一種能夠改變環境壓力和氣氛條件的材料無焰熱解及有焰燃燒實驗箱的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及火災中固體可燃物無焰熱解和有焰燃燒特性研宄技術領域，具體來說是一種能夠改變環境壓力和氣氛條件的材料無焰熱解及有焰燃燒實驗箱。
【背景技術】
[0002]隨著我國國民經濟的快速發展，重大惡性火災及爆炸事故頻繁發生，直接危及人民的生命、財產，造成環境污染，引發生態失衡。減少火災及其相關災害對人類生產、生活及資源環境的危害，已成為迫切需要解決的重大問題之一。火災科學研宄中的一個重點是對固體可燃物燃燒特性的研宄，因為生活的周邊有很多固體可燃物，具有一定的火災危險性。建筑、森林中固體可燃物占的比重很大，工業上固體可燃物也有一定的比重。在火災中，這些固體可燃物可以是點火源，也可成為主要的可燃物。研宄發現，火災中固體可燃物熱解和燃燒時會發生形態變化，比如:木質材料燃燒時的炭化現象，以及其炭化層的縮聚、開裂現象；聚苯乙烯(XPS)燃燒時的熔融滴落現象等。這些燃燒過程中發生的形態變化，對固體可燃物的著火和火蔓延行為存在重大影響。
[0003]在實驗中，可利用不同壓力和氣氛濃度下的固體可燃物無焰熱解和有焰燃燒過程，消除火焰的影響或減緩物質燃燒反應速度，進而獲取一些可用于闡析固體可燃物熱解和燃燒時的形態變化機理的數據。也可以通過改變物質反應時環境的壓力和氧濃度這兩個物理參量，來考察壓力和氧濃度對反應過程的影響。既可對比常壓、常氧濃度的固體可燃物無焰熱解和有焰燃燒，獲取一系列實驗結論，也可根據具體地區環境的特定氣壓和氧濃度展開火災研宄。
[0004]目前已有的實驗箱不能滿足固體可燃物無焰熱解和有焰燃燒實驗的需求，無法快速響應實驗環境壓力變化，不能提供穩定的低壓環境、均勻的輻射熱源和適宜的照明效果。如專利申請號201010261671.5的專利文件(對比文件1)，公開了一種模擬實驗箱，通過壓力傳感器、進氣閥(手動)、真空泵控制箱內壓力的變化，但其主要存在以下問題:
[0005]1、無法提供氮氧混合環境，且不能改變氣氛條件
[0006]固體可燃物的無焰熱解實驗需要在穩定的惰性環境中進行，避免固體可燃物熱解時與氧氣反應產生火焰，從而對無焰熱解實驗結果造成比較大的誤差。而在對比文件I中，補氣進氣閥直接與外界相通，無法提供氮氧混合或純氮環境，并且不能改變氮氧混合比、改變氣氛條件。
[0007]2、真空泵的設計存在不足之處
[0008]在對比文件I中，把真空泵集成在反應箱底部，真空泵正常工作對實驗數據的采集會有電磁干擾，必須關閉真空泵才能采集到實驗數據。當達到實驗設定壓力后，需要關閉真空泵進行實驗，而關閉真空泵后，就不能保持箱內壓力的動態平衡。
[0009]3、未配備穩定輻射源
[0010]對比文件I中，采用電子點火器的設計，難以提供無焰熱解和有焰燃燒需要的穩定輻射熱流，不能滿足固體可燃物無焰熱解和有焰燃燒實驗的要求。且電子點火器不可移動，而在實驗過程中難以保證實驗樣品是在同一熱流下的反應數據。
[0011]再如專利申請號201310645998.6，公開了一種低氣壓飛機貨艙火災實驗模擬裝置，用于模擬飛機艙火災中的液體油池火災，實驗箱內環境模擬飛機艙內環境，限制了實驗裝置的使用范圍。調壓范圍都在30kPa以上，研宄的壓力范圍較窄，且無法涉及極限低壓的情況，限制了不同壓力下固體可燃物的無焰熱解和有焰燃燒研宄。此外，飛機貨艙箱體過大，使得箱內的環境監測點與樣品附近所處狀態(氣壓、氧濃度等)不一致，而樣品附近的壓力和氧濃度正是影響實驗的重要因素，也是固體可燃物的無焰熱解和有焰燃燒實驗的重要控制變量，故無法適用。
[0012]再如專利申請號201410209817.X公開了一種用于低壓環境下的碳煙特性研宄的燃燒裝置，用于液體油池火碳煙特性的研宄，實驗箱內設計僅適合液體油池火碳煙特性的研宄，限制了實驗裝置的使用范圍。調壓范圍都在30kPa以上，研宄的壓力范圍較窄，同樣無法涉及極限低壓的情況，限制了不同壓力下固體可燃物的無焰熱解和有焰燃燒研宄。
[0013]再如專利申請號為201310752345.8的專利文件，也公開了一種變低氣壓變氧濃度的火災試驗箱，調壓范圍為26.4kPa?101.3 kPa的壓力范圍，限制了不同壓力下固體可燃物的無焰熱解和有焰燃燒研宄。此外，由于缺少變頻真空泵(或者調節閥與真空泵)，其壓力的調節穩定性有待改善，還可能導致實驗開始后無法繼續控壓，而需要停泵工作，且其箱體過大，可能使得箱內的環境監測點與樣品附近所處狀態(氣壓、氧濃度等)不一致。
[0014]如何開發出一種改變環境壓力和氣氛條件的材料無焰熱解及有焰燃燒特性研宄的實驗裝置已經成為急需解決的技術問題。
【實用新型內容】
[0015]本實用新型的目的是為了解決現有技術中尚無適用于材料無焰熱解及有焰燃燒特性研宄實驗裝置的缺陷，提供一種能夠改變環境壓力和氣氛條件的材料無焰熱解及有焰燃燒實驗箱來解決上述問題。
[0016]為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下:
[0017]一種能夠改變環境壓力和氣氛條件的材料無焰熱解及有焰燃燒實驗箱，包括反應箱體，反應箱體側部活動安裝有實驗箱門，實驗箱門上設有觀察窗，反應箱體底部開有進氣孔，進氣管道接在進氣孔上且進氣管道位于反應箱體外，反應箱體上設有出氣孔、輻射源接線柱和航空插頭，出氣孔上安裝有壓力傳感器，
[0018]還包括進氣組件、出氣組件和輻射源組件，進氣組件包括氮氣瓶，氮氣瓶上通過減壓閥接有氮氣進氣管道，氮氣進氣管道引入進氣管道；出氣組件包括安裝在出氣孔上的出氣管道，出氣管道接入煙氣過濾集成箱，煙氣過濾集成箱中接出真空泵進氣管道，真空泵進氣管道連入真空泵，真空泵連出真空泵出氣管道；
[0019]輻射源組件包括固定安裝在反應箱體內的導軌平臺，輻射源固定板安裝在導軌平臺上與導軌平臺構成滑動配合，平板紅外輻射源安裝在輻射源固定板的下方，輻射源固定板上設有方形孔，平板紅外輻射源的導線穿過方形孔與輻射源接線柱相連；
[0020]導軌平臺的右端分別安裝有滑輪桿和平臺，滑輪桿的中部安裝有鋼絲滑輪，輻射源固定板的右側安裝有鋼絲，鋼絲的另一端安裝有重錘，鋼絲繞在鋼絲滑輪上，平臺上分別安裝有鐵鉤固定塊和立板，立板上安裝有電磁插銷，電磁插銷的電源控制線與航空插頭相連，鋼絲鐵鉤為“L”形，鋼絲鐵鉤的根部安裝在鐵鉤固定塊上且與鐵鉤固定塊構成轉動配合，掛環的一端栓在鋼絲滑輪下方的鋼絲上，掛環的另一端掛在鋼絲鐵鉤的下端，鋼絲鐵鉤的上端在掛環的下拉力作用下抵在電磁插銷上，且當電磁插銷處于收縮狀態時，掛環與鋼絲鐵鉤相脫落。
[0021]還包括放置在反應箱體內的樣品架，樣品架上放有電子天平，電子天平上放置有樣品托架，實驗樣品位于樣品托架上且位于平板紅外輻射源正下方30mm處。
[0022]還包括放置在反應箱體內的有焰燃燒樣品架，有焰燃燒樣品架上放有實驗樣品托盤，實驗樣品托盤上設有實驗樣品夾，實驗樣品夾上夾有XPS實驗樣品且XPS實驗樣品位于平板紅外福射源正下方1mm處。
[0023]所述的氮氣進氣管道上安裝有氮氣電磁閥，進氣管道的進氣端處安裝有進氣球閥，出氣管道上安裝有調節閥