СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ОГНЕЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ

Полезная модель относится к стендам экспериментального исследования огнезащитных покрытий в противопожарной технике и может быть использована для определения эффективности огнезащитных покрытий.
Известен «Малогабаритный прибор для экспресс-оценки огнезащитных свойств огнезащитной обработки древесины» по патенту РФ на изобретение №2548386, который состоит из корпуса, выполненного в виде открытого коробчатого профиля, механизма установки и позиционирования образца, механизма активации газовой горелки, механизма установки газовой горелки, при этом угол наклона механизма установки и позиционирования образца выполнен неизменным относительно вертикальной оси корпуса и дополнительно содержит устройство фиксации точки приложения пламени к образцу с вырезом в верхней части устройства, а все компоненты прибора установлены в полости корпуса.
Недостатком известного устройства по патенту РФ на изобретение №2548386 является отклонение параметров работы (расход горючей смеси, скорость истечения горючей смеси) газовой горелки во время проведения испытаний, при этом не достигается повторяемость условий нагрева образцов, что приводит к недостоверным результатам испытаний.
Известен «Способ определения теплозащитных свойств высокотемпературных покрытий деталей и устройство для его осуществления» по патенту РФ на изобретение №2284514, принятое в качестве ближайшего аналога, заключающийся в том, что внутри трубчатого образца располагают источник тепла, создающий радиационный и конвективный тепловой поток, при этом используют образец, выполненный из двух половин, при этом на одну половину поверхности образца, обращенную к источнику тепла, наносят исследуемое высокотемпературное покрытие, а вторую оставляют без покрытия, либо на нее наносят покрытие с известными свойствами, осуществляют одновременный нагрев защищенной и незащищенной поверхностей образца, после чего посредством термопар измеряют температуры на поверхностях образца, расположенных с противоположной стороны от источника тепла, и по разнице температур определяют свойства исследуемого покрытия.
Недостатком известного «Способа определения теплозащитных свойств высокотемпературных покрытий деталей и устройства для его осуществления» по патенту РФ на изобретение №2284514 является отклонение параметров работы (расход горючей смеси, скорость истечения горючей смеси) источника тепла (горелки), при этом не достигается повторяемость условий нагрева образцов, что приводит к недостоверным результатам испытаний.
Перед заявляемой полезной моделью поставлена задача обеспечения постоянства расхода и скорости истечения горючей смеси из газовой горелки.
а
Поставленная задача в заявляемой полезной модели решается за счет того, что стенд для исследования огнезащитных покрытий состоит из газовой горелки, создающей тепловой поток в направлении огнезащитного покрытия, нанесенного на пластину, закрепленную на механизме установки и позиционирования, нескольких термопар, расположенных на противоположной от огнезащитного покрытия поверхности пластины, при этом газовая горелка имеет сверхзвуковое сопло, состоящее из сужающейся в начале дозвуковой части и затем расширяющейся сверхзвуковой части, число Маха на выходном срезе сверхзвукового сопла М=1,05…1,10, ось сверхзвукового сопла совпадает с осью симметрии пластины.
а
Заявленная полезная модель отличается от известного «Способа определения теплозащитных свойств высокотемпературных покрытий деталей и устройства для его осуществления» по патенту РФ на изобретение №2284514 тем, что газовая горелка имеет сверхзвуковое сопло, состоящее из сужающейся в начале дозвуковой части и затем расширяющейся сверхзвуковой части, число Маха на выходном срезе сверхзвукового сопла М=1,05…1,10, ось сверхзвукового сопла совпадает с осью симметрии пластины.
Указанное отличие позволило получить технический результат, а именно, обеспечило постоянство расхода и скорости истечения горючей смеси из газовой горелки.
На фиг. 1 представлена схема стенда для исследования огнезащитных покрытий.
На фиг. 2 представлен вид по стрелке А (фиг. 1) на пластину, на которой расположены по линии четыре термопары.
а
Стенд для исследования огнезащитных покрытий (фиг. 1) состоит из газовой горелки 1, создающей тепловой поток в направлении огнезащитного покрытия 2, нанесенного, например, на круглую пластину 3, закрепленную на механизме 4 установки и позиционирования, четыре термопары 5 (фиг. 1, 2), расположенных на противоположной от огнезащитного покрытия 2 поверхности 6 пластины 3, при этом газовая горелка 1 имеет сверхзвуковое сопло 7, состоящее из сужающейся в начале дозвуковой части 8 и затем расширяющейся сверхзвуковой части 9, число Маха на выходном срезе 10 сверхзвукового сопла 7 М=1,05…1,10, ось 11 сверхзвукового сопла 7 совпадает с осью 12 симметрии пластины 3.
a
а
а
Стенд для исследования огнезащитных покрытий работает следующим образом. Горючий газ (например, ацетилен, природный газ) и кислород под давлением подают в газовую горелку 1 в соотношении, необходимом для получения горючей смеси требуемого состава и температуры. В процессе движения и перемешивания горючего газа с кислородом в газовой горелке 1 образуется горючая смесь. Горючая смесь истекает из газовой горелки 1 через сверхзвуковое сопло 7, разгоняясь в начале в сужающейся дозвуковой части 8 и затем в расширяющейся сверхзвуковой части 9. Между дозвуковой частью 8 и сверхзвуковой частью 9 горючая смесь достигает постоянного максимального расхода, в этом сечении число Маха М=1. В расширяющейся сверхзвуковой части 9 горючая смесь разгоняется до сверхзвуковой скорости, число Маха на выходном срезе 10 сверхзвукового сопла 7 M>1. Для обеспечения надежной работы стенда скорость истечения горючей смеси из сверхзвукового сопла 7 на выходном срезе 10 должна соответствовать числу Маха М=1,05…1,10. При числе Маха М=1,05…1,10, возникающие при истечении горючей смеси из сверхзвукового сопла 7, скачки уплотнения имеют низкую интенсивность, поэтому на незначительном удалении от выходного среза 10 сверхзвукового сопла 7 параметры теплового потока выравниваются в его поперечном сечении за счет высокой турбулентности потока. Таким образом, сверхзвуковое сопло 7 обеспечивает постоянство расхода и скорости истечения горючей смеси из газовой горелки 1. В результате сгорания горючей смеси образуется тепловой поток, который направляют на огнезащитное покрытие 2, нанесенное на пластину 3.
Подготовка стенда к проведению испытаний огнезащитных покрытий 2 заключается в следующем. Температура теплового потока при движении вдоль оси 11 сверхзвукового сопла 7 уменьшается. Пластину 3 с нанесенным на нее огнезащитным покрытием 2 закрепляют на механизме 4 установки и позиционирования. Перемещая пластину 3 на механизме 4 установки и позиционирования, совмещают ось 11 сверхзвукового сопла 7 и ось 12 симметрии пластины 3. Огнезащитное покрытие 2 устанавливают на заданном расстоянии от выходного среза 10 сверхзвукового сопла 7 вместе с температурой необходимой для проведения исследования. Стенд для проведения исследования огнезащитных покрытий 2 готов к работе.
На стенде для проведения испытаний огнезащитных покрытий 2 по показаниям термопар 5 можно сравнивать теплоизолирующие свойства различных огнезащитных покрытий 2. Процесс нагрева огнезащитного покрытия 2 ведут необходимое время, регистрируя температуру с помощью четырех термопар 5 (фиг. 1, 2), расположенных на противоположной от огнезащитного покрытия 2 поверхности 6 пластины 3. Различные огнезащитные покрытия 2, нанесенные на одинаковые пластины 3, поочередно устанавливают в тепловой поток на зафиксированный механизм 4 установки и позиционирования. При этом обеспечивается постоянство условий измерения. Чем меньше значения температур, показанных термопарами 5 через одинаковые промежутки времени после начала исследования огнезащитного покрытия 2, тем лучше его теплоизолирующие свойства.
Полезная модель позволила получить технический результат, а именно, обеспечила постоянство расхода и скорости истечения горючей смеси из газовой горелки.