CN220854778U - 一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置 - Google Patents

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汤婧
贾旭宏
丁思婕
田威
张晓宇
代尚沛
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Abstract

本实用新型公开了一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置,属于材料燃烧特性测试技术领域。一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置,包括箱体,箱体内设置有引燃装置、称重装置、充氧系统和排气装置,箱体内开设有低压仓,充氧系统的输出端与低压仓内相连通,排气装置的输入端与低压仓内相连通,且低压仓内设置有用于检测辐射热流的检测件一;本实用新型能够调节密闭舱内大气环境和氧浓度环境,以模拟非正常大气环境下小尺寸固体材料燃烧,通过调节不同热辐射功率,以探索压力、氧浓度、辐射热流三种耦合因素影响下固体材料燃烧特性变化,包括测得目标材料燃烧后的质量损失速率、烟密度、烟气成分、火焰形态等参数。

Description

一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置
技术领域
本实用新型涉及材料燃烧特性测试技术领域,尤其涉及一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置。
背景技术
在许多情况下,火灾可能在不同于标准大气条件的低压和氧气浓度下发生,例如在高海拔的建筑物、飞机和航天器中,这时材料的燃烧特性也会受这些环境变化的影响。目前国内外学者研究材料燃烧特性在不同环境下的变化时,多采用单一燃烧参数进行分析;
现有的燃烧特性测试装置中,如中国专利CN206450344U、CN205317710U等,锥形加热器能较为系统的测试材料的着火性能,但不能模拟非标准大气压环境;目前已有一种材料燃烧特性测试装置(申请号CN200910076141.0)可模拟低压环境,富氧环境,但缺乏讨论压力、氧浓度和辐射热流三种耦合因素对燃烧特性的影响。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术中缺乏讨论压力、氧浓度和辐射热流三种耦合因素对燃烧特性影响的问题,而提出的一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置。
为了实现上述目的,本实用新型采用了如下技术方案:
一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置,包括箱体,所述箱体内设置有引燃装置、称重装置、充氧系统和排气装置,所述箱体内开设有低压仓,所述引燃装置和称重装置均设置在低压仓内,所述充氧系统的输出端与低压仓内相连通,所述排气装置的输入端与低压仓内相连通,且所述低压仓内设置有用于检测辐射热流的检测件一。
为了可以对材料进行称重且减少高温对电子天平的影响,优选地,所述称重装置包括固定连接在所述低压仓内的电子天平,其中,所述电子天平的顶部设置有承载板,所述承载板的材质为氧化铝陶瓷。
为了提高引燃效果,进一步地,所述引燃装置包括锥形加热器,其中,所述承载板上固定连接有底座,所述底座上固定连接有安装架,所述锥形加热器滑动连接在安装架上,所述底座上设置有置物盘,且所述安装架上设置有用于驱动锥形加热器滑动的驱动部。
为了便于调整锥形加热器的高度,进一步地,所述驱动部包括:固定连接在所述安装架顶部的电机,其中,所述安装架内开设有导向槽,所述导向槽内转动连接有螺杆,所述螺杆固定连接在电机的输出端,所述安装架上滑动连接有连接杆,所述连接杆的一端与螺杆螺纹连接,且所述锥形加热器固定连接在连接杆的另一端;所述连接杆上固定连接有两组限位板,两组所述限位板的其中一面分别与安装架的两端相贴合。
优选地,所述排气装置包括固定连接在所述低压仓内的集气罩,其中,所述箱体顶部固定连接有排气管,所述排气管一端延伸至低压仓内与集气罩相连通,所述排气管上固定连接有用于检测烟气的检测件二。
优选地,所述低压仓内壁固定连接有摄像机,且所述低压仓内壁固定连接有用于监测低压仓内气压的压力传感器。
与现有技术相比,本实用新型提供了一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置,具备以下有益效果:
1、该压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置,通过检测材料的辐射热流,可以评估材料在火灾情况下的行为和性能,提供关键的安全信息,并指导材料选择、性能改进和符合法规要求的工作,有助于进一步提高对燃烧特性的测试精度,而且通过压力、氧浓度和辐射热流三种耦合因素同时作用在燃烧特性测试中可以更好地模拟实际的燃烧环境,可以获得更准确、可靠的数据,用于燃烧过程的研究和优化设计;
2、该压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置,通过将锥形加热器滑动连接在低压仓内,在便于根据测试材料的不同调整锥形加热器的高度,提高材料的燃烧效果。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现,本实用新型能够调节密闭舱内大气环境和氧浓度环境,以模拟非正常大气环境下小尺寸固体材料燃烧,并且通过调节不同热辐射功率,以探索压力、氧浓度、辐射热流三种耦合因素影响下固体材料燃烧特性变化,包括测得目标材料燃烧后的质量损失速率、烟密度、烟气成分、火焰形态等参数。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置的结构示意图一;
图2为本实用新型提出的一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置的结构示意图二;
图3为本实用新型提出的一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置的结构示意图三;
图4为本实用新型提出的一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置安装架的结构示意图。
图中:1、箱体;101、低压仓;102、仓门;103、供氧管;104、摄像机;105、检测件一;2、电子天平;201、承载板;3、底座;301、置物盘;302、安装架;303、导向槽;4、锥形加热器;401、连接杆;402、限位板;5、电机;501、螺杆;6、排气管;601、检测件二;602、集气罩。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,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。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
实施例:
参照图1-图4,一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置,包括箱体1,在箱体1内设置有引燃装置、称重装置、充氧系统和排气装置,在箱体1内开设有低压仓101,在低压仓101上转动连接有仓门102,仓门102上固定连接有密封垫,密封垫远离仓门102的一端与低压仓101开口处的端面相贴合,密封垫采用聚四氟乙烯制成,是一种低摩擦、无毒且耐高温的材料。它具有优异的阻隔性能,可以作为密封垫片或涂层材料使用,在低压仓101旁边开设有放置仓,在放置仓内固定连接有真空泵,用于使低压仓101内形成低压状态,在低压仓101的内壁固定连接有摄像机104,用于检测观察火焰燃烧时的状态,便于后续分析数据,并且低压仓101内壁固定连接有用于监测低压仓101内气压的压力传感器,可以实时检测低压仓101内的气压变化,将引燃装置和称重装置均设置在低压仓101内,并且将充氧系统的输出端与低压仓101内相连通,在放置仓下方开设有腔体,充氧系统为在腔体内放置有氧气瓶,氧气瓶通过供氧管103与低压仓101相连通,而且在供氧管103上固定连接有阀门和压力表,便于调整向低压仓101内供氧量及供氧速度,提高测试效果,将排气装置的输入端与低压仓101内相连通,且低压仓101内设置有用于检测辐射热流的检测件一105,检测件一105采用红外热像仪或者辐射温度计,通过检测材料的辐射热流,可以评估材料在火灾等高温环境下释放的热能大小,这有助于评估材料在火灾情况下的安全性,并为防火设计和防护措施提供参考依据。
在使用时,通过检测材料的辐射热流,可以评估材料在火灾情况下的行为和性能,提供关键的安全信息,并指导材料选择、性能改进和符合法规要求的工作,有助于进一步提高对燃烧特性的测试精度,而且通过压力、氧浓度和辐射热流三种耦合因素同时作用在燃烧特性测试中可以更好地模拟实际的燃烧环境,可以获得更准确、可靠的数据,用于燃烧过程的研究和优化设计;通过将锥形加热器4滑动连接在低压仓101内,在便于根据测试材料的不同调整锥形加热器4的高度,提高材料的燃烧效果。
参照图2和图3,在这里我们将称重装置设计为:在低压仓101内固定连接有电子天平2,在电子天平2的顶部设置有承载板201,并且将承载板201的材质为氧化铝陶瓷,在使用过程中,氧化铝陶瓷材质的承载板201具有良好的耐热性、耐腐蚀性和机械强度,减少热量对电子天平2的影响,提高电子天平2的使用寿命。
参照图2和图3,我们将引燃装置选用现有技术中的锥形加热器4,具体设计为:在承载板201上固定连接有底座3,在底座3上固定连接有安装架302,将锥形加热器4滑动连接在安装架302上,在底座3上设置有置物盘301,在置物盘301上固定连接有把手,在使用时将测试材料放置在置物盘301上,便于取放,并且安装架302上设置有用于驱动锥形加热器4滑动的驱动部,可以根据测试材料的不同调整锥形加热器4与材料之间的距离,提高引燃效果。
参照图2-图4,驱动部可以采用气缸或者电动伸缩缸带着锥形加热器4上下滑动,在此处我们将驱动部设计为:在安装架302顶部固定连接有电机5,在电机5外壳上采用耐高温和阻燃材料包裹,可以防止损坏电机5,在安装架302内开设有导向槽303,在导向槽303内转动连接有螺杆501,将螺杆501的一端固定连接在电机5的输出端,在安装架302上滑动连接有连接杆401,将连接杆401的一端与螺杆501螺纹连接,并且将锥形加热器4固定连接在连接杆401的另一端上;在连接杆401上固定连接有两组限位板402,两组限位板402分别位于导向槽303的两侧,并且两组限位板402的其中一面分别与安装架302的两端相贴合,可以保证锥形加热器4可靠的上下滑动,在使用时,通过启动电机5带着螺杆501转动,可以驱动锥形加热器4上下滑动,实现调整高度,提高材料的燃烧效果。
参照图1和图2,排气装置设计为:在低压仓101内固定连接有集气罩602,在箱体1顶部固定连接有排气管6,将排气管6一端延伸至低压仓101内与集气罩602相连通,在排气管6上固定连接有用于检测烟气的检测件二601,检测件二601采用烟气分析仪,用于测量和分析燃烧过程中产生的烟气成分和排放物,可以提供详细的燃烧效率、污染物排放以及燃料利用情况,提高使用效果。
测试步骤:
1.准备样品100mm*100mm,做好预实验;
2.放置样品于置物盘301上;
3.关闭仓门102,调节低压仓101内的气压和氧浓度,通过真空泵抽气体,并通氧,观察显示屏,直到舱内氧浓度和气压稳定在目标数值左右;
4.关上锥形加热器4上的挡板(外部可控),观察温度数值,开始加热至目标温度;
5.打开挡板(外部可控),控制恒定热辐射功率的电火花引燃,记录点燃时间;
6.电子天平2记录燃烧过程中质量变化,摄像机104记录火焰形态,烟气分析仪记录烟气成分和含量,四根热电偶于样品上方等距分布以记录火焰温度实时变化数据。
以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置,包括箱体(1),所述箱体(1)内设置有引燃装置、称重装置、充氧系统和排气装置,其特征在于,所述箱体(1)内开设有低压仓(101),所述引燃装置和称重装置均设置在低压仓(101)内,所述充氧系统的输出端与低压仓(101)内相连通,所述排气装置的输入端与低压仓(101)内相连通,且所述低压仓(101)内设置有用于检测辐射热流的检测件一(105)。
2.根据权利要求1所述的一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置,其特征在于,所述称重装置包括
固定连接在所述低压仓(101)内的电子天平(2),
其中,所述电子天平(2)的顶部设置有承载板(201),所述承载板(201)的材质为氧化铝陶瓷。
3.根据权利要求2所述的一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置,其特征在于,所述引燃装置包括
锥形加热器(4),
其中,所述承载板(201)上固定连接有底座(3),所述底座(3)上固定连接有安装架(302),所述锥形加热器(4)滑动连接在安装架(302)上,所述底座(3)上设置有置物盘(301),且所述安装架(302)上设置有用于驱动锥形加热器(4)滑动的驱动部。
4.根据权利要求3所述的一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置,其特征在于,所述驱动部包括:
固定连接在所述安装架(302)顶部的电机(5),
其中,所述安装架(302)内开设有导向槽(303),所述导向槽(303)内转动连接有螺杆(501),所述螺杆(501)固定连接在电机(5)的输出端,所述安装架(302)上滑动连接有连接杆(401),所述连接杆(401)的一端与螺杆(501)螺纹连接,且所述锥形加热器(4)固定连接在连接杆(401)的另一端;
所述连接杆(401)上固定连接有两组限位板(402),两组所述限位板(402)的其中一面分别与安装架(302)的两端相贴合。
5.根据权利要求1所述的一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置,其特征在于,所述排气装置包括
固定连接在所述低压仓(101)内的集气罩(602),
其中,所述箱体(1)顶部固定连接有排气管(6),所述排气管(6)一端延伸至低压仓(101)内与集气罩(602)相连通,所述排气管(6)上固定连接有用于检测烟气的检测件二(601)。
6.根据权利要求1所述的一种压力、氧浓度和辐射热流可控的材料燃烧测试装置,其特征在于,所述低压仓(101)内壁固定连接有摄像机(104),且所述低压仓(101)内壁固定连接有用于监测低压仓(101)内气压的压力传感器。
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