СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРЕКРАЩЕНИЯ ГОРЕНИЯ
STAND FOR RESEARCH OF PROCESSES OF TERMINATION OF BURNING

Изобретение относится к экспериментальному оборудованию лабораторий, занимающихся разработкой средств и способов пожаротушения.
В настоящее время известна установка для определения минимальной огнетушащей концентрации газовых составов, состоящая из реакционного стеклянного цилиндра, внутри которого установлена «чашечная» горелка, воздуходувки, расходомеров воздуха и газового состава. На установке определяется минимальное соотношение газового огнетушащего состава и воздуха, при котором достигается тушение модельного очага в «чашечной» горелке, установленного в потоке смеси воздуха с газовым огнетушащим составом /1/.
Существенным недостатком данной установки является высокая инерционность системы подачи воздуха и газового огнетушащего состава, что не позволяет точно устанавливать с помощью расходомеров минимальное соотношение газового огнетушащего состава и воздуха, при котором достигается тушение модельного очага горения. К тому же на установке невозможно исследовать процессы прекращения горения различных материалов в условиях повышенного давления и содержания кислорода газовой среды.
3
Известна огневая камера, представляющая собой негерметичное помещение из негорючих материалов объемом 30-50 м, оборудованное трубопроводами с арматурой для подачи огнетушащего вещества и стальными цилиндрическими горелками, установленными на разных уровнях помещения /2/. Камера предназначается для определения огнетушащей концентрации, выражаемой отношением минимального количества огнетушащего вещества, необходимого для тушения пламени горючей жидкости, к объему камеры.
Камера обладает недостатками, основными из которых являются отсутствие возможности поддержания постоянного по объему состава газовой среды, концентрации кислорода и огнетушащего вещества. Концентрация кислорода снижается неравномерно в результате горения жидкого топлива в четырех очагах пожара, установленных в разных точках камеры. Огнетушащее вещество подается в камеру в виде нескольких затопленных струй, потоки которого с высокой концентрацией могут соединиться с конвективными потоками газовой среды, поступающей в зону горения очагов, обеспечив прекращение горения до создания в объеме камеры равномерной концентрации огнетушащего вещества. Полученное значение объемной огнетушащей концентрации для данного вещества невозможно распространить на герметичные помещения.
И самое главное, в данной огневой камере невозможно определять значение объемной огнетушащей концентрации для данного вещества при тушении пожаров различных материалов в условиях повышенного давления и содержания кислорода газовой среды.
Известный стенд для исследования процессов горения и тушения материалов представляет собой герметичный резервуар, разделенный внутренней перегородкой с люком на огневой и шлюзовой отсек /3/. Внутри отсеков повышается давление заданного состава газовой среды. Огневой отсек стенда оборудован трубопроводами с арматурой подачи воздуха, кислорода, жидких горючих материалов, огнетушащих составов, противнями для сжигания жидких горючих веществ и вертикальными съемными панелями для закрепления твердых горючих материалов.
Основным недостатком стенда является отсутствие возможности поддержания заданной постоянной по объему огневого отсека концентрации кислорода и огнетушащего вещества. Концентрация кислорода снижается неравномерно в результате горения жидкого топлива в противнях и твердых материалов на панелях, установленных в разных точках отсека. Огнетушащее вещество подается в камеру в виде нескольких затопленных струй, потоки которого с высокой концентрацией могут обеспечить прекращение горения до создания в объеме камеры равномерной концентрации огнетушащего вещества.
Задачей изобретения является повышение точности и надежности определения параметров прекращения горения при заданных начальных значениях повышенного давления и содержания кислорода газовой среды.
Данная задача достигается тем, что реакционный цилиндр имеет дистанционно управляемые двухстворчатую крышку горловины, лифт опускания и подъема модельного очага горения, устройство поджига очага горения, трубопроводы подачи газов и огнетушащих веществ, взятия проб на анализ компонентов газовой среды и систему видеонаблюдения пламени.
На фиг.1 схематически изображен предлагаемый стенд, общий вид; на фиг.2 - двухстворчатая крышка горловины реакционного цилиндра; на фиг.3 - модельный очаг горения.
Стенд представляет собой герметичный, цилиндрический резервуар 1 с горловиной в верхней его части, закрываемой изнутри крышкой 14, которая поднимается на тросе 13 ручной лебедкой. Внутри резервуара 1 установлен реакционный прибор. Для создания в резервуаре необходимого давления с заданной концентрацией кислорода и инертных газов стенд оборудован трубопроводами с клапанами подачи 19 и стравливания 15 и 31, а также трубопроводы 4 и 27 с клапанами 6 для взятия проб газовой среды на анализ из реакционного цилиндра 2. Для контроля давления в стенде предназначен манометр 21. Резервуар 1 снабжен предохранительной мембраной 28. Резервуар 1 имеет смотровые иллюминаторы 26, в которых применены кварцевые жаропрочные стекла.
Реакционный прибор с цилиндрическим корпусом 2 на верхнем донышке имеет горловину, которая закрывается крышкой 33. На верхнем донышке корпуса 2 закреплены две стойки 10 с траверзой для установки электролебедки 12. Стойки 10 одновременно служат направляющими для подъема и опускания с помощью электролебедки 12 лифта 16 с кареткой, модельным очагом горения 5 и термопарой 11. На стойке 10 установлен переключатель 18, который после полного опускания очага горения 5 в реакционный цилиндр 2 посредством рычага 17 включает термопару 11 с записью показаний температуры пламени 9 на приборе 20.
Для равномерного распределения огнетушащего вещества и компонентов газовой среды по объему реакционного цилиндра 2 на его нижнем донышке установлена мешалка 29 с электромотором. Термостатирование газовой среды в реакционном цилиндре 2 обеспечивается электрическим подогревателем 30. Для визуального наблюдения за горением и тушением пламени модельного очага 5 предназначено смотровое стекло 32, расположенное напротив иллюминатора 26. Для дозированной подачи огнетушащего вещества в реакционный цилиндр 2 предназначен трубопровод с клапаном 22, мерный баллон 23 с клапаном 24 и транспортный баллон 25. Температура газовой среды в стенде определяется с помощью термосопротивлений 7 и фиксируются на самописце прибора 3.
На фиг.2 показан вид по А-А на верхнее донышко 1 реакционного цилиндра с горловиной, закрытой двумя створками 2 крышки, закрепленными на блоках 7 и установленными на осях 6. Блоки 7 гибкими лентами 5 соединены с сердечниками 4 электромагнитов 3. В постоянно закрытом положении створки 2 находятся благодаря воздействию усилий пружин 8. Открытие горловины производится включением электромагнитов 3 подачей постоянного напряжения. При этом сердечники 4 втягиваются в катушки электромагнитов 3 и с помощью гибких лент 5 поворачивают блоки 7 со створками 2 на необходимый угол, открывая горловину.
Общий вид модельного очага горения показан на фиг.3. На основании 1 закреплен корпус 2, в котором установлена горелка 8 и уплотнена резиновым кольцом 3. Корпус 2 трубкой 12 соединен с резервуаром 11, который компенсирует уровень горючей жидкости в горелке 8. Для определения влияния величины пламени на эффективность тушения горелки выполнены сменными с различными диаметрами (10-50 мм). Для воспламенения исследуемой жидкости на поворотной траверзе с кронштейном установлена нихромовая спираль 7, которая подводится к поверхности жидкости с помощью электромагнита 4 с сердечником 5 при подаче на катушку постоянного напряжения. Температура пламени измеряется термопарой 9 с записью на ленте потенциометра, а температура поверхности жидкости контролируется термосопротивлением с записью на самописце.
Для исследования процессов прекращения горения производится подготовка стенда, трубопроводов, аппаратуры и электрооборудования к проведению эксперимента следующим образом. Включаются все регистрирующие приборы. При открытой крышке 14 проверяются в действии все дистанционно управляемые устройства и механизмы. Заливается в резервуар модельного очага горения 5 горючая жидкость с уровнем от верхнего среза горелки 1-2 мм и закрывается крышка 14 камеры 1. В реакционный цилиндр 2 подается необходимое количество исследуемого огнетушащего вещества. Для этого предварительно из транспортного баллона 25 огнетушащее вещество в необходимом количестве в газообразном виде под давлением перепускается в мерный баллончик 23. После этого клапан 24 и клапан на баллоне 25 закрываются, а клапан 22 открывается. По перепаду давления, измеряемого манометром 21, определяется количество поданного в реакционный цилиндр 2 огнетушащего вещества, после чего клапан 22 закрывается. Открываются клапаны 19, в камере 1 и реакционном цилиндре 2 создается необходимое давление с заданным составом газовой среды По показаниям термосопротивлений 7 на приборе 3 определяется температура газовой среды в стенде и при необходимости включается электрогрелка 30. После этого включается мешалка 29 с заданным для данного давления режимом работы Включается нихромовая спираль 7 и подводится она к горелке при подаче на катушку электромагнита 4 постоянного напряжения, после появления пламени 8 спираль 7 выключается и отводится от горелки. При установившемся режиме горения, который наступает через 60 с, подачей постоянного напряжения на электромагниты открываются крышки 33 горловины и модельный очаг горения 5 на лифте 16 с заданной скоростью опускается в реакционный цилиндр 2, после чего крышки 33 закрываются. При пересечении нижней кромкой пламени плоскости верхнего донышка реакционного цилиндра 2 автоматически с помощью кронштейна 17 замыкается контакт переключателя 18 термопары 11, на самописце 20 и по секундомеру оператором начинается отчет времени до момента потухания пламени. Момент потухания пламени фиксируется визуально через иллюминатор 26 и по резкому падению температуры пламени, регистрируемой на самописце потенциометра 20. Перед открытием крышек 33 для опускания модельного очага горения 5 в реакционный цилиндр 2 и после прекращения горения через трубопровод 27 берутся пробы газовой среды из района пламени и производится их анализ по определению концентрации огнетушащего вещества, кислорода и продуктов горения. По окончании опыта открываются крышки 33, включается электромотор 12 и лифт 16 с модельным очагом горения 5 поднимается из реакционного цилиндра 2, крышки 33 закрываются, стравливается давление открытием клапанов 15 и 31, открываются клапаны 19 и подается сжатый воздух для вентиляции стенда, после чего открывается крышка стенда 14.
Источники информации
1. Установка для определения минимальной огнетушащей концентрации газовых составов. Нормы пожарной безопасности, НПБ 51-96. М., 1997.
2. Огневая камера для определения объемной огнетушащей концентрации. Нормы пожарной безопасности, НПБ 51-96. М., 1997.
3. Стенд для исследования процессов горения и тушения материалов. Авторское свидетельство №333952.