CN204694663U - 一种微型量热仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微型量热仪，包含机架，机架上设置有试样组件、进气回路、排气回路和控制系统；试样组件包含送样电缸、支撑杆、分解室和燃烧室；进气回路包含氧气路、氮气路、空气路、调压阀、电磁阀和质量流量控制器；燃烧室上设置有排气口，排气口排出的气体经过质量流量控制器到达顺磁型氧气浓度传感器形成排气回路；控制系统控制进气、排气、送样以及反馈检测数据；本实用新型的微型量热仪，基于耗氧量原理对材料的热释放率、有效燃烧热和点燃温度等特性进行实验，更好地模拟材料在真实火灾环境下的燃烧行为，其成本低、精度高、操作相对容易、对实验场地的要求较低、实验过程更安全及易受控制,适用各种材料的阻燃性能的量化测试。

Description

一种微型量热仪

技术领域

本实用新型涉及一种材料阻燃性能的检测仪器，具体的说是一种成本低、精度高、操作方便、适用范围广的微型量热仪。

背景技术

随着社会的发展、物质财富和人口密度的增加，火灾的频率和造成的危害也越来越大，而采用阻燃材料是减少和防止火灾的战略性措施之一，近30年来，各国对材料的阻燃化给予了越来越密切的关注；由于阻燃材料在火灾中的燃烧行为非常复杂，单一的燃烧测试方法不能完全描述其燃烧性能，因此人们试图通过对阻燃材料测试与表征方法的研究，从多方面更完备地评价阻燃材料的阻燃性能；而目前用来测量和表征材料阻燃性能的仪器如：氧指数仪、水平/垂直燃烧仪、氧弹量热仪均不能模拟真实火灾的燃烧行为，而且很多对材料阻燃烧性能测试的仪器仅能作可燃或难燃或不燃的定性测试，难以对材料进行定量分析。

实用新型内容

针对上述存在的技术问题，本实用新型的目的是：提出了一种成本低、精度高、操作方便、适用范围广的微型量热仪。

本实用新型的技术解决方案是这样实现的：一种微型量热仪，包含机架，机架上设置有试样组件、进气回路、排气回路和控制系统；所述试样组件包含送样电缸、支撑杆、分解室和燃烧室；所述进气回路包含氧气路、氮气路、空气路、调压阀、电磁阀和质量流量控制器；所述氧气路经过调压阀、电磁阀和质量流量控制器通向燃烧室，氮气路和空气路经过调压阀、电磁阀和质量流量控制器通向分解室；所述燃烧室上设置有排气口，排气口排出的气体经过质量流量控制器到达顺磁型氧气浓度传感器形成排气回路；所述控制系统控制进气、排气、送样以及反馈检测数据。

优选的，所述分解室和燃烧室上设置有加热炉；加热炉分为两段，一段与分解室对应，一段与燃烧室对应；所述支撑杆、分解室、燃烧室和两段加热炉上均设置有温度传感器，支撑杆上的温度传感器位于样品杯的下侧；所述支撑杆通过软接触密封模组设置在送样电缸上。

优选的，所述氧气路、氮气路和空气路分别在机架上对应设置有氧气入口、氮气入口和空气入口；所述氧气路通过燃烧室上的第二氧气入口进入燃烧室。

优选的，所述机架的顶部设置有多组散热孔。

优选的，所述机架上还设置有干燥器、冷凝器和散热风扇，其中散热风扇设置在与分解室和燃烧室相对应的位置上。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型的微型量热仪，基于耗氧量原理：每燃烧1KG氧气将会产生13.1MJ的热量这一原理,对材料燃烧的热释放速率方面进行实验，更好地模拟材料在真实火灾环境下的燃烧行为，对研究材料的阻燃机理有很大的帮助；微形量热仪成本低、精度高、操作相对容易、对实验场地的要求较低、实验过程更安全及易受控制；工作时，仪器可在几秒内就可确定基本化学热数值,预测材料防火性能，可以使用很小的样品，如1-50mg，就可以迅速确定参数,如特定热释放率、有效燃烧热和点燃温度,适用各种材料的阻燃性能的量化测试。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

附图1为本实用新型的一种微型量热仪的示意图；

附图2为本实用新型的一种微型量热仪的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图来说明本实用新型。

如附图1-2所示，本实用新型所述的一种微型量热仪，包含机架1，机架1上设置有试样组件、进气回路、排气回路和控制系统，机架1的顶部设置有多组散热孔2；所述试样组件包含送样电缸11、支撑杆12、分解室13和燃烧室14；所述分解室13和燃烧室14上设置有加热炉15；加热炉15分为两段，一段与分解室13对应，一段与燃烧室14对应；所述支撑杆12、分解室13、燃烧室14和两段加热炉15上均设置有温度传感器，本仪器的温度传感器主要使用热电偶；所述支撑杆12上的温度传感器位于样品杯的下侧，支撑杆12通过软接触密封模组16设置在送样电缸11上；所述进气回路包含氧气路、氮气路、空气路、调压阀21、电磁阀22和质量流量控制器23，其中调压阀21以空气三联件的形式设置；所述氧气路、氮气路和空气路分别在机架1上对应设置有氧气入口24、氮气入口25和空气入口26；其中氧气路经过调压阀21、电磁阀22和质量流量控制器23通向燃烧室14，氧气路的氧气通过燃烧室14上的第二氧气入口27进入燃烧室14；氮气路和空气路经过调压阀21、电磁阀22和质量流量控制器23通向分解室13；所述氧气路的氧气在进入氧气入口24之前需预先配置好浓度，而氮气和空气分别根据需要进行无氧分解和有氧分解，氧气路、氮气路、空气路上均可加装单向阀，以避免气体回流；所述燃烧室14上设置有排气口31，排气口31排出的气体经过质量流量控制器23到达顺磁型氧气浓度传感器32形成排气回路；顺磁型氧气浓度传感器32用来分析气体的氧浓度；所述机架1上还设置有干燥器41、冷凝器42和散热风扇43，以保持仪器的干燥和冷却，其中散热风扇43设置在与分解室13和燃烧室14相对应的位置上。

所述控制系统的电气元件3设置在机架1上，控制系统包含PLC控制系统、温控模块、数据采集、分析模块、上位机控制软件以及模数转换器和信号变送放大器；所述PLC控制系统控制电气元件的相应动作；温控模块控制加热炉的温度，并进行调节，同时采集温度传感器的检测值，并将检测值输出至上位机控制软件中；数据采集和分析模块主要负责采集和分析传感器检测的数据，如氧浓度，温度等；上位机控制软件包括显示部分、控制部分、输入部分及计算部分：显示部分主要显示采集到的数据，如温度和氧浓度，以及电气元件的相应动作，如开关的通与断；控制部分通过串口通讯协议由PC机向PLC控制系统输入相应的参数进行控制；输入部分是由PLC控制系统向PC机传输相应的参数；计算部分则是依据相关输入的参数值来计算热释放率、有效燃烧热和点燃温度等；模数转换器将输出的数字量转换成模拟量输出至质量流量控制器23中；模数转换器和信号变送放大器将顺磁型氧气浓度传感器32中接收到的检测值转化成数字量输出至数据采集和分析模块中。

工作时，将样品放置在支撑杆12上的样品杯中，并通过送样电缸11将其移动到分解室13中，选择相应的升温模式及有氧分解或无氧分解，将样品不断的进行分解，并将分解后产生的气体在燃烧室14中不断的与预先配置好浓度的氧气混合进行燃烧，通过顺磁型氧气浓度传感器32检测氧浓度的变化，最终得到样品的耗氧量，并由此计算出样品的热释放率、有效燃烧热和点燃温度等参数。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种微型量热仪，其特征在于：包含机架（1），机架（1）上设置有试样组件、进气回路、排气回路和控制系统；所述试样组件包含送样电缸（11）、支撑杆（12）、分解室（13）和燃烧室（14）；所述进气回路包含氧气路、氮气路、空气路、调压阀（21）、电磁阀（22）和质量流量控制器（23）；所述氧气路经过调压阀（21）、电磁阀（22）和质量流量控制器（23）通向燃烧室（14），氮气路和空气路经过调压阀（21）、电磁阀（22）和质量流量控制器（23）通向分解室（13）；所述燃烧室（14）上设置有排气口（31），排气口（31）排出的气体经过质量流量控制器（23）到达顺磁型氧气浓度传感器（32）形成排气回路；所述控制系统控制进气、送样、排气以及反馈检测数据。

2.根据权利要求1所述的微型量热仪，其特征在于：所述分解室（13）和燃烧室（14）上设置有加热炉（15）；加热炉（15）分为两段，一段与分解室（13）对应，一段与燃烧室（14）对应；所述支撑杆（12）、分解室（13）、燃烧室（14）和两段加热炉（15）上均设置有温度传感器，支撑杆（12）上的温度传感器位于样品杯的下侧；所述支撑杆（12）通过软接触密封模组（16）设置在送样电缸（11）上。

3.根据权利要求1所述的微型量热仪，其特征在于：所述氧气路、氮气路和空气路分别在机架（1）上对应设置有氧气入口（24）、氮气入口（25）和空气入口（26）；所述氧气路通过燃烧室（14）上的第二氧气入口（27）进入燃烧室（14）。

4.根据权利要求1所述的微型量热仪，其特征在于：所述机架（1）的顶部设置有多组散热孔（2）。

5.根据权利要求1所述的微型量热仪，其特征在于：所述机架（1）上还设置有干燥器（41）、冷凝器（42）和散热风扇（43），其中散热风扇（43）设置在与分解室（13）和燃烧室（14）相对应的位置上。