CN220508842U - 可用于低压低氧环境下物质燃烧特性测试的锥形量热仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了可用于低压低氧环境下物质燃烧特性测试的锥形量热仪，包括主机、副控制机、燃烧辐射装置、排烟组件和气体分析装置；所述主机分别与副控制机、燃烧辐射装置、排烟组件和气体分析装置相连，排烟组件安装在燃烧辐射装置上；所述副控制机与燃烧辐射装置相连，副控制机上还设有热通量计组件，与排烟组件和气体分析装置相连。本发明用于解决现有锥形量热仪无法测试低压低氧环境中材料火灾燃烧性能的问题，具有实验环境压力可控的特点，能够达到满足不同环境压力条件下的物质火灾燃烧特性测试的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及锥形量热仪技术领域，特别涉及可用于低压低氧环境下物质燃烧特性测试的锥形量热仪。
背景技术
锥形量热仪用于材料燃烧性能的小尺度火灾实验装置。锥形量热仪最大特点就是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。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具有广泛的应用。
但是现有的锥形量热仪只能够测试样品在常规大气压、简化真实火灾情况下的火灾燃烧性能,无法测试实际火灾中阴燃、地下火、高海拔地区低压低氧燃烧和无氧热解的情况。
公开号为CN104677939A的专利，公开了一种用于锥形量热仪的低氧浓度环境辐射加热实验装置，所述锥形量热仪解决了现有技术低氧浓度环境中锥形量热仪实验装置的缺陷。但无法与周围的环境压力隔离，无法实现真实的燃烧场景模拟。
实用新型内容
为克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供可用于低压低氧环境下物质燃烧特性测试的锥形量热仪，用于解决现有锥形量热仪无法测试低压低氧环境中材料火灾燃烧性能的问题，具有实验环境压力可控的特点，能够达到满足不同环境压力条件下的物质火灾燃烧特性测试的目的。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
可用于低压低氧环境下物质燃烧特性测试的锥形量热仪，包括主机2、副控制机3、燃烧辐射装置5、排烟组件和气体分析装置1；
所述主机2分别与副控制机3、燃烧辐射装置5、排烟组件和气体分析装置1相连，排烟组件安装在燃烧辐射装置5上；所述副控制机3与燃烧辐射装置5相连，副控制机3上还设有热通量计组件4，与排烟组件和气体分析装置1相连。
所述主机2用于控制各个部分工作运行，并接收反馈信号；
所述燃烧辐射装置5用于被试样品的点火与燃烧性能测试；
所述排烟组件用于燃烧产物的排除，并进入气体分析装置1。
所述气体分析装置1用于对燃烧辐射装置5中燃烧产物的CO2、CO气体成分的分析，与燃烧辐射装置5相连。
所述排烟组件包括带有开关的燃烧产物气体排气管20，带有开关的燃烧产物气体排气管20安装在燃烧辐射装置5顶部。
所述燃烧辐射装置5是一个密封装置，包括热通量计组件4、有机玻璃罩、含点火组件7、热辐射组件和试样组件6；所述含点火组件7、热辐射组件和试样组件6放置在燃烧辐射装置5内部，热通量计组件4用于试样组件6上被试样品燃烧时热辐射性能的检测；热辐射组件包含辐射锥、辐射屏蔽层，位于点火组件7下部，点火组件7用于被试样品的点火，试样组件6用于支撑被试样品。
所述热通量计组件4包含热通量计和热通量计放置盒，用于热辐射性能测试与质量损失的测量。质量损失测量用称重传感器进行称重。
所述燃烧辐射装置5的侧壁上连接外界进气装置12、外界排气装置17，所述外界排气装置17位于外界进气装置12上方。
所述燃烧辐射装置5上设置有有机玻璃罩，玻璃罩为耐高温玻璃，用于防止热量的损失。
所述的外界进气装置12包括外界自动进气装置开关8、外界自动进气装置压力快速调节按钮9、外界自动进气装置压力微调按钮10以及外界自动进气装置压力指示表11；
外界进气装置12通过管道与燃烧辐射装置5相连，自动闭气阀19安装在进气管道末端(左侧)位置，自动闭气阀19能够根据实验环境的需要，充入所需的气体体积或种类(如氮气、氧气或二氧化碳)，使得燃烧辐射装置5内部的环境压力增大(最大可至3个标准大气压)或改变气体成分，满足高压或不同环境气氛中物质火灾燃烧特性的测试。
外界自动进气装置开关8、外界自动进气装置压力快速调节按钮9、外界自动进气装置压力微调按钮10以及外界自动进气装置压力指示表11通过控制进气装置进气速度的大小，进行快速调节压力。
所述外界排气装置17通过管道与燃烧辐射装置5相连，所述外界排气装置17包括外界自动排气装置压力快速调节按钮13、外界自动排气装置压力微调按钮14、外界自动排气装置开关按钮15和外界自动排气装置压力指示表16；
自动闭气阀18安装在排气管道末端(右侧)位置，自动闭气阀18能够根据实验环境的需要，排出一定量的气体体积，使得燃烧辐射装置5内部的环境压力降低(最低可低至0.1个标准大气压)，满足低压环境气氛中物质的火灾燃烧特性的测试。
外界自动排气装置压力快速调节按钮13、外界自动排气装置压力微调按钮14、外界自动排气装置开关按钮15和外界自动排气装置压力指示表16通过控制排气装置排气速度的大小，进行快速或慢速调节压力。
所述外界进气装置12、外界排气装置17构成循环装置。
本实用新型的有益效果：
本实用新型与现有技术相比能够实现在低氧浓度环境下针对锥形量热仪进行辐射加热实验。本实用新型通过循环装置(抽气装置与进气装置组成)与样本架的结构关系(为了获得较高压力的实验环境，需采用外界进气装置12进气；当压力指示表11的压力显示已达到预定压力时，进气装置就会停止进气，自动闭气阀19就会关闭，确保实验所需的环境压力。为了获得较低压力的实验环境，需采用外界排气装置17排气；当压力指示表16的压力显示已达到预定压力时排气装置就会停止排气，自动闭气阀18就会关闭，确保实验所需的环境压力)有效提高了样品上表面的氮气浓度,实现锥形量热仪辐射加热下均匀的低氧浓度或无氧环境,且氧浓度可控,有效实现样品与氧气的有效分离和隔绝,使得样品在所受的热辐射下可以有效实现低氧或者无氧热解和燃烧,达到了没有氧气参与的热解过程。对于研究材料的燃烧性能,热分析动力学性能以及材料的成分及结构有显著的作用，具有性能稳定、操作方便可控、重复性好的特点。
本实用新型通过抽气与进气循环装置与锥形量热仪本体的结构关系设计,有效提高了样品上表面的氮气浓度而降低了氧气的浓度,实现了低压低氧的环境条件，且氧浓度可控,有效实现了材料在低压低氧或者低压无氧环境中的热解和燃烧，达到了没有氧气参与的热解过程。对于研究材料的燃烧性能，热分析动力学性能以及材料的成分及结构有显著的作用，具有性能稳定、操作方便可控、重复性好的特点。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型燃烧辐射装置示意图。
附件说明：
1-气体分析装置；2-主机；3-副控制机；4-热通量计组件；5-燃烧辐射装置；6-热辐射组件和试样组件；7-电子脉冲点火器；8-外界自动进气装置开关；9-外界自动进气装置压力快速调节按钮(通过控制进气速度的大小，进行快速调节压力)；10-外界自动进气装置压力微调按钮(通过缓慢控制进气速度的大小，进行慢速调节压力)；11-外界自动进气装置压力指示表；12-外界自动进气装置；13-外界自动排气装置压力快速调节按钮；14-外界自动排气装置压力微调按钮；15-外界自动排气装置开关按钮；16-外界自动排气装置压力指示表；17-外界自动排气装置；18-外界自动排气装置闭气阀；18-外界自动进气装置闭气阀；20-带有开关的燃烧产物气体排气管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1、图2所示：
可用于低压低氧环境下物质燃烧特性测试的锥形量热仪，包括主机2、副控制机3、燃烧辐射装置5、排烟组件和气体分析装置1；
所述主机2分别与副控制机3、燃烧辐射装置5、排烟组件和气体分析装置1相连，排烟组件安装在燃烧辐射装置5上；所述副控制机3与燃烧辐射装置5相连，副控制机3上还设有热通量计组件4，与排烟组件和气体分析装置1相连。所述主机2用于控制各个部分工作运行，并接收反馈信号；
所述燃烧辐射装置5用于被试样品的点火与燃烧性能测试；
所述排烟组件用于燃烧产物的排除，并进入气体分析装置1。
所述气体分析装置1用于对燃烧辐射装置5中燃烧产物气体成分的分析，与燃烧辐射装置5相连。
所述排烟组件包括带有开关的燃烧产物气体排气管20，带有开关的燃烧产物气体排气管20安装在燃烧辐射装置5顶部。
所述燃烧辐射装置5是一个密封装置，包括热通量计组件4、有机玻璃罩、含点火组件7、热辐射组件和试样组件6；所述含点火组件7、热辐射组件和试样组件6放置在燃烧辐射装置5内部，热通量计组件4用于试样组件6上被试样品燃烧时热辐射性能的检测；热辐射组件包含辐射锥、辐射屏蔽层，位于点火组件7下部，点火组件7用于被试样品的点火，试样组件6用于支撑被试样品。
所述热通量计组件4包含热通量计和热通量计放置盒，用于热辐射性能测试与质量损失的测量。
所述燃烧辐射装置5的侧壁上连接外界进气装置12、外界排气装置17，所述外界排气装置17位于外界进气装置12上方。
所述燃烧辐射装置5上设置有有机玻璃罩，玻璃罩为耐高温玻璃，用于防止热量的损失。
所述的外界进气装置12包括外界自动进气装置开关8、外界自动进气装置压力快速调节按钮9、外界自动进气装置压力微调按钮10以及外界自动进气装置压力指示表11；
外界进气装置12通过管道与燃烧辐射装置5相连，自动闭气阀19安装在进气管道末端(左侧)位置，自动闭气阀19能够根据实验环境的需要，充入所需的气体体积或种类(如氮气、氧气或二氧化碳)，使得燃烧辐射装置5内部的环境压力增大(最大可至3个标准大气压)或改变气体成分，满足高压或不同环境气氛中物质火灾燃烧特性的测试。
外界自动进气装置开关8、外界自动进气装置压力快速调节按钮9、外界自动进气装置压力微调按钮10以及外界自动进气装置压力指示表11通过控制进气装置进气速度的大小，进行快速调节压力。
所述外界排气装置17通过管道与燃烧辐射装置5相连，所述外界排气装置17包括外界自动排气装置压力快速调节按钮13、外界自动排气装置压力微调按钮14、外界自动排气装置开关按钮15和外界自动排气装置压力指示表16；
自动闭气阀18安装在排气管道末端(右侧)位置，自动闭气阀18能够根据实验环境的需要，排出一定量的气体体积，使得燃烧辐射装置5内部的环境压力降低(最低可低至0.1个标准大气压)，满足低压环境气氛中物质的火灾燃烧特性的测试。
外界自动排气装置压力快速调节按钮13、外界自动排气装置压力微调按钮14、外界自动排气装置开关按钮15和外界自动排气装置压力指示表16通过控制排气装置排气速度的大小，进行快速或慢速调节压力。
所述外界进气装置12、外界排气装置17构成循环装置。
实施例1：
实验时，先对锥形量热仪进行预热，设定好相应的辐射功率(0～50kW/m2)；进行高压环境下物质的火灾燃烧性能测试时，依据实际环境的压力，通过外界自动进气装置12的进气，使得燃烧辐射装置5内的环境压力达到所需值(3个标准大气压)，同时根据设定的预定压力值，只要压力超过3个标准大气压所需的环境压力，就会通过外界自动排气装置17自动排气，进而达到动态平衡，即可进行样品的点火测试实验，获得高压环境下物质火灾的燃烧性能，之后通过开启带有开关的燃烧产物气体排气管20对气体产物进行检测。
实施例2：
实验时，先对锥形量热仪进行预热，设定好相应的辐射功率(0～50kW/m2)；进行低压环境下物质的火灾燃烧性能测试时，依据实际环境的压力，通过抽气装置的抽气，进行环境压力的调节，达到动态平衡压力后(0.2个标准大气压)，即可进行样品的点火测试实验，获得低压低氧环境下材料火灾燃烧性能，之后通过开启带有开关的燃烧产物气体排气管20对气体产物进行检测。
实施例3：
实验时，先对锥形量热仪进行预热，设定好相应的辐射功率；并将提前准备的含有氧气浓度为5％的气体混合物，进行高压低氧环境下物质的火灾燃烧性能测试时，依据实际环境的压力，以及氧气浓度的需要，通过进气装置的进气，补充氧气的浓度，使得燃烧辐射装置5内的环境压力达到所需值(3个标准大气压)，同时根据设定的预定压力值，只要压力超过所需的环境压力，就会通过外界自动排气装置17自动排气，进而达到动态平衡，即可进行样品的点火测试实验，获得高压环境下物质火灾的燃烧性能，之后通过开启带有开关的燃烧产物气体排气管20对气体产物进行检测。
Claims (8)
1.可用于低压低氧环境下物质燃烧特性测试的锥形量热仪，其特征在于，包括主机(2)、副控制机(3)、燃烧辐射装置(5)、排烟组件和气体分析装置(1)；
所述主机(2)分别与副控制机(3)、燃烧辐射装置(5)、排烟组件和气体分析装置(1)相连，排烟组件安装在燃烧辐射装置(5)上；所述副控制机(3)与燃烧辐射装置(5)相连，副控制机(3)上还设有热通量计组件(4)，与排烟组件和气体分析装置(1)相连；
所述燃烧辐射装置(5)的侧壁上连接外界进气装置(12)、外界排气装置(17)，所述外界排气装置(17)位于外界进气装置(12)上方；
所述燃烧辐射装置(5)上设置有有机玻璃罩；
所述的外界进气装置(12)包括外界自动进气装置开关(8)、外界自动进气装置压力快速调节按钮(9)、外界自动进气装置压力微调按钮(10)以及外界自动进气装置压力指示表(11)；
外界进气装置(12)通过管道与燃烧辐射装置(5)相连，自动闭气阀二(19)安装在进气管道末端位置；
外界自动进气装置开关(8)、外界自动进气装置压力快速调节按钮(9)、外界自动进气装置压力微调按钮(10)以及外界自动进气装置压力指示表(11)通过控制进气装置进气速度的大小，进行快速调节压力。
2.根据权利要求1所述的可用于低压低氧环境下物质燃烧特性测试的锥形量热仪，其特征在于，所述主机(2)用于控制各个部分工作运行，并接收反馈信号；
所述燃烧辐射装置(5)用于被试样品的点火与燃烧性能测试；
所述排烟组件用于燃烧产物的排除，并进入气体分析装置(1)。
3.根据权利要求1所述的可用于低压低氧环境下物质燃烧特性测试的锥形量热仪，其特征在于，所述气体分析装置(1)用于对燃烧辐射装置(5)中燃烧产物气体成分的分析，与燃烧辐射装置(5)相连。
4.根据权利要求1所述的可用于低压低氧环境下物质燃烧特性测试的锥形量热仪，其特征在于，所述排烟组件包括带有开关的燃烧产物气体排气管(20)，带有开关的燃烧产物气体排气管(20)安装在燃烧辐射装置(5)顶部。
5.根据权利要求1所述的可用于低压低氧环境下物质燃烧特性测试的锥形量热仪，其特征在于，所述燃烧辐射装置(5)是一个密封装置，包括热通量计组件(4)、有机玻璃罩、含点火组件(7)、热辐射组件和试样组件(6)；所述含点火组件(7)、热辐射组件和试样组件(6)放置在燃烧辐射装置(5)内部，热通量计组件(4)用于试样组件(6)上被试样品燃烧时热辐射性能的检测；热辐射组件包含辐射锥、辐射屏蔽层，位于点火组件(7)下部，点火组件(7)用于被试样品的点火，试样组件(6)用于支撑被试样品。
6.根据权利要求1所述的可用于低压低氧环境下物质燃烧特性测试的锥形量热仪，其特征在于，所述热通量计组件(4)包含热通量计和热通量计放置盒，用于热辐射性能测试与质量损失的测量。
7.根据权利要求1所述的可用于低压低氧环境下物质燃烧特性测试的锥形量热仪，其特征在于，所述外界排气装置(17)通过管道与燃烧辐射装置(5)相连，所述外界排气装置(17)包括外界自动排气装置压力快速调节按钮(13)、外界自动排气装置压力微调按钮(14)、外界自动排气装置开关按钮(15)和外界自动排气装置压力指示表(16)；
自动闭气阀一(18)安装在排气管道末端位置；
外界自动排气装置压力快速调节按钮(13)、外界自动排气装置压力微调按钮(14)、外界自动排气装置开关按钮(15)和外界自动排气装置压力指示表(16)通过控制排气装置排气速度的大小，进行快速或慢速调节压力。
8.根据权利要求1所述的可用于低压低氧环境下物质燃烧特性测试的锥形量热仪，其特征在于，所述外界进气装置(12)、外界排气装置(17)构成循环装置。
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