УСТАНОВКА ДЛЯ ОГНЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ

Полезная модель относится к области пожарной безопасности, а именно, к проведению огневых испытаний металлических конструкций, покрытых огнезащитными материалами (мастикой, краской и т.д.), и позволяет с минимальными затратами времени и материалов получать воспроизводимые и сравнимые результаты по определению огнезащитной эффективности.
Испытание элементов конструкций в специальных огневых устройствах заключается в установлении предела огнестойкости, определяемого временем от начала огневого испытания конструкции при «стандартном» температурном режиме до наступления одного из трех предельных состояний:
- потери несущей способности (R);
потери целостности (Е);
- потери теплоизолирующей способности (I).
«Стандартный» температурный режим рассчитывают по формуле:
и представляют в виде стандартной кривой «температура-время» (фиг.1).
Известна «Схема огневой установки для испытаний различных строительных конструкций на огнестойкость», представленная в книге В.М.Ройтмана «Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий», М., Ассоциация «Пожарная безопасность и наука», стр.49, рис.2,2.
Данная ус1ановка предназначена для проведения огневых испытаний металлических конструкций в натуральную величину, имеет значительные размеры, сложную систему поддержания температуры и отвода отходящих газов, требует значительных материальных затрат и времени для проведения испытаний.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению и используемой в качестве прототипа является «Установка для испытания покрытий на теплоизолирующие свойства», описанная в «Инструкции по определению теплоизолирующих свойств вспучивающихся покрытий по металлу», МВД СССР, Москва, 1991, стр.3.
Установка по прототипу состоит из испытательной камеры в виде короба с двойными стенками из листовой стали. В нижней части камеры имеется вал с наружной резьбой, на котором установлен нагревательный элемент, содержащий термоэлектрические преобразователи.
Вращением рукоятки, расположенной на валу, обеспечивается передвижение нагревательного элемента с прикрепленным к нему испытательным образцом вдоль оси камеры.
Камера перемещается по направляющим относительно муфельной печи.
Установка содержит также электрический потенциометр.
Недостатком данной установки является сложность конструкции, длительность разогрева, энергоемкость и повышенные требования к квалификации обслуживающего персонала. Использование в качестве нагревательного элемента муфельной печи ограничивает размеры испытуемых пластин и приводит к их неравномерному нагреву вследствие концевых эффектов. Кроме того, испытания проводятся в условиях резкого подъема температуры («теплового удара») и теплопередачи излучением, что не позволяет по результатам испытаний с достаточной точностью прогнозировать поведение металлических конструкций в условиях реального пожара.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание простого и экономичного устройства для (оперативного) быстрого испытания в лабораторных условиях огнезащитных материалов и небольших строительных конструкций при условиях «стандартного» температурного режима.
Поставленная задача решается следующим образом.
В установке для огневых испытаний образцов, содержащей корпус, вал с резьбой, рукоятку, электронный потенциометр, термоэлектрический преобразователь, корпус выполнен в виде сварной рамы, состоящей из основания и стоек, на которых закреплены вал и ограничитель, с
установленной на них системой крепления и подачи мундштука газовой горелки и системой крепления образца. Предлагаемая конструкция обеспечивает подъем температуры в соответствие со «стандартной» кривой пожара (фиг.1).
Установка (фиг.2, 3) состоит из корпуса 1, термоэлектрических преобразователей (термопар) 3, 4, электронного потенциометра 5, системы крепления и подачи мундштука горелки и системы крепления образца.
Корпус 1 представляет собой сварную раму из труб, состоящую из основания и стоек, на которых жестко закреплены ограничитель 11, система крепления вала 12 (втулка 13 и муфта 14).
Вал с резьбой 12 представляет собой трубу с наружной резьбой, которая одним концом установлена во втулке 13, а другим - в муфте 14, закрепленными на стойке рамы. На конце вала установлена рукоятка 15.
Система крепления и подачи мундштука горелки (фиг.4) представляет собой жесткую конструкцию, состоящую из втулок 6, 7, 8, кронштейна 9, в которых крепится мундштук горелки 10. Система установлена на ограничителе 11 я подающем вале 12.
Мундштук горелки 10 перемещается вращением рукоятки 15 на валу с резьбой 12 по ограничителю 11.
Испытываемый образец 2 (фиг.3) состоит из металлической пластины 16, с нанесенным на переднюю поверхность огнезащитным материалом 17, и. крепится на стойке рамы болтовым соединением. По центру образца с обеих сторон установлены термопары 3 и 4.
Установка работает следующим образом. Испытываемый образец 2 закрепляется на корпусе 1. Мундштук горелки 10 вращением вала 12 отводят на максимальное расстояние от образца 2, после чего в горелку подают газообразное топливо и зажигают. Одновременно включают потенциометр 5.
Вращением вала 12 подвижная втулка б плавно подает мундштук горелки в направлении образца. Скорость подачи мундштука 10 выбирается по результатам серии предварительных экспериментов в соответствии с расстоянием от среза мундштука и образцом, вида и расхода топлива, температуры окружающей среды. Термопарой 4 измеряют температуру обратной, незащищенной стороны образца. Испытание проводят до момента достижения критической температуры нагрева металла.
Критическая температура нагрева металла
Материал конструкции
Т, °С
Сталь углеродистая Ст3, Ст5
470
Низколегированная сталь марки 25Г2С
550
Низколегированная сталь марки 30ХГ2С
500
При этом, огнезащитную эффективность конструкции оценивают по времени достижения предельного состояния - по потере несущей способности (критерий «R»).
Конструкция установки позволяет просто и быстро в лабораторных условиях проводить огневые испытания огнезащитных материалов и небольших металлических конструкций. Исключение концевых эффектов при прогреве образца, проведении испытаний в потоке топочных газов и при соблюдении «стандартного» температурного режима позволяют с высокой точностью прогнозировать поведение конструкций в условиях реального пожара.