一種模擬低壓環境的材料燃燒實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種材料燃燒實驗裝置，特別是測試材料在不同壓力下燃燒性能的實驗裝置。
【背景技術】
[0002]隨著高分子材料科學與技術的發展，新型聚合物及其復合材料越來越廣泛應用于建筑、電氣、交通、國防和航空航天等領域。然而大部分高分子材料屬于易燃材料，在空氣中易被點燃并引發火災，不僅造成巨大的物質財產損失，同時其燃燒產生的有毒煙氣更會危及人民的生命安全，并對生態環境造成嚴重影響。火災煙氣毒性危害問題已經成為當代消防急需解決的重大課題之一。
[0003]火災煙氣釋放情況隨著火災場景的改變而發生變化，環境溫度、壓力、氧濃度、通風情況等的變化對于材料的點火過程、火焰的蔓延傳播、以及火災煙氣的種類和濃度等都將產生重要影響。隨著我國西部大開發戰略的實施，以及航空航天技術的高速發展，高原及高空的低壓、低氧等特殊環境下的火災安全防治問題逐步凸顯。
[0004]20世紀70年代到90年代，美國國家標準和技術研究所(Nat1nal Institute ofStandard and Technology，NIST)、英國國防部和德國標準機構等研制了很多針對材料燃燒性能測試的裝置，特別是火災煙氣毒性測試的小尺度試驗裝置，如NBS煙密度箱、錐形量熱儀、DIN 53436管式爐等，上述裝置能夠對材料燃燒環境中的溫度、氧濃度、通風情況等進行一定的調控，但是卻均無法調控大氣壓這一重要的環境因素，因此，無法模擬低壓場景下材料的燃燒過程，從而使得高原及高空等特殊環境下火災防治的研究很少。

【發明內容】

[0005]本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種模擬低壓環境的材料燃燒實驗裝置。
[0006]本發明采用如下技術方案:
[0007]本發明模擬低壓燃燒環境的材料燃燒實驗裝置，包括樣品加熱裝置和壓力控制裝置；
[0008]所述樣品加熱裝置包括石英管和套在石英管外的管式爐;所述石英管內放置有用于裝載待測材料的樣品池;所述樣品池一端連接有用于裝載磁鐵石的磁鐵池;所述石英管外通過圓環固定住一塊磁鐵石，用于與樣品池一端的磁鐵石相互作用從而移動樣品池;所述石英管的兩端在管式爐內貫穿形成前端管和尾端管;所述尾端管通過法蘭密封，所述法蘭上設置有一個排氣扇和用于向石英管內通氣的進氣口，排氣扇用于排出石英管內的氣體;所述前端管連接在緩沖箱上并通過高溫密封圈密封；
[0009]所述壓力控制裝置包括緩沖箱、真空表、抽氣管道和真空栗;所述緩沖箱上設置有可開啟第一密封門，在實驗完成后，可以打開可開啟密封門，對混合箱進行清理;所述第一密封門上設置有可開啟第二密封門；所述第二密封門外圍密封粘貼一圈薄膜;所述緩沖箱上連接有真空表和抽氣管道;所述抽氣管道上連接有閥門、真空栗和樣品采集測試裝置。
[0010]所述樣品池和磁鐵池的距離不小于管式爐長度的一半。
[0011]所述樣品池和磁鐵池外圍隆起以防止樣品和磁鐵石在操作過程中移動位置。
[0012]所述圓環能夠帶動磁鐵石一起在石英管上來回移動。
[0013]所述緩沖箱呈圓柱形。圓柱狀相比其他形狀抗壓性能更好。所述緩沖箱由支架支撐。
[0014]所述第二密封門上設置有可旋轉式門栓，門栓把手位于第二密封門的另一面。
[0015]所述薄膜在第二密封門打開時能夠進入緩沖箱并依然保持緩沖箱的密封性，在采集氣體樣品時薄膜用于平衡緩沖箱內外氣壓。
[0016]所述薄膜表面積接近緩沖箱面積。
[0017]所述真空栗經煙塵過濾器連接在抽氣管道上。
[0018]與已有技術相比，本發明的有益效果體現在:
[0019](1)、本發明提供了一種模擬低壓燃燒環境的材料燃燒實驗裝置，壓力控制裝置能夠調控不同的大氣壓環境，從而對材料在不同壓力環境下的燃燒產物進行研究，該實驗裝置填補了相關研究領域的技術空白，對于減少和控制高原、高空火災事故的發生具有重要意義；
[0020](2)、本發明壓力控制裝置通過緩沖箱減少樣品燃燒過程對環境壓力變化的影響，使得石英管內部的壓力可以基本保持不變；
[0021](3)、本發明通過排氣扇將石英管內的燃燒產物充分排出，使得緩沖箱和石英管內的氣體充分混合，氣體濃度保持一致，保證了測試的準確性。
[0022](4)、本發明第二密封門和薄膜的存在，使得樣品采集過程中緩沖箱內的氣體壓力保持不變，從而能夠更加方便和準確地采集測試燃燒產物。
【附圖說明】
[0023]圖1本發明實驗裝置的結構示意圖。
[0024]圖2本發明第一密封門門內一面的結構示意圖。
[0025]圖中標號:丨為石英管；2為管式爐；3為樣品池;4為磁鐵石;5為磁鐵池;6為圓環;7為法蘭;8為排氣扇;9為進氣口 ； 10為緩沖箱；11為高溫密封圈；12為真空表;13為抽氣管道；14為真空栗；15為第一密封門；16為第二密封門；17為薄膜;18為閥門；19為樣品采集測試裝置;20為支架;21為門栓;22為門把手;23為煙塵過濾器。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖以及【具體實施方式】進一步說明本發明。
[0027]如圖1所示，本實施例的模擬低壓環境的材料燃燒實驗裝置，該實驗裝置包括樣品加熱裝置和壓力控制裝置；
[0028]樣品加熱裝置包括石英管I和套在石英管I外的管式爐2;石英管I內放置有用于裝載待測材料的樣品池3;樣品池3—端連接有用于裝載磁鐵石4的磁鐵池5;樣品池3和磁鐵池5的距離不小于管式爐2長度的一半;樣品池3和磁鐵池5外圍隆起以防止樣品和磁鐵石4在操作過程中移動位置;石英管I外通過圓環6固定住一塊磁鐵石4，圓環6能夠帶動磁鐵石4一起在石英管I上來回移動，從而與樣品池3—端的磁鐵石4相互作用移動樣品池3;石英管I的兩端在管式爐2內貫穿形成前端管和尾端管;尾端管通過法蘭7密封，法蘭7上設置有一個排氣扇8和用于向石英管I內通氣的進氣口 9，排氣扇8用于排出石英管I內的氣體;前端管連接在緩沖箱10上并通過高溫密封圈11密封；
[0029]壓力控制裝置包括緩沖箱10、真空表12、抽氣管道13和真空栗14;緩沖箱10呈圓柱形并由支架20支撐，圓柱狀相比其他形狀抗壓性能更好;緩沖箱10上設置有可開啟第一密封門15，在實驗完成后，可以打開可開啟第一密封門15，對混合箱10進行清理;第一密封門上15設置有可開啟第二密封門16;第二密封門16上設置有可旋轉式門栓21，門栓把手22位于第二密封門16的另一面。第二密封門16外圍密封粘貼一圈薄膜17;薄膜17在第二密封門16打開時可以進入緩沖箱10但依然能夠保持緩沖箱10的密封性，在采集氣體樣品時薄膜17用于平衡緩沖箱10內外氣壓;薄膜17表面積接近緩沖箱10面積;緩沖箱10上連接有真空表12和抽氣管道13;抽氣管道13上連接有閥門18、真空栗14和樣品采集測試裝置19;真空栗14經煙塵過濾器23連接在抽氣管道上。
[0030]本發明的工作過程如下:將管式爐2溫度設定并維持在實驗所需值;將被測材料放置于樣品池3內，將樣品池3放置于石英管I中，并通過法蘭7密封;關閉第一 15和第二密封門16，啟動真空栗14至真空表12讀數穩定在實驗所需值;推動圓環6，并通過石英管I內外磁鐵4相互作用將樣品推進管式爐2中；待樣品燃燒結束，開啟排氣扇8，從進氣口 9通入氣體至真空表12讀數恢復至零，關閉進氣口 9;打開第二密封門16;開啟樣品采集測試裝置19，分析材料燃燒所產生的煙氣。
【主權項】
1.一種模擬低壓燃燒環境的材料燃燒實驗裝置，其特征在于:包括樣品加熱裝置和壓力控制裝置； 所述樣品加熱裝置包括石英管和套在石英管外的管式爐;所述石英管內放置有用于裝載待測材料的樣品池;所述樣品池一端連接有用于裝載磁鐵石的磁鐵池;所述石英管外通過圓環固定住一塊磁鐵石，用于與樣品池一端的磁鐵石相互作用從而移動樣品池;所述石英管的兩端在管式爐內貫穿形成前端管和尾端管;所述尾端管通過法蘭密封，所述法蘭上設置有一個排氣扇和用于向石英管內通氣的進氣口，排氣扇用于排出石英管內的氣體;所述前端管連接在緩沖箱上并通過高溫密封圈密封； 所述壓力控制裝置包括緩沖箱、真空表、抽氣管道和真空栗;所述緩沖箱上設置有可開啟第一密封門，在實驗完成后，可以打開可開啟密封門，對混合箱進行清理;所述第一密封門上設置有可開啟第二密封門；所述第二密封門外圍密封粘貼一圈薄膜;所述緩沖箱上連接有真空表和抽氣管道;所述抽氣管道上連接有閥門、真空栗和樣品采集測試裝置。2.根據權利要求1所述的一種模擬低壓燃燒環境的材料燃燒實驗裝置，其特征在于:所述樣品池和磁鐵池的距離不小于管式爐長度的一半。3.根據權利要求1所述的一種模擬低壓燃燒環境的材料燃燒實驗裝置，其特征在于:所述樣品池和磁鐵池外圍隆起以防止樣品和磁鐵石在操作過程中移動位置。4.根據權利要求1所述的一種模擬低壓燃燒環境的材料燃燒實驗裝置，其特征在于:所述圓環能夠帶動磁鐵石一起在石英管上來回移動。5.根據權利要求1所述的一種模擬低壓燃燒環境的材料燃燒實驗裝置，其特征在于:所述緩沖箱呈圓柱形，圓柱狀相比其他形狀抗壓性能更好，所述緩沖箱由支架支撐。6.根據權利要求1所述的一種模擬低壓燃燒環境的材料燃燒實驗裝置，其特征在于:所述第二密封門上設置有可旋轉式門栓，門栓把手位于第二密封門的另一面。7.根據權利要求1所述的一種模擬低壓燃燒環境的材料燃燒實驗裝置，其特征在于:所述薄膜在第二密封門打開時能夠進入緩沖箱并依然保持緩沖箱的密封性，在采集氣體樣品時薄膜用于平衡緩沖箱內外氣壓。8.根據權利要求1所述的一種模擬低壓燃燒環境的材料燃燒實驗裝置，其特征在于:所述薄膜表面積接近緩沖箱面積。9.根據權利要求1所述的一種模擬低壓燃燒環境的材料燃燒實驗裝置，其特征在于:所述真空栗經煙塵過濾器連接在抽氣管道上。
【專利摘要】本發明公開了一種模擬低壓燃燒環境的材料燃燒實驗裝置，包括樣品加熱裝置和壓力控制裝置；本發明壓力控制裝置能夠調控不同的大氣壓環境，從而對材料在不同壓力環境下的燃燒產物進行研究，該裝置填補了相關研究領域的技術空白，對于減少和控制高原、高空火災事故的發生具有重要意義。通過緩沖箱減少樣品燃燒過程對環境壓力變化的影響，使得石英管內部的壓力可以基本保持不變；本發明通過排氣扇將石英管內的燃燒產物充分排出，使得緩沖箱和石英管內的氣體充分混合，氣體濃度保持一致，保證了測試的準確性。本發明第二密封門和薄膜的存在，使得樣品采集過程中緩沖箱內的氣體壓力保持不變，從而能夠更加方便和準確地采集測試燃燒產物。
【IPC分類】G01N31/12
【公開號】CN105675796
【申請號】CN201610190981
【發明人】胡偉兆, 戰婧, 胡源, 宋磊
【申請人】中國科學技術大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月29日