Установка для проверки огнезащитных свойств материалов

 

Изобретение относится к проверке огнезащищенности любых материалов, предназначенных для использования в средствах защиты от воздействия высоких температур, тепловых потоков, открытого пламени. Результат изобретения: возможность проведения испытаний на наружной стороне материала, облегчение условий проведения испытаний (исключение провисания и неровностей, которые могут повлиять на результат), проведение испытаний значительных по толщине пакетов материалов (3-5 см). Установка для проверки огнезащитных свойств материалов содержит станину, каркас, выполненный в виде вертикальных стоек, на каждой из которых смонтирован набор пластин, между которыми закреплены концы образца, и масштабную линейку, установленную вертикально на каркасе между одной из стоек и горелкой вне зоны испытаний и служащую для контроля за высотой факела пламени. 2 ил.

Изобретение относится к противопожарной технике и предназначено для проверки и сравнения огнезащитных свойств материалов, а также их пакетов. Установка может быть использована для проверки огнезащитных свойств материалов, применяемых в строительстве и т.д., но преимущественной областью применения является проведение испытаний материалов защитной одежды, обуви и снаряжения (пожарный пояс и т.д.), которые используются в условиях контакта с открытым пламенем.

В настоящее время известны и разрабатываются большое количество огнезащитных материалов, принцип огнезащитного действия которых описан [1,2]. Для проверки огнезащитных свойств данных материалов имеются установки, конструктивное исполнение которых приведено в [3-5]. На данных установках материал подвергается, как правило, воздействию источника воспламенения с обеих сторон при вертикальном расположении образца исследуемого материала. Однако воздействию открытого пламени подвергается в первую очередь наружная сторона материалов и пакетов защитной одежды и обуви, так как для повышения огнезащитных свойств используются антипирены, металлизированная стеклоткань и т.д., а внутренняя сторона материала (или пакета) обеспечивает физиологическую совместимость костюмов и обуви с организмом человека и выполнена, как правило, из горючих материалов. Кроме того, пакет материалов защитной одежды имеет часто слои, покрытия и т.д., обеспечивающие водонепроницаемость и другие защитные функции.

С учетом указанных обстоятельств представляет интерес создание установок по проверке огнезащитных свойств материалов с воздействием источника воспламенения со стороны наружных слоев используемого пакета материалов боевой одежды пожарных.

В [5] приведены конструктивное исполнение горелки, создающей источник воспламенения, и рамки держателя образца, но не дается конструктивное исполнение установки, в целом позволяющее понять принцип ее работы. Предлагаются два вида зажигания образца: поверхностное и кромочное. Крепление образца осуществляется на рамку шпильками с предварительной разметкой последнего специальным шаблоном. Способ подвода горелки к образцу и фиксации первой не описываются.

Очевидным недостатком известной установки [5] является то, что приведенные размеры рамки для огнезащитных материалов должны иметь большие размеры (150 х 560 мм); для проведения испытаний требуется применение шаблона; горелка имеет очень сложное конструктивное исполнение (для воспроизведения конструкции горелки при его изготовлении необходимо учесть 42 размера и 6 углов).

Используемый в [5] размер рамки объясняется необходимостью осуществления наблюдения за скоростью распространения пламени горючих материалов (в названии работы нет слова "огнезащищенных") с помощью маркировочных нитей. Очевидно, что для огнезащищенных материалов скорость распространения пламени будет значительно ниже или равна нулю. С учетом того, что для большей достоверности результатов испытаний количество образцов должно быть не менее пяти, а стоимость материалов, особенно вновь разработанных, часто очень значительна, представляется целесообразным снизить площадь образцов для испытаний огнезащищенных материалов. Более того, в некоторых случаях это просто необходимо. Так, при испытании огнезащитных свойств резиновой защитной обуви образцы должны вырезаться из голенища готового изделия, так как на свойства резины влияют создаваемое давление и другие факторы, воспроизводимые при изготовлении в пресс-форме, что накладывает определенные ограничения на их размеры.

Недостатком конструктивного исполнения держателя образца в [5] является также необходимость точной разметки и расположения отверстий в закрепляемом образце. Отсутствие необходимой точности с учетом большого количества отверстий (8 шт.) может привести к провисаниям, неровностям и т.п. исследуемого материала и как следствие повлиять на результат испытаний. При испытании пакета материалов исключение провисания становится еще более сложной задачей, так как количество отверстий, совмещение которых необходимо, будет определяться по формуле N_отв. = 8 · n, где N_отв. - общее количество отверстий; n - количество материалов в пакете.

Необходимо отметить, что для выполнения угла наклона 5^o при изготовлении трубки горелки [6] требуется создание специального резца, что дает изготовление горелки еще более дорогостоящим.

В связи с тем что испытаниям должна подвергаться наружная сторона материала защитной одежды, обуви и снаряжения пожарных, за прототип принимается расположение горелки при поверхностном зажигания [7].

Сущность изобретения заключается в том, что в установке для проверки огнезащитных свойств материалов, содержащей станину, каркас с установленным на нем средством фиксации проверяемых образцов и горелку, каркас выполнен в виде вертикальных стоек, на каждой из которых смонтирован набор пластин, между которыми закреплен образец, а на каркасе между одной из стоек и горелкой вне зоны испытаний установлена вертикально масштабная линейка.

Такое расположение горелки относительно образца взято из следующих соображений: испытаниям должна подвергаться наружная сторона материала или пакета материалов; твердые горючие вещества при нагревании разлагаются с образованием газообразных продуктов и твердого остатка - угля [8], поэтому для исследования горючести данных продуктов необходимо воздействие на образец высоких температур, а по мере удаления от основания пламени температура зоны горения повышается [9]. Из [10,11] видно, что наибольшие величины температур в пламени достигаются в верхних участках границы пламени в зоне горения (зона горения - очень тонкий газовый слой, в котором происходит образование и сгорание смеси горючего с воздухом [12]).

Таким образом, после установки необходимой высоты пламени с помощью регулирующего устройства образец помещают в зону максимальных температур сгорания данного газообразного горючего. Стабильность высоты пламени, а следовательно, подачи и расхода газа, обеспечивается редуктором или другим регулирующим устройством и контролируется с помощью ротаметра и масштабной линейки.

Использование пластин, в том числе различных размеров, с возможностью перемещения вдоль стоек дает возможность разместить и закрепить между ними образец материала или пакет под любым углом, что позволяет облегчить и сделать более жесткими условия проведения эксперимента, так как скорость распространения пламени по образцу связана с условиями подвода окислителя в зону горения и удаления продуктов сгорания; учитывать международный опыт проведения испытаний огнезащищенности материала, так как в национальных методиках применяются различные расположения горелки по отношению к горизонтали: α = 0, 45, 60, и 90^o, а следовательно, и к образцу [13]. В [13] отмечается, что на практике могут встречаться любые варианты расположения источника зажигания по отношению к материалу, и при разработке методик для таких целей необходимо учитывать это обстоятельство.

Предлагаемый метод крепления с помощью пластин позволяет исключить необходимость применения шаблона, разметки и прокалывания материала; проводить испытания значительных по толщине (3-5 см) пакетов материалов с обеспечением жесткого крепления до выявления прогара или других огнезащитных характеристик материала (пакетов); использовать только один ограничительный размер образца - ширину пластин.

Каркас для крепления горелки и трубки подвода газа (гибкой) обеспечивает жесткое вертикальное расположение горелки относительно станины; свободное перемещение горелки в одном направлении (к образцу и обратно); соединение гибкой трубки подвода газа с горелкой: возможность изменения диаметра выходного отверстия горелки с помощью гаек с различными диаметрами отверстий.

На фиг. 1 приведена установка для проверки огнезащитных свойств материалов в изометрии; на фиг. 2 - схема установки.

Установка содержит станину 1, на которой установлен каркас, выполненный в виде вертикальных стоек 2 и 3; на каждой из стоек смонтировано средство фиксации, выполненное в виде набора пластин 4, между которыми закреплены концы исследуемого образца 5. Причем указанный образец может быть закреплен как горизонтально, так и под углом к источнику зажигания, выполненному в виде горелки 6 за счет различного расположения концов образца 5 между пластинами 4 на стойках 2 и 3.

Горелка 6 соединена с гибкой трубкой 7 для подвода газа.

Между одной из стоек 3 и горелкой 6 установлена вертикально масштабная линейка 8. Горелка 6 смонтирована с помощью передвижной пластины 9 на станине 1.

Установка работает следующим образом.

После пуска газа он поджигается и с помощью редуктора или других регулирующих устройств устанавливается необходимый расход газа для получения требуемой высоты факела пламени; После подведения горелки к образцу посредством передвижной пластины 9 производят следующие измерения: время воспламенения; время остаточного горения (после удаления источника воспламенения); время остаточного тления; скорость распространения пламени; степень повреждения материала; потеря массы материала; потеря физико-механических свойств.

Источники информации 1. Александров Л.В. и др. Огнезащищенные материалы. - М.: ВНИИПИ, 1991, c.89.

2. Козинда З.Ю., Горбачев И.Н. и др. Методы получения текстильных материалов со специальными свойствами (антимикробными, огнезащитными). -М.:Легкпромбытиздат, 1988.

3. ГОСТ 17.088-71. Пластмассы. Методы определения горючести.

4. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов.

5. ГОСТ 6941-84. Материалы текстильные. Ткани. Поведение при возгорании. Изменение свойств распространения пламени на вертикально расположенных образцах, с.4 (рамка), с. 9 (горелка).

6. Работа /5/, с. 10, рис.7.

7. Работа /5/, с.6. рис.2.

8. Демидов П.Г. Горение и свойства горючих веществ.-М.: МКХ РСФСР, 1962, с.6.

9. То же, с. 52.

10. Худяков Г.Н. О температурном поле жидкости, горящей со свободной поверхности, и о факеле над ней. Известия АН СССР, ОТН, 7.1951.

11. Работа /8/, с. 52, рис. 14.

12. То же, с.52.

13. Филин Л. Г. , Михайлова Е.Д. Методы оценки воспламеняемости текстильных материалов. Обзорная информация. - М.: ВНИИПО МВД СССР, 1991, с. 7.

Формула изобретения

Установка для проверки огнезащитных свойств материалов, содержащая станину, каркас с установленным на нем средством фиксации исследуемого образца и горелку, отличающаяся тем, что каркас выполнен в виде вертикальных стоек, на каждой из которых смонтирован набор пластин, между которыми закреплены концы образца, а на каркасе между одной из стоек и горелкой вне зоны испытаний установлена вертикально масштабная линейка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2