[发明专利]一种多驱动式可控火旋风实验模拟演示装置

说明书

本发明一种多驱动式可控火旋风实验模拟演示装置属于火灾安全技术领域，特别涉及一种自然诱发和强制诱发火旋风在复杂环境下的模拟演示装置，且可控参数较多。包括基板、旋转空心圆盘、外层圆筒、内层圆筒、梯形丝杆及滑块、燃料供给装置、机械虹膜叶片、驱动装置和测量装置部分；外层圆筒、内层圆筒位于所述旋转空心圆盘上方，形成双层圆筒；梯形丝杆及滑块固定于所述旋转空心圆盘下方，并与圆筒连接；燃料供给装置位于旋转空心圆盘上方；机械虹膜叶片位于燃料供给装置上部，用于调节叶片开合程度；测量装置位于旋转空心圆盘一侧，实现水平及垂直方向移动；驱动装置位于旋转空心圆盘下方和基板之间，为驱动旋转空心圆盘转动提供驱动力。

技术领域

本发明一种多驱动式可控火旋风实验模拟演示装置属于火灾安全技术领域，特别涉及一种自然诱发和强制诱发火旋风在不同火源尺度、不同进气宽度、不同装置高度及不同旋转环量的模拟演示装置。

技术背景

火旋风是一种火羽流和周围旋转环量相互耦合作用而诱发的特殊火行为，具有燃烧速率高、燃烧剧烈、火焰温度高等特点，常见于森林草原火灾和一些城市建筑火灾中。在实际火灾中，由于火旋风的强烈燃烧，难以扑灭，且火旋风火风头和热流方向会发生突变，难以预测，这将严重威胁扑救人员的安全。火旋风强烈的卷吸效果会将周围可燃物吸附进去燃烧，携带的大量燃烧物会散布到火区以外更远的地方，形成新的火源，诱发飞火，从而加速火灾的蔓延，造成更多的人员伤亡和财产损失。

对于火旋风现象的研究主要是通过实验模拟和数值模拟等方法，目前已经取得一定的成果。数值模拟模型比较简单，只能对实验结果辅助验证，因此模型实验是研究火旋风的重要方法，已经有很多专家学者设计了多种形成火旋风的装置，主要分为采用热驱动的自然诱发火旋风和采用机械驱动的强制诱发火旋风。这些装置一般都是独立的，同一装置不能同时实现演示两种诱发条件下的火旋风，不能有效对比研究不同诱发机制的火旋风。

发明内容

本发明目的在于针对上述不足之处提供一种多驱动式可控火旋风实验模拟演示装置，能够模拟热驱动式和机械驱动式两种驱动方式下的火旋风，且能够控制调节火源尺度、装置高度、进气宽度、旋转环量等参数，方便进行火旋风对比研究。

一种多驱动式可控火旋风实验模拟演示装置采取以下技术方案实现：

一种多驱动式可控火旋风实验模拟演示装置包括基板、旋转空心圆盘、外层圆筒、内层圆筒、梯形丝杆及滑块、燃料供给装置、机械虹膜叶片、驱动装置和测量装置部分；上述部件组合形成一个整体系统；

所述外层圆筒、内层圆筒布置于所述旋转空心圆盘上方，形成双层圆筒；

所述梯形丝杆及滑块固定于所述旋转空心圆盘下方，并与外层圆筒、内层圆筒连接；

所述燃料供给装置布置于所述旋转空心圆盘上方；

所述机械虹膜叶片布置于所述燃料供给装置上部，用于调节叶片开合程度；

所述测量装置布置于所述旋转空心圆盘一侧，测量设备可实现水平及垂直方向移动；

所述驱动装置布置于旋转空心圆盘下方和基板之间，为驱动旋转空心圆盘转动提供驱动力。

所述驱动装置包括外齿式回转轴承、伺服电机、电机调速器和联轴器。

所述外齿式回转轴承利用四根支撑丝杆将轴承内圈部分固定作为支架，外齿式回转轴承内圈部分和外齿式回转轴承外圈部分均开有螺丝孔并具有一定的承重能力，旋转时内圈不转动，外圈转动。

所述旋转空心圆盘的内圆与外齿式回转轴承外圈部分采用螺丝穿过螺丝孔连接并固定，外齿式回转轴承的外齿轮与直齿轮相咬合，直齿轮则通过联轴器与伺服电机的传动轴相连接，伺服电机则通过支架立式固定在基板上；伺服电机的传动轴与直齿轮同轴旋转，使直齿轮与外齿式回转轴承的外齿轮咬合并带动其旋转，从而使旋转空心圆盘实现绕外齿式回转轴承中心平稳旋转。