CN204536137U - 火灾冲击一体化试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种火灾冲击一体化试验装置，包括一门式框架，门式框架的底部固定安装于试验炉中的支柱上，门式框架顶部设置有一卷扬机和电磁铁，门式框架的相对两立柱的内侧设置有纵向轨道，门式框架中设置有一个冲击锤，冲击锤上固定有卡在纵向轨道中的滑轮；卷扬机的钢丝绳末端能够与冲击锤相连，带动冲击锤沿所述纵向轨道上行；所述轨道内间隔一定距离设置有若干光电传感器，冲击锤中设置有阻力传感器，所述光电传感器和阻力传感器分别与计算机相连。该装置具有自动化程度高，工作荷载稳定，持久工作能力好、精度高，试验数据的可视性好等优点。

Description

火灾冲击一体化试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种火灾冲击一体化试验装置。

背景技术

冲击试验一般是确定物体在经受外力冲撞或作用时产品的安全性、可靠性和有效性的一种试验方法。冲击荷载会造成接触面的破坏，严重时会造成零构件的破坏。由于在冲击荷载作用下构件破坏性大，而现在的荷载冲击试验装置比较复杂，严重影响工作效率。

现有的荷载冲击试验装置以工作原理可分为单摆式和自由落体式。这些试验大多都是企业和研究者根据需要和实际情况设计制造，精确度不高，机械化程度低。对于冲击力要求较大、精确度要求较高的大型构件，则必须有更好的试验设备来评价其冲击韧性，才能使实际结果和工况更好的对应。

现在各研究结构测量混凝土梁火灾后的冲击试验时，所用的试验装置为火灾试验炉和落锤冲击试验装置，这两个装置是分开的，这样冲击试验分两个阶段进行，即第一阶段的加热升温试验和第二阶段的落锤冲击试验，在第一个阶段结束后需等一段时间再打开试验炉，然后加入冲击力。这样的试验结果不仅影响试验的真实结果，还严重影响工作效率，并且有一定得难度。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种火灾冲击一体化试验装置,该装置具有自动化程度高，工作荷载稳定，持久工作能力好、精度高，试验数据的可视性好。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种火灾冲击一体化试验装置，包括一门式框架，门式框架的底部固定安装于试验炉中的支柱上，门式框架顶部设置有一卷扬机和电磁铁，门式框架的相对两立柱的内侧设置有纵向轨道，门式框架中设置有一个冲击锤，冲击锤上固定有卡在纵向轨道中的滑轮；卷扬机的钢丝绳末端能够与冲击锤相连，带动冲击锤沿所述纵向轨道上行；所述轨道内间隔一定距离设置有若干光电传感器，冲击锤中设置有阻力传感器，所述光电传感器和阻力传感器分别与计算机相连。

所述门式框架包括两根H型立柱和一根横梁，横梁位于两根H型立柱顶部，并将两H型立柱固定相连。

所述H型立柱的侧边通过侧向支撑固定于基础上，H型立柱的下端固定安装于支柱上。

所述电磁铁设置于门式框架顶部横梁的下表面上。

所述冲击锤是由若干钢板叠加组合而成。

所述冲击锤的底部设置有一个与待冲击构件相接触的冲击板。

所述阻力传感器安装于冲击锤的冲击板上部。

所述冲击锤上表面上设置有一个与卷扬机的钢丝绳相配合的挂耳。

所述支柱竖直设置于试验炉的炉膛中，支柱由耐火材料浇筑而成，支柱的外层设有一定厚度的多晶莫来石纤维棉块，多晶莫来石纤维棉块的表面喷洒有高温固化剂。

本实用新型中的耐火材料、多晶莫来石纤维棉块和高温固化剂均为现有的产品，在市场中均可购买到。

本实用新型的横梁中部下端连接一个电磁铁，上部安装一个小型卷扬机；每个立柱上都有一个滑轮的轨道，每个H型钢中间有一个带有滑轮的冲击锤，冲击锤的两个滑轮恰好卡在轨道上并可以上下自由滑动，冲击锤通过增减内置钢板来控制其重量；当冲击锤落到底部，需要提升时，卷扬机通过钢丝绳与冲击锤相连，来完成冲击锤的回升；每个轨道内间隔一定距离设置光电传感器，实验中通过记录冲击锤下落的时间，达到对时间的控制；冲击锤是由若干钢板组合而成，可以通过加减钢板来改变荷载，冲击锤下部是有一个冲击板与冲击构件接触，用来冲击构件，内部安装一个阻力传感器，此传感器和外部计算机相连，把得到的数据直接传到计算机数据库中。

本实验装置主要用于火灾下混凝土的冲击性能，把门式框架固定在试验炉的支柱后，正确安装好实验装置，打开上部卷扬机，冲击锤就会慢慢升起，等到冲击锤达到上部后，接通上部电磁铁电源，让电磁铁牢牢地吸附冲击锤。然后把安装好的待冲击试件放到试验炉中，通过试验炉的控制系统设定要达到的温度，利用计算机控制燃烧器的高压点火系统自动点火，等待炉内的温度达到设定温度后，断开上部电源，电磁铁失去磁力，电磁铁和冲击锤脱离，冲击锤下落，下落过程中滑轮触及立柱内的感应器，这样可以记录下落的时间。等冲击锤下落与到冲击试件接触时，这样会挤压冲击锤内的传感器，记录冲击能量。通过改变冲击锤的重量改变荷载，重新做冲击实验，最后描绘不同荷载下载荷—位移曲线、能量—时间曲线。

本实用新型通过在门式框架顶端设置一台卷扬机，当冲击锤落下去后，通过卷扬机的钢丝绳挂住冲击锤，卷扬机启动后，带动冲击锤实现回升，克服了以前用外部机械结构实现回升复杂的问题；冲击锤带有滑轮恰好卡在轨道中，有效地控制冲击的落锤点；通改变冲击锤的质量，来改变荷载，研究不同荷载下断裂位移。该装置通过传感器，连接到计算机处理数据，完成冲击试验结果数字化，测出冲击曲线上反应的材料性能的特征参数，绘制试样受冲击后断裂过程中的载荷—位移曲线、能量—时间曲线，在显示器上直观显示。

本实验装置是基于目前装置的有效改进，本实用新型的高温炉匹配本新型复合升温方法能够很好的模拟标准升(降)温曲线，达到了标准要求，适合于进行高温试验研究，达到了研制目的，而高性能冲击试验机则在构件达到规定的温度时立即进行抗冲击试验研究，保证试验的整体性、完整性和连续性。本实用新型的目标是用于研究火灾引起的动态应变率效应，并结合落锤实验机试验能力，研究标准火灾下构件抗冲击性能试验研究。

该装置具有自动化程度高，工作荷载稳定，持久工作能力好、精度高，试验数据的可视性好等优点。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的正面结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例的侧面结构示意图；

图3是门式框架及冲击锤部分正面结构示意图；

图4是门式框架及冲击锤部分侧面结构示意图；

图5是冲击锤正面结构示意图；

图6是冲击锤侧面结构示意图；

图7是试验炉装置系统图；

图8是试验炉俯视图；

其中1.试验炉，2.支柱，3.炉膛，4.门式框架，5.H型立柱，6.横梁，7.侧向支撑，8.基础，9.卷扬机，10.电磁铁，11.冲击锤，12.钢板，13.挂耳，14.滑轮，15.光电传感器，16.冲击板，17.阻力传感器，18.多晶莫来石纤维棉块，19.燃烧器，20.烟道，21.烟囱，22.引风机，23.油泵，24.控制系统

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1-图4所示，火灾冲击一体化试验装置，包括一门式框架4，门式框架4的底部固定安装于试验炉1中的支柱2上，门式框架4包括两根H型立柱5和一根横梁6，横梁6位于两根H型立柱2顶部，并将两H型立柱5固定相连。所述H型立柱5侧面通过侧向支撑7固定于基础8上。H型立柱5的下端固定安装于支柱2上。

门式框架4顶部设置有一卷扬机9和电磁铁10，电磁铁10设置于门式框架4顶部横梁6的下表面上。门式框架4的相对两立柱5的内侧设置有纵向轨道，门式框架4中设置有一个与工作台1相对应的冲击锤11，冲击锤11是由若干层钢板12叠加组合而成。冲击锤11上表面上设置有一个与卷扬机9的钢丝绳相配合的挂耳13。

冲击锤11上固定有卡在纵向轨道中的滑轮14；卷扬机9的钢丝绳末端能够与冲击锤11相连，带动冲击锤11沿所述纵向轨道上行。

轨道内间隔一定距离设置有若干光电传感器15，冲击锤11的底部设置有一个与待冲击构件相接触的冲击板16，阻力传感器17安装于冲击锤11的冲击板16上部，所述光电传感器15和阻力传感器16分别与计算机相连。

支柱2竖直设置于试验炉1的炉膛3中，支柱2由耐火材料浇筑而成，支柱2的外层设有一定厚度的多晶莫来石纤维棉块18，耐火温度可到1600℃，多晶莫来石纤维棉块18的表面喷洒有高温固化剂，以防棉块脱落。把冲击装置的底座固定在立柱上后，正确的安装实验装置。

本实用新型中的耐火材料、多晶莫来石纤维棉块和高温固化剂均为现有的产品，在市场中均可购买到。

本实用新型测量火灾下混凝土的冲击性能。采用高温抗压试验炉和高性能冲击试验机为一整体进行高温后构件的抗冲击试验研究。是指落锤冲击实验机基础上配备高温加热装置完成的。

对于本实用新型项目的抗火试验部分，采用9m×4.5m×1.5m(长、宽、高)的水平试验炉。水平试验炉主要由试验炉炉体、燃烧系统、排烟助燃系统、控制系统24、数据采集系统系统等部分组成。试验炉的模拟火灾试验系统全部由计算机通过电液伺服阀自动控制，使试验炉既可按ISO标准温度—时间曲线升温，也可以按设定的温度—时间曲线升温。模拟火灾实验的温度参数和力学参数均可实现计算机自动采集和数据处理。

这样冲击试验分两个阶段进行，即第一阶段的加热升温试验和第二阶段的落锤冲击试验。试验时先把落锤提升到设定的高度，随后对试件按照一定的升温曲线升温当构件到达设定温度后，立刻释放落锤对高温下的钢管混凝土施加冲击，不用打开试验炉。

试验炉的技术方案，如图

(1)自动控制设计系统

首先通过计算机控制燃烧器的高压点火系统轻松实现自动点火，每个燃烧器独立配置了风机、高压点火系统、火焰监测、油泵23、紧急切断阀，保证燃烧的安全、环保及自动控制。每个燃烧器19也都配置一个熄火检测装置，两个燃油电磁阀，在出现意外熄火的情况下迅速切断并报警显示。同时在助氧风管路上安装1个风压开关，在助氧风机出现意外时，关闭所有燃油，并报警提示。炉温控制采用多级断火方式，计算机根据既定升温曲线，提前克服温度滞后干扰条件，根据实际温度与设定升温曲线比较后判断燃烧器的启停，每个温度区域最多可设置36个不同的燃烧火力，充分节约燃料，燃烧器19能在最短的时间完成电火过程，点火时间低于5s。炉膛压力控制要达到国家标准要求，通过微压传感器测得数据控制引风机进行自动调节。

(2)燃烧系统

燃烧系统主要由一体式燃烧器19、排烟系统两大部分组成。

1、燃烧器

采用意大利雅路一体式燃烧器，该燃烧器19是集成了风机、油泵23、火检、点火系统等于一体，便于安装与互换，低能耗、无公害和易于实现自动控制的新型燃烧器。水平炉对称分布9个燃烧器，可以任意组合为一个独立单元，只需通过计算机系统选择即可，每个燃烧器功率为290kW。

2、排烟系统

排烟系统通过烟道20、混合室、引风机22和烟囱21组成。燃烧炉采用下排烟方式，水平炉和垂直炉共用一个排烟系统，室外建有25m高的烟囱一座。由炉体与风机之间设置冷风混合室以保证进入风机的烟气低于300～C，冷风通过电动调节阀控制进风量。同时混合室设置紧急喷淋设施，以保证风机正常工作。

上述试验炉系统的技术方案是现有技术，在此不再赘述。

本实用新型的横梁中部下端连接一个电磁铁，上部安装一个小型卷扬机；每个立柱上都有一个滑轮的轨道，每个H型钢中间有一个带有滑轮的冲击锤，冲击锤的两个滑轮恰好卡在轨道上并可以上下自由滑动，冲击锤通过增减内置钢板来控制其重量；当冲击锤落到底部，需要提升时，卷扬机通过钢丝绳与冲击锤相连，来完成冲击锤的回升；每个轨道内间隔一定距离设置光电传感器，实验中通过记录冲击锤下落的时间，达到对时间的控制；冲击锤是由若干钢板组合而成，可以通过加减钢板来改变荷载，冲击锤下部是有一个冲击板与冲击构件接触，用来冲击构件，内部安装一个阻力传感器，此传感器和外部计算机相连，把得到的数据直接传到计算机数据库中。

本实验装置主要用于火灾下混凝土的冲击性能，把门式框架固定在试验炉的支柱后，正确安装好实验装置，打开上部卷扬机，冲击锤就会慢慢升起，等到冲击锤达到上部后，接通上部电磁铁电源，让电磁铁牢牢地吸附冲击锤。然后把安装好的待冲击试件放到试验炉中，通过试验炉的控制系统设定要达到的温度，利用计算机控制燃烧器的高压点火系统自动点火，等待炉内的温度达到设定温度后，断开上部电源，电磁铁失去磁力，电磁铁和冲击锤脱离，冲击锤下落，下落过程中滑轮触及立柱内的感应器，这样可以记录下落的时间。等冲击锤下落与到冲击试件接触时，这样会挤压冲击锤内的传感器，记录冲击能量。通过改变冲击锤的重量改变荷载，重新做冲击实验，最后描绘不同荷载下载荷—位移曲线、能量—时间曲线。

本实用新型通过在门式框架顶端设置一台卷扬机，当冲击锤落下去后，通过卷扬机的钢丝绳挂住冲击锤，卷扬机启动后，带动冲击锤实现回升，克服了以前用外部机械结构实现回升复杂的问题；冲击锤带有滑轮恰好卡在轨道中，有效地控制冲击的落锤点；通改变冲击锤的质量，来改变荷载，研究不同荷载下断裂位移。该装置通过传感器，连接到计算机处理数据，完成冲击试验结果数字化，测出冲击曲线上反应的材料性能的特征参数，绘制试样受冲击后断裂过程中的载荷—位移曲线、能量—时间曲线，在显示器上直观显示。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种火灾冲击一体化试验装置，其特征是，包括一门式框架，门式框架的底部固定安装于试验炉中的支柱上，门式框架顶部设置有一卷扬机和电磁铁，门式框架的相对两立柱的内侧设置有纵向轨道，门式框架中设置有一个冲击锤，冲击锤上固定有卡在纵向轨道中的滑轮；卷扬机的钢丝绳末端能够与冲击锤相连，带动冲击锤沿所述纵向轨道上行；所述轨道内间隔一定距离设置有若干光电传感器，冲击锤中设置有阻力传感器，所述光电传感器和阻力传感器分别与计算机相连。

2.如权利要求1所述的火灾冲击一体化试验装置，其特征是，所述门式框架包括两根H型立柱和一根横梁，横梁位于两根H型立柱顶部，并将两H型立柱固定相连。

3.如权利要求2所述的火灾冲击一体化试验装置，其特征是，所述H型立柱的侧边通过侧向支撑固定于基础上，H型立柱的下端固定安装于支柱上。

4.如权利要求2所述的火灾冲击一体化试验装置，其特征是，所述电磁铁设置于门式框架顶部横梁的下表面上。

5.如权利要求1所述的火灾冲击一体化试验装置，其特征是，所述冲击锤是由若干钢板叠加组合而成。

6.如权利要求1或5所述的火灾冲击一体化试验装置，其特征是，所述冲击锤的底部设置有一个与待冲击构件相接触的冲击板。

7.如权利要求6所述的火灾冲击一体化试验装置，其特征是，所述阻力传感器安装于冲击锤的冲击板上部。

8.如权利要求6所述的火灾冲击一体化试验装置，其特征是，所述冲击锤上表面上设置有一个与卷扬机的钢丝绳相配合的挂耳。

9.如权利要求1所述的火灾冲击一体化试验装置，其特征是，所述支柱竖直设置于试验炉的炉膛中，支柱由耐火材料浇筑而成，支柱的外层设有一定厚度的多晶莫来石纤维棉块，多晶莫来石纤维棉块的表面喷洒有高温固化剂。