Установка для испытаний объекта на температурные воздействия
Владельцы патента RU 2642461:
Федеральное государственное унитарное предприятие "РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР - ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.И. ЗАБАБАХИНА" (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний как объектов, содержащих взрывчатые и токсичные вещества, так и товаров народно-хозяйственного назначения на различные тепловые воздействия, включая воздействие открытого пламени очага пожара. Установка для испытаний объекта на температурные воздействия содержит установленную на фундаменте рабочую камеру с размещенными внутри устройством для крепления объекта испытаний и источником температурного воздействия в виде топливного коллектора, установленного под объектом испытаний, запальное устройство и вытяжное отверстие в крыше камеры с возможностью его перекрытия. Рабочая камера является сборной металлической конструкцией. Стенки камеры образованы установленными на фундаменте стойками, скрепленными поперечными балками с навешанными на них с возможностью съема металлическими модулями. Крыша камеры выполнена съемной, снаружи крыша и модули оснащены металлическим профилем. Модули приподняты над фундаментом с образованием воздушного зазора, снаружи прикрываемого отстоящими на некотором расстоянии от стенок камеры опорными модульными элементами. Каждая трубка топливного коллектора выполнена со сквозными резьбовыми отверстиями для распыления топлива, размещенными друг от друга на расстоянии, обеспечивающем условие перекрытия факелов распыляемого топлива, истекаемого из соседних отверстий, при этом устройство для крепления объекта испытаний выполнено в виде подставки из сварного металлического профиля. Технический результат - создание трансформируемой мобильной установки, допускающей ее разборку и сборку под широкий диапазон объектов испытаний при обеспечении создания равномерного температурного поля внутри камеры, увеличение ресурса и экономичности установки. 2 ил.
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний как объектов, содержащих взрывчатые и токсичные вещества, так и товаров народно-хозяйственного назначения на различные тепловые воздействия, включая воздействие открытого пламени очага пожара.
Известна установка для исследования объектов при высоких температурах, содержащая рабочую камеру с размещенными внутри устройством для крепления объекта испытаний и источником температурного воздействия, камера имеет загрузочное окно с возможностью его перекрытия [а.с. СССР №274421, МПК G01N 3/18, опубл. 24.06.1970 г.].
Недостаток данной установки: небольшой ресурс, так как при высоких температурах происходит интенсивное выгорание рабочей камеры и устройства крепления объекта.
Известна установка для исследования объектов при высоких температурах, взятая за прототип [патент РФ №2149330, МПК F27B 17/02, G01N 25/00, опубл. 20.05.2000 г.], содержащая установленную на фундаменте рабочую камеру с размещенными внутри устройством для крепления объекта испытаний и источником температурного воздействия в виде топливного коллектора, установленного под объектом испытаний, запальное устройство и вытяжное отверстие в верхней части с возможностью его перекрытия.
Устройство для крепления объекта изготовлено в виде тележки из труб, по которым циркулирует вода, т.е. имеется автономное принудительное охлаждение. Тележка снабжена металлическим коробом для размещения объекта внутри него. Топливный коллектор имеет вихревые форсунки с испарителями. Камера имеет загрузочное окно, а также в нижней части - люк, снабженный заслонкой. В рабочей камере установлено устройство подачи огнегасительного средства внутрь камеры, выполненное в виде дренчеров, связанных с внешней системой подачи воды, а снаружи камеры установлен водный коллектор с форсунками.
Установка позволяет испытывать объекты на комплексное воздействие температурных нагрузок, возникающих при пожаре, включая и воздействие средств тушения.
Однако недостатками прототипа являются:
- невозможность испытания объектов различных габаритов из-за ограниченных размеров замкнутого металлического короба;
- неравномерность температурного поля внутри камеры; при работе на данной установке с использованием керосина через определенное время (чем выше температура в камере, тем быстрее) постепенно начинают гаснуть наиболее удаленные от места подачи топлива в коллектор вихревые форсунки, горение которых периодически снова возобновляется. Это приводит к затруднению создания в рабочей камере заданной температуры и поддержания ее равномерно по всему объему;
- небольшой ресурс установки, так как при высоких температурах происходит интенсивное выгорание и коробление камеры.
Задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является создание трансформируемой мобильной установки, допускающей ее разборку и сборку под широкий диапазон объектов испытаний при обеспечении создания равномерного температурного поля внутри камеры, увеличение ресурса и экономичности установки.
Технический результат достигается тем, что установка для испытаний объекта на температурные воздействия, содержащая установленную на фундаменте рабочую камеру с размещенными внутри устройством для крепления объекта испытаний и источником температурного воздействия в виде топливного коллектора, установленного под объектом испытаний, запальное устройство и вытяжное отверстие в крыше камеры с возможностью его перекрытия, согласно изобретению рабочая камера является сборной металлической конструкцией, боковые стенки камеры образованы установленными на фундаменте стойками, скрепленными поперечными балками с навешанными на них с возможностью съема металлическими модулями, крыша камеры выполнена съемной, снаружи крыша и модули оснащены металлическим профилем, причем модули приподняты над фундаментом с образованием воздушного зазора, снаружи прикрываемого отстоящими на некотором расстоянии от стенок камеры опорными модульными элементами, каждая трубка топливного коллектора выполнена со сквозными резьбовыми отверстиями для распыления топлива, размещенными друг от друга на расстоянии, обеспечивающем условие перекрытия факелов распыляемого топлива, истекаемого из соседних отверстий, при этом устройство для крепления объекта испытаний выполнено в виде подставки из сварного металлического профиля.
Выполнение рабочей камеры в виде сборной металлической конструкции, где боковые стенки камеры образованы в виде установленных на фундаменте стоек, скрепленных поперечными балками с навешанными на них с возможностью съема металлическими модулями, а крыши камеры - съемной, позволяет создать трансформируемую мобильную установку, допускающую ее разборку и сборку, позволяет проводить испытания различных по размерам и своему назначению объектов на пожаростойкость, возможность безопасной загрузки-выгрузки объекта испытаний. При выгорании модулей их легко заменить, что увеличивает ресурс установки и удобство обслуживания.
Наличие в крыше камеры вытяжного отверстия с возможностью его перекрытия и размещение модулей приподнятыми над фундаментом с образованием воздушного зазора, снаружи прикрываемого отстоящими на некотором расстоянии от стенок камеры опорными модульными элементами, обеспечивает воздушную тягу. А выполнение каждой трубки топливного коллектора со сквозными резьбовыми отверстиями для распыления топлива, размещенными друг от друга на расстоянии, обеспечивающем условие перекрытия факелов распыляемого топлива, истекаемого из соседних отверстий, позволяет обеспечить плотное по площади и равномерное по объему камеры распределение топлива, что и дает возможность создать равномерное температурное поле в объеме рабочей камеры ±50°С на любом режиме диапазона температур от 600 до 1200°С. А также обеспечивает равномерное горение топлива, которое приводит к полному сгоранию топлива, в итоге к его экономии при регулируемой подаче. Выполнение устройства для крепления объекта испытаний в виде подставки из сварного металлического профиля дает возможность исключить существенное влияние на температурное поле в камере по сравнению с прототипом, где требуется автономное принудительное охлаждение устройства для крепления объекта испытаний.
Для дополнительного увеличения ресурса крыша камеры и модули оснащены снаружи металлическим профилем, что дает возможность получить металлическую «обвязку» стенок камеры и ее крыши, увеличивая при этом площадь теплоотвода и обеспечивая термоустойчивость элементов конструкции и защиту от коробления.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
Изобретение иллюстрируется чертежами:
на фиг. 1 приведен общий вид установки для испытаний объекта на температурные воздействия (в ортогональной проекции);
на фиг. 2 представлен вид коллекторных трубок с отверстиями.
Устройство выполнено следующим образом.
Установка содержит огневую рабочую камеру 1, являющуюся сборной металлической конструкцией. Внутри камеры 1 размещены объект испытаний 2, установленный на подставке 3 из сварного металлического профиля, источник температурного воздействия в виде топливного коллектора 4, установленный под объектом испытаний 2, и запальное устройство 5. Для загрузки объекта испытаний 2 камера 1 имеет съемную крышу 6, которая снаружи оснащена четырьмя петлями 7 для осуществления монтажа с помощью, например, автомобильного крана. Для регулирования тяги крыша 6 имеет вытяжной люк с возможностью его перекрытия крышкой 8. Стенки камеры 1 образованы установленными на ж/б фундаменте 9 стойками 10, скрепленными поперечными каркасными балками 11, на которые навешаны металлические модули 12 при помощи, например, скоб из листового металла (не показано). Модули 12 по всему периметру камеры 1 (кроме дверного проема) приподняты над фундаментом 9 с образованием воздушного зазора, который снаружи прикрыт отстоящими на некотором расстоянии от стенок камеры опорными модульными элементами 14, образующими по периметру камеры 1 технологическую стенку. Для термоустойчивости конструкции крыша 6 и модули 12 снаружи оснащены жестко прикрепленным к ним металлическим профилем 15 (швеллером). На крыше профиль 15 уложен в виде решетки, а со стороны модулей - в виде дополнительных поперечных балок, создавая металлическую «обвязку», увеличивающую площадь теплоотвода и защищающую от коробления. Каждая трубка 16 топливного коллектора 4 выполнена со сквозными резьбовыми отверстиями 17 для распыления топлива, размещенными равномерно попарно по ее длине (под углом α в паре к вертикальной оси трубки 16) и друг от друга на расстоянии, обеспечивающем условие перекрытия факелов 18 распыляемого топлива, истекаемого из соседних отверстий 17 (фиг. 2).
Установка работает следующим образом.
Осуществляют сборку металлического каркаса камеры по периметру топливного коллектора 4. При помощи скоб навешивают модули 12 на каркасные балки 11 с образованием воздушного зазора над фундаментом 9. Зазор на определенном расстоянии от стенок камеры прикрывают опорными модульными элементами 14. Снаружи к модулям 12 по периметру камеры приваривают швеллеры 15. Камеру закрывают крышей 6, имеющей вытяжной люк, прикрытый крышкой 8. При помощи автомобильного крана на подставку 3 устанавливают объект испытаний 2, под которым размещен топливный коллектор 4. В топливный коллектор 4 подают под давлением керосин. Запальным устройством 5 осуществляют воспламенение топлива, производят заданное тепловое нагружение объекта 2. Наличие вытяжного люка на крыше 6, топливного коллектора 4 с резьбовыми отверстиями 17 и технологической стенки из опорных модульных элементов 14 создает равномерное температурное поле в процессе теплового воздействия на объект. Путем изменения расхода топлива обеспечивают заданный температурный режим в полезном объеме камеры, который может изменяться в интервале от 600 до 1200°С в процессе эксперимента, причем время изменения от минимума до максимума и наоборот не более 2-х минут. После окончания времени температурного режима прекращают подачу топлива.
Предложенная установка для испытаний (исследований) объектов при высоких температурах позволяет безопасно и в широком диапазоне температур проводить многократно испытания различных по размерам и своему назначению объектов на пожаростойкость. Кроме того, предложенное решение позволяет повысить ресурс и экономичность установки.
На предприятии были проведены испытания с различными по габаритам и массе объектами испытаний, которые подтвердили работоспособность установки в диапазоне температур от 600 до 1200°С.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для испытаний как объектов, содержащих взрывчатые и токсичные вещества, так и товаров народно-хозяйственного назначения на различные тепловые воздействия;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить создание трансформируемой мобильной установки, допускающей ее разборку и сборку под широкий диапазон объектов испытаний при обеспечении создания равномерного теплового поля внутри камеры, увеличение ресурса и экономичности установки.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».
Установка для испытаний объекта на температурные воздействия, содержащая установленную на фундаменте рабочую камеру с размещенными внутри устройством для крепления объекта испытаний и источником температурного воздействия в виде топливного коллектора, установленного под объектом испытаний, запальное устройство и вытяжное отверстие в крыше камеры с возможностью его перекрытия, отличающаяся тем, что рабочая камера является сборной металлической конструкцией, стенки камеры образованы установленными на фундаменте стойками, скрепленными поперечными балками с навешанными на них с возможностью съема металлическими модулями, крыша камеры выполнена съемной, снаружи крыша и модули оснащены металлическим профилем, причем модули приподняты над фундаментом с образованием воздушного зазора, снаружи прикрываемого отстоящими на некотором расстоянии от стенок камеры опорными модульными элементами, каждая трубка топливного коллектора выполнена со сквозными резьбовыми отверстиями для распыления топлива, размещенными друг от друга на расстоянии, обеспечивающем условие перекрытия факелов распыляемого топлива, истекаемого из соседних отверстий, при этом устройство для крепления объекта испытаний выполнено в виде подставки из сварного металлического профиля.
