一種熱塑性材料火蔓延行為實驗測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱塑性材料火蔓延特性的實驗測試裝置，特征是在被測樣品下部設(shè)置熔融液體固化系統(tǒng)，在試驗中可實時冷卻熱塑性被測樣品滴落的熔融液體，將熔融液體形成的池火與被測樣品火蔓延現(xiàn)象解耦，有利于深入研究熱塑性材料火蔓延過程中固體表面火蔓延現(xiàn)象與下部池火耦合作用機理；可根據(jù)需要的層數(shù)、布置方式，隨意布置樣品，使樣品層數(shù)、厚度、結(jié)構(gòu)、表面狀況均可不受限制地根據(jù)測試需要來調(diào)節(jié)，可測試的樣品較現(xiàn)有實驗裝置更加多樣，裝置使用更加靈活。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)合理，所使用的材料易得，工作性能穩(wěn)定、操作簡單、可實現(xiàn)重復(fù)性地操作，可適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)測試的需要。
【專利說明】一種熱塑性材料火蔓延行為實驗測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于安全工程測試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及災(zāi)害燃燒的實驗測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]熱塑性材料是指具有加熱軟化、冷卻硬化特性的塑料。常見的熱塑性材料有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等。目前已廣泛用于隔熱、保溫、防水、吸聲、減震等方面。熱塑性材料在燃燒過程中伴隨著融熔滴落現(xiàn)象，滴落的高溫溶液會促進火勢蔓延，具有極大的火災(zāi)危險性。
[0003]目前用于測定材料火蔓延的實驗裝置主要有依據(jù)《建筑材料表面燃燒試驗》BS476-7相關(guān)標準制作的建筑構(gòu)件產(chǎn)品表面火焰蔓延試驗裝置。這類儀器主要用于測定敞開空間條件下建筑材料表面火蔓延情況，確定材料的耐火等級。中國專利號221822225325公開了一種多參數(shù)耦合火蔓延試驗裝置，該裝置可研究溫濕度、氧濃度、輻射強度等多參數(shù)耦合作用下固體可燃物表面火焰高度、火蔓延速率、輻射強度、煙氣溫度和成分等數(shù)據(jù)。此實驗裝置可用于測定熱固性材料的火蔓延特性，然而熱塑性材料在燃燒過程中由于材料融熔滴落，通常產(chǎn)生固體表面火和池火同時燃燒的情況，極大的增加了火災(zāi)的危險性及火蔓延的速率。將熱塑性材料燃燒過程中池火和材料表面燃燒解耦，測定表面火蔓延速率，建立完善的熱塑性材料火蔓延模型，可為拓展和深化火災(zāi)科學(xué)理論體系，發(fā)展火災(zāi)防治技術(shù)提供理論支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種熱塑性材料火蔓延特性的實驗測試裝置，以彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，為研究熱塑性材料火蔓延機理提供實驗支撐，來滿足實驗及生產(chǎn)的需要。
[0005]本發(fā)明一種熱塑性材料火蔓延特性的實驗測試裝置，包括樣品支架、熔融液體固化系統(tǒng)和測控系統(tǒng)；所述的樣品支架為框架結(jié)構(gòu)，框架底部由底座支撐，樣品支架上部框架表面有貫穿的安裝孔，被測樣品通過安裝孔懸掛于樣品支架上；熔融液體固化系統(tǒng)由水池、皮帶傳動系統(tǒng)、供水裝置組成，其中水池由隔板a、隔板b分為三個區(qū)域，在靠近一側(cè)邊緣的區(qū)域放置皮帶傳動系統(tǒng)，皮帶傳動系統(tǒng)由滾輪、皮帶組成，皮帶套于滾輪表面，滾輪通過可旋轉(zhuǎn)軸承與水池壁面相連，可旋轉(zhuǎn)軸承穿過水池前后兩個壁面與動力裝置連接，在皮帶傳動系統(tǒng)靠近水池邊緣的區(qū)域通過供水管與供水水箱連接；供水管上有供水閥門，在靠近其他兩個區(qū)域的一側(cè)皮帶表面有刮泥板，刮泥板底部緊貼在水池底部，上部緊靠皮帶表面，寬度與水池寬度相同；在水池未安裝皮帶傳動系統(tǒng)的一側(cè)邊緣有排水口 ；所述測控系統(tǒng)由被測樣品表面的熱電偶，正對被測樣品表面的圖像記錄裝置通過數(shù)據(jù)線連接至主控計算機組成；其特征在于:水池的寬度大于樣品支架的寬度，水池安裝了皮帶傳動系統(tǒng)的一側(cè)放置于樣品支架下方；刮泥板靠近皮帶的面為鋒利刀鋒結(jié)構(gòu)，刀鋒面與皮帶表面相切；隔板b較隔板a聞度低。
[0006]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，可在水池?zé)o皮帶傳動系統(tǒng)一側(cè)的區(qū)域中設(shè)置抽水裝置，抽水裝置通過抽水管與水池安裝帶皮帶傳動系統(tǒng)的區(qū)域連接，抽水管上設(shè)置抽水閥門。
[0007]本發(fā)明裝置使用時，被測樣品寬度小于皮帶的寬度，長度小于樣品支架上部至水池表面的高度，根據(jù)測試需要在被測樣品表面需要測試的相關(guān)位置布設(shè)所需數(shù)量的熱電偶，將被測樣品通過樣品支架上部安裝孔固定于樣品支架上，將安裝了被測樣品的樣品支架跨過水池使被測樣品表面垂直于水池中皮帶的運動方向，放置于靠近水池邊緣的一側(cè)；關(guān)閉抽水裝置的抽水閥門，打開供水裝置的供水閥門，開通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，開啟傳動裝置電源，點火，至水池中水開始漫過隔板a，關(guān)閉供水裝置的供水閥門，開啟抽水裝置和抽水閥門；在此過程中，熱電偶獲得的模擬信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換輸入到測控系統(tǒng)的主控計算機進行數(shù)據(jù)存儲和計算處理；當(dāng)被測樣品燒盡，關(guān)閉數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及傳動裝置電源。
[0008]本發(fā)明一種熱塑性材料火蔓延特性的實驗測試裝置與現(xiàn)有火蔓延測試裝置相比較，由于本發(fā)明裝置在被測樣品下部增加了熔融液體固化系統(tǒng)，在實驗過程中，可實時冷卻熱塑性被測樣品滴落的熔融液體，將熔融液體形成的池火與被測樣品火蔓延現(xiàn)象解耦，克服了現(xiàn)有技術(shù)不能研究熱塑性材料火蔓延過程中熔融液體對上部被測樣品表面火蔓延過程影響機理的缺點；本發(fā)明裝置下部熔融液體固化系統(tǒng)內(nèi)采用抽水裝置，在實驗中水池內(nèi)不同區(qū)域的水可循環(huán)使用，起到了節(jié)約水資源的作用；本發(fā)明上部樣品支架為框架結(jié)構(gòu)，實驗時可根據(jù)需要的層數(shù)、布置方式，隨意布置樣品，使樣品層數(shù)、厚度、結(jié)構(gòu)、表面狀況均可不受限制地根據(jù)測試需要來調(diào)節(jié)，可測試的樣品較現(xiàn)有實驗裝置更加多樣，裝置使用更加靈活，克服了原有裝置測試中對材料尺寸限制的缺點；本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)合理，所使用的材料易得，工作性能穩(wěn)定、操作簡單、可實現(xiàn)重復(fù)性地操作，可適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)測試的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明一種熱塑性材料火蔓延速率實驗測試裝置的正視圖；
[0010]圖2為本發(fā)明實驗裝置側(cè)視圖。
[0011]圖3為實施例2中樣品支架結(jié)構(gòu)正視圖。
[0012]圖4為實施例2中樣品支架結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0013]實施例1:
[0014]圖1為本發(fā)明一種熱塑性材料火蔓延速率實驗測試裝置的正視圖；圖2為本發(fā)明實驗裝置側(cè)視圖。如上述附圖中所示，本發(fā)明一種熱塑性材料火蔓延速率實驗測試裝置，包括樣品支架12、熔融液體固化系統(tǒng)16和測控系統(tǒng)23 ;所述的樣品支架12為框架結(jié)構(gòu)，采用不銹鋼，表面涂抹防火涂料，框架各邊寬度為3cm，整體寬度和高度為1.5mX 2.0m,框架底部有底座11支撐，底座11向垂直于樣品支架12的兩個方向各延伸40cm，以確保安裝了被測樣品15的樣品支架12的穩(wěn)定性，樣品支架12上部框架表面有貫穿的安裝孔14，安裝孔14為長條形,寬度為Icm,間隔Icm布置,被測樣品15上部通過安裝孔14,采用螺釘27a固定于樣品支架12上，以確定實驗中被測樣品15的位置；熔融液體固化系統(tǒng)16由水池1、皮帶傳動系統(tǒng)2、供水裝置8組成，水池I采用不銹鋼材料制作，內(nèi)腔尺寸為1.3mX 1.3mX0.3m,米用隔板al9、隔板b20分為三個區(qū)域，隔板al9、隔板b20寬度與水池寬度相同，隔板al9高度為0.26m,隔板b20高度為0.24m,可使實驗中水池I中水不易溢出，隔板al9安裝在距離水池右側(cè)邊緣0.6m的位置，隔板b20安裝在距離水池右側(cè)邊緣1.1m的位置，隔板al9、隔板b20左右下三個方向焊接于水池內(nèi)部，使水池I形成相互獨立的三個區(qū)域，在隔板al9與水池右側(cè)邊緣組成的區(qū)域內(nèi)安裝皮帶傳動系統(tǒng)2，皮帶傳動系統(tǒng)2由滾輪17、皮帶4和可旋轉(zhuǎn)軸承3組成，皮帶4套于滾輪17上，滾輪17中部為可旋轉(zhuǎn)軸承3，可旋轉(zhuǎn)軸承3穿過水池I前后兩個壁面與動力裝置26連接，滾輪17長度為1.1m,直徑為0.1m,包括滾輪al7a和滾輪bl7b，皮帶4寬度與滾輪17寬度相同，皮帶傳動系統(tǒng)2下部邊緣距離水池I底部5cm，皮帶4和滾輪17在可旋轉(zhuǎn)軸承3的帶動下沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，在滾輪al7a靠近水池I左邊的邊緣有刮泥板18，刮泥板18長度為1.15m，采用不銹鋼制作，一邊至隔板al9邊緣，另一邊為鋒利的刀片結(jié)構(gòu)，刀片鋒面緊靠滾輪al7a邊緣的皮帶4表面，在安裝了皮帶傳動系統(tǒng)2的區(qū)域內(nèi)靠近水池I邊緣的一側(cè)中部通過供水管7與供水水箱6連接，供水管7上有供水閥門5，可向水池內(nèi)供水；在水池未安裝皮帶傳動系統(tǒng)2的一側(cè)邊緣有排水口 21 ;在隔板al9與隔板b20組成的區(qū)域內(nèi)安裝抽水裝置22，抽水裝置22通過抽水管10與水池I中安裝帶皮帶傳動系統(tǒng)2的區(qū)域連接，抽水管10上有抽水閥門9，可實現(xiàn)實驗過程中水池I中水的循環(huán)使用；所述測控系統(tǒng)23由被測樣品15表面的熱電偶13，正對被測樣品15表面的紅外熱像儀、攝像機等圖像記錄裝置25通過數(shù)據(jù)線連接至主控計算機24組成；
[0015]實驗過程中，被測樣品15為聚丙烯PP板，厚度6mm，樣品長度為1.6m，寬度為1.0m，在被測樣品15表面采用記號筆每隔Icm畫橫縱交錯垂直的標記線，在寬度方向的邊的一側(cè)靠近邊緣的位置每隔0.2m距離打直徑為3mm的孔，采用螺釘27a穿過直徑為3mm的孔，將被測樣品15固定于樣品支架12上，在長度方向的中垂線上，每隔0.1m設(shè)置直徑為Imm的貫穿孔，將直徑為Imm的熱電偶13探頭穿過被測樣品15直徑為Imm的貫穿孔，熱電偶13尖端露出被測樣品15表面1mm，熱電偶13為K型；將安裝了被測樣品15的樣品支架12跨過水池使被測樣品15表面垂直于水池I中皮帶4的運動方向，放置于皮帶4的中部；在被測樣品15面向抽水裝置22安裝側(cè)，距離被測樣品152m的位置設(shè)置紅外熱像儀和攝像機實時記錄火蔓延狀況，紅外熱像儀和攝像機鏡頭高度為Im ;將抽水裝置22的抽水閥門9關(guān)閉，打開供水水箱6的供水閥門5，開通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，開啟紅外熱像儀、攝像機并調(diào)節(jié)好焦距，開啟皮帶傳動系統(tǒng)2電源，點火，至水池中水開始漫過隔板b20，關(guān)閉供水裝置8的供水閥門5，開啟抽水裝置22的抽水閥門9 ;在此過程中，熱電偶13獲得的模擬信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換輸入到測控系統(tǒng)23的主控計算機24進行數(shù)據(jù)存儲和計算處理；當(dāng)被測樣品15燒盡，關(guān)閉數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳動裝置電源、紅外熱像儀和攝像機；本實施例可模擬熱塑性材料在無熔融池火影響下材料表面火蔓延規(guī)律，基于熱電偶測試數(shù)據(jù)及紅外熱像儀、攝像機記錄的圖片系列，可分析熱塑性材料表面火蔓延機理。
[0016]實施例2:
[0017]圖3為實施例2中樣品支架結(jié)構(gòu)正視圖；圖4為實施例2中樣品支架結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；本實施例中，被測樣品15為XPS擠塑板，在樣品支架12內(nèi)部增加樣品框32，樣品框32上部及左右兩側(cè)邊緣有固定孔33，樣品框32尺寸為1.6mX 1.0m,樣品框32左右兩個側(cè)邊采用連接桿29與樣品支架12連接，樣品框32可沿著連接桿29旋轉(zhuǎn)，通過樣品支架12上的旋鈕28和樣品板上的固定鈕30可固定樣品框32于一定角度處，樣品框32靠近連接桿29處設(shè)置角度記錄器31記錄被測樣品15角度；固定孔33為長條形，寬度為1cm，間隔Icm布置，采用螺釘27b將被測樣品15通過固定孔33固定于樣品框32上，樣品框32旋轉(zhuǎn)60°，被測樣品15下部邊緣位于皮帶4中部，其他設(shè)置于實施例1相同；本實施例可模擬一定角度的熱塑性材料表面火蔓延行為。
[0018]實施例3:
[0019]本實施例中，在被測樣品15面向隔板b20的一側(cè)距離被測樣品15表面6mm的位置增加石英隔熱板，紅外熱像儀、攝像機設(shè)置于平行于樣品表面，距離2m，高度為Im的位置，其他設(shè)置與實施例1相同；本實施例可模擬狹縫中熱塑性材料表面火蔓延行為。
[0020]實施例4:
[0021]本實施例中，將實驗裝置下部水池I更換為尺寸與水池I尺寸相同的不銹鋼容器，實驗時，容器中不加水，其他設(shè)置與實施例1相同；本實施例可模擬熱塑性材料火蔓延過程中下部池火和上部材料表面火蔓延耦合作用下的火蔓延行為。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明一種熱塑性材料火蔓延特性的實驗測試裝置，包括樣品支架(12)、熔融液體固化系統(tǒng)(16)和測控系統(tǒng)(23);所述的樣品支架(12)為框架結(jié)構(gòu)，框架底部由底座(11)支撐，樣品支架(12)上部框架表面有貫穿的安裝孔(14)，被測樣品(15)通過安裝孔(14)懸掛于樣品支架(12)上；熔融液體固化系統(tǒng)(16)由水池(I)、皮帶傳動系統(tǒng)(2)、供水裝置⑶組成，其中水池⑴由隔板a (19)、隔板b (20)分為三個區(qū)域，在靠近一側(cè)邊緣的區(qū)域放置皮帶傳動系統(tǒng)(2)，皮帶傳動系統(tǒng)(2)由滾輪(17)、皮帶(4)組成，皮帶(4)套于滾輪(17)表面，滾輪(17)通過可旋轉(zhuǎn)軸承(3)與水池(I)壁面相連，可旋轉(zhuǎn)軸承(3)穿過水池(I)前后兩個壁面與動力裝置(26)連接，在皮帶傳動系統(tǒng)(2)靠近水池(I)邊緣的區(qū)域通過供水管(7)與供水水箱(6)連接；供水管(7)上有供水閥門(5)，在靠近其他兩個區(qū)域的一側(cè)皮帶(4)表面有刮泥板(18)，刮泥板(18)底部緊貼在水池(I)底部，上部緊靠皮帶(4)表面，寬度與水池寬度相同；在水池(I)未安裝皮帶傳動系統(tǒng)(2)的一側(cè)邊緣有排水口(21);所述測控系統(tǒng)(23)山被測樣品(15)表面的熱電偶(13)，正對被測樣品(15)表面的圖像記錄裝置(25)通過數(shù)據(jù)線連接至主控計算機(24)組成；其特征在于:所述被測樣品(15)下部增加了熔融液體固化系統(tǒng)(16)。
2.如權(quán)利要求1所述熱塑性材料火蔓延特性的實驗測試裝置，特征在于:該熔融液體固化系統(tǒng)(16)的刮泥板(18)靠近皮帶(4)的面為鋒利結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述熱塑性材料火蔓延特性的實驗測試裝置，特征在于:所述熔融液體固化系統(tǒng)(16)內(nèi)采用抽水裝置(22)。
4.如權(quán)利要求1所述熱塑性材料火蔓延特性的實驗測試裝置，特征在于:所述樣品托架(34)可旋轉(zhuǎn)角度為0-360°。
【文檔編號】G01N31/12GK103792318SQ201310166620
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月24日
【發(fā)明者】黃冬梅, 王信群 申請人:中國計量學(xué)院