Установка для испытаний объектов на пожаростойкость

Задачей, решаемой с помощью установки для испытаний объектов на пожаростойкость, является обеспечение воздействия теплового поля пожара (пожаростойкость до 800°С) на объект испытаний, помещенный в электрическую нагревательную печь сопротивления (далее устройство нагревательное) с выдержкой и последующим быстрым охлаждением водой.

Сущность технического решения заключается в следующем.

Рабочая камера сложена из жаропрочного кирпича типа шамот без связующего материала.

Для ее прочности и ограничения потерь тепла между слоями кирпича проложена металлическая фольга. Внутри рабочей камеры размещается 6 п-образных муфелей, под каждым из которых, и по боковым ее сторонам расположено по 4 ленточных нагревателя из нихромных лент, соединенных между собой шинами и запитанных от сети через трансформатор.

Рабочая камера имеет сверху теплоизолированную крышку с прорезью по центру, закрытую утеплителем. Правый торец ее закрыт теплоизолированной крышкой торцевой, открываемой в сторону после ее разогрева до необходимой температуры.

Система автоматической выгрузки объекта испытаний после проведения опыта состоит: из электрической лебедки, соединенной через блок стальным канатом с кареткой.

На двух каретках, двумя тягами каждая, закреплены верхняя и торцевая теплоизолированные крышки, а так же подвешен на двух держателях, объект испытаний.

Известна установка для исследования объектов при высоких температурах (см. патент RU 2149330; С1 МПК⁷ F 27 В 17/02, G 01 N 25/00), опубликован 20.05.2000, содержащая камеру с загрузочным окном, выполненным с возможностью его перекрытия, вытяжную трубу в верхней части и люк в нижней части, снабженные заслонками, запальное устройство для нагрева объекта, выполненное в виде топливного коллектора с вихревыми форсунками с испарителями, устройство для крепления объекта с автономным принудительным охлаждением, снабженное металлическим коробом, выполненным с возможностью размещения объекта внутри него. Кроме того, внутри рабочей камеры установлено устройство подачи огнегасительного средства внутрь камеры, выполненное, например, в виде дренчеров, связанных с внешней системой подачи воды, а снаружи камеры может быть установлен водный коллектор с форсунками. Установка позволяет испытывать объекты на комплексное воздействие температурных нагрузок, соответствующих, возникающим при пожаре и его устранении.

Недостатком данной установки является невозможность ее предварительной настройки на нагревание испытываемого объекта до температур в пределах от 200°С до 800°С из-за того, что горение топлива в камере происходит только при высокой температуре порядка 1000°С, отсутствие быстрой и безопасной загрузки и выгрузки испытываемого объекта, ограниченные размеры замкнутого металлического короба. Известна высокотемпературная печь с механическим перемещением нагреваемого материала (см. патент RU 2120590 МПК ⁷ C1 F 27 В 9/00), опубликован 20.10.1998, представляющая собой печь термической обработки при производстве, например, карбидокремниевых нагревателей. Для повышения служебно-эксплутационных характеристик и повышения надежности работы печи нагревательная труба обжига камеры выполнена состоящей из трех частей, рабочая часть на наружной поверхности выполнена конической, а длина выходного вывода больше длины входного выхода, защитная труба камеры обжига состоит из двух частей, длина первой из которых меньше длины второй, торцевые водоохлаждаемые стенки камеры обжига могут иметь внутренние кольца с подводными патрубками, проходящими сквозь водоохлаждаемую

рубашку. При этом камера охлаждения может быть выполнена из трех ступеней, каждая то которых представляет собой трубу в трубе, между которыми протекает вода, при этом длина каждой последующей ступени больше предыдущей. Указанная установка принимается в качестве прототипа.

Недостатком высокотемпературной печи с механическим перемещением нагреваемого материала является ее сложность и металлоемкость, а также невозможность ее использования для испытаний на пожаростойкость из-за непрерывности процесса и невозможности обеспечить регулируемый режим нагрева и охлаждения. Решаемой технической задачей является создание трансформируемой мобильной установки, допускающей ее разборку и сборку под широкий диапазон объектов испытаний, обеспечение режимов быстрого нагрева в диапазоне температур до 800°, выдержку в камере и быструю выгрузку для охлаждения в заданном интервале времени.

Технический результат заключается в том, что предлагаемая установка для испытаний объектов на пожаростойкость позволяет безопасно и в широком диапазоне температур проводить многократно испытания различных по размерам и своему назначению объектов на пожаростойкость, ее малая металлоемкость и мобильность.

Указанная задача решена с помощью установки для испытаний объектов на пожаростойкость, содержащей рабочую камеру с загрузочным люком и его крышкой, размещенные в камере муфель для испытываемого объекта и нагревательное устройство, а также размещенный вне камеры водоохладитель, в которой предложено выполнить рабочую камеру разборной сложенной из жаропрочного кирпича без связующего с проложенной между его слоями металлической фольгой, верхней теплоизолированной крышки с продольной прорезью, перекрытой сдвижным утеплителем, нагревательное устройство представляет собой проложенный под муфелем и по боковым сторонам камеры набор ленточных электронагревателей, установка дополнительно снабжена загрузочным устройством, выполненным в виде рельсовых направляющих, на которых с возможностью принудительного перемещения установлены каретки с подвешенными к ним держателями объекта и дополнительными верхней и торцевой крышками с присоединенными к ним утеплителями.

За счет того, что рабочая камера сложена из жаропрочного кирпича без связующего с проложенной между его слоями металлической фольгой, можно оперативно изменять ее размеры. Металлическая фольга позволяет сохранять тепло внутри камеры и ее целостность и прочность.

Верхняя теплоизолированная крышка с продольной прорезью, перекрытой сдвижным утеплителем, позволяет сначала равномерно нагреть рабочую камеру, а затем практически без потерь тепла, переместить объект испытаний в камеру.

Нагревательное устройство с проложенным под муфелем и по его боковым сторонам набором ленточных электронагревателей позволяет равномерно нагревать рабочую камеру с объектом испытаний до заданной температуры.

Загрузочное устройство позволяет за счет наличия рельсовых направляющих и двух кареток с подвешенными к ним держателями объекта и дополнительными верхней и торцевой крышками с присоединенными к ним утеплителями оперативно и без больших потерь тепла перемещать объект испытаний в рабочую камеру.

На фиг.1 приведено изображение предлагаемой установки. Установка для испытаний объектов на пожаростойкость состоит из навеса поз.1, рабочей камеры поз.2, нагревательного устройства состоящего из 6 п-образных муфелей поз.7, под каждым из которых, и по боковым сторонам рабочей камеры поз.2 расположено по 4 ленточных электронагревателя поз.21 из нихромных лент толщиной 0,1 мм и шириной 100 мм соединенных между собой шинами и запитанных от сети через трансформатор, загрузочного устройства, состоящего из двух кареток поз.4, подвешенных на рельсовых направляющих поз.5 и соединенных тягами поз.16, 17 с держателями объекта поз.6., водоохладителя поз.3, состоящего из трубы, приваренной к навесу поз.1, расположенной над рельсовыми направляющими поз.5, и нескольких труб меньшего диаметра приваренных под углом 45° к основной трубе с двух сторон. В трубах выполнены отверстия для подачи воды, охлаждающей объект испытаний с двух сторон. Водоохладитель применяется для быстрого охлаждения объекта испытаний водой до необходимой температуры после его автоматической выгрузки из рабочей камеры и срабатывания конечного выключателя поз.11.

Рабочая камера поз.2 это электрическая печь, сложенная из жаропрочного кирпича типа шамот без связующего материала. Для ограничения потерь тепла и для сохранения ее целостности между слоями кирпича проложена металлическая фольга 22. Измерение температуры объекта испытаний и внутри нагревательного устройства производим с помощью термопар поз.19.

Рабочая камера поз.2 имеет верхнюю теплоизолированную крышку поз.3, с продольной прорезью поз.20 по центру, закрытой сдвижным утеплителем поз.9. Правый торец нагревательного устройства закрыт торцевой теплоизолированной крышкой поз.10, открываемой после ее разогрева до необходимой температуры.

Система автоматической выгрузки объектов испытаний после проведения опыта состоит: из электрической лебедки поз.12, соединенной через блок поз.15 стальным канатом с каретками поз.4.

Установка для испытаний объектов на пожаростойкость работает следующим образом.

Испытываемый объект поз.18, размещенный перед навесом поз.1, и верхнюю теплоизолированную крышку поз.13 закрепляем двумя держателями объекта поз.6. к каретке поз.4 двумя тягами поз.16.

Торцевую, теплоизолированную крышку поз.14 крепим к крышке поз.13 и каретке поз.4 двумя тягами поз.17.

Каретку поз.4 соединяем тросом через блок поз.15 с лебедкой электрической поз.12.

Загрузку испытываемого объекта в предварительно разогретую рабочую камеру производим вручную.

После нагревания рабочей камеры поз.2 до необходимой температуры, объект испытаний перемещают вплотную к навесу поз.1.

Крышку торцевую поз.10 рабочей камеры поз.2 отводят в сторону, и объект испытаний поз.18 перемещают внутрь рабочей камеры поз.2 до упора каретки поз.4 в левый конечный выключатель поз.11.

При этом утеплитель поз.9 на крышке поз.8 сдвигается наезжающей на него крышкой верхней поз.13 и закрывает прорезь поз.20 в крышке поз.8, а торцевая крышка поз.14 на каретке поз.4 закрывает правый торец рабочей камеры поз.2.

Выгрузка объекта испытаний производится автоматически после его выдержки при необходимой температуре с помощью лебедки электрической поз.12. После срабатывания правого конечного выключателя поз.11 лебедка поз.12 отключается и включается водоохладитель поз.3, охлаждающий испытываемый объект до необходимой температуры.

Работоспособность установки для испытаний объектов на пожаростойкость подтверждена экспериментально.

1. Установка для испытаний объектов на пожаростойкость, содержащая рабочую камеру с загрузочным люком и его крышкой, размещенные в камере муфель для испытываемого объекта и нагревательное устройство, а также размещенный вне камеры водоохладитель, отличающаяся тем, что рабочая камера является разборной, ее стенки и дно выполнены из внутреннего и наружного слоев жаропрочного кирпича, уложенного без связующего, и проложенной между слоями металлической фольги, камера имеет теплоизоляционную крышку с продольной прорезью, перекрытой сдвижным утеплителем, при этом установка снабжена загрузочным устройством, состоящим из рельсовых направляющих и установленных на них с возможностью принудительного перемещения кареток с подвешенными к ним держателями объекта и дополнительными верхней и торцевой крышками с присоединенными к ним утеплителями.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что нагревательное устройство представляет собой размещенный под муфелем и по боковым сторонам камеры набор ленточных электронагревателей.