ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ ПАНЕЛЬ
EXPLOSION-PROOF PANEL

Изобретение относится к защитным устройствам, применяющимся во взрывоопасных объектах, таким как легкосбрасываемые панели и кровли, противовзрывные ограждения и заслонки, клапаны избыточного давления.
Известен взрывной клапан [1] (рис. 4 на стр. 45), состоящий из корпуса, футерованного грузового затвора, подвижно соединенного с корпусом клапана посредством не менее трех гибких связей, в виде цепей, и перекрывающего отверстие в корпусе защищаемого объекта.
Известен взрывозащитный клапан для технологического оборудования [2, 3], состоящий из корпуса, футерованного грузового затвора, подвижно соединенного с корпусом клапана посредством не менее трех гибких связей в виде цепей, теплоизоляционного элемента и герметизирующей мембраны. К корпусу клапана крепится предохранительное устройство, которое закреплено своей верхней частью на шарнирном рычаге, а нижней - на верхней цилиндрической части корпуса, имеющее разрывной элемент в виде проволоки.
Недостатком известного устройства является то, что мембрана используется для герметизации клапана, т.е. она является практически полностью разгруженной, и на давление срабатывания клапана существенного влияния не оказывает, а установка дополнительного предохранительного устройства усложняет конструкцию, делая ее менее надежной.
Известно взрывозащитное устройство по патенту РФ № 130657 [4], содержащее корпус клапана, теплоизолирующий и разрывной элементы, футерованный грузовой затвор, подвижно соединенный с корпусом клапана посредством не менее трех гибких связей, например в виде цепей, один конец которых шарнирно соединен с корпусом клапана, а другой - шарнирно соединен с грузовым затвором, при этом корпус клапана выполнен в виде нижней цилиндрической, средней конической и верхней цилиндрической частей, причем в нижней цилиндрической части размещен футерованный грузовой затвор.
Недостатком известного решения является сравнительно невысокая надежность из-за того, что гибкие связи, выполненные в виде цепей, работают рывками, с ударами, так как отсутствует система демпфирования грузового затвора.
Известно взрывозащитное устройство по патенту РФ № 131841, F16D 3/04 [5], содержащее корпус клапана, теплоизолирующий и разрывной элементы, футерованный грузовой затвор, подвижно соединенный с корпусом клапана посредством не менее трех гибких связей, при этом футерованный грузовой затвор выполнен с системой демпфирования, закрепленной на горизонтальных перемычках стержней, и обращенное в сторону грузового затвора, а каждое из трех демпфирующих устройств выполнено в виде круглого диска, на котором закреплено посредством винтов основание демпфирующего устройства, выполненного из жесткого вибродемпфирующего материала типа «Агат», которое соединено со втулкой из эластомера.
Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность системы демпфирования грузового затвора из-за применения жестких вибродемпфирующих материалов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является взрывозащитная разрушающаяся конструкция ограждения зданий по патенту РФ № 131757, Кл. Е04В 1/92 [6], (прототип), состоящая из бронированного металлического каркаса с бронированной металлической обшивкой и наполнителем - свинцом. В покрытии объекта у проема заделаны четыре опорных стержня, телескопически вставленных в неподвижные патрубки-опоры, заделанные в панели. Для фиксации предельного положения панели к торцам опорных стержней приварены листы-упоры.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая надежность из-за невысокой эффективности системы демпфирования грузового затвора.
Технически достижимый результат - повышение надежности срабатывания взрывозащитных устройств при аварийном взрыве на объекте и обеспечение возврата этих конструкций в исходное положение после взрыва.
Это достигается тем, что во взрывозащитной панели, содержащей металлический бронированный каркас с металлической бронированной обшивкой и наполнителем - свинцом, имеющей в торцах четыре неподвижных патрубка-опоры, при этом в покрытии взрывоопасного объекта жестко заделаны четыре опорных стержня, которые телескопически вставлены в неподвижные патрубки-опоры панели, наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни выполнены упругими, а также дополнительно содержит упругодемпфирующиеся разрушающиеся элементы одноразового действия, которые крепятся на опорных стержнях к листам-упорам посредством демпфирующего основания винтами, а к основанию, коаксиально стержню, жестко прикреплена выполненная в виде усеченного конуса втулка, причем ее нижнее основание усеченного конуса связано с основанием, а в верхнее основание усеченного конуса упирается элемент одноразового действия, выполненный в виде втулки из хрупкого разрушающегося материала, например фарфора, которая поджимается снизу зажимным элементом втулочного типа с канавками для фиксации упругой части разрушающегося элемента, выполненной в виде конической пружины, обращенной своим верхним основанием в сторону зажимного элемента втулочного типа, а нижнее основание конической пружины закреплено в канавках демпфирующего основания посредством литьевого полиуретана, а фиксация зажимного элемента втулочного типа осуществляется посредством защелок, установленных на поверхности стержня.
На фиг. 1 представлена схема противовзрывной панели покрытия (или кровли) взрывоопасного или радиоактивного объекта, на фиг. 2 - схема упругодемпфирующегося разрушающегося элемента одноразового действия.
Взрывозащитная панель (фиг. 1) состоит из бронированного металлического каркаса 1 с бронированной металлической обшивкой 2 и наполнителем - свинцом 3. В покрытии объекта 7 у проема 8 симметрично относительно оси 9 заделаны четыре опорных стержня 4, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры 6, заделанные в панели. Для фиксации предельного положения панели к торцам опорных стержней 4 приварены листы-упоры 5. Для того чтобы сдемпфировать (смягчить) ударные нагрузки при возврате панели, наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни 4 выполнены упругими. К листам-упорам 5 крепится упругодемпфирующийся  разрушающийся элемент 10 одноразового действия.
Наполнитель может быть выполнен по форме в виде шарообразной крошки одного диаметра; в виде шарообразной крошки разного диаметра. Наполнитель может быть выполнен в виде крошки произвольной формы разного диаметрального (максимального по внешнему, произвольной формы, контуру крошки) размера.
Упругодемпфирующийся разрушающийся элемент 10 одноразового действия (фиг. 2) крепится на опорных стержнях 4 к листам-упорам 5 посредством демпфирующего основания 11 винтами 12. К основанию 11, коаксиально стержню 4, жестко прикреплена выполненная в виде усеченного конуса втулка 14, причем ее нижнее основание усеченного конуса связано с основанием 11, а в верхнее основание усеченного конуса упирается втулка 15 из полиуретана, которая поджимается снизу зажимным элементом 17 втулочного типа с канавками 18 для фиксации упругой части разрушающегося элемента 10, выполненной в виде конической пружины, обращенной своим верхним основанием в сторону зажимного элемента 17 втулочного типа, а нижнее основание конической пружины 13 закреплено в канавках (на чертеже не показано) демпфирующего основания 11 посредством литьевого полиуретана. Элемент одноразового действия выполнен в виде по крайней мере трех стержней 19 из хрупкого разрушающегося материала, например фарфора, размещенных между листами-упорами 5 и зажимным элементом 17 втулочного типа с канавками 18 для фиксации упругой части разрушающегося элемента. При этом один конец каждого стержня 19 посредством шарниров 20 закреплен на листах-упорах 5, а стержни 19 расположены с наклоном порядка 15°÷25° в сторону от упругодемпфирующего разрушающегося элемента 15 одноразового действия.
Фиксация зажимного элемента 17 втулочного типа осуществляется посредством защелок 16, установленных на поверхности стержня 4.
Сборка упругодемпфирующегося разрушающегося элемента 10 одноразового действия осуществляется в следующей последовательности. К стержню 4, перпендикулярно его оси, приваривается лист-упор 5, после чего к нему винтами 12 крепится основание 11, имеющее канавки (не показано) для установки нижнего основания конической пружины 13, которое заливаются литьевым полиуретаном. После чего на стержне 4 устанавливается втулка 15, выполненная из хрупкого разрушающегося материала, которая поджимается зажимным элементом 17 втулочного типа с канавками 18 для фиксации верхнего основания конической пружины 13. Фиксация этого положения осуществляется посредством защелок 16, установленных на поверхности стержня 4. Таким образом, разрушающийся элемент 10 готов к установке на противовзрывную панель.
Взрывозащитная панель работает следующим образом.
При взрыве внутри производственного помещения (не показано) происходит подъем панели от воздействия ударной волны и через открытый проем 8 сбрасывается избыточное давление. Так как один конец каждого стержня 19 посредством шарниров 20 закреплен на листах-упорах 5, а стержни 19 расположены с наклоном порядка 15°÷25°, то при небольшой силе ударной волны свободные концы стержней 19 за счет шарниров 20 соскользят (отодвинутся) в сторону от упругодемпфирующего разрушающегося элемента 15 одноразового действия, при этом сохранится их целостность и многократность использования.
После взрыва и спада избыточного давления, опустившись, панель перекрывает проем 8 и вредные вещества не поступают в атмосферу. Для фиксации предельного положения панели служат листы-упоры 5.
Упругодемпфирующийся разрушающийся элемент 10 одноразового действия работает следующим образом.
При подъеме панели 1 от воздействия ударной волны она упирается в зажимной элемент 17 втулочного типа, который освобождается от фиксаторов (защелок) 16 на стержне 4, в результате чего начинает сжиматься коническая пружина 13. При дальнейшем движении зажимного элемента 17 вверх он разрушает элемент одноразового действия, который выполнен в виде по крайней мере трех стержней 19 из хрупкого разрушающегося материала, например фарфора, и сжимает выполненную в виде усеченного конуса втулку 14, которая меняет форму и выбивает верхнее основание конической пружины 13, освобождая путь для дальнейшего продвижения зажимного элемента 17 по стержню 4 до взаимодействия его с демпфирующим основанием 11. В случае большого (более 5 КПа) давления взрывной волны либо срезается сварочное соединение, которое крепит опорные стержни 4 к листам-упорам 5, либо происходит заклинивание и разрыв стержней 4.
Для того чтобы сдемпфировать (смягчить) ударные нагрузки при возврате панели, наполнитель металлического каркаса 1 выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни 4 выполнены упругими.
Использование предложенного технического решения позволяет осуществить предотвращение взрывоопасных объектов от разрушения и снижение поступления вредных веществ в атмосферу при аварийном взрыве.
Источники  информации
1. Кочетов О.С. Расчет взрывозащитных устройств. Журнал «Безопасность труда в промышленности», № 4, 2010, стр. 43-49.
2. Дурнев Р.А., Кочетов О.С., Иванова О.Ю. Взрывозащитный клапан // Патент РФ на полезную модель № 120736. Опубликовано 27.09.2012. Бюллетень изобретений № 27.
3. Дурнев Р.А., Кочетов О.С., Иванова О.Ю. Стенд для испытаний разрушающихся элементов конструкций зданий и сооружений // Патент РФ на полезную модель № 123104. Опубликовано 20.12.2012. Бюллетень изобретений № 35.
4. Дурнев Р.А., Иванова О.Ю., Кочетов О.С. Взрывозащитное устройство с разрывной мембраной // Патент РФ на полезную модель № 130657. Опубликовано 27.07.2013. Бюллетень изобретений № 21.
5. Аюбов Э.Н., Омельченко М.В., Кочетов О.С., Тараканов А.Ю., Скубак Н.Ю., Поляков И.А. Взрывозащитный клапан // Патент РФ на полезную модель № 131841. Опубликовано 27.08.2013. Бюллетень изобретений № 24.
6. Дурнев Р.А., Иванова О.Ю., Кочетов О.С. Взрывозащитная разрушающаяся конструкция ограждения зданий // Патент РФ на полезную модель № 131757. Опубликовано 27.08.2013. Бюллетень изобретений № 24.