ЗАЩИТНЫЙ ЗАТВОР ПОДЗЕМНОГО СООРУЖЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК E21F17/107 

Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано при изготовлении устройств для изоляции подземного сооружения в целом или его части в целях защиты людей и оборудования от разрушительного воздействия ударной воздушной волны и предотвращения проникновения в защищаемое пространство загрязняющей и агрессивной внешней среды.

К устройствам подобного рода предъявляются жесткие требования в отношении габаритов и размещения в крайне ограниченном полезном пространстве подземного сооружения, а также надежности защитных элементов конструкций.

Известен затвор подземного сооружения в виде вентиляционной двери постоянно закрытого типа, включающий раму, на которой навешено полотно из легкого эластичного воздухонепроницаемого материала с ребрами жесткости, и средства для подачи наполнителя в виде сжатого газа к отдельным элементам затвора (см., например, патент SU 1155771 A, опубл. 1985).

К существенным недостаткам такого затвора относятся сложность его обслуживания, неполнота открытия, низкая прочность и, главное, неспособность к защите от воздействия мощной ударной волны, а также от проникновения агрессивной среды в изолируемую зону подземного пространства. Следовательно, он не может быть применен в подземном сооружении с вышеуказанными защитными свойствами, например в метрополитене, из-за его конструктивных особенностей, обусловленных его назначением.

Задачей предлагаемого изобретения является создание защитного затвора подземного сооружения, лишенного вышеуказанных недостатков известного технического решения и обеспечивающего получение нового технического результата, а именно - расширение функциональных возможностей и обеспечение гарантированной изоляции защищаемой зоны подземного сооружения от воздействия ударной волны и губительной для жизни и здоровья людей агрессивной среды. Данный результат достигается путем повышения прочности полотна при одновременном повышении надежности герметизации зазоров между коробкой и полотном защитного затвора и обеспечении автоматического запирания полотна в коробке без помощи специальных механизмов.

Поставленная задача решается тем, что в защитном затворе, включающем раму, наполнитель и полотно из водо- и воздухонепроницаемого эластичного материала с впускным и выпускным патрубками, в качестве наполнителя служит ферромагнитная жидкость, а полотно выполнено двухслойным с образованием полости между слоями эластичной оболочки, соединенной посредством впускного патрубка с наполнителем, причем полотно установлено с возможностью размещения в верхней части затвора и взаимодействия со стенками и днищем желобов, образованных между вертикальными направляющими стойками, попарно и неподвижно закрепленными в продольной плоскости по боковым сторонам контура рамы полотна, при этом затвор снабжен источником магнитного поля, установленным с возможностью магнитного взаимодействия с ферромагнитной жидкостью в полости полотна, а оболочка полотна в расширенном состоянии размещена в вертикальных направляющих стойках с возможностью уплотняющего и распорно-запирающего взаимодействия с внутренними кромками проемов рамы и направляющих стоек. При этом

источник магнитного поля может быть выполнен в виде соленоида, размещенного в поперечной плоскости вокруг полотна.

Сущность предлагаемого изобретения, а также его преимущества станут более понятными и очевидными из нижеследующего подробного описания примера его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

Фиг.1 - общий вертикальный вид в продольном разрезе защитного затвора по настоящему изобретению. Стрелкой В показано направление внешнего воздействия на затвор. Пунктирной линией показан примерный контур полотна в крайнем незаполненном опущенном, но нерабочем положении.

Фиг.2 - вид в разрезе Б-Б по фиг.1 затвора в запертом положении.

Фиг.3 - вид в разрезе А-А по фиг.1.

В данном примере затвор по настоящему изобретению установлен во входном портале станционного тоннеля метрополитена.

Как показано на фиг.1-3 чертежей, в проеме тоннеля вмонтирована рама 1 защитного затвора заподлицо с внутренней поверхностью тоннеля. Сзади и с перекрытием контура рамы 1 выполнена вертикальная выработка 2 с горизонтальной выемкой 3 в верхней части. В вертикальной выработке 2 по боковым сторонам контура рамы 1 неподвижно и попарно установлены вертикальные направляющие стойки 4 с неподвижной опорой (например, с помощью сварки) на раму 1. При этом вертикальные направляющие стойки 4 выполнены из стального проката углового профиля и размещены таким образом, что их полки образуют в каждой боковой паре желоб 5. Сверху над рамой 1, а именно в горизонтальной выемке 3, неподвижно смонтирована опорная площадка 6. На опорной площадке 6 установлена ручная или электромеханическая лебедка с горизонтально расположенным барабаном 7. На барабане 7 надето в рулонном виде полотно 8. Один конец (внутренний) полотна 8 закреплен на барабане 7, а другой конец (наружный) свободно свисает сверху для размещения и взаимодействия со стенками и днищем боковых желобов 5.

Полотно 8 выполнено двухслойным с образованием полости 9 между слоями эластичной оболочки 10. Материалом для эластичной оболочки 10 служит водо- и воздухонепроницаемая армированная резина. Внутренний и наружный концы полотна 8 надежно скреплены между собой для обеспечения герметичности полости 9 в оболочке 10 и создания жесткой кромки при взаимодействии полотна 8 со стенками и днищем желобов 5. Полотно 8 размещено в желобах 5 с возможностью распорно-уплотняющего взаимодействия оболочки 10 с внутренней поверхностью рамы 1, совпадащей с внутренней поверхностью тоннеля, с опорой на задние боковые направляющие стойки 4.

Защитный затвор по настоящему изобретению снабжен наполнителем полости 9 полотна 8, соединенным с последним посредством впускного 11 и выпускного 12 патрубков. В качестве наполнителя полости 9 применена ферромагнитная жидкость(например, 50%-ный коллоидный раствор в воде частиц магнетита Fe₂O₃ нанометровых размеров, связанных с поверхностно-активным веществом).

Защитный затвор также снабжен источником магнитного поля 13 для магнитного воздействия на наполнитель в полости 9 оболочки 10. В данном примере в качестве источника магнитного поля применен соленоид, неподвижно размещенный в вертикальной выработке 2 с перекрытием контура эластичной оболочки 10 в поперечной плоскости тоннеля (на чертежах показан только один виток соленоида).

Работа изготовленного по настоящему изобретению и смонтированного в подземном сооружении защитного затвора осуществляется следующим образом.

В случае отсутствия угрозы внешнего воздействия на подлежащее защите подземное сооружение затвор постоянно открыт для обеспечения нормального транспортного режима работы подземного сооружения.

В ситуации, обуславливающей необходимость применения защиты (например, перед проведением взрывных работ в окрестностях подземного сооружения или при наличии угрозы стихийного природного бедствия в виде горного обвала, наводнения и т.п. явлений), плотно 8 опускают (вручную или с помощью лебедки 7) и закачивают в полость 9 оболочки 10 ферромагнитную жидкость до размещения оболочки 10 между рамой 1 и вертикальными направляющими стойками 4. В момент совершения какого-либо из указанных явлений возникает мощная ударная волна, которая на пути к затвору регистрируется датчиком давления (на чертежах не показан). Преобразованный сигнал от датчика давления подает команду на включение соленоида 13. Магнитное поле соленоида 13 воздействует на ферромагнитную жидкость с мгновенным изменением ее агрегатного состояния до твердого, повышая прочность полотна 8. В таком упрочненном состоянии полотно 8 воспринимает ударную волну и препятствует проникновению в защищаемое пространство тоннеля агрессивной среды. При этом благодаря распору эластичности оболочки 10 создаются условия для удержания упрочненного твердым наполнителем полотна 8 в надежном запертом положении между рамой 1 и неподвижными направляющими стойками 4 без применения дополнительных запорных средств.

При отмене необходимости защиты подземного сооружения затвор открывают путем совершения вышеописанных действий в обратном порядке.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить простой, высокотехнологичный и надежный защитный затвор подземного сооружения с неожиданным техническим свойством, заключающимся в повышении рабочей прочности полотна одновременно с созданием запирающего механизма в защитном затворе подземного сооружения путем взаимодействия полотна переменной жесткости с неподвижной опорой.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при изготовлении затворов, применяемых для защиты подземных сооружений от воздействия на них вредоносных явлений. Затвор содержит раму и заполняемое ферромагнитной жидкостью полотно. Полотно выполнено двухслойным и установлено с возможностью размещения в неподвижных направляющих стойках и в верхней части затвора позади рамы. Затвор снабжен источником магнитного поля для взаимодействия с ферромагнитной жидкостью в полости полотна. Оболочка полотна в расширенном состоянии размещена в вертикальных направляющих стойках с возможностью уплотняющего и распорно-запирающего взаимодействия с внутренними кромками проемов рамы и направляющих стоек. Источник магнитного поля может быть выполнен в виде соленоида, размещенного в поперечной плоскости вокруг полотна. Технический результат заключается в повышении прочности полотна, надежности герметизации зазоров между коробкой и полотном защитного затвора, обеспечении автоматического запирания полотна в коробке без помощи специальных механизмов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Защитный затвор подземного сооружения, включающий раму, наполнитель и полотно из водо-воздухонепроницаемого эластичного материала с впускным и выпускным патрубками, отличающийся тем, что в качестве наполнителя служит ферромагнитная жидкость, а полотно выполнено двухслойным с образованием полости между слоями и эластичной оболочки, соединенной посредством впускного патрубка с наполнителем, причем полотно установлено с возможностью размещения в верхней части затвора и взаимодействия со стенками и днищем желобов, образованных между вертикальными направляющими стойками, попарно и неподвижно закрепленными в продольной плоскости по боковым сторонам контура рамы, при этом затвор снабжен источником магнитного поля, установленным с возможностью магнитного взаимодействия с ферромагнитной жидкостью в полости полотна, а оболочка полотна в расширенном состоянии размещена в вертикальных направляющих стойках с возможностью уплотняющего и распорно-запирающего взаимодействия с внутренними кромками проемов рамы и направляющих стоек.

2. Защитный затвор по п.1, отличающийся тем, что источник магнитного поля выполнен в виде соленоида, размещенного в поперечной плоскости вокруг полотна.