МОДУЛЬНОЕ УБЕЖИЩЕ И СПОСОБ ЕГО СООРУЖЕНИЯ
MODULAR SHELTER AND METHOD OF ITS CONSTRUCTION

Изобретение относится к убежищу, включающему модули, транспортируемые в компактном состоянии в желаемое место и затем выдвигаемые в выдвинутое состояние и скрепляемые вместе для образования воздухонепроницаемой камеры, в которой пользователи защищены от внешней среды. (Как используется здесь, ссылки на «настоящее изобретение» или «изобретение» относятся к примерным вариантам выполнения и необязательно к каждому варианту выполнения, заключенному в прилагаемой формуле.) В частности, настоящее изобретение относится к убежищу, включающему модули, транспортируемые в компактном состоянии в желаемое место и затем выдвигаемые до выдвинутого состояния и скрепляемые вместе для образования воздухонепроницаемой камеры, в которой пользователи защищены от внешней среды, при этом модули включают внутренний передний модуль, имеющий шлюз, наружный передний модуль, скользящим образом прикрепленный к внутреннему переднему модулю и скользящий по внутреннему переднему модулю между компактным состоянием и растяженным состоянием; и внутренний задний модуль и наружный задний модуль, скользящим образом прикрепленный к внутреннему заднему модулю и скользящий по внутреннему заднему модулю между компактным состоянием и растяженным состоянием.
Данный раздел описания предназначен для представления читателю различных аспектов данной области техники, которые могут относиться к различным аспектам настоящего изобретения. Последующее обсуждение предназначено для обеспечения информации для упрощения понимания настоящего изобретения. Соответственно следует понимать, что утверждения в последующем обсуждении должны быть прочтены в этом свете, а не как предусмотренные уровнем техники.
Во многих рудниках вход и выход из многих рабочих мест осуществляется через шахту. Эти шахты снабжены стальными клетями, через которые возможна транспортировка людей и оборудования наружу и внутрь. Клеть соединена стальным тросом и контролируется подъемной машиной (большим колесом для наматывания и разматывания троса).
Однако в горной промышленности портального типа транспортные средства могут перемещаться вниз по наклону на рабочие зоны. Шахты имеют строгие ограничения в размере и весе. Большинство шахтных клетей имеют размер менее 2 м × 2 м × 2 м; следовательно, очень сложно размещать большие объекты под землей.
Настоящее изобретение решает проблему сборки большого убежища из частей и его использования в шахтах с ограниченным пространством.
Настоящее изобретение относится к убежищу для защиты пользователей от внешней среды. Убежище содержит внутренний передний модуль, имеющий шлюз. Убежище содержит наружный передний модуль, скользящим образом прикрепленный к внутреннему переднему модулю. Наружный передний модуль скользит по внутреннему переднему модулю между компактным состоянием, в котором наружный передний модуль по существу охватывает внутренний передний модуль, и выдвинутым состоянием, в котором внутренний передний модуль выдвинут из наружного переднего модуля, при этом между внутренним передним модулем и наружным передним модулем находится герметичное по воздуху уплотнение. Наружный передний модуль имеет передний участок прикрепления. Убежище включает внутренний задний модуль. Убежище включает наружный задний модуль, скользящим образом прикрепленный к внутреннему заднему модулю. Наружный задний модуль скользит по внутреннему заднему модулю между компактным состоянием, в котором наружный задний модуль по существу охватывает внутренний задний модуль, и выдвинутым состоянием, в котором внутренний задний модуль выдвинут из наружного заднего модуля, при этом между внутренним задним модулем и наружным заднем модулем находится герметичное по воздуху уплотнение. Наружный задний модуль имеет задний участок прикрепления, посредством которого наружный задний модуль прикреплен к переднему участку прикрепления наружного переднего модуля. Когда наружный передний модуль и внутренний передний модуль находятся в выдвинутом состоянии, и наружный задний модуль и внутренний задний модуль находятся в выдвинутом состоянии, а наружный передний модуль и наружный задний модуль прикреплены, они образуют воздухонепроницаемую камеру, в которой пользователи защищены от внешней окружающей среды.
Настоящее изобретение относится к способу сооружения убежища для защиты пользователей от внешней окружающей среды. Способ включает стадии выдвигания внутреннего переднего модуля, имеющего шлюз от наружного переднего модуля, скользящим образом прикрепленного к внутреннему переднему модулю из компактного состояния, в котором наружный передний модуль по существу охватывает внутренний передний модуль, до выдвинутого состояния, в котором внутренний передний модуль выдвинут из наружного переднего модуля, при этом между внутренним передним модулем и наружным передним модулем находится герметичное по воздуху уплотнение. Наружный передний модуль скользит по внутреннему переднему модулю между компактным состоянием и выдвинутым состоянием. Наружный передний модуль имеет передний участок прикрепления. Также имеется стадия выдвигания внутреннего заднего модуля от наружного заднего модуля, скользящим образом прикрепленного к внутреннему заднему модулю, из компактного состояния, в котором наружный задний модуль по существу охватывает внутренний передний модуль, до выдвинутого состояния, в котором внутренний задний модуль выдвинут из наружного заднего модуля, при этом между внутренним задним модулем и наружным задним модулем находится герметичное по воздуху уплотнение. Наружный задний модуль скользит по внутреннему заднему модулю между компактным состоянием и выдвинутым состоянием. При этом наружный передний модуль имеет задний участок прикрепления. Также имеется стадия прикрепления наружного переднего модуля к наружному заднему модулю посредством прикрепляющего участка наружного переднего модуля и прикрепляющего участка наружного заднего модуля для образования воздухонепроницаемой камеры, в которой пользователи защищены от внешней окружающей среды.
На сопровождающих чертежах показаны предпочтительный вариант выполнения изобретения и предпочтительные способы применения изобретения, на которых:
Фиг.1 - вид в перспективе убежища по настоящему изобретению с неприкрепленными передним, центральным и задним модулями.
Фиг.2 - вид спереди в перспективе наружного и внутреннего передних модулей в компактном состоянии.
Фиг.3 - вид сзади в перспективе наружного и внутреннего передних модулей в компактном состоянии.
Фиг.4А - вид спереди в перспективе наружного и внутреннего передних модулей в выдвинутом состоянии.
Фиг.4В - подробный вид прикрепления внутреннего переднего фланца с передним участком прикрепления с помощью скобки.
Фиг.5 - задний вид в перспективе наружного и внутреннего передних модулей в выдвинутом состоянии.
Фиг.6 - подробный вид соединений между наружным и внутренним передними модулями и наружным передним модулем и центральным модулем.
Фиг.7 - подробный вид соединений между наружным и внутренним задними модулями и наружным задним модулем и центральным модулем.
Фиг.8 - вид сверху в перспективе собранного убежища по настоящему изобретению.
Фиг.9 - вид сзади наружного переднего модуля.
Фиг.10 - подетальный вид модулей убежища по настоящему изобретению.
Фиг.11 - вид сверху с вырезом убежища для неугольного применения.
Фиг.12 - вид сверху с вырезом убежища для угольных шахт.
Фиг.13 - схематичный эскиз альтернативной конструкции убежища.
Фиг.14 - схематичный эскиз альтернативной конструкции убежища.
Теперь, обращаясь к чертежам, на которых определенные позиции относятся к сходным или идентичным частям на некоторых видах, а именно на фиг.1-7, показано убежище 10 для защиты пользователей от внешней окружающей среды. Убежище 10 включает внутренний передний модуль 12, имеющий шлюз 22. Шлюз 22 имеет наружную дверь 34, через которую пользователи входят в шлюз 22. Убежище 10 включает наружный передний модуль 14, скользящим образом прикрепленный к внутреннему переднему модулю 12. Наружный передний модуль 14 скользит по внутреннему переднему модулю 12 между компактным состоянием, в котором наружный передний модуль 12 выдвинут из наружного переднего модуля 14, при этом между внутренним передним модулем 12 и наружным передним модулем 14 находится герметичное по воздуху уплотнение 38. Наружный передний модуль 14 имеет передний участок 52 прикрепления. Убежище 10 включает внутренний задний модуль 16. Убежище 10 включает наружный задний модуль 18, скользящий прикрепленным к внутреннему заднему модулю 16. Наружный задний модуль 18 скользит по внутреннему заднему модулю 16 между компактным состоянием, в котором наружный задний модуль 16 выдвинут из наружного заднего модуля 18, и выдвинутым состоянием, в котором внутренний задний модуль 16 выдвинут из наружного заднего модуля 18, и между внутренним задним модулем 16 и наружным задним модулем 18 находится герметичное по воздуху уплотнение 40. Наружный задний модуль 18 имеет задний участок 50 прикрепления, посредством которого наружный задний модуль 18 прикреплен к переднему участку 52 прикрепления наружного переднего модуля 14. Когда наружный передний модуль 14 и внутренний передний модуль 12 находятся в выдвинутом состоянии, и наружный передний модуль 14 и наружный задний модуль 18 прикреплены, как показано на фиг.8, они образуют воздухонепроницаемую камеру 24, в которой пользователи защищены от внешней окружающей среды. Пользователи достигают камеры 24 из шлюза 22 через внутреннюю дверь 46 в шлюзе 22, как показано на фиг.9, сообщенном с камерой 24. На фиг.10 показана взаимосвязь модулей.
Убежище 10 может включать центральный модуль 20, имеющий центральный передний участок 28 прикрепления, посредством которого центральный модуль 20 съемным образом прикреплен к переднему участку 52 прикрепления наружного переднего модуля 14, и центральный задний участок 32 прикрепления, посредством которого центральный модуль 20 съемным образом прикреплен к заднему участку 50 прикрепления наружного заднего модуля 18, как показано на фиг.1. Когда центральный модуль 20 прикреплен к наружному заднему модулю 18 и наружному переднему модулю 14, они образуют воздухонепроницаемую камеру 24. Внутренний задний модуль 16 может иметь газовый скруббер 26 для удаления углекислого газа из камеры 24, как показано на фиг.12, на которой показан вариант выполнения убежища 10 для использования в угольной шахте. См. патент США № 12/075002 как пример скруббера 26, включенного здесь по ссылке. На фиг.11 показан вариант выполнения для использования в неугольной шахте.
Внутренний задний модуль 16 может иметь баллоны 48 с дыхательным газом для подачи дыхательного газа в камеру 24, как показано на фиг.11 и 12. Шлюз 22 внутреннего переднего модуля 12 может иметь газовые баллоны 48 для очищения шлюза 22. Шлюз 22 может иметь очистительный клапан 44 шлюза 22, расположенный, например, на передней стенке внутреннего переднего модуля 12, через который газ под определенным давлением из шлюза 22 выходит во внешнюю окружающую среду. Клапан 42 давления может быть расположен на внутренней поверхности стенки шлюза 22, через который газ в камере 24 выходит в шлюз 22, а затем через очищающий клапан 44 во внешнюю среду, когда давление газа в камере 24 выше предусмотренного уровня. Наружный передний модуль 14 и наружный задний 18 могут иметь сиденья 30 для сидения пользователей, а внутренний передний модуль 12 имеет туалет 60. Сиденья 30 могут складываться против стены до необходимости в раскрытии, а также могут быть установлены под углом относительно центральной линии убежища.
Внутренний передний модуль 12 может иметь внутренний передний фланец 56, и наружный передний модуль 14 имеет наружный передний фланец 55 с передним уплотнением 38 между внутренним передним фланцем 56 и наружным передним фланцем 55, когда они прикреплены друг к другу, как показано на фиг.6. Внутренний задний модуль 16 может иметь внутренний задний фланец 53, а наружный задний модуль 18 имеет наружный задний модуль 54 с задним уплотнением 40 между внутренним задним фланцем 53 и наружным задним фланцем 54, когда они прикреплены друг к другу, как показано на фиг.7. Каждый модуль может быть выполнен из металла и взрывобезопасен, способен выдержать давление до 15 фунтов на квадратный дюйм (PSI). Например, стены модулей могут быть стальными плитами толщиной около 6 мм с усиленными внутренними и наружными ребрами. Каждый участок прикрепления может быть наружным фланцем, и между скрепленными участками прикрепления находится наружное уплотнение 36. Внутренний задний модуль 16 может включать батареи и охлаждающую систему 62, как показано на фиг.11. Уплотнения 36 могут быть прокладкой, выполненной из резины.
Настоящее изобретение относится к способу выполнения убежища 10 для защиты пользователей от внешней окружающей среды. Способ включает стадии выдвигания внутреннего переднего модуля 12, имеющего шлюз 22 от наружного переднего модуля 14, скользящим образом прикрепленного к внутреннему переднему модулю 12 из компактного состояния, в котором наружный передний модуль 14 по существу охватывает внутренний передний модуль 12, до выдвинутого состояния, в котором внутренний передний модуль 12 выдвинут из наружного переднего модуля 14, при этом между внутренним передним модулем 12 и наружным передним модулем 14 находится герметичное по воздуху уплотнение. Наружный передний модуль 14 скользит по внутреннему переднему модулю 12 между компактным состоянием и выдвинутым состоянием. Наружный передний модуль 14 имеет передний участок 52 прикрепления. Имеется стадия выдвигания внутреннего заднего модуля 16 от наружного заднего модуля 18, скользящим образом прикрепленного к внутреннему заднему модулю 16 из компактного состояния, в котором наружный задний модуль 18 по существу охватывает внутренний передний модуль 12, до выдвинутого состояния, в котором внутренний задний модуль 16 выдвинут из наружного заднего модуля 18, при этом между внутренним задним модулем 16 и наружным задним модулем 18 находится герметичное по воздуху уплотнение. Наружный задний модуль 18 скользит по внутреннему заднему модулю 16 между компактным состоянием и выдвинутым состоянием. Наружный передний модуль 14 имеет задний участок 50 прикрепления. Имеются стадия прикрепления наружного переднего модуля 14 к наружному заднему модулю 18 посредством участка прикрепления наружного переднего модуля 14 и участок прикрепления наружного заднего модуля 18 для образования воздухонепроницаемой камеры 24, в которой пользователи защищены от внешней окружающей среды.
Также возможны способы прикрепления центрального модуля 20 к наружному переднему участку прикрепления посредством центрального переднего участка 28 прикрепления центрального модуля 20 и переднего участка 52 прикрепления наружного переднего модуля 14 и прикрепления центрального участка к наружному заднему участку посредством центрального заднего участка 32 прикрепления и к заднему участку 50 прикрепления наружного заднего модуля 18 для образования воздухонепроницаемой камеры 24. Возможны стадии перемещения внутреннего и наружного переднего модуля 14 в компактном состоянии в желаемое положение, перемещая внутренний и наружный задний модуль 18 в компактном состоянии в желаемое положение, смежно с внутренним и наружным передним модулем 14, и перемещая центральный модуль 20 в желаемое положение, смежно с внутренним и наружным передним модулем 14. Также возможны стадии наружного фланца на наружном переднем модуле 14, опирающегося на крышу или наружные стенки внутреннего переднего модуля 12, когда они скользят в сторону, и внутреннего фланца, на внутреннем переднем модуле 12, имеющего крышу и внутренние стенки наружного переднего модуля 14, опирающиеся на внутренний фланец до того, как внутренний передний модуль 12 и наружный передний модуль 14 полностью вытянуты, когда внутренний и наружный фланцы контактируют друг с другом с уплотнением между ними; и свинчивания вместе внутреннего и наружного фланцев в выдвинутом состоянии.
В применении изобретения убежище 10 может быть расположено в транспортной клети, опущенной в положение, в двух или более частях. Внутренний и наружный передние модули и внутренний и наружный задние модули свинчены стальными скобами 65, как показано на фиг.4В, во время транспортировки. Находясь в компактном состоянии, внутренний передний фланец 56 внутреннего переднего модуля 12 и передний участок 52 прикрепления наружного переднего модуля 14 по существу плоские. Одна стальная скоба 65 наверху и одна стальная скоба 65 внизу свинчены к внутреннему переднему фланцу 56 и переднему участку 52 прикрепления для удерживания внутреннего и наружного передних модулей на месте. Подобным образом, находясь в компактном состоянии, внутренний задний фланец 53 внутреннего заднего фланца 16 и задний участок 50 прикрепления наружного заднего модуля 18 по существу плоские. Одна стальная скоба 65 наверху и одна стальная скоба 65 внизу свинчены к внутреннему заднему фланцу 53 и заднему участку 50 прикрепления для удерживания внутреннего и наружного задних модулей на месте. При нахождении в верном положении скобы 65 удаляются, а внутренние и наружные модули растягиваются для объединения в единое целое. Следует отметить, что внутренние и наружные модули следует размещать вместе, когда внутренний модуль изначально размещен в наружном модуле, передний фланец наружного модуля поднят так, что внутренний фланец будет проходить мимо наружного фланца и не будет им заблокирован. Внутренний фланец может также быть вдавлен вниз для прохождения мимо наружного фланца.
После растяжения внутреннего и наружного передних модулей, затем растягивающих внутренний и наружный задние модули, они свинчены вместе для образования одного большого узла с камерой 24. При необходимости может быть установлен один или более дополнительных центральных модулей, что дополнительно увеличивает внутреннюю вместимость для рассаживания камеры 24. В качестве примера каждый модуль может составлять примерно 1,4 м в ширину × 1,8 м в высоту × 1,9 м в длину.
В отличие от стандартных свинчиваемых вместе модульных убежищ убежище 10 допускает одновременное опускание в требуемое положение двух частей. Убежище 10 также обеспечивает изменение поперечных сечений узлов, что обеспечивает дополнительную прочность убежищу 10.
Конструкция и применение убежища 10
1. Угольные шахты (шахты, требующие структур, устойчивых к взрывам)
2. Неугольные шахты (также известные как шахты с твердыми породами, включающие добычу всех видов металлов, неметаллов, ценных металлов, солей и известняка)
3. Другие подземные применения, включающие без ограничения строительство туннелей, химические заводы, условия применения отравляющих веществ.
Убежище 10 включает:
1. Внутренний передний модуль 12
2. Наружный передний модуль 14
3. Внутренний задний модуль 16
4. Наружный задний модуль 18
5. Центральный модуль 20
1. Внутренний передний модуль 12.
а) Внутренний передний модуль 12 будет использоваться как шлюз 22 и как первая точка входа для шахтеров до входа в наружный передний модуль 14.
b) Область внутреннего переднего модуля 12 будет иметь давление выше атмосферного и выпуск воздуха или способность очищения воздуха.
2. Наружный передний модуль 14
а) Наружный передний модуль 14 будет скользить по внутреннему переднему модулю 12 и иметь твердое крепление вдоль фланцевых соединений, где они сходятся, с использованием болтов и гаек. Эта область также будет снабжена уплотнением 38 для остановки попадания любого газа в соединенные модули.
b) Наружный передний модуль 14 будет иметь съемные сиденья 30, прикрепленные к каждой боковой стенке для сидения работников.
3. Внутренний задний модуль 16
а) Внутренний задний модуль 16 будет использоваться для удерживания систем очистки газа, батарей, кислородных, газовых баллонов 48 и охлаждающих систем.
4. Наружный задний модуль 18
а) Наружный задний модуль 18 будет скользить по внутреннему заднему модулю 16 и иметь твердое крепление вдоль фланцевых соединений, где они сходятся, с использованием болтов и гаек. Эта область также будет снабжена уплотнением 40 для остановки попадания любого газа в соединенные модули.
b) Наружный задний модуль 18 будет иметь съемные сиденья 30, прикрепленные к каждой боковой стенке для сидения работников.
5. Центральный модуль 20
Центральный модуль 20 используется как заполняющий вариант, который может быть обеспечен для увеличения убежища 10 в любое время для вмещения большего числа шахтеров. Центральный модуль 20 будет соединяться с передним наружным и задним наружным фланцами с использованием болтов и гаек, и эти соединения также будут снабжены уплотнениями для остановки попадания газа в камеру 24.
Главные признаки скользящего модульного убежища 10
1. Малое, компактное и легко перемещаемое.
2. Две части образуют ту же величину, что и убежище в уровне техники.
3. Убежище 10 может быть растянуто для любого шахтного применения.
4. Модульная конструкция защищает оборудование от повреждения, поскольку оно отправляется полностью оснащенным.
5. Часть меньшего веса обеспечивает большую прочность благодаря прочности точки, соединяющей фланцы.
6. Прибыльная отправка и меньшие затраты на транспортировку и фрахт, поскольку 2 части имеют опорную поверхность одного целого.
7. Большее число убежищ 10 может быть отгружено одновременно благодаря уникальной конструкции.
В альтернативных вариантах выполнения предпочтительнее изогнутой формы, как показано на фиг.9, крыша укрытия и боковые стенки могут иметь небольшой изгиб для увеличения прочности и способствовать выравниванию внутренних и наружных модулей, как показано на фиг.13. Альтернативно крыша и боковые стенки могут быть выполнены из толстой гофрированной стальной пластины, как показано на фиг.14. Все остальные признаки убежища 10 остаются теми же, то есть фланцевый узел, размер модуля и т.д.
Убежище 10 выполнено для сжатых проходных путей и решает вопрос сложности большого безопасного убежища 10 в этих ограниченных условиях. Убежище может применяться в следующих производствах:
1. Угольные шахты (шахты, требующие структур, устойчивых к взрывам)
2. Неугольные шахты (также известные как шахты с твердыми породами, включающие добычу всех видов; металлов, неметаллов, ценных металлов, солей и известняка)
3. Другие подземные применения, включающие без ограничения строительство туннелей, химические заводы, условия применения отравляющих веществ.
Хотя изобретение было подробно описано выше на примере вариантов выполнения для целей иллюстрации, следует понимать, что детали приведены только для цели, и специалисту в данной области будут очевидны модификации, не выходящие из объема настоящего изобретения, определенного в прилагаемой формуле.