专利名称：一种用于测量喷雾气雾剂燃烧热的氧弹及使用方法
技术领域：
本发明涉及喷雾气雾剂燃烧热测量的装置和方法，特别涉及一种测量喷雾气雾剂燃烧热的氧弹，以及使用该氧弹测量喷雾气雾剂燃烧热的方法。该氧弹能直接应用于传统的氧弹式量热仪中，代替传统氧弹测量喷雾气雾剂的燃烧热，以解决传统氧弹式量热仪不能测量喷雾气雾剂燃烧热的问题；同时，配合该氧弹，提出一种测量喷雾气雾剂燃烧热的方法，该方法有利于提高喷雾气雾剂燃烧热测量的准确性；方法中提供的充氧表压值和喷雾气雾剂充注质量的公式，有利于喷雾气雾剂的完全燃烧，以保证燃烧热测量的准确性。
背景技术：
气雾剂一般分为泡沫气雾剂和喷雾气雾剂两大类。常见的泡沫气雾剂有摩丝、剃须泡沫等，常见的喷雾气雾剂有如空气清新剂、杀虫气雾剂、自动喷漆、轮胎养护喷雾剂等。随着我国近年来对气雾剂火灾危险性分级系列标准的不断完善，气雾剂燃烧热的测量逐渐变为一个重要的问题。在我国喷雾气雾剂火灾危险性分级系列国家标准[I]《GB/T 21630-2008危险品喷雾剂点燃距离试验方法》，[2]《GB/T 21631-2008危险品喷雾剂封闭空间点燃试验方法》中，明确了燃烧热的测量是判断喷雾气雾剂火灾危险性分级的一个重要前提。目前，传统的量热仪器氧弹式量热仪通常只用于固体和难挥发液体的燃烧热的测量，不能直接用于易挥发液体燃烧热的测量。喷雾气雾剂类似于易挥发液体，其中一些易燃组分容易挥发，同样不能直接用氧弹式量热仪来测量。一些文献中提到了利于辅助容器测量易挥发液体燃烧热的方法。所述文献包括[陈龙武，沈鹤柏作品的《挥发性液体样品燃烧热的测定方法》[J].化学教育，1982，6:44-45]，[戴镇泽，鲍慈光，洪品杰的《测定液体燃烧热的一种简便方法》[J].云南大学学报，1985,7(4) :457-460] ο在ASTM D 240 标准试验方法[ASTM D240-2002 Standard Test Method for Heatof Combustion of Liquid Hydrocarbon Fuels by Bomb Calorimeter.]中，推荐借助胶囊或玻璃容器作为辅助容器来测量易挥发液体的燃烧热。国家标准GB/T 21614-2008 [GB/T 21614-2008危险品喷雾剂燃烧热试验方法]参考将ASTM D 240的方法用于喷雾气雾剂燃烧热的测量。然而借助胶囊或玻璃容器来测量喷雾气雾剂燃烧热的方法存在很大的不足。简述如下
胶囊法是将喷雾气雾剂喷入胶囊(药用明胶胶囊)中，用胶带粘住胶囊接口，然后将装着喷雾气雾剂的胶囊放入氧弹仪中，在高压氧气环境下燃烧，测量总燃烧热。将总燃烧热减去胶囊的燃烧热、胶带的燃烧热以及点火丝引火线等的燃烧热，即可获得喷雾气雾剂的燃烧热。这种方法的缺点在于首先，喷雾气雾剂在喷入胶囊内的过程中，绝大多数会喷射至胶囊以外，四处喷洒，污染试验环境，导致试验人员过多接触及吸入，造成身体损害，同时，胶囊接口处容易被喷雾弄湿，使胶带粘性下降，难以粘牢。第二，在喷射过程中，易燃气体组分迅速挥发损失，使得测量值不准确，操作人员动作越缓慢，测量误差越大。第三，由于喷雾气雾剂的喷射效应，胶囊中的已经存在的喷雾气雾剂液体会被喷射而入的气液吹打溅出，从而使胶囊难以装满。而如果胶囊中收纳的喷雾气雾剂太少，将导致试验误差增大。第四，一些种类的喷雾气雾剂对胶囊的溶解能力较强，容易使胶囊发软，难以用胶带封口，操作速度稍慢，胶囊在放入氧弹仪弹筒之前就破裂泄漏，导致试验失败；一些含气体较多的喷雾气雾剂，在胶囊中产生的气体压力太大，胶带难以粘住其封口。这种方法对环境污染大、对操作人员身体伤害大，操作较难，试验失败率较高，测试准确度也难以保障。玻璃容器法是指以特制玻璃容器代替胶囊完成上述试验。将喷雾气雾剂喷入特制的薄壁玻璃容器中，封口后放入氧弹筒中，当引火源将玻璃容器烧破时，喷雾气雾剂便在弹筒中与高压氧气发生燃烧反应，从而测得喷雾气雾剂的燃烧热。这种方法报道较少，原因是第一，这种方法同样存在胶囊法的第一和第二种问题。第二，在将玻璃容器有可能在点火之前就被高压氧气压碎，碎了的玻璃渣可能会扣住部分液态喷雾气雾剂导致其不能完全燃烧，使试验误差增大。第三，喷雾气雾剂喷入后，需要对玻璃容器开口处封口，不易操作。第四，每次试验需要烧碎一个这种特制玻璃容器，而这种特制玻璃容器的配备难度要大于 普通的胶囊。随着我国喷雾气雾剂分级标准化的推进，相关燃烧热检测会越来越多。为降低喷雾气雾剂燃烧热测量难度，提高测试速度，提高试验准确性和成功率，减少污染及对人体伤害，需要一种新的技术方案来弥补现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的就是针对上述方法的不足，提出一种用于测量喷雾气雾剂燃烧热的氧弹的技术方案及利用该技术方案测量喷雾气雾剂燃烧热的方法，所设计的新型氧弹，可以代替传统氧弹直接放入普通氧弹式量热仪中使用，改进结构的氧弹能够扩大传统氧弹式量热仪的测量范围，使其除了能测量传统应用领域内物品的燃烧热之外，还可以测量传统氧弹式量热仪不能测量的喷雾气雾剂燃烧热。本发明中的设备所采用的技术方案是一种用于测量喷雾气雾剂燃烧热的氧弹，包括氧弹筒、氧弹筒内盖和氧弹筒外盖，其特征在于，氧弹筒内盖上设有两个单向进样阀，一个为氧气进气阀，另一个为喷雾气雾剂进样阀，所述喷雾气雾剂进样阀主要由喷雾气雾剂接收口、阀塞、弹簧、导流管和引流杆构成；
喷雾气雾剂进样阀的上口为气雾剂接收口，喷雾气雾剂进样阀的下口连接导流管和引流杆；引流杆的下端延伸至氧弹筒内部的坩埚的上口 ；
向氧弹筒内部充注气雾剂前，喷雾气雾剂罐内的压力大于氧弹筒内部压力，充注喷雾气雾剂时，在气雾剂罐内喷雾气雾剂的压力作用下，喷雾气雾剂进样阀的阀塞被打开，喷雾气雾剂沿着阀塞边沿的开口进入喷雾气雾剂进样阀内，然后从导流管流出，从导流管流出的喷雾气雾剂液体和气体混合物进入氧弹筒内，其中，喷雾气雾剂中的液体成分沿着引流杆流入坩埚中，喷雾气雾剂中易挥发成分在氧弹筒内弥漫，导致氧弹筒内气压逐渐增大；
当拿掉喷雾气雾剂罐后，喷雾气雾剂停止充注，外加压力消失，在弹簧和氧弹筒内部气体压力的共同作用下使阀塞关闭；阀塞关闭后，通过氧气进气阀向氧弹筒内部充注氧气，此时，外部氧气气压大于氧弹筒内部压力，在外部氧气气压作用下，氧气进气阀被打开，氧气进入氧弹筒内部，当关闭外部氧气时，氧气阀门关闭。用于测量喷雾气雾剂燃烧热的氧弹的使用方法，其特征在于，使用氧弹测量喷雾气雾剂燃烧热时，充注喷雾气雾剂和充注氧气的顺序为先将喷雾气雾剂充注完毕，然后再充注氧气，所述方法包括如下次序步骤
a)将氧弹筒内盖放置在氧弹筒的上面，并将氧弹筒外盖拧紧在氧弹筒上，螺纹接口处加胶圈增强密封；
b)拔掉待测喷雾气雾剂罐体的外盖，露出管状喷管；
c)充注喷雾气雾剂之前，先将去掉外盖的喷雾气雾剂罐体称重，记录其质量为ml；
d)轻轻翻转晃动喷雾气雾剂罐体，将喷雾气雾剂罐的喷管对准喷雾气雾剂接收口，向下压，当喷雾气雾剂罐的喷管压在喷雾气雾剂接收口的收口部位时(即喷雾气雾剂接收口的漏斗型管径缩小位置)时，喷雾气雾剂罐喷嘴与喷雾气雾剂接收口的收口部位压紧密封，此时继续下压喷雾气雾剂罐体，喷雾气雾剂罐的喷管的下端部被压向喷雾气雾剂罐的罐内，喷雾气雾剂罐内喷管的下端部单向阀被压开，从而使喷雾气雾剂从喷管中喷出；
喷雾气雾剂通过喷雾气雾剂接收口，在喷雾气雾剂罐内压力的作用下，打开喷雾气雾剂进气阀的阀塞，喷雾气雾剂顺着导流管进入氧弹筒内部空间，在引流杆的引流作用下，喷雾气雾剂中的液体成分进入坩埚中，而气体成分会在氧弹筒内部空间挥发，当去掉喷雾气雾剂罐后，外加压力消失，阀塞在弹簧和氧弹筒内部的喷雾气雾剂气体压力的作用下关闭；
e)在充注喷雾气雾剂完毕后，用吸耳球对喷雾气雾剂接收口快速吹风一到两下；
f)再次对喷雾气雾剂罐体称重，记录其质量为m2，则得出所充注喷雾气雾剂的质量本方法涉及的氧弹的充注喷雾气雾剂的质量范围宜在O. 4 g-0. 8 g之间；
g)通过氧气进气阀充注氧气，由外部氧气瓶的减压阀控制输出氧气，与减压阀连接的氧气管连接氧气进气阀的入口，在氧气压力作用下，推开阀塞从而进入氧弹筒内，当撤掉外加氧气后，氧气进气阀的阀塞在弹簧和氧弹筒内部的氧气压力的作用下关闭，完成充注氧气过程；
其中，向氧弹筒内部充注喷雾气雾剂质量(g)与充氧应达到的表压值(MPa)的比例关系为
喷雾气雾剂质量(g) /充氧应达到的表压值(MPa)为
O. 4/2. 5,或O. 5/2. 75，或O. 6/3，或O. 7/3. 25，或O. 8/3. 5 ；或或以公式I计算数据，
P=2. 5m+l. 5 (公式 I)
其中，
m e [O. 4, O. 8]m为充入氧弹的喷雾气雾剂质量,单位g ；
P为充氧应达到的表压值，单位MPa ；
根据公式(I)计算出的表压值充注氧气，如试验结束后发现氧弹中仍有未燃尽成分，按O. I MPa的数量级逐步增加充注氧气，或在O. 4g-0.8g的范围内，降低喷雾气雾剂充注质量，直到氧弹中无未燃尽成分为止；
h)将本发明氧弹放入氧弹式量热仪中，按照传统氧弹式量热仪的正常操作，完成燃烧热的测量过程，通过计算可知单位质量喷雾气雾剂的燃烧热；
i)初次使用前应对氧弹式量热仪进行标定。本发明的有益效果是利用本发明的氧弹，可以直接在氧弹式量热仪中测量喷雾气雾剂的燃烧热，而不需要其它如胶囊、玻璃容器等辅助设施，利用本发明的氧弹试验时可 以避免喷雾气雾剂大量外泄，减少对环境和人身的伤害，简化试验流程提高试验速度；减少可燃气体组分挥发损失，提高测量精度和试验成功率。本发明所提供的测试方法，有利于提高喷雾气雾剂燃烧热测量的准确性；方法中提供的充氧表压值和喷雾气雾剂充注质量的公式，有利于喷雾气雾剂的完全燃烧，保证燃烧热测量的准确性。本发明的氧弹在测量固体、难挥发液体的试样时，具备和现有氧弹相同的功能，采用的方法与传统测量方法相同。
图I是用于测量喷雾气雾剂燃烧热的氧弹构造图。图2是本发明的氧弹充注喷雾气雾剂示意图。图中1.氧弹筒，2.氧弹筒内盖，3.氧弹筒外盖，4.氧气进气阀，5.喷雾气雾剂进气阀，6.电极，7.挡火板，8.点火丝，9.引火线，10.坩埚，11.固定架，101.外螺纹，301.内螺纹；
图2中12.去掉外盖的喷雾气雾剂罐；1201.喷雾气雾剂罐喷管；，501.喷雾气雾剂接收口，502.阀塞，503.弹簧，504.导流管，505.引流杆。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。如图I、图2所示，用于测量喷雾气雾剂燃烧热的氧弹，包括氧弹筒1，氧弹筒内盖2和氧弹筒外盖3，氧弹筒外盖3上设有两个单向进样阀，一个为氧气进气阀4，另一个为喷雾气雾剂进样阀5，所述喷雾气雾剂进样阀5主要由喷雾气雾剂接收口 501、阀塞502、弹簧503、导流管504和引流杆505构成；
喷雾气雾剂进样阀5的上口为喷雾气雾剂接收口 501，喷雾气雾剂进样阀5的下口连接导流管504和引流杆505 ;引流杆505的下端延伸至氧弹筒I内部的坩埚10的上口 ；
按照图I组装后氧弹后，向氧弹筒I内部充注喷雾气雾剂前，喷雾气雾剂罐12内的压力大于氧弹筒I内部压力，充注喷雾气雾剂时，在喷雾气雾剂罐12内喷雾气雾剂的压力作用下，喷雾气雾剂进样阀5的阀塞502被打开，喷雾气雾剂的喷雾混合物沿着阀塞502边沿的开口进入喷雾气雾剂进样阀5内，然后从导流管504流出，从导流管504流出的喷雾气雾剂液体和气体混合物进入氧弹筒I内，其中，喷雾气雾剂中的液体成分沿着引流杆505流入坩埚9中，气体成分在氧弹筒I内弥漫，导致氧弹筒I内气压逐渐增大；
当取掉喷雾气雾剂罐12后，外加压力消失，喷雾气雾剂停止充注，在弹簧503和氧弹筒I内部气体压力的共同作用下使阀塞502关闭，用洗耳球对着喷雾气雾剂进样阀口吹风一到两下；
阀塞502关闭后，通过氧气进气阀4向氧弹筒I内部充注氧气，此时，外部氧气气压大于氧弹筒I内部压力，在外部氧气气压作用下，氧气进气阀4被打开，氧气进入氧弹筒I内部，当关闭外部氧气时，氧气阀门关闭。使用氧弹测量喷雾气雾剂燃烧热时，充注喷雾气雾剂和充注氧气的顺序为先将喷雾气雾剂充注完毕，然后再充注氧气，所述方法包括如下次序步骤
a)将氧弹筒内盖2盖在氧弹筒I的上面，并将氧弹筒外盖3拧紧在氧弹筒I上，螺纹接口处加胶圈增强密封；
b)拔掉待测喷雾气雾剂罐体12的外盖，露出管状喷管1201；
c)充注喷雾气雾剂之前，先将去掉外盖的喷雾气雾剂罐12罐体称重，记录其质量为
ml ；
d)轻轻翻转晃动喷雾气雾剂罐体12，将喷雾气雾剂罐12的喷管1201对准喷雾气雾剂接收口 501，向下压入喷雾气雾剂接收口 501，当喷雾气雾剂罐12的喷嘴1201压在喷雾气雾剂接收口 501的收口部位时，喷雾气雾剂罐12的喷管1201和喷雾气雾剂接收口 501之间保持压紧密封状态，此时继续下压喷雾气雾剂罐12的罐体，喷雾气雾剂罐12的喷管1201的下端部被压向喷雾气雾剂罐12的罐内，喷管1201的下端部压开喷雾气雾剂罐内的单向阀，从而使喷雾气雾剂从喷管中喷出；
同时，喷出的气雾剂通过喷雾气雾剂接收口 501，在喷雾气雾剂罐I内压力的作用，打开喷雾气雾剂进气阀的阀塞502，喷雾气雾剂顺着导流管504进入氧弹筒I内部空间，在引流杆505的引流作用下,喷雾气雾剂中的液体成分进入坩埚中，而气体成分会在氧弹筒I内部空间挥发，当去掉喷雾气雾剂罐12后，外加压力消失，阀塞502在弹簧503和氧弹筒I内部的气雾剂气体压力的作用下关闭；
e)在充注喷雾气雾剂完毕后，用吸耳球对气雾剂接收口501快速吹风一到两下；
f)再次对喷雾气雾剂罐12称重，记录其质量为m2，则得出所充注气雾剂的质量本方法涉及的氧弹的充注喷雾气雾剂的质量宜在O. 4 g-0. 8 g之间；
g)通过氧气进气阀4充注氧气，此操作和现有的氧弹式量热仪的充氧过程相同，由外部氧气瓶的减压阀控制输出氧气，与减压阀连接的氧气管连接氧气进气阀4的入口，在氧气压力作用下，推开阀塞从而进入氧弹筒I内，当撤掉外加氧气后，氧气进气阀4的阀塞在弹簧和氧弹筒I内部的氧气压力的作用下关闭，完成充注氧气过程。其中，向氧弹筒I内部充注气雾剂质量(g)与充氧应达到的表压值(MPa)的比例关
系为表I所不
表I充氧应达到的表压值
权利要求
1.一种用于测量喷雾气雾剂燃烧热的氧弹，包括氧弹筒、氧弹筒内盖和氧弹筒外盖，其特征在于，氧弹筒内盖上设有两个单向进样阀，一个为氧气进气阀，另一个为喷雾气雾剂进样阀，所述喷雾气雾剂进样阀主要由喷雾气雾剂接收口、阀塞、弹簧、导流管和引流杆构成； 喷雾气雾剂进样阀的上口为气雾剂接收口，喷雾气雾剂进样阀的下口连接导流管和引流杆；引流杆的下端延伸至氧弹筒内部的坩埚的上口； 向氧弹筒内部充注气雾剂前，喷雾气雾剂罐内的压力大于氧弹筒内部压力，充注喷雾气雾剂时，在气雾剂罐内喷雾气雾剂的压力作用下，喷雾气雾剂进样阀的阀塞被打开，喷雾气雾剂沿着阀塞边沿的开口进入喷雾气雾剂进样阀内，然后从导流管流出，从导流管流出的喷雾气雾剂液体和气体混合物进入氧弹筒内，其中，喷雾气雾剂中的液体成分沿着引流杆流入坩埚中，喷雾气雾剂中易挥发成分在氧弹筒内弥漫，导致氧弹筒内气压逐渐增大； 当拿掉喷雾气雾剂罐后，喷雾气雾剂停止充注，外加压力消失，在弹簧和氧弹筒内部气体压力的共同作用下使阀塞关闭； 阀塞关闭后，通过氧气进气阀向氧弹筒内部充注氧气，此时，外部氧气气压大于氧弹筒内部压力，在外部氧气气压作用下，氧气进气阀被打开，氧气进入氧弹筒内部，当关闭外部氧气时，氧气阀门关闭。
2.用于测量喷雾气雾剂燃烧热的氧弹的使用方法，其特征在于，使用氧弹测量喷雾气雾剂燃烧热时，充注喷雾气雾剂和充注氧气的顺序为先将喷雾气雾剂充注完毕，然后再充注氧气，所述方法包括如下次序步骤 a)将氧弹筒内盖放置在氧弹筒的上面，并将氧弹筒外盖拧紧在氧弹筒上，螺纹接口处加胶圈增强密封； b)拔掉待测喷雾气雾剂罐体的外盖，露出管状喷管； c)充注喷雾气雾剂之前，先将去掉外盖的喷雾气雾剂罐体称重，记录其质量为ml； d)轻轻翻转晃动喷雾气雾剂罐体，将喷雾气雾剂罐的喷管对准喷雾气雾剂接收口，向下压，当喷雾气雾剂罐的喷管压在喷雾气雾剂接收口的收口部位时(即喷雾气雾剂接收口的漏斗型管径缩小位置)时，喷雾气雾剂罐喷嘴与喷雾气雾剂接收口的收口部位压紧密封，此时继续下压喷雾气雾剂罐体，喷雾气雾剂罐的喷管的下端部被压向喷雾气雾剂罐的罐内，喷雾气雾剂罐内喷管的下端部单向阀被压开，从而使喷雾气雾剂从喷管中喷出； 喷雾气雾剂通过喷雾气雾剂接收口，在喷雾气雾剂罐内压力的作用下，打开阀塞，喷雾气雾剂顺着导流管进入氧弹筒内部空间，在引流杆的引流作用下，喷雾气雾剂中的液体成分进入坩埚中，而气体成分会在氧弹筒内部空间挥发，当去掉喷雾气雾剂罐后，外加压力消失，阀塞在弹簧和氧弹筒内部的喷雾气雾剂气体压力的作用下关闭； e)在充注喷雾气雾剂完毕后，用吸耳球对喷雾气雾剂接收口快速吹风一到两下；f)再次对喷雾气雾剂罐体称重，记录其质量为m2，则得出所充注喷雾气雾剂的质量本方法涉及的氧弹的充注喷雾气雾剂的质量范围宜在O. 4 g-0. 8 g之间； g)通过氧气进气阀充注氧气，由外部氧气瓶的减压阀控制输出氧气，与减压阀连接的氧气管连接氧气进气阀的入口，在氧气压力作用下，推开阀塞从而进入氧弹筒内，当撤掉外加氧气后，氧气进气阀的阀塞在弹簧和氧弹筒内部的氧气压力的作用下关闭，完成充注氧气过程；其中，向氧弹筒内部充注喷雾气雾剂质量(g)与充氧应达到的表压值(MPa)的比例关系为 喷雾气雾剂质量(g) /充氧应达到的表压值(MPa)为 .0.4/2. 5,或.0.5/2. 75，或 .0.6/3，或 .0.7/3. 25，或 .0.8/3. 5 ；或或以公式I计算数据； P=2. 5m+l. 5 (公式 I) 其中， m e [O. 4, O. 8] m为充入氧弹的喷雾气雾剂质量,单位g ； P为充氧应达到的表压值，单位MPa ；根据公式(I)计算出的表压值充注氧气，如试验结束后发现氧弹中仍有未燃尽成分，按0.1 MPa的数量级逐步增加充注氧气，或在O. 4g-0. 8g的范围内，降低喷雾气雾剂充注质量，直到氧 弹中无未燃尽成分为止； h)将本发明氧弹放入氧弹式量热仪中，按照传统氧弹式量热仪的正常操作，完成燃烧热的测量过程，通过计算可知单位质量喷雾气雾剂的燃烧热； i)初次使用前应对氧弹式量热仪进行标定。
全文摘要
本发明涉及一种用于测量喷雾气雾剂燃烧热的氧弹及使用方法，氧弹筒内盖上设有两个单向进样阀，一个为氧气进气阀，另一个为喷雾气雾剂进样阀，喷雾气雾剂进样阀的上口为喷雾气雾剂接收口，下口连接导流管和引流杆；引流杆的下端延伸至氧弹筒内部的坩埚的上口；充注喷雾气雾剂和充注氧气的顺序为先将喷雾气雾剂充注完毕，然后再充注氧气，充注喷雾气雾剂的质量的宜在0.4g-0.8g之间；利用本发明可以直接在氧弹式量热仪中测量喷雾气雾剂的燃烧热，而不需要胶囊、玻璃容器作为辅助设施，氧弹试验时可以避免喷雾气雾剂大量外泄，减少对环境和人身的伤害，简化试验流程提高试验速度，减少可燃气体挥发损失，提高测量精度和试验成功率。
文档编号G01N25/22GK102879426SQ201210348538
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者吕东, 张玉贤, 李晋, 张网, 任常兴, 张欣, 王婕, 吴伟 申请人:公安部天津消防研究所