基于耗氧原理的卷煙引燃傾向測試裝置制造方法
【專利摘要】一種基于耗氧原理的卷煙引燃傾向測試裝置，其特征在于：包括依次連接的燃燒測試單元、煙氣過濾單元、三通閥、與三通閥相連的呈并聯(lián)設(shè)置的采樣管路和排氣管路，在采樣管路上連接有氧分析儀，氧分析儀輸出端連接有計算機，通過計算卷煙點燃后耗氧量得出卷煙的熱釋放量，從而表征卷煙的引燃傾向。本發(fā)明基于燃燒學(xué)的經(jīng)典理論而設(shè)計，結(jié)構(gòu)合理，操作簡便，可以有效的測試卷煙的熱釋放量，據(jù)此反映卷煙的引燃傾向，具有科學(xué)的理論支撐和更強的說服力。且本發(fā)明可大大降低測試過程中耗材的使用，減少卷煙的測試數(shù)量，明顯節(jié)省測試成本，提高了測試效率。
【專利說明】基于耗氧原理的卷煙弓I燃傾向測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及卷煙測試，具體是一種基于耗氧原理的卷煙引燃傾向測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]重大火災(zāi)的發(fā)生常常是由于點燃的卷煙掉在床上或者軟墊家具上引起的。點燃的卷煙加熱家具材料，并開始悶燒，隨后就會轉(zhuǎn)化為明火燃燒，從而發(fā)生火災(zāi)。為了減少火災(zāi)，美國最先開始了卷煙阻燃性的研究。進入21世紀(jì)，國際社會對低引燃傾向(LIP)卷煙的研究日益深入。2002年，美國材料與測試協(xié)會ASTM發(fā)布了用于測定卷煙引燃傾向的方法標(biāo)準(zhǔn)ASTM E2187。2010年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織頒布了基于ASTM E2187方法的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 12863。
[0003]根據(jù)ISO 12863 “卷煙引燃傾向評價方法標(biāo)準(zhǔn)”，現(xiàn)有卷煙引燃傾向測試方法的原理是，將點燃的卷煙放置在由特定層數(shù)濾紙組成的基質(zhì)表面，觀察卷煙能否全長燃燒，重復(fù)40次構(gòu)成一組數(shù)據(jù)，計算全長燃燒的卷煙支數(shù)占測試卷煙總數(shù)的百分比，稱之為“全長燃燒百分比”，以此來評價卷煙的引燃傾向。
[0004]ISO 12863中的方法實際上是對卷煙掉落至軟墊家具上進行陰燃甚至引燃軟墊家具狀態(tài)的模擬。研究表明，該方法在實際測試中，操作步驟較為繁瑣，容易受到人為因素的影響；每測試40支卷煙才能構(gòu)成一項數(shù)據(jù)，測試效率很低；必須使用Whatman 2號濾紙，不僅造成了技術(shù)壟斷，大大增加了測試費用，而且不同批次的濾紙存在一定的差異，對測試結(jié)果也會產(chǎn)生影響。
[0005]燃燒學(xué)中，材料的熱釋放量指它燃燒時放出的總熱量，是材料火災(zāi)危險性的重要特征之一。熱釋放量越大的材料，越易引發(fā)材料閃燃，造成火災(zāi)的可能性也越高。耗氧燃燒熱是指物質(zhì)與氧氣完全燃燒時消耗單位質(zhì)量氧所產(chǎn)生的熱量。大量有機物及聚合物的耗氧燃燒熱均接近13.lKJ/g這一平均值，偏差大約5%。在實際火災(zāi)中，往往是多種材料同時燃燒，難于精確知道每種材料的組成及化學(xué)反應(yīng)，而且存在不完全燃燒的影響。因此，利用耗氧燃燒熱估算火災(zāi)中材料燃燒所釋放的熱能是比較方便的。按照此原理，只需要知道燃燒體系在燃燒前后含氧量的差值就可以由耗氧燃燒熱計算材料燃燒釋放的熱能，且較容易用于開放體系中材料燃燒熱的測量。
[0006]綜上，卷煙的熱釋放量越大，則其引發(fā)火災(zāi)的可能性也越大。根據(jù)上述原理可以有效的估算卷煙燃燒過程中熱釋放量，考慮到卷煙的個體差異性，可以計算10支卷煙的熱釋放量平均值，并據(jù)此來評價卷煙的引燃傾向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的正是基于上述現(xiàn)有技術(shù)狀況而提供一種基于耗氧原理的卷煙引燃傾向測試裝置，該裝置具有較高的理論支撐，結(jié)構(gòu)合理，操作簡便，測試效率高。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種基于耗氧原理的卷煙引燃傾向測試裝置，包括依次連接的燃燒測試單元、煙氣過濾單元、三通閥、與三通閥相連的呈并聯(lián)設(shè)置的采樣管路和排氣管路，在采樣管路上連接有氧分析儀，氧分析儀輸出端連接有計算機，通過計算卷煙點燃后耗氧量得出卷煙的熱釋放量，從而表征卷煙的引燃傾向；
所述燃燒測試單元包括錐形結(jié)構(gòu)的玻璃瓶，玻璃瓶上端設(shè)一玻璃管作為出氣口，玻璃瓶底部邊緣設(shè)有進氣管和一個內(nèi)徑40mm、長40mm的用于放置卷煙夾持器的圓柱形玻璃管，進氣管可為三個也可為一個，若進氣管為三個，均勻布置在玻璃瓶底部邊緣處，即三個進氣管的中心點線相交呈等邊三角形，圓柱形玻璃管的位置與其中一個進氣管正對。若進氣管為一個，則該進氣管與圓柱形玻璃管的位置正對。
[0009]所述煙氣過濾單元采用兩級過濾，由一個裝有干燥劑的水分過濾瓶和裝有過濾片的粒相過濾器串接，防止水分和雜質(zhì)對氧分析儀產(chǎn)生影響。；
所述采樣管路和排氣管路均由流量計和真空泵組成。
[0010]采樣管路中的真空泵最大流量大于0.5L/min，用于對過濾后的煙氣進行采樣，將煙氣抽入氧分析儀進行測量。流量控制器用于控制采樣真空隔膜泵的抽吸流量，測試過程中流量控制器應(yīng)將氣體的抽吸流量控制在0.5 Ι/min。順磁氧分析儀用于測試煙氣中的氧氣濃度，其量程應(yīng)至少在0-25%氧氣濃度范圍內(nèi)。
[0011]排氣管路中的真空泵最大流量大于2L/min，用于將多余的煙氣排出。流量控制器用于控制排氣真空隔膜泵的抽吸流量，測試過程中流量控制器應(yīng)將氣體的抽吸流量控制在2 l/min。
[0012]計算機與順磁氧分析儀通過串口連接進行通信，計算機上運行有實時采集分析軟件，分析軟件使用Microsoft Visual C++編寫,具有實時采集氧分析儀數(shù)據(jù)、計算卷煙熱釋放量、顯示及保存數(shù)據(jù)等功能。
[0013]具體測試數(shù)據(jù)以燃燒學(xué)公式為依據(jù)，計算機軟件通過以下公式計算出耗氧量和熱釋放量:
根據(jù)燃燒學(xué)原理，卷煙燃燒過程中的熱釋放量HR由式(I )、式(2 )給出:
OC = J。, (c0 - X Q X p(I)
HR = OC υΛ3AKJig(2)
式中:
OC -卷煙燃燒過程中的耗氧量，單位為克(g);
HR——卷煙燃燒過程中的熱釋放量，單位為千焦(KJ);
C0 ——氧氣分析儀記錄的初始氧氣濃度`，單位為百分比(％)；
c(t)——測量過程中，氧分析儀實時記錄的氧氣濃度，單位為百分比(％);
tn —卷煙從開始測試到停止測試的時間間隔，單位為秒(S)；
Q ——氧分析儀的氣體抽吸總流量；
P ——氧氣密度，為1.429 g/1。
[0014]重復(fù)測試10支卷煙，取10次測定的平均值，用以表征卷煙的引燃傾向。
[0015]本發(fā)明基于燃燒學(xué)的經(jīng)典理論，結(jié)構(gòu)合理，操作簡便，可以有效的測試卷煙的熱釋放量，據(jù)此反映卷煙的引燃傾向，具有科學(xué)的理論支撐和更強的說服力。且本發(fā)明可大大降低測試過程中耗材的使用，減少卷煙的測試數(shù)量，明顯節(jié)省測試成本，提高了測試效率。【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為測試裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為3個進氣管的玻璃瓶主視圖。
[0017]圖3為3個進氣管的玻璃瓶仰視圖。
[0018]圖4為I個進氣管的玻璃瓶正視圖。
[0019]圖5為I個進氣管的玻璃瓶仰視圖。
[0020]圖6為煙氣過濾單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:1.燃燒測試單元，1.1玻璃瓶，1.2出氣口，1.3進氣管，1.4用于放置卷煙夾持器的圓柱形玻璃管，2煙氣過濾單元，2.1水分過濾瓶，2.2粒相物過濾器，3三通閥，4采樣管路，4.1采用流量計，4.2采用真空泵，5排氣管路，5，I排氣流量計，5.2排氣真空泵，6氧分析儀，7計算機。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明以下將結(jié)合實施例(附圖)作進一步描述。這些實施例僅用于說明本發(fā)明而用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動和修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0023]本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
[0024]本發(fā)明由燃燒測試單元1、煙氣過濾單元2、三通閥3、采樣管路4、排氣管路5、氧分析儀6、計算機7等幾個模塊組成，各個測試模塊通過氣管相連，氧分析儀與計算機通過串口數(shù)據(jù)線連接。
[0025]所述燃燒測試單元I包括錐形結(jié)構(gòu)的玻璃瓶1.1，玻璃瓶上端設(shè)一玻璃管作為出氣口 1.2，玻璃瓶底部邊緣設(shè)有進氣管1.3和一個內(nèi)徑40mm、長40mm的用于放置卷煙夾持器的圓柱形玻璃管1.4，進氣口可為三個也可為一個，若進氣管為三個，均勻布置在玻璃瓶底部邊緣處，即三個進氣管的中心線相交呈等邊三角形，圓柱形玻璃管的位置與其中一個進氣管正對(參見圖2、3)。若進氣管為一個，則該進氣管與圓柱形玻璃管的位置正對(參見圖 4、5)。
[0026]所述煙氣過濾單元2采用兩級過濾，由一個裝有干燥劑的水分過濾瓶2.1和裝有過濾片的粒相過濾器2.2串接，防止水分和雜質(zhì)對氧分析儀產(chǎn)生影響。；
所述采樣管路4和排氣管路5均由流量計和真空泵組成。
[0027]測試時，具體操作如下:
1、將裝置各個模塊連接起來，將水分過濾瓶中放入干燥劑，將粒相物過濾器中放入濾片，開啟采樣泵、排氣泵和氧分析儀，待氧分析儀預(yù)熱穩(wěn)定后開始測試；
2、運行計算機上的采集軟件，將卷煙點燃后，放置于安裝在橡皮塞上的卷煙夾持器上，將橡皮塞塞入測試玻璃瓶，保證卷煙水平放置；
3、計算機軟件通過以下公式計算出耗氧量和熱釋放量:
根據(jù)燃燒學(xué)原理，卷煙燃燒過程中的熱釋放量HR由式(I )、式(2)給出:
OC = Jo"(C。-c(i'j)dt xQxp(I)HR = OC X13.1KJI g(2)
4、重復(fù)測試10支卷煙，取10次測定的平均值，用以表征卷煙的引燃傾向。
【權(quán)利要求】
1.一種基于耗氧原理的卷煙引燃傾向測試裝置，其特征在于:包括依次連接的燃燒測試單元、煙氣過濾單元、三通閥、與三通閥相連的呈并聯(lián)設(shè)置的采樣管路和排氣管路，在采樣管路上連接有氧分析儀，氧分析儀輸出端連接有計算機，通過計算卷煙點燃后耗氧量得出卷煙的熱釋放量，從而表征卷煙的引燃傾向； 所述燃燒測試單元包括錐形結(jié)構(gòu)的玻璃瓶，玻璃瓶上端設(shè)一玻璃管作為出氣口，玻璃瓶底部邊緣設(shè)有進氣管和一個內(nèi)徑40mm、長40mm的用于放置卷煙夾持器的圓柱形玻璃管； 所述煙氣過濾單元采用兩級過濾，由一個裝有干燥劑的水分過濾瓶和裝有過濾片的粒相過濾器串接； 所述采樣管路和排氣管路均由流量計和真空泵組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于耗氧原理的卷煙引燃傾向測試裝置，其特征在于:玻璃瓶底部邊緣所設(shè)的進氣管有三個，均勻布置在玻璃瓶底部邊緣處，即三個進氣管的中心線相交呈等邊三角形，圓柱形玻璃管的位置與其中一個進氣管正對。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于耗氧原理的卷煙引燃傾向測試裝置，其特征在于:玻璃瓶底部邊緣所設(shè)的進氣管有一個，該進氣管與圓柱形玻璃管的位置正對。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于耗氧原理的卷煙引燃傾向測試裝置，其特征在于:采樣管路中的氣體流量控制在0.5L/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于耗氧原理的卷煙引燃傾向測試裝置，其特征在于:排氣管路中的氣體流量控制在2L/min。
【文檔編號】G01N25/22GK103487462SQ201310475518
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月13日
【發(fā)明者】趙繼俊, 胡源, 高震宇, 向蘭康, 張龍, 程占剛, 肖紅, 熊宏春, 黃溢清, 黃福, 劉海寧, 何瑾, 梁薇, 蔣錦鋒, 周春平, 黃曉鋼, 余苓, 胡啟秀, 劉勇, 馮茜 申請人:中國煙草總公司鄭州煙草研究院