УСТРОЙСТВО КОЧЕТОВА ВЗРЫВОЗАЩИТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
KOCHETOV DEVICE FOR EXPLOSION PROTECTION OF INDUSTRIAL BUILDINGS

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 устройство взрывозащиты, описанное в патенте РФ №2548427, кл. Е04В 1/92, (прототип), состоящим в том, что осуществляют установку в ограждающих конструкциях здания, в котором функционирует взрывоопасное и пожароопасное оборудование, взрывозащитных элементов.
Технически достижимый результат - повышение надежности работы персонала во взрывоопасных помещениях.
Это достигается тем, что в устройстве взрывозащиты производственных зданий, заключающемся в том, что осуществляют установку в ограждающих конструкциях здания, в котором функционирует взрывоопасное и пожароопасное оборудование, взрывозащитных элементов, взрывоопасное и пожароопасное оборудование устанавливают на фундаменте здания, а в боковых и верхних ограждениях производственного здания выполняют взрывозащитные элементы, причем для боковых ограждений устраивают взрывозащитные элементы в виде предохранительных разрушающихся конструкций ограждения зданий, а для верхних ограждений - в виде взрывозащитных плит на кровле или чердачном перекрытии здания с находящимися в нем взрывоопасными объектами, а взрывозащитные элементы выполняют в виде взрывозащитной плиты, содержащей металлический бронированный каркас с металлической бронированной обшивкой и наполнителем - свинцом, которая имеет в торцах четыре неподвижных патрубка-опоры, а в покрытии здания жестко заделаны четыре опорных стержня, которые телескопически вставлены в неподвижные патрубки-опоры панели, при этом наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух - свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни выполнены упругими, а к торцам опорных стержней, со стороны, обращенной к металлическому каркасу, прикрепляют дополнительные элементы, демпфирующие воздействие ударной волны, или дополнительные элементы выполняют из эластомера, например полиуретана, или дополнительные элементы выполняют комбинированными, например упругодемпфирующими, в виде упругого элемента, например пружины, заполненной полиуретаном, а взрывозащитные элементы выполняют в виде предохранительной разрушающейся конструкции ограждения, содержащей железобетонные панели, каждая из которых состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей, при этом неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер, размещенных по контуру разрушающейся части, а разрушающаяся часть выполнена в виде, по крайней мере, двух коаксиально расположенных углублений в стене здания, одно из которых, внешнее, образовано плоскостями правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другое - внутреннее, представляет собой две наклонные поверхности, соединенные ребром, с образованием паза, при этом толщина стены от ребра до внешней поверхности ограждения здания должна быть не менее δ=20 мм, при этом при воздействии ударной, взрывной нагрузки этот участок стены может быть разделен на отдельные части, взрывозащитную плиту снабжают на опорных стержнях втулками из быстроразрушающегося материала, например стекла, типа «триплекс», которые размещают между дополнительными элементами и металлическим каркасом с бронированной металлической обшивкой, а к несущим ребрам, размещенным по контуру организованно разрушающейся конструкции, прикрепляют, по крайне мере, три горизонтальных стержня, на которых располагают бронированный экран, который фиксируют на стержнях стопорными элементами, и оснащают организованно разрушающуюся конструкцию встроенной системой оповещения о чрезвычайной ситуации, которую выполняют в виде индикатора безопасности, закрепленного между фланцами, один из которых жестко закреплен на несущих ребрах, размещенных по контуру организованно разрушающейся конструкции, а другой - на бронированном экране, со стороны наклонных поверхностей, соединенных ребром, обращенных в его сторону, а бронированный экран фиксируют на стержнях через упругие элементы стопорными элементами, при этом фланцы соединяют элементом, на котором закреплен индикатор безопасности, выполненный в виде датчика, реагирующего на деформацию, выход которого соединяют с усилителем сигнала, а выход с усилителя сигнала соединяют со входом устройства системы оповещения об аварийной ситуации.
На фиг. 1 представлена схема устройства взрывозащиты производственных зданий, на фиг. 2 - схема взрывозащитной плиты покрытия (или кровли) взрывоопасного объекта, на фиг. 3 - схема предохранительной разрушающейся конструкции ограждения зданий.
Устройство для реализации способа (фиг. 1) взрывозащиты производственных зданий состоит из расположенного на слое грунта фундамента, на котором установлено взрывоопасное и пожароопасное оборудование. В ограждениях (боковых и верхних) производственного здания выполнены взрывозащитные элементы в виде: для боковых ограждений - в виде предохранительных разрушающихся конструкций ограждения зданий, а для верхних ограждений (покрытий) - в виде взрывозащитной плиты на кровле или чердачном перекрытии здания со взрывоопасными объектами.
Взрывозащитная плита (фиг. 2) состоит из бронированного металлического каркаса 1 с бронированной металлической обшивкой 2 и наполнителем - свинцом 3. В покрытии объекта у проема 8 симметрично относительно оси заделаны четыре опорных стержня 4, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры 6, заделанные в плите. Для фиксации предельного положения плиты 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 выполнены упругими. Наполнитель может быть выполнен по форме в виде шарообразной крошки одного диаметра; или в виде шарообразной крошки разного диаметра. Наполнитель может быть выполнен в виде крошки произвольной формы разного диаметрального (максимального по внешнему, произвольной формы, контуру крошки) размера. К листам-упорам 5, со стороны, обращенной к металлическому каркасу 1 с бронированной металлической обшивкой 2, прикреплены дополнительные элементы 7, демпфирующие воздействие ударной волны. Дополнительные элементы 7 могут быть выполнены из эластомера, например полиуретана. Дополнительные элементы 7 могут быть выполнены комбинированными (на чертеже не показано), например упругодемпфирующими в виде упругого элемента, например пружины, заполненной полиуретаном.
Между дополнительными элементами 7 и металлическим каркасом 1 с бронированной металлической обшивкой 2, на опорных стержнях 4 установлены втулки 9 из быстроразрушающегося материала, например стекла, типа «триплекс».
max
Предохранительная разрушающаяся конструкция ограждения (фиг. 3) безфонарных зданий (организованно разрушающаяся конструкция - ОРК), в которых отсутствуют оконные проемы, состоит из железобетонных панелей размером 6000×1800 мм. Для большинства газовоздушных смесей (ГВС) максимальное давление взрыва в замкнутом объеме p при μ=1 составляет 0,7÷1,0 МПа, т.е. в 6÷9 раз превышает атмосферное давление. Такое давление создает нагрузку, существенно превышающую несущую способность конструкций (стен, перекрытий) промышленных зданий. Очевидно, что такое большое давление допускать нельзя. Для этого при разработке проекта производства предусматриваются проемы. Рассмотрим основные сценарии, приводящие к возгоранию горючих систем (ГС) для сжатых газов - разгерметизация оборудования с образованием газовоздушных смесей; для ЛВЖ - аварийный разлив жидкости с образованием паровоздушных смесей; для пылей - скопление пыли на поверхностях конструкций и оборудования с образованием пылевоздушных смесей.
Панель состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей. Неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер (200×150 мм), размещенных по контуру ОРК. Разрушающаяся часть выполнена в виде, по крайней мере, двух коаксиально расположенных ниш (углублений в стене здания), одна из которых, внешняя, образована плоскостями 11, 12, 13, 14 правильной четырехугольной усеченной пирамидой с прямоугольным основанием, а другая – внутренняя, представляет собой две наклонные поверхности 15 и 16, соединенные ребром 17, с образованием паза, при этом толщина стены от ребра 17 до внешней поверхности ограждения здания должна быть не менее δ=20 мм. За счет этих пазов в стене здания при воздействии ударной, взрывной нагрузки этот участок стены может быть разделен на отдельные части. Соединение разрушающихся частей панели в пазах производится арматурой (на чертеже не показано) с таким расчетом, чтобы плиты не деформировались при перевозке, монтаже и ветровой нагрузке. К несущим ребрам 18, размещенным по контуру организованно разрушающейся конструкции, прикреплены, по крайне мере, три горизонтальных стержня 21, на которых расположен бронированный экран 20, который фиксируется на стержнях стопорными элементами 19.
Предохранительная разрушающаяся конструкция ограждения оснащена встроенной системой оповещения о чрезвычайной ситуации с индикатором безопасности, которая состоит из узла крепления «слабого звена» в системе безопасности взрывоопасного объекта, реагирующего на возникновение аварийной ситуации и выполненного в виде индикатора безопасности 26, закрепленного между фланцами 23 и 24, один из которых жестко закреплен на несущих ребрах 18, размещенных по контуру организованно разрушающейся конструкции (фланец 23), а другой (фланец 24) - на бронированном экране 20, со стороны наклонных поверхностей 15 и 16, соединенных ребром 17, обращенных в его сторону. Бронированный экран 20 фиксируется на стержнях 21 через упругие элементы 22 стопорными элементами 19 и служит для отражения летящих при взрыве осколков конструкции. Фланцы 23 и 24 соединены элементом 25, например шпилькой с гайками, на котором закреплен индикатор безопасности 26, выполненный в виде датчика, реагирующего на деформацию, например тензорезистора (тензодатчика), выход которого соединен с усилителем сигнала, например тензоусилителем 27, а выход тензоусилителя 27 соединен со входом устройства системы оповещения 28 об аварийной ситуации.
Встроенная система оповещения о чрезвычайной ситуации с индикатором безопасности работает следующим образом.
Звено, реагирующее на аварийную ситуацию, выполненное в виде датчика индикатора безопасности 26, закрепленного на элементе 25, соединяющего фланцы 23 и 24, например в виде шпильки с гайками, причем на шпильке выполнен участок меньшего поперечного сечения, на котором закреплен тензодатчик, и который испытывает разрывную деформацию, и сигнал с которого поступает на вход усилителя 27, а выход с усилителя 27 соединяют со входом устройства оповещения 28 об аварийной ситуации.
Устройство взрывозащиты производственных зданий работает следующим образом.
На фундаменте здания устанавливают взрывоопасное и пожароопасное оборудование. В ограждениях (боковых и верхних) производственного здания выполняют взрывозащитные элементы. Для боковых ограждений устраивают взрывозащитные элементы в виде предохранительных разрушающихся конструкций ограждения зданий, а для верхних ограждений - в виде взрывозащитных плит на кровле или чердачном перекрытии здания со взрывоопасными объектами.
При взрыве внутри производственного помещения (на чертеже не показано) воздействием ударной волны сначала вскрывается предохранительная разрушающаяся конструкция ограждения, оснащенная встроенной системой оповещения о чрезвычайной ситуации, при этом ее осколки ударяются о бронированный экран 20, который по стержням 21 отодвигается от несущих ребер 18, размещенных по контуру организованно разрушающейся конструкции, в сторону упругих элементов 22, размещенных между стопорными элементами 19 и бронированным экраном 20, при этом срабатывает система оповещения о возникновении чрезвычайной ситуации за счет возникшей деформации датчика индикатора безопасности 26, закрепленного на элементе 25, соединяющем фланцы 23 и 24.
Если после этого избыточное давление в здании продолжает увеличиваться, то оно сбрасывается через открытый проем 8 за счет подъема взрывозащитной плиты от воздействия более мощной ударной волны. После взрыва и спада избыточного давления, опустившись, плита перекрывает проем 8 и вредные вещества не поступают в атмосферу. Для фиксации предельного положения плиты служат листы-упоры 5. Для того чтобы сдемпфировать (смягчить) ударные нагрузки при возврате плиты, наполнитель металлического каркаса 1 выполнен в виде дисперсной системы воздух - свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни 4 выполнены упругими. Кроме того, дополнительные элементы 7 оказывают демпфирующее воздействие ударной волне, но сначала плита преодолевает сопротивление втулки 9 из быстроразрушающегося материала, например стекла, типа «триплекс».
Использование предложенного технического решения позволяет осуществить предотвращение взрывоопасных объектов от разрушения и снижение поступления вредных веществ в атмосферу при аварийном взрыве.