Установка для проведения испытаний по оценке искробезопасности конструкционных материалов, принципиальная схема которой представлена на рисунке 1, состоит из следующих основных частей:

1) реакционного сосуда, который представляет собой вертикально расположенный цилиндрический сосуд с внутренним диаметром (380   5) мм и высотой (800   5) мм, изготовленный из стали и рассчитанный на рабочее давление 2 МПа. В верхнем торце реакционный сосуд имеет круглое отверстие диаметром (160   5) мм. Реакционный сосуд снабжен штуцерами для подсоединения газовых магистралей, ввода источника зажигания, датчика давления и манометра;

2) крышки, с помощью которой закрывают отверстие в верхней части реакционного сосуда. В средней части крышки сделано смотровое окно для визуального наблюдения за распространением пламени в реакционном сосуде;

3) механизма установки испытуемой пары образцов (пластины и вращающегося диска) в экспериментальном стенде, состоящего:

а) из держателя, с помощью которого пластину закрепляют в реакционном сосуде;

б) прижимного механизма, посредством которого обеспечивается контакт испытуемой пары образцов;

4) электродвигателя и передаточного механизма, обеспечивающих частоту вращения диска от 6000 до 8000 об/мин во время проведения испытаний. Частота вращения диска определяется тахометром с диапазоном измерения от 1 до 100 000 об/мин, класса точности 0,05;

5) системы приготовления газопаровоздушной смеси, которая служит для дозированной подачи в реакционный сосуд компонентов указанной смеси и включает в себя:

а) трубопроводы с вентилями;

б) вакуумный насос, обеспечивающий остаточное давление в реакционном сосуде не более 0,5 кПа;

6) источника зажигания, используемого для контрольного зажигания газопаровоздушной смеси в случае, если не произошло ее зажигание от фрикционных искр;

7) понижающего трансформатора с выходным напряжением переменного тока не менее 40 В, которое измеряют вольтметром переменного тока класса точности 1,5, с верхним пределом измерения 80 В.

Источник зажигания представляет собой свечу с двумя электродами, на которых размещена нихромовая проволока диаметром (0,20   0,05) мм и длиной (5   1) мм. Проволоку пережигают путем подачи переменного напряжения (40   5) В от понижающего трансформатора.

Динамометр служит для определения силы прижатия пластины к вращающемуся диску.

7 Требования к испытуемым образцам

Испытуемые образцы представляют собой пластину и вращающийся диск. Их геометрические размеры представлены на рисунке 2.

Вращающийся диск имеет диаметр (100   5) мм и толщину (10,0   0,5) мм. В центре диска расположено отверстие диаметром 10 мм, предназначенное для закрепления диска в передаточном механизме. На диске вырезано четыре сегмента.

Пластина имеет длину (140,0   2,5) мм, ширину (25   1) мм и толщину (7,0   0,5) мм. На пластине имеются два отверстия: одно - для закрепления пластины в экспериментальной установке, второе - для многократного использования пластины при проведении испытаний.

8 Порядок проведения испытаний

Суть метода испытаний заключается в формировании фрикционных искр путем последовательных соударений и трения испытуемой пары образцов в газопаровоздушной смеси заданного состава в целях определения вероятности зажигания смеси искрами.

8.1 Испытуемую пару образцов закрепляют в реакционном сосуде.

8.2 С помощью прижимной пружины регулируют силу прижатия пластины к вращающемуся диску.

8.3 С помощью динамометра измеряют силу прижатия пластины к вращающемуся диску. В ходе экспериментов необходимо поддерживать силу прижатия пластины и диска в диапазоне от 19 до 21 Н.

8.4 Закрывают крышку реакционного сосуда.

8.5 Осуществляют герметизацию входа вала электродвигателя в реакционный сосуд путем затягивания уплотнительной шайбы.

8.6 Вакуумируют реакционный сосуд до остаточного давления не более 0,5 кПа.

8.7 Подают в реакционный сосуд компоненты газопаровоздушной смеси по парциальным давлениям с помощью вакуумметра класса точности 0,6.

При необходимости проводят количественный анализ смеси при ее отборе через трубопровод с запорным вентилем, обеспечивающим сообщение реакционного сосуда с атмосферой. После анализа избыток давления в реакционном сосуде понижают до значения атмосферного давления.

8.8 Ослабляют уплотнительную шайбу для того, чтобы вал электродвигателя мог вращаться свободно.

8.9 Включают электродвигатель.

8.10 Закрывают вентиль перед вакуумметром.

8.11 С помощью секундомера фиксируют время t_зi от момента включения электродвигателя до момента зажигания газопаровоздушной смеси в i-м испытании. Зажигание смеси регистрируют по манометру и визуально через смотровое окно. Если зажигание смеси не происходит в течение 120 с, регистрируют его отсутствие.

8.12 Выключают электродвигатель.

8.13 При отсутствии зажигания газопаровоздушной смеси осуществляют его с помощью источника зажигания.

8.14 Условия и результаты проведения испытаний регистрируют в протоколе, имеющем форму в соответствии с приложением А.

8.15 Повторяют процедуру испытаний не менее пяти раз.

9 Обработка результатов испытаний

9.1 Для каждого состава газопаровоздушной смеси определяют среднее время задержки зажигания по формуле

где - время от момента включения электродвигателя до момента зажигания смеси в i-м испытании, с;

m - число испытаний для данного состава газопаровоздушной смеси.

9.2 Определяют число соударений пластины и вращающегося диска в единицу времени, с^-1, по формуле