用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置的製作方法

2023-05-27 09:36:31

專利名稱：用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於煙霧測試的採樣裝置，尤其涉及一種新型的用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置。
背景技術：
在火災中，易燃可燃材料會產生大量有毒氣體，人體吸入會出現嚴重的中毒症狀， 失去行動能力。在我國以往火災中，大部分的傷亡，都是因為建築材料燃燒發出的一氧化碳等有毒氣體和濃煙導致的，煙霧逐漸成為大災死亡的主要元兇。因此，對於建築材料再燃燒分解過程中的煙霧濃度與毒性測試和分析尤為重要。基於德國工業標準DIN53436的火災煙霧毒性評價裝置中，它採用了開放式的氣體流動方式，通過對材料熱解產生的氣體進行成分分析，評價其毒性。針對動物暴露染毒評價方法，國家公安部2006年發布了國家標準GB/T 20285-2006材料產煙毒性危險分級。其採用等速載氣流，穩定供熱的環形爐對質量均勻的試件進行等速移動掃描加熱，在充分產煙的情況下進行動物染毒試驗，從而判定材料產煙毒性危險所屬的級別。但是目前相關資料中對動物染毒試驗的環境參數(如溫度溼度和氣壓等)沒有相關明確的規定，並未充分考慮恆定環境參數對於動物染毒的影響。如何設計出合理的建築材料燃燒煙霧的採樣裝置來確保動物染毒裝置中環境參數在小範圍內波動，是完善試驗煙霧測試評價，改善試驗結果的重複性的關鍵因素之一。
發明內容為解決上述中存在的問題與缺陷，本實用新型提供了一種用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置。所述技術方案如下用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置，包括煙霧輸入模塊、染毒試驗箱模塊、煙霧輸出模塊、溫溼度和氣壓控制模塊、運動狀況通信模塊、溫溼度和氣壓測量模塊以及電源模塊，所述染毒試驗箱模塊分別與煙霧輸入模塊、運動狀況通信模塊、溫溼度和氣壓測量模塊及煙霧輸出模塊相連接；所述溫溼度和氣壓控制模塊與煙霧輸入模塊相連；所述電源模塊分別與所述運動狀況通信模塊及溫溼度和氣壓測量模塊相連。本實用新型提供的技術方案的有益效果是1、用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置提供了一套完整的機械結構系統，根據國家標準GB/T 20285-2006材料產煙毒性危險分級中的相關規定，為材料產煙毒性的動物染毒試驗提供了較為合理有效的動物試驗和運動記錄平臺，操作性強。2、用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置採用氣體分流的方法，通過把稀釋氣分成三路，利用氣體流量控制閥控制各路流量比以控制稀釋氣的溫溼度，最終控制動物染毒箱中試驗煙霧的溫溼度，在穩定產煙的情況下保持較為穩定的試驗溫溼度值，為產煙毒性試驗提供更為準確可參考的實驗環境。[0010]3、本用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置採用氣體穩壓閥來控制染毒箱內的氣壓環境，穩壓閥在染毒箱試驗煙霧輸入口處與染毒箱相連，通過調節穩壓閥來控制染毒箱的流動氣壓，在穩定產煙的情況下染毒箱保持較為穩定的試驗環境氣壓值，為產煙毒性試驗提供更為準確可參考的實驗環境。4、本用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置在煙霧輸出處設計了試驗煙霧的樣品採集口和尾氣處理裝置，可以為進行進一步的試驗煙霧成分分析提供樣品，同時對於尾氣的合理處理減少有毒的試驗煙霧對實驗環境和操作人員的危害。

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型的機械硬體結構示意圖；圖3是本實用新型的控制流程圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述如圖1所示，展示了本實用新型的結構，該結構包括煙霧輸入模塊1、染毒試驗箱模塊2、煙霧輸出模塊3、溫溼度和氣壓控制模塊4、運動狀況通信模塊5、溫溼度和氣壓測量模塊6以及電源模塊7，所述染毒試驗箱模塊分別與煙霧輸入模塊、運動狀況通信模塊、溫溼度和氣壓測量模塊及煙霧輸出模塊相連接；所述溫溼度和氣壓控制模塊與煙霧輸入模塊相連；所述電源模塊分別與所述運動狀況通信模塊和溫溼度和氣壓測量模塊相連。上述煙霧輸入模塊1包括稀釋氣輸入裝置12、載氣輸入裝置13及試驗煙霧混合室14 ；染毒試驗箱模塊2包括換向裝置21和染毒箱22 ；煙霧輸出模塊3包括樣品採集口 31和尾氣處理裝置32 ；溫溼度和氣壓控制模塊4包括氣體流量控制閥41、氣體增溫裝置42、氣體加溼裝置43及氣體穩壓閥44 ；運動狀況通信模塊5包括霍爾傳感器51、ARM處理器52及IPv6通信接口 53 ；溫溼度和氣壓測量模塊6包括氣體溫溼度傳感器61、氣體壓力傳感器62、MCS51單片機63及液晶顯示裝置64。上述煙霧輸入模塊還包括空氣源11。如圖2所示，展示了本實用新型機械硬體結構，上述煙霧輸入模塊中的空氣源11 為空氣壓縮機抽取潔淨乾燥的環境空氣，通過載氣輸入裝置中的載氣流量控制器202、稀釋氣輸入裝置中的稀釋氣流量控制器203和輸氣管分別輸出兩路氣體，開啟加熱爐201，對試驗材料進行加熱，載氣通到試驗材料加熱產煙室把煙霧送到染毒箱，稀釋氣通過溫溼度調節模塊後與毒煙載氣在試驗煙霧混合室14混合，實現控制試驗煙霧溫溼度的功能。其中載氣流量控制器和稀釋氣流量控制器均為可調節的2. 5級流量計。上述染毒試驗箱模塊中的換向裝置為三通旋塞換向閥211，在材料未穩定產煙或者煙霧的溫溼度參數未調節合適時，控制三通旋塞換向閥使煙霧直接通過煙霧輸出模塊通到大氣中去，在材料穩定產煙且煙霧參數調節合適後，控制三通旋塞換向閥使煙霧通到染毒箱中開始動物染毒試驗。染毒箱22為煙霧毒性試驗場所。上述煙霧輸出模塊作用為試驗煙霧的後處理。樣品採集口 31為進一步對試驗煙霧的毒性進行成分分析提供真空瓶裝樣品採集。尾氣處理裝置32採用微粒過濾器直接與輸出管相連，通過微粒過濾器過濾試驗煙霧尾氣中的毒顆粒和部分化學氣體，避免汙染試驗環境，保障實驗人員的安全。上述煙霧輸入模塊、染毒試驗箱模塊和煙霧輸出模塊順次相連，組成了煙霧毒性試驗的完整氣體通路。上述溫溼度和氣壓測量模塊用於測量試驗毒氣的溫溼度和染毒箱環境的氣體壓力值。試驗煙霧混合室是煙霧載氣和已調節稀釋氣實現儘可能均勻混合的場所，通過該混合室的作用為染毒箱提供穩定的試驗煙霧。氣體溫溼度傳感器61採用SHTll數字溫溼度傳感器晶片，安裝在試驗煙霧混合室中，採集混合後試驗煙霧的溫度和溼度數據。氣體壓力傳感器62採用MS5605-02BA微型氣壓傳感器，安裝在染毒箱中，採集染毒箱中的流動氣體的氣壓數據。MCS51單片機63通過接受氣體溫溼度傳感器和氣體壓力傳感器的信號，經數據處理後輸出顯示模塊顯示即時溫溼度和氣壓值。液晶顯示裝置64採用七段LED顯示電路，七段LED選用⑶4511解碼器及七段數碼管DPY_7-SEG，用以表示溫度值、溼度值和氣體壓力值。上述溫溼度和氣壓控制模塊通過調節稀釋氣的溫溼度來調節混合後試驗煙霧的溫溼度，通過調節氣體穩壓閥來調節染毒箱中的氣體壓力值。上述氣體流量控制閥包括有三個，三個流量控制閥分為三路並聯連接於稀釋氣輸入裝置，三個氣體流量控制閥分別為直輸氣體流量控制閥204、增溫氣體流量控制閥205和加溼氣體流量控制閥206，其中直輸氣體流量控制閥控制不需處理稀釋氣的流量，加溼氣體流量控制閥控制需要進行加溼作用的氣體的流量，增溫氣體流量控制閥控制需要加熱的氣體的流量，通過調節三個處理不同的氣體流量比例，實現對稀釋氣的溫度控制，進而實現對混合後試驗煙霧的溫度控制。三個流量控制器均採用可調節的2. 5級流量計。氣體加溼裝置43採用ME系列氣體加溼管，氣體增溫裝置42採用熱管型氣體加熱器，上述增溫氣體流量控制閥和加溼氣體流量控制閥分別與增溫裝置和加溼裝置串聯連接。氣體穩壓閥44採用KJ-WYF-03型氣體穩壓閥，在染毒箱試驗霧入口處與染毒箱相連，通過調節穩壓閥的穩定輸出壓力，實現對染毒箱內試驗環境氣體壓力的控制。上述運動狀況通信模塊中的霍爾傳感器51採用開關型霍爾元件，輸出數字量； ARM處理器52採用ARM處理器EP9302，通過接收傳感器測量信號，內部進行數據處理並記錄動物的運行狀況；IPv6通信接口用於ARM處理器與上位機的數據傳送，以便進行後續的數據處理和運動顯示。電源模塊提供包括運動狀況通信模塊電源，溫溼度和氣壓測量模塊電源以及增溼加熱裝置電源。如圖3所示，展示了用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置的使用控制流程。試驗開始後，換向閥至煙霧直接外排狀態，溫溼度和氣壓測量模塊工作；上述是三通旋塞換向閥調到煙霧直接通到煙霧輸出模塊的狀態，以將非穩定產煙狀態的煙霧不經染毒箱直接處理。確保煙霧輸出模塊的尾氣處理裝置安裝正確。溫溼度和氣壓測量模塊中的氣體溫溼度傳感器、氣體壓力傳感器、MCS51單片機和液晶顯示裝置置於工作狀態，開始實時測量顯示所測對象的溫溼度和氣壓。打開空氣源，調節載氣至規定流量，關稀釋氣；
5[0030]上述具體包括打開空氣源後，調節載氣流量控制器使載氣至指定流量，調節稀釋氣流量控制器關閉稀釋氣。開加熱爐，等待；具體包括開啟加熱爐，對試驗材料進行加熱。過程中產生的煙霧最終通過尾氣處理裝置進行淨化處理，一直到穩定產煙狀態後，進行下一步驟。調節稀釋氣流量至指定範圍，並開啟氣體增溫裝置和氣體加溼裝置。協調調節直輸氣體流量控制閥、增溫氣體流量控制閥和加溼氣體流量控制閥，必要情況下可以調節增溫氣體流量控制閥和氣體加溼裝置提高或降低增溫加溼效果，觀察液晶顯示的溫度溼度顯示，是否達到指定範圍，沒有達到，重複本步驟直到顯示試驗煙霧的溫度溼度達到要求的範圍，進行下一步驟。放動物至染毒箱，運動狀況通信模塊工作，換向閥至煙霧通入染毒箱；將試驗動物放入染毒箱中，並保證染毒箱關閉嚴實；運動狀況通信模塊中的霍爾傳感器、ARM處理器和IPv6通信接口置於工作狀態。旋轉三通旋塞換向閥使接通煙霧輸入模塊和染毒試驗箱模塊，使試驗煙霧穩定通入染毒箱中。調節氣體穩壓閥，觀察液晶顯示的染毒箱流動氣體環境的氣壓值，重複此步驟直至所測氣壓值達到要求的範圍。微調直輸氣體流量控制閥，增溫氣體流量控制閥和加溼氣體流量控制閥，使試驗氣體的溫度溼度再次保持在要求的範圍內。判斷是否需要成分分析採樣，如果需要，則在樣品取樣口進行試驗煙霧樣品取樣。待到規定的試驗時間後，打開染毒箱，取出試驗動物到指定容器後，繼續後期觀察，然後迅速關上染毒箱。關閉加熱爐，關閉溫溼度和氣壓測量模塊、運動狀況通信模塊、氣體增溫裝置和氣體加溼裝置。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置，其特徵在於，所述裝置包括煙霧輸入模塊、染毒試驗箱模塊、煙霧輸出模塊、溫溼度和氣壓控制模塊、運動狀況通信模塊、溫溼度和氣壓測量模塊以及電源模塊，所述染毒試驗箱模塊分別與煙霧輸入模塊、運動狀況通信模塊、溫溼度和氣壓測量模塊及煙霧輸出模塊相連接；所述溫溼度和氣壓控制模塊與煙霧輸入模塊相連；所述電源模塊分別與所述運動狀況通信模塊及溫溼度和氣壓測量模塊相連。
2.根據權利要求1所述的用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置，其特徵在於，所述煙霧輸入模塊包括載氣輸入裝置、稀釋氣輸入裝置及試驗煙霧混合室；染毒試驗箱模塊包括換向裝置和染毒箱；煙霧輸出模塊包括樣品採集口和尾氣處理裝置；溫溼度和氣壓控制模塊包括氣體流量控制閥、氣體增溫裝置、氣體加溼裝置及氣體穩壓閥；運動狀況通信模塊包括霍爾傳感器、ARM處理器及IPv6通信接口 ；溫溼度和氣壓測量模塊包括氣體溫溼度傳感器、氣體壓力傳感器、MCS51單片機及液晶顯示裝置。
3.根據權利要求2所述的用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置，其特徵在於，所述溫溼度和氣壓控制模塊中的氣體流量控制閥包括有三個，三個流量控制閥分為三路並聯連接於稀釋氣輸入裝置。
4.根據權利要求3所述的用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置，其特徵在於，所述三個流量控制閥分別為直輸氣體流量控制閥、增溫氣體流量控制閥和加溼氣體流量控制閥。
5.根據權利要求4所述的用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置，其特徵在於，所述增溫氣體流量控制閥和加溼氣體流量控制閥分別與氣體增溫裝置和氣體加溼裝置串聯連接。
6.根據權利要求2所述的用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置，其特徵在於，所述氣體穩壓閥通過染毒箱的煙霧入口處與所述染毒箱相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種用於建築材料燃燒煙霧測試的多層協調採樣裝置，包括煙霧輸入模塊、染毒試驗箱模塊、煙霧輸出模塊、溫溼度和氣壓控制模塊、運動狀況通信模塊、溫溼度和氣壓測量模塊以及電源模塊，所述染毒試驗箱模塊分別與煙霧輸入模塊、運動狀況通信模塊、溫溼度和氣壓測量模塊及煙霧輸出模塊相連接；所述溫溼度和氣壓控制模塊與煙霧輸入模塊相連；所述電源模塊分別與所述運動狀況通信模塊及溫溼度和氣壓測量模塊相連。本實用新型在建築材料產煙毒性分析系統中，通過結合採用氣體分流和多路流量控制調節材料穩定產煙後的煙霧溫度、溼度和試驗染毒箱的氣壓，能夠更好地給染毒試驗提供一個穩定的溫溼度和氣壓環境。
文檔編號G01N1/28GK202057533SQ201120143910
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月9日 優先權日2011年5月9日
發明者季勇 申請人:廣州信禾電子設備有限公司