CN203732478U - 一种用于锥形量热仪的一体式样品架 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于锥形量热仪的一体式样品架，与现有技术相比解决了外框架和底座之间存在缝隙而导致实验数据不准确的缺陷。本实用新型包括架体（1），所述的架体（1）上部设有凹台（4），凹台（4）的长为100mm、宽为100mm、高为50mm，凹台（4）上设有贯穿架体（1）下部的中孔（6），所述的架体（1）的材质为高铝陶瓷纤维。本实用新型解决了样品架四周的二次加热和有氧热解问题，提高了实验数据的准确度。

Description

一种用于锥形量热仪的一体式样品架

技术领域

本实用新型涉及锥形量热仪技术领域，具体来说是一种用于锥形量热仪的一体式样品架。

背景技术

锥形量热仪是美国国家标准与技术研究院（NIST）于上世纪八十年代初开发的，用于材料燃烧性能的小尺度（bench-scale）火灾实验装置。经过近三十年的实践与完善，锥形量热仪已能测试材料多方面的火灾燃烧性能。锥形量热仪最大特点就是通过锥形加热器模拟火灾中的热流强度，使材料在标准火灾条件下燃烧，能同时测试材料的热释放速率，燃烧气体的产率等各项燃烧性能参数。由于锥形量热仪实验数据与真实火灾中材料的燃烧行为具有比较好的相关性，锥形量热仪简化实际火灾中的多种不确定因素，是较为理想环境下的热辐射源作用下的材料燃烧模型，便于研究材料的燃烧特性。锥形量热仪试验具有操作简单、成本低廉等优点，因此，锥形量热仪在火灾科学、消防工程、材料阻燃等研究领域的应用愈加广泛。

锥形量热仪的工作原理是在试样表面暴露在稳定的热辐射下，热辐射从一个圆锥形的加热器产生，范围在0-100kW/m2之间。易挥发气体从加热的样品中逃逸出来，并被电火花引发装置点燃。燃烧过的气体被风机收集以作进一步分析。对这种气体分析可以计算出热释放速率，以及评估烟雾毒性。同时采用称重装置记录试样的质量损失率，激光设备测试烟的光衰减量，锥量热试验适合量化材料对火反应情况。

按GB/T16172-2007（建筑材料热释放速率试验方法）中要求，在试验过程中，材料被金属隔架罩住，只暴露上表面。金属隔架与材料不能有效接触，有空隙存在，没有考虑侧面的边界条件的导热和有氧气参与情况下的热解过程，无法建立理想一维导热模型。标准锥形量热仪配置的样品架底座和外框架均采用金属材质构成，使得外框架和样品在同时受到热辐射的情况下，金属材质的外框架迅速升温，从侧面对样品提供了二次加热的功能。与此同时，现有的样品架底座和外框架均采用组装完成，例如专利申请号为201320125529.7，专利名称为一种锥形量热仪用样品架的专利文件，外框架和底座均为二次固定，则在外框架和底座之间会存在缝隙。少量空气中的氧气会进入外框架与样品间分缝隙中，使样品侧面参与有氧热解反应，对测得结果造成偏差，使得试验数据可信度不高，重复性也不好。因此如何开发出一种可以保证只有样品上表面受热和接触空气，材料的边界条件尽可能满足绝热和满足无氧环境的样品架已经成为急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中外框架和底座之间存在缝隙而导致实验数据不准确的缺陷，提供一种用于锥形量热仪的一体式样品架来解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种用于锥形量热仪的一体式样品架，包括架体，所述的架体上部设有凹台，凹台的长为100mm、宽为100mm、高为50mm，凹台上设有贯穿架体下部的中孔，所述的架体的材质为高铝陶瓷纤维。

还包括底座和安装在底座上的手柄，所述的底座放置在架体下方。

还包括卡槽，卡槽的数量为3个，所述的卡槽分别设在底座上的手柄一侧和与手柄相邻的两侧。

有益效果

本实用新型的一种用于锥形量热仪的一体式样品架，与现有技术相比解决了样品架四周的二次加热和有氧热解问题，提高了实验数据的准确度。通过架体采用高铝陶瓷纤维的设计，可以有效阻止对样品进行二次加热。本实用新型减小一维导热模型的测量误差，保证了测试过程中环境影响最小化，使得样品受到的热辐射强度一致，测试准确性大大提高，重复性好，具有成本低廉，操作方便、结构简单的特点。

附图说明                      

图1为本实用新型的结构主视图

图2为本实用新型的俯视图

图3为本实用新型的立体图

图4为本实用新型所述底座的结构示意图

图5为本实用新型所述架体的结构示意图

图6为本实用新型与现有技术测试的HRR曲线图

其中，1-架体、2-卡槽、3-底座、4-凹台、5-手柄、6-中孔。

具体实施方式

为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1、图2、图3和图5所示，本实用新型所述的一种用于锥形量热仪的一体式样品架，包括架体1，架体1上部设有凹台4，凹台4设在架体1的内部中央位置。凹台4的长为100mm、宽为100mm、高为50mm，可以便于在实验过程中更好的旋转样品，不留空隙。凹台4和架体1为整体结构，凹台4为设在架体1内向下凹进去的一个平台，实验的样品放置在凹台4上进行实验操作。凹台4的高度可根据样品厚度调节，也可以在凹台4的底部垫防火板等隔热板，可根据实际情况进行设计和调整即可。通过在架体1上设置凹台4的设计，完全避免了在凹台4的底部出来缝隙的可能，也克服了现有技术中外框架和底座之间存在缝隙的缺陷，解决了样品侧面参与有氧热解反应的问题。架体1的材质为高铝陶瓷纤维，也即凹台4的材质也为高铝陶瓷纤维，高铝陶瓷纤维为隔热性能好的耐火材料。使用高铝陶瓷纤维作为架体1的材质，可以避免底座和外框架均采用金属材质而带来的对样品二次加热，使得样品的受热过程更加近似于一维导热模型。凹台4上设有贯穿架体1下部的中孔6，中孔6上部在凹台4上，下部在架体1底部，中孔6可以更加方便安装样品和取出残余样品。

为了更方便使用，如图4所示，还包括底座3和安装在底座3上的手柄5，底座3放置在架体1下方。底座3可以在使用时，直接插进架体1的下方，方便架体1的移动。为了保证移动架体1时的稳定性，还可以包括卡槽2，卡槽2的数量为3个，卡槽2分别设在底座3上的手柄5一侧和与手柄5相邻的两侧。这样从手柄5相对的一面将底座3插入，并在卡槽2上固定，可以更稳当的对样品架进行移动。

在实际使用时，采用三层铝箔纸将试验样品除上表面以外的其他表面包裹，在架体1的凹台4底部垫上防火板，保证将包裹好的样品置于凹台4内，保证凹台4与样品之间无空隙。同时样品上表面与架体1上表面保持在同一平面内。将架体1插入底座3上，将底座3放置称量台上，位于已经处于35 kW/m²的锥形辐射源正下方25mm处，待预先标定基线60秒后开始测试。移入电火花位于试样正上方，开始记录，三步同时进行；待样品点燃，移开电火花；待样品燃烧完全，撤下样品，记录数据。如图6所示，采用试验样品为非阻燃外墙保温材料聚氨酯泡沫PU，设定辐射源热流为35 kW/m²，分别采用原样品架和新型样品架进行试验。从图6中可以得出，使用本实用新型一体式样品架HRR曲线的峰值比使用原有样品架进行测试大，且曲线形状为“双峰型”。图6中一个显著的特点是由于新样品架提供了比原样品架更好的绝热效能，使得样品的燃烧过程更接近于一维热传导的状态，因而在其热释放速率曲线表现为典型一维热传导过程产生的双峰型，其中第二个峰是由热量在绝热底部积聚产生的。反观原样品架热释放速率曲线，由于边界散热作用，使得本应产生的第二个热释放速率峰并未出现，这样的结果不能重现一维传热过程，且不利于对实验曲线的解读。通过使用一体式样品架，材料的点燃时间和热释放速率等参数能更为准确地反映材料的燃烧性能和材料底部的热反馈效应，所获得的数据能更真实的表征材料的火灾危险性。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。  

Claims (3)

1.一种用于锥形量热仪的一体式样品架，其特征在于：包括架体（1），所述的架体（1）上部设有凹台（4），凹台（4）的长为100mm、宽为100mm、高为50mm，凹台（4）上设有贯穿架体（1）下部的中孔（6），所述的架体（1）的材质为高铝陶瓷纤维。

2.根据权利要求1所述的一种用于锥形量热仪的一体式样品架，其特征在于：还包括底座（3）和安装在底座（3）上的手柄（5），所述的底座（3）放置在架体（1）下方。

3.根据权利要求2所述的一种用于锥形量热仪的一体式样品架，其特征在于：还包括卡槽（2），卡槽（2）的数量为3个，所述的卡槽（2）分别设在底座（3）上的手柄（5）一侧和与手柄（5）相邻的两侧。