Установка для испытания материалов на горючесть
Владельцы патента RU 2573444:
Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) (RU)
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для проведения исследований пожарной опасности образцов строительных, отделочных, облицовочных и других конструкций и материалов. Установка позволяет испытывать образцы материалов на горючесть при установке их в различных положениях над горелкой - в вертикальном, горизонтальном, наклонном. Для обеспечения такой возможности рамка с испытуемым образцом фиксируется в держателе, который закрепляется на стойке внутри рабочей камеры, в которой размещается газовая горелка. Держатель представляет собой шарнирный многозвенник, установленный одним из своих конечных звеньев на вертикальной стойке. Обеспечена возможность регулировки положения держателя по высоте стойки и вокруг ее оси. Рамка для образца закреплена на другом конечном звене многозвенника. Технический результат - повышение достоверности получаемых результатов испытаний. 9 ил.
Область техники.
Изобретение относится к испытательной технике, служащей для проведения в лабораторных условиях экспериментальных исследований пожарной опасности образцов строительных, отделочных, облицовочных и других конструкций и материалов, требующих при их применении оценки их горючести. Преимущественно, изобретение предназначено к использованию в области производства панелей из полимерных композиционных материалов для воздушных судов и других транспортных средств, в том числе панелей внутренней отделки потолка и стен, перегородок и т.п. Известно, что горючесть как один из показателей пожарной опасности считается обязательной пожарно-технической характеристикой любого строительного материала и определяет область его безопасного использования (Федеральный закон №123-ФЗ от 22.07.2008 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», п. 5, статьи 13).
Уровень техники.
Известна установка для огневых испытаний, содержащая корпус, состоящий из основания и стоек, газовую горелку, закрепленную на одной из стоек корпуса, и смонтированный на корпусе в вертикальном положении держатель испытуемого образца. Испытание проводится в условиях плавной подачи мундштука газовой горелки в направлении к образцу с анализом результатов испытаний в зависимости от расстояния от мундштука горелки до образца (см. RU 41369 U1).
Ближайшим аналогом к заявляемому изобретению по конструктивному выполнению является установка для испытания образцов материалов на горючесть, содержащая рабочую камеру для проведения испытаний, газовую горелку, размещаемую внутри камеры, рамку, в которой закрепляется образец испытуемого материала, и держатель рамки, обеспечивающий определенное положение рамки с образцом над пламенем горелки в процессе испытания (см. JPH 09166562 А).
Для указанных выше установок-аналогов характерным является то, что образцы при проведении испытаний могут ориентироваться относительно пламени горелки только в одном положении (в вертикальном по RU 41369, или в горизонтальном по JPH 09166562). Следует иметь ввиду, что в реальных условиях объекты, образцы которых подлежат испытанию, занимают в пространстве различные положения (например, панели стен, потолков, вертикальных или наклонных перегородок). Соответственно, в случае пожара, пламя огня будет воздействовать на эти объекты по-разному в зависимости от их положения в пространстве, и особенности этого воздействия необходимо исследовать. При этом ни одна из указанных установок не позволит обеспечить возможность проведения испытаний образцов в условиях воздействия на них пламени, приближенных к реальным.
Раскрытие изобретения.
Задачей заявляемого изобретения является создание установки для испытания образцов материалов на горючесть, в которой обеспечены возможности проведения указанных испытаний в условиях, приближенных к реальным.
Технический результат, который может быть достигнут при реализации заявляемого изобретения, заключается в расширении технологических возможностей установки за счет обеспечения испытаний образцов материалов в различных угловых положениях, универсальности испытаний, в упрощении и безопасности обслуживания установки, в повышении достоверности и надежности оценки пожарной опасности материалов, в повышении точности исследований и приближений условий исследований к реальным условиям горения, в уменьшении трудоемкости и длительности эксперимента за счет упрощения регулировки положения образца.
Для достижения указанного технического результата предлагается установка для испытания образцов материалов на горючесть, содержащая рабочую камеру для проведения испытаний, газовую горелку, размещаемую внутри камеры, рамку, в которой закрепляется образец испытуемого материала, и держатель рамки, расположенный внутри камеры и обеспечивающий позиционирование и удержание рамки с образцом над пламенем горелки в процессе испытания. Держатель выполнен с возможностью обеспечения расположения рамки с образцом в процессе испытаний в горизонтальном или в вертикальном, или в наклонном положениях относительно горелки и представляет собой шарнирный многозвенник из последовательно шарнирно соединенных между собой жестких звеньев, установленный (закрепленный) одним из своих конечных звеньев на вертикальной стойке с возможностью регулировки его положения по высоте стойки и вокруг ее оси, при этом рамка для образца закреплена на другом конечном звене многозвенника.
Краткое описание чертежей.
Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображена рабочая камера установки, вид спереди;
на фиг. 2 - то же, вид сбоку;
на фиг. 3 - вид А на фиг. 2;
на фиг. 4 - вид рабочей камеры спереди (при снятой дверце), с размещенным в ней оборудованием;
на фиг. 5 - вид по Б-Б на фиг. 2;
на фиг. 6 - узел газовой горелки, вид спереди;
на фиг. 7 - узел газовой горелки, вид сверху:
на фиг. 8 - вид по В-В на фиг. 4;
на фиг. 9 - рамка для закрепления образца испытуемого материала.
Осуществление изобретения.
Предлагаемая установка содержит каркас 1 и установленную на каркасе рабочую камеру 2, образованную: нижней обшивкой 3, верхней обшивкой 4, боковыми обшивками 5 и 5а, задней обшивкой 6 и противолежащей обшивке 6 дверцей 7.
Дверца 7 выполнена из обрамления 8 и вставленного в него полотна 9, и имеет ручку 10. В боковой обшивке 5а рабочей камеры 2 предусмотрен смотровой люк 11, например круглой формы, образованный рамой 12 и вмонтированным в нее смотровым окном 13. Полотно 9 и смотровое окно 13 выполнены из прозрачного термостойкого материала, например стекла или пластика.
В каждой из боковых обшивок 5, 5а рабочей камеры 2, в зоне, близкой к нижней обшивке 3, выполнены расположенные в ряд отверстия 14. Вдоль ряда отверстий 14, параллельно боковой обшивке 5, 5а и на расстоянии от отверстий 14 закреплен ограничительный лист 14а. В верхней обшивке 4 по всей ее площади выполнены равномерно расположенные отверстия 15. Снаружи на обшивке 4 на некотором расстоянии от нее смонтирован ограничительный лист 15 а, покрывающий площадь обшивки 4 с отверстиями 15.
Внутри рабочей камеры 2 размещается узел горелки. Узел горелки содержит собственно горелку 16 и каретку 17, на которой размещена горелка 16. Каретка 17 посредством роликов 18 установлена на направляющих 19 с возможностью перемещения вдоль них. Направляющие 19 смонтированы на нижней обшивке 3 рабочей камеры 2 ближе к боковой обшивке 5 а. Фиксация положения каретки 17 на направляющих 19 обеспечивается тормозом 20.
При проведении испытаний испытуемый образец закрепляется в рамке 21. Рамка 21 состоит из поперечной планки 22, продольных планок 23 и 24, смонтированных на концах планки 22, и переставной планки 25. Планка 25 может быть закреплена на поперечной планке 22 (узел крепления 26), или, будучи отсоединенной от узла 26, - закрепляться на свободных концах продольных планок 23 и 24 (узлы крепления 27 и 28). Вдоль планок 22, 23, 24 и 25 установлены зажимы 29, которые удерживают испытуемый образец в процессе испытаний.
Наличие переставной планки 25 дает возможность закреплять в рамке 21 испытуемые образцы, различающиеся по габаритам. Образец больших габаритов будет фиксироваться зажимами, расположенными на планках 22, 23 и 24. При этом переставная планка 25 переводится в положение, показанное на фиг. 9 пунктиром. Для проведения испытаний с образцом меньших габаритов планка 25 переводится в положение, в котором она располагается параллельно планкам 23 и 24, и фиксируется в узле крепления 26.
Рамка 21 с испытуемым образцом в процессе проведения испытаний удерживается внутри рабочей камеры 2 держателем 30, смонтированным на боковой обшивке 5 посредством несущей рамы 31. Держатель 30 обеспечивает возможность устанавливать рамку 21 с испытуемым образцом реального объекта в различных положениях, соответствующих тем положениям, которые может занимать объект в реальных условиях: в горизонтальном, в вертикальном и в наклонном положениях.
Для обеспечения такой возможности держатель 30 выполнен в виде шарнирного многозвенника, конкретно трехзвенника, ориентированного в вертикальном направлении и состоящего из двух крайних звеньев верхнего 32 и нижнего 33 и промежуточного звена 34.
Внутри рабочей камеры 2 имеется вертикальная стойка 35, которая закреплена на опоре 36, смонтированной на несущей раме 31. Стойку 35 охватывает хомут 37. В хомуте 37 закреплено одним своим концом 32а верхнее звено 32 с возможностью регулировки положения конца звена в хомуте в направлении, перпендикулярном вертикальной оси 38 стойки 35. Хомут 37 устанавливается на стойке 35 с возможностью перемещения вместе с закрепленным в нем звеном вдоль вертикальной оси 38 стойки и с возможностью поворота вокруг этой оси и фиксируется на стойке в выбранном положении посредством фиксатора 39. Другой конец верхнего звена 32 шарнирно соединен с концом промежуточного звена 34, которое со стороны другого конца шарнирно соединено с концом нижнего звена 33. На свободном конце нижнего звена 33 закреплена поперечная планка 22 рамки 21.
Установка используется следующим образом.
Для испытаний материалов должен использоваться либо участок, вырезанный из готовой детали в том виде, в каком она устанавливается в реальных условиях, либо образец, имитирующий вырезанный участок, например образец, вырезанный из плоского листа материала. Образец можно вырезать из любого места готовой детали; однако, такие изделия, как слоистые панели, не должны разделяться для испытаний. Толщина образца не должна быть больше минимальной толщины, установленной для применения в реальных условиях.
Образцы испытуемого материала должны быть выдержаны при температуре +21±3°С и при относительной влажности 50±5% до достижения равновесия влажности или в течение 24 часов. Каждый образец должен оставаться в кондиционированных условиях до тех пор, пока не будет подвергнут воздействию пламени.
Используемая в установке П-образная рамка 21 дает возможность размещения в ней либо образца с меньшими габаритами при размещении переставной планки 25 параллельно планкам 23, 24, либо образца с большими габаритами - при установке планки 25 в положение, указанное на фиг. 9 пунктиром.
Перед началом испытаний в рабочую камеру 2, при открытой дверце 7, помещают узел газовой горелки. Для этого на направляющие 19 устанавливают ролики 18 каретки 17, на которой закреплена газовая горелка 16. Узел горелки по направляющим 19 продвигают внутрь камеры до упора (на чертежах не показан), положение которого определяет необходимое положение горелки внутри камеры относительно испытуемого образца. Выставленное положение узла горелки на направляющих 19 фиксируется тормозом 20. В нижней обшивке 3 рабочей камеры 2 предусмотрено отверстие (на чертежах не показано), через которое проводится шланг, подсоединяемый к штуцеру 42 для подачи газа к горелке 16.
При каждом варианте испытаний должны быть испытаны, как минимум, три образца, а результаты испытаний осреднены.
Возможные варианты испытаний (на примере образцов панелей, используемых в салонах самолетов).
Вертикальные испытания.
Испытуемый образец фиксируют в рамке 21 зажимами 29. Рамка 21 с образцом закрепляется своей поперечной планкой 22 на конце звена 33 держателя 30. Необходимое вертикальное положение рамки 21 с испытуемым образцом непосредственно над соплом горелки 16 обеспечивают за счет следующих манипуляций:
- регулировка положения звеньев 32, 33, 34 держателя 30 в пространстве путем поворота звеньев вокруг шарниров 40, 41 относительно друг друга;
- вертикальное перемещение рамки 21 с образцом за счет смещения конца звена 32 относительно стойки 35;
- регулировка положения рамки 21 в горизонтальной плоскости за счет поворота хомута 37 с закрепленным в нем концом звена 32 вокруг оси стойки 35;
- фиксация положения держателя 30 и образующих его звеньев в отрегулированном состоянии.
Вертикальное положение рамки 21 с образцом над горелкой показано пунктиром на фиг. 4 (положение I).
При этом в процессе регулировки положения образца должны быть обеспечены определенные требования, касающиеся установки образца относительно горелки и режимов проведения испытаний. Так, в соответствии с Авиационными правилами АП-25, образец при испытаниях на горючесть должен быть подвергнут воздействию пламени горелки Бунзена или Тиррила с соплом, имеющим номинальный внутренний диаметр 9,5 мм и отрегулированным на высоту пламени 38 мм. Минимальная температура пламени, измеренная в его центре, должна составлять 843°С. Нижняя кромка образца должна находиться на высоте 19 мм над верхним краем горелки. Пламя должно проходить по оси нижней кромки образца. Из газового баллона через редуктор, отсекатель и регулятор длины пламени (на чертежах не показаны) в газовую горелку 16 подается газ и поджигается. При помощи регулятора устанавливается необходимая высота пламени в зависимости от условий проведения эксперимента. Благодаря наличию отверстий 14 в боковых обшивках рабочей камеры и ограничительного листа 14а обеспечивается плавное поступление наружного воздуха в камеру, что предотвращает возникновение сильной тяги и обеспечивает поддержание пламени горелки в спокойном состоянии. Этой же цели служат и отверстия 15, и ограничительный лист 15а, обеспечивая спокойный выход воздуха из камеры. В зависимости от вида образца устанавливается время воздействия пламени при испытаниях. Под воздействием пламени газовой горелки 16 образец воспламеняется (если это легковоспламеняющийся материал) или разрушается. По истечении установленного времени воздействия подача газа в горелку прекращается. При проведении испытаний должны быть зарегистрированы продолжительность горения, длина обугленного участка и продолжительность горения капель, если таковые имеются.
Горизонтальные испытания.
Испытуемый образец фиксируется в рамке 21 зажимами 29. Рамка 21 с образцом закрепляется своей поперечной планкой 22 на конце звена 33 держателя 30. При этом при испытаниях, например, панелей, используемых в салонах самолетов, открытая лицевая поверхность образца, применительно к ее установке на самолете, при испытаниях должна быть обращена в сторону горелки. Необходимое горизонтальное положение рамки 21 с испытуемым образцом непосредственно над соплом горелки 16 обеспечивают за счет следующих манипуляций:
- регулировка положения звеньев 32, 33, 34 держателя 30 в пространстве путем поворота звеньев вокруг шарниров 40, 41 относительно друг друга;
- вертикальное перемещение рамки 21 с образцом за счет смещения конца звена 32 относительно стойки 35;
- регулировка положения рамки 21 в горизонтальной плоскости за счет поворота хомута 37 с закрепленным в нем концом звена 32 вокруг оси стойки 35;
- фиксация положения держателя 30 и образующих его звеньев в отрегулированном состоянии.
Горизонтальное положение рамки 21 с образцом над горелкой показано пунктиром на фиг. 4 (положение II). При этом в процессе регулировки должны быть обеспечены определенные требования, касающиеся установки образца относительно горелки и режимов проведения испытаний. Так, например, в соответствии с Авиационными правилами АП-25 образец при испытаниях на горючесть должен быть подвергнут воздействию пламени горелки Бунзена или Тиррила с соплом, имеющим номинальный внутренний диаметр 9,5 мм и отрегулированным на высоту пламени 38 мм. Минимальная температура пламени, измеренная в его центре, должна составлять 843°С. Образец должен располагаться по центру горелки на высоте 19 мм над верхним краем горелки. В зависимости от вида образца устанавливается время воздействия пламени при испытаниях. По истечении установленного времени воздействия пламя должно удаляться прекращением подачи газа в горелку. При проведении испытаний должны быть зарегистрированы продолжительность горения, длина обугленного участка и продолжительность горения капель, если таковые имеются.
Испытания при установке под углом 45°.
Испытуемый образец фиксируется в рамке 21 зажимами 29. Рамка 21 с образцом закрепляется своей поперечной планкой 22 на конце звена 33 держателя 30. При этом при испытаниях, например, панелей, используемых в салонах самолетов, открытая лицевая поверхность образца, применительно к ее установке на самолете, при испытаниях должна быть обращена в сторону горелки. Необходимое угловое положение рамки 21 с испытуемым образцом непосредственно над соплом горелки 16 обеспечивают за счет следующих манипуляций:
- регулировка положения звеньев 32, 33, 34 держателя 30 в пространстве путем поворота звеньев вокруг шарниров 40, 41 относительно друг друга;
- вертикальное перемещение рамки 21 с образцом за счет смещения конца звена 32 относительно стойки 35;
- регулировка положения рамки 21 в горизонтальной плоскости за счет поворота хомута 37 с закрепленным в нем концом звена 32 вокруг оси стойки 35;
- фиксация положения держателя 30 и образующих его звеньев в отрегулированном состоянии.
Угловое положение рамки 21 с образцом над горелкой показано пунктиром на фиг. 4 (положение III).
В процессе регулировки должны быть обеспечены определенные требования, касающиеся установки образца относительно горелки и режимов проведения испытаний. Так, например, в соответствии с Авиационными правилами АП-25 образец при испытаниях на горючесть должен быть подвергнут воздействию пламени горелки Бунзена или Тиррила с соплом, имеющим номинальный внутренний диаметр 9,5 мм и отрегулированным на высоту пламени 38 мм. Минимальная температура пламени, измеренная в его центре, должна составлять 843°С. Образец должен располагаться по центру горелки на высоте 19 мм над верхним краем горелки. В зависимости от вида образца устанавливается время воздействия пламени при испытаниях. По истечении установленного времени воздействия пламя должно удаляться прекращением подачи газа в горелку. При проведении испытаний должны быть зарегистрированы продолжительность горения, длина обугленного участка и продолжительность горения капель, если таковые имеются.
Аналогичным образом обеспечивается проведение испытаний образца при установке его под углом 60°.
Установка для испытания образцов материалов на горючесть, содержащая
рабочую камеру для проведения испытаний,
горелку, размещаемую внутри камеры,
рамку, в которой закрепляется образец испытуемого материала,
и держатель рамки, расположенный внутри камеры и обеспечивающий позиционирование и удержание рамки с образцом над пламенем горелки в процессе испытания,
отличающаяся тем, что
держатель выполнен с возможностью обеспечения расположения рамки с образцом в процессе испытаний в горизонтальном или в вертикальном, или в наклонном положениях и представляет собой шарнирный многозвенник из последовательно шарнирно соединенных между собой жестких звеньев, установленный одним из своих конечных звеньев на стойке с возможностью регулировки его положения по высоте стойки и вокруг ее оси, при этом рамка для образца закреплена на другом конечном звене многозвенника.
