Стенд для исследования параметров воспламенения полимерных материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N25/52 

Изобретение относится к устройствам для испытаний и исследований прочностных свойств материалов, а именно для исследования термостойкости полимерных материалов в среде окислительного газа.

. Известно устройство для определения температуры воспламенения твердых углеродистых материалов в металлическом блоке, помещенном в реактор и вставляемом в электропечь. Реактор выполнен в виде цилиндра, на боковой поверхности которого имеются вертикальные проточки, переходящие в верхней части в углубления, выполненные в теле цилиндра. Внутренняя поверхность центральной части реактора имеет форму логарифмической спирали. Над металлическим блоком на штоке .закреплена успокоительная решетка в виде диска с неравномерно расположенными отверстиями. В дне реактора имеется штуцер для подвода воздуха, а в крышке - для отвода дымовых газов и вывода термопар .

Однако такая конструкция установки не дает равномерного прогрева испытуемого материала по всему объему требует значительного расхода горячего воздуха и энергии для его нагрева в связи с непрерывны дутьем воздуха через проточки реактора. Неравномерный прогрев испытуемого материала снижает точность определения температуры воспламенения.

Известен стенд для исследования параметров воспламенения полимерных материалов, содержащий термостат с автоклавами с рабочими полостями для испытуемых образцов, систему трубопроводов для подачи газа в автоклавы с запорной арматурой и термопары.

15 Режим нагрева автоклавив задается регулятором температуры и контролируется потенциометром. Температура в автоклавах измеряется термопарой и регистрируется на диаграмме потенциометра. Рабочая полость автоклавов закрывается крыакой с уплотнительным резиновым кольцом, закрепляемой на корпусе автоклава гайкой. В дне автоклава выполнено отверстие, через

25 которое подается кислород для испытаний. Дренаж кислорода с продуктами сгорания происходит через это же отверстие. Термостат обогревается нагревателями, расположенными у

30 стенок, поэтому температура у стенок термостата вщиё, чем в остальном объеме термостата 2j. Недостатками известной конструк ции стенда являются невозможность проводить испытания в равномерном температурном попе, что снижает достоверность определения температуры воспламенения и не дает высокой воспроизводимости результатов испытаний , отсутствие мер безопасности проведения испытаний из-за возможное ти открытия автоклавов без дренажа кислорода с продуктами сгорания и охлаждения, подача и дренаж кислорода с продуктс1ми сгорания через один и тот же канал, что не гарантирует чистоты подводимого кислорода, снижа ет воспроизводимость результатов. Цель изобретения - повышение достоверности испытаний путем обеспечения равномерности поля температур в термостате и Ьовышение безопасности проведения работ. Поставленная цель достигается тем, что в стенд для исследования параметров воспламенения полимерных материалов в среде окислительного газа, содержащий термостат с автоклавами с рабочими полостями для испытуемых образцов, систему трубопроводов для подачи окислительного газа в автоклавы с запорной аппаратурой и термопары, термостат снабжен дополнительно введенной теплоаккумулирующей плитой, в которую вмонтированы корпуса автоклавов, а крышка каждого автоклава выполнена в виде штока с уплотнителем рабочей полости жестко установленного на основании, в корпусе каждого автоклава выполнено отверстие, соединенное с дополнительно введенной дренажной полостью стенда, а в штоке выполнен канал, соединенный с трубопроводами окислительного газа. Кроме того, термостат выполнен и двух частей, верхняя из которых кине матически связана с механизмом подъема-опускания. На фиг. 1 изображена принципиальная схема стенда; на фиг. 2 - положе ние испытательного узла в рабочем состоянии; на фиг. 3 - то же, при дренаже. Стенд состоит из термостата 1 с встроенной теплоаккумулирующей плитой 2 и автоклавами 3-8, системы подвода окислительного газа с регулятором давления 9 и запорной арматурой 10-15. На каждой линии подвода окислительного газа к автоклавам установлены датчики 16-21 давления с записью показаний на вторичном при боре 22. Регулирование температуры испытаний осуществляется регулятором 23 температуры, оснащенным термопарой 24. Измерение температуры в авто клавах 3-8 осуществляется термопарами 25-30.с регистрацией на .вторичном приборе 31. Термостат 1 состоит из верхней подвижной 32 и нижней неподвижной частей 33. Неподвижная часть 33 термостата закреплена на направляющих 34 и опорах 35 и в нем установлено основание 36. Подвижная часть 32 термостата соединена жестко с теплоаккумулирующей плитой 2. Автоклавы 3-8 состоят из корпусов 37, вмонтированных радиально в теплоаккумулирующую плиту 2 с нагревателем 38 и крышки 39, выполненной в виде штока уплотнениями рабочей полости 40 и 41 и соединенной с основанием 36. В штоке каждого автоклава 3-8 выполнен канал 42, соединенный с линией подвода окислительного газа, и в корпусе автоклава выполнено отверстие 43, соединенное с дренажной .полостью 44. Отверстие 43 выполнено ниже уплотнителя 40 рабочей полости и не требует дополнительной арматуры при дренаже из автоклавов. Подвижная часть 32 термостата с теплоаккумулирующей плитой 2 и корпусами автоклавов кинематически связана с механизмом подъема-опускания и перемещается по направляющим 34 и опорам 35. Механизм подъема-опускания может быть выполнен, например, в виде ходового винта 45, связанного с редуктором 46 и электродвигателем 47. Ограничение хода подвижной части 32 термостата происходит с помощью ограничителей хода, установленных на опорах, например, конечных выключателей 48 и 49. Дренаж из рабочей полости автоклавов происходит при подъеме подвижной части 32 термостата 1 на величину, необходимую для соединения рабочей полости автоклавов с дренажной полостью стенда. Блок реле 50 предназначен для регистрации окончания испытаний в каждом автоклаве и выдаче сигнала механизму подъема-опускания 47 и 46 для выполнения дренажа продуктов сгорания. Промежуточное реле 51, установленное на опоре 35, предназначено для ограничения подъема подвижной части 32 термостата при дренаже. Реле 52 передает команду механизму подъема-опускания для подъема подвижной части 32 термостата 1 к крайнему верхнему положению после охлаждения теплоаккумулирующей плиты до заданной температуры, измеряемой термопарой 24. Исследование на стенде осуществляется следующим образом. Подготовленные образцы полимерных материалов помещают на штоке 39 каждого из автоклавов. Опускают подвижную часть 32 термостата 1 с теплоаккумулирующей плитой 2 и корпусами 37 автоклавов 3-8 до смыкания с нижней неподвижной частью термостата .1 и основанием 36. При этом подается рабочая полость автоклава, которая герметизируется уплотнениями 40 и 41. Перемещение подвижной части 32 термостата 1 осуществляется по направляющим 34, опорам 35 и ходовому винту 45, соединенному с редуктором 46 и электродвигателем 47. Ограничение движения вниз подвижной части 32 термостата 1 осуществляет конечный выключатель 48. Автоклавы 3-8 проверяют на герметичность рабочим давлением окислительного газа.

Устанавливают необходимую температуру испытаний на регуляторе 23 температуры. Термопарами 25-30, установленными в каждом автоклаве 3-8, измеряют и регистрируют на диаграмме потенциометра 31 температуру испытаний.

При достижении заданной температуры испытаний в каждый автоклав 3-8 подают заданное рабочее давление окислительного газа регулятором давления 9 и вентилями 10-15. Показания давления контролируют датчиками 16-21 давления и регистрируют на диаграмме вторичного прибора 22.

Отсчет времени опыта начинают с момента подачи в автоклавы окислительного газа.

Окончание испытаний в каждом автоклаве 3-8 регистрируется термопарами 25-30, причем на диаграмме потенциометра 31 наблюдается увеличение температуры. Сигнал от каждой термопары об окончании испытаний попадает на блок реле 50, который при получении сигналов от всех термопар подает команду на включение привода механизма подъема-опускания, например, электродвигателя 47, для осуществления дренажа отработанного окислительного газа с продуктами сгорания и отключения обогрева. Ограничение движения при дренаже устанавливается промежуточным реле 51. В случае, если не произойдет воспламенение в одном или нескольких автоклавах, включение привода для дренажа произойдет через определенное время, установленное для каждого из полимерных материалов по команде ,задатчика времени (не показан).

Подъем подвижной части 32 термостата 1 к его крайнему верхнему положению происходит после охлаждения теплоаккумулирующей плиты 2 до заданной температуры (не выше 70°С), измеряемой термопарой 24 и передающей сигнал реле 52. Реле 52 дает команду на включение привода 47 механизма подъема-опускания. Ограничение верхнего положения подвижной части 32 термостата 1 устанавливается выключателем 49.

Таким образом, конструкция стенда позволяет повысить достоверность и воспроизводимость испытаний за счет создания равномерности поля температур по всему объему термостата, исключить выброс отработанных окислительного газа и продуктов сгорания в зону обслуживания, исключить возможность соприкосновения обслуживающего персонала с нагретой теплоаккумулирующей плитой, сократить длитель ность подготовки к следукяцим испытаниям за счет создания дренажной полости и уменьшить трудоемкость обслуживания за счет конструкции стенда

и сокращения времени на вспомогательные операции по обслуживанию стенда.

Формула изобретения

25

1.Стенд для исследования параметров воспламенения полимерных материалов в среде окислительного газа, содержащий термостат, автоклавы с рабочими

0 полостями для испытуемых образцов, систему трубопроводов для подачи окислительного газа в автоклавы с запорной арматурой и термопары, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности испытаний путем обеспечения равномерности температурного поля в термостате и повышения безопасности проведения работ, термостат снабжен дополнительно введенной теплоаккумулирующей плитой, в которую вмонтированы корпуса автоклавов, а. крышка каждого автоклава выполнена в виде штока с уплотнителем рабочей полости,.жестко установленного на основании, в корпусе каждого автоклава выполнено отверстие, соединенного с дополнительно введенной дренажной полостью стенда, а а штоке выполнен канал, соединенQ ный с трубопроводами подачи окислительного газа.

2, Стенд ПОП.1, отличающийся тем, что термостат выполнен из двух частей, причем верхняя кинематически связана с дополнитель5но установленным механизмом подъемаопускания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 0 №516951, кл. GOI N 25/50, 1970.

2.Политикова Л.Г. Производство шин РТИ и АТИ. М., ЦНИИТЭнефтехим, 1978, 1, с. 25-28 (прототип).

s

ug.l

45

Фиг..З