CN212847368U - 一种火灾轰燃和回燃演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种火灾轰燃和回燃演示装置，解决现有技术消防教导员在讲解火灾基础知识时不能现场演示火灾关键进程导致讲解枯燥乏味和教导效果差的技术问题。本实用新型包括装置外壳、回燃演示窗口、烟气外排窗口、泄压窗口、温度传感器、可燃气体浓度传感器、氧气传感器、气压传感器、可燃气输送管、电热棒、微处理器、控制箱、回燃演示窗门、排烟窗门、泄压窗门、泄压轴套筒、泄压转轴和耐高温高压玻璃板。本实用新型结构简单、设计科学合理，使用方便，可以对火灾关键进程中的轰燃和回燃进行现场真实演示，从而提高消防教导员对火灾基础知识的传播普及效果。

Description

一种火灾轰燃和回燃演示装置

技术领域

本实用新型火灾防范培训演示设备，具体涉及一种火灾轰燃和回燃演示装置。

背景技术

室内火灾在发生时，一般会经历三个阶段，即：初起阶段、全面发展阶段和熄灭阶段。初起阶段是指室内发生火灾后，最初只是起火部位及其周围可燃物着火燃烧，这时火灾好象在敞开的空间里进行一样。其特点是火灾燃烧范围不大，火灾仅限于初始起火点附近；室内温度差特别大、在燃烧区域及其附近存在高温，室内平均温度低。全面发展阶段是指在火灾初起阶段后期，火灾范围迅速扩大，当火灾房间温度达到一定值时，聚积在房间内的可燃气体突然起火，整个房间都充满了火焰，房间内所有可燃物表面部分都卷人火灾之中，燃烧很猛烈，温度升高很快。熄灭阶段是指在火灾全面发展阶段后期，随着室内可燃物的挥发物质不断减少，以及叮燃物数量减少，火灾燃烧速度递减，温度逐渐下降，当室内平均温度降到温度最高值的80％时，则认为火灾进人熄灭阶段。随后，房间温度下降明显，直到把房间内的全部可燃物烧光，室内外温度趋于一致，宣告火灾结束。

在火灾由第一阶段进入至第二个阶段时，即由初起阶段进入至全面发展阶段的过程中，房间内由局部燃烧向全室性燃烧过渡的这种现象通常称为轰燃。轰燃是室内火灾最显著的特征之一。它标志着火灾全面发展阶段的开始，对于安全疏散而言。人们若在轰燃之前还没有从室内逃出，则很难幸存。

当发生火灾的室内通风不良、燃烧处于缺氧状态时，由于氧气的引入导致热烟气发生爆炸性或快速燃烧的现象，称为回燃。回燃通常发生在通风不良的室内其火灾门窗打开或者被破坏的时候。这是因为在通风不良的室内环境中，长时间燃烧后聚集大量具有可燃性的不完全燃烧产物和热解产物，这些可燃物

质包括可燃气体、可燃液滴和碳烟粒子，他们组成了可燃性的混合物，而且浓度随着燃烧时间的增长而不断变大。但是由于室内通风不良，供氧不足，氧气浓度低于可燃气相混合物的爆炸的临界氧浓度，因此不会爆炸。然而，当房间门突然被打开，或者因火场环境受到破坏，大量的空气随之涌入，室内氧气浓度迅速升高，使的可燃气相混合物进入爆炸极限的范围内，从而发生爆炸或者快速燃烧的现象，称之为回燃。

回燃发生时，室内燃烧气体受膨胀从开口处溢出，在高压冲击波的作用下形成喷出火球。回燃产生的高温高压和喷出的火球不仅会对人身安全产生极大威胁，而且还会对建筑物结构本身造成较强的破坏。

有关理论研究表明，室内发生火灾时，处于气相的可燃混合物浓度和室内的氧浓度是回燃发生的决定性因素。回燃的剧烈程度随室内可燃气相混合物浓度的增大而增大。室内火灾中可燃气相混合物浓度的大小，主要取决于室内可燃物的类型，火灾荷载密度、通风条件以及燃烧时间。

火灾荷载密度指的是某一空间内所有物质，包括装修材料的总热值，火灾荷载密度即单位建筑面积上的火灾荷载。

回燃发生前通常有一些征兆。如果身处室外，可能观察到的征兆有：

1、着火房间开口较少，通风不良，蓄积大量的烟气；

2、着火房间的门窗上有油状沉积物；

3、门窗及把手温度高；

4、开口处流出脉动式热烟气；

5、有烟气被到吸入室内的现象。

如果身处室内，或向室内观看，可能观察到的征兆有：

1、室内烟气层中出现蓝色火焰(表明缺氧，燃烧产物中含有较多的一氧化碳，其燃烧呈现蓝色)；

2、听到吸气声或者呼吸声。

但是，回燃的征兆并不稳定，有时回燃发生前只能观察到一种或两种征兆。

室内火灾救援过程中，如果发现有以上任何征兆，在未做好充分灭火和防护准备前，不要轻易打开门窗，以免新鲜的空气流入导致回燃发生。可以通过顶部通风排烟、侧翼夹击射水等方式灭火，尽量降低回燃发生的概率和危害性。

当消防教导员在讲解火灾基础知识时，往往只是从文字上对火灾的各个过程进行描述讲解，并没有一种火灾发生过程的演示装置以对火灾关键进程进行演示，从而降低火灾基础知识的传播普及效果。

因此，设计一种火灾轰燃和回燃演示装置，以对火灾关键进程中的轰燃和回燃进行现场真实演示，从而提高消防教导员对火灾基础知识的教导效果，成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种火灾轰燃和回燃演示装置，解决现有技术消防教导员在讲解火灾基础知识时不能现场演示火灾关键进程导致讲解枯燥乏味和教导效果差的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种火灾轰燃和回燃演示装置，包括装置外壳，开设于装置外壳侧面的回燃演示窗口，开设于装置外壳顶面的烟气外排窗口，开设于装置外壳顶面的泄压窗口，设于装置外壳内的温度传感器、可燃气体浓度传感器、氧气传感器和气压传感器，与装置外壳连接用于为装置外壳内输送可燃气体的可燃气输送管，设于装置外壳内的电热棒，以及内设微处理器的控制箱；

装置外壳上设置有用于开闭回燃演示窗口的回燃演示窗门、用于开闭烟气外排窗口的排烟窗门、以及用于开闭泄压窗口的泄压窗门，装置外壳顶部设置有泄压轴套筒，泄压轴套筒内转动安装有泄压转轴，泄压窗门安装于泄压转轴上，装置外壳的正面开口，并且该开口上安装有透明的耐高温高压玻璃板；

微处理器有线连接有操控手柄，可燃气输送管上设有与微处理器连接的电磁阀，装置外壳上设有与微处理器相连接的液晶显示屏，微处理器分别与电热棒、温度传感器、可燃气体浓度传感器、氧气传感器和气压传感器相连接。

进一步地，装置外壳顶部设置有排烟轴套筒，排烟轴套筒内转动安装有排烟转轴，排烟窗门安装于排烟转轴上。

进一步地，装置外壳侧面设置有轴套筒，轴套筒内转动安装有转轴，回燃演示窗门安装于转轴上。

进一步地，装置外壳上设有销轴，销轴上转动安装有门栓，回燃演示窗门上设有与门栓相配合的限位挡块。

进一步地，所述可燃气输送管上设有与所述微处理器连接的气体流量计。

进一步地，所述装置外壳采用不锈钢材料制成。

进一步地，所述装置外壳的底部设有脚刹式万向轮。

进一步地，所述装置外壳的侧面设有手柄。

进一步地，所述控制箱安装于所述装置外壳上。

进一步地，所述微处理器为Intel Xeon E5-2687W v3型微处理器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型结构简单、设计科学合理，使用方便，可以对火灾关键进程中的轰燃和回燃进行现场真实演示，从而提高消防教导员对火灾基础知识的传播普及效果。

本实用新型主要包括装置外壳，以及设于装置外壳上的回燃演示窗口、烟气外排窗口、温度传感器、可燃气体浓度传感器、可燃气输送管、控制箱、微处理器、液晶显示屏、回燃演示窗门、排烟窗门、氧气传感器、气压传感器、耐高温高压玻璃板、电热棒和泄压窗口等，当需要进行轰燃演示时，将回燃演示窗口和烟气外排窗口关闭，因泄压窗口是常闭型窗口，因此，装置外壳内部形成相对密闭环境，通过可燃气输送管往装置外壳内输送可燃烟气到一定量后关闭电磁阀(泄压窗门和排烟窗门分别与装置外壳顶面间有缝隙)，过程中通过电热棒为装置外壳升温，当温度升高至符合轰燃条件时，装置外壳内产生轰燃，学员可通过耐高温高压玻璃板清晰地观察装置外壳内产生轰燃的情形。同时，在轰燃发生的过程中，温度传感器、可燃气体浓度传感器、氧气传感器和气压传感器实时将各自所检测到的参数传送至微处理器存储并通过液晶显示屏显示，因此学员还能通过液晶显示屏实时了解装置外壳内温度、可燃气体浓度、氧气浓度、以及气压的变化，如此能有效提高消防教导员对火灾基础知识的教导效果。

当需要进行回燃演示时，先将烟气外排窗口关闭并将回燃演示窗口开启，泄压窗口是常闭型窗口，通过可燃气输送管往装置外壳内部输送可燃气，装置外壳内空气(靠近回燃演示窗口处的空气在气压增加的环境中向外流动)通过回燃演示窗口外排，当氧气含量小于设定值时关闭回燃演示窗口，此时，装置外壳内部形成相对密闭环境，通过电热棒为装置外壳内升温至设定值后关闭电热棒，同时开启回燃演示窗口，此时外界新鲜氧气通过回燃演示窗口进入装置外壳内(氧气从回燃演示窗口处的下半部分进入装置外壳内，相应的，回燃演示窗口处的上半部分往外排出可燃性混合气，可燃性混合气密度较空气密度小)，当氧气亮满足回燃条件后，装置外壳内部即可发生回燃，学员可以通过耐高温高压玻璃板清晰地观察装置外壳内的情形。过程中液晶显示屏实时显示装置外壳内的温度、可燃气体浓度、氧气浓度和气压等参数，能够直观的为学员演示回燃现象，可有效提高消防教导员的教导效果。

本实用新型泄压窗门通过可旋转的泄压转轴安装于装置外壳上，排烟窗门通过可旋转的排烟转轴安装于装置外壳上，当装置外壳内产生轰燃或者回燃时，装置外壳内的气压会在短时间内增加从而产生气爆，其会推开泄压窗门和排烟窗门以泄压，当气爆完成后，泄压窗门和排烟窗门在重力作用下回落关闭泄压窗口和烟气外排窗口，以保证轰燃或回燃继续进行，同时能够有效保护装置外壳，尤其是保护耐高温高压玻璃板。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型装置外壳顶面视图。

图3为本实用新型装置外壳侧面视图。

图4为本实用新型泄压轴套筒、排烟轴套筒、或者轴套筒结构示意图。

图5为本实用新型泄压轴套筒、排烟轴套筒、或者轴套筒侧视图。

图6为本实用新型各电气设备连接框图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-装置外壳、2-回燃演示窗口、3-烟气外排窗口、4-温度传感器、5-可燃气体浓度传感器、6-可燃气输送管、7-控制箱、8-微处理器、9-液晶显示屏、10- 回燃演示窗门、11-排烟窗门、12-氧气传感器、13-气压传感器、14-耐高温高压玻璃板、15-电热棒、16-泄压窗口、17-操控手柄、18-电磁阀、19-气体流量计、 20-脚刹式万向轮、21-手柄、22-泄压轴套筒、23-泄压转轴、24-泄压窗门、25- 排烟轴套筒、26-排烟转轴、27-轴套筒、28-转轴、29-销轴、30-门栓、31-限位挡块、32-基座。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-6所示，本实用新型提供的一种火灾轰燃和回燃演示装置，结构简单、设计科学合理，使用方便，可以对火灾关键进程中的轰燃和回燃进行现场真实演示，从而提高消防教导员对火灾基础知识的传播普及效果。本实用新型包括装置外壳1，开设于装置外壳1侧面的回燃演示窗口2，开设于装置外壳1顶面的烟气外排窗口3，开设于装置外壳1顶面的泄压窗口16，设于装置外壳1内的温度传感器4、可燃气体浓度传感器5、氧气传感器12和气压传感器13，与装置外壳1连接用于为装置外壳1内输送可燃气体的可燃气输送管6，设于装置外壳1内的电热棒15，以及内设微处理器8的控制箱7，装置外壳1的正面开口，并且该开口上安装有透明的耐高温高压玻璃板14，所述装置外壳1采用不锈钢材料制成，所述装置外壳1的底部设有脚刹式万向轮20，所述装置外壳1 的侧面设有手柄21，通过手柄21可以方便搬运，所述控制箱7安装于所述装置外壳1上。可燃气输送管6与外界可燃气源相连接以将外界可燃气源的可燃气输送至装置外壳1内。装置外壳底部设基座32，脚刹式万向轮20安装于基座 32底部。

本实用新型装置外壳1上设置有用于开闭回燃演示窗口2的回燃演示窗门 10、用于开闭烟气外排窗口3的排烟窗门11、以及用于开闭泄压窗口16的泄压窗门24。装置外壳1顶部设置有泄压轴套筒22，泄压轴套筒22内转动安装有泄压转轴23，泄压窗门24安装于泄压转轴23上。装置外壳1顶部设置有排烟轴套筒25，排烟轴套筒25内转动安装有排烟转轴26，排烟窗门11安装于排烟转轴26上。装置外壳1侧面设置有轴套筒27，轴套筒27内转动安装有转轴28，回燃演示窗门10安装于转轴28上。装置外壳1上设有销轴29，销轴29上转动安装有门栓30，回燃演示窗门10上设有与门栓30相配合的限位挡块31，如此可有效将回燃演示窗门栓接在装置外壳1上，防止回燃演示窗门10在非正常情况下的开启。本实用新型泄压窗门通过可旋转的泄压转轴安装于装置外壳上，排烟窗门通过可旋转的排烟转轴安装于装置外壳上，当装置外壳内产生轰燃或者回燃时，装置外壳内的气压会在短时间内增加从而产生气爆，其会推开泄压窗门和排烟窗门以泄压，当气爆完成后，泄压窗门和排烟窗门在重力作用下回落关闭泄压窗口和烟气外排窗口，以保证轰燃或回燃继续进行，同时能够有效保护装置外壳，尤其是保护耐高温高压玻璃板。

本实用新型微处理器8有线连接有操控手柄17，可燃气输送管6上设有与微处理器8连接的电磁阀18，装置外壳1上设有与微处理器8相连接的液晶显示屏9，液晶显示屏9优选安装于基座32上，微处理器8分别与电热棒15、温度传感器4、可燃气体浓度传感器5、氧气传感器12和气压传感器13相连接，所述微处理器8为Intel Xeon E5-2687W v3型微处理器。所述可燃气输送管6上设有与所述微处理器8连接的气体流量计19。本实用新型所用微处理器8、操控手柄17、电磁阀18、液晶显示屏9、电热棒15、温度传感器4、可燃气体浓度传感器5、氧气传感器12和气压传感器13等电气设备均为现有已知产品，其可直接在市面上购买使用，因此，关于本实用新型所用微处理器8、操控手柄 17、电磁阀18、液晶显示屏9、电热棒15、温度传感器4、可燃气体浓度传感器5、氧气传感器12和气压传感器13等电气设备的结构、电路和控制原理等均为现有已知技术，故在此不赘述。

本实用新型主要包括装置外壳，以及设于装置外壳上的回燃演示窗口、烟气外排窗口、温度传感器、可燃气体浓度传感器、可燃气输送管、控制箱、微处理器、液晶显示屏、回燃演示窗门、排烟窗门、氧气传感器、气压传感器、耐高温高压玻璃板、电热棒和泄压窗口等，当需要进行轰燃演示时，将回燃演示窗口和烟气外排窗口关闭，因泄压窗口是常闭型窗口，因此，装置外壳内部形成相对密闭环境，通过可燃气输送管往装置外壳内输送可燃烟气到一定量后关闭电磁阀(泄压窗门和排烟窗门分别与装置外壳顶面间有缝隙)，过程中通过电热棒为装置外壳升温，当温度升高至符合轰燃条件时，装置外壳内产生轰燃，学员可通过耐高温高压玻璃板清晰地观察装置外壳内产生轰燃的情形。同时，在轰燃发生的过程中，温度传感器、可燃气体浓度传感器、氧气传感器和气压传感器实时将各自所检测到的参数传送至微处理器存储并通过液晶显示屏显示，因此学员还能通过液晶显示屏实时了解装置外壳内温度、可燃气体浓度、氧气浓度、以及气压的变化，如此能有效提高消防教导员对火灾基础知识的教导效果。

当需要进行回燃演示时，先将烟气外排窗口关闭并将回燃演示窗口开启，泄压窗口是常闭型窗口，通过可燃气输送管往装置外壳内部输送可燃气，装置外壳内空气(靠近回燃演示窗口处的空气在气压增加的环境中向外流动)通过回燃演示窗口外排，当氧气含量小于设定值时关闭回燃演示窗口，此时，装置外壳内部形成相对密闭环境，通过电热棒为装置外壳内升温至设定值后关闭电热棒，同时开启回燃演示窗口，此时外界新鲜氧气通过回燃演示窗口进入装置外壳内(氧气从回燃演示窗口处的下半部分进入装置外壳内，相应的，回燃演示窗口处的上半部分往外排出可燃性混合气，可燃性混合气密度较空气密度小)，当氧气亮满足回燃条件后，装置外壳内部即可发生回燃，学员可以通过耐高温高压玻璃板清晰地观察装置外壳内的情形。过程中液晶显示屏实时显示装置外壳内的温度、可燃气体浓度、氧气浓度和气压等参数，能够直观的为学员演示回燃现象，可有效提高消防教导员的教导效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本实用新型的较优实施例用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本实用新型的专利范围；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内；另外，将本实用新型的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种火灾轰燃和回燃演示装置，其特征在于：包括装置外壳(1)，开设于装置外壳(1)侧面的回燃演示窗口(2)，开设于装置外壳(1)顶面的烟气外排窗口(3)，开设于装置外壳(1)顶面的泄压窗口(16)，设于装置外壳(1)内的温度传感器(4)、可燃气体浓度传感器(5)、氧气传感器(12)和气压传感器(13)，与装置外壳(1)连接用于为装置外壳(1)内输送可燃气体的可燃气输送管(6)，设于装置外壳(1)内的电热棒(15)，以及内设微处理器(8)的控制箱(7)；

装置外壳(1)上设置有用于开闭回燃演示窗口(2)的回燃演示窗门(10)、用于开闭烟气外排窗口(3)的排烟窗门(11)、以及用于开闭泄压窗口(16)的泄压窗门(24)，装置外壳(1)顶部设置有泄压轴套筒(22)，泄压轴套筒(22)内转动安装有泄压转轴(23)，泄压窗门(24)安装于泄压转轴(23)上，装置外壳(1)的正面开口，并且该开口上安装有透明的耐高温高压玻璃板(14)；

微处理器(8)有线连接有操控手柄(17)，可燃气输送管(6)上设有与微处理器(8)连接的电磁阀(18)，装置外壳(1)上设有与微处理器(8)相连接的液晶显示屏(9)，微处理器(8)分别与电热棒(15)、温度传感器(4)、可燃气体浓度传感器(5)、氧气传感器(12)和气压传感器(13)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种火灾轰燃和回燃演示装置，其特征在于：装置外壳(1)顶部设置有排烟轴套筒(25)，排烟轴套筒(25)内转动安装有排烟转轴(26)，排烟窗门(11)安装于排烟转轴(26)上。

3.根据权利要求1所述的一种火灾轰燃和回燃演示装置，其特征在于：装置外壳(1)侧面设置有轴套筒(27)，轴套筒(27)内转动安装有转轴(28)，回燃演示窗门(10)安装于转轴(28)上。

4.根据权利要求1所述的一种火灾轰燃和回燃演示装置，其特征在于：装置外壳(1)上设有销轴(29)，销轴(29)上转动安装有门栓(30)，回燃演示窗门(10)上设有与门栓(30)相配合的限位挡块(31)。

5.根据权利要求1所述的一种火灾轰燃和回燃演示装置，其特征在于：所述可燃气输送管(6)上设有与所述微处理器(8)连接的气体流量计(19)。

6.根据权利要求1所述的一种火灾轰燃和回燃演示装置，其特征在于：所述装置外壳(1)采用不锈钢材料制成。

7.根据权利要求1所述的一种火灾轰燃和回燃演示装置，其特征在于：所述装置外壳(1)的底部设有脚刹式万向轮(20)。

8.根据权利要求1所述的一种火灾轰燃和回燃演示装置，其特征在于：所述装置外壳(1)的侧面设有手柄(21)。

9.根据权利要求1所述的一种火灾轰燃和回燃演示装置，其特征在于：所述控制箱(7)安装于所述装置外壳(1)上。

10.根据权利要求1所述的一种火灾轰燃和回燃演示装置，其特征在于：所述微处理器(8)为Intel Xeon E5-2687W v3型微处理器。

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