Стыковое соединение элементов пневматического сооружения
BUTT CONNECTION OF PNEUMATIC STRUCTURE ELEMENTS

Изобретение относится к области строительства мобильных быстровозводимых конструкций, имеющих полную заводскую готовность на этапе изготовления, в частности, к временным технологическим и бытовым сооружениям для временного размещения людей, различных производств и общественных заведений, а именно, к пневматическим строительным конструкциям, использующимся в различных отраслях народного хозяйства в качестве ангаров, складских и производственных помещений, выставочных павильонов и спортивных залов, быстровозводимых дельфинариев и ремонтных баз на севере, и может быть использовано в качестве стыкового соединения элементов, в том числе силовых оболочек пневматических элементов пневматических зданий и сооружений, для которых требуется подвод воздуха низкого давления от насосной станции и поддержание формы сооружения в рабочем состоянии без дополнительных затрат.
Известно устройство для крепления пневматического сооружения по авторскому свидетельству СССР №485202, кл. Е04В 1/345, 1975 г., включающее оболочку, опорный пояс которой смонтирован на опорном стержневом контуре, закрепленном в желобообразном пазу фундамента при помощи соединительного элемента, а соединительный элемент содержит балансир, размещенный в пазу фундамента, и серьгу, шарнирно соединенную с балансиром и опорным контуром.
Недостатком указанного устройства является неэкономичность и нерентабельность производства, кроме того, большая сложность монтажа и демонтажа крепления. Кроме того, устройство предназначено для крепления пневматической оболочки к фундаменту при монтаже и возведении пневматических сооружений, а не для соединения пневматических и других элементов пневматического сооружения.
Известно устройство для крепления пневматической оболочки по авторскому свидетельству СССР №696120, кл. Е04В 1/345, 1979 г., включающее круглый стержень с несущими серьгами и охватывающий жесткий элемент, который выполнен в виде отрезка втулки, разрезанной по образующей, и жестко закреплен в проушинах несущих «серег», причем диаметр втулки определяется из соотношения.
Данное приспособление для крепления пневматической оболочки будет особенно эффективно при применении для транспортабельных оболочек многократного пользования и пневматических надувных опалубок.
Это устройство предназначено для крепления пневматической оболочки на несущем каркасе или фундаменте при монтаже и возведении пневматических сооружений и не используется для соединения пневматических и других элементов, в том числе пневматических элементов пневматического сооружения.
Известно соединение пневматических стержней по авторскому свидетельству СССР №508582, кл. Е04В 1/345, 1976 г., содержащее кольца из мягкого малорастяжимого материала, кольца сопряжены между собой по общей хорде и в месте сопряжения усилены жестким элементом, а жесткий элемент выполнен в виде двух пластин, закрепленных на кольцах и соединенных между собой, например, болтами.
Данное соединение пневматических стержней позволяет получить легкие сборно-разборные самоподъемные, простые в монтаже и устойчивые при эксплуатации пневмокаркасные сооружения в виде арочного или рамного каркаса, кружальносетчатого свода, а также сплошного свода, плиты или купола из пересекающихся или примыкающих друг к другу отдельных прямолинейных или криволинейных пнемостержней.
Соединение представляет собой простую конструкцию стыка, обладает определенной надежностью и простотой монтажа, но от него не требуют обеспечения герметичности и равнопрочности, так как в соединении не используют пневматические агрегаты для регулирования, настройки и отслеживания работоспособности пневматического сооружения.
Известен узел соединения пневматических элементов по авторскому свидетельству СССР №1481363, кл. Е04Н 15/20, 1989 г., включающий пневматическую соединительную деталь одного из соединяемых элементов, размещенную в полости, образованной другим из соединяемых элементов. Полость пневматического элемента выполнена в виде гнезда, имеющего форму усеченного конуса с зафиксированной оттяжками нижней плоскостью, а пневматическая соединительная деталь имеет форму, повторяющую форму гнезда.
С помощью этого узла можно быстро собирать различные сборно-разборные, простые в монтаже и устойчивые в эксплуатации пневмокаркасные конструкции.
Однако, узел имеет достаточно непростую конструкцию, которая не обеспечивает герметичность и равнопрочность соединения в достаточной мере, не позволяет установить пневматические агрегаты для регулирования, настройки и отслеживания работоспособности пневматического сооружения.
Известно стыковое соединение элементов сборного пневматического сооружения по авторскому свидетельству СССР №360451, кл. Е04В 1/345, 1972 г., включающее накладные пояса с петлями. Накладные пояса смонтированы на наружных и внутренних поверхностях стыкуемых элементов, причем каждый пояс снабжен шнуровкой типа «петля в петлю», а между шнуровками каждых поясов расположены герметизирующие прокладки.
Однако, соединение не обеспечивает достаточной герметичности и не предусмотрен для установки пневматических агрегатов.
Известно стыковое соединение силовых оболочек пневматических элементов пневматических зданий и сооружений по авторскому свидетельству СССР №319707, кл. Е04В 1/345, 1971 г., принятое заявителем за прототип. В одной из силовых оболочек с внутренней стороны закреплено жесткое кольцо и расположен конец другой силовой оболочки, на которой снаружи закреплено также жесткое составное кольцо с наружным диаметром, большим, чем внутренний диаметр кольца первой силовой оболочки.
Вторую (другую) силовую оболочку перегибают по месту стыка составного кольца, закрепленного на второй силовой оболочке, и вставляют в первую силовую оболочку. Затем в герметичные камеры подают воздух. Наружное составное кольцо, опираясь на внутреннее составное кольцо, образует соединение пневматических элементов конструкции.
Данное соединение не обеспечивает нужной герметичности стыкового соединения и его равнопрочности, а отсюда и надежности, и простоты монтажа. Кроме того, оно не приспособлено для использования пневматических агрегатов.
Технической проблемой создания стыковых соединений элементов пневматического сооружения является обеспечение ими герметичности и равнопрочности самого соединения, надежности и простоты монтажа, а также герметичности пневматического сооружения в целом, при этом сохраняя простоту стыка элементов, в том числе соединение пневматических агрегатов с силовой оболочкой сооружения, снижение трудоемкости изготовления стыковых соединений и их монтажа, и, главное, повышение надежности конструкции.
Поставленная проблема решается тем, что в предлагаемом решении стыковое соединение элементов пневматического сооружения, содержащего оболочку несущей конструкции, выполненную в виде набора отдельных воздушных камер, установку подачи воздуха с воздуховодами, пневматические агрегаты размещенные на оболочке и соединенные с воздуховодами, включающее внутреннее жесткое кольцо, закрепленное с внутренней стороны оболочки, и наружное жесткое кольцо, закрепленное с наружной стороны оболочки, внутреннее жесткое кольцо выполнено в виде внутреннего фланца с возможностью установки с внутренней стороны воздушной камеры оболочки несущей конструкции, а наружное жесткое кольцо выполнено в виде наружного фланца с возможностью установки с наружной стороны воздушной камеры оболочки несущей конструкции, а стыковое соединение внутреннего и наружного фланцев по плоскости сопряжения фланцев образует фланцевое соединение, причем образованное фланцевое соединение выполнено жестким и герметичным.
Кроме того, для усиления герметичности соединения фланцев каждый из них снабжен эластичной манжетой, а жесткость соединения фланцев друг с другом обеспечена за счет, по меньшей мере, резьбового соединения.
Кроме того, наружный фланец фланцевого соединения выполнен с возможностью подсоединения к нему пневматического агрегата или подсоединения выходной части воздуховода установки подачи воздуха.
Кроме того, оно выполнено неразъемным или разъемным.
Технический результат от использования заявленного изобретения заключается в том, что за счет выполнения стыкового соединения элементов пневматического сооружения в виде фланцевого соединения, жесткого и герметичного, неразъемного или разъемного, обеспечена необходимая герметичность и равнопрочность не только самого соединения, но и герметичность и надежность пневматического сооружения, а также в результате использования данного технического решения появилась возможность установки пневматических агрегатов, в том числе обратных и редукционных клапанов, датчиков, соединительных штуцеров на силовой оболочке пневматического сооружения, сохраняя герметичность такого стыкового соединения и надежность конструкции, а также использование такого соединения значительно снижает расходы на строительство временных сооружений и обеспечивает возведение надежных пневматических строительных сооружений для временного размещения людей, различных производств и общественных заведений.
На фиг. 1 изображен общий вид пневматического сооружения, вид спереди и вид сверху;
на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, где изображены установка подачи воздуха с воздуховодами, обратный клапан коллектора, обратные запорные клапаны на каждой воздушной камере, редукционные клапаны на каждой воздушной камере;
на фиг. 3 изображен узел I на фиг. 2, стыковое фланцевое соединение воздуховода нагнетания воздуха непосредственно в воздушную камеру с воздуховодом-коллектором, а также фланцевое соединение обратного запорного клапана с воздушной камерой;
на фиг. 4 изображен узел II на фиг. 2, стыковое фланцевое соединение редукционного клапана низкого давления с воздушной камерой.
Пневматическое сооружение содержит пневматическую оболочку несущей конструкции, выполненную в виде набора отдельных воздушных камер 1, установку подачи воздуха 2 с воздуховодами 3 и 4.
Воздуховод 3 предназначен для подачи воздуха от установки подачи воздуха 2 и выполнен в виде коллектора, а воздуховод 4 соединен с воздуховодом-коллектором 3 и предназначен для нагнетания воздуха непосредственно в воздушную камеру 1, подведен к каждой воздушной камере 1 и жестко и герметично соединен с ней. А каждая воздушная камера 1 снабжена обратным запорным клапаном 5, к которому подсоединен воздуховод 4 нагнетания воздуха непосредственно в воздушную камеру 1.
На поверхности каждой воздушной камеры 1 установлен редукционный клапан 6 низкого давления, работающий как индивидуальное средство сброса избыточного давления в каждой воздушной камере 1 и как устройство аварийной защиты тех же воздушных камер 1 пневматической оболочки несущей конструкции, на которых он установлен, предохраняя их от разрыва. Редукционный клапан 6 является аварийным элементом в экстренных случаях при повышении допустимого внутреннего давления в воздушных камерах 1.
Кроме того, на выходе установки подачи воздуха 2 и на входе в коллектор 3 жестко и герметично установлен обратный клапан 7 коллектора 3 для предотвращения выхода воздуха из коллектора 3 и сохранения в нем рабочего давления воздуха при отключенной установке подачи воздуха 2.
Кроме названных клапанов на поверхности оболочки пневматического сооружения могут быть размещены другие различные пневматические агрегаты и все они жестко и герметично устанавливаются на оболочке и соединяются с другими элементами пневматического сооружения за счет предложенного стыкового фланцевого соединения.
Стыковое соединение элементов пневматического сооружения включает внутренний фланец 8, который выполнен с возможностью установки с внутренней стороны воздушной камеры 1 оболочки несущей конструкции, и наружный фланец 9, который выполнен с возможностью установки с наружной стороны воздушной камеры 1 оболочки несущей конструкции. Причем каждый фланец 8 и 9 выполнен с возможностью соединения друг с другом, а также каждый из них может быть выполнен любой формы.
Стыковое соединение внутреннего 8 и наружного 9 фланцев по плоскости сопряжения фланцев образует жесткое и герметичное фланцевое соединение, которое может быть выполнено как неразъемным, так и разъемным, но герметичным. Неразъемное фланцевое соединение может быть выполнено за счет, например, использования клея, или за счет использования заклепок. А разъемным фланцевое соединение может быть за счет использования резьбового соединения, в заявленном решении использовано, например, болтовое соединение.
Основной задачей заявленного технического решения является обеспечение герметичности и равнопрочности соединения. Поэтому для обеспечения гарантированной герметичности в конструкции соединения использована эластичная манжета 10. Причем эластичной манжетой снабжен каждый фланец внутренний 8 и наружный 9, которая размещена на фланцах с возможностью сопряжения с двух сторон с оболочкой воздушной камеры 1 при установке каждого из клапанов 5 или 6. При установке обратного запорного клапана 5 на поверхность воздушной камеры 1 с целью пропуска воздуха во внутрь воздушной камеры 1 и удержания воздуха в ней. И при установке редукционного клапана 6 низкого давления на поверхности воздушной камеры 1 с целью сброса избыточного давления из воздушной камеры 1 при повышении допустимого внутреннего давления в ней. Также герметизируют сопряжение поверхностей воздуховодов 3 и 4 при их соединении между собой, используя эластичную манжету 10.
Жесткость соединения фланцев 8 и 9 друг с другом и его равнопрочность обеспечивают за счет, по меньшей мере, резьбового соединения 11, в котором, например, гайка неподвижно закреплена на внутреннем фланце 8, а наружный фланец 9 прижимают, например, болтом к внутреннему фланцу 8. При этом гайки размещают равномерно по периметру внутреннего фланца 8, что обеспечивает равномерное крепление наружного фланца 9 к внутреннему 8, обеспечивая тем самым равномерность соединения и усиливая герметичность фланцевого соединения в том числе благодаря использованию в каждом фланце эластичной манжеты 10.
Если внутренний фланец 8 закреплен с внутренней стороны воздушной камеры 1 оболочки несущей оболочки и выполнен для соединения с наружным фланцем 9, то наружный фланец 9 фланцевого соединения выполнен с возможностью подсоединения к нему в том числе какого-либо пневматического агрегата, например, обратного запорного клапана 5 и 7, редукционного клапана 6 низкого давления или подсоединения выходной части воздуховода 3 и 4 установки подачи воздуха 2. Такое исполнение наружного фланца 9 и фланцевого соединения дает возможность размещения пневматических агрегатов, в том числе обратных и редукционных клапанов, датчиков, соединительных штуцеров на силовой оболочке пневматического сооружения, сохраняя герметичность такого сооружения и надежность конструкции.
Стыковое соединение элементов пневматического сооружения работает следующим образом.
Мобильное быстровозводимое пневматическое сооружение размещают на местности, закрепляют его основание, и, после чего, подключают его к установке подачи воздуха 2 для накачки воздухом воздушных камер 1 оболочки несущей конструкции.
Для этого к установке подачи воздуха 2 через обратный клапан 7 коллектора 3 подсоединяют воздуховод-коллектор 3 посредством фланцевого соединения. Далее к выходам коллектора 3 по количеству воздушных камер 1 в оболочке несущей конструкции подсоединяют воздуховоды 4 для нагнетания воздуха непосредственно в каждую воздушную камеру 1 также посредством фланцевого соединения (фиг. 3), используя для этого преимущественно разъемное фланцевое соединение.
Затем выходную часть воздуховода 4 установки подачи воздуха 2 жестко и герметично подсоединяют к обратному запорному клапану 5, с одной стороны, а с другой стороны к обратному запорному клапану 5 жестко и герметично подсоединяют наружный фланец 9 фланцевого соединения и затем, посредством этого же наружного фланца 9, подсобранную конструкцию из обратного запорного клапана 5 и воздуховода 4, соединяют с уже установленным внутри воздушной камеры 1 на оболочке внутренним фланцем 8. Внутренний фланец 8 размещен симметрично относительно входного отверстия, в которое затем вводят для установки обратный запорный клапан 5, а жестко установленные на фланце 8 гайки совмещают с установочными отверстиями на поверхности воздушной камеры 1 для дальнейшей установки в них крепежных болтов резьбового соединения 11.
Для окончательной сборки системы подачи воздуха к воздушным камерам и установки обратного запорного клапана 5 на поверхности воздушной камеры 1 закрепленный на его поверхности наружный фланец 9 с крепежными болтами совмещают с внутренним фланцем 8 так, чтобы крепежные болты вошли в установочные отверстия на поверхности воздушной камеры 1 и совместились с гайками, после чего скрепляют болты с гайками и окончательно затягивают их, получая при этом фланцевое соединение жесткое и герметичное обратного запорного клапана 5 с воздушной камерой 1. Обратный запорный клапан 5 установлен на поверхности воздушной камеры с выходом во внутрь воздушной камеры 1 оболочки и удерживает воздух в ней и не допускает его утечки из камеры, удерживая постоянное внутреннее рабочее давление.
Таким образом подсоединяют каждую воздушную камеру 1 к своему воздуховоду 4 для нагнетания воздуха через коллектор воздуховода 3 подачи воздуха от установки подачи воздуха 2.
Аналогично устанавливают редукционный клапан 6 низкого давления на поверхность каждой воздушной камеры 1. Предварительно наружный фланец 9 устанавливают на поверхность редукционного клапана 6 низкого давления, а внутренний фланец 8 также симметрично размещают относительно входного отверстия, в которое затем вводят для установки редукционный клапан 6, а жестко установленные на фланце 8 гайки совмещают с установочными отверстиями на поверхности воздушной камеры 1 для дальнейшей установки в них крепежных болтов резьбового соединения 11. Далее наружный фланец 9 с крепежными болтами совмещают с внутренним фланцем 8 так, чтобы крепежные болты вошли в установочные отверстия на поверхности воздушной камеры 1 и совместились с гайками, после чего скрепляют болты с гайками и окончательно затягивают их, получая при этом фланцевое соединение жесткое и герметичное редукционного клапана 6 низкого давления с воздушной камерой 1. Редукционный клапан 6 низкого давления установлен на поверхности воздушной камеры 1 с выходом наружу оболочки и работает как индивидуальное средство сброса избыточного давления в каждой воздушной камере 1 и как устройство аварийной защиты тех же воздушных камер от разрыва.
Подсоединив систему подачи воздуха к воздушным камерам 1 оболочки, включают установку подачи воздуха 2, которая нагнетает воздух в коллектор воздуховода 3 и воздуховоды 4 для подачи воздуха в воздушные камеры 1. Наполнив воздушные камеры 1 оболочки воздухом, и добившись нужного давления в воздушных камерах 1, необходимого для удержания оболочки несущей конструкции в рабочем состоянии, отключают установку подачи воздуха 2. А фланцевое соединение, используемое в конструкции пневматического сооружения, предохраняет воздушные камеры 1 от утечки воздуха через стыковое соединение и обеспечивает устойчивость мягкой оболочки и сохраняет форму пневматического сооружения.
Использование предлагаемого технического решения за счет выполнения стыкового соединения элементов пневматического сооружения в виде фланцевого соединения жесткого и герметичного, неразъемного или разъемного, обеспечена необходимая герметичность и равнопрочность не только самого соединения, но и герметичность и надежность пневматического сооружения, а также появилась возможность установки пневматических агрегатов, в том числе обратных и редукционных клапанов, различных датчиков, соединительных штуцеров на силовой оболочке пневматического сооружения, сохраняя при этом герметичность каждого такого стыкового соединения и надежность конструкции для временного размещения людей, различных производств и общественных заведений.