[发明专利]一种高原人工富氧环境可燃物燃烧速率测试装置

权利要求书

1.一种高原人工富氧环境可燃物燃烧速率测试装置，其特征是该装置由燃烧室、定位机构、配气系统、气流循环与浓度监测系统、抽真空系统、点火系统和数据采集系统七部分组成；

其中所述燃烧室由室门(2)、密封条(3)和燃烧室壳体(1)构成，密封条(3)通过室门(2)上的环形凹槽固定，当关闭室门时，采用螺栓固定，抽真空会导致外界大气压高于室内压力，从而将室门压紧，密封条与燃烧室壳体外壁吻合，保证气密性；燃烧室内下部放置一片石棉垫(29)，当激光点燃样品时，不会直接灼烧燃烧室材质，通过石棉垫将热量吸收，保护了燃烧室壳体；燃烧室内体积的大小由所燃烧样品的质量和所需气体组分浓度决定；燃烧室内气体总压能通过高精度真空压力表(26)读出；

所述定位机构由样品托(19)和样品夹持器(20)组成，样品托(19)上设有一个镂空燃烧孔(28)和两个定位柱(27)，定位柱(27)与定位通孔(32)相配合；两个对称定位柱(27)用于样品夹持器定位，镂空燃烧孔(28)便于室内气体对流通过；样品夹持器由上、下两片薄板组成，中央分别镂空形成上燃烧窗(30)、下燃烧窗(31)，放置样品时，只需将夹子打开，将样品平铺在夹持器中央，然后夹合，依靠夹持器材质自身重力压紧样品，放置于样品托上；在燃烧过程中，只有燃烧窗部位的可燃物能够燃烧，其余部会保持完好，这样能根据燃烧样品大小来改变样品托镂空燃烧孔和样品夹持器上、下燃烧窗的大小；

所述配气系统由氮气瓶(5)、质量流量计A(6)、流量调节阀A(7)、氧气瓶(8)、质量流量计B(9)和流量调节阀B(10)组成，根据所需气量进行配送，气体经气瓶减压后流入质量流量计，进行流量累积计量，经控制流量的流量调节阀后进入燃烧室；

所述气流循环与浓度监测系统由微型气泵(11)、流量调节阀C(13)和氧浓度传感器(12)构成，当燃烧室内气压稳定后，打开流量调节阀C，启动微型气泵，燃烧室内气体经过流量调节阀C、燃烧室和氧浓度传感器进行闭路循环流动，对燃烧室内气体进行混合；

所述抽真空系统由真空泵(14)、球阀A(15)和球阀B(16)组成，对燃烧室进行抽真空操作，取放样品时，燃烧室外部空气通过球阀A流入燃烧室，使燃烧室内外压力平衡，从而可以打开室门进行取放样操作；抽真空时，关闭燃烧室室门，打开真空泵，再打开球阀B，真空泵将燃烧室内气体抽至外部；

所述点火系统由激光器(17)、单晶锡化锌(18)组成，激光器发出的高强度激光通过单晶锡化锌进入燃烧室，高温光点打在样品一端，使样品点燃； 

所述数据采集系统由测温热电偶A(21)、热电偶B(22)、热电偶接线端(23)、A/D转换模块(24)和上位计算机(25)组成，测温热电偶A(21)和热电偶B(22)固定在样品托(19)上方，呈悬空状，通过热电偶接线端子(23)与A/D转换模块(24)相连；热电偶产生的电压信号经热电偶接线端子后输入A/D模块，模拟信号A/D模块转化为数字信号，再传至上位计算机，经软件绘出温度曲线，并能进行实时显示和数据保存。

2.如权利要求1所述的高原人工富氧环境可燃物燃烧速率测试装置，其特征是可燃物燃烧速率测试过程如下：首先，将样品通过样品夹持器安装在样品托上，然后，通过真空系统对燃烧室抽真空，之后，各单一高纯气体经质量流量计和流量调节阀在密封室内混合，通过质量流量计控制各气体的百分比，由高精度真空压力表显示气体总压，当满足气体总压和气体组分要求时，启动微型气泵对密封室内气体进行混合，通过氧浓度传感器监测气体组分浓度，浓度稳定后启动激光器，激光经单晶锡化锌后点燃样品，样品燃烧时，火焰先后通过两热电偶，热电偶产生的热电动势为电压信号，通过A/D转换模块和上位计算机得到热电偶温度变化曲线，选取两条热电偶对应曲线最高温度点间的时间差作为样品在两个固定距离热电偶间的燃烧时间，从而得出样品在该种气体总压和气体组分浓度下的燃烧速率。

3.如权利要求1所述的高原人工富氧环境可燃物燃烧速率测试装置，其特征是燃烧室室门上设一透明有机玻璃窗(4)，能对室内燃烧过程实时监测。

4.如权利要求1所述高原人工富氧环境可燃物燃烧速率测试装置，其特征是所述的定位机构通过圆柱和通孔对齐，通过镂空燃烧孔和上、下燃烧窗保证了不同样品燃烧部分相同，确保了取样的精确度。

5.如权利要求1所述的高原人工富氧环境可燃物燃烧速率测试装置，其特征是所述的点火系统采用激光点火，激光通过固定在燃烧室壳体上的单晶体进入室内，避免了明火点火过程中可燃气体的增加和室内氧量的消耗。