Прилад для оцінки горючості матеріалів

Прилад відноситься до області дослідження горючості матеріалів при дії відкритого полум'я і може бути використаний в лабораторіях та організаціях, які займаються створенням матеріалів для засобів індивідуального захисту і дослідженням їх властивостей. Відомий пристрій, призначений для оцінки та дослідження горючості матеріалів при дії відкритого полум'я. Відомо ряд способів, які призначені для оцінки горючості текстильних матеріалів при дії відкритого полум'я [15]. Сутність зазначених способів полягає в тім, що на проби матеріалів, які закріплені в певному положенні (вертикально, горизонтально або під кутом) діють відкритим полум'ям газового або спиртового пальника. Для підвищення достовірності і повторюваності результатів випробувань, розміри та параметри полум'я пальника регулюють для надання певних характеристик (відповідних вимогам кожного способу): температури; висоти тривалості дії на пробу. Для оцінки горючості матеріалів використовують, в першу чергу такі характеристики: швидкість розповсюдження полум'я, час остаточного горіння, час остаточного тління. Основними відмінами, за якими розрізняють зазначені способи дослідження горючості матеріалів, є параметри випробувань, а також спосіб реєстрації переміщення полум'я по пробі. Більшість способів передбачене візуальне спостереження за переміщеннями фронту полум'я. Реєстрацію положення його фронту, у визначений проміжок часу, як правило, здійснює оператор за допомогою механічних або електричних вимірювачів часу. В зв'язку з цим результати випробувань в значній мірі залежить в кваліфікації оператора, його навичок та уваги, що вносить суб'єктивн у помилку при проведеш дослідження. Найбільш близьким по технічній сутності є пристрій для контролю переміщення фронту полум’я, що використовується в способі описаному в міжнародному стандарті [1]. В способі, що регламентований стандартом, зроблена спроба зменшити вплив оператора на результати випробувань. Згідно цього документу, для контролю за переміщеннями фронту полум'я, необхідно використовувати бавовняні прядильні нитки, які розташовують перпендикулярно щодо проби матеріалу, на певній відстані від газового пальника, початку проби та одну від одної. Маркувальні нитки знаходяться в натягнутому (напруженому) стані і зв'язані з вимірювачами часу (таймерами). При дії тепла відбувається руйнування певної маркувальної нитки і таймер фіксує час, за який відбулось це руйнування. При цьому вважають, що момент руйнування бавовняних маркувальних ниток є момент досягнення краєм полум'я даної ділянки проби. Вочевидь проста методична помилка - час руйнування бавовняної нитки під дією полум'я (або тепла), та час досягнення краю полум'я ділянки проби по місцю знаходження нитки мають різну фізичну сутність , характеризують різні фізичні процеси, а відповідно і значення часу. Перша характеристика показує час досягнення певної температури в місці розташування нитки. Ця температура відповідає температурі руйнування матеріалів з бавовняних волокон і складає приблизно 180°С. Руйнування може відбуватись, при цьому, не при досягненні фронтом полум'я бавовняної нитки, а від теплового впливу (конвекція, теплове випромінювання). Тому ця характеристика не є об'єктивною щодо використання її для визначення швидкості горіння матеріалів. Окрім цього, теплофізичні властивості волокноутворюючого полімеру, з якого створено текстильний (або інший) матеріал, що досліджують, можуть не співпадати з теплофізичними властивостями бавовняної нитки (це буває найчастіше), а відтак отримані результати дослідження не є конкретними ще із цієї причини. Друга характеристика показує час досягнення краєм полум'я того самого місця проби, де в першому випадку мала б бути розташована маркувальна нитка (при цьому температура на зазначеній ділянці значно перевищує температуру руйн ування бавовняної нитки), відповідно, величина цього показника буде іншою. Саме показник цієї другої характеристики дозволяє визначити швидкість розповсюдження полум'я. Отже недоліком способу, описаного в міжнародному стандарті [1], є отримання достовірної інформації щодо горючості матеріалів за рахунок контролю часу досягнення температури руйнування бавовняних ниток, які розташовані на певних ділянках проби матеріалу, а не часу досягнення фронтом полум'я визначених ділянок проби. Задача винаходу - підвищення достовірності випробувань при оцінці горючості матеріалів при дії відкритого полум'я. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для оцінки горючості матеріалів при дії відкритого полум'я, що містить тепловий блок у складі газового пальника та тримача проби матеріалу, зв'язаної з вимірювачем часу, згідно з винаходом, додатково містить блок управління, що складається з розташованих на тримачі проби матеріалу фотоелементів, кожний з яких зв'язаний з вимірювачем часу, та панель управління режимами роботи пристрою, при цьому тепловий блок додатково оснащений вузлом запалювання газового пальника. Прилад ОГМ-Н1 є складним електронно-механічним пристроєм, який умовно поділений на два блоки, зв'язаних один з одним: тепловий блок і блок управління (Φіг.1). Тепловий блок складається з тримача 1 проби 2, газового пальника Зав'язаного з балоном 4. Балон .4 відкривають і газовий пальник 3 запалюють за допомогою вузла автоматичного запалювання .5, яким в свою чергу, управляють за допомогою блока управління. Блок управління вміщує фотоелектричні елементи 6, які розташовані в лінійці (на схемі не показана), що закріплена на тримачі 1. на певній відстані від повздовжньої осі проби .2 та від нижнього краю проби 2. Кожний фотоелектричний елемент 6 з'єднаний з відповідним вимірювачем часу 7. Блок управління має панель управління Я 7 за допомогою якої здійснюють вибір режимів роботи та управління приладом. Задня панель блока управління призначена для підключення приладу до електричної мережі та з'єднання блока управління з тепловим блоком. На задній панелі розміщені: роз’їм “220В” для підключення прикладу до електричної мережі; два запобіжника (струм розриву мережі – 0,5А); роз’їм “П” для підключення кабелю, який з’єднує блок управління з електромагнітним клапаном, вузлом автоматичного запалювання 1,5 і кінцевими вимикачами; роз’їм “Д” для підключення кабелю, який з’єднує блок управління з фотоелектричними елементами. Прилад працює наступним чином. Включають його в мережу 220В змінного току і натискають кнопку на панелі управлінні. Має загорітись індикація наявності живлення (індикатор 220В), що розташований поряд з кнопкою (фіг.3). Малою рукояткою реле часу прогрівання вибирають кратність шкали рівною 1, а великою рукояткою встановлюють термін (2 хвилини), необхідний для прогрівання пальника Натискають кнопку "Пуск". При цьому сигнал від блока управління відкриває електромагнітний клапан газового балона 4 (газ поступає до газового пальника 3) і одночасно поступає на вузол запалювання 5 (фіг.1) теплового блока. Вузол запалювання 5 підпалює газ, який виходить з пальника 3. Після закінчення прогрівання пальника 3 (протягом хвилин), про що повідомляє звуковий сигнал реле часу прогрівання , за допомогою рукоятки регулювання кількості подачі газу, регулюють довжину язика полум'я газового пальника газовий пальник .3 при цьому має знаходитись у вертикальному положенні. Довжина полум'я від стабілізатора полум'я пальника 3 до кінцівки конусу жовтої частини полум'я має становити (40±2)мм. Повертаючи гвинти регулювання положення газового пальника 3 відносно вертикальної і горизонтальної осей розташовують пальник 3 у заданому положенні, яке залежить від виду випробування (випробування при крайовому запалюванні, або випробування при поверхневому запалюванні (Фіг.2) Закріплюють пробу 2 на шпильках тримача проби 1 таким чином, щоб шпильки проходили крізь відмічені, за допомогою шаблона, місця проби і щоб остання була розміщена на відстані 20 мм від краю рамки тримача 1. Обирають автоматичний режим роботи приладу, для чого переводять тумблер на панелі блока (фіг.3) управління в положення "Авт.", а тумблер "Момент відліку" в вер хнє положення. Для забезпечення роботи встановлюють "чутливість" приладу. Для цього кожну ручку "Чутливість" на панелі управління повертають в напрямку руху часової стрілки до моменту запалювання відповідного індикатора. Після запалювання індикатора, ручку повертають в зворотному напрямку до моменту його згасання. (При низькій освітленості індикатори можуть не запалюватись.) В цьому випадку відповідні ручки "Чутливість" встановлюють в положення максимального посилення. За допомогою реле часу встановлюють час горіння пальника (дії полум'я на пробу) 5 секунд. Встановлюють показники на табло вимірювачів часу на нульові відмітки. Для цього натискають кнопку "Корег." І утримують її в такому положенні 3-5 секунд. Якщо не всі вимірювачі часу прийняли нульові значення, за допомогою штифта "X", натискають кнопки "0" під відповідними вимірювачами часу. Переміщають тримач 1 з пробою .2 в робоче положення. Робочим положенням тримача проби 1 вважають таке, при якому 20мм полум'я з пальника З досягає нижнього краю проби .2. Робоче положення встановлюють шляхом переміщення каретки, на якій закріплений тримач 1 в напрямку газового пальника 3, до упору п ускового стержня в нерухому платформу і натисканням ним мікровимикачів, що закріплені на платформі, на якій розміщений газовий пальник 3. При переміщенні тримача 1 з пробою 2 в робоче положення спрацьовує реле "Горіння", яке вмикає вимірювачі часу 7 і починає відлік часу дії полум'я на пробу Після 5 секунд дії полум’я пальника на пробу, реле "Горіння" вимикає електромагнітний клапан і припиняє горіння газу. При досягненні фронтом полум’я, яке розповсюджується по пробі, першого фотоелектричного елементу 6, останній вимикає перший вимірювач часу 7. Якщо фронт полум'я досягає інших фотоелекіричних елементів Ь вони пршшняклъ відлік часу відповідних вимірювачів 7. Виводять каретку з тримачем .1 проби з робочої зони. Ця дія обов’язкова, вона приводить схему у ви хідне становище, запобігає перегріванню реле часу. Записують результати вимірювань часу у журнал обліку результатів експериментів. Очищають каретку з утримувачем .1 проби від залишків продуктів її горіння. Аналогічно проводять випробування інших проб матеріалу. У випадку, коли не, відбувається запалювання проби після дії полум'я на пробу на протязі 5 секунд, встановлюють за допомогою реле часу 3 час горіння пальника 15 секунд і повторіть випробування і обробку даних. У разі випробування матеріалів, таких, що припиняють горіння полум'я поступово чи одразу після припинення дії пальника на пробу на протязі 15 секунд (обмежено горючих, або негорючих) використовують ручний режим роботи приладу. При роботі в ручному режимі, виконують вищевказані дії, потім переключають тумблер вибору режиму роботи в положення ручний, а тумблер "Момент відліку" в нижнє положення (фотоелектричні елементи G при такому режимі роботи не працюють). Встановлюють максимальну "чутливість" фотоелектричних елементів. За допомогою реле часу встановлюють час горіння пальника 15 секунд. Встановлюють показник на табло вимірювачів часу на нульові відмітки. Переміщають тримач 1 пробою 2 в робоче положення. Після 15 секунд дії полум'я пальника на пробу, реле "Горіння" вимикає електромагнітний клапан і припиняє горіння газу. В момент припинення подачі газу (припинення горіння пальника) вмикається перший вимірювач часу. Надалі за процесом горіння спостерігає оператор. В момент припинення самостійного горіння проби натискають кнопку "Горіння". При цьому 1 вимірювач часу зафіксує час залишкового горіння проби. Одночасно другий вимірювач часу почне відлік часу тління проби. В момент припинення тління проби натискають кнопку "Тління", вимірювач часу зафіксує час тління проби. Література: 1. ИСО 6941-84. Материалы текстильные. Ткани. Поведение при возгорании. Изменение свойств распространения пламени на вертикально расположенных образцах. М: Изд-во стандартов, 1987.-11 ст. 2. ГОСТ 15898-79. ССБТ. Ткани льняные полульняные. Методы определения огнеупорных свойств. - М.: Изд-во стандартов, 1984. - 10 ст. 3. Современное состояние и развитие в области испытания горючести текстильных материалов и текстильных изделий в ЧССР: Пер. с чешек. //Te xtil. V.33.-1978.-№ 6.-р. 222-228. 4. Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. - М.: Химия, 1972.-414с. 5. НПБ 157-99. Нормы пожарной безопасности. Боевая одежда пожарного. Методы испытаний.- М.: ГУГПС и ВНИИПО МВД России. 2000 - 29с.