ПРОТИВОВЗРЫВНАЯ ПАНЕЛЬ С ДЕМПФИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ
ANTI-EXPLOSION PANEL WITH DAMPER DEVICE

Изобретение относится к защитным устройствам, применяющимся во взрывоопасных и радиоактивных объектах, таких как легкосбрасываемые панели и кровли, противовзрывные ограждения и заслонки, клапаны избыточного давления.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является противовзрывная панель по патенту РФ №2533390, кл. Е04В 1/92 (прототип), состоящая из бронированного металлического каркаса с бронированной металлической обшивкой и наполнителем - свинцом. В покрытии объекта у проема заделаны четыре опорных стержня, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры, заделанные в панели. Для фиксации предельного положения панели к торцам опорных стержней приварены листы-упоры.
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 в противовзрывной панели с демпфирующим устройством, содержащей металлический бронированный каркас с металлической бронированной обшивкой и наполнителем - свинцом, имеющая в торцах четыре неподвижных патрубка-опоры, а 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 снаружи опорных стержней расположены упругодемпфирующие элементы, один конец которых упирается в бронированную металлическую обшивку, а другой в листы-упоры, расположенные в верхней части опорных стержней, упругодемпфирующие элементы выполнены в виде пневматических демпфирующих элементов из резинокордных оболочек конической формы, имеющих центральное отверстие, в которое входит стержень, а неподвижные патрубки-опоры, заделанные в панели, выполнены, в осевом сечении криволинейной формы, например гиперболической, упругодемпфирующий элемент, один конец которого упирается в бронированную металлическую обшивку, а другой - в листы-упоры, выполнен в виде комбинированной пружины, содержащей цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй, зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана, а зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, в мас. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении-1:(0,2-1,0); в количестве 28÷34%; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении - 1:(0,1-1,0); в количестве 12÷19%: графит в количестве 7÷18%; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния в количестве 7÷15%; баритовый концентрат в количестве 20÷35%; тальк в количестве 1,5÷3,0%.
На фиг. 1 представлена схема противовзрывной панели с демпфирующим устройством покрытия (или кровли) взрывоопасного или радиоактивного объекта, на фиг. 2 представлен вариант противовзрывной панели с быстроразрушающейся втулкой, на фиг. 3 - вариант противовзрывной панели с пневматическими демпфирующими элементами, на фиг. 4 - схема передвижения панели с гиперболической поверхностью патрубков-опор 6 вверх по конической резинокордной оболочке демпфирующего устройства, на фиг. 3 представлен вариант упруго демпфирующего элемента 10, один конец которого упирается в бронированную металлическую обшивку 2, а другой - в листы-упоры 5, расположенные в верхней части опорных стержней 4.
Противовзрывная панель с демпфирующим устройством 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 могут быть выполнены упругими.
Снаружи опорных стержней расположены упругодемпфирующие элементы 10, один конец которых упирается в бронированную металлическую обшивку 2, а другой - в листы-упоры 5, расположенные в верхней части опорных стержней 4.
Упругодемпфирующие элементы 10 могут быть выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин, внешняя винтовая поверхность которых покрыта вибродемпфирующей мастикой, например типа ВД-17.
Возможен вариант (фиг. 2), когда для фиксации предельного положения панели к торцам опорных упругих стержней 4 с листами-упорами 5 прикреплен демпфирующий элемент 11 (фиг. 2), предназначенный для демпфирования ударных нагрузок панели о листы-упоры 5.
Демпфирующий элемент 11 прикреплен оппозитно панели и направлен в ее сторону, т.е. навстречу ее движению во время взрыва.
Демпфирующий элемент 11 выполнен в виде объемного тела с внутренней полостью и поверхностями, эквидистантными поверхностям панели, при этом его внутренняя полость заполнена дисперсной системы воздух-свинец, а свинец выполнен в виде крошки, шарообразной формы.
Возможен вариант, когда между демпфирующим элементом 11, прикрепленным оппозитно панели и металлическим каркасом 1 с бронированной металлической обшивкой 2, на опорных стержнях 4 установлены втулки 12 из быстроразрушающегося материала, например стекла, типа «триплекс».
Возможен вариант, когда между демпфирующим элементом 11, прикрепленным оппозитно панели и металлическим каркасом 1 с бронированной металлической обшивкой 2, на опорных стержнях 4 установлены пневматические демпфирующие элементы 13, выполненные из резинокордных оболочек, например конической формы, имеющих центральное отверстие 15, в которое входит стержень 4. При этом неподвижные патрубки-опоры 6, заделанные в панели, выполнены, в осевом сечении, криволинейной формы 14, например гиперболической.
Противовзрывная панель с демпфирующим устройством работает следующим образом.
При взрыве внутри производственного помещения (на чертеже не показано) происходит подъем панели 1 от воздействия ударной волны и через открытый проем 8 сбрасывается избыточное давление.
При этом упругодемпфирующие элементы 10 сжимаются, гася энергию взрыва, а затем возвращают панель в исходное состояние.
Внешняя винтовая поверхность упругодемпфирующих элементов 10 покрыта вибродемпфирующей мастикой, например типа ВД-17, которая дополнительно способствует демпфированию взрывной волны.
При взрывном движении вверх панели по упругим стержням 4 она встречает на своем пути демпфирующий элемент 11, при взаимодействии с которым происходит гашение энергии взрыва.
Выполнение демпфирующих элементов 13 в виде резинокордных оболочек позволяет при увеличении взрывной нагрузки более интенсивно противостоять передвижению панели к листам-упорам 5 за счет возрастающей площади поперечного сечения резинокордных оболочек конической формы и увеличения трения гиперболической поверхности патрубков-опор 6 о коническую поверхность пневматических демпфирующих элементов 13.
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. 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 могут быть выполнены упругими.
Использование предложенного технического решения позволяет осуществить предотвращение взрывоопасных объектов от разрушения и снижение поступления вредных веществ в атмосферу при аварийном взрыве.
Возможен вариант выполнения упругодемпфирующего элемента 10 (фиг. 5), один конец которого упирается в бронированную металлическую обшивку 2, а другой - в листы-упоры 5, расположенные в верхней части опорных стержней 4, в виде комбинированной пружины со встроенным демпфером, содержащей цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 18 и 19 со встречно направленными концами 21 и 20 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 16 и 17 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.
Первая часть винтовой пружины 18 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 19 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 21 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 20, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 17, загерметизирован, например, при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).
В полости второй части 19 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 18 пружины, зазоры 22 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 18 и 19 пружины.
Первую часть 18 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 23 из демпфирующего материала, например полиуретана. Зазоры в первой части 18 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 23 из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, в мас. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении - 1:(0,2-1,0); в количестве 28÷34%; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении - 1:(0,1-1,0); в количестве 12÷19%: графит в количестве 7÷18%; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния в количестве 7÷15%; баритовый концентрат в количестве 20÷35%; тальк в количестве 1,5÷3,0%.