本实用新型专利技术公开了一种多工况的金属液滴引燃实验装置。该装置包括高压舱体、高频电磁加热炉、试样装填组件和底板加热保温组件，高压舱体内限定出高压舱室，高压舱体上设有向高压舱室注入气体的进气孔；高频电磁加热炉安装在高压舱体的侧壁上，高频电磁加热炉包括位于高压舱室上部的电磁悬浮加热炉线圈；试样装填组件包括直线运动模组，直线运动模组的一端用于盛放从第一操作孔送入的金属颗粒试样；底板加热保温组件可水平旋转地设置在保温箱内，底板加热保温组件用于放置从第二操作孔中送入的待引燃试件并对待引燃试件根据实验需求进行加热。本实用新型专利技术可以模拟不同种类的熔融状态金属在不同工况下引燃可燃材料。态金属在不同工况下引燃可燃材料。态金属在不同工况下引燃可燃材料。
【技术实现步骤摘要】
多工况的金属液滴引燃实验装置
[0001]本技术涉及金属液滴引燃实验装置
，尤其是涉及一种多工况的金属液滴引燃实验装置。
技术介绍
[0002]近年来，由高温颗粒引发的火灾问题愈发严重。日常生活中，裸露的高压电线在大风的作用下相互碰撞、切割机和电焊机在工作状态下、烟花在距离建筑物较近的距离爆炸，其产生的高温颗粒都有可能引燃可燃材料，进而引发火灾。在航空器领域，高温金属熔融物是造成机身或发动机火灾蔓延及火势扩大的主要原因。
[0003]一直以来都有学者致力于上述高温颗粒引燃过程的研究。有学者曾研究电弧放电过程、金属切割打磨过程以及电焊过程中产生的高温金属颗粒的大小、温度及速度分布等物理特征；有学者曾研究过熔融状态的金属与平板撞击过程中的动力学和热力学问题；也有学者用加热后的固态金属颗粒研究其对典型可燃材料的引燃机理；还有学者通过激光点燃钛合金板来模拟熔融状态的钛液滴引燃钛合金机匣。但是由于在高温金属熔融物引燃过程中，熔融物的质量、温度、速度较难以控制，因此高温金属熔融物引燃过程并未有实验研究。
技术实现思路
[0004]本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种多工况的金属液滴引燃实验装置，可以模拟不同种类的熔融状态金属在不同工况下引燃可燃材料。
[0005]根据本技术实施例的多工况的金属液滴引燃实验装置，包括：
[0006]高压舱体，所述高压舱体内限定出高压舱室，所述高压舱体上设有向所述高压舱室注入气体的进气孔、用于检测所述高压舱室中气体压强的压强计、第一操作孔和第二操作孔；
[0007]高频电磁加热炉，所述高频电磁加热炉安装在所述高压舱体的侧壁上，所述高频电磁加热炉包括位于所述高压舱室上部的电磁悬浮加热炉线圈；
[0008]试样装填组件，所述试样装填组件位于所述高压舱室中，所述试样装填组件包括直线运动模组，所述直线运动模组的一端用于盛放从所述第一操作孔送入的金属颗粒试样，所述直线运动模组的一端低于所述电磁悬浮加热炉线圈；所述直线运动模组可在第一位置和第二位置之间运动，所述直线运动模组运动至所述第一位置时，所述直线运动模组的一端位于所述电磁悬浮加热炉线圈的正下方，以便于所述直线运动模组的一端上的所述金属颗粒试样进行悬浮电磁加热而熔化成金属液滴，位于悬浮电磁加热处的所述金属液滴的温度能被实时测量并被反馈给所述高频电磁加热炉的温控组件；所述直线运动模组运动至所述第二位置时，所述直线运动模组的一端偏离所述电磁悬浮加热炉线圈的正下方，以便所述悬浮电磁加热处的所述金属液滴自由落下时不被所述直线运动模组阻挡；
[0009]保温箱，所述保温箱设置在所述高压舱室下部，所述保温箱的顶部设有通孔，以供所述金属液滴自由落下时从所述通孔中进入所述保温箱内；
[0010]底板加热保温组件，所述底板加热保温组件可水平旋转地设置在所述保温箱内，所述底板加热保温组件用于放置从所述第二操作孔中送入的待引燃试件并对所述待引燃试件根据实验需求进行加热；所述金属液滴自由落下进入所述保温箱后掉落在正在旋转或不旋转的所述待引燃试件上，以引燃所述待引燃试件；所述待引燃试件的引燃过程通过摄像机实时记录下来。
[0011]根据本技术实施例的多工况的金属液滴引燃实验装置，具有如下优点：
[0012]第一、能够精确控制金属液滴的质量、温度以及与待引燃试件撞击时的速度。由于高频电磁加热炉可以对金属颗粒试样进行非接触式悬浮加热，因此在加热之前便可控制金属颗粒试样熔化后金属液滴的质量；本技术实施例的多工况的金属液滴引燃实验装置可实时精确测量金属颗粒试样的表面温度，待金属液滴的温度升至目标温度便控制断开高频电磁加热炉的电源，因此可以实现对金属液滴温度的控制；由于底板加热保温组件可以以设定的速度带动待引燃试件进行水平转动，从而保证金属液滴与待引燃试件撞击时的速度的可控性。第二、能够控制待引燃试件的初始温度和类型。这是由于待引燃试件可以根据需要进行更换，底板加热保温组件可以根据实验需求对待引燃试件进行加热，进而可以对不同的温度下不同待引燃试件的工况进行高温金属液滴引燃试验；第三、能够通过改变金属颗粒试样的类型来研究各种金属材料如锡、钢、铝、铜、钛等引燃非金属及金属可燃材料等的引燃机理；第四、能够通过调节高压舱室内气体组分浓度和压强，来探究不同气体工况下的引燃实验。
[0013]本技术实施例的多工况的金属液滴引燃实验装置基于高频电磁加热炉，可以控制被加热金属种类、质量和温度，环境气体压力和氛围，撞击待引燃试件时的撞击速度，以及待引燃试件的种类及温度等关键参数，以达到模拟不同种类的熔融状态金属在不同工况下引燃可燃材料的目的。
[0014]根据本技术的一个实施例，所述高压舱体的顶部设有第一透视窗；所述多工况的金属液滴引燃实验装置还包括非接触式辐射测温组件，所述非接触式辐射测温组件设置在所述高压舱体的外部，用于经过所述第一透视窗辐射聚焦测量所述悬浮电磁加热处的所述金属颗粒试样悬浮加热时的温度，所述非接触式辐射测温组件与所述高频电磁加热炉的所述温控组件相连，以将所述金属颗粒试样悬浮加热时的测量温度反馈给所述温控组件。
[0015]根据本技术的一个实施例，所述直线运动模组在所述第一位置和所述第二位置之间的运动采用电磁驱动。
[0016]根据本技术的一个实施例，所述直线运动模组的一端与所述电磁悬浮加热炉线圈在竖直方向上的间隔距离可调节。
[0017]根据本技术的一个实施例，所述高压舱体的侧壁上还设有第二透视窗；所述摄像机设置在所述高压舱体的外部，用于通过所述第二透视窗实时拍摄所述待引燃试件的引燃过程。
[0018]根据本技术的一个实施例，所述保温箱包括保温箱本体和陶瓷套管，所述陶瓷套管设置在所述保温箱本体的顶部，所述陶瓷套管的管孔为所述通孔。
[0019]根据本技术的一个实施例，所述多工况的金属液滴引燃实验装置还包括底板旋转组件，所述底板旋转组件位于所述保温箱内且可水平旋转地与所述高压舱室同轴安装；所述底板加热保温组件有两个，两个所述底板加热保温组件相对于所述底板旋转组件的旋转轴线呈180度对称设置在所述底板旋转组件上。
[0020]根据本技术进一步的实施例，所述底板旋转组件包括两个支架，两个所述底板加热保温组件分别通过对应的调节轴可俯仰转动地支承在两个所述支架上。
[0021]根据本技术的一个实施例，所述多工况的金属液滴引燃实验装置还包括驱动组件，所述驱动组件通过传动轴驱动所述底板旋转组件水平旋转。
[0022]根据本技术的一个实施例，所述底板加热保温组件包括底座、加热铜块、隔热件和压板，所述底座限定出开口朝上的凹腔室，所述加热铜块和所述隔热件安装在所述底座的所述凹腔室中，所述隔热件嵌套在所述加热铜块的外侧周壁和所述凹腔室的内周壁之间，所述待引燃试件安装在所述隔热件和所述加热铜块的顶表面上，所述压板压紧固定在所述待引燃试件的上表面边部上，以使所述待本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多工况的金属液滴引燃实验装置，其特征在于，包括：高压舱体，所述高压舱体内限定出高压舱室，所述高压舱体上设有向所述高压舱室注入气体的进气孔、用于检测所述高压舱室中气体压强的压强计、第一操作孔和第二操作孔；高频电磁加热炉，所述高频电磁加热炉安装在所述高压舱体的侧壁上，所述高频电磁加热炉包括位于所述高压舱室上部的电磁悬浮加热炉线圈；试样装填组件，所述试样装填组件位于所述高压舱室中，所述试样装填组件包括直线运动模组，所述直线运动模组的一端用于盛放从所述第一操作孔送入的金属颗粒试样，所述直线运动模组的一端低于所述电磁悬浮加热炉线圈；所述直线运动模组可在第一位置和第二位置之间运动，所述直线运动模组运动至所述第一位置时，所述直线运动模组的一端位于所述电磁悬浮加热炉线圈的正下方，以便于所述直线运动模组的一端上的所述金属颗粒试样进行悬浮电磁加热而熔化成金属液滴，位于悬浮电磁加热处的所述金属液滴的温度能被实时测量并被反馈给所述高频电磁加热炉的温控组件；所述直线运动模组运动至所述第二位置时，所述直线运动模组的一端偏离所述电磁悬浮加热炉线圈的正下方，以便所述悬浮电磁加热处的所述金属液滴自由落下时不被所述直线运动模组阻挡；保温箱，所述保温箱设置在所述高压舱室下部，所述保温箱的顶部设有通孔，以供所述金属液滴自由落下时从所述通孔中进入所述保温箱内；底板加热保温组件，所述底板加热保温组件可水平旋转地设置在所述保温箱内，所述底板加热保温组件用于放置从所述第二操作孔中送入的待引燃试件并对所述待引燃试件根据实验需求进行加热；所述金属液滴自由落下进入所述保温箱后掉落在正在旋转或不旋转的所述待引燃试件上，以引燃所述待引燃试件；所述待引燃试件的引燃过程通过摄像机实时记录下来。2.根据权利要求1所述的多工况的金属液滴引燃实验装置，其特征在于，所述高压舱体的顶部设有第一透视窗；所述多工况的金属液滴引燃实验装置还包括非接触式辐射测温组件，所述非接触式辐射测温组件设置在所述高压舱体的外部，用于经过所述第一透视窗辐射聚焦测量所述悬浮电磁加热处的所述金属颗粒试样悬浮加热时的温度，所述非接触式辐射测温组件与所述高频电磁加热炉的所述温控组件相连，以将所述金属颗粒试样悬浮加热时的测量温度反馈给所...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨文杰，杨锐，陶振翔，唐维彤，丁杉，陈敏泽，高子善，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
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