[发明专利]一种可变密度、气体流速的阴燃特性实验装置和测试方法

权利要求书

1.一种可变密度、气体流速的阴燃特性实验装置，其特征在于，包括顺次电连通的气体储气瓶组、控制分析平台和阴燃实验台；所述阴燃实验台包括精准密度调控装置、精准角度调节装置、可控辅助加热装置、嵌入式热电偶、热流计；所述控制分析平台包括气体流速控制系统、位移调控盘、角度调控盘、功率调控盘、温度数据采集装置、热流数据采集装置、气体毒性分析装置、数据存储装置、急停按钮、电源按钮以及测定按钮。

2.根据权利要求1所述的一种可变密度、气体流速的阴燃特性实验装置，其特征在于，所述精准密度调控装置设于阴燃实验台的阴燃腔室内部，可精准改变阴燃实验台的阴燃腔室的体积，进而有效控制试样材料的密度；

所述精准角度调节装置设于阴燃实验台的阴燃腔室外部，可调节阴燃实验台的阴燃腔室的倾斜角度，实现不同倾斜角度的阴燃实验；

所述可控辅助加热装置设于阴燃实验台的阴燃腔室下部，可灵活调整辅助加热的面积及功率，实现不同加热环境的实验条件；

所述嵌入式热电偶设于阴燃实验台的阴燃腔室内部，用于记录阴燃过程中试样材料内部温度变化；

所述热流计设于阴燃实验台的阴燃腔室内部，用于记录阴燃过程中试样材料内部热流变化。

3.根据权利要求1所述的一种可变密度、气体流速的阴燃特性实验装置，其特征在于，所述精准密度调控装置包括单相电机、液压泵、油缸和PLC，PLC分别与单相电机、液压泵和油缸电连通，油缸上设有电磁换向阀，PLC与电磁换向阀电连通，单相电机与液压泵电连通；单相电机带动液压泵工作，压力油通过电磁换向阀进入油缸使油缸上下运动；利用PLC技术精准控制油缸的移动距离，通过改变阴燃腔室的体积控制试样材料的密度。

4.根据权利要求1所述的一种可变密度、气体流速的阴燃特性实验装置，其特征在于，所述气体流速控制系统用于控制氮氧气体比例及气体流入速度；位移调控盘、角度调控盘和功率调控盘分别精准控制试样材料的密度、阴燃腔室的倾斜角度和辅助加热环境条件；温度数据采集装置用于分析试样材料内部温度变化情况；热流数据采集装置用于分析试样材料内部热流变化情况；气体毒性分析装置用于分析阴燃产生气体的毒性成分；数据存储装置用于记录温度测定系统、热流测定系统和烟气毒性分析装置的输出数据。

5.根据权利要求1所述的一种可变密度、气体流速的阴燃特性实验装置，其特征在于，所述气体流速控制系统包括配比阀、均匀腔室和流量阀，配比阀有效调节氮气和氧气的输入比例，进入均匀腔室内进行搅拌，混合均匀后通过流量阀控制气体进入阴燃腔室的速度。

6.根据权利要求1所述的一种可变密度、气体流速的阴燃特性实验装置，其特征在于，所述可控辅助加热装置采用同心圆设计理念，共设置6组互相独立的同圆心、不同半径的电阻丝，可以实现不同加热面积的灵活调控；同时可以调节功率调控盘，实现不同加热功率的灵活调控。

7.根据权利要求1或3所述的一种可变密度、气体流速的阴燃特性实验装置，其特征在于，所述精准角度调节装置包括主动齿轮、从动齿轮和弹杆，主动齿轮和从动齿轮啮合，弹杆设于从动齿轮上，电动机开启，皮带带动主动齿轮旋转，通过动力传动带动从动齿轮旋转，进而使得阴燃腔室旋转；利用PLC控制主动齿轮和从动齿轮的旋转角度，进而实现有效控制阴燃腔室的旋转角度；如需恢复到垂直状态，将弹杆拔出即可，阴燃腔室会在重力的作用下恢复到垂直状态。

8.一种可变密度、气体流速的阴燃特性测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)调节试样材料密度，根据实验要求，称取一定质量的试样材料，采用密度＝质量/体积公式求得实验所需调控的体积，利用精准密度调控系统有效控制试样体积，调节至实验所需密度；

(2)调节阴燃腔室角度，在角度调控盘设置所需实验角度，启动角度调节装置的电动机，阴燃腔室在电动机的带动下旋转至实验所需角度；若将阴燃腔室恢复成垂直角度，将弹杆拔出即可，阴燃腔室在重力的作用下恢复垂直，而后松开弹杆即可；

(3)打开氮气和氧气气瓶，调节氮气、氧气输入压力旋钮至指定输入压力，调节氮氧比例旋钮控制氮气、氧气的输入比例，调节流量阀控制气体的输出流速，混合气体通过气体均匀装置以较低流速均匀地进入阴燃腔室内；

(4)通气1min，以确保燃烧室内气体达到指定氮氧比例及气体流速；

(5)开启计算机，打开与该设备相配套的分析软件，分析软件主要用于记录实验过程中烟气毒性分析仪、温度数据采集系统、热流数据采集系统所记录的实验数据；

(6)调节加热条件，调节辅助加热控制系统，选择不同辅助加热模式，6种加热面积，6种加热功率，选择所需加热模式即可；

(7)打开分析控制平台中的开始按钮，实时记录实验过程中试样材料内部温度变化、热流分布及烟气毒性；

(8)持续加热24h，观测试样材料在辅助加热条件下的阴燃现象，并记录试样内部温度变化、热流分布及烟气毒性等参数数据；

(9)关闭氮气、氧气气瓶，关闭气体流速控制阀；关闭辅助加热系统；待温度恢复室温后，打开阴燃腔室出料口，清理阴燃残渣；关闭精准密度调节系统；将阴燃腔体恢复成垂直状态；实验结束；

(10)实验数据分析，分析试样内部温度变化、热流分布及烟气毒性；定量分析对比密度、气体流速、角度、加热条件对阴燃过程的影响，评估试样材料的火灾危险性。