一种自动调节氧指数试验装置的制作方法

本实用新型涉及燃烧试验检测技术领域，具体涉及一种自动调节氧指数试验装置。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，国家对安全生产，火灾安全，应急救援等领域更加重视。在火灾安全方面，建筑材料、管路、织物等物品或材料的阻燃特性在火灾中非常重要，阻燃特性将影响火势的发展和隔断。

评判材料的阻燃性能通常采用两种依据：一是从材料的燃烧速率来进行评判。即经过阻燃整理的样品材料按规定的方法与火焰接触一定的时间，然后移去火焰，测定样品材料继续有焰燃烧和无焰燃烧的时间，以及样品材料被燃烧损毁的程度。有焰燃烧的时间和无焰燃烧的时间越短，被燃烧损毁的程度越低，则表示样品材料的阻燃性能越好；反之，则表示样品材料的阻燃性能不佳。

另一种是通过测定样品材料的极限氧指数来进行评判。极限氧指数(LOI)是指样品燃烧所需氧气量的表述，故通过测定氧指数即可判定样品材料的阻燃性能。氧指数越高则说明维持燃烧所需的氧气浓度越高，即表示越难燃烧。该指数可用样品材料在氮、氧混合气体中保持烛状燃烧所需氧气的最小体积百分数来表示。从理论上讲，样品材料的氧指数只要大于21％(自然界空气中氧气的体积浓度)，其在空气中就有自熄性。

传统氧指数仪使用浮子流量计作为气体流量控制，按标准流量计算氧气和氮气的总流量，按目标氧指数数据计算氧气和氮气的比例。浮子流量计对输入气体压力是敏感的，因此当调整或更换了输入气路时使用习惯和操作熟练程度也有一定的影响。浮子流量计的精度不高，且读数困难。浮子流量计通常要求垂直安装，因此人眼要在一起水平位置才方便读数，对人员素质要求较高。由于流量计针阀的物理特性，人员手工很难一次调节到理想位置，因此设定一个目标值需要人员反复操作多次流量计才能稳定输出。浮子流量计长时间使用需要清洗、维护以便得到准确读数，给使用人员增加工作难度。传统氧指数仪使用电化学氧传感器，电化学氧传感器需要定时更换，按暴露在空气中的时间计算，通常1年更换一次，更换后需要重新校准，对于试验室使用频率较高的仪器，使用和维护成本较高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的是现有技术中采用浮子流量计作为气体流量控制计量精度不高、操作不便而且容易受人员操作习惯和使用熟练程度的影响，产生试验准确性和试验效率不高的问题。目的在于提供一种自动调节氧指数试验装置。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种自动调节氧指数试验装置，所述试验装置包括控制仪器，控制仪器包括阻燃气体流量计、氧气流量计、氧含量传感器及气体混合器，所述阻燃气体流量计与氧气流量计的出气口通过管道与气体混合器的进气口连接，所述气体混合器的出气口设有第一支路和第二支路，第一支路通过管道与氧含量传感器的进气口连接。

优选方案，所述控制仪器还包括机壳，所述阻燃气体流量计、氧气流量计、氧含量传感器及气体混合器固定设置在机壳内，所述机壳的背部设有阻燃气体输入接头、氧气输入接头、混合气输出接头，阻燃气体输入接头通过管道与阻燃气体流量计的进气口连接，氧气输入接头通过管道与氧气流量计的进气口连接，混合气输出接头通过管道与气体混合器的出气口第二支路连接。

优选方案，所述机壳的背部还设有燃气输入接头，在机壳的正面设有燃气阀门、燃气调节阀及燃气输出接头，所述燃气输入接头通过管道与燃气阀门的进气口连接，燃气阀门的出气口通过管道与燃气调节阀的进气口连接，燃气调节阀的出气口通过燃气管道与燃气输出接头连接。

优选方案，所述控制仪器还包括嵌入式电路板、显示器，所述嵌入式电路板的外部可拓展接口与显示器通过通讯电缆连接，嵌入式电路板的输出接口与阻燃气体流量计、氧气流量计电连接，嵌入式电路板的模拟信号输入接口与氧含量传感器电连接。

优选方案，所述显示器设在机壳的正面，嵌入式电路板设在机壳内，在机壳内设有开关电源，所述开关电源的输出接口分别与嵌入式电路板、显示器、阻燃气体流量计、氧气流量计、氧含量传感器及气体混合器电源接口连接，所述机壳的正面设有电源开关按钮、输出按钮和调节旋钮，所述电源开关按钮与开关电源电连接，输出按钮和调节旋钮与嵌入式电路板电连接。

优选方案，所述试验装置还包括燃烧装置，所述燃烧装置包括底座，在底座上设有玻璃筒，在玻璃筒内设有样品支架和点火器，所述底座上还设有进气接头，进气接头向玻璃筒内供气，所述进气接头通过管道与混合气输出接头连接，所述点火器通过管道与燃气输出接头连接。

优选方案，所述底座内还设有半导体制冷片和温度传感器，所述半导体制冷片通过温控电压接口与嵌入式电路板的输出接口连接，温度传感器通过温度传感器接口与嵌入式电路板的模拟信号输入接口连接，所述导体制冷片用于控制输入玻璃筒内的混合气温度在设定的范围内，所述温度传感器用于检测输入玻璃筒内的混合气温度。

优选方案，所述氧含量传感器为顺磁氧传感器。

优选方案，所述机壳的背部设有电源输入接口，电源输入接口与开关电源的输入接口连接，所述开关电源为12V开关电源。

优选方案，所述阻燃气体流量计、氧气流量计均为质量流量控制器。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本实用新型的一种自动调节氧指数试验装置，该试验装置由控制仪器和燃烧装置两部分组成，控制仪器首先通过阻燃气体流量计和氧气流量计分别对阻燃气体和氧气的质量流量根据设定比例进行精密测量和控制，然后气体混合器对设定比例的阻燃气体和氧气进行充分混合，阻燃气体和氧气经过气体混合器混合后形成混合气，混合气的一部分从气体混合器的出气口进入氧含量传感器内，氧含量传感器对混合气中的氧含量进行检测。燃烧装置是对试验样品在设定氧含量的混合气内进行燃烧试验，燃烧装置设有与控制仪器的混合气输出接头连接的管道，控制仪器通过管道把设定氧含量的混合气输入到燃烧装置的玻璃筒内，通过在玻璃筒内点燃试验样品观察其燃烧损毁的程度来判断试验样品的阻燃等级。本实验装置全过程通过自动化控制，不受人为因素影响，试验结果更加客观准确，同时提高了试验效率，减少试验难度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的后视图；

图3为本实用新型的控制仪器结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

101-阻燃气体流量计，102-氧气流量计，103-气体混合器，104-氧含量传感器，105-传感器支架，106-氧气输入接头，107-阻燃气体输入接头，108-混合气输出接头，109-燃气输入接头，110-燃气阀门，111-燃气调节阀，112-燃气输出接头，113-嵌入式电路板，114-显示器，115-开关电源，116-调节旋钮，117-输出按钮，118-电源开关按钮，119-温控电压接口，120-温度传感器接口，121-电源输入接口，122-机壳，201-底座，202-玻璃筒，203-样品支架，204-点火器，205-燃气管道，206-试验样品，207-进气接头。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例

如图1至图3所示，本实用新型的一种自动调节氧指数试验装置，本试验装置包括控制仪器和燃烧装置。

其中控制仪器包括机壳122，在机壳122内设置有阻燃气体流量计101、氧气流量计102、氧含量传感器104及气体混合器103，阻燃气体流量计101和氧气流量计102与机壳122的底部固定连接，阻燃气体流量计101、氧气流量计102均采用为质量流量控制器。气体混合器103通过传感器支架105固定在机壳122内，氧含量传感器104固定在传感器支架105的顶部，氧含量传感器104优选为顺磁氧传感器。阻燃气体流量计101与氧气流量计102的出气口通过三通管道与气体混合器103的进气口连接，其中阻燃气体流量计101内通入的气体优选但不限于与氮气，还可以通入其它阻燃气体(二氧化碳、氦、氖、氩、氪、氙、氡)，气体混合器103用于把氮气和氧气进行充分混合。该气体混合器103的出气口设有第一支路和第二支路，第一支路通过管道与氧含量传感器104的进气口连接，氧含量传感器104用于检测气体混合器103内混合气中氧含量。

在机壳122的背部设有阻燃气体输入接头107、氧气输入接头106、混合气输出接头108，阻燃气体输入接头107通过管道与阻燃气体流量计101的进气口密封连接，氧气输入接头106通过管道与氧气流量计102的进气口密封连接，混合气输出接头108通过管道与气体混合器103的出气口第二支路连接。

在机壳122的背部还设有燃气输入接头109，在机壳122的正面设有燃气阀门110、燃气调节阀111及燃气输出接头112，燃气输入接头109通过管道与燃气阀门110的进气口连接，燃气阀门110的出气口通过管道与燃气调节阀111的进气口连接，燃气调节阀111的出气口通过管道与燃气输出接头112连接。燃气输入接头109与外部的气体燃料连通，燃气阀门110用于控制气体燃料的开启和关闭，燃气调节阀111用于控制和调节气体燃料的流量大小，便于控制气体燃料的火焰大小，在调节好燃气调节阀111的流量大小后通过开启和关闭燃气阀门110即可进行燃烧试验，不需要多次对气体燃料的流量进行调节，提高试验效率。

其中燃烧装置包括底座201，在底座201上设有玻璃筒202，在玻璃筒202内设有样品支架203和点火器204，样品支架203上用于夹持试验样品206。底座201上还设有进气接头207，进气接头207向玻璃筒202内供混合气，进气接头207通过管道与混合气输出接头108连接，点火器204通过燃气管道205与燃气输出接头112连接。点火器204通过燃气管道205与燃气输出接头112连接，用于向点火器204提供气体燃料，点火器204点燃气体燃料用于点燃试验样品206。试验样品206在玻璃筒202内进行燃烧试验，同时在玻璃筒202内通入了设定氧含量的混合气，通过改变混合气的氧含量来对试验样品206的阻燃性能进行检测，通过试验样品206的燃烧损毁的程度来判断其阻燃等级，在相同氧含量的混合气中试验样品206的燃烧损毁的程度越低说明试验样品206的阻燃等级越高。

工作原理；

本实用新型的一种自动调节氧指数试验装置，该试验装置由控制仪器和燃烧装置两部分组成，控制仪器首先通过阻燃气体流量计101和氧气流量计102分别对阻燃气体和氧气的质量流量根据设定比例进行精密测量和控制，然后气体混合器103对设定比例的阻燃气体和氧气进行充分混合，阻燃气体和氧气经过气体混合器103混合后形成混合气，混合气的一部分从气体混合器103的出气口进入氧含量传感器104内，氧含量传感器104对混合气中的氧含量进行检测。燃烧装置是对试验样品206在设定氧含量的混合气内进行燃烧试验，燃烧装置设有与控制仪器的混合气输出接头108连接的管道，控制仪器通过管道把设定氧含量的混合气输入到燃烧装置的玻璃筒202内，通过在玻璃筒内点燃试验样品206观察其燃烧损毁的程度来判断试验样品206的阻燃等级。

本控制仪器还包括嵌入式电路板113、显示器114，嵌入式电路板113的外部可拓展接口与显示器114通过通讯电缆连接，显示器114用于显示混合气的氧气含量。嵌入式电路板113的输出接口与阻燃气体流量计101、氧气流量计102电连接，嵌入式电路板113用于控制和测量阻燃气体流量计101内的阻燃气体的流量和质量、氧气流量计102内的氧气的流量和质量，调高混合气中氧含量的准确度。嵌入式电路板113的模拟信号输入接口与氧含量传感器104电连接，嵌入式电路板113用于采集氧含量传感器104检测出的混合气中氧含量数据信息。

显示器114设在机壳122的正面，便于使用人员观察和控制，嵌入式电路板113设在机壳122内。在机壳122内设有开关电源115，开关电源115为12V开关电源。机壳122的背部设有电源输入接口121，电源输入接口121与开关电源115的输入接口连接。开关电源115的输出接口分别与嵌入式电路板113、显示器114、阻燃气体流量计101、氧气流量计102、氧含量传感器104及气体混合器103电源接口连接并进行供电。机壳122的正面设有电源开关按钮118、输出按钮117和调节旋钮116。电源开关按钮118与开关电源115电连接，电源开关按钮118用于控制本装置的电源通断。输出按钮117和调节旋钮116与嵌入式电路板113电连接，输出按钮117用于控制控制仪器内混合气向燃烧装置内供气。调节旋钮116用于调节目标混合气的氧含量，通过旋转调节旋钮116控制氧含量浓度值。

优选实施例方案，在底座201内还设有半导体制冷片和温度传感器，半导体制冷片通过温控电压接口119与嵌入式电路板113的输出接口连接，温度传感器通过温度传感器接口120与嵌入式电路板113的模拟信号输入接口连接。导体制冷片用于控制输入玻璃筒202内的混合气温度在设定的范围内，保证试验样品206在等同温度条件下进行燃烧试验，保证试验环境的一致性，调高试验结果的准确性。温度传感器用于检测输入玻璃筒202内的混合气温度，一般设置混合气的温度为23摄氏度，在温度传感器检测到混合气的温度偏高或偏低时，温度传感器向嵌入式电路板113发出模拟电信号，嵌入式电路板113控制导体制冷片进行制冷或加热，保证混合气的温度在设定范围内进行燃烧试验。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。