Устройство для испытания стекол на действие динамических нагрузок Советский патент 1984 года по МПК G01M7/00 

11 Изобретение относится к испытател технике, в частности к устройствам, служащим для испытаний стекол на воздействие динамических нагрузок Известно устройство для испытаНИН строительных элементов, в частности стекол, на действие динамичес кой нагрузки, содержащее испытатель ную камеру для размещения испытуемо го объекта, резервуар, в котором на ходится рабочая среда под повьппенным давлением, и соединяющий резервуар с испытательной камерой трубопровод с запорным устройством в виде быстр действующего клапана. При открыва.нии клапана рабочая среда поступает в испытательную камеру и через упру гий элемент передает нагрузку на испытуемый объект tl 3 Недостатком этого устройства является невозможность регулирования формы импульса давления. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для испытания стекол на действие динамических нагрузок, содержащее камеру для размещения испытуемых стекол и источник газа высокого давления, сообщенный с камерой трубопроводом с запорно-регулирующим механизмом, включающим подвижный и неподвижный элементы. Запорно-регулирующий механизм выпол нен в виде электроуправляем-ой засло ки и позволяет в ходе испытаний изм ршть величину расхода газа по простейшим законам, меняя тем самым форму динамического импульса t 2 . Однако электромеханическая засло ка не позволяет воспроизводить динамические импульсы сложной формЫу соответствующие аварийным нагрузкам в частности нагрузкам, характерным для взрывного горения горючихсмесей в закрытых помещениях. Целью 1 зобретения является приближение условий испытаний к реальным условиям при испытаниях стекол на воздействие нагрузок, характерных для взрывного горения горючих смесе в помещениях. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для испытания стекол на действие динамических нагрузок, содержащем камеру для разме щения испытуемых стекол и источник газа высокого давления, сообщенный с камерой трубопроводом с запорнорегулирующим механизмом, включающий 2 ижный и неподвижный элементы, подвижном элементе запорно-регующего механизма выполнено прямоьное отверстие, а в подвижном енте - отверстие криволинейного иля, форма которого описывается жениями . 3,5 о : 2, 0,8бГс( ,0057 Ъ(„ Р& С( - длина отверстия в неподвижном элементе запорно-регулирующего механизма; Ъ - высота отверстия в неподвижном элементе запорно-регулирующего механизма;, Р - длина отверстия в подвижном элементе запорно-регулирующего механизма; X - расстояние от начала отверстия в подвижном элементе запорно-регулирующего механизма вдоль его длины; Ь - переменная высота отверстия в подвижном элементе запорнорегулирующего механизма. ри взаимном перемещении подвижи неподвижного элементов запорегулирующего механизма проходное ние этого механизма и, соответнно, расход газа, поступающего меру5 изменяется по закону, обесвающему воспроизведение в камере мического роста давления, харакого для взрывного горения горюсмесей в помещениях и определяевыражениемз .(t-to) 3+ApQ при yt.t,() о и 9«-Ьи/3 V /, , Po (t, 4Р,4РО (Лр- избыточное давление, возникающее при взрывном горении горючей смеси; i - текузцее время; время, при котором избыточное давление достигает величиныР|Ц - избыточное давление, при котором начинается процесс вскрытия остекления (разрушение испытуемых стекол); 3 Лр, - избыточное давление, при ко тором кончается процесс вскрытия остекления (разрушение испытуемых стекол); t k - время, при котором избыточное давление достигает величины ЛР(. Форма отверстия в подвижном элементе запорно-регулирующего механизма получается расчетным путем для случая истечения газа из резервуара высокого давления в резервуар с более низким давлением с учетом регулирования расхода газа за счет изменения сечения проходного отверстия с целью обеспечения изменения давления во втором резервуаре по закону (1). На фиг. 1 изображено устройство „ для испытания стекол на действие динамических нагрузок; на фиг. 2 запорно-регулирующий механизм, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг, 2; на фиг. 4 - форма отверстий в подвижном и неподвижном элементах запорно-регулирующего механизма; на фиг.5 - графики нагрузок характерных для взрывного горейия го рючих смесей при последовательно. вскрывающихся стеклах остекления (фиг.За) и в замкнутом объеме(фиг.56 Устройство содержит источник газа высокого давления в виде резервуа ра 1 и компрессора 2, трубопровод 3 соединяющий резервуар 1 с компрессо ром 2, запорный кран 4, камеру 5, съемную рамку 6 (оконный переплет) и испытуемое стекло 7, запорно-регу лирующий механизм 8, трубопровод 9 для подачи сжатого газа в камеру 5, тормозную пластинку 10, три перфори рованные преграды 11 и датчики 12 давления. Запорно-регулирующий механизм 8 состоит из неподвижного элемента 13 жестко соединенного с трубопроводом 9, и подвижного элемента 14. Не подвижный элемент 13 запорно-регули рующего механизма 8 имеет прямоугол ное отверстие 15 площадью S и отвер тие 16 с таким же проходным сечение что и трубопровод 9. Подвижный элемент 14 запорно-регулирующего механизма 8 с отверстиями 17 и 18, штур валом 19 и фиксатором 20 положения закреплен на неподвижном элементе 1 с помощью крышки 21. Форма отверстия 17 криволинейная. Отверстие 18 имеет такое же проходное сечение, как и трубопровод 9. В местах соприкосновения подвижного и неподвижного элементов 13 и 14 запорно-регулирующего механизма 8 они точно подгоняются один к другому (притираются). Вращение подвижного элемента осуществляется с помощью штурвала 19. На фиг, 4 изображены развертки сечений отверстия 15 (слева) и отверстия 17 (справа). Взаимное положение отверстий 15 и 17 показано при закрытом запорнЪ-регулирующем механизме 8, когда расстояние между ними равно сА. При открьшании запорно-регулирующего механизма 8 отверстие 17 смещается в указанном стрелкой направлении. Устройство работает следующим образом. Сжатьш газ в резервуар 1 высокого давления (фиг. 1) подается компрессором 2 по трубопроводу 3. При достижении необходимого уровня давления компрессор 2 выключается, и трубопровод 3 перекрывается запорным краном 4. В проеме камеры 5 устанавливается съемная рамка 6 (оконный переплет) с испытуемым стеклом 7. После этого вручную или с помощью механического привода (не показан) осуществляется открывание запорно-регулирующего механизма 8, обеспечивающего подачу по трубопроводу 9 сжатого газа в камеру 5 в соответствии с требуемым режимом загружения испытуемого стекла 7 динамической нагрузкой. При открывании запорпорегулирующего механизма 8 о-1верстие 17 (фиг,2 и 3) смещается относительно отверстия 15 в направлении, указанном стрелкой на фиг,4, В зависимости от реализуемого режима загружения стекла 7 динамической нагрузкой максимальный угол поворота подвижного элемента 14 запорно-регулирующего механизма 8 составляет , 4-,, Г--F 2, 0 2-р наружный радиус подвижного элемента 14 запорно-регулирующего механизма 8; S1 c зазор между отверстиями 15 и 17 при закрытом запорнорегулирующем механизме 8. В первом случае обеспечивается загружение испытуемоIo стекла 7 нагрузкой, характерной для взрьшно горения горючих смесей при последовательно вскрывающихся стеклах 7 (стекления (фиг. 5), а во втором Л,ля взрывного горения горючих смесе ,13 закрытом объеме (фиг, 5). Требуе угол поворота подвижного элемента 1 запорно-регулирующего механизма 8 фиксируется с помощью фиксатора 20 Обеспечение требуемого времени действия и максимальной неличины iia грузки ПРОИЗВОДИТСЯ за счет скорост открывания запорно-регулирующёТо механизма 8 и уровня давления, создаваемого в резервуаре 1, Торможение потока газа, втекающего в камеру 5 по трубопроводу 9, при встрече с тормозной пластинкой 10 и последующее прохождение газом перфорированных преград 11 приводят к равномерному распределению давления, действующего на поtjepxHocTb стекла 7, Регистрация характера и величин нагрузки, действующей на стекло 7, производится с помощью датчиков 12 давления. Объем камеры 5 и площадь прямоугольного проходного отверстия 15 3 неподвижном элементе 13 запорнорегулирующего механизма 8 (при мак симальном давлении в источнике газ 6 высокого давления до 1,0-1,5 МПа) определяются соотнощениями 1,5Vp.V,.3Vp; аЪ 3000 ------ -1000 где Уц, - объем камеры 5; VP - объем резервуара высокого давления; S - площадь прямоугольного проходного отверстия 15 в не-, подвижном элементе 13 запорно-регулирующего механизма 8, Площадь сечения канала трубопровода 9, соединяющего резервуар 1 высокого давления с камерой 5, не должна бать меньше S, Предлагаемое устройство для испытания стекол на действие динамических нагрузок позволяет за счет использования запорно-регулирующего механизма с профанированным отверстием в подвижном элементе осуществлять испытания стекол динамической нагрузкой, характерной для взрывного горения горючих смесей в помещениях, и может быть использовано для определения законов распределения прочности стекол, предназначенных для остекления помещений взрывоопасных произ.водств. Проектирование остекления помещении взрывоопасных производств с учетом полученных законов распределения прочности входящих в его состав стекол позволяет сократить разрушения в аварийных ситуациях при взрьшном горении горючих смесей.

УСТРОЙСТВО ДЛ.П ИСПЫТАНИЯ СТЕКОЛ НА ДЕЙСТВИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК, содержащее камеру для размещения испытуемых стекол и источник газа высокого давления, сообщенный с камерой трубопроводом с запорно-регулирутащим механизмом, включающим подвижный и неподвижньш элементы, отличающе.еся тем, что, с целью приближения условий испытаний к реальным условиям при испытаниях стекол на воздействие нагрузок, характерных для взрывного горения горючих смесей в помещении, в неподвижном элементе запорно-регулирующего механизма выполнено прямоугольное отверстие, а в подвижном элементе - отверстие криволинейного профиля, форма которого описывается вьфажениями 3,5с(; Z,,e5a ЬО,005Т1.ь() 0( / где Ь - длина отверстия в неподвижном элементе запорно-регулирующего механизма; i Ъ высота отверстия в неподвижном элементе запорно-регули(Л рующего механизма; g длина отверстия в подвижном элементе запорно-регулирующего механизма; V расстояние от начала отверстия в подвижном элементе запорно-регулирующего механизма со вдоль его длины; 05 1л переменная высота отверстия сл в подвижном элементе запорнорегулирующего механизма. 4;:

ф1/г.4

йР

17