CN216696139U - 变弧度曲面墙体保温板材测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出变弧度曲面墙体保温板材测试装置，变弧度曲面墙体保温板材测试装置具体包括送风结构、测试结构、第一摄像装置、第二摄像装置、第三摄像装置、第一辐射热流计、第二辐射热流计、热电偶阵列、风速仪、电子天平和耐火平台。本装置可简易的实现各种弧度、半径模型以及相同弧度不同半径组合模型转化为单一立面模型，简化实验，并且本装置可以模拟真实可变环境风条件，研究外界风产生的湍流效应对火蔓延行为以及烟气流动的影响。

Description

变弧度曲面墙体保温板材测试装置

技术领域

本实用新型涉及保温材料特性测试领域，特别是变弧度曲面墙体保温板材测试装置。

背景技术

近些年外墙保温材料作为节能建筑的标配而存在，并随着对建筑节能要求的不断提高，外墙保温技术也在压力中不断地发展着，外墙保温技术能够有效消除“热桥”现象，减少内墙面断裂的现象，外墙保温材料能够提高整个建筑的气密性，同时也起到防水的效果，外墙保温在起到保温隔热性能的同时也保护了建筑物的主体结构，延长了主体结构的使用寿命，外墙保温技术能够减少对室内使用面积的占用，提高室内环境的舒适度。尽管外墙保温材料有着这些好处，但是一旦着火形成烟囱效应，就会急速加快火的蔓延速率，近些年也有很多学者研究立面上的火灾蔓延特性，但仅仅局限在方方正正的楼宇，对各式各样优美的曲面建筑，研究并未涉足，导致现有技术存在以下缺点：

1、只注重立面火灾蔓延，匮乏对各种曲面造型建筑的火蔓延特性实验研究的装置；

2、只能研究立面夹角为0°的墙体；

3、装卸变弧度繁琐。

实用新型内容

为了解决现有技术中测试场景单一、测试过程繁琐的技术问题，本实用新型提出变弧度曲面墙体保温板材测试装置。

为此，本实用新型提出的变弧度曲面墙体保温板材测试装置、第一辐射热流计、第二辐射热流计、热电偶阵列、风速仪、电子天平和耐火平台；

所述测试结构放置于所述电子天平上，在所述电子天平的台面上设有所述耐火平台，所述耐火平台的一侧设置所述送风结构，在所述测试结构靠近所述送风结构的一侧设置所述第一摄像装置和所述第一辐射热流计,在所述测试结构远离所述送风结构的一侧架设所述第二摄像装置和所述第二辐射热流计，在所述测试结构远离所述送风结构的一侧架设所述第三摄像装置,所述第三摄像装置设置于所述第二摄像装置的上方,在所述测试结构的上方设置所述热电偶阵列。

进一步地，在所述测试结构中，保温板材安装在支撑滑块的卡槽内，并通过螺丝固定在支撑滑块12上。

进一步地，所述支撑滑块由后侧断口处向上提拉滑入滑出，移到合适位置放手即卡入轨道的卡块内。

进一步地，所述轨道和上部轨道通过伸缩杆焊接，所述伸缩杆通过升高摇杆进行高度调节。

进一步地，所述上部轨道设置检查滑轨，所述检查滑轨沿所述测试结构前后贯穿，所述检查滑轨下部滑槽内设置滑尺，所述检查滑轨的中部为读数指针的凹槽，所述滑尺的左侧为长度，右侧为弧度值。

进一步地，所述送风结构包括变频风机、百叶和外壳。

进一步地，所述变频风机水平出风均匀且风速通过控制单元精准控制，通过所述风速仪来反馈所述变频风机产生的流场流速。

进一步地，所述热电偶阵列包括皮托管和多个热电偶。

进一步地，所述电子天平、所述风速仪、所述热电偶阵列、所述第一辐射热流计、所述第二辐射热流计均连接数据采集装置，并输出信号至数据采集装置，通过控制装置进行远程实时数据采集与显示。

一种基于上述变弧度曲面墙体保温板材测试装置的测试方法，具体包括如下步骤：

S1、搭建预定待模拟的建筑墙体构型；

S2、开启所述第-摄像装置、所述第二摄像装置、所述第三摄像装置、所述第一辐射热流计以及所述第二辐射热流计，所述第一摄像装置和所述第二摄像装置分别记录迎风面与背风面的火焰物理图像,所述第三摄像装置在激光片光源对燃烧烟雾的散射作用下，拍摄记录背风面下游的流场结构,所述第一辐射热流计和所述第二辐射热流计分别记录迎风面与背风面的火焰辐射强度,所述热电偶阵列对燃烧过程中火焰及烟气羽流的温度进行全程记录，所述第一辐射热流计、所述第二辐射热流计以及所述热电偶阵列均发送数据至数据采集装置进行实时采集。

相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1)、在燃烧板材上布有均匀热电偶，可实时记录实验保温材料表面在被加热过程中特定位置的实时温度变化，从而测得整个过程中墙体空间的热变化与保温材料火蔓延行为之间的互为热反馈机制；

2)、利用电子天平实时记录保温材料燃烧过程中的质量损失，结合热电偶温度变化数据，可以进一步研究保温材料火灾的热重特征发展规律。

在本实用新型的一些实施例中，还具有如下有益效果：

1)、简易的实现各种弧度、半径模型以及相同弧度不同半径组合模型转化为单一立面或倾斜面模型，简化实验；

2)、本装置可以模拟真实可变环境风条件下，通过改变百叶的倾角来改变风向与保温材料的夹角，进而实现在保温材料在竖直方向上顺逆流火蔓延行为和研究外界风产生的湍流效应对火蔓延行为以及烟气流动的影响。

附图说明

图1是本实用新型实施例测试结构搭配标准弧度保温板材的示意图；

图2是本实用新型实施例测试结构搭配标准弧度变半径保温板材的示意图；

图3是本实用新型实施例测试结构搭配非标准弧度保温板材的示意图；

图4是本实用新型实施例测试结构中检查滑轨结构的示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1-3所示，本实用新型实施例提出的变弧度曲面墙体保温板材测试装置具体包括送风结构1、测试结构2、第一摄像装置3、第二摄像装置33、第三摄像装置34、第一辐射热流计35、第二辐射热流计36、热电偶阵列4、风速仪5、电子天平6和耐火平台7。

在测试结构2中，保温板材20安装在支撑滑块12的卡槽13内，并通过螺丝固定在支撑滑块12上，支撑滑块12由后侧断口14处向上提拉滑入滑出，移到合适位置放手即卡入轨道11的卡块15内，卡块15沿轨道下部两翼分布，以轨道11的中心线为轨迹，以5°为基数阵列分布，轨道11上放置5°、10°、30°、60°的防止熔融滴落液的挡灰盖16，以免堵塞轨道11，上部轨道19同理，二者通过伸缩杆24焊接，伸缩杆24高度通过位于其中部的升高摇杆17进行调节，升高摇杆17内部通过齿轮传动使内杆上升进而达到装置总体的升高，到达位置后按下锁定按钮28即可锁定，锁定按钮28的内部为棘轮运动机构，按入时卡块沿断崖式轨道卡住传动齿轮，再次按入卡块弹回，上部轨道19上部有一检查滑轨18，检查滑轨18沿测试结构2前后贯穿，如图4所示，检查滑轨18下部滑槽内设置滑尺31，滑尺31前部抵达保温板材20，检查滑轨18的中部为读数指针的凹槽32，滑尺31的左侧为长度，精度为1mm，右侧为弧度值，弧度值即保温板材20在装置最左侧到最右侧部分的弧度大小，其大小主要根据勾股定理计算得出，检查滑轨18的上部滑槽里安装一滑块29，滑块29上用铆钉固定一可水平旋转的伸缩杆30。如图1所示，支撑滑块长度为4.6cm，底部支撑滑块 12与卡槽13通过活动铆钉27进行连接，卡槽13对应保温板材20边角布置有螺丝孔，轨道卡块15的高为轨道11直径的2/5,沿轨道内部焊接分布在两翼。如图1所示，外杆24中部固定着传动装置和制动装置，内杆23的中下部分布齿轮传动的卡槽，传动装置依靠螺杆和齿轮传动用升高摇杆17使内杆上升，制动装置内部为棘轮运动机构，通过按钮28的按动控制卡块按入时卡块沿断崖式轨道卡住传动齿轮，再次按入卡块弹回。

测试结构2放置于电子天平6上，电子天平6测量的是保温板材20在引燃后，发生阴燃或明火燃烧过程中的质量变化，在电子天平6的台面上设有耐火平台7，耐火平台7的一侧设置送风结构1，送风结构1包括变频风机8、百叶9 和外壳10，变频风机8水平出风均匀且风速通过控制单元精准控制，通过风速仪5来反馈变频风机8产生的流场流速。在测试结构2靠近送风结构1的一侧距保温板材20一定距离处架设第一摄像装置3,及第一辐射热流计35，同样的,在测试结构2远离送风结构1的一侧架设有第二摄像装置33,及第二辐射热流计36，第一摄像装置3、第二摄像装置33、第一辐射热流计35、第二辐射热流计 36分别用于记录保温板材燃烧过程中迎风面及背风面的火焰形态及辐射强度，在测试结构2远离送风结构1的一侧架设有第三摄像装置34,第三摄像装置34 设置于第二摄像装置33的上方,用于俯拍经激光片光散射成像后的火灾烟气产物流场，在测试结构2的上方设置热电偶阵列4，热电偶阵列4包括皮托管26 和多个热电偶25，用于测量火焰及烟气羽流的温度场。

电子天平6、风速仪5、各个热电偶25、辐射热流计均连接数据采集装置，并输出信号至数据采集装置，通过控制装置进行远程实时数据采集与显示。

一种基于上述变弧度曲面墙体保温板材测试装置的测试方法，具体包括如下步骤：

S1、搭建预定待模拟的建筑墙体构型，在本实施例中，根据需要滑入滑出需要数量的支撑滑块12并且移动到合适的位置卡入轨道卡块15，通过升高摇杆17 升高装置的高度并按锁定按钮28卡住，将保温板材20放入下侧的支撑滑块12 内，并用螺丝固定，再按锁定按钮28解锁，随之通过升高摇杆17将装置降到合适高度并再次按锁定按钮28解锁，接着用螺丝固定支撑板，支撑板上的保温板材20用铁丝固定，上下滑块螺丝孔作为固定点，通过顶部检查滑轨18和伸缩杆 30可检查保温板材20的角度以及半径。

S2、开启第一摄像装置3、第二摄像装置33、第三摄像装置34以及第一辐射热流计35、第二辐射热流计36，点火后，电子天平6将记录保温板材燃烧的质量变化，第一摄像装置3和第二摄像装置33可分别记录保温板材20迎风面与背风面的火焰物理图像，而第三摄像装置34在激光片光源对燃烧烟雾的散射作用下，可以拍摄记录背风面下游的流场结构，此外第一辐射热流计35和第二辐射热流计36可分别记录保温板材20迎风面与背风面的火焰辐射强度，热电偶阵列4可以对燃烧过程中火焰及烟气羽流的温度进行全程记录，电子天平6、第一辐射热流计35、第二辐射热流计36和热电偶阵列4均发送数据至数据采集装置进行实时采集。

本实用新型提出的技术方案可以简易的实现各种弧度、半径模型以及相同弧度不同半径组合模型转化为单一立面模型，简化实验。本实用新型提出的技术方案对研究高层建筑变弧度曲面幕墙/墙体立面耦合构型的优化设计，降低高层建筑火灾风险，以及我国现阶段建筑的防火都有着重要意义。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本装置可实现各种墙体或幕墙耦合构型结构的变化，研究变弧度曲面墙体耦合构型下保温板材受热变形、熔融流淌、以及后期火蔓延等过程的影响，简易的实现各种弧度、半径模型以及相同弧度不同半径组合模型转化为单一立面或倾斜面模型，简化实验；

2、本装置可以利用支撑滑块的螺丝孔作为铁丝的固定点，以稳固保温材料；

3、本装置可以模拟真实可变环境风条件下，通过改变百叶的倾角来改变风向与保温材料的夹角，进而实现在保温材料在竖直方向上顺逆流火蔓延行为和研究外界风产生的湍流效应对火蔓延行为以及烟气流动的影响；

4、在燃烧板材上布有均匀热电偶，可实时记录实验保温材料表面在被加热过程中特定位置的实时温度变化，从而测得整个过程中墙体空间的热变化与保温材料火蔓延行为之间的互为热反馈机制；

5、利用电子天平实时记录保温材料燃烧过程中的质量损失，结合热电偶温度变化数据，可以进一步研究保温材料火灾的热重特征发展规律。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围。应当指出，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型设计结构及原理的前提下对本实用新型方案所作的等同变化都视作本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.变弧度曲面墙体保温板材测试装置，其特征在于,具体包括送风结构、测试结构、第一摄像装置、第二摄像装置、第三摄像装置、第一辐射热流计、第二辐射热流计、热电偶阵列、风速仪、电子天平和耐火平台；

所述测试结构放置于所述电子天平上，在所述电子天平的台面上设有所述耐火平台，所述耐火平台的一侧设置所述送风结构，在所述测试结构靠近所述送风结构的一侧设置所述第一摄像装置和所述第一辐射热流计,在所述测试结构远离所述送风结构的一侧架设所述第二摄像装置和所述第二辐射热流计，在所述测试结构远离所述送风结构的一侧架设所述第三摄像装置,所述第三摄像装置设置于所述第二摄像装置的上方,在所述测试结构的上方设置所述热电偶阵列。

2.根据权利要求1所述的变弧度曲面墙体保温板材测试装置，其特征在于，在所述测试结构中，保温板材安装在支撑滑块的卡槽内，并通过螺丝固定在支撑滑块12上。

3.根据权利要求2所述的变弧度曲面墙体保温板材测试装置，其特征在于，所述支撑滑块由后侧断口处向上提拉滑入滑出，移到合适位置放手即卡入轨道的卡块内。

4.根据权利要求3所述的变弧度曲面墙体保温板材测试装置，其特征在于，所述轨道和上部轨道通过伸缩杆焊接，所述伸缩杆通过升高摇杆进行高度调节。

5.根据权利要求4所述的变弧度曲面墙体保温板材测试装置，其特征在于，所述上部轨道设置检查滑轨，所述检查滑轨沿所述测试结构前后贯穿，所述检查滑轨下部滑槽内设置滑尺，所述检查滑轨的中部为读数指针的凹槽，所述滑尺的左侧为长度，右侧为弧度值。

6.根据权利要求1所述的变弧度曲面墙体保温板材测试装置，其特征在于，所述送风结构包括变频风机、百叶和外壳。

7.根据权利要求6所述的变弧度曲面墙体保温板材测试装置，其特征在于，所述变频风机水平出风均匀且风速通过控制单元精准控制，通过所述风速仪来反馈所述变频风机产生的流场流速。

8.根据权利要求1所述的变弧度曲面墙体保温板材测试装置，其特征在于，所述热电偶阵列包括皮托管和多个热电偶。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的变弧度曲面墙体保温板材测试装置，其特征在于，所述电子天平、所述风速仪、所述热电偶阵列、所述第一辐射热流计、所述第二辐射热流计均连接数据采集装置，并输出信号至数据采集装置，通过控制装置进行远程实时数据采集与显示。

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