Легкосбрасываемая конструкция

Полезная модель относится к области строительства, а именно к легкосбрасываемым конструкциям, предназначенным для крепления в проёмах зданий и освобождающим проём при избыточном давлении, возникающем в результате взрыва.
Известна легкосбрасываемая конструкция (CN 207363532, опубл. 15.05.2018), включающая раму, в которой размещено закалённое стекло. При этом рама состоит из двух элементов, один из которых открывается при повышении давления внутри помещения. Устройство включает в себя газовые упоры и магниты, обеспечивающие открытие в случае, когда давление воздуха в помещении значительно выше давления воздуха снаружи.
Данная конструкция обладает следующими недостатками: невозможность полного открытия проёма; невозможность регулировки усилия срабатывания; низкая скорость срабатывания из-за использования газовых упоров; недостаточная герметичность конструкции, а также возможное повреждение креплений при срабатывании.
Также известна легкосбрасываемая конструкция (CN 206647006, опубл. 17.11.2017), включающая раму, створки, поворотный механизм, установленное внутри рамы в одной из створок закаленное стекло, а также замок сброса давления. При взрыве срабатывает замок сброса давления и открывает с помощью поворотного механизма одну из створок со стеклом.
Недостатками данной конструкции являются невозможность регулировки усилия, продувание и риск нежелательного срабатывания. Продувание обусловлено отсутствием в конструкции уплотнителей и второго контура запирания.
Также известна легкосбрасываемая конструкция (CN 107401356, опубл. 28.11.2017), предусматривающая специальный клапан (взрывной клапан), ломающийся при взрыве, после чего створка со стеклом открывается наружу.
Данное техническое решение обладает следующими недостатками: невозможность регулировки усилия срабатывания; отсутствие страховки-фиксатора от разрушения взрывного клапана; невозможность изготовления клапана с малым усилием срабатывания; отсутствие герметичности конструкции. Отсутствие герметичности конструкции обусловлено большими зазорами, необходимыми для открытия створки.
Также известна конструкция взрывной панели (GB 2266543, опубл. 03.11.1993), 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.
Данное техническое решение обладает следующими недостатками: относительно низкая эффективность и надежность, а также сложность в установке. Низкая эффективность обусловлены 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. Низкая надежность обусловлена тем, 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. Сложность в установке обусловлена необходимостью доступа к узлу крепления как снаружи, так и внутри помещения.
Также известная конструкция легкосбрасываемого окна (RU 2709365, опубл. 17.12.2019). Данное устройство состоит из оконной рамы и оконной створки с оконной фурнитурой с открыванием на уличную сторону. При этом в верхней и нижней части жестко установлены скрытолежащие ножничные петли, со стороны ручки на створку жестко установлен запирающий механизм, при этом ручка выполнена с узким цоколем, при этом створка выполнена с возможностью поворота на 90° и возможностью смещения к центру окна с образованием зазора между рамой и внешней частью створки, в раму жестко установлены ответные планки в местах расположения запирающих цапф, находящихся на запирающем механизме, при этом ответные планки выполнены из композитного материала, со стороны петли установлен скрытый прижим, при этом между профилем створки и стеклопакетом установлена дистанционная подкладка, устраняющая возможность смещения профиля створки в сторону стеклопакета, при этом установлен трос безопасности, жестко соединяющий раму и створку в верхнем углу со стороны петли. При этом применяется выравнивающая подкладка. При этом ответные планки выполнены из металла и креплением из поликарбоната. При этом применяется ручка с цоколем 30 мм и замком с дорнмассом 25 мм. При этом используется замок детской безопасности. При этом на нижней горизонтальной части рамного профиля с правого и левого края установлены поддерживающие трамплины, на которые устанавливается оконная створка.
Данное устройство обладает следующими недостатками: относительно низкая надежность срабатывания самой конструкции, а также сложность в эксплуатации и невозможность регулирования усилия разрушения. Использованные в конструкции ответные планки не обеспечивают достаточную надежность срабатывания. Кроме того, совмещение механизма, отвечающего за сброс элемента при взрыве, в одном узле с запорной арматурой приводит к повышенному износу. При этом в вышеприведенной конструкции отсутствует возможность проверки состояния ответных планок. Также данная конструкция содержит достаточно много конструктивных элементов, что усложняет и удорожает конструкцию.
Наиболее близким к заявляемому устройству является легкосбрасываемая конструкция (RU 2731966, опубл. 09.09.2020). Данное устройство состоит из неподвижной коробки и легкосбрасываемого элемента с заполнением, соединенных между собой с помощью предохранительного запорного устройства с разрушаемым элементом. При этом неподвижная коробка выполнена в виде Г-образного профиля, а легкосбрасываемый элемент выполнен из Т-образного профиля, ребро которого с помощью предохранительного запорного устройства соединено с внутренней стороной Г-образного профиля, а одна из внутренних сторон полки T-образного профиля сопряжена с Г-образным профилем, при этом другая внутренняя сторона полки Т-образного профиля соединена с заполнением. Данное техническое решение принято за прототип.
Прототип обладает достаточно высокой надежностью по сравнению с вышеперечисленными аналогами, что обеспечивается за счет использования предохранительного запорного устройства, включающего опорный элемент, разрушаемый элемент и крепежный элемент. Недостатком описанного технического решения является более низкая эффективность в сравнении с заявляемой полезной моделью, обусловленная сложностью входящих в состав конструкции деталей, 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. К недостаткам также можно отнести затраты на производство данной конструкции.
Технической проблемой является необходимость разработки простой в производстве, сборке и установке легкосбрасываемой конструкции, лишенной вышеприведённых недостатков.
Технический результат заявляемой полезной модели состоит в упрощении процесса установки легкосбрасываемой конструкции как в оконную раму, так и в створку при сохранении высокой надежности и эффективности срабатывания, а также в наличии меньшего количества конструктивных элементов.
Технический результат достигается тем, что в легкосбрасываемой конструкции, состоящей из стеклопакета, профиля и предохранительного запорного устройства (ПЗУ), состоящего из кронштейна, крепежного элемента в виде винта, разрушаемой шайбы и элементов для крепления на профиле, дополнительно присутствует прижимной элемент, причем стеклопакет закреплен между прижимным элементом и профилем, а крепежный элемент в виде винта проходит последовательно через разрушаемую шайбу, кронштейн, профиль и прижимной элемент, обеспечивая фиксацию стеклопакета до срабатывания.
На фигуре представлена заявляемая легкосбрасываемая конструкция, которая включает стеклопакет 1, профиль 2, прижимной элемент и ПЗУ. ПЗУ включает кронштейн 3, крепежный элемент 4 в виде винта, разрушаемую шайбу 5 и элементы для крепления на профиле. При этом стеклопакет зажат между прижимным элементом и профилем 2 за счет ПЗУ. Для этого кронштейн 3 закреплен на профиле 2, а крепежный элемент 4 в виде винта последовательно проходит через разрушаемую шайбу 5, кронштейн 3, профиль 2 и прижимной элемент. За прижимным элементом крепежный элемент 4 в виде винта закреплен гайкой. В местах сопряжения стеклопакета 1 с прижимным элементом и профилем 2 предпочтительно приклеен уплотнитель. Предпочтительно легкосбрасываемая конструкция включает, по меньшей мере, два ПЗУ и, соответственно, по меньшей мере, два прижимных элемента, что повышает прочность конструкции и надежность срабатывания. При этом при рассмотрении конструкции во фронтальной плоскости в таком варианте реализации два прижимных элемента, соединенные с разрушаемой шайбой 5, расположены на двух противоположных сторонах конструкции. В предпочтительном варианте реализации полезной модели прижимной элемент выполнен Г-образным. В наиболее предпочтительном варианте Г-образный прижимной элемент состоит из металлической пластины 6, которая прижимает стеклопакет 1, из дистанционной втулки 7, соединенной с металлической пластиной 6 (с помощью крепежного элемента 4, например, винта) и наплава 8 рамы окна. Причем металлическая дистанционная втулка 7 соединена с крепежным элементом 4 в виде винта, а металлическая пластина 6 расположена внутри наплава 8 рамы окна перпендикулярно дистанционной втулке 7 и соединена с ней.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
Под воздействием нагрузки от внутреннего давления срабатывает ПЗУ, а именно крепежный элемент 4 в виде винта ломает, продавливая своей головкой, разрушаемую шайбу 5 и проходит через отверстие в кронштейне 3. Продолжая движение, крепежный элемент 4 в виде винта последовательно проходит через отверстия в профиле 2 и далее через прижимной элемент. Таким образом, крепежный элемент 4 в виде винта отсоединяется от профиля 2, что приводит к освобождению прижимного элемента и стеклопакета 1, который под воздействием нагрузки уходит наружу. Таким образом освобождается проем, через который сбрасывается давление внутри помещения, что защищает здание от разрушения.
Заявляемая полезная модель поясняется примерами.
Пример 1.
Был собран образец заявляемого устройства для исследования эффективности срабатывания при имитации взрывных нагрузок, в котором в качестве прижимного элемента выступает металлическая пластина. При испытаниях моделировали условия, приближенные к реальным. Для этого коробка Образца была крепко зафиксирована к бетонной конструкции, а к легкосбрасываемому элементу был с помощью двух вакуумных стеклодомкратов прикреплен трос, соединенный с динамометром и силовым агрегатом. В ходе испытаний силовой агрегат тянул трос до момента отсоединения легкосбрасываемого элемента от коробки. При этом динамометр постоянно измерял и регистрировал усилие до конца эксперимента. В конце эксперимента легкосбрасываемый элемент был полностью отсоединен от коробки.
В результате испытаний разрушаемая шайба предохранительного запорного устройства сработала при усилии 0,5 кПа, что входит в необходимые диапазоны (до 0,7 кПа).
Пример 2.
Был собран образец заявляемого устройства для исследования эффективности срабатывания при имитации взрывных нагрузок, включающий прижимной элемент, состоящий из металлической пластины, дистанционной втулки и наплава рамы окна. При испытаниях моделировали условия, приближенные к реальным. Для этого коробка Образца была крепко зафиксирована к бетонной конструкции, а к легкосбрасываемому элементу был с помощью двух вакуумных стеклодомкратов прикреплен трос, соединенный с динамометром и силовым агрегатом. В ходе испытаний силовой агрегат тянул трос до момента отсоединения легкосбрасываемого элемента от коробки. При этом динамометр постоянно измерял и регистрировал усилие до конца эксперимента. В конце эксперимента легкосбрасываемый элемент был полностью отсоединен от коробки.
В результате испытаний разрушаемая шайба предохранительного запорного устройства сработала при усилии 0,5 кПа, что входит в необходимые диапазоны (до 0,7 кПа).
Таким образом, при использовании заявляемой полезной модели достигается упрощение процесса установки легкосбрасываемой конструкции в оконную раму или створку при сохранении высокой надежности и эффективности срабатывания, а также в обеспечении использования меньшего количества деталей.