槽8与螺杆套5焊接为一体，推进螺杆4的一端通过联轴器与驱动电机15连接，推进螺杆4的另一端通过微型轴承密封安装在气粉混合器2底部的进料口上；所述驱动电机15与驱动器16连接，驱动器16和气体流量计1分别与计算机17连接；振动板9的一端与粉仓6的一个侧壁焊接为一体，两侧弹性板簧10的下端通过螺丝固定在底座14上，两侧弹性板簧10的上端分别与振动板9中部及末端部通过螺丝固定连接，衔铁11固定在一侧弹性板簧10的中上部，铁芯线圈12固定在底座14上，且与衔铁11紧密配合。

本装置的推进螺杆4采用锰钢或不锈钢制作。气粉混合器2采用不锈钢或工程塑料制作。气粉混合器2内至少设有两层气粉混合网2-1，以设置2至5层气粉混合网为最佳。气粉混合网2-1采用10-80目的不锈钢网制作。测试容器3为圆柱筒体或方形筒体或密闭容器，可采用不锈钢或石英玻璃或工程塑料制作。

本装置的驱动电机15由驱动器16和计算机17控制，从而精确控制推进螺杆4的转速。驱动电机15采用080STM型伺服电机，驱动电机调速范围为-3000 rpm～3000rpm；驱动器16采用ORS-A20s型伺服驱动器，调节范围为-3000 rpm～3000rpm。

本装置的粉仓6采用不锈钢制作，用于盛放超细粉体24，粉仓6与料槽8通过软连接件7连接在一起。软连接件7采用延展性能好的软体硅胶或者橡胶材料制成。设置软连接件7的目的是为了在保证料仓振动的情况下降低推进螺杆4及螺杆套5的振动，确保给料速率恒定。

本装置的振动板9采用不锈钢板制作而成。控制器13采用XKZV型可控硅半波整流供电控制器，使用中无级调节振动板9和粉仓6的振动频率。

计算机17与伺服驱动器16及气体流量计1相连接，采用计算机直接控制气体流量、驱动电机转速和粉体给料速率，计算机实时采集记录气体流量、驱动电机转速和粉体质量。

本装置所用气体既可以是空气，也可以是氮气、氩气、二氧化碳以及七氟丙烷、三氟甲烷等洁净化学气体，采用不同的气体作为分散介质，可产生出特性不同的超细粉体气溶胶。

下面结合用于超细粉体灭火剂灭火性能测试时的实施例（参照图2）说明本装置具体使用方法：

（1）超细粉体气溶胶的发生及灭火测试：点燃燃烧杯21内的燃料，调节空气的流量为10-100 L／min，持续向测试容器3内通入空气，通过调节阀22调整燃料的火焰高度并维持恒定燃烧；向粉仓6内加入一定量的超细粉体灭火剂，将气粉混合器2底部的塞堵20密封安装好；启动驱动器16、控制器13，调整驱动电机转速至0-3000rpm，调整控制器13至适合的档位，开始输送粉体；推进螺杆将料槽8内的超细粉体输送至气粉混合器2底部进料口，超细粉体在空气的携带下，经气粉混合器2充分混合，形成均匀的超细粉体气溶胶，粉体气溶胶通入与气粉混合器2密封连通的测试容器3内后与火焰相互作用，超细粉体气溶胶的浓度达到一定浓度后将火焰熄灭，此时的超细粉体气溶胶浓度即为临界灭火浓度，计算机17实时采集记录下气体流量（m³/s）、电机转速及振动频率参数。

（2）超细粉体气溶胶灭火浓度标定：向粉仓6内加入一定量的超细粉体灭火剂，将气粉混合器2底部的塞堵20去掉，使气粉混合器2底部进料口位于粉体接收器19内，但不接触；开启计算机17，启动驱动器16、控制器13、粉体质量采集器18和粉体质量收集器19，采用以上灭火试验中记录下的电机转速和振动频率参数，开始输送超细粉体；超细粉体在重力作用下自由下落至粉体质量收集器19内，通过粉体质量采集器18和计算机17实时记录落入粉体收集器19内的粉体质量，对采集数据进行处理，可得到超细粉体的给料速率（g/s）；超细粉体气溶胶的浓度C可按照下式计算：

… … … …（1）

式中：C ——超细粉体气溶胶的(质量)浓度，g/m³；

q ——超细粉体的给料速率，g/s；

V₁——空气的体积流量，m³/s；

V₂——超细粉体的体积流量，m³/s。鉴于粉体的密度远大于空气，实际计算时，超细粉体的体积流量V₂可忽略。

本装置所产生的超细粉体气溶胶的浓度也可采用过滤捕集法、激光消光法进行测试标定，本实施例中只列举了其中一种方法。

在以上应用实施例中，测试容器3为圆柱形石英玻璃筒体，筒体上部与空气相通，筒体内部设置有燃烧杯21，燃烧杯21通过流量调节阀22与外部的燃料罐23相通；燃烧杯21采用耐热玻璃或不锈钢材料制作。

Claims

1.一种超细粉体气溶胶连续发生装置，其特征在于：包括螺旋推进给料部分、电磁振动部分、气粉混合部分及计算机；所述螺旋推进给料部分包括推进螺杆（4）、螺杆套（5）、粉仓（6）、软连接件（7）、料槽（8）、驱动电机（15）及驱动器（16）；所述电磁振动部分包括振动板（9）、弹性板簧（10）、衔铁（11）、铁芯线圈（12）、控制器（13）及底座（14）；所述气粉混合部分包括气体流量计（1）、设有气粉混合网（2-1）的气粉混合器（2）及测试容器（3）；其中：所述气体流量计（1）安装在气体进口管上，气体进口管与气粉混合器（2）密封连通，气粉混合器（2）与测试容器（3）密封连通；所述推进螺杆（4）与螺杆套（5）紧密配合，粉仓（6）通过软连接件（7）与料槽（8）密封连通，料槽（8）与螺杆套（5）焊接为一体，推进螺杆（4）的一端通过联轴器与驱动电机（15）连接，推进螺杆（4）的另一端通过微型轴承密封安装在气粉混合器（2）底部的进料口上；所述驱动电机（15）与驱动器（16）连接，驱动器（16）和气体流量计（1）分别与计算机（17）连接；所述振动板（9）的一端与粉仓（6）的一个侧壁焊接为一体，两侧弹性板簧（10）的下端固定在底座（14）上，两侧弹性板簧（10）的上端分别与振动板（9）中部及末端部固定连接，衔铁（11）固定在一侧弹性板簧（10）的中上部，铁芯线圈（12）固定在底座（14）上，且与衔铁（11）紧密配合。

2.根据权利要求1所述的超细粉体气溶胶连续发生装置，其特征在于：所述气粉混合器（2）内至少设有两层气粉混合网（2-1）。

3.根据权利要求1所述的超细粉体气溶胶连续发生装置，其特征在于：所述软连接件（7）采用软体硅胶或者橡胶材料制成。