Устройство для токсикологической оценки продуктов горения полимерных материалов Советский патент 1991 года по МПК A62C3/00 A62C3/10 

1

(61) 1475683 (21)4709904/12 (22) 26.06 89 (46)07.06.91. Бюл. №21

(71)Лениградский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института противопожарной обороны

(72)Г.Н Петров и С.В Сычев

(53)628.74 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР NS 1475683. кл. А 62 С 3/10, 1987.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

(57) Изобретение относится к экспериментальной медицине, а именно к токсиколого- гигиеническим исследованиям, и является усовершенствованием устройства по авт св. № 1475683. Устройство позволяет оценивать токсичность образца полимерного материала в условиях как изменяющегося режима нагрева, так и при постоянных значениях падающего теплового потока С этой целью устройство дополнительно содержит систему управления перемещением образца материала и систему управления перемещением датчика температуры, которые позволяют вводить образец в падающий поток со скоростью распространения пламени и стабилизировать на некоторое время процессы горения образца 2 ил

Изобретение относится к области экспериментальной медицины, а именно к ток- сиколого-гигиеническим исследованиям, может быть использовано в промышленности и гражданском строительстве, судостро- ении и других отраслях народного хозяйства для получения исходных данных при проектировании и разработке противопожарных мероприятий и является усовершенствованием устройства по основному авт.св. № 1475683

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и по- вышение достоверности результатов исследования полимерных материалов при различных падающих на образец тепловых потоках.

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства для токсикологической оценки продуктов горения полимерных материалов на фиг 2 кривая режима испытания (пунктиром показана кривая режима испытания для известного устройства).

Устройство содержит камеру 1 сгорания, внутри которой помещены источник 2 нагрева, например малоинерционный элек- тронагреваемый излучатель, управление которым осуществляется блоком 3 регулирования мощности, держатель 4 образца с размещенным на нем образцом 5 испытываемого полимерного материале), установленные на массоизмерительном уст- ройстве 6 первый и второй датчики 7 и 8 температуры, подключенные к усилителям 9 и 10 соответственно, систему 11 охлаждения продуктов горения, газоанализаторы кислорода 12 и оксидов углерода (не показан) а также механизм регулирования подачи воздуха, состоящий из воздуходувки 13, первого третьего трубопроводов 14 16 и первого - третьего управляемых вентилей 17-19, экспозиционные камеры 20 и 21 песо

С

с ел

СА VJ О О

го

ременного объема, выполненные в виде патрубков 22 и 23 канала камеры 1 сгорания. Внутри патрубков 22 и 23 размещены подвижные стенки 24 и 25, снабженные механизмами 26 и 27 их перемещения, управляемыми датчиками 28 и 29 давления среды внутри экспозиционных камер, а от канала камеры 1 сгорания патрубки 22 и 23 отделены отсекающими заслонками 30 и 31, снабженными механизмами 32 и 33 их перемещения.

Устройство также содержит запирающую заслонку 34, расположенную в верхней части канала камеры 1 сгорания и снабженную механизмом 35 ее перемещения, программно-временный блок 36, вход которого подключен к выходу усилителя 9, а выходы к входам механизмов 32, 33 и 35 перемещения отсекающих и запирающей заслонок. Выход газоанализатора 12 кислорода подключен к первому управляемому вентилю 17, который расположен на трубопроводе 14, соединяющем воздуходувку 13 с объемом камеры 1 сгорания, второй и третий управляемые вентили 18 и 19 расположены на трубопроводах 15 и 16, соединяющих воздуходувку 13 с объемами экспозиционных камер 20 и 21 соответственно, а управляющие входы упомянутых вентилей 18 и 19 подключены к выходам газоанализатора оксидов углерода, назначение которого - контроль среды в объемах экспозиционных камер. Клетки с подопытными животными помещены внутри предкамер 37 и 38, которые расположены, например, в углублениях подвижных стенок 24 и 25, и отделены от объемов соответствующих экспозиционных камер 20 и 21 крышками 39 и 40. Кроме того, устройство содержит блок 41 слежения за положением заднего фронта пламени, блок 42 слежения за положением переднего фронта пламени, механизм 43 перемещения первого датчика 7 температуры и механизм 44 перемещения образца, причем выход усилителя 9 подключен к входу блока 41 слежения за положением заднего фронта пламени, выход которого соединен с входом механизма 43 перемещения первого датчика 7 температуры, а выход усилителя 10 соединен с входом блока 42 слежения за /положением фронта пламени, выход которого соединен с входом механизма 44 перемещения образца.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом испытания образец 5 полимерного материала устанавливают на держателе 4 и вместе с держателем на мас- соизмерительное устройство 6, при этом часть образца 5 оказывается в зоне действия излучателя 2. Отсекающие заслонки 39 и 40 находятся в закрытом состоянии, а подвижные стенки 24 и 25 в исходном (при этом объемы экспозиционных камер 30 и 31

близки к нулю). Вентили 17-19 закрыты, а запирающая заслонка 34 открыта. Включена прокачка газоанализаторов, система 11 охлаждения заполнена проточной водой, что при любых условиях испытаний не по0 зволяет температуре в экспозиционных камерах 30 и 31 подняться выше 30°С.

Газоанализатор кислорода 12 настроен так, что поддерживает содержание кислорода в объеме камеры сгорания на уровне

5 16 ± 0,2%. Как только содержание кислорода будет меньше установленного значения, он подает сигнал на открытие управляемого вентиля 17,что обеспечивает подачу воздуха в камеру сгорания. При превышении верхне0 го допуска содержания кислорода вентиль 17 по сигналу с газоанализатора 12 запирается, запрещая, таким образом, дальнейшее разбавление. Анализатор оксидов углерода настроен аналогичным образом на поддер5 жание определенной концентрации оксидов углерода внутри экспозиционных камер.

По сигналу испытателя включается блок 3 регулирования мощности, который подает

0 напряжение на излучатель, обеспечивающее необходимый падающий тепловой поток на образец испытываемого материала (нагрев, соответствующий участку кривой 0- 1 за период времени т - Г0 (фиг.2$. При

5 достижении определенного значения теплового потока от излучателя, например qi, осуществляют поджиг (воспламенение) образца материала и датчики температуры начинают регистрацию температуры. При

0 этом система управления, содержащая первый датчик 7 температуры, усилитель 9, блок 41 слежения за положением заднего фронта пламени и блок 43 перемещения первого датчика температуры, работает таким образом, что

5 при показании датчиком температуры значения, равного или превышающего значение температуры в зоне пламенного горения, блок 41 подает сигнал на механизм 43 перемещения, который выводит

0 первый датчик 7 температуры из зоны пламенного горения, отслеживая таким образом положение заднего Фронта пламени. Передний фронт пламени отслеживается аналогичным образом, но при этом осущест5 вляется перемещение не датчика температуры, а образца материала, позволяющее вдвигать образец в зону воздействия теплового потока от излучателя Таким образом, участок образца подвергающийся пламенному горению, будет ограничен двумя датчиками температуры, а стабильное положение первого из них свидетельствует о стабильности процесса. При этом на начальной стадии эксперимента до момента времени, пока скорость распространения пламени не сравняется со скоростью выгорания (т.е. в

I

течение времени т - п ), никаких действий не производится.

В момент времени, когда положение первого датчика температуры стабилизируIется (л), блок 43 слежения за положением

заднего фронта пламени посылает сигнал на программатор 36, по получении которого программатор 36 выдает сигналы на закрытие запирающей заслонки 34 и открытие отсекающей заслонки 30 первой экспозиционной камеры 20. При этом давление внутри канала камеры 20 сгорания начинает возрастать, а изменение этого давления фиксируется датчиком 28 давления, который выдает сигнал на механизм 26 перемещения подвижной стенки 24. Увеличение объема первой экспозиционной камеры 20 будет осуществляться до тех пор, пока давление на мембрану датчика 28 не будет близким к нулю (например, в промежутке от -1 до +1 мм вод.ст.). При этом внутри камеры 20 сгорания осуществляется предварительное разбавление среды продуктов горения.

По истечению некоторого врем&чи (например, через 5 мин с момента выдачи сигнала на программно-временный блок 35) программно-временный блок 36 выдает сигнал на механизм 32 перемещения заслонки 30, которая, опускаясь в нижнее (по чертежу) положение, отсекает объем экспозиционной камеры 20 от объема камеры 1 сгорания. По показаниям газоанализатора оксидов углерода через открытый управляемый вентиль 18 в объеме первой экспозиционной камеры 20 при необходимости осуществляется вторичное разбавление среды продуктов горения до нужной концентрации, после чего вентиль 18 запирается, дверца 39 предкамеры 37 открывается и начинается затравка первой группы животных, продолжающаяся в течение 5-30 мин.

Одновременно с этим при охлаждении среды в экспозиционной камере 20 датчик 28 регистрирует падение давления и включает реверс механизма 26 перемещения стенки 24, при этом объем экспозиционной камеры 20 уменьшается до тех пор, пока не будет скомпенсирован объем, вызванный тепловым расширением воздуха.

По окончании затравки фиксируют обь- ем первой экспозиционной камеры и количество летальных исходов у подопытных

0

животных и по показаниям устройства 6 определяют массу образца, сгоревшую на исследуемой стадии.

По окончании первой части экспери5 мента программно-временной блок 36 выдает сигнал на механизм перемещения запирающей заслонки, которая открывается, осуществляя проветривание камеры сгорания, после чего переходит в режим

0 ожидания.

При этом, начиная с момента времени Т2, излучатель выходит на режим, соответствующий участку кривой 11 - 21 , при этом точка 21 соответствует второму интересую5 щему нас значению теплового потока. По достижении тепловым потоком значения Q2 значение его стабилизируется и через некоторое время тз -гз начинается затравка второй группы животных продуктами горения, выделившимися за такой же период времени. Далее процесс исследования образца материала продолжается аналогичным образом для остальных значений теплового потока, интересующих исследо5 вателя.

Таким образом, из описания работы устройства очевидно расширение функциональных возможностей устройства по основному изобретению, т.е. появляется

0 возможность стабилизировать на определенное время параметры горения образца, кроме того, эта возможность повышает степень достоверности оценки токсичности продуктов горения за счет исследования

5 продуктов горения одного образца материала, полученных как при изменяющемся режиме нагрева, так и при постоянных значениях падающего теплового потока,

0Формула изобретения

Устройство для токсикологической оценки продуктов горения полимерных материалов по авт.св. N 1475683, отличающееся тем. что, с целью расширения его

5 функциональных возможностей и повышения достоверности результатов исследования полимерных материалов при различных падающих на образец тепловых потоках, оно дополнительно содержит второй датчик

0 температуры с усилителем, механизмы перемещения образца и первого датчика температуры, а также блоки слежения за положениями переднего и заднего фронтов пламени, при этом выход усилителя сигнала

5 первого датчика температуры подключен к входу блока слежения за положением заднего фронта пламени, выход которого соединен с входом механизма перемещения первого датчика температуры, а выход усилителя сигнала второго датчика температуры соединен с входом блока слежения за выход которого соединен с входом механиз- положением переднего фронта пламени, ма перемещения образца.

13

ну

Фиг

retry г2 г г, т5ц т6

Фиг. 2

Т7Ц гд Г,мин