Способ испытаний на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб (варианты) и устройство для его реализации (варианты) Российский патент 2017 года по МПК G01M3/00 

Изобретение относится к исследованию материалов путем определения их физических свойств, в частности прочностных свойств твердых материалов, путем приложения к ним механических усилий с помощью пневматических или гидравлических средств при высокой температуре, и может быть использовано при проведении испытаний вновь разрабатываемых неметаллических и гибких металлических труб, предназначенных для использования в автоматических установках пожаротушения, в том числе сертификационных испытаниях на пожаростойкость.

Согласно п. 5.7.3 СП 5.13130.2009 [Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования] «Применение пластмассовых, металлопластиковых и других видов трубопроводов и их соединений, а также прокладок и уплотняющих герметизирующих материалов для них допускается в том случае, если они прошли соответствующие испытания. Проектирование таких видов трубопроводов и их соединений должно осуществляться по техническим условиям, разработанным для каждого конкретного объекта или группы однородных объектов. Разработку методики огневых испытаний и технических условий должна осуществлять организация, имеющая соответствующие полномочия».

Под «соответствующими испытаниями» понимаются испытания на пожаростойкость. Согласно разрабатываемому в настоящее время проекту ГОСТ Ρ «Пожарная автоматика. Термины и определения» - пожаростойкость труб: способность труб, незаполненных или заполненных огнетушащим веществом (с расходом воды или без него), противостоять в течение контрольного времени определенной температуре пожара в помещении.

Испытания на пожаростойкость, также как и испытания на огнестойкость, горючесть и воспламеняемость, являются одним из видов огневых испытаний и категорий оценки стойкости объектов и материалов к пламени и температуре в зависимости от вида и назначения объекта исследования.

Испытаниям на огнестойкость подвергаются объекты (изделия), кабельная продукция и различного рода материалы. Испытания на пожаростойкость имеют непосредственное отношение только к пластмассовым и гибким металлическим трубам.

Известен способ проверки канатно-спускных устройств на воздействие на его канат открытого пламени (ГОСТ Ρ 53272-2009 «Техника пожарная. Устройства канатно-спускные пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний»), заключающийся в том, что конец нижней ветви каната устанавливают на опоры стенда для огневых испытаний. Расстояние между опорами 300 мм. С обеих сторон каната прикладывают статическую нагрузку, равную по 5 кН, к нижнему концу каната (ленты). Посредине расстояния между опорами стенда устанавливают модельный очаг пожара (емкость диаметром 70 мм, заполненную этанолом в количестве 10 мл). Расстояние между зеркалом горючего и тросом составляет 100 мм. Этанол поджигают и выдерживают канат под действием открытого пламени в течение (10±1) с. Время выдержки образца под нагрузкой составляет (180±5) с. Трос считают выдержавшим испытание, если он удержал нагрузку.

Недостаток этого способа - кратковременная продолжительность воздействия на испытываемый образец тепловых потоков, чрезвычайно ограниченная зона, подвергающаяся воздействию пламени. Применительно к испытаниям труб на пожаростойкость - отсутствуют гидравлические и пневматические источники давления, которые необходимы для имитации реальных условий проверки неметаллических труб или гибких металлических труб на пожаростойкость.

Известна нагревательная печь для испытаний кабелей на огнестойкость (Авт. св. СССР №662852, МПК G10Ν 25/52, опубл. 15.05.1979). Нагревательная печь содержит цилиндрическую камеру с размещенными в ней держателем образца и электрическими нагревателями, выполненными в виде последовательно соединенных между собой нагревательных элементов из карбида кремния, размещенных по концентрической окружности цилиндра печи, параллельно его оси, а диаметры стержней, концентрической окружности и внутренний диаметр печи выбраны из соотношения 1:8,5:10,6.

Недостаток нагревательной трубчатой печи применительно к испытаниям на пожаростойкость неметаллических труб или гибких металлических труб - чрез мерные габариты печи, отсутствие гидравлического и пневматического источников давления, при больших габаритах печи потребовался бы мощнейший источник напряжения питания, невозможность непосредственной визуализации за состоянием трубы в процессе испытаний.

Известна трубчатая печь (Патент России №2021326, МПК C10G 9/20, опубл. 15.10.1994), содержащая основание с опорами, свод и боковые стены, установленные на опорах конвективные и радиантные камеры с размещенными в них блоками труб змеевиков, радиантная камера выполнена секционной, при этом конвективная и радиантная камеры разделены между собой установленной на выполненном в виде подовой рамы основании объемной вертикальной фермой, образующей со стенками конвективной и радиантной камер силовой пространственный несущий каркас, а блоки труб змеевиков образованы прямыми участками труб, соединенными отводами.

Недостаток трубчатой печи применительно к испытаниям на пожаростойкость неметаллических труб или гибких металлических труб - чрезмерные габариты печи, отсутствие гидравлического и пневматического источников давления, невозможность непосредственной визуализации за состоянием трубы в процессе испытаний.

Известен метод UL 94-UCFT (Understanding Laboratory Fire Testing Technology) испытаний на огнестойкость, горючесть и воспламеняемость, проводимых на стенде, соответствующем стенду по ГОСТ Р50695-94 «Методы определения воспламеняемости твердых электроизоляционных материалов под воздействием источника зажигания» и ГОСТ 28779-90 «Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения воспламеняемости под воздействием источника зажигания».

В состав стенда входит: настольная коррозионностойкая камера сгорания; высокотемпературная вытяжная вентиляция; дверь со смотровым окном из каленого стекла; держатели образцов для вертикального и горизонтального горения; манометр; горелка; система контроля газов; цифровой таймер.

Испытания проводят на горизонтально или вертикально закрепленном образце определенной ширины и длины, и разной толщины. Поджигают образец открытым пламенем пропан-бутановой горелкой. В процессе испытаний замеряют следующие параметры:

- время горения после поджигания;

- время тления после поджигания;

- поджигают или не поджигают капающие частицы вату под образцом;

- догорает или не догорает образец до зажима.

По результатам характера распространения или затухания пламени судят о горючести материалов.

Недостатком данного способа является сложная конструкция испытательного стенда, отсутствие гидравлического и пневматического источников давления, необходимых для проверки неметаллических труб или гибких металлических труб на пожаростойкость, невозможность определения собственно пожаростойкости.

Известен метод испытаний на горючесть по ISO 1182 «Reaction to fire tests for products - Non-combustibility test (IDT)», соответствующий методу, изложенному в ГОСТ Ρ ИСО 1182-2014 «Испытания строительных материалов и изделий на пожарную опасность. Метод испытания на негорючесть» и в ГОСТ 30244-94 «Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть».

Испытания проводят в специальной трубчатой печи, выполненной из керамики со стальным покрытием, с максимальной рабочей температурой 1000°С и электропитанием от сети переменного тока. Печь содержит опорный каркас, вертикальную опору, верхний и нижний изолирующие фланцы, разъемы и гнезда для термопары, стакан и держатель для образцов из нержавеющей стали, устройство для опускания стакана, температурный контроллер, сигнализатор превышения температуры выше заданной. Преимущество такой системы состоит в значительном увеличении срока службы печи за счет оптимальной скорости повышения температуры, устройства контроля избыточного нагрева, программного обеспечения. Оператор может отслеживать температуру по цифровому табло.

Недостатком данного способа является отсутствие гидравлического и пневматического источников давления, необходимых для проверки неметаллических труб или гибких металлических труб на пожаростойкость, невозможность определения собственно пожаростойкости.

Известно устройство для испытания материалов на горючесть (Авт. св. СССР №609082, МПК G10N 25/50, опубл. 10.05.1978), содержащее источники кислорода и азота, редукторы, регулятор расхода, смеситель, измеритель расхода, испытательную камеру с источником зажигания, трубку Вентури, мембранный регулятор расхода с клапаном обратного действия, зажим для закрепления испытываемого образца, прибор для измерения расхода газа и источник зажигания, представляющий собой раскаленную электрическую спираль, питающуюся через трансформатор.

Подготовку устройства к работе и его работу производят следующим образом. Открывают вентиль кислородного баллона и редуктором устанавливают нужное давление, величина которого контролируется по прибору, имеющемуся на редукторе. Регулятор расхода отрегулирован на открытие клапана при уменьшении определенного разряжения в надмембранной камере. Затем вентиль кислородного баллона закрывают и открывают вентиль азотного баллона. Редуктором при открытом пневмодросселе с мотором-редуктором устанавливают нужное давление (при этом расход азота должен быть определенным, что контролируется прибором для измерения расхода за), закрывают вентиль азотного баллона и пневмодроссель. Образец из испытываемого материала закрепляется нижним концом в зажиме в вертикальном положении в стеклянной кварцевой трубе. Затем проводят испытания, для чего в смеситель подают газовую смесь в соотношении 30% кислорода и 70% азота. В это время к верхнему концу испытываемого образца прижимают источник зажигания, воспламеняя его. В случае, если образец не воспламеняется, увеличивают содержание кислорода в потоке (в некоторых случаях до 100%). После воспламенения образца источник зажигания выводится из трубы. Суммарный расход газовой смеси сохраняется постоянным на протяжении всех испытаний. Уменьшение содержания кислорода производят до момента прекращения пламенного горения образца и фиксируют показания прибора. По результатам испытаний определяют величину кислородного индекса. Зная среднее значение кислородного индекса, определяют группу горючести материала (горючее, трудновоспламеняемые, трудно горючие и негорючие).

Недостатки данного устройства - сложная конструкция стенда, отсутствие гидравлического и пневматического источников давления, необходимые для проверки неметаллических труб или гибких металлических труб на пожаростойкость, невозможность определения собственно пожаростойкости.

Известен способ испытания строительных материалов на горючесть и установка по оценке горючести строительных материалов (Патент №2475286, МПК G01N 25/50, опубл. 20.02.2013), заключающийся в размещении испытываемых образцов в камере сжигания, подготовке и подаче газовоздушной смеси в каждый канал системы подготовки, оказании теплового воздействия на каждый образец. В каждом канале системы подготовки газовоздушной смеси создают камеру переменного объема для смешения горючего газа и воздуха. В камере смешения производят дополнительную турбулизацию потоков газов. Над воздухозаборными отверстиями горелки устанавливают защитный сетчатый экран. Дополнительный защитный сетчатый экран располагают на выходе газовоздушной смеси из горелки под углом. Указанный способ реализуется с помощью установки определения группы горючести строительных материалов. Установка содержит систему подготовки газовоздушной смеси, в которой смонтировано устройство дополнительного смешения потоков горючего газа и воздуха. Устройство смешения состоит из патрубка и вставки. В центре вставки выполнено отверстие. На патрубке смонтирован цилиндр с отверстиями. Над воздухозаборными отверстиями смонтирован защитный сетчатый экран. Дополнительный защитный сетчатый экран на выходе газовоздушной смеси из горелки под углом обеспечивает самопроизвольное очищение за счет сползания и сдувания от падающих фракций испытываемых образцов.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции стенда, отсутствие гидравлического и пневматического источников давления, необходимых для проверки неметаллических труб или гибких металлических труб на пожаростойкость, невозможность определения собственно пожаростойкости.

Известен способ огневого воздействия (Fire Exposure Test) на термопластиковые трубы спринклерных установок пожаротушения (аналог отечественных испытаний на пожаростойкость) (Стандарт Underwriters Laboratories Inc. (США) UL 1821 (п.13) Standard for Thermoplastic Sprinkler Pipe and Fittings for Fire Protection Service - Пожарная безопасность термопластиковых труб и фитингов спринклерных установок пожаротушения), заключающийся в том, что в помещении объемом ~65 м³ ~(7,32×3,66×2,44) м (или объемом ~381 м³ ~(9,1×9,1×4,6) м) под потолком по его продольной осевой линии подвешивают испытываемый трубопровод длиной ~4,57 м с установленными по его концам двумя спринклерными оросителями, заполняют трубопровод водой под определенным давлением. Расстояние от модельного очага пожара до розетки оросителя ~1,93 м. Для контроля в процессе испытаний давления и расхода испытываемый трубопровод оснащается манометром и расходомером.

Тип и характеристика спринклерных оросителей (коэффициент производительности, номинальная температура срабатывания, быстродействие) и гидравлические параметры при огневых испытаниях (давление и расход каждого оросителя), а также расстояние между подвесками принимаются согласно указанным в руководстве по проектированию и монтажу испытываемых труб.

На полу по центру помещения (и соответственно под центром испытываемой трубы) располагают модельный очаг пожара (квадратный стальной лоток площадью 0,46 м², глубиной 307 мм, толщиной не менее 6,4 мм), заполненный гептаном ~23,66 л и помещенный в квадратную водяную ванну площадью 0,92 м². Перед испытанием трубопровод заполняют водой под давлением от 0,69 до 0,83 МПа, и поджигают модельный очаг пожара. По достижении определенной температуры, зависящей от номинальной температуры срабатывания спринклерных оросителей, они активируются, и происходит распространение водяного потока внутри помещения. В процессе испытаний непрерывно контролируется расход и давление воды в трубе. Общее время подачи воды не менее 15 мин.

Критерием положительного результата испытаний является отсутствие протечки или разрушения трубы, сохранение целостности трубы при последующем ее испытании на максимальное рабочее гидростатическое давление в течение 5 мин.

К недостаткам данного способа огневого воздействия на трубу и устройства для его реализации следует отнести следующее:

- непродолжительное время нахождения трубы под воздействием повышенной температуры окружающей среды;

- невысокое значение повышения температуры нагретого воздуха в окрестности трубы, соизмеримое со значением допустимой рабочей температуры трубы ~90°С, т.е. практически повышение температуры в процессе испытаний не выходит за пределы допустимой рабочей температуры трубы;

- орошение водой, а, следовательно, экранирование трубы от тепловых потоков и охлаждение окружающего пространства наступает при срабатывании спринклерного оросителя, т.е. через короткое время после поджигания модельного очага пожара, когда температура в зоне трубы не превышает, как правило, допустимую рабочую температуру трубы ~90°С. Однако на практике возможен отказ спринклерного оросителя, и тогда температура окружающей среды резко возрастает и значительно превышает ее допустимую рабочую температуру;

- ограниченное значение давления воды (не более 0,83 МПа);

- необходимость использования для проведения испытаний специального огнестойкого вентилируемого помещения;

- ограниченная область применения - только для водозаполненных труб спринклерных автоматических установок пожаротушения;

- не предусмотрено испытаний незаполненных водой труб;

- орошение водой, а, следовательно, и охлаждение окружающего пространства наступает через короткое время после поджигания модельного очага пожара, когда температура в зоне трубы не превышает 90°С;

- отсутствие пневматического источника давления, необходимого для проверки неметаллических труб или гибких металлических труб, используемых в воздушных спринклерных установках пожаротушения;

- невозможность определения собственно пожаростойкости.

Известен способ огневого воздействия (Fire exposure) на термопластиковые трубы спринклерных установок пожаротушения (аналог отечественных испытаний на пожаростойкость) (Стандарт Loss Prevention Standard (Великобритания) LPS 1260-2.1 (п.6.14) Requirements for testing plastic pipes and fittings for sprinkler systems - Требования по испытанию пластиковых труб и фитингов спринклерных установок пожаротушения).

Испытания проводят в вентилируемом помещении размером ~(4×4×2,8) м (объемом ~44,8 м³), внутри которого вдоль продольной осевой линии потолка подвешен на двух держателях испытываемый трубопровод длиной 2,3 м, оснащенный расходомером и манометром, с установленным на его конце спринклерным оросителем быстрого реагирования (термочувствительная колба диаметром ∅≤3 мм) с номинальной температурой срабатывания 68°С и коэффициентом производительности K_LPS~80 л/(мин⋅бар^0,5), что соответствует К_РФ~0,42 л/(с⋅м^0,5). На полу в углу помещения расположен модельный очаг пожара типа 13В (диаметр 700 мм, высота борта 230 мм); в качестве горючего используется 10 л гептана. Перед испытанием трубопровод заполняется водой и выдерживается под максимальным рабочим давлением испытываемой трубы (Р_{макс раб.}±0,05) МПа в течение 10⁺¹ мин. Затем поджигают модельный очаг пожара. По достижении определенной температуры, зависящей от номинальной температуры срабатывания спринклерного оросителя, он активируется, и происходит распространение водяного потока внутри помещения. Расход спринклерного оросителя составляет (0,78±0,05) л/с; после того, как гептан выгорит, увеличивают расход до (1,67±0,03) л/с в течение еще 10⁺¹ мин.

Критерием положительного результата испытаний является отсутствие протечки или разрушения трубы и сохранение целостности трубы при последующем ее испытании на рабочее давление.

К недостаткам данного способа огневого воздействия на трубы и устройства для его реализации следует отнести следующее:

- непродолжительное время нахождения трубы под воздействием повышенной температуры окружающей среды;

- невысокое значение повышения температуры нагретого воздуха в окрестности трубы, соизмеримое со значением допустимой рабочей температуры трубы ~90°С, т.е. практически повышение температуры в процессе испытаний не выходит за пределы допустимой рабочей температуры трубы;

- орошение водой, а, следовательно, экранирование трубы от тепловых потоков и охлаждение окружающего пространства наступает при срабатывании спринклерного оросителя, т.е. через короткое время после поджигания модельного очага пожара, когда температура в зоне трубы не превышает, как правило, допустимую рабочую температуру трубы ~90°С; однако на практике возможен отказ спринклерного оросителя, и тогда температура окружающей среды резко возрастает и значительно превышает ее допустимую рабочую температуру;

- принятый алгоритм подачи огнетушащего вещества (увеличение расхода спринклерного оросителя после выгорания гептана) не имеет ничего общего с реальным алгоритмом АУП при тушении пожара; наоборот, в реальных условиях при срабатывании первого спринклерного оросителя его расход максимальный, но по мере последующей активации других спринклерных оросителей расход первого оросителя существенно снижается;

- ограниченная область применения - только для водозаполненных труб спринклерных автоматических установок пожаротушения;

- необходимость использования для проведения испытаний специального огнестойкого вентилируемого помещения;

- сложность монтажа трубы на высоте;

- отсутствие пневматического источника давления, необходимого для проверки неметаллических труб или гибких металлических труб, используемых в воздушных спринклерных установках пожаротушения;

- невозможность определения собственно пожаростойкости.

Известно устройство для определения параметров воспламенения и горения твердых материалов (Патент России №2274851, МПК G01N 25/50, опубл. 20.04.2006). Устройство содержит камеру с окнами, выполненную в виде вертикального цилиндра, два нагревательных элемента, держатель образца, регулятор мощности, датчики температуры, установленные в зоне горения (на входе и выходе из камеры), блок определения кинетических параметров горения, систему очистки дымовых газов и компьютер.

Известно устройство для экспериментов по воспламенению (Патент России №2537082, МПК G01N 25/50, опубл. 27.12.2014), содержащее испытательную светопрозрачную трубу, в которой исследуется горение, нагреватель, устройство подачи в трубу предварительно смешанного горючего газа и устройство подачи вокруг светопрозрачной трубы терморегулирующей текучей среды. В этом устройстве благодаря устройству для подачи терморегулирующей текучей среды, протекающей вокруг испытательной трубы, предусмотрена возможность регулировки температуры в продольном направлении.

К недостаткам данных устройств следует отнести:

- отсутствие гидравлического и пневматического источников давления, необходимых для проверки неметаллических труб или гибких металлических труб, используемых в автоматических установках пожаротушения;

- невозможность определения пожаростойкости.

Известен способ испытаний на пожаростойкость труб, изготовленных из пластиковых труб Акватерм Firestop (Проектирование, монтаж и эксплуатация трубопроводов Акватерм Firestop в водозаполненных спринклерных установках пожаротушения. Технические условия. М.: ВНИИПО, 2008. С. 54-56), заключающийся в том, что в испытательном помещении вдоль потолка по центру помещения подвешивают испытываемый трубопровод, заполняют его водой под определенным давлением и поджигают модельный очаг пожара. По истечение определенного времени в зависимости от наличия или отсутствия протечки либо разрушения трубы принимают решение о стойкости испытываемой трубы на огневое воздействие.

Перед огневыми испытаниями на пожаростойкость трубопроводы со смонтированными на них фитингами проверяют на прочность при давлении не менее 5 МПа. Скорость нарастания давления не более 0,5 МПа/с. Продолжительность выдержки при данном давлении не менее 5 мин. Разрыв испытываемых труб и фитингов, протечка воды через места соединений фитингов, трубы и фитингов, остаточные деформации и признаки разрушения не допускаются.

Огневые испытания труб на пожаростойкость проводят на стенде, представляющем собой помещение объемом ~27 м³ (~3×3×3) м, состоящем из источника водоснабжения, камеры, крана, гибкого рукава, манометра, оросителя с номинальной температурой срабатывания 68°С и диаметром колбы 5 мм, 2-х шт. термопреобразователей (Х-А термопары), потенциометра, модельного очага пожара (противень диаметром ∅=550 мм и высотой бортов 230 мм; толщина стенки противня 2 мм. В качестве горючего используют бензин, пентан, этиловый спирт или гептан. Объем горючего - от 2,5 до 30 л. Для подвески испытываемого трубопровода (или сборки фитингов) используют стандартные для испытываемых труб держатели (кронштейны, опоры и т.п.).

Для выпуска воздуха при заполнении водой испытываемого трубопровода используют шаровой кран или пробку. Давление в трубе контролируют по датчику давления или манометру.

Длина испытываемого трубопровода или сборки фитингов ~3 м. Расстояние между кронштейнами, поддерживающими трубу, принимается максимально допустимым для данного вида трубы.

Испытываемую трубу (или сборку фитингов) монтируют под потолком; расстояние от оси трубопровода до потолка h_тр=(10-20) см. Ось испытываемой трубы должна быть параллельна горизонтальной оси модельного очага пожара. Параллельно испытываемой трубе на расстоянии 15-20 см монтируют металлическую трубу, на которую устанавливают два контрольных спринклерных оросителя. Расстояние от розетки контрольных спринклерных оросителей до потолка h_роз=(15-25) см. Один контрольный ороситель располагают над модельным очагом пожара, другой - на расстоянии ~1 м от него.

В качестве оросителей используют спринклерные оросители с номинальной температурой срабатывания 68°С и диаметром термочувствительной колбочки 5 мм.

Испытываемую трубу заполняют водой до давления 0,5-1,0 МПа, не допуская воздушных пробок. Давление контролируют по датчику давления или контактному манометру. Металлическая труба, на которой устанавливают два контрольных спринклерных оросителя, водой не заполняется и давление к ней не подводится.

В противень заливают 5 л пропана и 10 л воды. Одновременно с поджиганием горючего включают измеритель времени.

Температуру контролируют непосредственно у оросителей в области термочувствительной колбы.

Момент срабатывания спринклерных оросителей, вероятного разрыва трубы или разрушения фитингов определяют визуально или по резкому снижению давления, регистрируемому датчиком давления или манометром.

В каждой серии тестирования при определенных фиксированных условиях проводят не менее 2 испытаний.

Критерием положительной оценки каждой серии испытаний является:

- срабатывание оросителей за время не более 45 с;

- продолжительность воздействия температуры в зоне оросителей в диапазоне 330-390°С в течение не менее 4,5 мин (при этом трубы и фитинги в данный промежуток времени не должны иметь течи);

- отсутствие падающих капель или частиц материала трубы или фитингов до разрыва трубы.

К недостаткам данного технического решения следует отнести:

- ограниченная область применения - только для водозаполненных труб спринклерных автоматических установок пожаротушения;

- ограниченное давление воды;

- необходимость использования для проведения испытаний специального огнестойкого вентилируемого помещения;

- отсутствие проверки влияния на пожаростойкость расхода воды через испытываемую трубу.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа заявляемого способа испытаний неметаллических и гибких металлических труб на пожаростойкость и устройства для его реализации является способ огневого воздействия на трубы, изготовленные из стеклоткани и обработанные термореактивной смолой [International Maritime Organization IMO (Resolution A.753(18) Level 3 «Guidelines for the application of plastic pipes on ships» - «Резолюция Международной морской организации А.753(18). Рекомендации по применению пластмассовых труб на судах»] и [American Society for Testing and Materials ASTMF 1173-01 «Standard Specification for Thermosetting Resin Fiberglass Pipe Systems to Be Used for Marine Applications» - «Стандарт Американского общества по материалам и их испытаниям ASTMF 1173-01 «Трубы для морского применения, выполненные из стеклоткани, обработанной термореактивной смолой»].

Пластмассовые трубы, предназначенные для использования на морских судах, экранируются теплозащитным материалом, поверх которого располагают защитную металлическую оболочку из нержавеющей стали.

Испытания проводят на стенде, состоящем из опорной рамы, двух ложементов, на которые укладывается испытываемый трубопровод длиной 1,5 м и внешним диаметром защитного экрана 250 мм, оснащенный манометром и средством обеспечения гидравлического давления (водопровод, ручной гидравлический пресс, автономная насосная установка, газовый баллон и т.п.).

Испытываемая труба укладывается на ложементы стенда, заполняется водой под давлением 0,3 МПа. В качестве модельного очага пожара используются газовые горелки (4 ряда горелок, общее количество горелок до 20 шт., расход пропана до 10 кг/ч). Начальная температура воды в испытываемой трубе 21°С.

После поджигания модельного очага пожара в районе трубы поддерживают определенную температуру (максимальная температура на внешней стороне теплозащитного экрана в процессе испытаний ~975°С). Образец трубы подвергается воздействию огня в течение 30 мин. По окончании испытания образец остужается до нормальной температуры и по характеру состояния теплозащитной оболочки или отсутствию протечки принимают решение о стойкости испытываемой трубы на огневое воздействие. Критерием положительного результата испытаний является:

- по методике IМО А.753(18) - протечка не должна превышать 0,2 л/мин;

- по методике ASTM F1173 Level 01 - протечка не более 0,5 л/мин во время воздействия огнем и способность сохранять герметичность при последующем воздействии рабочим гидравлическим давлением 0,6 МПа в течение 15 мин.

К недостаткам данного способа огневого воздействия на трубы и устройства для его реализации следует отнести следующее:

- ограниченная область применения - только для труб с теплозащитным экраном, заполненных водой при ограниченном давлении воды;

- не предусмотрено испытаний незаполненных водой труб или труб, через которые в процессе испытаний осуществляется расход воды;

- отсутствует контроль протечки трубы в процессе испытаний;

- низкое давление в трубе в процессе огневых испытаний - 0,3 МПа;

- неравномерное температурное поле вдоль и поперек трубы - основной высокотемпературный поток газовых горелок воздействует в основном на нижнюю среднюю область испытываемой трубы, защищенной теплозащитным экраном, температура вокруг трубы очень неравномерна и отличается как снизу и сверху, так и от середины к краям трубы;

- испытываемые трубы укладывают на ложементы или на опорах, а не закрепляют в подвесках, как это происходит с распределительными трубопроводами автоматических установок пожаротушения на практике;

- функционирование стенда не автоматизировано: включение газовых горелок производят вручную, а фиксацию возможных утечек осуществляют визуально.

Задача настоящего изобретения - разработка способа автоматического определения и регистрации нарушения герметичности (появления протечки) в процессе испытаний на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб при наличии или отсутствии в них: давления, жидкого вещества, газообразного вещества или расхода жидкого вещества через испытываемую трубу.

Сущность заявляемого способа (вариант по п. 1 формулы) заключается в том, что в способе испытания на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных жидким веществом, включающем создание вокруг испытываемой трубы высокотемпературного поля и обеспечение контроля ее герметичности, дополнительно поддерживают вокруг испытываемой трубы квазиравномерную высокую температуру, а внутри испытываемой трубы - гидравлическое давление, а в случае протечки трубы осуществляют отключение подачи жидкого вещества, отключение нагревателя и слив воды из испытываемой трубы, при этом факт протечки испытываемой трубы определяют по снижению гидравлического давления в полости испытываемой трубы и/или по появлению пара, возникающего при взаимодействии вытекающего жидкого вещества в виде капель или струй воды с высокотемпературной зоной, окружающей испытываемую трубу, либо при взаимодействии капель или струй воды непосредственно с нагревателем, причем при необходимости, спустя заданное время после выдержки испытываемой трубы при заданной температуре через нее пропускают воду с заданными давлением и расходом.

Сущность заявляемого способа (вариант по п. 2 формулы) заключается в том, что в способе испытания на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных газообразным веществом, включающем создание вокруг испытываемой трубы высокотемпературного поля и обеспечение контроля ее герметичности, дополнительно поддерживают вокруг испытываемой трубы квазиравномерную высокую температуру, а внутри испытываемой трубы - пневматическое давление, причем в испытываемую трубу вводят ароматизирующее вещество, а в случае разгерметизации трубы осуществляют отключение подачи в испытываемую трубу газообразного вещества, отключение нагревателя и сброс давления из испытываемой трубы, при этом факт разгерметизации определяют по снижению пневматического давления в полости трубы, и/или по появлению запаха ароматизирующего вещества, и/или по возникновению звука, образуемого истекающим из места разгерметизации газообразным веществом.

Сущность заявляемого устройства по п. 3 формулы (для реализации способа по п. 1 формулы) заключается в том, что в устройстве для испытания на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных жидким веществом, состоящем из нагревателя, источника гидравлического давления, редуктора гидравлического давления, крана для выпуска воздуха, приборов для измерения температуры и давления, испытываемая труба закреплена на подвесках и накрыта колпаком из негорючего материала, при этом нагреватель соединен с одним из выходов блока управления, другой выход которого подключен к источнику гидравлического давления, причем на вход блока управления подключены выходы с блока формирования алгоритма испытаний, блока регистрации протечки и блока режима нагрева, на вход которого подключен термодатчик, при этом на вход испытываемой трубы подсоединены параллельно диафрагма и входной кран, а на выход трубы - измеритель давления, подключенный к одному из входов блока управления, сигнализатор давления, электрически подключенный на один из входов блока регистрации протечки, на другой вход которого электрически подключен световой сигнализатор протечки, установленный со стороны одного из торцов испытываемой трубы, причем на выход испытываемой трубы подсоединен выходной клапан, выход которого соединен с резервуаром источника гидравлического давления, а привод этого клапана электрически подключен к одному из выходов блока управления.

Сущность заявляемого устройства по п. 4 формулы изобретения заключается в том, что в устройстве по п. 3 формулы изобретения в напорную линию на вход испытываемой трубы параллельно диафрагме подсоединен входной клапан, электрически соединенный с одним из выходов блока управления, а на выход выходного клапана, вход которого подсоединен к выходу испытываемой трубы, последовательно подсоединены регулировочный кран и измеритель расхода, который гидравлически подсоединен к резервуару источника гидравлического давления, а электрически подключен к одному из входов блока управления.

Сущность заявляемого устройства по п. 5 формулы изобретения (для реализации способа по п. 2) заключается в том, что в устройстве для испытания на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных газообразным веществом, состоящем из нагревателя, источника пневматического давления, регулятора пневматического давления, приборов для измерения температуры и давления, испытываемая труба закреплена на подвесках и накрыта колпаком из негорючего материала, при этом нагреватель соединен с одним из выходов блока управления, другой выход которого подключен к источнику пневматического давления, причем на вход блока управления подключены выходы с блока формирования алгоритма испытаний, блока регистрации протечки и блока режима нагрева, на вход которого подключен термодатчик, при этом на вход испытываемой трубы подсоединены кран, вход которого подсоединен к сосуду с ароматизирующим веществом, и параллельно соединенные диафрагма и входной кран, в свою очередь подсоединенные к выходу редуктору давления, вход которого соединен с источником пневматического давления, причем на выход испытываемой трубы подсоединены выходной клапан, выход которого связан с атмосферой, а привод электрически подключен к одному из выходов блока управления, измеритель давления, электрически подключенный к одному из входов блока управления, сигнализатор давления, электрически подключенный на один из входов блока регистрации протечки, на другие два входа которого электрически подключены сигнализатор разгерметизации, реагирующий на наличие ароматизирующего вещества, и сигнализатор разгерметизации, реагирующий на появление звука, характерного для истечения газа через отверстие.

Технический эффект, реализуемый заявленным способом испытания на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных жидким веществом (по п. 1 формулы), позволяет получить следующее:

- расширить виды испытаний труб, в частности, находящихся без или под гидравлическом давлением, с расходом или без расхода жидкого вещества;

- осуществить автоматизацию проведения испытаний, в том числе определить протечку испытываемой трубы и существенно упростить процедуру испытаний;

- обеспечить стабильные условия в процессе испытаний и, следовательно, сопоставимость результатов испытаний.

Технический эффект, реализуемый заявленным способом испытания на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных газообразным веществом (по п. 2 формулы), позволяет получить следующее:

- расширить виды испытаний труб, в частности, заполненных газообразным веществом, находящихся без или под пневматическим давлением;

- осуществить автоматизацию проведения испытаний, в том числе нарушение герметичности трубы и существенно упростить процедуру испытаний;

- обеспечить стабильные условия в процессе испытаний и, следовательно, сопоставимость результатов испытаний.

Технический эффект, реализуемый заявленным устройством для испытания на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных жидким веществом (вариант по п. 3 формулы), позволяет получить следующее:

- проведение испытаний в 2-х режимах: с заполненной жидким веществом испытываемой трубы как при наличии, так и при отсутствии давления;

- постоянное значение давления в трубе в случае изменения ее вместимости, обусловленной интенсивным прогревом;

- квази постоянство температуры вокруг трубы;

- автоматический контроль протечки жидкого вещества;

- сокращение продолжительности воздействия на нагреватель капель или струй жидкого вещества в случае протечки;

- обеспечение удобства в проведении испытаний;

- сопоставимость результатов испытаний, в частности, температуры в зоне расположения трубы;

- малогабаритную, по сравнению с существующими, конструкцию устройства.

Технический эффект, реализуемый заявленным устройством для испытания на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных жидким веществом (п. 4 формулы изобретения), позволяет дополнительно:

- проводить испытания с заполненной жидким веществом испытываемой трубой при наличии давления и с расходом жидкого вещества из нее;

- использовать унифицированную с устройством по п. 3 формулы изобретения конструкцию.

Технический эффект, реализуемый заявленным устройством для испытания на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных газообразным веществом (вариант по п. 5 формулы изобретения), позволяет получить следующее:

- проведение испытаний в 2-х режимах: при наличии или практическом отсутствии давления;

- постоянное значение давления в трубе в случае изменения ее вместимости, обусловленной интенсивным прогревом;

- квази постоянство температуры вокруг трубы;

- автоматический контроль нарушения герметизации трубы;

- обеспечение удобства в проведении испытаний;

- сопоставимость результатов испытаний, в частности, температуры в зоне расположения трубы;

- малогабаритную, по сравнению с существующими, конструкцию устройства.

При определении соответствия отличительных признаков предлагаемого изобретения критерию «изобретательский уровень» был проанализирован уровень техники и, в частности, известные способы и устройства, относящиеся к испытаниям неметаллических или гибких металлических труб и устройства для их реализации, относящиеся к области как алгоритмов проведения, так и конструктивных особенностей стендового оборудования для испытаний различных материалов, строительных конструкций и кабельной продукции на горючесть, воспламеняемость и огнестойкость, а также неметаллических труб или гибких металлических труб на пожаростойкость.

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения являются новыми и отвечают критерию «новизна».

Анализ других технических решений показал, что известные способы и устройства не решают отмеченные выше задачи, решаемые заявляемым способом испытания на пожаростойкость неметаллических или гибких металлических труб, заполненных жидким или газообразным веществом, и устройством для его реализации.

На основании изложенного можно сделать вывод, что заявленное техническое решение соответствует критерию изобретательский уровень, а само изобретение является новым.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующая заявленные способ (вариант по п. 1 формулы изобретения) и устройство (вариант по п. 3 формулы изобретения).

На фиг. 2 представлена структурная схема устройства, реализующая заявленные способ (вариант по п. 1 формулы изобретения) и устройство (по п. 4 формулы изобретения).

На фиг. 3 представлена структурная схема устройства, реализующая заявленные способ (вариант по п. 2 формулы) и устройство (варианту по п. 5 формулы).

Устройство для испытаний на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных жидким веществом в соответствии с п. 3 формулы изобретения (фиг. 1) состоит из источника гидравлического давления 1, привод которого соединен с одним из выходов блока управления 2, причем в напорную линию 3 источника гидравлического давления 1 последовательно соединены редуктор давления 4, а также параллельно соединенные диафрагма 5 и входной кран 6, выходы которых подсоединены на вход испытываемой трубы 7, на выходе которой подсоединены измеритель давления 8, электрически подключенный на один из входов блока управления 2, и сигнализатор давления 9, электрически подключенный на один из входов блока регистрации протечки 10, на второй вход которого электрически подключен световой сигнализатор протечки 11, причем один из выходов блока управления 2 электрически подключен к протяженному вдоль всей длины испытываемой трубы 7 нагревателю 12, а другой - на привод источника гидравлического давления 1, причем на входы блока управления 2 также электрически подключены выходы с блока формирования алгоритма испытаний 13, с блока режима нагрева 14 и с блока регистрации протечки 10, входы которых подключены к выходам пульта 15, при этом на второй вход блока режима нагрева 14 электрически подключен термодатчик 16, а испытываемая труба 7 и нагреватель 12 накрыты теплоизолирующим колпаком 17, оснащенным подвесками 18, при этом к выходу испытываемой трубы 7 гидравлически подсоединен выходной клапан 19, выход которого подсоединен к резервуару 20 источника гидравлического давления 1, причем клапан 19 электрически соединен с выходом блока управления 2.

В качестве источника гидравлического давления 1 может использоваться ручной гидропресс или любой водопровод, способный обеспечить требуемое давление (на фиг. не показаны), либо насосная установка. В автоматическом режиме испытаний должна использоваться насосная установка. В качестве нагревателя 12 может использоваться электрический или газовый нагреватель. Диафрагма 5 предназначена для поддержания постоянного давления в испытываемой трубе 7 при возможном увеличении ее вместимости из-за теплового расширения, обусловленного интенсивным прогревом: скорость увеличения вместимости невысокая, поэтому давление сможет уравновеситься через небольшое отверстие диафрагмы 5. Входной кран 6 предназначен для быстрого заполнения жидким веществом испытываемой трубы 7. После заполнения трубы 7 жидким веществом и создания в ней требуемого давления кран 6 должен быть перекрыт, иначе при небольшой протечке ее невозможно будет автоматически определить по падению давления. Подвески 18 предназначены для крепления испытываемой трубы 7. Выходной клапан 19 предназначен для сброса давления и выпуска жидкого вещества в случае протечки или по окончании испытаний.

Устройство по п. 3 формулы изобретения при проведении испытаний функционирует в 2-х режимах (фиг. 1):

- с заполненной жидким веществом испытываемой трубой при отсутствии давления и без расхода жидкого вещества через нее;

- с заполненной жидким веществом испытываемой трубой при наличии давления и без расхода жидкого вещества через нее.

В режиме испытаний с заполненной жидким веществом испытываемой трубой 7 при отсутствии или при наличии давления, но без расхода жидкого вещества через нее устройство работает следующим образом. После установки испытываемой трубы 7 на подвески 18 к ней на вход подсоединяют диафрагму 5 и входной кран 6, а на выход - измеритель давления 8, сигнализатор давления 9 и выходной клапан 19. Непосредственно под трубой 7 (по центру) устанавливают термодатчик 16. В начале испытания (клапан 19 закрыт) открывают входной кран 6 и кран сброса воздуха из трубы 7 (на фигуре не показан) и включают источник гидравлического давления 1, в результате чего воздух из трубы 7 вытесняется через кран сброса воздуха. Спустя некоторое время, как только появится жидкое вещество из крана сброса воздуха, этот кран перекрывают. При помощи редуктора давления 4 и измерителя давления 8 в полости испытываемой трубы 7 создают требуемое по условиям проведения испытания давление: если предполагается проводить испытания при практическом отсутствии избыточного давления, то давление поддерживают в пределах (0,01-0,10) МПа, что необходимо для осуществления контроля протечки из трубы 7, если предполагается проводить испытания при избыточном гидравлическом давлении, то создается соответствующее гидравлическое давление. Входной кран 6 закрывают, вследствие чего гидравлическая связь внутренней полости испытываемой трубы 7 с источником гидравлического давления 1 осуществляется через диафрагму 5. С пульта 15 формируют алгоритм испытаний и режим нагрева и с блока управления 2 на нагреватель 12 подается соответствующая команда для создания вокруг испытываемой трубы 7 требуемого температурного поля (если нагреватель электрический - путем установления необходимого тока; если нагреватель газовый - путем установления соответствующего расхода горючего газа). Требуемое значение температуры поддерживается автоматически благодаря взаимосвязанному комплексу «термодатчик 16 - блок режима нагрева 14 - блок управления 2 - нагреватель 12».

Отсчет времени пожаростойкости начинается с момента подачи команды на включение нагревателя 12 и заканчивается через определенное фиксированное время (реализуемое программой испытаний, установленной в блоке формирования алгоритма испытаний 13), если за это время не произойдет утечки жидкого вещества из испытываемой трубы 7, или до момента разгерметизации испытываемой трубы.

Если герметичность трубы 7 нарушится прежде, чем наступит фиксированное время, то давление в испытываемой трубе 7 понизится, и сигнализатор давления 9 выдаст управляющий сигнал на один из входов блока регистрации протечки 10 и далее на блок управления 2. В блоке управления 2 осуществляется отметка времени нарушения герметичности испытываемой трубы 7 и формируются команды на отключение источника гидравлического давления 1 и нагревателя 12, а также на включение выходного клапана 19. При включении клапана 19 из трубы 7 моментально сбрасывается давление и начинается эвакуация жидкого вещества, находящегося в трубе, в резервуар 20, тем самым сокращается продолжительность воздействия капель или струек жидкого вещества на нагреватель, что способствует увеличению срока службы электронагревателя или предотвращению образования взрывоопасной среды, если нагреватель газовый.

Автоматическая регистрация факта разгерметизации может быть установлена по записи давления измерителем давления 8 и/или по моменту срабатывания сигнализатора давления 9, и/или светового сигнализатора протечки 11, реагирующего на появление пара, образующегося при протечке в процессе взаимодействия капель или струйки жидкого вещества с нагревателем 12 или с высокотемпературной зоной.

При визуальном обнаружении протечки по характерному звуку и/или по появлению капель или струйки жидкого вещества либо его пара оператор может запустить аналогичный режим с пульта 15 по формированию команды на включение клапана 19, отключение источника гидравлического давления 1 и нагревателя 12.

Если результат испытаний положительный, то по окончании испытаний для сброса давления и слива жидкого вещества из трубы включают клапан 19, и осуществляют эвакуацию жидкого вещества в резервуар 20.

Устройство для испытаний на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных жидким веществом, в соответствии с п. 4 формулы изобретения (фиг. 2) состоит из всех технических средств, что и устройство по п. 3 формулы изобретения (фиг. 1) (наличие входного крана 6 необязательно), и дополнительно из входного клапана 21, подсоединенного параллельно диафрагме 5, а также последовательно соединенных с выходом испытываемой трубы 7 и выходным клапаном 19 регулировочного крана 22 и измерителя расхода 23, электрически подключенного к одному из входов блока управления 2 и гидравлически подсоединенного к резервуару 20, в котором находится источник гидравлического давления 1.

Клапаны 21 и 19 при срабатывании, а также регулировочный кран 22 обеспечивают расход жидкого вещества через испытываемую трубу 7. При этом регулировочный кран 22 предназначен для регулировки расхода, а измеритель расхода 23 - для записи расхода в процессе испытаний.

Устройство по п. 4 формулы изобретения при проведении испытаний функционирует в режиме, при котором испытываемая труба заполнена жидким веществом и при наличии давления с расходом жидкого вещества из испытываемой трубы (фиг. 2). Предварительно на этапе подготовки устройства к испытаниям при помощи регулировочного крана 22 и по показаниям измерителя расхода 23 производят тарировку на требуемое значение расхода. В этом режиме на первоначальном этапе устройство работает аналогично режиму испытаний с заполненной жидким веществом испытываемой трубой 7 при наличии давления, но без расхода жидкого вещества через нее. На втором этапе в процессе нагрева трубы через заданный промежуток времени, определяемый программой испытаний, включаются клапаны 19 и 21, и через испытываемую трубу 7, регулировочный кран 22 и измеритель расхода 23 осуществляется движение жидкого вещества с заданным программой испытания расходом жидкого вещества.

Отсчет времени пожаростойкости начинается с момента подачи команды на включение нагревателя 12 и заканчивается через определенное время (согласно программе испытаний), если за это время не произойдет нарушение герметичности испытываемой трубы 7. По окончании испытаний блок управления 2 выдает команду на отключение источника гидравлического давления 1 и входного клапана 21. В этом случае жидкое вещество выльется из трубы по гидравлическому контуру «выходной клапан 19 - регулировочный кран 22 - измеритель расхода 23» в резервуар 20.

В случае незначительной протечки она регистрируется по изменению показаний измерителя давления 8 или по срабатыванию светового сигнализатора протечки 11 при появлении пара, образующегося при взаимодействии капель или струйки жидкого вещества с высокотемпературной зоной. При значительном разрушении испытываемой трубы 7, когда давление в трубе моментально снижается, факт протечки может быть установлен по срабатыванию сигнализатора давления 9 и/или по изменению расхода, регистрируемого измерителем расхода 23.

В автоматическом режиме при протечке блок управления 2 выдает команду на отключение источника гидравлического давления 1 и входного клапана 21, давление в трубе 7 моментально снизится, и жидкое вещество выльется из нее по гидравлическому контуру «выходной клапан 19 - регулировочный кран 22 - измеритель расхода 23» в резервуар 20.

При появлении пара, образующегося при взаимодействии капель или струй жидкого вещества с высокотемпературной зоной, оператор может с пульта 15 сформировать команду на отключение источника гидравлического давления 1, нагревателя 12 и клапана 21.

Если результат испытаний положительный, то по окончании испытаний отключение источника гидравлического давления 1, нагревателя 12 и клапана 21 может осуществляться автоматически или оператором.

Устройство для испытаний на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных газообразным веществом, в соответствии с п. 5 формулы изобретения (фиг. 3) состоит из всех технических средств, предусмотренных п. 3 формулы изобретения и изображенных на фиг. 1 (кроме источника гидравлического давления 1, редуктора давления 4 и светового сигнализатора протечки 11) и дополнительно из источника пневматического давления 24, в напорную линию 25 которого подсоединен редуктор давления 26, а его выход соединен со входом параллельно соединенных диафрагмы 5 и входного крана 6, а также сосуда с ароматизирующим веществом 27, к которому подсоединен кран 28, выход которого подсоединен ко входу испытываемой трубы, причем на вход блока регистрации протечки 10 электрически подключены два сигнализатора разгерметизации: газоанализатор 29, реагирующий на используемое ароматизирующее вещество, и/или узко направленный микрофон 30, регистрирующий возникновение звука при нарушении герметичности трубы. При этом оба сигнализатора разгерметизации установлены со стороны одного из торцов испытываемой трубы.

В качестве источника пневматического давления 24 может использоваться баллон со сжатым газом или ручной пневмонасос (на фиг. не показаны), либо воздушный компрессор, способные обеспечить требуемое давление. В автоматическом режиме испытаний должен использоваться компрессор. В качестве нагревателя 12 может использоваться электрический или газовый нагреватель. Диафрагма 5 предназначена для поддержания постоянного давления в испытываемой трубе 7 при возможном увеличении ее вместимости из-за теплового расширения, обусловленного интенсивным прогревом: скорость увеличения вместимости невысокая, поэтому давление сможет уравновеситься через небольшое отверстие диафрагмы 5. Входной кран 6 предназначен для быстрого заполнения газообразным веществом испытываемой трубы 7. Подвески 18 предназначены для крепления испытываемой трубы 7. Выходной клапан 19 предназначен для сброса пневматического давления в атмосферу при разгерметизации трубы или по окончании испытаний. В качестве ароматизирующего вещества могут использоваться любые безопасные для человека и экологически безопасные вещества. В качестве сигнализаторов разгерметизации могут использоваться измеритель давления 8, и/или сигнализатор давления 9, и/или газоанализатор 29, реагирующий на используемое ароматизирующее вещество, и/или узко направленный микрофон 30, регистрирующий возникновение звука при нарушении герметичности трубы.

Устройство для испытаний на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных газообразным веществом (по п. 5 формулы изобретения) при проведении испытаний функционирует в 2-х режимах (фиг. 3): при практическом отсутствии или при наличии давления в испытываемой трубе.

В режиме испытаний без заполнения жидким веществом испытываемой трубы при практическом отсутствии или при наличии пневматического давления газообразного вещества устройство работает следующим образом. После установки испытываемой трубы 7 на подвески 18 к ней на вход подсоединяются диафрагма 5 и кран 6, а на выход - измеритель давления 8 и сигнализатор давления 9 и клапан 19. Ниже испытываемой трубы со стороны одного из ее торцов устанавливают сигнализатор разгерметизации 29, реагирующий на наличие ароматизирующего вещества, и сигнализатор разгерметизации 30, реагирующий на появление звука, характерного при истечении газа через отверстие.

Перед началом испытания с пульта 15 формируется алгоритм испытания и режим нагрева, открывается кран 6, с помощью источника пневматического давления 24 и редуктора давления 26 создается избыточное давление. Если предполагается проводить испытания при практическом отсутствии давления, то для определения момента разгерметизации задается давление в пределах 0,01-0,10 МПа, если предполагается проводить испытания при пневматическом давлении, то создается соответствующее избыточное пневматическое давление). Кран 6 закрывают (иначе при небольшой степени разгерметизации ее невозможно будет автоматически определить по падению давления), и с блока управления 2 на нагреватель 12 подается соответствующая команда на его включение (если нагреватель электрический - путем установления необходимого тока; если нагреватель газовый - путем установления соответствующего расхода горючего газа).

Отсчет времени пожаростойкости начинается с момента подачи команды на включение нагревателя 12 и заканчивается через определенное время (реализуемое программой испытаний, установленной в блоке формирования алгоритма испытаний 13), если за это время не произойдет нарушения герметичности испытываемой трубы 7, или до момента разгерметизации испытываемой трубы.

Если герметичность испытываемой трубы 7 нарушится, то пневматическое давление в ней понизится, и сигнализатор давления 9, и/или сигнализатор разгерметизации 29, реагирующий на наличие ароматизирующего вещества, и/или сигнализатор разгерметизации 30, реагирующий на появление звука, характерного для истечения газа через отверстие, путем переключения своих контактов выдают соответствующий сигнал на один из входов блока протечки 10 и далее на блок управления 2. В блоке управления 2 осуществляется отметка времени нарушения герметичности испытываемой трубы 7, и формируются команды на отключение источника пневматического давления 24, нагревателя 12 и включение клапана 19. При визуальном обнаружении протечки или по характерному звуку оператор может запустить с пульта 15 аналогичный режим по формированию команды на отключение источника пневматического давления 24 и нагревателя 12, а также на включение выходного клапана 19. При включении выходного клапана 19 пневматическое давление из трубы 7 сбрасывается в атмосферу.

Автоматическая регистрация факта разгерметизации может быть установлена по записи давления измерителем давления 8, и/или по моменту срабатывания сигнализатора давления 9, и/или сигнализатора разгерметизации 29, реагирующего на наличие ароматизирующего вещества, и/или сигнализатора разгерметизации 30, реагирующего на появление звука, характерного для истечения газа через отверстие.

При обнаружении оператором характерного звука и/или запаха ароматизирующего вещества он может с пульта 15 сформировать команду на включение клапана 19, отключение источника пневматического давления 24 и нагревателя 12.

Если результат испытаний положительный, то по окончании испытаний автоматически или вручную осуществляется включение клапана 19, отключение источника пневматического давления 24 и нагревателя 12.

Во всех приведенных режимах испытаний постоянство температуры поддерживается благодаря запрограммированному алгоритму блока режима нагрева 14, причем температура контролируется термодатчиком 16, подключенным на один из его входов.

Изобретение относится к исследованию материалов путем определения их физических свойств, в частности прочностных свойств твердых материалов путем приложения к ним механических усилий с помощью пневматических или гидравлических средств при высокой температуре, и может быть использовано при проведении испытаний вновь разрабатываемых неметаллических и гибких металлических труб, предназначенных для использования в автоматических установках пожаротушения, в том числе сертификационных испытаниях на пожаростойкость.

Способ испытаний неметаллических и гибких металлических труб на пожаростойкость (варианты) и устройство для его реализации (варианты) включает автоматическое поддержание вокруг испытываемой трубы определенной температуры и определенной величины гидравлического или пневматического давления внутри заполненной или незаполненной жидким веществом трубы, непрерывный автоматический контроль за целостным состоянием трубы, а также отключение подачи жидкого или газообразного вещества и отключение нагревателя в случае протечки трубы. При этом факт ее разгерметизации определяют по снижению давления в полости трубы, и/или по появлению запаха ароматизирующего вещества, которое предварительно вводят в трубу перед испытанием, и/или по появлению пара, возникающего при взаимодействии протечки в виде капель или струй воды с высоко температурной зоной, окружающей трубу, либо при взаимодействии капель или струй воды непосредственно с нагревателем, причем при необходимости спустя заданное время после выдержки испытываемой трубы при заданной температуре через нее пропускают воду с заданными давлением и расходом. Техническим результатом является возможность обеспечить стабильные условия в процессе испытаний, а, следовательно, сопоставимость результатов испытаний, автоматический контроль протечки, позволяет проводить испытания с заполненной или незаполненной жидким или газообразным веществом испытываемой трубой при наличии или отсутствии давления и/или при наличии или отсутствии из нее расхода жидкого вещества. 4 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ испытания на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных жидким веществом, включающий создание вокруг испытываемой трубы высокотемпературного поля и обеспечение контроля ее герметичности, отличающийся тем, что дополнительно поддерживают вокруг испытываемой трубы квазиравномерную высокую температуру, а внутри испытываемой трубы - гидравлическое давление, а в случае протечки трубы осуществляют отключение подачи жидкого вещества, отключение нагревателя и слив воды из испытываемой трубы, при этом факт протечки испытываемой трубы определяют по снижению гидравлического давления в полости испытываемой трубы и/или по появлению пара, возникающего при взаимодействии вытекающего жидкого вещества в виде капель или струй воды с высоко температурной зоной, окружающей испытываемую трубу, либо при взаимодействии капель или струй воды непосредственно с нагревателем, причем при необходимости спустя заданное время после выдержки испытываемой трубы при заданной температуре через нее пропускают воду с заданными давлением и расходом.

2. Способ испытания на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных газообразным веществом, включающий создание вокруг испытываемой трубы высокотемпературного поля и обеспечение контроля ее герметичности, отличающийся тем, что дополнительно поддерживают вокруг испытываемой трубы квазиравномерную высокую температуру, а внутри испытываемой трубы - пневматическое давление, причем в испытываемую трубу вводят ароматизирующее вещество, а в случае разгерметизации трубы осуществляют отключение подачи в испытываемую трубу газообразного вещества, отключение нагревателя и сброс давления из испытываемой трубы, при этом факт разгерметизации определяют по снижению пневматического давления в полости трубы, и/или по появлению запаха ароматизирующего вещества, и/или по возникновению звука, образуемого истекающим из места разгерметизации газообразным веществом.

3. Устройство для испытания на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных жидким веществом, состоящее из нагревателя, источника гидравлического давления, редуктора гидравлического давления, крана для выпуска воздуха, приборов для измерения температуры и давления, отличающееся тем, что испытываемая труба закреплена на подвесках и накрыта колпаком из негорючего материала, при этом нагреватель соединен с одним из выходов блока управления, другой выход которого подключен к источнику гидравлического давления, причем на вход блока управления подключены выходы с блока формирования алгоритма испытаний, блока регистрации протечки и блока режима нагрева, на вход которого подключен термодатчик, при этом на вход испытываемой трубы подсоединены параллельно диафрагма и входной кран, а на выход трубы - измеритель давления, подключенный к одному из входов блока управления, сигнализатор давления, электрически подключенный на один из входов блока регистрации протечки, на другой вход которого электрически подключен световой сигнализатор протечки, установленный со стороны одного из торцов испытываемой трубы, причем на выход испытываемой трубы подсоединен выходной клапан, выход которого соединен с резервуаром источника гидравлического давления, а привод этого клапана электрически подключен к одному из выходов блока управления.

4. Устройство для испытания на пожаростойкость неметаллических и гибких металлических труб, заполненных газообразным веществом, состоящее из нагревателя, источника пневматического давления, редуктора пневматического давления, приборов для измерения температуры и давления, отличающееся тем, что испытываемая труба закреплена на подвесках и накрыта колпаком из негорючего материала, при этом нагреватель соединен с одним из выходов блока управления, другой выход которого подключен к источнику пневматического давления, причем на вход блока управления подключены выходы с блока формирования алгоритма испытаний, блока регистрации протечки и блока режима нагрева, на вход которого подключен термодатчик, при этом на вход испытываемой трубы подсоединены кран, вход которого подсоединен к сосуду с ароматизирующим веществом, и параллельно соединенные диафрагма и входной кран, в свою очередь подсоединенные к выходу редуктора давления, вход которого соединен с источником пневматического давления, причем на выход испытываемой трубы подсоединены выходной клапан, выход которого связан с атмосферой, а привод электрически подключен к одному из выходов блока управления, измеритель давления, электрически подключенный к одному из входов блока управления, сигнализатор давления, электрически подключенный на один из входов блока регистрации протечки, на другие два входа которого электрически подключены сигнализатор разгерметизации, реагирующий на наличие ароматизирующего вещества, и сигнализатор разгерметизации, реагирующий на появление звука, характерного для истечения газа через отверстие.