一种辐照环境下的木材火灾蔓延过程测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种辐照环境下的木材火灾蔓延过程测试装置，涉及火灾科学与建筑安全技术领域，主要包括木材试样、夹具底板和顶板、夹具伸缩架、辐射板、辐射板伸缩架、灰烬滴落槽、电子天平、热电偶及高清摄像机等；所述木材试样及辐射板的角度、高度均可以自由灵活调节，通过所述辐射板可营造出外界复杂辐射热流环境，从而研究不同空间构型条件下各种材质及形状的木材试样在顺流或逆流火蔓延过程中的受热、燃烧、残余物状态等的质量变化、物理图像及特征温度场推演规律，该装置可用于深入探究外界辐照环境和空间构型共同作用下的木材火灾蔓延过程，同时也可望为建筑用木质材料的耐火、燃烧性能测试及分类标准的建立提供测试手段。

A testing device for wood fire spreading process under irradiation environment

The invention discloses a testing device for wood fire spreading process under irradiation environment, which relates to the field of fire science and building safety technology, mainly including wood sample, clamp bottom plate and top plate, clamp expansion frame, radiation plate, radiation plate expansion frame, ash drop trough, electronic leveling, thermocouple and high-definition camera, etc.; the angle and height of the wood sample and radiation plate are all available With free and flexible adjustment, the radiation plate can be used to create a complex external radiation heat flow environment, so as to study the mass change, physical image and characteristic temperature field deduction law of the heat, combustion and residual state of various materials and shapes of wood samples in the process of forward or reverse flow fire spread under different space configuration conditions. The device can be used to further explore the external radiation ring The process of wood fire spread under the joint action of environment and space configuration is also expected to provide testing means for the fire resistance and combustion performance test of building wood materials and the establishment of classification standards.

【技术实现步骤摘要】
一种辐照环境下的木材火灾蔓延过程测试装置
本专利技术涉及火灾科学与建筑安全
，特别是涉及一种辐照环境下的木材火灾蔓延过程测试装置。
技术介绍
我国范围内存在有大量的木质结构建筑，其中不少是历史建筑、甚至古建筑。但由于木材自身的可燃或易燃性，一旦不慎发生火灾，将极有可能引起重大的人身及财产损失。事实上从世界范围来看，与木质建筑构件相关的重特大火灾持续不断，如2014年我国云南地区发生的香格里拉古城大火、2018年于巴西发生的巴西国家博物馆大火、2019年于法国发生的巴黎圣母院大火等，均与木质建筑构件的起火和燃烧相关。考虑到这类事件中涉及的政治文化影响，其火灾隐患应当引起广泛关注和及时防范。而有关木材火灾燃烧的测试装置，此前的学者已有一定研究，例如纪杰等人在2010年《工程热物理学报》第2期351-354页“不同宽度和角度下木材表面火蔓延特性的实验研究”一文中提到一种装置，用于研究不同倾角条件下的小尺寸木板火蔓延，但该装置存在一定的局限性：首先木板的固定部件过小，为防止木材重力力矩过大，在木材的中部需要额外加装托架以维持木板的空间位置，这在一定程度上会影响火蔓延过程；其次没有考虑燃烧时灰烬掉落的影响；第三，也没有考虑环境辐射等其它因素的作用。因此现有的测试装置或方法已经限制了木质材料相关火灾动力学规律的研究，需要探索更加有效的相关装置，本项专利技术正是基于上述背景而提出的。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种可用于研究复杂辐照环境下木材在各种空间倾斜构型下火灾蔓延过程及相关特性的测试装置。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种辐照环境下的木材火灾蔓延过程测试装置，包括加热机构、点火机构、辐射机构、支撑机构、计量机构和视频拍摄机构；所述支撑机构设置于所述计量机构上，所述支撑机构用于夹持木材并调整木材的角度，所述点火机构用于点燃所述木材，所述加热机构设置于所述木材与所述辐射机构之间，所述视频拍摄机构用于拍摄所述木材燃烧过程。可选的，所述点火机构包括电热丝引燃器，所述电热丝引燃器包括电热丝。可选的，所述加热机构包括多个并列设置的热电偶。可选的，所述辐射机构包括辐射支架、辐射板和和第一定位销；所述辐射支架为高度可调的支架，所述辐射支架的中上部设置有多组第一限位孔，每组所述第一限位孔包括多个沿圆环排列的第一限位孔，每组所述第一限位孔的中部设置有第一中心孔，所述辐射板两侧分别设置有一第一转轴，所述第一转轴一侧设置有一所述第一定位孔，所述第一转轴插入所述第一中心孔内，所述第一定位销贯穿一个所述第一限位孔后插入所述第一定位孔。可选的，所述支撑机构包括支撑支架、夹具和第二定位销；所述支撑支架为高度可调的支架，所述支撑支架的中上部设置有多组第二限位孔，每组所述第二限位孔包括多个沿圆环排列的第二限位孔，每组所述第二限位孔的中部设置有第二中心孔，所述支撑板两侧分别设置有一第二转轴，所述第二转轴一侧设置有一所述第二定位孔，所述第二转轴插入所述第二中心孔内，所述第二定位销贯穿一个所述第二限位孔后插入所述第二定位孔；所述夹具用于夹持所述木材。可选的，所述夹具包括夹具底板和夹具顶板，所述夹具底板和所述夹具顶板上对应的设置有多个螺纹孔或通孔，所述木材放置于所述夹具顶板与所述夹具底板之间，通过向所述螺纹孔或通孔中拧入螺钉或螺栓将所述木材固定于夹具顶板与所述夹具底板之间，所述第二转轴和所述第二定位孔均设置于所述夹具底板的两侧。可选的，所述支撑机构还包括平台，所述平台位于所述支撑机构的下部。可选的，所述平台上放置有灰烬滴落槽。可选的，所述计量机构包括电子天平。可选的，所述视频拍摄机构包括摄像机。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：(1)木材试样处于悬空状态，而非置于某些衬底材料或框架之上，能够合理的反应复杂木建筑中的各种构件，如木门、木墙面、木梁等的火灾燃烧过程。(2)辐射板可以单独使用，作为单一方向的辐射源；也可以多块联用，例如使用两块所述辐射板从所述木材试样的上、下两个方向同时辐照，形式灵活，可模拟出复杂的火场辐照环境。(3)灰烬滴落槽可以保证木材试样在燃烧中产生的残余物质滴落质量一同被电子天平记录，一方面防止了电子天平的质量记录发生数据误差(因为一旦残余物落出所述平台范围，掉至地上，实际上是无法判断出该质量是燃烧消耗的还是掉落引起的)，另一方面有助于对燃烧效率及燃烧完成度等参量作进一步分析研究。(4)该装置可同时实现木材试样及外界辐射角度的自由设置，从而研究不同空间构型和辐照条件下的木材火蔓延、燃烧残余物质、燃烧温度场等特性变化。(5)该测试装置可用于各种辐照环境、木材种类及形状下的火蔓延特性研究，并为未来此类测试标准的建立提供参考。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术辐照环境下的木材火灾蔓延过程测试装置的结构示意图。附图标记说明：100、木材试样；101、夹具底板；102、夹具顶板；103、紧固螺栓；104、第二转轴；105、第二定位孔；106、第二限位孔；107、第二定位销；108、夹具伸缩架；109、夹具伸缩架限位孔；110、夹具底座；111、夹具底座限位孔；112、夹具伸缩架插销；113、平台；114、电子天平；115、灰烬滴落槽；116、辐射板；117、电热管；118、第一转轴；119、第一定位孔；120、第一限位孔；121、第一定位插销；122、辐射板伸缩架；123、辐射板伸缩架限位孔；124、辐射板底座；125、辐射板底座限位孔；126、辐射板伸缩架插销；127、电热丝引燃器；128、热电偶；129、辐射热流计；130、高清摄像机。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一：如图1所示，本实施例提供一种辐照环境下的木材火灾蔓延过程测试装置，包括加热机构、点火机构、辐射机构、支撑机构、计量机构和视频拍摄机构；所述支撑机构设置于所述计量机构上，所述支撑机构用于夹持木材并调整木材的角度，所述点火机构用于点燃所述木材，所述加热机构设置于所述木材与所述辐射机构之间，所述视频拍摄机构用于拍摄所述木材燃烧过程。于本具体实施例中，如图1所示，点火机构采用电热丝引燃器127，具体为，采用一支架夹持一电热丝，通过移动支架使电热丝接触木材底部，利用电热丝的热量对木材进行线性引燃，待出现明火后开启辐射机构和加热机构。辐射机构包括辐射支架、辐射板116和和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种辐照环境下的木材火灾蔓延过程测试装置，其特征在于，包括加热机构、点火机构、辐射机构、支撑机构、计量机构和视频拍摄机构；所述支撑机构设置于所述计量机构上，所述支撑机构用于夹持木材并调整木材的角度，所述点火机构用于点燃所述木材，所述加热机构设置于所述木材与所述辐射机构之间，所述视频拍摄机构用于拍摄所述木材燃烧过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种辐照环境下的木材火灾蔓延过程测试装置，其特征在于，包括加热机构、点火机构、辐射机构、支撑机构、计量机构和视频拍摄机构；所述支撑机构设置于所述计量机构上，所述支撑机构用于夹持木材并调整木材的角度，所述点火机构用于点燃所述木材，所述加热机构设置于所述木材与所述辐射机构之间，所述视频拍摄机构用于拍摄所述木材燃烧过程。


2.根据权利要求1所述的辐照环境下的木材火灾蔓延过程测试装置，其特征在于，所述点火机构包括电热丝引燃器，所述电热丝引燃器包括电热丝。


3.根据权利要求1所述的辐照环境下的木材火灾蔓延过程测试装置，其特征在于，所述加热机构包括多个并列设置的热电偶。


4.根据权利要求1所述的辐照环境下的木材火灾蔓延过程测试装置，其特征在于，所述辐射机构包括辐射支架、辐射板和和第一定位销；所述辐射支架为高度可调的支架，所述辐射支架的中上部设置有多组第一限位孔，每组所述第一限位孔包括多个沿圆环排列的第一限位孔，每组所述第一限位孔的中部设置有第一中心孔，所述辐射板两侧分别设置有一第一转轴，所述第一转轴一侧设置有一所述第一定位孔，所述第一转轴插入所述第一中心孔内，所述第一定位销贯穿一个所述第一限位孔后插入所述第一定位孔。


5.根据权利要求1所述的辐照环境下的木材火灾蔓延过程测试装置，其特征在于，所述支撑机构包括支撑支架、夹具和第二定位销；所述支撑支架为...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂然，曾怡，周学进，姜羲，杜建华，杨凯，张认成，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35