CN205845376U - 一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，包括隧道主体、隧道主体两侧的手动门，具有升降功能的底座支柱，隧道顶板上的竖井，设置在实验台一侧的通风系统，火源模拟系统，以及设在隧道内部配套的监测系统。隧道主体由多节相同的并可以水平拆卸的子隧道拼接而成，可以方便调节隧道长度。通过调节每节子隧道底架支柱高度，能够控制隧道坡度。隧道两侧的手动门可手动控制开关。隧道内不同高度处设有卡槽，通过嵌入额外的底板，改变隧道的横截面宽高比。本实用新型克服了全尺寸隧道火灾实验操作难，成本高的缺点，以及其他小尺寸隧道火灾实验平台研究情景单一的不足，可以研究不同隧道类型和结构下火灾的燃烧行为、烟气控制方法等，具有很强的适用性和灵活性。
Description
技术领域
本实用新型涉及火灾安全技术领域，具体来说是一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台。
背景技术
随着我国经济的快速发展，城市交通拥堵问题越来与而严重，城市公路隧道和地铁隧道的修建在很大程度上缓解了交通压力。同时，远程交通线路的不畅通也影响了现代化的进程，穿山公路隧道以及铁路隧道的修建则大大降低了运输成本并节省了行驶时间。但是由于隧道自身的结构特点，一旦发生火灾便存在造成群死群伤和严重经济损失的风险。一方面，未燃烧充分的有毒烟气可直接造成人员中毒伤亡，另一方面，积聚的高温烟气可能导致隧道结构的破损甚至坍塌，因此，隧道火灾时的烟气控制和温度分布规律等一直是工程领域研究的重点。
开展全尺寸隧道火灾研究是最直接的研究手段，但是全尺寸实验规模大，操作难，成本高，很难获得大量的实验数据。相反，小尺寸实验则不具有上述困难，且实验规律性较好，在现阶段获得了广泛的应用。
但是，目前常见的小尺寸隧道火灾实验平台存在着研究情景单一的不足，一个实验平台通常只能开展少数几种研究情景内容。
隧道宽高比不能改变。传统的隧道火灾实验平台横断面宽高比尺寸是一定的，然而公路隧道，地铁隧道横断面宽高比大不相同，因此，每一个隧道火灾实验平台只能模拟一种类型隧道的火灾情景。
隧道坡度不能调节。只能研究水平隧道火灾，没有考虑不同隧道坡度情境下的隧道火灾规律。
隧道两端口不能封闭。少数狭长腔室两侧全部封闭，或者一端封闭，传统的隧道火灾实验平台不能满足上述要求。
多孔气体燃烧器高度不能调节。在以往的隧道火灾实验中，多孔气体燃烧器通常放在隧道内部，其火焰燃烧面远远高于隧道底板，且燃烧器高度不能调节，这也与特定火灾情景不符。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有小尺寸隧道火灾实验平台功能单一的缺陷，提供一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台来解决上述问题。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，包括隧道主体、手动门，底座，竖井，通风系统，火源模拟系统，以及监测系统；其中：
所述隧道主体由多节相同的并可以水平拆卸的子隧道拼接而成；
所述手动门采用金属薄片材料，手动门设置在隧道主体两侧；
所述底座于每一子隧道下独立安装，底座的四支柱分别布置在底座的四角处；
所述竖井位于隧道顶板上，其横截面为矩形；竖井三面为防火板，一面为防火玻璃；
设置在所述隧道主体一侧的通风系统包括变频风机和与变频风机相邻的整流管；
所述火源模拟系统包括多孔气体燃烧器，气体流量计，燃气瓶以及供气管，燃气瓶通过供气管连接气体流量计下端口，气体流量计上端口通过另一个供气管连接至多孔气体燃烧器底部下的圆孔，打开燃气瓶阀门，调节减压阀控制气体压力至稳定值后，通过调节气体流量计浮子高度来控制气体流量，可燃气体分别通过燃气瓶、供气管、气体流量计、供气管，最后进入多孔气体燃烧器，通过点火器可以引燃气体。
所述监测系统与隧道主体配套，所述监测系统包括温度测试系统，烟气流场监测系统以及数码相机记录系统。
其中，所述子隧道包括隧道框架、两个侧壁、顶板和底板；
所述隧道框架为金属框架；
所述的一个侧壁、顶板和底板为防火板，与隧道框架密封拼接；
所述的另一侧壁为防火玻璃，密封嵌入玻璃框架内；
所述防火玻璃和玻璃框架可自上而下旋转开启，关闭状态下通过隧道框架上沿的紧固锁紧固。
其中，所述隧道主体的底板沿纵向中心线方向包括一系列正方形开口，多孔气体燃烧器通过底板开口进入隧道主体内，不放置燃烧器的开口用薄金属板覆盖。
其中，所述隧道主体内不同高度处设有卡槽，在不同高度的卡槽上可以嵌入额外的底板来改变隧道高度，进而调节隧道的宽高比。
其中，所述卡槽分布在每一子隧道同一水平面的两侧。
其中，所述底座的支柱为液压式自动升降柱，具有升降功能。
其中，所述竖井的三面为防火板，一面为防火玻璃，且竖井的防火玻璃和隧道的防火玻璃位于同一竖直平面，用于观察竖井作用下，烟气在隧道和竖井中的流动状态和控制效果。
其中，所述整流管至少长1m，位于第一段子隧道中，且完全填充于隧道横截面内。
其中，所述多孔气体燃烧器具有升降功能，由凹槽，底座套筒和升降杆组成；
所述凹槽横截面为正方形，大小等于隧道主体底板上的开口；凹槽下方有一圆孔；
所述底座套筒上有一穿孔内螺纹和一配套的螺纹杆；
所述升降杆固定在凹槽的下表面。
其中，所述监测系统中的温度测试系统包括热电偶和数据采集设备，热电偶放置在隧道主体顶板下表面1-2cm处的纵向中心线上；所述监测系统中的烟气流场监测系统包括激光片光源，放置在隧道主体的一侧；所述数码像机放于隧道主体防火玻璃面的一侧。
通过采用上面技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型的一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，与现有实验台相比功能更加齐全，具体体现在：
(1)隧道横断面宽高比可改变来模拟不同类型隧道。在隧道距底板不同高度处设有卡槽，通过在卡槽上嵌入额外的底板，可以改变隧道横断面的宽高比，进而可构造成公路隧道模型、地铁隧道模型以及地铁车厢模型等。
(2)隧道坡度可连续性变化。每个子隧道底座的四个角设有液压式自动升降柱，具有升降功能，通过调节每一升降柱的高度，可以改变隧道主体的坡度，进而研究坡度对隧道火灾的影响。
(3)隧道两侧的手动门可实现一侧封闭或两侧同时封闭。手动门放于的隧道两侧，平时处于开启状态，门扇面与隧道纵向平行，研究一端封闭或两端全封闭的腔室火灾情景时，通过旋转门扇，使之与隧道纵向垂直，达到封闭要求。
(4)多孔气体燃烧器伸出隧道底板的高度可手动调节。多孔气体燃烧器通过底板开孔进入隧道主体，通过调节升降杆来控制多孔气体燃烧器高度，进而可根据实际火灾情景设置火焰燃烧面高度。
(5)隧道一侧的通风系统和隧道顶棚竖井可以分别或同时使用，用来研究隧道火灾烟气控制方法。
附图说明
图1是一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台的总体结构示意图。
图2是图1中所示一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台的隧道主体。
图3是图1中所示一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台两侧的手动门。
图4是图1中所示一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台的底座。
图5是图1中所示一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台的火源模拟系统。
其中，1-隧道主体、2-手动门、3-底座、4-竖井、5-通风系统、6-火源模拟系统、7-监测系统、8-子隧道、9-支柱、10-变频风机、11-整流管、12-多孔气体燃烧器、13-气体流量计，14-燃气瓶、15-供气管、16-隧道框架、17-侧壁、18-底板、19-防火玻璃、20-玻璃框架、21-紧固锁、22-开口、23-薄金属板、24-卡槽、25额外的底板、26-凹槽、27-底座套筒、28-升降杆、29-圆孔、30-穿孔内螺纹、31-螺纹杆、32-热电偶、33-激光片光源、34-数码像机。
具体实施方式
本实用新型的实用新型构思在于：提供一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，包括隧道主体，所述隧道主体由多节相同的并可以水平拆卸的子隧道拼接而成，可以方便调节隧道长度；隧道主体两侧的手动门，所述手动门为金属薄片材料，平时处于开启状态，门扇面与隧道纵向平行，研究一端封闭或两端全封闭的腔室火灾情景时，通过旋转门扇，使之与隧道纵向垂直，达到封闭要求；底座，所述底座于每一子隧道下独立安装，底座的四支柱分别布置在底座的四角处；隧道顶板上的竖井，所述竖井位于隧道顶板上，其横截面为矩形；设置在隧道主体一侧的通风系统，所述通风系统包括变频风机和相邻的整流管；火源模拟系统，所述火源模拟系统包括多孔气体燃烧器，气体流量计，燃气瓶以及供气管；隧道主体配套的监测系统，所述监测系统包括温度测试系统，烟气流场监测系统以及数码相机记录系统。
另外，所述一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，还包括如下附加技术特征：
所述子隧道包括隧道框架、两个侧壁、顶板和底板。其中，
所述隧道框架为金属框架；所述的一个侧壁、顶板和底板为防火板，与隧道框架密封拼接；所述的另一侧壁为防火玻璃，密封嵌入隧道框架内，用于观察实验现象。
所述防火玻璃和玻璃框架可自上而下旋转开启，关闭状态下通过隧道框架上沿的紧固锁紧固。
所述隧道主体的底板沿纵向中心线方向包括一系列正方形开口，多孔气体燃烧器通过底板开口进入隧道主体内，不放置多孔气体燃烧器的开口用薄金属板覆盖。
所述隧道主体内不同高度处设有卡槽，在不同高度处的卡槽上可以嵌入额外的底板来改变隧道高度，进而调节隧道的宽高比。
所述卡槽分布在每一子隧道同一水平面的两侧。
所述底座支柱为液压式自动升降柱，具有升降功能。通过调节支柱高度，可以改变隧道主体的坡度，进而研究坡度对隧道火灾的影响。
所述竖井三面为防火板，一面为防火玻璃，且竖井防火玻璃面和隧道主体防火玻璃面位于同一竖直平面，用于观察竖井作用下，烟气在隧道和竖井中的流动状态和控制效果。
所述变频风机与第一段子隧道密封拼接，通过调节频率大小来改变纵向通风速度，进而研究纵向通风对隧道火灾的影响。
所述整流管至少长1m，位于第一段子隧道中，且完全填充于隧道横截面内，起到稳定并均匀分布速度场的作用。
所述多孔气体燃烧器具有升降功能，由凹槽，底座套筒和升降杆组成。所述凹槽横截面为正方形，大小等于隧道主体底板上的开口；所述凹槽下方有一圆孔，用以接通供气管，所述凹槽内用细石子均匀填充，保证燃气均匀稳定燃烧；所述底座套筒上有一穿孔内螺纹和一个配套的螺纹杆；所述升降杆固定在凹槽的下表面。
所述多孔气体燃烧器底座套筒位于地面，凹槽通过隧道主体底板上的开口进入隧道主体。
所述温度测试系统包括热电偶和数据采集设备。其中热电偶放置在隧道主体顶板下表面1-2cm处的纵向中心线上，间距根据实际需要布置；所述烟气流场监测系统包括激光片光源，放置在隧道主体的一侧，用于观测烟气层的运动轨迹；数码像机放于隧道主体防火玻璃面的一侧，用于记录实验结果。
为了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所示，本实用新型所述的一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，包括隧道主体1、隧道主体两侧的手动门2，底座3，隧道顶板上的竖井4，设置在隧道主体一侧的通风系统5，火源模拟系统6，以及设在隧道内部配套的监测系统7。
如图2所示，隧道主体由七节完全相同字隧道8密封拼接而成，拆卸方便，可以根据需要选取隧道长度。隧道框架16为金属框架。隧道的一个侧壁17、顶板和底板18为1cm厚防火板，与隧道框架16密封拼接。另一侧壁为0.5cm厚防火玻璃19，密封嵌入可独自打开的玻璃框架20内，可以准确观察并记录隧道火灾实验过程中的现象。在本实用新型的一个示例中，隧道主体1长14m，宽0.4m，高0.5m，可以模拟1/10小尺寸地铁隧道。
在本实用新型的一个示例中，在每一子隧道在距底板0.1m和0.2m的两侧分别安置一对卡槽24，在0.1m卡槽上插入额外的底板25，可以构造成宽高比为1的地铁车厢模型，在0.2m卡槽上插入额外的底板25，可以构造成宽高比为4:3的公路隧道模型。
在每一子隧道8的隧道框架16上沿设有一紧固锁21，打开紧固锁21，防火玻璃19和玻璃框架20可自上而下旋转开启，以在在隧道主体1进行实验前准备工作，如热电偶31布置，多孔气体燃烧器12的点火等。完成后，抬起防火玻璃19和玻璃框架20，再用紧固锁21紧固。
如图1所示，隧道主体1的底板18沿纵向中心线方向包括一系列正方形开口22，多孔气体燃烧器12燃烧面通过开口22进入隧道主体内1，无关的开口22用薄金属板23覆盖。在本实用新型的一个示例中，在隧道主体右侧每隔2m出现一个开口22，用来研究不同纵向火源位置对腔室火灾的影响。
如图1所示，竖井4位于隧道主体1顶板上，与隧道主体1内部相通。竖井4三面为1cm厚防火板，一面为0.5cm厚防火玻璃19，与隧道主体防火玻璃19面位于同一竖直平面，用于观察竖井作用下，烟气在隧道和竖井中的流动状态和控制效果。不考虑自然排烟时可以卸掉竖井4，并用薄金属板23覆盖顶板开口。变频风机10与第一段子隧道8密封拼接，通过调节频率大小来改变纵向通风速度。整流管11至少长1m，位于第一段子隧道8中，且完全填充于隧道横截面内，起到稳定并均匀分布速度场的作用。在本实用新型的一个示例中，竖井4位于隧道主体1中间，其高0.3m，长和宽均为0.2m，同时打来变频风机10，用来研究隧道发生火灾时，在纵向机械通风和竖井自然排烟的共同作用下，隧道火灾烟气的控制效果。
如图3所示，隧道主体1两侧的手动门2为金属薄片材料，平时处于开启状态，门扇面与隧道纵向平行，用来模拟传统隧道火灾实验。当研究一端封闭或两端全封闭的腔室火灾情景时，通过旋转门扇，使之与隧道纵向垂直，达到封闭要求。
如图4所示，底座3为金属钢架，独立放置于每一子隧道的下面。底座3的四个支柱9分别位于其四个角，为液压式自动升降柱，具有升降功能。在本实用新型的一个示例中，调节每一子隧道8下底座支柱9的高度，改变隧道主体1的坡度，进而研究坡度对隧道火灾的影响。
如图5所示，火源模拟系统6由多孔气体燃烧器12，气体流量计13，燃气瓶14以及供气管15组成。多孔气体燃烧器12由凹槽26，底座套筒27和升降杆28组成，升降杆28固定在凹槽26的下表面。凹槽26横截面为正方形，大小等于隧道主体底板上的开口22。凹槽26内用细石子均匀填充，保证燃气均匀稳定燃烧。
底座套筒27上有一穿孔内螺纹30和一个配套的螺纹杆31，升降杆28嵌入底座套筒27内，手动调整升降杆28在底座套筒27中的竖向位置，然后将螺纹杆31插入穿孔内螺纹30内紧固升降杆，进而完成多孔气体燃烧器12高度的设定。在本实用新型的一个示例中，底座套筒27放于地面上，凹槽26通过底板开口22进入隧道主体1内，调节升降杆28的竖向位置使凹槽26上表面与隧道底板18平齐。
凹槽26下方有一圆孔29，与供气管15连通，供气管15另一端连接气体流量计13上端口，气体流量计13下端口引入另一供气管13与燃气瓶14连通。打开燃气瓶14阀门，调节减压阀控制气体压力至稳定值后，通过调节气体流量计13浮子高度来控制气体流量，该流量与燃气有效燃烧热的乘积，即为相应的火源热释放速率。可燃气体分别通过燃气瓶14、供气管15、气体流量计13、供气管15，最后进入多孔气体燃烧器12，通过点火器可以引燃气体。
如图1所示，热电偶32放置在隧道主体1顶板下表面1-2cm处的纵向中心线上，用于测试顶板下最高烟气温升以及温降规律等。热电偶32间距根据实际需要布置，测试数据通过数据采集模块传输到电脑上。激光片光源33放置在隧道主体1的一侧，通过打出的绿光，可以更加清晰地观测烟气层的运动轨迹，如烟气层的蔓延距离，蔓延速度和沉降速度等。数码像机34放于隧道主体1防火玻璃19面的一侧，用于记录实验结果。
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 (10)
1.一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，其特征在于：包括隧道主体(1)、手动门(2)，底座(3)，竖井(4)，通风系统(5)，火源模拟系统(6)，以及监测系统(7)；其中：
所述隧道主体(1)由多节相同的并可以水平拆卸的子隧道(8)拼接而成；
所述手动门(2)采用金属薄片材料，手动门(2)设置在隧道主体(1)两侧；
所述底座(3)于每一子隧道(8)下独立安装，底座(3)的四支柱(9)分别布置在底座(3)的四角处；
所述竖井(4)位于隧道顶板上，其横截面为矩形；竖井(4)三面为防火板，一面为防火玻璃；
设置在所述隧道主体(1)一侧的通风系统(5)包括变频风机(10)和与变频风机(10)相邻的整流管(11)；
所述火源模拟系统(6)包括多孔气体燃烧器(12)，气体流量计(13)，燃气瓶(14)以及供气管(15)，燃气瓶(14)通过供气管(15)连接气体流量计(13)下端口，气体流量计(13)上端口通过另一个供气管(15)连接至多孔气体燃烧器(12)底部下的圆孔(29)，打开燃气瓶(14)阀门，调节减压阀控制气体压力至稳定值后，通过调节气体流量计(13)浮子高度来控制气体流量，可燃气体分别通过燃气瓶(14)、供气管(15)、气体流量计(13)、供气管(15)，最后进入多孔气体燃烧器(12)，通过点火器可以引燃气体；
所述监测系统(7)与隧道主体配套，所述监测系统(7)包括温度测试系统，烟气流场监测系统以及数码相机记录系统。
2.根据权利要求1所述的一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，其特征在于：所述子隧道(8)包括隧道框架(16)、两个侧壁(17)、顶板和底板(18)；
所述隧道框架(16)为金属框架；
所述的一个侧壁(17)、顶板和底板(18)为防火板，与隧道框架(16)密封拼接；
所述的另一侧壁(17)为防火玻璃(19)，密封嵌入玻璃框架(20)内；
所述防火玻璃(19)和玻璃框架(20)可自上而下旋转开启，关闭状态下通过隧道框架(16)上沿的紧固锁(21)紧固。
3.根据权利要求1所述的一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，其特征在于：所述隧道主体(1)的底板(18)沿纵向中心线方向包括一系列正方形开口(22)，多孔气体燃烧器(12)通过底板开口(22)进入隧道主体(1)内，不放置多孔气体燃烧器(12)的开口(22) 用薄金属板(23)覆盖。
4.根据权利要求1所述的一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，其特征在于：所述隧道主体(1)内不同高度处设有卡槽(24)，在不同高度的卡槽(24)上可以嵌入额外的底板(25)来改变隧道高度，进而调节隧道的宽高比。
5.根据权利要求4所述的一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，其特征在于：所述卡槽(24)分布在每一子隧道(8)同一水平面的两侧。
6.根据权利要求1所述的一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，其特征在于：所述底座(3)的支柱(9)为液压式自动升降柱，具有升降功能。
7.根据权利要求1所述的一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，其特征在于：竖井的防火玻璃和隧道的防火玻璃(19)位于同一竖直平面，用于观察竖井作用下，烟气在隧道和竖井中的流动状态和控制效果。
8.根据权利要求1所述的一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，其特征在于：所述整流管(11)至少长1m，位于第一段子隧道中，且完全填充于隧道横截面内。
9.根据权利要求1所述的一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，其特征在于：所述多孔气体燃烧器(12)具有升降功能，由凹槽(26)，底座套筒(27)和升降杆(28)组成；
所述凹槽(26)横截面为正方形，大小等于隧道主体(1)底板(18)上的开口(22)；凹槽(26)下方有一圆孔(29)；
所述底座套筒(27)上有一穿孔内螺纹(30)和一配套的螺纹杆(31)；
所述升降杆(28)固定在凹槽(26)的下表面。
10.根据权利要求1所述的一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，其特征在于：所述监测系统(7)中的温度测试系统包括热电偶(32)和数据采集设备，热电偶(32)放置在隧道主体(1)顶板下表面1-2cm处的纵向中心线上；所述监测系统(7)中的烟气流场监测系统包括激光片光源(33)，放置在隧道主体(1)的一侧；所述数码像机(34)放于隧道主体(1)防火玻璃(19)面的一侧。
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| CN107131915A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-09-05 | 国网安徽省电力公司电力科学研究院 | 一种输电线路过火性能评估检测平台 |
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|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20161228 |