一種微型量熱儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種材料阻燃性能的檢測儀器，具體的說是一種成本低、精度高、操作方便、適用范圍廣的微型量熱儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展、物質(zhì)財富和人口密度的增加，火災(zāi)的頻率和造成的危害也越來越大，而采用阻燃材料是減少和防止火災(zāi)的戰(zhàn)略性措施之一，近30年來，各國對材料的阻燃化給予了越來越密切的關(guān)注；由于阻燃材料在火災(zāi)中的燃燒行為非常復(fù)雜，單一的燃燒測試方法不能完全描述其燃燒性能，因此人們試圖通過對阻燃材料測試與表征方法的研宄，從多方面更完備地評價阻燃材料的阻燃性能；而目前用來測量和表征材料阻燃性能的儀器如:氧指數(shù)儀、水平/垂直燃燒儀、氧彈量熱儀均不能模擬真實火災(zāi)的燃燒行為，而且很多對材料阻燃燒性能測試的儀器僅能作可燃或難燃或不燃的定性測試，難以對材料進行定量分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是:提出了一種成本低、精度高、操作方便、適用范圍廣的微型量熱儀。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的:一種微型量熱儀，包含機架，機架上設(shè)置有試樣組件、進氣回路、排氣回路和控制系統(tǒng)；所述試樣組件包含送樣電缸、支撐桿、分解室和燃燒室；所述進氣回路包含氧氣路、氮氣路、空氣路、調(diào)壓閥、電磁閥和質(zhì)量流量控制器；所述氧氣路經(jīng)過調(diào)壓閥、電磁閥和質(zhì)量流量控制器通向燃燒室，氮氣路和空氣路經(jīng)過調(diào)壓閥、電磁閥和質(zhì)量流量控制器通向分解室；所述燃燒室上設(shè)置有排氣口，排氣口排出的氣體經(jīng)過質(zhì)量流量控制器到達順磁型氧氣濃度傳感器形成排氣回路；所述控制系統(tǒng)控制進氣、排氣、送樣以及反饋檢測數(shù)據(jù)。
[0005]優(yōu)選的，所述分解室和燃燒室上設(shè)置有加熱爐；加熱爐分為兩段，一段與分解室對應(yīng)，一段與燃燒室對應(yīng)；所述支撐桿、分解室、燃燒室和兩段加熱爐上均設(shè)置有溫度傳感器，支撐桿上的溫度傳感器位于樣品杯的下側(cè)；所述支撐桿通過軟接觸密封模組設(shè)置在送樣電缸上。
[0006]優(yōu)選的，所述氧氣路、氮氣路和空氣路分別在機架上對應(yīng)設(shè)置有氧氣入口、氮氣入口和空氣入口 ；所述氧氣路通過燃燒室上的第二氧氣入口進入燃燒室。
[0007]優(yōu)選的，所述機架的頂部設(shè)置有多組散熱孔。
[0008]優(yōu)選的，所述機架上還設(shè)置有干燥器、冷凝器和散熱風(fēng)扇，其中散熱風(fēng)扇設(shè)置在與分解室和燃燒室相對應(yīng)的位置上。
[0009]由于上述技術(shù)方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
本發(fā)明的微型量熱儀，基于耗氧量原理:每燃燒IKG氧氣將會產(chǎn)生13.1MJ的熱量這一原理，對材料燃燒的熱釋放速率方面進行實驗，更好地模擬材料在真實火災(zāi)環(huán)境下的燃燒行為，對研宄材料的阻燃機理有很大的幫助；微形量熱儀成本低、精度高、操作相對容易、對實驗場地的要求較低、實驗過程更安全及易受控制；工作時，儀器可在幾秒內(nèi)就可確定基本化學(xué)熱數(shù)值，預(yù)測材料防火性能，可以使用很小的樣品，如l_50mg，就可以迅速確定參數(shù)，如特定熱釋放率、有效燃燒熱和點燃溫度，適用各種材料的阻燃性能的量化測試。
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步說明:
附圖1為本發(fā)明的一種微型量熱儀的示意圖；
附圖2為本發(fā)明的一種微型量熱儀的剖視圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖來說明本發(fā)明。
[0012]如附圖1-2所示，本發(fā)明所述的一種微型量熱儀，包含機架1，機架I上設(shè)置有試樣組件、進氣回路、排氣回路和控制系統(tǒng)，機架I的頂部設(shè)置有多組散熱孔2 ;所述試樣組件包含送樣電缸11、支撐桿12、分解室13和燃燒室14 ;所述分解室13和燃燒室14上設(shè)置有加熱爐15 ;加熱爐15分為兩段，一段與分解室13對應(yīng)，一段與燃燒室14對應(yīng)；所述支撐桿12、分解室13、燃燒室14和兩段加熱爐15上均設(shè)置有溫度傳感器，本儀器的溫度傳感器主要使用熱電偶；所述支撐桿12上的溫度傳感器位于樣品杯的下側(cè)，支撐桿12通過軟接觸密封模組16設(shè)置在送樣電缸11上；所述進氣回路包含氧氣路、氮氣路、空氣路、調(diào)壓閥21、電磁閥22和質(zhì)量流量控制器23，其中調(diào)壓閥21以空氣三聯(lián)件的形式設(shè)置；所述氧氣路、氮氣路和空氣路分別在機架I上對應(yīng)設(shè)置有氧氣入口 24、氮氣入口 25和空氣入口 26 ;其中氧氣路經(jīng)過調(diào)壓閥21、電磁閥22和質(zhì)量流量控制器23通向燃燒室14，氧氣路的氧氣通過燃燒室14上的第二氧氣入口 27進入燃燒室14 ;氮氣路和空氣路經(jīng)過調(diào)壓閥21、電磁閥22和質(zhì)量流量控制器23通向分解室13 ;所述氧氣路的氧氣在進入氧氣入口 24之前需預(yù)先配置好濃度，而氮氣和空氣分別根據(jù)需要進行無氧分解和有氧分解，氧氣路、氮氣路、空氣路上均可加裝單向閥，以避免氣體回流；所述燃燒室14上設(shè)置有排氣口 31，排氣口 31排出的氣體經(jīng)過質(zhì)量流量控制器23到達順磁型氧氣濃度傳感器32形成排氣回路；順磁型氧氣濃度傳感器32用來分析氣體的氧濃度；所述機架I上還設(shè)置有干燥器41、冷凝器42和散熱風(fēng)扇43，以保持儀器的干燥和冷卻，其中散熱風(fēng)扇43設(shè)置在與分解室13和燃燒室14相對應(yīng)的位置上。
[0013]所述控制系統(tǒng)的電氣元件3設(shè)置在機架I上，控制系統(tǒng)包含PLC控制系統(tǒng)、溫控模塊、數(shù)據(jù)采集、分析模塊、上位機控制軟件以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器和信號變送放大器；所述PLC控制系統(tǒng)控制電氣元件的相應(yīng)動作；溫控模塊控制加熱爐的溫度，并進行調(diào)節(jié)，同時采集溫度傳感器的檢測值，并將檢測值輸出至上位機控制軟件中；數(shù)據(jù)采集和分析模塊主要負責(zé)采集和分析傳感器檢測的數(shù)據(jù)，如氧濃度，溫度等；上位機控制軟件包括顯示部分、控制部分、輸入部分及計算部分:顯示部分主要顯示采集到的數(shù)據(jù)，如溫度和氧濃度，以及電氣元件的相應(yīng)動作，如開關(guān)的通與斷；控制部分通過串口通訊協(xié)議由PC機向PLC控制系統(tǒng)輸入相應(yīng)的參數(shù)進行控制；輸入部分是由PLC控制系統(tǒng)向PC機傳輸相應(yīng)的參數(shù)；計算部分則是依據(jù)相關(guān)輸入的參數(shù)值來計算熱釋放率、有效燃燒熱和點燃溫度等；模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量輸出至質(zhì)量流量控制器23中；模數(shù)轉(zhuǎn)換器和信號變送放大器將順磁型氧氣濃度傳感器32中接收到的檢測值轉(zhuǎn)化成數(shù)字量輸出至數(shù)據(jù)采集和分析模塊中。
[0014]工作時，將樣品放置在支撐桿12上的樣品杯中，并通過送樣電缸11將其移動到分解室13中，選擇相應(yīng)的升溫模式及有氧分解或無氧分解，將樣品不斷的進行分解，并將分解后產(chǎn)生的氣體在燃燒室14中不斷的與預(yù)先配置好濃度的氧氣混合進行燃燒，通過順磁型氧氣濃度傳感器32檢測氧濃度的變化，最終得到樣品的耗氧量，并由此計算出樣品的熱釋放率、有效燃燒熱和點燃溫度等參數(shù)。
[0015]上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種微型量熱儀，其特征在于:包含機架(I)，機架(I)上設(shè)置有試樣組件、進氣回路、排氣回路和控制系統(tǒng)；所述試樣組件包含送樣電缸(11)、支撐桿(12)、分解室(13)和燃燒室(14);所述進氣回路包含氧氣路、氮氣路、空氣路、調(diào)壓閥(21)、電磁閥(22)和質(zhì)量流量控制器(23);所述氧氣路經(jīng)過調(diào)壓閥(21)、電磁閥(22)和質(zhì)量流量控制器(23)通向燃燒室(14)，氮氣路和空氣路經(jīng)過調(diào)壓閥(21)、電磁閥(22)和質(zhì)量流量控制器(23)通向分解室(13);所述燃燒室(14)上設(shè)置有排氣口(31)，排氣口(31)排出的氣體經(jīng)過質(zhì)量流量控制器(23)到達順磁型氧氣濃度傳感器(32)形成排氣回路；所述控制系統(tǒng)控制進氣、送樣、排氣以及反饋檢測數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型量熱儀，其特征在于:所述分解室(13)和燃燒室(14)上設(shè)置有加熱爐(15);加熱爐(15)分為兩段，一段與分解室(13)對應(yīng)，一段與燃燒室(14)對應(yīng)；所述支撐桿(12)、分解室(13)、燃燒室(14)和兩段加熱爐(15)上均設(shè)置有溫度傳感器，支撐桿(12)上的溫度傳感器位于樣品杯的下側(cè)；所述支撐桿(12)通過軟接觸密封模組(16)設(shè)置在送樣電缸(11)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型量熱儀，其特征在于:所述氧氣路、氮氣路和空氣路分別在機架(I)上對應(yīng)設(shè)置有氧氣入口(24)、氮氣入口(25)和空氣入口(26);所述氧氣路通過燃燒室(14)上的第二氧氣入口(27)進入燃燒室(14)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型量熱儀，其特征在于:所述機架(I)的頂部設(shè)置有多組散熱孔(2)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型量熱儀，其特征在于:所述機架(I)上還設(shè)置有干燥器(41)、冷凝器(42)和散熱風(fēng)扇(43)，其中散熱風(fēng)扇(43)設(shè)置在與分解室(13)和燃燒室(14)相對應(yīng)的位置上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微型量熱儀，包含機架，機架上設(shè)置有試樣組件、進氣回路、排氣回路和控制系統(tǒng)；試樣組件包含送樣電缸、支撐桿、分解室和燃燒室；進氣回路包含氧氣路、氮氣路、空氣路、調(diào)壓閥、電磁閥和質(zhì)量流量控制器；燃燒室上設(shè)置有排氣口，排氣口排出的氣體經(jīng)過質(zhì)量流量控制器到達順磁型氧氣濃度傳感器形成排氣回路；控制系統(tǒng)控制進氣、排氣、送樣以及反饋檢測數(shù)據(jù)；本發(fā)明的微型量熱儀，基于耗氧量原理對材料的熱釋放率、有效燃燒熱和點燃溫度等特性進行實驗，更好地模擬材料在真實火災(zāi)環(huán)境下的燃燒行為，其成本低、精度高、操作相對容易、對實驗場地的要求較低、實驗過程更安全及易受控制,適用各種材料的阻燃性能的量化測試。
【IPC分類】G01N25/22
【公開號】CN104897722
【申請?zhí)枴緾N201510217215
【發(fā)明人】賀名歡
【申請人】蘇州菲尼克斯質(zhì)檢儀器有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年4月30日