專利名稱：一種交替吹掃式雙管點火多元混合氣體可燃性測定裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體可燃性測定裝置，尤其是涉及一種交替吹掃式雙管點火多元混合氣體可燃性測定裝置。
背景技術：
爆炸極限應用于可燃氣體危險性的分類。有爆炸性危險的工藝設備內允許可燃氣體的濃度、爆炸性氣體環境的通風條件、供熱系統的計算模擬、動火作業時的安全濃度等的確定都同這一參數密切相關。可燃氣體和空氣混合氣的爆炸極限與可燃氣體的種類及化學性質、可燃氣體的濃度、可燃氣體和空氣混合氣的均勻性、點火源的形式、能量及點火位置、爆炸測試容器的幾何形狀和尺寸、可燃氣-空氣混合氣的溫度、壓力及濕度等諸多因素有關。空氣中可燃氣體的爆炸極限測定一直是科研人員研究的方向之一。目前，中國國家標準GB/T12474-90《空氣中可燃氣體爆炸極限測定方法以及國際標準 ISO 10156:1999“Gases and gas mixtures—Determination of fire potential andoxidizing ability for the selection of cylinder valve outlets，，中分別描述了一種單管式混合氣體可燃性測定裝置，這類設備共同的問題包括:(I)對于二元混合氣體只能采取逐點測定的方式，其間需要通過調整不同氣體流量或者分壓來達到調整混合氣體比例的目的。(2)測定過程中需要關閉整個氣路，只對反應管中保留的氣體靜態點火，操作和再平衡的時間比較長:這是由于關閉進入反應管的氣路時，前段氣體的壓力會升高，如果設置旁路使其保持穩定，則需要浪費部分氣體；如果不設置旁路，采取關閉所有閥門的方式，測定完畢后重新取得氣體濃度均勻和壓力平衡需要較長的穩定時間。(3)對于三元以上乃至多元混合氣體的測定非常困難，因為多個氣體壓力變量會使得操作變得極其繁瑣。綜上所述，目前亟待解決的問題是制作能夠提高空氣中可燃氣體的爆炸極限測定效率的裝置。
發明內容
本發明的目的就是提供一種高效率的，能夠在測定間隙改變空氣-可燃氣體比例，以連續不間斷測定空氣中可燃氣體的爆炸極限的裝置。以解決現有的空氣中可燃氣體爆炸極限裝置對于二元混合氣體只能采取逐點測定、每次測定間隙平衡氣壓耗時長、對氣體浪費較多、效率不高、操作繁瑣等問題。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:一種交替吹掃式雙管點火多元混合氣體可燃性測定裝置，包括氣體配置及管路組件、氣體組分分析組件、氣體反應管組件和外置電控單元組件。所述的氣體配置及管路組件由壓縮空氣瓶、待測氣體氣瓶，以及與壓縮空氣瓶及待測氣體氣瓶連接的兩套分別串聯有穩流閥、流量調節閥、流量傳感器的氣體管路，旋流氣體混合器，以及用于氣體切換的切換閥組成。所述的氣體組分分析組件是從旋流氣體混合器后部接出的旁路引入待測氣體，實現對待測混合氣體組份的實時動態分析或對某個點的氣體組分進行較為詳細的分析的在線分析儀。所述的氣體反應管組件為兩個平行設置的三段式反應容器，最下段底部通過活塞經氣路與切換閥相連，最下段的內部安裝有點火電極和溫度傳感器，在該段的頂部通過大口徑的微壓差單向閥與次級管路相連，所述的次級管路采用膨脹節結構，其中設置有多層金屬阻燃網，該次級管路的上端是用于排氣的末端，其上方與尾氣抽氣泵相連，作用是在試驗結束后從反應管中將廢氣排出。所述的電控單元組件通過電纜和數據線與氣體配置及管路組件、氣體組分分析組件、氣體反應管組件連接，全面監測并實時控制裝置中各傳感器、閥門及電極的工作情況。所述的旋流氣體混合器為待測氣體與壓縮空氣預混合的設備，用來替代現有中國國家標準GB/T12474-90《空氣中可燃氣體爆炸極限測定方法》中提到的攪拌混合室及無油攪拌泵。所述的旋流氣體混合器將需要混合的待測氣體和壓縮空氣一起旋流泵入旋流蝸殼，高速旋轉的氣流在離心力下充分混合，并且逐步進入外腔，再沿切線方向排出，完成一個周期的混合過程。所述的切換閥為三通式閥門，其下端與旋流氣體混合器出口通過不銹鋼管路相連，切換閥門控制混合氣體進入氣體反應管組件中。利用兩個平行設置的三段式反應容器和控制混合氣體流向的切換閥進行雙管連續切換點火測定，從而大大節約連續試驗的平衡時間并可以節約試驗氣體。壓縮空氣與待測氣體的比例預先設定并由電控單元操縱旋流混合器及切換閥執行，通過流量傳感器實時反饋并進行掃描式連續切換點火測定。所述的三段式反應容器的的最下段的頂部為大口徑微壓差單向閥結構，不進氣時閥門封閉，保持反應容器中氣體的靜止并與大氣壓力相平衡，進氣時閥門開啟，使氣流通過；反應容器中點火產生氣體爆燃時閥蓋上升到錐體頂端，產生最大氣流通徑迅速泄壓。所述的三段式反應容器的次級管路采用膨脹節設計，并在其中設置多層金屬阻燃網，在發生爆燃時，火焰傳遞到金屬網層，由于金屬良好的導熱特性會被快速降溫，并且膨脹節可以起到降低氣體流速的作用，也有良好的阻燃效應，可以防止排氣管路中的氣體被連續點燃，引起爆炸事故。與現有技術相比，本發明主要是利用兩套平行的反應管系統，通過外置電控單元控制的切換閥引導混合氣體在兩套反應管中間歇式切換，并通過流量傳感器進行實時反饋，方便的控制可燃氣體-空氣組分比例，并在其連續變化過程中，實現掃描式連續切換點火測定。在實際應用中可以大大節約混合氣體可燃性連續測定試驗的平衡時間，并可有效的節約試驗氣體。
圖1為本發明的結構示意圖。圖中，I為壓縮空氣瓶、2為待測氣體氣瓶、3為穩流閥、4為流量調節閥、5為流量傳感器、6為旋流氣體混合器、7為切換閥、8為點火電極、9為溫度傳感器、10為微壓差單向閥、11為阻燃網、12為氣體組分分析組件、13為氣體反應管組件。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例—種交替吹掃式雙管點火多元混合氣體可燃性測定裝置，其結構如圖1所示，包括氣體配置及管路組件、氣體組分分析組件12、外置電控單元組件以及最關鍵的氣體反應管組件13。氣體配置及管路組件由壓縮空氣瓶1、待測氣體氣瓶2，以及與壓縮空氣瓶I及待測氣體氣瓶2連接的兩套分別串聯有穩流閥3、流量調節閥4、流量傳感器5的氣體管路、旋流氣體混合器6以及用于氣體切換的切換閥7組成。旋流氣體混合器6為待測氣體與壓縮空氣預混合的設備，用來替代現有中國國家標準GB/T12474-90《空氣中可燃氣體爆炸極限測定方法》中提到的攪拌混合室及無油攪拌泵。在工作時旋流氣體混合器6將需要混合的待測氣體和壓縮空氣一起旋流泵入旋流蝸殼，高速旋轉的氣流在離心力下充分混合，并且逐步進入外腔，再沿切線方向排出，完成一個周期的混合過程。使用的切換閥7為三通式閥門，其下端與旋流氣體混合器6的出口通過不銹鋼管路相連，切換閥門7控制混合氣體進入氣體反應管組件13中。氣體組分分析組件12是從旋流氣體混合器6后部接出的旁路引入待測氣體，可以使用針對特定氣體的在線分析儀，實現對待測混合氣體組份的實時動態分析，也可使用GC，對某個點的氣體組分進行較為詳細的分析。本裝置最關鍵的部分為氣體反應管組件13，由兩個平行設置，采用較厚的Pyrex 玻璃制成的三段式反應容器組成，最下段底部通過活塞經氣路與切換閥7相連，最下段的內部安裝有點火電極8和溫度傳感器9，在該段的頂部通過大口徑的微壓差單向閥10與次級管路相連，次級管路采用膨脹節結構，其中設置有多層金屬阻燃網11，該次級管路的上端是用于排氣的末端，其上方與尾氣抽氣泵相連，作用是在試驗結束后從反應管中將廢氣排出。微壓差單向閥10在不進氣時閥門封閉，保持氣體反應管組件13中氣體的靜止并與大氣壓力相平衡，進氣時閥門開啟，使氣流通過；氣體反應管組件13中點火產生氣體爆燃時閥蓋上升到錐體頂端，產生最大氣流通徑迅速泄壓。次級管路采用膨脹節設計，并在其中設置多層金屬阻燃網11，在發生爆燃時，火焰傳遞到阻燃網11，由于金屬良好的導熱特性會被快速降溫，并且膨脹節可以起到降低氣體流速的作用，也有良好的阻燃效應，可以防止排氣管路中的氣體被連續點燃，引起爆炸事故。由于利用兩個平行設置的三段式反應容器和控制混合氣體流向的切換閥7進行雙管連續切換點火測定，大大節約連續試驗的平衡時間并可以節約試驗氣體。電控單元組件通過電纜和數據線與氣體配置及管路組件、氣體組分分析組件、氣體反應管組件連接，全面監測并實時控制裝置中各傳感器、閥門及電極的工作情況。壓縮空氣與待測氣體的比例預先設定并由電控單元操縱旋流混合器及切換閥執行，通過流量傳感器實時反饋并進行掃描式連續切換點火測定。
具體操作時，先檢查整個裝置的密封性，然后使用與壓縮空氣瓶I和待測氣體氣瓶2相連的流量調節閥4進行設定，按流量比例進行混合氣體的配制。為了使進入氣體反應管組件13的可燃氣體均勻，兩路氣體應該通過旋流氣體混合器6混合均勻。使用切換閥7實現氣體反應管組件13交替點火的功能:首先利用切換閥7將混合氣體引入第一個反應容器中(以下簡稱A管)，待A管充滿反應混合氣，氣壓剛剛超過標準大氣壓并微微頂開其頂部的微壓差單向閥10，此時A管達到試驗點火要求，可以開始進行試驗。迅速的利用切換閥7將混合氣體引入另一個反應容器中(以下簡稱B管)，此時A管中氣體相對靜止，立即打開外置電控單元上控制點火電極8的開關，在A管中進行一次點火試驗。同時B管內新的混合氣體的預充也基本可以完成，從而可以進行下一步點火試驗。如此，利用切換閥7在A、B兩管之間進行切換，可以實現連續切換點火測定，既能實現靜態點火，又可以大大節約連續試驗的平衡時間并可以節約試驗氣體。本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的具體實施方式
僅是用來說明本發明，而并非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神范圍內，對以上所述具體實施方式
的變化、變型都將落在本發明的權利要求書范圍內。
權利要求
1.一種交替吹掃式雙管點火多元混合氣體可燃性測定裝置，其特征在于，該測定裝置包括氣體配置及管路組件、氣體組分分析組件、氣體反應管組件和外置電控單元組件， 所述的氣體配置及管路組件由壓縮空氣瓶、待測氣體氣瓶，以及與壓縮空氣瓶及待測氣體氣瓶連接的兩套分別串聯有穩流閥、流量調節閥、流量傳感器的氣體管路，旋流氣體混合器，以及用于氣體切換的切換閥組成； 所述的氣體組分分析組件是從旋流氣體混合器后部接出的旁路引入待測氣體，實現對待測混合氣體組份的實時動態分析或對某個點的氣體組分進行較為詳細的分析的在線分析儀； 所述的氣體反應管組件為兩個平行設置的三段式反應容器，最下段底部通過活塞經氣路與切換閥相連，最下段的內部安裝有點火電極和溫度傳感器，在該段的頂部通過大口徑的微壓差單向閥與次級管路相連，所述的次級管路采用膨脹節結構，其中設置有多層的金屬阻燃網，該次級管路的上端是用于排氣的末端，通過外延管路直通室外; 所述的電控單元組件通過電纜和數據線與氣體配置及管路組件、氣體組分分析組件、氣體反應管組件連接，全面監測并實時控制裝置中各傳感器、閥門及電極的工作情況。
2.根據權利要求1所述的一種交替吹掃式雙管點火多元混合氣體可燃性測定裝置，其特征在于，所述的旋流氣體混合器為待測氣體與壓縮空氣預混合的設備，將需要混合的待測氣體和壓縮空氣一起旋流泵入旋流蝸殼，高速旋轉的氣流在離心力下充分混合，并且逐步進入外腔，再沿切線方向排出，完成一個周期的混合過程。
3.根據權利要求1所述的一種交替吹掃式雙管點火多元混合氣體可燃性測定裝置，其特征在于，所述的切換閥為三通式閥門，其下端與旋流氣體混合器出口通過不銹鋼管路相連，切換閥門控制混合氣體進入氣體反應管組件中。
4.根據權利要求1所述的一種交替吹掃式雙管點火多元混合氣體可燃性測定裝置，其特征在于，利用兩個平行設置的三段式反應容器和控制混合氣體流向的切換閥進行雙管連續切換點火測定。
5.根據權利要求1所述的一種交替吹掃式雙管點火多元混合氣體可燃性測定裝置，其特征在于，壓縮空氣與待測氣體的比例預先設定并由電控單元操縱旋流混合器及切換閥執行，通過流量傳感器實時反饋并進行掃描式連續切換點火測定。
6.根據權利要求1所述的一種交替吹掃式雙管點火多元混合氣體可燃性測定裝置，其特征在于，所述的三段式反應容器的的最下段的頂部為大口徑微壓差單向閥結構，不進氣時閥門封閉，保持反應容器中氣體的靜止并與大氣壓力相平衡，進氣時閥門開啟，使氣流通過；反應容器中點火產生氣體爆燃時閥蓋上升到錐體頂端，產生最大氣流通徑迅速泄壓。
7.根據權利要求1所述的一種交替吹掃式雙管點火多元混合氣體可燃性測定裝置，其特征在于，所述的三段式反應容器的次級管路為具有降低氣體流速的作用膨脹節結構，所述的次級管路中設置多層的金屬阻燃網，在發生爆燃時，火焰傳遞到金屬網被快速降溫。
全文摘要
本發明涉及一種交替吹掃式雙管點火多元混合氣體可燃性測定裝置，包括氣體配置及管路組件、氣體組分分析組件、氣體反應管組件和外置電控單元組件，本發明主要是利用兩套平行的反應管構成的氣體反應管組件，通過外置電控單元控制的切換閥引導混合氣體在兩套反應管中間歇式切換，并通過流量傳感器進行實時反饋，方便的控制可燃氣體-空氣組分比例，并在其連續變化過程中，實現掃描式連續切換點火測定，在實際應用中可以大大節約混合氣體可燃性連續測定試驗的平衡時間，并可有效的節約試驗氣體。
文檔編號G01N25/54GK103163179SQ20131009544
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月22日 優先權日2013年3月22日
發明者劉剛, 張小沁, 儲德韌, 章明洪 申請人:上海天科化工檢測有限公司, 上海化工研究院