SK289127B6

SK289127B6 - Device for testing fire characteristics of electric cables

Info

Publication number: SK289127B6
Application number: SK118-2018A
Authority: SK
Inventors: doc. Ing. Martinka Jozef, PhD.; prof. Ing. Balog Karol, PhD.; Ing. Sulová Janka
Original assignee: Slovenská Technická Univerzita V Bratislave
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2023-10-11
Also published as: CZ308354B6; CZ2018698A3; SK1182018A3

Abstract

Device for testing the fire characteristics of the electric cables is designed so that it consists of a test chamber (1) in which the infrared radiation source (2) is located, the holder (5) on which the electric cable (3), the burner (7) and the spectradiometer (4). The burner (7) is connected to a combustion gas pressure vessel (6) located outside the test chamber (1).

Description

Vynález sa týka zariadenia na skúšanie požiarnych charakteristík elektrických káblov. Vynález spadá do oblasti požiarneho skúšobníctva, bezpečnosti výrobkov, posudzovania zhody výrobkov a výroby elektrických káblov.The invention relates to a device for testing the fire characteristics of electric cables. The invention falls into the field of fire testing, product safety, product conformity assessment and electrical cable production.

Doterajší stav technikyCurrent state of the art

V súčasnosti najrozšírenejšou požiarnou charakteristikou hodnotiacou elektrické káble je trieda reakcie na oheň. Trieda reakcie na oheň väčšiny elektrických káblov sa stanovuje na základe výsledkov skúšok na skúšobných zariadeniach podľa EN 60332-1-1:2004 a EN 50399:2011.Currently, the most widespread fire characteristic evaluating electrical cables is the reaction to fire class. The reaction to fire class of most electrical cables is determined based on the results of tests on test equipment according to EN 60332-1-1:2004 and EN 50399:2011.

Skúšobné zariadenie podľa EN 60332-1-1:2004 pozostáva zo skúšobnej komory, v ktorej sú umiestnené dve vodorovné podpery, v ktorých je prichytená vzorka skúšaného elektrického kábla, horák a kovová zástena. Horák je pripojený na technický propán. Plameň horáka, definovaných rozmerov a teploty, pôsobí počas skúšky na vzorku skúšaného elektrického kábla. Skúšobné zariadenie podľa EN 60332-1-1:2004 meria vertikálne rozšírenie plameňa po dĺžke vzorky skúšaného elektrického kábla. Vertikálne rozšírenie plameňa je vyhodnotené vizuálne. Skúšobnú vzorku na zariadení podľa EN 60332-1-1:2004 tvorí vždy jeden kus skúšaného elektrického kábla.The test device according to EN 60332-1-1:2004 consists of a test chamber in which two horizontal supports are placed, in which a sample of the tested electric cable, a torch and a metal screen are attached. The burner is connected to technical propane. The flame of the burner, of defined dimensions and temperature, acts during the test on the sample of the tested electric cable. The test device according to EN 60332-1-1:2004 measures the vertical spread of the flame along the length of the sample of the electrical cable under test. The vertical spread of the flame is evaluated visually. The test sample on the device according to EN 60332-1-1:2004 always consists of one piece of tested electric cable.

Skúšobné zariadenie podľa EN 50399:2011 pozostáva zo skúšobnej komory, v ktorej je umiestený držiak, v ktorom sú prichytené vzorky skúšaného elektrického kábla. V skúšobnej komore je ďalej umiestený horák pripojený na technický propán. Plameň, definovaných parametrov, pôsobí počas skúšky na vzorky skúšaného elektrického kábla. Produkty horenia sú odvádzané cez digestor do potrubia, kde je meraná koncentrácia zložiek produktov horenia (z ktorej sa určuje teplo uvoľnené zo vzoriek počas skúšky) a útlm svetla v produktoch horenia systémom na meranie útlmu svetla. Skúšobné zariadenie podľa EN 50399:2011 okrem toho meria aj vertikálne rozšírenie plameňa po dĺžke vzoriek skúšaného elektrického kábla. Vertikálne rozšírenie plameňa je vyhodnotené vizuálne. Skúšobnú vzorku na zariadení podľa EN 50399:2011 tvorí vždy niekoľko kusov skúšaného elektrického kábla umiestnených na držiaku vedľa seba v presne stanovených rozstupoch podľa priemeru kábla.The test device according to EN 50399:2011 consists of a test chamber in which there is a holder in which samples of the tested electric cable are attached. A burner connected to technical propane is also located in the test chamber. The flame, with defined parameters, acts during the test on the samples of the tested electric cable. Combustion products are discharged through the hood into the pipe, where the concentration of the components of the combustion products (from which the heat released from the samples during the test is determined) and the light attenuation in the combustion products are measured by the light attenuation measurement system. The test device according to EN 50399:2011 also measures the vertical spread of the flame along the length of the tested electric cable samples. The vertical spread of the flame is evaluated visually. The test sample on the device according to EN 50399:2011 always consists of several pieces of tested electric cable placed on the holder next to each other at precisely determined intervals according to the diameter of the cable.

Spoločnou nevýhodou opísaných skúšobných zariadení, rovnako ako takmer všetkých dnes známych skúšobných zariadení používaných na skúšanie požiarnych charakteristík elektrických káblov, je skutočnosť, že vyhodnocujú rozšírenie plameňa len na základe vizuálneho pozorovania (čím do merania vnášajú nepresnosť spôsobenú pozorovacími schopnosťami a subjektívnym vnímaním skúšobného technika).A common disadvantage of the described test devices, as well as almost all the test devices known today used to test the fire characteristics of electric cables, is the fact that they evaluate the spread of the flame only on the basis of visual observation (thereby introducing inaccuracy into the measurement caused by the observation skills and subjective perception of the test technician).

Požiarne charakteristiky elektrických káblov závisia od hmotnostného pomeru kovových komponentov elektrického kábla (najmä elektrické vodiče) k polymérnym komponentom elektrického kábla (najmä izolácia elektrických vodičov, plášť elektrického kábla a výplň medzi izolovanými elektrickými vodičmi a plášťom) a od chemického zloženia polymérnych komponentov. Hmotnostný pomer kovových komponentov k polymérnym komponentom je veľmi jednoducho kontrolovateľný. Podstatne náročnejšia je kontrola chemického zloženia polymérnych komponentov. Chemické zloženie polymérnych komponentov elektrického kábla má významný vplyv na spektrálnu distribúciu plameňa na elektrickom kábli. Zmena spektrálnej distribúcie plameňa na elektrickom kábli preto indikuje zmenu chemického zloženia polymérnych komponentov elektrického kábla a aj jeho požiarnych charakteristík. Napriek tomu dnes neexistuje skúšobné zariadenie umožňujúce meranie spektrálnej distribúcie plameňa na elektrickom kábli.The fire characteristics of electric cables depend on the mass ratio of the metal components of the electric cable (especially the electric conductors) to the polymer components of the electric cable (especially the insulation of the electric wires, the jacket of the electric cable and the filler between the insulated electric conductors and the jacket) and on the chemical composition of the polymer components. The mass ratio of metal components to polymer components is very easy to control. Controlling the chemical composition of polymer components is much more difficult. The chemical composition of the polymer components of the electric cable has a significant influence on the spectral distribution of the flame on the electric cable. A change in the spectral distribution of the flame on the electric cable therefore indicates a change in the chemical composition of the polymer components of the electric cable and also in its fire characteristics. Nevertheless, today there is no test equipment allowing the measurement of the spectral distribution of the flame on an electric cable.

Pre pretrvávajúce problémy v meraní požiarnych charakteristík elektrických káblov v stave techniky vznikol priestor na vyriešenie tohto problému vhodnými technickými prostriedkami.Due to persistent problems in measuring the fire characteristics of electric cables in the state of the art, there is an opportunity to solve this problem by suitable technical means.

Výsledkom tohto úsilia je ďalej opisované zariadenie na skúšanie požiarnych charakteristík elektrických káblov v predloženom vynáleze.The result of this effort is the device described below for testing the fire characteristics of electric cables in the present invention.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Uvedené nedostatky sú v podstatnej miere odstránené zariadením na skúšanie požiarnych charakteristík elektrických káblov, ktoré umožňuje meranie spektrálnej distribúcie plameňa na skúšanom elektrickom kábli počas jeho vystavenia infračervenému žiareniu zo zdroja infračerveného žiarenia a plameňu z horáka.The mentioned shortcomings are largely eliminated by the device for testing the fire characteristics of electric cables, which enables the measurement of the spectral distribution of the flame on the tested electric cable during its exposure to infrared radiation from the infrared radiation source and the flame from the burner.

Zariadenie na skúšanie požiarnych charakteristík elektrických káblov je tvorené skúšobnou komorou, v ktorej je umiestený zdroj infračerveného žiarenia a držiak, na ktorom je pripevnený skúšaný elektrický kábel. V skúšobnej komore je ďalej umiestnený horák a spektrorádiometer. Horák je pripojený na tlakovú nádobu horľavého plynu, umiestnenú mimo skúšobnej komory. Zdroj infračerveného žiarenia pôsobí na skúšaný elektrický kábel infračerveným žiarením a horák pôsobí na skúšaný elektrický kábel plameňom. Následkom pôsobenia infračerveného žiarenia zo zdroja infračerveného žiarenia a plameňa z horáka sa skúšaný elektrický kábel zapáli a horí plameňom. Spektrorádiometer meria spektrálnu distribúciu plameňa skúšaného elektrického kábla. Zmena spektrálnej distribúcie plameňa skúšaného elektrického kábla indikuje zmenu chemického zloženia polymérnych komponentov skúšaného elektrického kábla a následne aj zmenu jeho požiarnych charakteristík.The device for testing the fire characteristics of electric cables consists of a test chamber in which the source of infrared radiation is placed and a holder on which the tested electric cable is attached. A burner and a spectroradiometer are also located in the test chamber. The burner is connected to a pressure vessel of flammable gas, located outside the test chamber. The source of infrared radiation acts on the electric cable under test with infrared radiation, and the burner acts on the electric cable under test with a flame. As a result of the action of infrared radiation from the infrared radiation source and the flame from the torch, the electrical cable under test ignites and burns with a flame. The spectroradiometer measures the spectral distribution of the flame of the electrical cable under test. A change in the spectral distribution of the flame of the tested electric cable indicates a change in the chemical composition of the polymer components of the tested electric cable and, consequently, a change in its fire characteristics.

Výhody konštrukcie zariadenia na skúšanie požiarnych charakteristík elektrických káblov sú zjavné z účinkov, ktorými sa prejavujú navonok. Vo všeobecnosti možno konštatovať, že originalita predloženého zariadenia spočíva v tom, že navrhnuté unikátne zariadenie dokáže merať spektrálnu distribúciu plameňa elektrického kábla vystaveného infračervenému žiareniu zo zdroja infračerveného žiarenia a plameňu horáka.The advantages of the design of the device for testing the fire characteristics of electric cables are obvious from the effects that they show on the outside. In general, it can be concluded that the originality of the presented device lies in the fact that the designed unique device can measure the spectral distribution of the flame of an electric cable exposed to infrared radiation from the source of infrared radiation and the flame of the burner.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings

Konštrukcia zariadenia na skúšanie požiarnych charakteristík elektrických káblov bude bližšie objasnená na výkrese, kde na obr. 1 je v bočnom čiastočnom reze znázornené celkové usporiadanie jeho častí. Na obr. 2 je v pohľade zhora znázornené celkové usporiadanie jeho podstatných častí.The construction of the device for testing the fire characteristics of electric cables will be explained in more detail in the drawing, where in fig. 1 shows the overall arrangement of its parts in a partial side section. In fig. 2 shows the overall arrangement of its essential parts in a top view.

Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of implementation of the invention

Jednotlivé uskutočnenia vynálezu sú predstavené na ilustráciu a nie ako obmedzenia konkrétnych realizácií. Odborníci znalí stavu techniky nájdu alebo budú schopní s použitím nie viac ako rutinného experimentovania zistiť mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam vynálezu. Aj takéto ekvivalenty budú spadať do rozsahu nasledujúcich patentových nárokov. Odborníkom znalým stavu techniky nemôže robiť problém optimálne navrhnutie konštrukcie a výber jeho prvkov, preto tieto znaky neboli detailne riešené.Individual embodiments of the invention are presented for illustration and not as limitations of specific implementations. Those skilled in the art will find or be able to discover, using no more than routine experimentation, many equivalents to specific embodiments of the invention. Such equivalents will also fall within the scope of the following patent claims. The optimal design of the structure and the selection of its elements cannot be a problem for an expert familiar with the state of the art, therefore these features have not been dealt with in detail.

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia vynálezu je opísaná konštrukcia zariadenia na skúšanie požiarnych charakteristík elektrických káblov, ako je znázornená na obr. 1a 2. Zariadenie na skúšanie požiarnych charakteristík elektrických káblov je tvorené skúšobnou komorou 1, v ktorej je umiestnený zdroj 2 infračerveného žiarenia a držiak 5, na ktorom je vertikálne pripevnený skúšaný elektrický kábel 3. V skúšobnej komore 1 je ďalej umiestnený spektrorádiometer 4 a horák 7 pripojený na tlakovú nádobu 6 horľavého plynu, umiestnenú mimo skúšobnej komory 1. Vzduch je do skúšobnej komory 1 privádzaný prirodzeným prúdením z neznázorneného okolia bočnými otvormi v jej dolnej časti. Produkty horenia sú zo skúšobnej komory 1 odvádzané otvorom v jej hornej časti do neznázorneného okolia.In this example of a specific embodiment of the invention, the construction of a device for testing the fire characteristics of electric cables is described, as shown in fig. 1a 2. The device for testing the fire characteristics of electric cables consists of a test chamber 1, in which a source of infrared radiation 2 is located and a holder 5, on which the tested electric cable 3 is vertically attached. In the test chamber 1, a spectroradiometer 4 and a burner 7 are also located connected to the pressure vessel 6 of flammable gas, located outside the test chamber 1. Air is supplied to the test chamber 1 by natural flow from the surroundings (not shown) through side openings in its lower part. Combustion products are removed from the test chamber 1 through an opening in its upper part to the surroundings, not shown.

V jednej alternatíve zdroj 2 infračerveného žiarenia, držiak 5 a horák 7 umožňujú nastavenie sklonu proti vodorovnej rovine.In one alternative, the source 2 of infrared radiation, the holder 5 and the burner 7 enable the adjustment of the inclination against the horizontal plane.

V druhej alternatíve zdroj 2 infračerveného žiarenia, držiak 5 a horák 7 neumožňujú nastavenie sklonu proti vodorovnej rovine.In the second alternative, the source 2 of infrared radiation, the holder 5 and the burner 7 do not allow adjustment of the inclination against the horizontal plane.

Funkčnosť zariadenia možno vysvetliť takto. Skúšaný elektrický kábel 3 je vnútri skúšobnej komory 1 upevnený na držiaku 5, kde je vystavený infračervenému žiareniu zo zdroja 2 infračerveného žiarenia a plameňu horáka 7 pripojeného na tlakovú nádobu 6 horľavého plynu. Vzduch je do skúšobnej komory 1 privádzaný, prirodzeným prúdením z neznázorneného okolia, bočnými otvormi v jej dolnej časti. Produkty horenia sú zo skúšobnej komory 1 odvádzané otvorom v jej hornej časti do neznázorneného okolia. Spektrálna distribúcia elektromagnetického žiarenia plameňa skúšaného elektrického kábla 3 je meraná spektrorádiometrom 4.The functionality of the device can be explained as follows. The tested electric cable 3 is fixed inside the test chamber 1 on the holder 5, where it is exposed to infrared radiation from the source 2 of infrared radiation and the flame of the burner 7 connected to the pressure vessel 6 of flammable gas. Air is supplied to the test chamber 1 by natural flow from the surroundings (not shown), through side openings in its lower part. Combustion products are removed from the test chamber 1 through an opening in its upper part to the surroundings, not shown. The spectral distribution of the electromagnetic radiation of the flame of the tested electric cable 3 is measured by the spectroradiometer 4.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Zariadenie na skúšanie požiarnych charakteristík elektrických káblov nájde priemyselné využitie predovšetkým v požiarnom skúšobníctve, pri hodnotení bezpečnosti výrobkov, posudzovaní zhody výrobkov a vo výrobe elektrických káblov.The device for testing the fire characteristics of electric cables finds industrial use primarily in fire testing, product safety evaluation, product conformity assessment and in the production of electric cables.

Claims

1. A device for testing the fire characteristics of electric cables, characterized by the fact that it consists of a test chamber (1) in which a source (2) of infrared radiation is located, a holder (5) on which the tested electric cable (3) is attached ), burner (7) and spectroradiometer (4); the burner (7) is connected to a pressure vessel (6) of flammable gas located outside the test chamber (1).

2. The device for testing the fire characteristics of electric cables according to claim 1, characterized in that the source (2) of infrared radiation, the holder (5) on which the tested electric cable (3) is attached, and the burner (7) are placed vertically on a horizontal plane.

10 3. The device for testing the fire characteristics of electric cables according to claim 1, characterized in that the source (2) of infrared radiation, the holder (5) on which the tested electric cable (3) is attached, and the burner (7) are adjustable with an inclination against the horizontal plane.