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申请/专利权人：中国科学技术大学

摘要：本发明公开了一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源模拟装置，通过点式灼热引火源模拟装置外部的螺纹，能够将加热头插入棉包内部任一位置，解决了因棉包密度大硬度大而导致点式加热源难以插入的问题；通过调节电压，使加热头温度可调，从而模拟棉包内部打包入不同温度与功率的点式引火源，同时可实时测量内部加热头的温度，能够揭示内部点式引火源引燃密实棉包的临界温度与能量；可将加热头插入棉包不同位置和不同深度，从而能够对比分析棉包内部不同位置不同深度的阴燃起火的差异；通过中间体侧面方孔内的热电偶，能够实时测量棉包内部加热头附近的棉花温度，从而能够判断棉包内部是否形成了可维持燃烧过程。

主权项：1.一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源模拟装置，其特征在于：包括一个加热头1，该加热头1是一个圆锥体，所述加热头1内部布置第一热电偶2，用来实时测量加热头1的温度，所述加热头1通过第一导线3和第二导线4与电压调节器5连接，所述第一热电偶2通过第一热电偶延长线6连接至温度采集模块7，所述加热头1下方连接一个中间体8，所述中间体8的一侧开有第一方孔9而另一侧开有第二方孔10，所述第一方孔9内壁上布置第一陶瓷纤维层11，所述第二方孔10内壁上布置第二陶瓷纤维层12，所述第一方孔9内布置第二热电偶13，所述第二方孔10内布置第三热电偶14，所述第二热电偶13通过第二热电偶延长线15连接至温度采集模块7，所述第三热电偶14通过第三热电偶延长线16连接至温度采集模块7，所述中间体8下端为圆锥形，圆锥面上开有凹槽17，用于和圆柱形钢管18上端的凸缘19连接，所述凹槽17和凸缘19在圆柱形钢管18顺时针方向旋转时将互相卡紧，当圆柱形钢管18逆时针方向旋转时凸缘19将逐渐脱离凹槽17，从而实现加热头1进入棉包20后将中间体8与圆柱形钢管18分离，所述中间体8下端与钢丝绳21连接，可用于将分离后的加热头1和中间体8拉出棉包20，所述圆柱形钢管18外部设有均匀间隔的螺纹22，所述圆柱形钢管18下端与旋转把手23连接，通过旋转把手23旋转圆柱形钢管18，可将加热头1插入棉包20内部的任一位置，所述旋转把手23中部有一个贯穿小孔24，作为第一导线3、第二导线4、第一热电偶延长线6、第二热电偶延长线15、第三热电偶延长线16和钢丝绳21的穿入通道，所述旋转把手23下方有一紧固旋钮25，用于固定贯穿小孔24内的各条线绳。

全文数据：一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源模拟装置技术领域本发明涉及密实棉包内部引燃与燃烧发展特性研究领域，尤其涉及可插入密实棉包内部的点式灼热引火源模拟装置。背景技术近年来，随着棉花种植业的快速发展以及棉花市场需求的不断增加，棉库成为了棉花生产和市场输出的重要中转站，棉库中的棉包堆垛防火是实现各项商业活动顺利进行的重要保障。棉花打包过程中，由于机械碰撞、摩擦等原因而产生灼热火星，这些被打包进入棉包的高温火星是否能够从内部引燃棉包，继而引发大规模火灾，是棉库防火工作者一直关注的难点问题。标准棉包规格为1400毫米长、700毫米宽及530毫米高，其密度约450kgm3，由于整个棉包密实坚硬，如何在其内部模拟点式灼热引火源，一直是棉包引燃特性研究者希望解决的难题，尚未有较好的解决方案，专利201410052240.6给出了一种棉包内部起火的检查和扑灭方法，并未涉及棉包内部高温引燃火源的模拟方法，本发明提出一种可插入坚硬密实棉包内部的灼热引火源模拟方法，并可实时测量点式引火源附近密实棉花受热后的温度演化特征，为密实棉包内部引燃与燃烧发展特性的研究提供解决方案。本发明针对棉库内棉包着火机理分析的需要，针对棉包由于密度大而难以有效插入模拟热源的困难，研发了一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源。采用具有外部螺纹的细长杆件通过旋转插入棉包的方法，可将点式灼热引火源无障碍地放置于棉包内，点式灼热引火源的温度可调节，此外，点式引火源附近还设计了多个热电偶，可实时测量引火源附近棉花的温度，从而准确判断棉包是否引燃。本发明推动了密实棉包内部引燃机理的研究，为棉库火灾预防和控制技术的发展提供了支撑。发明内容本发明的目的是提供一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源模拟装置，该点式灼热引火源模拟装置，不仅可插入坚硬密实的高密度棉包内部，还能测量点式引火源及其附近密实棉花的实时温度。本发明采用的技术方案为：一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源模拟装置，包括一个加热头1，该加热头1是一个圆锥体，所述加热头1内部布置第一热电偶2，用来实时测量加热头1的温度，所述加热头1通过第一导线3和第二导线4与电压调节器5连接，所述第一热电偶2通过第一热电偶延长线6连接至温度采集模块7，所述加热头1下方连接一个中间体8，所述中间体8的一侧开有第一方孔9而另一侧开有第二方孔10，所述第一方孔9内壁上布置第一陶瓷纤维层11，所述第二方孔10内壁上布置第二陶瓷纤维层12，所述第一方孔9内布置第二热电偶13，所述第二方孔10内布置第三热电偶14，所述第二热电偶13通过第二热电偶延长线15连接至温度采集模块7，所述第三热电偶14通过第三热电偶延长线16连接至温度采集模块7，所述中间体8下端为圆锥形，圆锥面上开有凹槽17，用于和圆柱形钢管18上端的凸缘19连接，所述凹槽17和凸缘19在圆柱形钢管18顺时针方向旋转时将互相卡紧，当圆柱形钢管18逆时针方向旋转时凸缘19将逐渐脱离凹槽17，从而实现加热头1进入棉包20后将中间体8与圆柱形钢管18分离，所述中间体8下端与钢丝绳21连接，可用于将分离后的加热头1和中间体8拉出棉包20，所述圆柱形钢管18外部设有均匀间隔的螺纹22，所述圆柱形钢管18下端与旋转把手23连接，通过旋转把手23旋转圆柱形钢管18，可将加热头1插入棉包20内部的任一位置，所述旋转把手23中部有一个贯穿小孔24，作为第一导线3、第二导线4、第一热电偶延长线6、第二热电偶延长线15、第三热电偶延长线16和钢丝绳21的穿入通道，所述旋转把手23下方有一紧固旋钮25，用于固定贯穿小孔24内的各条线绳。与现有技术比较，本发明具有如下优势；1通过点式灼热引火源模拟装置外部的螺纹，能够将加热头插入棉包内部任一位置，解决了因棉包密度大硬度大而导致点式加热源难以插入的问题；2通过调节电压，使加热头温度可调，从而模拟棉包内部打包入不同温度与功率的点式引火源，同时可实时测量内部加热头的温度，能够揭示内部点式引火源引燃密实棉包的临界温度与能量；3可将加热头插入棉包不同位置和不同深度，从而能够对比分析棉包内部不同位置不同深度的阴燃起火的差异；4通过中间体侧面方孔内的热电偶，能够实时测量棉包内部加热头附近的棉花温度，从而能够判断棉包内部是否形成了可维持燃烧过程；5加热头插入密实棉包后，可与圆柱形钢管分离，从而仅将加热头置于密实棉包内部，消除了圆柱形钢管对引燃实验过程的干扰。附图说明图1为本发明一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源旋入棉包的整体示意图；图2为本发明点式灼热引火源模拟装置沿中轴面的剖面图及局部放大图；图中：1为加热头，2为第一热电偶，3为第一导线，4为第二导线，5为电压调节器，6为第一热电偶延长线，7为温度采集模块，8为中间体，9为第一方孔，10为第二方孔，11为第一陶瓷纤维层，12为第二陶瓷纤维层，13为第二热电偶，14为第三热电偶，15为第二热电偶延长线，16为第三热电偶延长线，17为凹槽，18为圆柱形钢管，19为凸缘，20为棉包，21为钢丝绳，22为螺纹，23为旋转把手，24为贯穿小孔，25为紧固旋钮。具体实施方式以下结合附图说明本发明的具体实施方式。图1给出了本发明一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源旋入棉包的整体示意图，图2给出本发明点式灼热引火源模拟装置沿中轴面的剖面图及局部放大图。如图1所示，一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源模拟装置，包括一个加热头1，该加热头是一个底面直径为15毫米高为20毫米的圆锥体，所述加热头1内部布置第一热电偶2，用来实时测量加热头1的温度，热电偶为直径为0.5毫米的K型，所述加热头1通过第一导线3和第二导线4与电压调节器5连接，所述第一热电偶2通过第一热电偶延长线6连接至温度采集模块7，所述加热头1下方连接一个中间体8，所述中间体8的一侧开有第一方孔9而另一侧开有第二方孔10，第一方孔9和第二方孔10的内边长为4毫米，所述第一方孔9内壁上布置第一陶瓷纤维层11，所述第二方孔10内壁上布置第二陶瓷纤维层12，第一陶瓷纤维层11和第二陶瓷纤维层12的厚度为2毫米，所述第一方孔9内布置第二热电偶13，所述第二方孔10内布置第三热电偶14，所述第二热电偶13通过第二热电偶延长线15连接至温度采集模块7，所述第三热电偶14通过第三热电偶延长线16连接至温度采集模块7，所述中间体8下端为长度15毫米的圆锥形，圆锥面上开有凹槽17，用于和一个直径为15毫米且长度为600毫米的圆柱形钢管18上端的凸缘19连接，所述凹槽17和凸缘19在圆柱形钢管18顺时针方向旋转时将互相卡紧，当圆柱形钢管18逆时针方向旋转时凸缘19将逐渐脱离凹槽17，从而实现加热头1进入棉包20后将中间体8与圆柱形钢管18分离，这样，实验时，仅保留已经连接电源线的加热头1于棉包20内，有利于棉包20内部引燃机理的研究及引燃判据的确定，所述中间体8下端与钢丝绳21连接，可用于将分离后的加热头1和中间体8拉出棉包20，所述圆柱形钢管18外部设有均匀间隔的螺纹22，所述圆柱形钢管18下端与旋转把手23连接，通过旋转把手23旋转圆柱形钢管18，可将加热头1插入棉包20内部的任一位置，所述旋转把手23为一个直径10mm且长度200mm的实心钢棒，所述旋转把手23中部有一个直径大小为8毫米的贯穿小孔24，作为第一导线3、第二导线4、第一热电偶延长线6、第二热电偶延长线15、第三热电偶延长线16和钢丝绳21的穿入通道，所述旋转把手23下方有一紧固旋钮25，用于固定贯穿小孔24内的各条线绳。进行实验时，首先进行实验前的准备：将预先加工好的点式引火源模拟装置的圆柱形钢管18顺时针旋转插入棉包20内指定位置，然后将圆柱形钢管18逆时针旋转，使中间体8与圆柱形钢管18分离，继续逆时针旋转使圆柱形钢管18旋出棉包20，只将加热头1留在棉包20内部指定位置，接着将紧固旋钮25拧紧，连接并检查各线路无误后，即可开始实验。实验时，首先接通温度采集模块7电源，对布设于点式引火源模拟装置内的三根热电偶进行数据采集，之后调节电压调节器5到指定电压，实时记录热电偶温度数据，待第一热电偶2的温度达到预设值后，断开加热头1的电源，观察第二热电偶13和第三热电偶14的温度变化特征，若第二热电偶13和第三热电偶14所测温度持续维持较高值或继续升高，则表明内部已形成可持续的阴燃过程；若第二热电偶13和第三热电偶14所测温度不断下降，则表明内部未形成可持续的阴燃过程。实验结束后，清理实验现场，保存采集到的温度数据，为下一组测试做准备，实验结束后的棉包需进行隔离，防止内部阴燃起火导致火灾。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

权利要求：1.一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源模拟装置，其特征在于：包括一个加热头1，该加热头1是一个圆锥体，所述加热头1内部布置第一热电偶2，用来实时测量加热头1的温度，所述加热头1通过第一导线3和第二导线4与电压调节器5连接，所述第一热电偶2通过第一热电偶延长线6连接至温度采集模块7，所述加热头1下方连接一个中间体8，所述中间体8的一侧开有第一方孔9而另一侧开有第二方孔10，所述第一方孔9内壁上布置第一陶瓷纤维层11，所述第二方孔10内壁上布置第二陶瓷纤维层12，所述第一方孔9内布置第二热电偶13，所述第二方孔10内布置第三热电偶14，所述第二热电偶13通过第二热电偶延长线15连接至温度采集模块7，所述第三热电偶14通过第三热电偶延长线16连接至温度采集模块7，所述中间体8下端为圆锥形，圆锥面上开有凹槽17，用于和圆柱形钢管18上端的凸缘19连接，所述凹槽17和凸缘19在圆柱形钢管18顺时针方向旋转时将互相卡紧，当圆柱形钢管18逆时针方向旋转时凸缘19将逐渐脱离凹槽17，从而实现加热头1进入棉包20后将中间体8与圆柱形钢管18分离，所述中间体8下端与钢丝绳21连接，可用于将分离后的加热头1和中间体8拉出棉包20，所述圆柱形钢管18外部设有均匀间隔的螺纹22，所述圆柱形钢管18下端与旋转把手23连接，通过旋转把手23旋转圆柱形钢管18，可将加热头1插入棉包20内部的任一位置，所述旋转把手23中部有一个贯穿小孔24，作为第一导线3、第二导线4、第一热电偶延长线6、第二热电偶延长线15、第三热电偶延长线16和钢丝绳21的穿入通道，所述旋转把手23下方有一紧固旋钮25，用于固定贯穿小孔24内的各条线绳。2.根据权利要求1所述的一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源模拟装置，其特征在于：该加热头是一个底面直径为15毫米高为20毫米的圆锥体。3.根据权利要求1所述的一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源模拟装置，其特征在于：该加热头内部布置一热电偶且供电电压可调，从而可模拟棉包内部打包入不同温度与功率的点式引火源，且可实时测量加热头的温度。4.根据权利要求1所述的一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源模拟装置，其特征在于：该中间体两侧开有方孔，且在方孔内布置热电偶来测量加热头附件棉花的实时温度，可判断棉包内部加热附近棉花是否形成了自维持阴燃。5.根据权利要求1所述的一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源模拟装置，其特征在于：该中间体下端通过凹槽与圆柱形钢管上端的凸缘连接，顺时针旋转时，中间体和圆柱形钢管将卡紧，逆时针旋转时，中间体和圆柱形钢管将分离，从而可以在把加热头插入棉包内部指定位置之后将圆柱形钢管单独旋出，消除实验过程中圆柱形钢管对加热头的影响。6.根据权利要求1所述的一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源模拟装置，其特征在于：该中间体下端通过钢丝绳与外界连接，可用于将分离后的加热头和中间体拉出棉包。7.根据权利要求1所述的一种可插入密实棉包内部的点式灼热引火源模拟装置，其特征在于：圆柱形钢管下端连接旋转把手，外部设有均匀间隔的螺纹，可将加热头轻易插入棉包内部不同深度位置。

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