ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМАЯ ОГРАЖДАЮЩАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Полезная модель относится к области промышленного строительства, в частности к ограждающим конструкциям помещений с взрывоопасной средой (взрывоопасным оборудованием, материалами и т.д.) и может быть использована для крепления к несущим каркасам стенам зданий и сооружений в качестве легкосбрасываемых элементов, в частности оконных блоков или сэндвич-панелей, смещаемых при избыточном давлении, возникающем в результате аварий, в частности при дефлагационном взрыве во взрывоопасных помещениях.
Из уровня техники известно изобретение «Легкосбрасываемая конструкция ограждения» по авторскому свидетельству СССР №1506040 SU, от 07.09.1989, заявка №4154770/23-30 от 02.12.1986 г., МПК Е04В 1/98, Е04Н 9/00, включающая лист с отверстием в месте крепления с размещенной в нем основной шайбой, крепежную деталь с головкой и дополнительную шайбу, разрушаемую при избыточном давлении, выполненную с ослабляющим желобом, расположенным концентрично относительно крепежной детали и имеющим в плане круговой или квадратный контур, не выходящий за габарит основной шайбы, при этом внешний участок дополнительной шайбы за ослабляющим желобом разделен на участки ослабляющими канавками, которые выполнены парными и расположенными по обе стороны шайбы, которая выполнена слоистой.
Головка крепежной детали описанной конструкции располагается снаружи помещения, при этом сама крепежная деталь проходит сквозь сбрасываемый элемент. Различные атмосферные воздействия могут приводить к проникновению осадков внутрь узла крепления, что впоследствии может привести к коррозии узла крепления с последующим его разрушением, что в свою очередь снижает эксплуатационные характеристики и надежность конструкции. Также недостатком является необходимость сквозного отверстия в сбрасываемом элементе, что создает условия для формирования мостика холода и снижает эффективность и надежность устройства в целом.
Известна полезная модель «Легкосбрасываемая оконная конструкция» по патенту РФ №63403 от 21.12.2006 г., заявка №2006147108/22 от 27.12.2006, МПК Е06В 3/00 Е06В 5/12, включающая оконный блок с рамой со стеклопакетом и с уплотнителем, опорными элементами и, по меньшей мере, с двумя узлами крепления, состоящими из связанных с оконным блоком базовых элементов и саморезов-шпилек, оснащенных разрушаемыми элементами, которые закреплены на упомянутых выше саморезах-шпильках, посредством распорных втулок, при этом рама со стеклопакетом установлена в оконном блоке с помощью упомянутых узлов крепления, теплоизолирующего материала, паро- и гидроизолирующих лент, причем узлы крепления включают связанные с оконным блоком базовые элементы, выполненные в виде кронштейнов, а распорные втулки выполнены с кольцевым выступом в виде дистанционных втулок из материала, не образующего искр при соударении со сталью, и установлены с возможностью исключения возникновение контакта саморезов-шпилек и базовых кронштейнов, при этом опорные элементы выполнены из древесины твердых пород с твердостью менее 80 ед. по Шору А. пропитанных антисептиком, а в качестве уплотнителя используется базальтовая минеральная вата, причем в качестве базовых кронштейнов используется уголковый металлопрофиль, выполненный с горизонтально расположенным пазом в местах установки деталей узла крепления, а дистанционные втулки выполнены из эбонита, при этом в качестве разрушаемых элементов используют закрепленные посредством фиксаторов на неметаллических дистанционных втулках фторопластовые диски с калиброванной толщиной, которые дополнительно закрепляются на саморезах-шпильках, посредством резьбового соединения.
Также из уровня техники известна полезная модель «Легкосбрасываемая ограждающая конструкция взрывоопасных помещений» по патенту РФ №119780 от 27.08.2012, заявка 2012117879/03 от 27.04.2012, МПК В04Н 9/00, содержащая стеновую панель, соединенную с каркасом здания временной связью, и стеновые панели, жестко связанные с каркасом здания, причем стеновая панель, соединенная с каркасом здания временной связью, представляет собой легкосбрасываемую сэндвич-панель, которая связана с каркасом здания с помощью монтажных швов с пароизолирующим и теплоизолирующим материалами и гидроизолирующими лентами и опорных кронштейнов и оснащена, по меньшей мере, двумя, связанными с опорными кронштейнами, разрушаемыми узлами крепления, каждый из которых состоит из оснащенной разрушаемым элементом базовой втулки, которая закреплена на легкосбрасываемой сэндвич-панели и связана с упомянутым разрушаемым элементом посредством шпильки и дистанционной втулки из капролона, установленной на упомянутой шпильке, причем каждый кронштейн выполнен с пазом в местах установки деталей разрушаемого узла крепления, а дистанционная втулка выполнена с кольцевым выступом и установлена с возможностью исключения возникновения контакта шпильки и кронштейна, при этом в качестве теплоизолирующего материала используется минеральная вата, а в качестве опорных кронштейнов используется уголковый металлопрофиль, выполненный с горизонтально расположенным пазом в местах установки деталей разрушаемого узла крепления, в качестве разрушаемых элементов используют фторопластовые диски с калиброванной толщиной, закрепленные на шпильках, посредством резьбового соединения, при этом монтажные швы с внутренней и внешней стороны здания защищены нательниками, а верхние монтажные швы с наружной стороны здания защищены козырьками.
В описанных выше конструкциях площадь контакта шпильки и разрушаемого элемента определяется диаметром шпильки, шагом резьбового соединения и толщиной фторопластового диска и от этого соотношения зависит величина усилия срабатывания узла крепления. Во время взрыва, при повышении давления в помещении резьбовое соединение разрушается и происходит высвобождение шпильки из узла крепления, что в свою очередь приводит к отсоединению сбрасываемого элемента. Однако в силу особенностей конструкции узла крепления и хрупкости разрушаемого элемента нет возможности получить необходимое усилие срабатывания узла при повышении давления в помещении менее определенного предела, в частности менее 70 кгс/кв.м, что в свою очередь снижает эффективность самой легкосбрасываемой ограждающей конструкции и повышает угрозу разрушения здания.
Известно изобретение «Конструкция взрывной панели» по патентной заявке Великобритании на изобретение №2 266 543 А, дата публикации 03.11.1993 г., МПК Е04В 1/98, выбранная в качестве прототипа, включающая опорную раму с по меньшей мере одним отверстием и по меньшей мере одну панель для сброса давления, разъемно закрепленную на опорной раме, средство для разъемного крепления панели к раме, включающее в себя запорный узел, состоящий из болта, гайки и шайбы, закрепленной под головкой болта, проходящий через панель, через кольцевую шайбу, установленную в отверстие опорной рамы и имеющий на конце, проходящем через указанное отверстие максимальный боковой размер меньше минимального размера отверстия и удерживающую разрушаемую шайбу, имеющую один или несколько радиальных деформируемых или разрушаемых выступов, которые могут быть выполнены с возможностью изгиба, при этом удерживающая разрушаемая шайба выполнена из алюминия, а запорный узел из нержавеющей стали. При возникновении значительного избыточного давления выступы разрушаемой шайбы деформируются или разрушаются, тем самым позволяя запорному узлу пройти сквозь отверстие в раме и таким образом освободить и сбросить панель.
Одним из недостатков описанного технического решения является низкая эффективность, обусловленная сложностью входящих в состав конструкции деталей, требующих высокоточного оборудования для их производства, при этом из-за большого количества деталей, возникает трудность в регулировании усилия срабатывания, которая в некоторых случаях может привести к несрабатыванию конструкции на заданное усилие и к разрушению здания. Другим явным недостатком описанного технического решения является низкая надежность, вытекающая из конструктивных особенностей узла крепления. В описанном выше техническом решении панель для сброса давления (смещаемый элемент) крепится к опорной раме (опорному элементу) посредством узла крепления, который проходит насквозь смещаемый элемент и монтируется как снаружи, так и изнутри помещения. Это, в свою очередь, приводит к тому, что часть узла крепления, находящаяся снаружи помещения постоянно подвергается различным атмосферным воздействиям, в частности высокой влажности и отрицательным температурам воздуха. В процессе эксплуатации такая панель и элементы узла крепления, находящиеся снаружи помещения в результате попадания влаги и воздействия холода могут подвергаться коррозии, что в свою очередь приведет к разъединению узла крепления и выпадению смещаемого элемента. Необходимо отметить, что требование доступа к узлу крепления как снаружи, так и внутри помещения усложняет монтаж конструкции в целом.
Задачей заявленной полезной модели является создание простой, надежной и эффективной легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции для взрывоопасных помещений.
Техническим результатом использования предлагаемой полезной модели является повышение надежности сбрасывания при выполнении ограждения.
Технический результат достигается тем, что в легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции для взрывоопасных помещений, включающей опорный элемент, выполненный с по меньшей мере одним отверстием, с размещенной в нем с зазором дистанционной шайбой, смещаемый элемент, прикрепленный к опорному элементу с возможностью отсоединения, и разрушаемый узел крепления, включающий крепежный элемент с головкой, проходящий через отверстие в опорном элементе и через дистанционную шайбу и имеющий максимальный боковой размер на конце меньше минимального размера отверстия, и разрушаемый элемент, выполненный в виде шайбы, размещенной между головкой крепежного элемента и опорным элементом, в качестве опорного элемента используют, по меньшей мере один опорный кронштейн, жестко связанный с несущей конструкцией здания с внутренней стороны помещения, а крепежный элемент с головкой закреплен внутри смещаемого элемента с внутренней стороны помещения, при этом дистанционная шайба установлена в отверстие в опорном кронштейне с зазором, при этом крепежный элемент с головкой может быть выполнен в виде винта, например самонарезающего винта, а смещаемый элемент может быть выполнен в виде оконного блока, в виде сэндвич-панели, в виде кассеты, секции ограждения здания, а разрушаемый элемент может быть выполнен с прорезями, из хрупкого материала с достаточной прочностью, например, экструзивного полиметилметакрилата.
Установка крепежного элемента с головкой внутри смещаемого элемента позволяет производить монтаж легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции с внутренней стороны помещения, что существенно упрощает сам процесс сборочно-монтажных работ. Размещение всех деталей узла крепления с внутренней стороны помещения сводит к минимуму влияние негативных атмосферных воздействий на узел крепления, повышая надежность и эффективность конструкции в целом и увеличивая срок ее службы.
Установка дистанционной шайбы в отверстие в опорном кронштейне ограничивает смещение крепежного элемента с головкой перпендикулярно его оси в процессе эксплуатации легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции настолько, чтобы предотвратить зацепление головки крепежного элемента о край отверстия, тем самым способствуя беспрепятственному ее прохождению через отверстие в опорном кронштейне в момент разрушения шайбы в процессе взрыва, что в свою очередь повышает эффективность и надежность срабатывания конструкции. При этом зазор между дистанционной шайбой и краем отверстия в кронштейне позволяет смещаемому элементу совершать микродвижения в направлении перпендикулярном оси крепежного элемента с головкой, вследствие чего повышается устойчивость заявляемой конструкции к воздействию разного рода эксплуатационных нагрузок, в частности вибрации и температурных деформаций. При срабатывании легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции наличие указанного зазора способствует более легкому разъединению смещаемого элемента с опорным кронштейном и сбрасыванию его вместе с крепежом, и, как следствие, ведет к повышению надежности сбрасывания при выполнении ограждения
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фигуре 1 представлена легкосбрасываемая ограждающая строительная конструкция со смещаемым элементом в виде оконного блока.
На фигуре 2 представлена легкосбрасываемая ограждающая строительная конструкция со смещаемым элементом в виде сэндвич-панели.
На представленных фигурах:
1. Смещаемый элемент;
2. Опорный кронштейн;
3. Дистанционная шайба;
4. Отверстие в кронштейне;
5. Винт;
6. Зазор;
7. Разрушаемая шайба;
8. Крепление кронштейна к каркасу (стене) здания;
9. Стена или силовой каркас здания.
Легкосбрасываемая ограждающая строительная конструкция состоит из связанного при помощи крепления 8 с силовым каркасом здания 9 опорного кронштейна 2 и смещаемого элемента 1, прикрепленного с внутренней стороны помещения к опорному кронштейну 2 при помощи винта 5, который проходит через отверстие в опорном кронштейне 4, через дистанционную шайбу 3, установленную в отверстие в кронштейне 4 с зазором 6, и через разрушаемую шайбу 7, которую винт 5 своей головкой прижимает к опорному кронштейну 2.
Полезная модель работает следующим образом.
Смещаемый элемент 1 легкосбрасываемой конструкции под воздействием нагрузки от аварийного внутреннего взрыва смещается наружу относительно стены или силового каркаса здания 9, вместе с ним перемещается закрепленный в смещаемом элементе 1 винт 5, который ломает, продавливая своей головкой разрушаемую шайбу 7 через отверстие 4. Продолжая движение, винт 5 вместе с дистанционной шайбой 3 проходит через отверстие в кронштейне 4 и смещаемый элемент 1 отсоединяется от опорного кронштейна 2 и освобождает сбросной проем. При этом опорный кронштейн 2 остается прикрепленным к каркасу здания 9 креплением 8. Дистанционная шайба 3 устраняет риск зацепления головки винта 5 о край отверстия в кронштейне 4 при прохождении винта 5 через отверстие в кронштейне 4, а зазор 6 способствует более легкому разъединению смещаемого элемента 1 с опорным кронштейном 2.
Разрушаемые узлы крепления разработанной автором полезной модели удовлетворяют следующим условиям:
- деструкция разрушаемой шайбы при возникновении внутри помещения избыточного давления вследствие взрыва, действующего на закрепленный с помощью разрушаемого узла крепления смещаемый элемент легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции;
- гарантированное сохранение целостности разрушаемой шайбы разрушаемого узла крепления при воздействии эксплуатационных и отрицательных ветровых нагрузок на закрепленный с его помощью смещаемый элемент легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции.
Вес смещаемого элемента легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции воспринимают и передают на несущие конструкции (например, стены) здания опорные кронштейны. В зависимости от площади, конфигурации смещаемого элемента определяется оптимальное количество разрушаемых узлов крепления и опорных кронштейнов для легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции для взрывоопасных помещений, при этом нагрузка срабатывания может варьироваться в пределах, определяемых расчетом.
Нагрузка для срабатывания разрушаемого узла крепления подбирается путем изменения параметров деталей устройства:
Диаметром отверстия кронштейна
Толщиной разрушаемой шайбы
Материалом разрушаемой шайбы
Боковым размером головки винта
Наличием, формой, размером и расположением прорезей на разрушаемой шайбе.
Разрушаемая шайба должна удовлетворять следующим характеристикам:
- Неизменность характеристик в процессе эксплуатации;
- Повторяемость показателей состава и размерности применяемых материала в партии;
- Устойчивость к действию влаги, бактерий и микроорганизмов;
- Легкость механической обработки;
- Неизменность характеристик в температурном диапазоне от+5 до+40°С;
- Необходимая прочность материала при этом - «взрывная» хрупкость. Экструзивный полиметилметакрилат соответствует всем перечисленным характеристикам и может быть использован для изготовления разрушаемых элементов, входящих в состав узла крепления.
Таким образом, описанные выше особенности конструкции и оптимально подобранные параметры составляющих деталей позволяют достигнуть высокой надежности сбрасывания при выполнении ограждения.