陰燃特性測試裝置及使用方法
【專利摘要】本發明公開一種陰燃特性檢測裝置，包括加熱爐、用于放置試驗樣品的試樣架、2個溫度傳感器、溫度控制系統；加熱爐包括加熱爐管、加熱電阻帶、圓柱管，加熱爐管安裝在圓柱管的中心部位，加熱電阻帶均勻地纏繞在加熱爐管四周，加熱爐底部連接空氣穩流器，加熱爐頂部連接氣流罩，試樣架位于加熱爐內部，一個溫度傳感器位于試樣架中心，另一個溫度傳感器位于試樣架與加熱爐內壁之間，加熱電阻帶、溫度傳感器均與溫度控制系統電性連接，本發明還公開了該裝置的使用方法。本發明能夠有效的檢測材料是否具有陰燃特性。
【專利說明】陰燃特性測試裝置及使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及檢測【技術領域】，尤其涉及一種陰燃特性測試儀。
【背景技術】
[0002]陰燃是一種蔓延緩慢無火焰出現的燃燒形式，它屬于火災的初起階段，由于沒有明火，只是冒煙，一般不會引人注意，令火勢在不知不覺中慢慢擴大，一旦遇到合適條件，就會迅速轉化為焰火，造成更大危害。陰燃是一種很獨特的燃燒過程。它與有焰燃燒不同，其只在氣固相界面處燃燒，不產生火焰或火焰貼近可燃物表面的一種燃燒形式，燃燒過程中可燃物質成熾熱狀態，燃燒很緩慢，單位時間內釋放的熱量比較小。
[0003]同時，陰燃具有一定的隱蔽性，在陰燃轉化成明火燃燒前，通常不易覺察。有很多火災事故都是由于材料的陰燃引起的。
[0004]2001年10月14日，江蘇省響水縣一紡織公司棉花倉庫露天堆垛突然起火，1060件棉花包，近100噸的棉花全部過火，造成了 15萬余元的經濟損失。經現場周密勘查和技術鑒定，火災是棉花自燃所致。
[0005]2005年3月6日凌晨2時30分，甘肅省銀川市興慶區大中電器超市發生火災，火災引燃樓內1000余平方米的地方，造成直接經濟損失11萬余元。2005年9月3日早晨6時左右，位于興慶區新華街的世紀主流卡拉OK發生火災，燒毀裝修材料等物品價值達19萬余元。消防部門的調查結果顯示，這2起火災的罪魁禍首驚人地一致——陰燃的鋸末。
[0006]2006年4月3日凌晨約4點，上海市外高橋保稅區的一間棉花倉庫陰燃起火，約1000平方米內的500噸棉花發生燃燒。
[0007]2007年10月26日凌晨3點左右，烏魯木齊市一間甘草粉倉庫陰燃起火，庫存的150噸甘草貨物全部被燒毀，消防人員歷時14小時用了 100噸水才將陰燃的干草粉火災撲滅。
[0008]2009年2月24日22時23分，廣西玉林市興業縣石南鎮的微粒板廠曬場因管理人員在巡視曬場過程中吸煙，遺留火種，致使曬場內粗紙發生陰燃，隨后引發火災事故，過火面積達1500平方米。
[0009]通過研究發現，很多固體物質，如紙張、鋸末、纖維織物、纖維素板、膠乳橡膠以及某些多孔熱固性塑料等，都有可能發生陰燃。對于材料是否具有陰燃特性，目前國內外沒有可以測試材料是否具有陰燃特性的檢測儀器。
【發明內容】
[0010]本發明旨在提供一種陰燃特性測試裝置，可以檢測材料是否具有陰燃特性，同時公開其使用方法。
[0011]為達到上述目的，本發明是采用以下技術方案實現的:
[0012]本發明公開的陰燃特性檢測裝置，包括加熱爐、用于放置試驗樣品的試樣架、2個溫度傳感器、溫度控制系統；所述加熱爐包括加熱爐管、加熱電阻帶、圓柱管，所述加熱爐管安裝在圓柱管的中心部位，所述加熱電阻帶均勻地纏繞在加熱爐管四周，加熱爐底部連接空氣穩流器，加熱爐頂部連接氣流罩，所述試樣架位于加熱爐內部，一個溫度傳感器位于試樣架中心，另一個溫度傳感器位于試樣架與加熱爐內壁之間，所述加熱電阻帶、溫度傳感器均與溫度控制系統電性連接。
[0013]進一步的，還包括支架和試樣架插入裝置，所述試樣架插入裝置一端與支架連接，另一端連接試樣架，所述加熱爐、空氣穩流器和氣流罩三者的組合體安裝在支架上，加熱爐位于支架上方，空氣穩流器位于支架內，所述支架設置有底座和氣流屏。
[0014]進一步的，所述加熱爐管外表面與圓柱管內表面之間填充有保溫材料，所述空氣穩流器的上段外部和氣流罩的外部包裹有礦棉纖維。
[0015]優選的，所述加熱爐管的材質為密度為2800±300kg/m3的鋁礬土耐火材料，加熱爐管高150± Imm,內徑145± Imm,壁厚10± Imm ;加熱電阻帶為0.2mm厚、3mm寬的80/20的鎳鉻電阻帶；空氣穩流器為兩端開口的截頂圓錐形，其大端與加熱爐連接，空氣穩流器的高為500mm,大端內徑為145± Imm,小端內徑為10±0.5mm,空氣穩流器采用厚度為Imm的鋼板制作，內表面光滑，空氣穩流器與加熱爐之間密封連接；氣流罩為圓柱形，高50mm、內徑145±lmm，采用厚度為Imm的鋼板制作，氣流罩與加熱爐上部接口處的內表面光滑。
[0016]優選的，所述試樣架為采用耐熱鋼絲制成的立體鋼絲網籃，其邊長為100mm，，所述耐熱鋼絲直徑為0.5?0.6mm,網孔尺寸為2mmX 2mm,試樣架內空尺寸為10mmX 10mm ;所述試樣架插入裝置由內徑為6_的不銹鋼管制成，試樣架懸掛在試樣架插入裝置上。
[0017]進一步的，所述溫度傳感器為熱電偶，所述熱電偶為絲經0.3mm,外徑1.5_的K型鎧裝熱電偶，所述溫度控制系統包括:
[0018]用于記錄和實時顯示加熱爐的爐體溫度的溫度記錄儀，所述爐體溫度為放置在試樣架與加熱爐爐壁之間的傳感器檢測到的溫度；
[0019]用于設定加熱爐溫度和升溫速率的溫度調節器；
[0020]用于控制加熱電阻帶得電/失電的加熱開關；
[0021 ] 用于控制整個溫度控制系統和加熱爐供電的電源開關。
[0022]優選的，本發明還包括配置有能夠實時記錄溫度數據并形成溫度時間曲線的數據采集軟件的計算機，所述計算機與位于溫度控制系統的數據采集板卡連接，所述數據采集板卡連接溫度記錄儀。
[0023]本發明還公開了所述陰燃特性檢測裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0024]步驟1、將要試驗的試樣裁取為10mmX 100mm,對于松散類材料，試樣的體積為10mmX 10mmX 10mm ；
[0025]步驟2、將試樣置于試樣架內，并懸掛在試樣架插入裝置的頂端，通過旋轉或升降試樣架插入裝置，將盛放試樣的試樣架放入加熱爐中，并使之位于加熱爐的中心；
[0026]步驟3、將2個溫度傳感器穿過試樣架插入裝置，將一個溫度傳感器插入試樣中心位置，另一個溫度傳感器放置在試樣架與加熱爐爐壁之間，并使兩個溫度傳感器處于同一水平線上；
[0027]步驟4、打開溫度控制系統的電源開關，通過溫度調節器按溫度預定值設定加熱上限溫度，所述加熱上限溫度低于試樣的燃點，同時按照升溫速率預定值設置升溫速率；
[0028]步驟5、打開計算機，啟動數據采集軟件；
[0029]步驟6、打開溫度控制系統的加熱開關，使加熱爐開始升溫并計時，加熱爐溫度從室溫開始升至設定值，當加熱爐的爐體溫溫度達到設定值時，維持該溫度至24h，同時數據采集軟件開始運行；
[0030]步驟7、按照設定間隔采樣2個溫度傳感器檢測的溫度值，并采用計算機記錄，同時繪制上述2個溫度值隨時間的變化曲線；
[0031]步驟8、試驗結果判定:通過步驟7中所述2個溫度值對比，如果在試驗周期內，如果位于試樣的中心的傳感器檢測到的溫度不大于爐體溫度，則判定試樣沒有陰燃傾向；如果試樣中心溫度在某段時間高于爐體溫度，則表明試樣具有自加熱特性，判定該試樣存在陰燃傾向。
[0032]優選的，步驟6中所述升溫速率預定值為0.5°C /分鐘。
[0033]優選的，步驟7中所述設定間隔為10秒。
[0034]本發明能夠有效的檢測材料是否具有陰燃特性，具有以下特點和有益效果:
[0035]1、本發明設計科學，結構合理，其一，設計了一個環形加熱爐，保證了內部溫度的均勻性；其二，設置加熱爐溫度低于材料的燃點；其三，利用了具有陰燃特性的材料在陰燃時內部溫度會高于外部溫度的特性。
[0036]2、本發明操作簡單，可控性好，具體的，安裝好試樣，按照試驗要求，設置好所需溫度，啟動試驗程序，根據測試結果生成的溫度時間曲線即可判定材料是否具有陰燃特性，整個試驗過程簡單快捷，易于控制；成本低，實用效果好。
[0037]3、本發明體積小巧，用料經濟，構造巧妙，成本較低，本發明能夠廣泛應用于市場監督和試驗室檢驗，能產生較高的經濟效益和社會效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]圖1為本發明結構示意圖；
[0039]圖中:1-加熱爐、2-氣流罩、3-圓柱筒、4-加熱電阻帶、5-加熱爐管、6-試樣架、7-不銹鋼支架、8-空氣穩流器、9-氣流屏、10-溫度記錄儀、11-溫度調節器、12-溫度控制系統、13-電源開關、14-計算機、15-加熱開關、16-試樣架插入裝置、17-外部熱電偶、18-中心熱電偶。
【具體實施方式】
[0040]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進行進一步詳細說明。
[0041]如圖1所示，本發明公開的陰燃特性檢測裝置包括加熱爐1、試樣架6、試樣架插入裝置16、2個熱電偶、空氣穩流器8、氣流罩2、不銹鋼支架7、溫度控制系統12和計算機14。
[0042]加熱爐I由加熱爐管5、加熱電阻帶4、圓柱管3組成。
[0043]加熱爐管5采用密度為2800±300kg/m3的鋁礬土耐火材料制成，高150±lmm，內徑145±lmm,壁厚10±lmm,加熱爐管5安裝在一個由隔熱材料制成的高150mm、壁厚1mm的圓柱管3的中心部位，以便將加熱爐管5定位。
[0044]加熱電阻帶4均勻地纏繞在加熱爐管四周，在通電后，它們共同作用提供一個穩定的溫度場。加熱電阻帶4采用為0.2_厚、3_寬的80/20的鎳鉻電阻帶制成。在加熱爐管5和加熱電阻帶4的外部與圓柱管3之間的環狀空間采用適當的保溫材料進行填充。
[0045]加熱爐5底部連接一個兩端開口的倒錐形的空氣穩流器8，加熱爐5頂部連接一個氣流罩2,空氣穩流器8長500mm,內徑從145± Imm的頂部均勻縮減至內徑為10±0.5mm的底部，空氣穩流器8采用Imm厚薄鋼板制作，內表面光滑，且與加熱爐之間的接口緊密，不漏氣；氣流罩2也采用Imm薄鋼板制作,氣流罩高50mm、內徑145 ± Imm,與加熱爐上部接口處的內表面應光滑，空氣穩流器8的上部和氣流罩2的外部采用礦棉纖維進行隔熱處理。
[0046]加熱爐1、空氣穩流器8和氣流罩2三者的組合體安裝在穩固的不銹鋼支架7上，該不銹鋼支架具有底座和氣流屏9，氣流屏9用以減少空氣穩流器8底部的氣流抽力，氣流屏高550mm，空氣穩流器8底部高于不銹鋼支架7底座250mm。
[0047]加熱爐5內部放置試樣架6，試樣架為采用耐熱鋼絲制成的邊長為10mm的立體鋼絲網籃，鋼絲直徑為0.5?0.6mm,網孔尺寸為2_X2mm,試樣架內空尺寸為10mmX 100mm,用于放置試驗樣品；試樣架插入裝置16由內徑為6_的不銹鋼管制成，并固定在不銹鋼支架7上，試樣架6懸掛在試樣架插入裝置16上，通過旋轉或移動試樣架插入裝置16能平穩地使試樣架6沿加熱爐I軸線上下移動。
[0048]加熱爐I內設置有兩支測溫熱電偶，一支為中心熱電偶18，另一支為外部熱電偶17，中心熱電偶18位于試樣架內，并插入試樣中心，用于測量試樣中心位置的溫度，外部熱電偶17放置在試樣架與加熱爐爐壁之間，用于測量加熱爐的爐體溫度，熱電偶采用絲經為0.3mm,外徑為1.5mm的K型銷裝熱電偶；熱電偶穿過試樣架插入裝置16, —端連接在溫度控制系統12上，另一端置于加熱爐I內部；當然，熱電偶也可采用其他合適的溫度傳感器替代。
[0049]溫度控制系統12可調節加熱電阻帶4的加熱功率，使加熱電阻帶4的溫度按要求升高到設定值，從而控制整個加熱爐I的溫度，溫度控制系統12包括溫度調節器11，溫度記錄儀10，電源開關13以及加熱開關15 ;溫度調節器11可設定加熱爐I的溫度和升溫速率，加熱開關用于加熱電阻帶4通電，電源開關15控制整個溫度控制系統12和加熱爐I的供電，溫度記錄儀10可實時顯示加熱爐I的爐體溫度，通過溫度控制系統12配備的數據采集板卡將2個熱電偶檢測的溫度值傳遞給計算機。
[0050]計算機14的數據采集軟件可實時記錄溫度數據并最終形成溫度時間曲線，溫度時間曲線為2條，分別為中心熱電偶18和外部熱電偶17的檢測結果。
[0051]本發明還公開了所述陰燃特性檢測裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0052]步驟1、將要試驗的試樣裁取為10mmX 100mm,對于松散類材料，試樣的體積為10mmX 10mmX 10mm ；
[0053]步驟2、將試樣置于試樣架內，并懸掛在試樣架插入裝置的頂端，通過旋轉或升降試樣架插入裝置，將盛放試樣的試樣架放入加熱爐中，并使之位于加熱爐的中心；
[0054]步驟3、將2個溫度傳感器穿過試樣架插入裝置，將一個溫度傳感器插入試樣中心位置，另一個溫度傳感器放置在試樣架與加熱爐爐壁之間，并使兩個溫度傳感器處于同一水平線上；
[0055]步驟4、打開溫度控制系統的電源開關，通過溫度調節器按溫度預定值設定加熱上限溫度，所述加熱上限溫度低于試樣的燃點，同時按照0.5°C /min的升溫速率預定值設置升溫速率；
[0056]步驟5、打開計算機，啟動數據采集軟件；
[0057]步驟6、打開溫度控制系統的加熱開關，使加熱爐開始升溫并計時，加熱爐溫度從室溫開始升至設定值，當加熱爐的爐體溫溫度達到設定值時，維持該溫度至24h，同時數據采集軟件開始運行；
[0058]步驟7、按照10秒的設定間隔采樣2個溫度傳感器檢測的溫度值，并采用計算機記錄，同時繪制上述2個溫度值隨時間的變化曲線；
[0059]步驟8、試驗結果判定:通過步驟7中所述2個溫度值對比，如果在試驗周期內，如果位于試樣的中心的傳感器檢測到的溫度不大于爐體溫度，則判定試樣沒有陰燃傾向；如果試樣中心溫度在某段時間高于爐體溫度，則表明試樣具有自加熱特性，判定該試樣存在陰燃傾向。
[0060]當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種陰燃特性檢測裝置，其特征在于:包括加熱爐、用于放置試驗樣品的試樣架、2個溫度傳感器、溫度控制系統；所述加熱爐包括加熱爐管、加熱電阻帶、圓柱管，所述加熱爐管安裝在圓柱管的中心部位，所述加熱電阻帶均勻地纏繞在加熱爐管四周，加熱爐底部連接空氣穩流器,加熱爐頂部連接氣流罩,所述試樣架位于加熱爐內部,一個溫度傳感器位于試樣架中心，另一個溫度傳感器位于試樣架與加熱爐內壁之間，所述加熱電阻帶、溫度傳感器均與溫度控制系統電性連接。
2.根據權利要求1所述的陰燃特性檢測裝置，其特征在于:還包括支架和試樣架插入裝置，所述試樣架插入裝置一端與支架連接，另一端連接試樣架，所述加熱爐、空氣穩流器和氣流罩三者的組合體安裝在支架上，加熱爐位于支架上方，空氣穩流器位于支架內，所述支架設置有底座和氣流屏。
3.根據權利要求1所述的陰燃特性檢測裝置，其特征在于:所述加熱爐管外表面與圓柱管內表面之間填充有保溫材料，所述空氣穩流器的上段外部和氣流罩的外部包裹有礦棉纖維。
4.根據權利要求1所述的陰燃特性檢測裝置，其特征在于:所述加熱爐管的材質為密度為2800±300kg/m3的鋁礬土耐火材料，加熱爐管高150±1臟，內徑145±lmm，壁厚10± Imm;加熱電阻帶為0.2mm厚、3mm寬的80/20的鎳鉻電阻帶；空氣穩流器為兩端開口的截頂圓錐形，其大端與加熱爐連接，空氣穩流器的高為500mm,大端內徑為145±lmm,小端內徑為10±0.5mm,空氣穩流器米用厚度為Imm的鋼板制作，內表面光滑，空氣穩流器與加熱爐之間密封連接；氣流罩為圓柱形，高50mm、內徑145± Imm,采用厚度為Imm的鋼板制作，氣流罩與加熱爐上部接口處的內表面光滑。
5.根據權利要求2所述的陰燃特性檢測裝置，其特征在于:所述試樣架為采用耐熱鋼絲制成的立體鋼絲網籃，其邊長為100mm，所述耐熱鋼絲直徑為0.5?0.6mm,網孔尺寸為2mmX 2mm,試樣架內空尺寸為10mmX 10mm ;所述試樣架插入裝置由內徑為6mm的不銹鋼管制成，試樣架懸掛在試樣架插入裝置上。
6.根據權利要求1所述的陰燃特性檢測裝置，其特征在于:所述溫度傳感器為熱電偶，所述熱電偶為絲經0.3_，外徑1.5mm的K型鎧裝熱電偶，所述溫度控制系統包括: 用于記錄和實時顯示加熱爐的爐體溫度的溫度記錄儀，所述爐體溫度為放置在試樣架與加熱爐爐壁之間的傳感器檢測到的溫度； 用于設定加熱爐溫度和升溫速率的溫度調節器； 用于控制加熱電阻帶得電/失電的加熱開關； 用于控制整個溫度控制系統和加熱爐供電的電源開關。
7.根據權利要求1所述的陰燃特性檢測裝置，其特征在于:還包括配置有能夠實時記錄溫度數據并形成溫度時間曲線的數據采集軟件的計算機，所述計算機與位于溫度控制系統的數據采集板卡連接，所述數據采集板卡連接溫度記錄儀。
8.一種適用于權利要求1-7所述的陰燃特性檢測裝置的使用方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1、將要試驗的試樣裁取為10mmX 100mm，對于松散類材料，試樣的體積為10mmX 10mmX 10mm ； 步驟2、將試樣置于試樣架內，并懸掛在試樣架插入裝置的頂端，通過旋轉或升降試樣架插入裝置，將盛放試樣的試樣架放入加熱爐中，并使之位于加熱爐的中心； 步驟3、將2個溫度傳感器穿過試樣架插入裝置，將一個溫度傳感器插入試樣中心位置，另一個溫度傳感器放置在試樣架與加熱爐爐壁之間，并使兩個溫度傳感器處于同一水平線上； 步驟4、打開溫度控制系統的電源開關，通過溫度調節器按溫度預定值設定加熱上限溫度，所述加熱上限溫度低于試樣的燃點，同時按照升溫速率預定值設置升溫速率； 步驟5、打開計算機，啟動數據采集軟件； 步驟6、打開溫度控制系統的加熱開關，使加熱爐開始升溫并計時，加熱爐溫度從室溫開始升至設定值，當加熱爐的爐體溫溫度達到設定值時，維持該溫度至24h，同時數據采集軟件開始運行； 步驟7、按照設定間隔采樣2個溫度傳感器檢測的溫度值，并采用計算機記錄，同時繪制上述2個溫度值隨時間的變化曲線； 步驟8、試驗結果判定:通過步驟7中所述2個溫度值對比，如果在試驗周期內，如果位于試樣的中心的傳感器檢測到的溫度不大于，，則判定試樣沒有陰燃傾向；如果試樣中心溫度在某段時間高于爐體溫度，則表明試樣具有自加熱特性，判定該試樣存在陰燃傾向。
9.根據權利要求7所述的使用方法，其特征在于:步驟6中所述溫速率預定值為0.5°C /min。
10.根據權利要求7所述的使用方法，其特征在于:步驟7中所述設定間隔為10秒。
【文檔編號】G01N31/12GK104330518SQ201410578697
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月24日 優先權日:2014年10月24日
【發明者】劉松林, 趙成剛, 劉軍軍, 鄧小兵, 曾緒斌, 朱劍 申請人:公安部四川消防研究所