Устройство для определения индекса распространения пламени Советский патент 1987 года по МПК G01N25/50 

Изобретение относится к области исследования пожароопасных свойств твердых материалов, а точнее к устройствам оценки скорости распространения пламени.

Целью изобретения является повышение достоверности определения индекса распространения пламени в условиях кислородообогащенных срад и при повышенных давлениях. На фиг. 1 изображено устройство для определения индекса распространения пламени по поверхности образца материала, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4-6 схемы, поясняющие работу устройства.

Устройство состоит из корпуса 1з разделенного перегородкой 2 на камеры 3 и 4, Внутри камеры 3 размещены держатель 5 образца с запальником 6 и образцом материала 7. Держатель 5 образца жестко связан с дверцей 8, которая крепится к корпусу 1 с помощью болтов 9. Дверца 8 герметизируется на корпусе 1 прокладкой 10.

Сверху корпус закрыт конфузором 1 переходящим в патрубок 12, На патрубке 12 смонтирован кран 15 давления с сервоприводом 14. Внутри патрубка 12 установлена термопара 15, Внутренние поверхности корпуса 1, перегородки 2 и конфузор 11 покрыты слоем теплоизоляции 16. Соединение корпуса 1 с конфузором 11 герметизируется прокладкой 17, зажатой между фланцами 18 с помощью болтов 19.

Внутри камеры 4 симметрично и на одном уровне с держателем 5 образца размещены имитаторы держателя 20 образца, запальника 21 и образца материала 22. Имитатор держателя 20 образца жестко связан с дверцей 23, которая крепится к корпусу 1 с помощью болтов 24. Дверца 23 герметизируется на корпусе 1 прокладкой 25.

Снизу корпус 1 закрыт диффузором 26 с набором сеток 27. К диффузору 2 примыкает патрубок 28 с краном 29. расхода и его сервоприводом 30 Соединение корпуса 1 с диффузором 26 герметизируется прокладкой: 31, зажатой между фланцами 32 с помощью болтов 33.

На боковой поверхности корпуса 1 в камере 3 напротив держателя 5 образца заподлицо с поверхностью стенки установлено защитное стекло 34 ра

диационной панели 35, получающей электропитание от программного блока 36 питания (ПБП).

На боковой поверхности корпуса 1 в камере 4 напротив друг друга установлены -заподлицо с поверхностью стенок осветители 37 и фотоэлементы 38 таким образом, что оптические оси

0 каждой пары осветитель-фотоэлемент ориентированы горизонтально. Причем оптическая ось 39 одной пары находится на уровне верхнего среза перего- . родки 2, а оптическая ось 40 другой

5 пары проходит непосредственно над имитатором держателя 20 образца. Осветители 37 получают электропитание от стабилизатора 41 напряжения (СН). Фотоэлементы 38 связаны с бло0 ком 42 управления кранами (БУК).

На корпусе 1 установлен датчик 43 давления (ДЦ), связанньш с БУК 42.. С помощью силовых проводов 44 БУК 42 . , связан с сервоприводами 14 и 30 кра5 нов давления 13 и расхода 29.

Устройство работает следующим образом.

Снимаются дверцы 8 и 23. В держатель 5 образца закладывается образец

0 испытываемого материала 7, а в имитатор держателя 20 образца -; имитатор образца материала 22. Дверцы 8 и 23 устанавливаются на место и корпус 1 герметизируется с помощью прокладок 10 и 25 при затяжке болтов 9 и 24.

С помощью БУК 42 задается величина рабочего давления внутри корпуса 1 . С помощью ДЦ 43 БУК 42 выраба- тьшает управляющие сигналы, которые

0 по проводам 44 управляют сервоприводами 14 и 30 и через них кранами 13 и 29 так, что кран 29 открыт, а кран 13 давления закрыт. Сжатый воздух (или газовая смесь) поступает в кор5 пус 1. Давление в корпусе 1 повьшает- ся до заданного. В дальнейшем БУК 42 по сигналам Щ 43 регулирует положение кранов 13 и 29 таким образом, что кран 13 давления поддерживает заданную величину давления в корпусе 1 , а кран 29 расхода пропускает заданное количество воздуха.

Включаются СН 41, ПБП 36 и запальник 6. В ходе опыта ПБП 36 обеспечивает стабилизацию режима (ов) работы радиационной панели и, следовательно, заданную плотность теплового потока на поверхности образца материала 7.

5

0

5

Поток тепловой энергии разогревает поверхность образца материала 7, Под воздействием мощного теплового поля запальника 6 материал воспламеняется. Фронт пламени 45 начинает двигаться по поверхности образца материала 7 сверху вниз навстречу набегающему потоку свежего воздуха.

Скорость набегающего на фронт пламени потока холодного воздуха оказывает влияние на скорость перемеще- ния фронта пламени и поэтому ее величина ограничивается. Имитация условий реального пожара соблюдается, . когда фронт пламени возмущается только восходящим конвективным потоком, который сходит с поверхности образца материала.

Если краны 13 и 29 закрыты, то под воздействием выделяющегося на образце тепла внутри корпуса 1 возникает циркуляция (линия 46 тока на фиг. 4). Весь объем корпуса 1 задымлен. Горение образца материала продолжается до тех пор, пока концентрация кислорода не снизится до уровня, ниже которого горение данного материала невозможно. Сигналы от

фотодиодов 38 в зависимости-ОТ степе- ЗО выделений на поверхности образца мани потери оптической прозрачности среды по осям 39 и 40 на входе в .БУК 42 существенно ослаблены или полностью отсутствуют (символ - на фиг. 4).

В случае неограниченного расхода воздуха нижняя часть камеры 3 и камера 4 свободны от дыма..Оптическая прозрачность среды по осям 39 и 40 не

уменьшится. Поэтому фотодиоды 38 вы- Q ключает влияние ограждающих конструк- дадут на БУК 42 сигналы номинальной ций на формирование и скорость подъ- величины (символ + и линии 47 и 48 тока на фиг. 5). Подобный режим принудительного обдува образца, как влияющий на скорость распространения

ема конвективного потока. Автоматическое обеспечение наличия сигнала на оптической оси 40 и его отсутст- 45 вие (ослабление) на оптической оси 39 гарантирует соответствие объема поступающего воздуха объему формирующегося конвективного потока.

пламени, неприемлем.

Работа в режиме естественного обдува образца.материала за счет энер- гии восходящего конвективного потока

достижима, если принудительный расход 50 менем горения материала или 10 мин, воздуха соответствует объему сходяще- если материал не загорелся. В ходе

го с образца материала 7 конвективного потока. Из этого условия следует, что расход газа в камере 4 должен отсутствовать. Подтверждению отсутствия циркуляции (линия 46 тока на фиг. 4) должно служить нахождение оптической оси 40 в чистом, незадымленном воздухе. Индикатором заполнения конфузора 11 и верхней части корпуса 1 в камере 4 продуктамгт горения (дымом) является потеря или ослабление сигнала от фотодиода на оптической оси 39. Отсюда следует, что БУК 42 должен поставить краны 13 и 29 в такое положение, чтобы при заданном давлении среды в корпусе 1 сигнал от фотодиодов 38 на оптической оси 40 присутствовал, а сигнал н оптической оси 39 отсутствовал или был ослаблен. В этом случае движение воздуха (линия 49 тока на фиг. 6), наблюдается только -в камере 3. В кон фузоре 11 произойдет накопление продуктов горения (линия 50 тока на фиг. 6).. В данном случае возникает температурная или термическая стратификация, определяемая разностью температур и, как следствие, плотностей сред. Эффект стратификации препятствует перемешиванию горячих дымовых газов в конфузоре 11 с чистым холодным воздухом в камере 4. Стратификация устойчива, поскольку легкий газ располагается над тяжелым.

Восходящий конвективный поток формируется только за счет тепло5

териала 7 от радиационной панели 35 и тепловыделений от фронта пламени 45 горящей части образца. Локальный объем газов с повышенной температурой в камере 3 создаст локальньй перепад давлений, подъемную силу и тем самым образует так называемый конвективный поток. Конструктивная идентичность выполнения камер 3 и 4 исключает влияние ограждающих конструк- ций на формирование и скорость подъ-

ема конвективного потока. Автоматическое обеспечение наличия сигнала на оптической оси 40 и его отсутст- вие (ослабление) на оптической оси 39 гарантирует соответствие объема поступающего воздуха объему формирующегося конвективного потока.

Время опыта ограничивается вреопыта фиксируются параметры: время воспламенения; длина сгоревшей части образца; максимальная температу- ра дымовых газов по показанию термопары 15; время достижения максимальной температуры дымовых газов.

Далее по замеренным параметрам подсчитывается величина индекса- распространения пламени, характеризующего пожароопасные свойства данного материала.

С прекращением горения образца отключаются СН 41, ПБП 36 и БУК 42, при этом клапан 13 давления переводится в полностью открытое, а клапан 29 в закрытое положения. После опыта отворачиваются болты 9,, снимается дверца 8, удаляются остатки образца материала 7 и чистится рабочий спай термопары 15, Смена образца материала 7 не требует перестановки имитатора образца материала 22.

Формула изобретения

Устройство для определения индекса распространения пламени твердых материалов, содержащее радиатдионную панель, держатель образца с запальником и термопару, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности определения индекса распространения пламени в условиях кислородообогащенных сред и при повышенных давленияхg оно дополнительно .содержит второй идентичный держатель образца, корпус с датчиком

8-6

давления, конфузор с краном давления, диффузор подачи воздуха с кра- ном .расхода, два сервопривода на кранах давления и расхода, два осветителя, два фотоэлемента и разделительную перегородку, верхняя часть корпуса соединена с раструбом конфузора, нижняя часть соединена с раструбом

диффузора, по оси корпуса установлена разделительная перегородка, образующая в нем две идентичные проточные . камеры, в каждой камере установлен держатель образца, в первой камере в

стенке корпуса напротив держателя образца установлена радиационная панель, во второй камере на противоположных стенках корпуса установлены осветители и фотоэлементы, оси пар

освитетель - фотоэлемент ориентированы горазонтально, причем ось первой пары осветитель - фотоэлемент проходит на уровне верхнего края перегородки, а ось второй пары проходит непосредственно над держателем образца, при этом сервоприводы кранов расхода и давления электрически связаны с выходом блока управления, а вход блока управления связан с датчиком давления и выходами фотоэлементов.

а

l

-17 IS

19

гг

3}

Фиг.1

А-А

Фиг. 2

ЧЧ

1Ц

В Фиг.д

2Z

Фаг.

фиг. 5

Изобретение относится к области исследования пожароопасных свойств твердых материалов, а именно к устройствам оценки скорости распространения пламени. Цель изобретения - повьшение достоверности определения индекса распространения пламени в условиях кислородообогащенных сред и при повышенных давлениях. Устройство состоит из корпуса с датчиком давления, конфузора с краном давления, диффузора подачи воздз а с краном расхода, двух сервоприводов на кранах давления и расхода. Верхняя часть корпуса соединена с раструбом конфузора, нижняя часть соединена с раструбом диффузора, по оси корпуса установлена разделительная перегородка, образующая в нем две идентичные проточные камеры. В камерах установлены идентичные держатели образца, В стенке корпуса первой камеры установлена радиационная панель, во второй камере на противоположных стенках корпуса установлены осветители и фотоэлементы. Оси пар осветитель - фотоэлемент ориентированы горизон- . тально. Ось первой пары осветитель- фотоэлемент проходит на уровне верхнего края перегородки, а ось второй пары - непосредственно над держателем образца. Сервоприводы кранов расхода и давления электрически связаны с выходом блока управления. Вход блока управления связан с датчиком давления и выходами фотоэлементов. 6 ил. (Л САЭ сл о сд ас

Составитель В, Михалкин Редактор Л. Гратилло Техред Л.Олийнык Корректор А. Тяско

Заказ 5279/44 Тираж 776Подписное

ВНИИГШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, yxi. Проектная, 4