一种带观测装置的高温试验装置的制作方法

本实用新型涉及高温试验技术领域，具体涉及一种带观测装置的高温试验装置。

背景技术：

建筑结构抗火性能研究的主要目的是评估火灾对结构损伤程度，为加固修复提供依据，基本有三种方式，包括理论分析、数值模拟和试验研究。理论分析比较准确，但往往难以得到数值解，只适用于一些规则的、简单的结构。数值模拟可以进行海量计算、节省费用，同时也可以模拟试验无法模拟的边界条件。而试验研究可靠性较高，但费用较高，对设备的控制测试系统要求较高。

目前的高温炉有两种，一种是电阻丝加热，一种是明火燃烧加热，而采用明火燃烧加热具有较强的明火火焰和通风装置，这些不仅可以顺利按照预定升温曲线实现升温的保证，同时加热的环境也更加接近于实际火灾的情形。在明火燃烧加热的试验过程中，升温速率的控制、载荷加载的控制以及炉压的控制均会影响到试验结果，虽然在开始试验之前可以预先设定升温曲线、载荷加载曲线，但高温炉体积庞大不易拆装，无法批量标准化生产，而且不同试验件所需要的试验环境也是不同的。

因此在实际试验过程中，如何根据实际的试验进程对预先设定好的试验条件进行实时调整，是获得更为准确的试验数据的前提。

技术实现要素：

针对现有技术存在的技术缺陷，本实用新型的目的是提供一种高温试验装置，包括设置在密闭的高温炉1内的试验件2以及设置所述高温炉1的炉壁11上的多个烧嘴111，所述烧嘴111连接燃烧回路12，其特征在于，反力架3紧邻所述高温炉1设置，试验件2与所述反力架3的加载装置31连接；

设置在所述高温炉1内的数据采集装置13，其用于采集指标数据；

分别连接所述燃烧回路12以及所述加载装置31的控制装置14，所述控制装置14与所述数据采集装置13通讯，所述控制装置14用于控制所述燃烧回路12的工作状态以及所述加载装置31的工作状态；

观测管171贯穿设置在所述高温炉1紧邻所述反力架3一侧的侧壁17上，所述观测管171内置可伸缩耐高温摄像头172。

优选地，所述数据采集装置13包括如下装置的任一种或者任多种：温度采集装置；压力采集装置；应力采集装置；位移采集装置。

优选地，所述指标数据包括如下数据的任一种或者任多种：所述高温炉内的温度数据；所述高温炉内的压力数据；所述试验件的温度数据；所述试验件的应力数据；所述试验件的位移数据。

优选地，所述控制装置14包括燃烧控制装置141以及载荷控制装置142，所述燃烧控制装置141用于控制所述燃烧回路12的工作状态，所述载荷控制装置142用于控制所述加载装置31的工作状态。

优选地，所述高温炉1的炉壁11上还设置有助燃风机112和引射风机113，所述助燃风机112向所述高温炉1内导入空气，所述引射风机113将所述高温炉1内的废气导出。

优选地，所述控制装置14还包括风机控制装置143，所述风机控制装置143用于控制所述助燃风机112和引射风机113的工作状态。

优选地，所述助燃风机112连接进风总管路1121，所述进风总管路1121连接多个进风分管路1122，多个所述进风分管路1122贯穿所述高温炉1的炉壁11设置。

优选地，所述引射风机113连接排风总管路1131，所述排风总管路1131连接多个排风分管路1132，多个排风分管路1132连接废气处理装置1133。

优选地，所述加载装置31和所述试验件2水平设置。

优选地，所述高温炉1由隔离壁19分割为第一加热区15和第二加热区16，多个所述烧嘴111平均分布在所述第一加热区15和所述第二加热区16；

所述数据采集装置13包括温度采集装置131和压力采集装置132，其中，所述温度采集装置131设置有两个温度传感器1311，两个所述温度传感器1311分别设置在所述第一加热区15和所述第二加热区16中，所述压力采集装置132设置有两个压力传感器1321，两个所述压力传感器1321分别设置在所述第一加热区15和所述第二加热区16中。

优选地，所述燃烧回路12包括电子点火装置121、烧嘴控制器122、燃气电磁阀123、空气调节阀124、比例阀125以及空气旁路调节阀126。

优选地，每个所述烧嘴111连接独立的燃烧回路12。

本实用新型涉及的高温实验装置中的数据采集装置和控制装置交互通讯，再通过控制装置控制燃烧回路和加载装置的工作状态，实现了试验条件的实时调整，更有利于获得准确的测试数据。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了本实用新型的具体实施方式的，一种高温试验装置的立体结构示意图；

图2示出了本实用新型的第一实施例的，在所述高温试验装置中，所述控制装置的模块连接示意图；

图3示出了本实用新型的第二实施例的，所述高温试验装置的俯视剖面示意图；

图4示出了本实用新型的第三实施例的，在所述高温试验装置中，所述燃烧回路的模块连接示意图；以及

图5示出了本实用新型的第四实施例的，在所述高温试验装置中，一种高温试验装置的立体结构示意图。

具体实施方式

为了更好的使本实用新型的技术方案清晰的表示出来，下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1示出了本实用新型的具体实施方式的，一种高温试验装置的立体结构示意图，进一步地，本领域技术人员理解，图1中示出了本实用新型的部分结构示意图，而并未将所述试验装置的全部结构在图1中显示出来，例如，隔离壁、炉盖等等，但这并不代表所述试验装置中并不具备上述技术特征，进一步地，隔离壁、炉盖等等技术特征将在后述中的优选实施例中作进一步地描述，在此不予赘述。

进一步地，所述高温试验装置包括设置在密闭的高温炉1内的试验件2以及设置所述高温炉1的炉壁11上的多个烧嘴111，所述试验件2可以为梁、柱、板等受力构件，优选地，所述试验件2设置在所述高温炉1的上方，而在其他实施例中，所述试验件2还可以设置在所述高温炉1的中部或者下方，所述烧嘴111设置在炉壁11上，在这样的实施例中，所述高温炉1为立方体结构，优选地，如图1所示，所述烧嘴111设置在所述高温炉1彼此相对的两个炉壁上，而在其他实施例中，若所述高温炉1为其他形状，所述烧嘴111设置在所述高温炉1的炉壁上，进一步地，如图1所示，所述烧嘴111的数量优选地为4个，但根据所述高温炉1的不同，还可以设置为5个、6个或者更多，所述烧嘴111优选地设置在所述高温炉1炉壁的中间位置，在此不予赘述。

进一步地，所述烧嘴111连接燃烧回路(图1中未示出)，反力架3紧邻所述高温炉1设置，试验件2与所述反力架3的加载装置31连接，在这样的实施例中，所述燃烧回路用于控制所述烧嘴111实现自动点火及火灭自动切断后再点火，所述燃烧回路还可以进行空气和燃气的压力和流量测定，便于测定及控制，这些将在后述的具体实施方式中做进一步地描述，所述反力架3设置在所述高温炉1附近，用于给所述试验件2提供支撑，进一步地，所述试验件2一端固定在所述反力架3上的加载装置31上，另一端固定在所述高温炉上，优选地，所述试验件固定在所述高温炉1的上方，所述加载装置31用于向所述试验件2施加载荷，所述加载装置31可以是千斤顶或者液压装置。

如图1所示，所述高温试验装置还包括设置在所述高温炉1内的数据采集装置13，其用于采集指标数据，所述数据采集装置13优选地设置在所述试验件2的附件，这样所述数据采集装置13采集到的数据更能够反映所述试验件2附近的环境数据。本领域技术人员理解，所述数据采集装置13不仅可以采集所述试验件2的实时状态，还可以采集所述高温炉以及试验件的温度、压力、应力或者位移，在这样的实施例中，所述数据采集装置包括温度采集装置、压力采集装置、应力采集装置、位移采集装置。所述温度采集装置用于采集所述试验件2表面的温度以及所述高温炉内的环境温度；所述压力采集装置用于采集所述高温炉内的压力数据；所述应力采集装置以及所述位移采集装置用于采集所述试验件2经过火烧后的状态数据，即，所述试验件2火烧的同时还通过加载装置31施加载荷，此时所述试验件2会产生应力以及产生相应的变形，进行通过所述应力采集装置以及所述位移采集装置采集应力数据和位移数据，以评判所述试验件2的抗火性能。具体地，所述数据采集装置可以获得的指标数据包括所述高温炉内的温度数据、所述试验件的温度数据、所述高温炉内的压力数据、所述试验件的温度数据、所述试验件的应力数据以及所述试验件的位移数据。更为具体地，所述数据采集装置可以包括温度采集装置、压力采集装置、应力采集装置和位移采集装置中的一个或者多个。

在一个具体的实施例中，所述数据采集装置包括数据收发中心、温度传感器、压力传感器、应力检测装置以及位移监测装置，所述温度传感器、压力传感器、应力检测装置以及位移监测装置分别与所述数据收发中心实现数据传输，相应地形成温度采集装置、压力采集装置、应力采集装置以及位移采集装置，所述数据收发中心汇总所述指标数据，并可以将所述指标数据发送到所述控制装置。

图2示出了本实用新型的第一实施例的，在所述高温试验装置中，所述控制装置的模块连接示意图，本领域技术人员理解，所述高温试验装置还包括连接所述燃烧回路12以及所述加载装置31的控制装置14，所述控制装置14与所述数据采集装置13通讯，所述控制装置14用于控制所述燃烧回路12的工作状态以及所述加载装置31的工作状态。

进一步地，所述控制装置14包括燃烧控制装置141以及载荷控制装置142，所述燃烧控制装置141用于控制所述燃烧回路12的工作状态，所述载荷控制装置142用于控制所述加载装置31的工作状态，如图2所示，所述控制装置14优选地通过所述燃烧控制装置141控制所述燃烧回路12的开启、关闭、点火等命令，所述载荷控制装置142控制所述加载装置31的开始或者停止施加载荷以及施加载荷的大小等，进一步地，本领域技术人员理解，所述控制装置14优选地连接一个控制台，通过工作人员的指令利用所述控制装置14对所述高温炉内各部件实现控制。

在一个具体的实施例中，所述燃烧控制装置141以及载荷控制装置142可以为自动控制也可以为手动控制，例如，所述燃烧控制装置141先按照预先设定的升温方式控制所述燃烧回路12的工作状态，同时所述载荷控制装置142按照预先设定的载荷加载方式控制加载到所述试验件2上的载荷的大小，之后，所述数据采集装置13将采集到的实时指标数据发送到所述控制装置142，此时，操作人员通过实时指标数据判断所述高温炉内的环境是否有利于试验的进行，如果所述高温炉内的环境偏离预先设定的参数，则切换为手动控制模式，操作人员通过手动控制所述燃烧控制装置141以及载荷控制装置142，以使所述高温炉内的环境达到预期状态。

结合图1以及图2，本领域技术人员理解，所述高温炉1的炉壁11上还设置有助燃风机112和引射风机113，所述助燃风机112向所述高温炉1内导入空气，所述引射风机113将所述高温炉1内的废气导出，所述助燃风机112用于助燃，进一步地，所述助燃风机112可以向所述高温炉1内导入空气，从而实现助燃，而引射风机113用于将所述高温炉1内的废气排出。具体地，所述助燃风机112和所述引射风机113还通过进气和排气控制所述高温炉内的炉压。

进一步地，所述控制装置14还包括风机控制装置143，所述风机控制装置143用于控制所述助燃风机112和引射风机113的工作状态，在这样的实施例中，所述控制装置14控制所述助燃风机112、所述引射风机113的转速，进而调整所述助燃风机112的进气量和所述引射风机113的出气量，本领域技术人员理解，所述进气量大于所述出气量时，所述高温炉内的炉压处于上升状态，所述进气量小于所述出气量时，所述高温炉内的炉压处于下降状态，所述进气量等于所述出气量时，所述高温炉内的炉压处于平衡状态，本领域技术人员可以通过控制所述进气量和所述出气量调整所述高温炉内的炉压。

进一步地，在一个优选地实施例中，所述高温炉1上设置有显示屏，可以通过触屏或者按钮等形式，结合所述风机控制装置143，实现对所述助燃风机112、所述引射风机113的控制。

在这样的实施例中，所述助燃风机112、所述引射风机113的开启、关闭通过画面上的开关按钮控制。所述助燃风机112、所述引射风机113的运行频率通过大小按钮来调节，如果实际运行频率超过目标频率，系统认为风机已运行，所述目标频率可以人为设置，例如5H_z、10H_z等等。

本领域技术人员理解，所述风机控制装置143可以为自动控制也可以为手动控制，例如，在一个优选地实施例中，当设置在自动控制模式下，工作人员可根据实际炉压手动调节所述助燃风机112和所述引射风机113电机的转速；当处于自动控制模式下，所述控制装置14将根据设定的炉压自动调节所述助燃风机112和所述引射风机113的转速。

进一步地，观测管171贯穿设置在所述高温炉1紧邻所述反力架3一侧的侧壁17上，所述观测管171内置可伸缩耐高温摄像头172。具体地，所述观测管11作为载体，所述侧壁17与所述炉壁11相交，所述摄像头172其用于实现在高温试验炉外部对设置在高温试验炉内部的试验件2进行观测。更为具体地，所述侧壁17上设置有孔洞，所述观测管11穿过所述孔洞设置，所述孔洞的位置优选地设置在所述侧壁17靠近中部位置，而在其他的实施例中，所述孔洞还可以设置在所述侧壁17的上部或者下部区域。优选地，所述观测管11本身也是可伸缩的，同时，所述耐高温摄像头13也是可伸缩的，这样大大增加了所述耐高温摄像头13的可观测范围。

图3示出了本实用新型的第二实施例的，所述高温试验装置的俯视剖面示意图，优选地，所述助燃风机112连接进风总管路1121，所述进风总管路1121连接多个进风分管路1122，多个所述进风分管路1122贯穿所述高温炉1的炉壁11设置，所述助燃风机112连接所述进风总管路1121，所述进风总管路1121用于向所述高温炉内导入空气，所述进风总管路1121连接多个进风分管路1122，所述进风分管路1122相隔一定间距并排设置，所述进风分管路1122通向所述高温炉1的外部，优选地，所述进风分管路1122贯穿所述高温炉1的炉壁11设置，在这样的实施例中，空气首先通过所述进风分管路1122，并汇聚到所述进风总管路1121，进一步地，进入所述高温炉内。

优选地，所述引射风机113连接排风总管路1131，所述排风总管路1131连接多个排风分管路1132，多个排风分管路1132连接废气处理装置1133，所述引射风机113用于将所述高温炉内的废气导出，在这样的实施例中，所述废气首先通过所述排风总管路1131，进一步地，通过所述多个排风分管路1132排出，本领域技术人员理解，所述进风分管路1122可以为7个，而在其他实施例中，还可以设置有5个、10个等等，所述排风分管路1132相应地可以设置有5个、8个、10个或者更多。

进一步地，所述加载装置31和所述试验件2水平设置，为保证所述试验件2以一种平行于水平的状态伸入所述高温炉内，优选地，将所述加载装置31设置为水平，当所述加载装置31向所述试验件2施加载荷时，所述试验件2仍然为水平设置。

进一步地，所述高温炉1由隔离壁19分割为第一加热区15和第二加热区16，多个所述烧嘴111平均分布在所述第一加热区15和所述第二加热区16，本领域技术人员理解，所述高温炉1中设置有一个隔离壁，所述隔离壁将整个炉区分成2个独立加热控温区，炉温控制分2个加热区炉温控制，每个加热区炉温可独立控制，而在其他的实施例中，当所述高温炉1中设置有两个所述隔离壁，则将所述高温炉1内分为了3个独立加热控温区，所述烧嘴111用于将所述第一加热区15以及所述第二加热区16进行加热。

在这样的实施例中，当所述高温炉1分为了两个独立的加热区时，相应地，所述温度采集装置131设置有两个温度传感器1311，两个所述温度传感器1311分别设置在所述第一加热区15和所述第二加热区16中，所述温度采集装置131用于采集所述第一加热区15和第二加热区16中的温度。进一步地，所述高温炉1内设置有两个所述压力采集装置132，所述压力采集装置132设置有两个压力传感器1321，两个所述压力传感器1321分别设置在所述第一加热区15和所述第二加热区16中，所述压力采集装置132用于采集所述第一加热区15和第二加热区16中的炉压。

图4示出了本实用新型的第三实施例的，在所述高温试验装置中，所述燃烧回路的模块连接示意图，在这样的实施例中，每个所述烧嘴111连接独立的燃烧回路12，所述燃烧回路12用于控制所述高温炉内的点火、升温、降温、熄火等等。具体地，所述燃烧回路12包括电子点火装置121、烧嘴控制器122、燃气电磁阀123、空气调节阀124、比例阀125以及空气旁路调节阀126。更为具体地，所述电子点火装置121配合所述烧嘴控制器122实现自动点火及火灭自动切断后再点火，所述燃气电磁阀123用于在所述高温炉出现故障之时快速切断，起到保护作用，所述空气调节阀124、比例阀125以及空气旁路调节阀126配合使用，用于调节所述燃烧回路中空气流量的大小，进而控制所述烧嘴处火焰的强度。

图5示出了本实用新型的第四实施例的，一种高温试验装置的立体结构示意图，所述高温炉1包括隔温炉体18和隔温炉盖181，如图1、图5所示，所述高温炉1由开放的隔温炉体18以及用于将隔温炉体18进行密封的隔温炉盖18，所述隔温炉体18由相对设置的两个炉壁11、相对设置的两个侧壁17以及地面(图中未标号)围成，而在其他的实施例中，所述高温炉1还有炉底，所述炉底取代地面的作用。

进一步地，如图5所示，所述隔温炉盖18由两个隔温炉盖181拼接形成，所述两个隔温炉盖181是为了配合上述优选实施例中第一加热区15和所述第二加热区16而设置，而在其他的实施例中，当所述高温炉分为多个不同的加热区，还可以设置更多的隔温炉盖181，所述隔温炉盖18还可以设置为一个整体，这都不影响本实用新型的具体实施方案，在此不予赘述。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。