СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ОТ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ ГАЗОПАРОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ПОМЕЩЕНИЙ Российский патент 2007 года по МПК E04H9/00 

Описание патента на изобретение RU2301312C2

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для открывания оконного проема различных зданий и сооружений при дефлаграционном взрыве в них.

Уровень техники

В качестве защиты от внутренних дефлаграционных взрывов в настоящее время применяется одинарное и двойное остекление или так называемые легкосбрасываемые конструкции (ЛСК) - стеновые и навесные панели и другие предохранительные конструкции.

Все они работают по схожему принципу: вскрытие происходит при достижении определенного значения давления внутри помещения, т.е. давления вскрытия.

До сего времени существуют три относительно надежных способа размыкания замкнутого объема помещения:

1. Остекление помещения выполняется стеклом не толще 3 мм в один слой. Такое остекление в начальной стадии развития дефлаграции разрушается, открывая выход газам в окружающее пространство. Это - самый простой и дешевый в исполнении, но и самый опасный и дорогой в эксплуатации. При разрушении стекла люди, находящиеся на улице, будут поражены его осколками. Попытка сделать стекло безосколочным за счет установки ударопрочных пленок повышает его прочность и делает неразрушимым вплоть до давления 25-35 кПа. Кроме того, однослойное остекление тонким стеклом приведет к большому перерасходу энергии на отопление, а с другой стороны, сделает остекление легкоуязвимым для малоэнергетических воздействий как снаружи, так и изнутри помещения.

2. При нормальном современном остеклении, в т.ч. и при заполнении светопроемов стеклопакетами, многослойными ламинированными стеклами, закаленными, армированными стеклами, в стенах или крышах зданий устраиваются проемы заданного размера и заданной суммарной площади, заполненных легковскрываемой конструкцией требуемой прочности, которая разрушается при заданном избыточном давлении. При срабатывании устройства разрушаются и требуют замены.

3. Существующие светопроемы с установленными в них оконными системами любой конструкции снабжаются специальными устройствами, открывающими окна при повышении давления в помещении до заданной величины. В отличие от первых двух способов давление срабатывания системы может задаваться в широких пределах для исключения случайного срабатывания.

Такое устройство включает в себя:

- измеритель давления любого типа, электрически связанный с датчиком исполнительного механизма и реле включения сервопривода;

- исполнительный механизм с электрическим приводом (сервопривод) - электрический двигатель, редуктор, система защиты цепей;

- запорное устройство;

- кабельные цепи.

Такое устройство позволяет открывать окна (разомкнуть пространство) в масштабе времени, максимально приближенном к реальному, однако обладает следующими отрицательными свойствами:

- требуется энергопитание, что во взрывопожароопасных помещениях требует специального исполнения электрических приборов;

- при отключении питания система не работает;

- требует постоянного ухода и обязательной защиты от атмосферного воздействия, а также соблюдения правил и норм техники безопасности;

- высокая стоимость делает такие устройства доступными лишь для промышленных потребителей.

По вышеизложенным причинам установка таких устройств в жилых квартирах нецелесообразна и невозможна.

Используются также оконные переплеты с открывающимися створками. Створки крепятся к оконным рамам вертикальным или горизонтальным (верхним или нижним) шарниром и специальным запорным устройством, удерживающим створку в закрытом состоянии (Л.П.Пилюгин. Конструкции сооружений взрывоопасных производств. Москва, Стройиздат, 1988, с.5-6).

Срабатывание запорных устройств и открывание створок должно происходить при избыточном давлении, значительно меньшем того, которое может вызвать разрушение стекол, устанавливаемых в оконных переплетах.

Еще хуже дело обстоит при заполнении светопроемов современными стеклопакетами, разрушить которые можно при повышении давления до 15-25 кПа (1500-2500 кг/м2). При таком давлении строительные конструкции, как правило, разрушаются и гибнут люди.

Попытки создать конструкцию, распахивающую окно при повышении давления до допустимого 5 кПа и работающую в реальном масштабе времени, пока не дали ожидаемого результата. Причина этого следующая. Площадь легкосбрасываемой конструкции даже в квартире не может ограничиваться форточкой - она строго нормируется в зависимости от объема помещения. Вес одного квадратного метра однокамерного стеклопакета составляет не менее 22 кг, а с учетом веса рамы, гарнитуры и фурнитуры эту цифру можно удвоить. Большая масса (а соответственно и мера инерции) конструкции вынуждает снабжать ее для обеспечения срабатывания в масштабе времени, хотя бы близком к реальному, мощным электрическим или пневматическим приводом, а это громоздко, очень дорого и ненадежно - прекратилась подача электроэнергии и система мертва, а строительство жилых домов с автономной системой электроснабжения в обозримом будущем не планируется. Да и установка в каждой квартире громоздкого устройства, требующего квалифицированного обслуживания, маловероятна.

Известно устройство для аварийного открывания оконного проема, включающее одинарную поворотную стойку, шарнирно закрепленную в верхней части проема и соединенную с прижимным замком, расположенным в нижней части проема.

Недостатком этого устройства является его невысокая надежность.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, включающее одинарную поворотную створку с горизонтальным шарниром, закрепленным в верхней части проема. В нижней части проема устройство снабжено пружинным механизмом с предварительно сжатыми пружинами, которые высвобождают свою энергию при открывании запора, связанного с датчиком давления, который срабатывает при малом изменении давления в начальной стадии взрыва (SU 868037 A1, E06B 5/12, 30.09.1981).

Предложенное устройство обладает рядом недостатков:

- при срабатывании пружин створка испытывает значительный динамический удар, что ставит под сомнение выполнение створки светопрозрачной;

- рамная конструкция может открываться только наружу и тем самым становится непригодной для жилых газифицированных зданий, для которых по условию безопасности створки должны открываться внутрь помещения;

- использование верхнего горизонтального шарнира обязывает учитывать и инерционность конструкции, связанной с ее весом;

- пружинный механизм может открывать створку лишь на незначительный угол (не более 25%), дальнейшее вскрытие происходит под действием нарастающего избыточного давления, что может привести к разрушающим здание нагрузкам;

- пружинный механизм имеет открытый доступ и может сработать при случайном на него воздействии;

- механизм не может быть использован в помещениях с повышенной влажностью, т.к. пружины подвергаются коррозии, что значительно повышает коэффициент трения при их срабатывании.

Цель изобретения - повышение надежности вскрытия оконного проема при дефлаграционном взрыве внутри помещения здания или сооружения.

Сущность изобретения

Техническая задача заключается в создании способа, обеспечивающего требуемый уровень взрывоударобезопасности при влиянии внешних нагрузок: террористических взрывов, ураганов, вандализма и др., и устройства, позволяющего своевременно вскрывать окна при внутренних техногенных взрывах во взрывоопасных промышленных помещениях и взрыва бытового газа в газифицированных жилых и общественных зданиях. Такое устройство должно иметь малые габариты, позволяющие монтировать его в существующие оконные конструкции, низкую стоимость, прямое действие - отсутствие потребности в энергоносителях, возможность настройки на требуемый уровень давления, возможность многократного срабатывания, а также долговечность и исключение необходимости специального обслуживания.

Указанная техническая задача достигается в способе защиты зданий и сооружений от разрушения при взрыве газопаровоздушной смеси внутри помещения, включающем измерение избыточного давления внутри помещения, установку допустимого давления внутри помещения, приведение в действие запирающего механизма, фиксирующего створку и открытие створки для сброса в атмосферу продуктов горения и несгоревшей смеси, при этом для приведения в действие запирающего механизма используют избыточное давление, возникающее при взрыве.

Для измерения избыточного давления внутри помещения преимущественно используют мембрану.

Установку допустимого давления внутри помещения проводят путем подбора необходимой площади мембраны и усилия открытия запирающего механизма.

Для открытия створки преимущественно используют упругий механизм.

В качестве упругого механизма для открытия створки может быть использован торсион, пружина и др. Торсион (от франц. torsion - скручивание, кручение) - стержень, работающий на кручение, выполняющий функции пружины. Изготовляется из термически обработанной стали, допускающей большие напряжения кручения и значительные углы закручивания (десятки градусов).

Указанная техническая задача достигается и в устройстве для обеспечения взрывобезопасности помещений, включающем створку, для сброса в атмосферу газопаровоздушной смеси и продуктов сгорания во время взрыва, запирающий механизм, фиксирующий створку, элемент, реагирующий на повышение давления внутри помещения, представляющий собой мембрану, жестко связанную с запирающим механизмом и упругий механизм для открытия створки.

В качестве упругого механизма используют торсионы из высокопрочной стали.

Конструкция устройства не требует специального ухода, энергетического питания, рассчитана на многократное срабатывание, проста в изготовлении и может быть установлена в любую оконную систему.

Описание чертежей.

На чертеже изображен общий вид окна жилого газифицированного помещения.

Описание устройства

Устройство, представленное на чертеже, состоит из внутренней встраиваемой в оконную конструкцию створки 1, открывающейся наружу, для сброса в атмосферу газопаровоздушной смеси и продуктов сгорания во время взрыва, элемента, реагирующего на повышение давления внутри помещения - мембранного датчика давления 2 определенного диаметра, жестко связанного с помощью кронштейнов и соединительных элементов с запирающим механизмом 3 на встраиваемой створке 1 с помощью штока 4, перемещающегося в направляющей втулке 5.

Створка 1 крепится петлями к раме 6, открывающейся внутрь помещения по условиям безопасности, и в рабочем положении закручивает торсионы 7, стержни которых одновременно являются крепежными пальцами для петель 8 внутренней створки. Торсионы 7 представляют собой пакет из 2-4 пластин из специальной высокопрочной стали. Один конец пакета жестко закреплен в стальной обойме; которая вмонтирована в раму окна, а второй конец пакета закреплен в гильзе, вмонтированной в открывающуюся створку окна, и выполняет роль шарнира.

Настройка устройства производится при открытом окне. Усилие закрутки торсионов рассчитывается исходя из массы окна и времени его открывания и регулируется поворотом обоймы, вмонтированной в раму окна.

При принудительном закрывании окна торсионы закручиваются за счет упругих деформаций. Окно фиксируется запирающим механизмом.

При повышении давления в помещении до заданного уровня деформируется мембрана датчика давления, диаметр которой рассчитывается в зависимости от усилия, требуемого для перемещения штока запирающего механизма. Усилие от мембраны механическим путем передается на запирающий механизм.

При выдергивании штока потенциальная энергия торсиона высвобождается, открывая окно в заданном времени.

Следует отметить, что устройство обеспечивает многократное срабатывание, в нем нет элементов, которые выпадают при срабатывании устройства, что существенно для безопасности находящихся под окнами людей. Кроме того, конструкция устройства позволяет реализовать возможность визуального контроля работоспособности устройства и не требует специального ухода и энергетического питания.

Устройство может быть размещено либо в специально разработанной оконной конструкции, либо встроено в распространенные профильные оконные системы (ПВХ, алюминиевые, деревянные) с возможностью монтажа устройства на уже установленные окна.

Для промышленных взрывоопасных помещений возможно иметь одну раму, открывающуюся наружу.

Похожие патенты RU2301312C2

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСФОРМАТОРА ОТ ВЗРЫВА И ПОЖАРА ПРИ КОРОТКОМ ЗАМЫКАНИИ 2007
  • Мишуев Адольф Владимирович
  • Казеннов Вячеслав Васильевич
  • Громов Николай Викторович
RU2334332C1
Светопрозрачная конструкция, обеспечивающая сброс избыточного давления внутри помещения (варианты) 2019
  • Фогельман Альберт Викторович
  • Олексенко Сергей Анатольевич
RU2715937C1
Конструкция легкосбрасываемого окна 2019
  • Петров Олег Александрович
RU2709365C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ РАЗРУШАЮЩИХСЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ 2011
  • Сошенко Марина Владимировна
  • Шмырев Виктор Иванович
  • Стареева Мария Олеговна
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2458213C1
Конструкция легкосбрасываемого окна 2020
  • Петров Олег Александрович
RU2732734C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ОТ ВЗРЫВОВ 2014
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2571773C2
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ВЗРЫВОЗАЩИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 2017
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2657524C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ РАЗРУШАЮЩИХСЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ 2013
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Стареева Мария Олеговна
  • Стареева Мария Михайловна
RU2517331C1
ПРОТИВОВЗЛОМНАЯ ОКОННАЯ КОНСТРУКЦИЯ 2014
  • Зигануров Фарит Магасумович
  • Кудояров Эльмир Дамирович
RU2577706C1
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ВЗРЫВОЗАЩИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 2013
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Стареева Мария Олеговна
  • Стареева Мария Михайловна
RU2515013C1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ОТ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ ГАЗОПАРОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ПОМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для открывания оконного проема различных зданий и сооружений при дефлаграционном взрыве в них. Технический результат: повышение надежности вскрытия оконного проема при дефлаграционном взрыве внутри помещения здания или сооружения. Устройство для защиты здания или сооружения от разрушения при дефлаграционном взрыве внутри помещения, содержащее прикрепленную петлями к открывающейся внутрь помещения раме оконной конструкции открывающуюся наружу внутреннюю створку для сброса в атмосферу продуктов сгорания во время взрыва, запирающий механизм, фиксирующий внутреннюю створку, элемент в виде мембраны, реагирующий на повышение давления внутри помещения, жестко связанный с запирающим механизмом, и упругий механизм для открытия внутренней створки при взрыве в виде торсионов. Торсионы состоят из пакета пластин из высокопрочной стали, стержни которых одновременно являются крепежными пальцами для петель внутренней створки. Один конец пакета жестко закреплен в стальной обойме, вмонтированной в раму оконной конструкции, а второй конец закреплен в гильзе, вмонтированной в открывающуюся внутреннюю створку оконной конструкции, и выполняет роль шарнира. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 301 312 C2

1. Устройство для защиты здания или сооружения от разрушения при дефлаграционном взрыве внутри помещения, содержащее прикрепленную петлями к открывающейся внутрь помещения раме оконной конструкции открывающуюся наружу внутреннюю створку для сброса в атмосферу продуктов сгорания во время взрыва, запирающий механизм, фиксирующий внутреннюю створку, элемент в виде мембраны, реагирующий на повышение давления внутри помещения, жестко связанный с запирающим механизмом, и упругий механизм для открытия внутренней створки при взрыве в виде торсионов, состоящих из пакета пластин из высокопрочной стали, стержни которых одновременно являются крепежными пальцами для петель внутренней створки, причем один конец пакета жестко закреплен в стальной обойме, вмонтированной в раму оконной конструкции, а второй конец закреплен в гильзе, вмонтированной в открывающуюся внутреннюю створку оконной конструкции, и выполняет роль шарнира.2. Способ защиты здания или сооружения от разрушения при дефлаграционном взрыве внутри помещения с использованием устройства по п.1, заключающийся в том, что он включает установку допустимого давления внутри помещения, измерение избыточного давления внутри помещения, приведение в действие фиксирующего внутреннюю створку запирающего механизма с использованием избыточного давления, возникающего при взрыве, и открытие створки для сброса в атмосферу продуктов сгорания при взрыве.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что допустимое давление внутри помещения устанавливается с помощью изменения рабочей площади мембраны и усилия открытия запирающего устройства.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2301312C2

Устройство для аварийного открывания оконного проема 1978
  • Стрельчук Николай Антонович
  • Коренев Борис Григорьевич
  • Дытонов Александр Альбертович
SU868037A1
Барометр 1978
  • Карпуша Вилен Ефимович
SU781633A1
Предохранительный клапан 1975
  • Иванова Наталия Николаевна
  • Чирченко Евгений Федорович
  • Безус Иван Петрович
  • Липовой Георгий Петрович
  • Лисеенко Юрий Иванович
SU540098A1
RU 94025112 А1, 20.05.1996
Автоматическое устройство для закрывания и открывания створки 1979
  • Львин Илья Моисеевич
  • Горенштейн Борис Гершевич
SU962567A1
Устройство для пожаровзрывозащиты шахты 1989
  • Стекольщиков Геннадий Гаврилович
  • Ерохин Сергей Юрьевич
  • Зингерман Григорий Матвеевич
  • Мурашев Вячеслав Иванович
SU1696734A1
ПИЛЮГИН Л.П
Конструкции сооружений взрывоопасных производств, Москва, Стройиздат, 1988, стр.5-6.

RU 2 301 312 C2

Авторы

Хайруллин Наиль Абдулович

Злотопольский Арнольд Иосифович

Мтиуллин Мансур Хамзинович

Мифтяхетдинов Рушан Ахтямович

Рыков Алексей Владимирович

Мишуев Адольф Владимирович

Казеннов Вячеслав Васильевич

Громов Николай Викторович

Даты

2007-06-20Публикация

2005-08-26Подача