Предохранительный запорный узел, применяемый в легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции Российский патент 2024 года по МПК E06B5/12 E04H9/00 

Изобретение относится к области строительства зданий и сооружений, в частности к ограждающим конструкциям помещений с взрывоопасной средой (взрывоопасным оборудованием, материалами и т.д.) и может быть использована для крепления к несущим элементам зданий и сооружений в качестве легкосбрасываемых элементов, в частности оконных блоков или сэндвич-панелей, смещаемых при избыточном давлении, возникающем в результате аварий, в частности при дефлагационном взрыве во взрывоопасных помещениях.

Известна легкосбрасываемая ограждающая строительная конструкция для взрывоопасных помещений [RU 177097, опубл. 08.02.2018г.], включающая опорный элемент, выполненный с, по меньшей мере, одним отверстием, с размещенной в нем дистанционной шайбой, смещаемый элемент, прикрепленный к опорному элементу с возможностью отсоединения, и разрушаемый узел крепления. Этот узел включает крепежный элемент с головкой, проходящий через отверстие в опорном элементе и через дистанционную шайбу и имеющий максимальный боковой размер на конце меньший минимального размера отверстия, и разрушаемый элемент, выполненный в виде шайбы, размещенной между головкой крепежного элемента и опорным элементом. При этом в качестве опорного элемента используют, по меньшей мере, один опорный кронштейн, жестко связанный с несущей конструкцией здания с внутренней стороны помещения, при этом крепежный элемент с головкой закреплен внутри смещаемого элемента с внутренней стороны помещения, а дистанционная шайба установлена в отверстие в опорном кронштейне с зазором.

Разрушаемый элемент выполнен из хрупкого материала, например, экструзивного полиметилметакрилата.

Разрушаемый элемент, по сути, представляет собой деформирующийся элемент.

Разрушаемый узел крепления, по сути, представляет собой предохранительное запорное устройство.

Недостатком известного технического решения является ограниченная надежность срабатывания предохранительного запорного устройства, обусловленная тем, что разрушаемый элемент (шайба) выполнен из хрупкого материала, который изменяет свои прочностные характеристики в зависимости от температуры окружающей среды, например, при низких температурах он становится более хрупким, а при высоких температурах, наоборот, более пластичным в диапазоне температур эксплуатации (-30 до +70 градусов), что ограничивает температурный диапазон применения. Изменение заданных прочностных характеристик шайбы может привести к преждевременному срабатыванию предохранительного запорного устройства. При этом долговечность применяемого материала (экструзивного полиметилметакрилата) ограничена, т.к. при его эксплуатации более 5 лет он становится особенно хрупким и при воздействии ультрафиолета теряет свою целостность, что приводит к необходимости частой замены шайбы.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности срабатывания предохранительного запорного устройства с одновременным повышением его долговечности и увеличении температурного диапазона эксплуатации.

Указанный технический результат достигается за счет того, что предохранительный запорный узел, применяемый в легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции, включающий опорный элемент, в котором образовано отверстие, через которое проходит крепежный элемент с головкой, имеющий максимальный боковой размер на конце меньший минимального размера отверстия, и деформирующийся элемент, размещенный между головкой крепежного элемента и опорным элементом, при этом деформирующийся элемент содержит по меньшей мере два опорных сгибающихся выступа и выполнен с возможностью его деформации так, что в деформированном состоянии он имеет возможность прохода через отверстие в опорном элементе вместе с головкой крепежного элемента.

Возможны варианты реализации основного технического решения, заключающиеся в том, что:

- деформирующийся элемент представляет собой шайбу или пластину, в которой выполнено сквозное отверстие для прохода стержня крепежного элемента;

- на деформирующемся элементе выполнены средства ускорения его деформации в заданном месте, представляющие собой вырезы по наружному краю деформирующегося элемента с образованием опорных сгибающихся выступов или насечки, предназначенные для понижения прочности деформирующегося элемента в местах их нанесения для обеспечения его сгибания по заданным контурам;

- деформирующийся элемент выполнен из пластичного материала;

- деформирующийся элемент выполнен из металла, или ABS пластика;

- опорный элемент выполнен в виде кронштейна;

- в отверстии опорного элемента установлена дистанционная шайба;

- крепежный элемент с головкой выполнен в виде самонарезающего винта.

Указанный технический результат достигается за счет того, что деформирующийся элемент не разрушается, а деформируется в сторону воздействия согласно закону относительных сопротивлений, при котором опорные выступы сгибаются, с последующим его выпадением в сложенном виде в отверстие вместе с головкой крепежного изделия. Это позволяет повысить надежность срабатывания предохранительного запорного устройства и одновременно повысить его долговечность и увеличить температурный диапазон эксплуатации, поскольку расширяет возможность использования в любых климатических зонах, в том числе, вне помещений.

Более подробно заявляемое устройство представлено на фигурах и в нижеследующем описании.

На Фиг. 1 представлено заявляемый предохранительный запорный узел, применяемый в легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции.

На Фиг. 2 представлен вариант реализации деформирующегося элемента с четырьмя опорными частями в исходном положении.

На Фиг. 3 представлен вариант реализации деформирующегося элемента с четырьмя опорными частями в деформированном положении.

На Фиг. 4 представлен вариант реализации деформирующегося элемента с четырьмя опорными частями и средствами ускорения деформации в виде вырезов в исходном положении.

На Фиг. 5 представлен вариант реализации деформирующегося элемента с четырьмя опорными частями и средствами ускорения деформации в виде вырезов в деформированном положении.

На Фиг. 6 представлен вариант реализации деформирующегося элемента с тремя опорными частями в исходном положении.

На Фиг. 7 представлен вариант реализации деформирующегося элемента с тремя опорными частями в деформированном положении.

На Фиг. 8 представлен вариант реализации деформирующегося элемента с тремя опорными частями и средствами ускорения деформации в виде вырезов.

На Фиг. 9 представлен вариант реализации деформирующегося элемента с двумя опорными частями в исходном положении.

На Фиг. 10 представлен вариант реализации деформирующегося элемента с двумя опорными частями в деформированном положении.

На Фиг. 11 представлен вариант реализации деформирующегося элемента с двумя опорными частями и средствами ускорения деформации в виде вырезов.

Предохранительный запорный узел, применяемый в легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции (Фиг. 1-11), включает опорный элемент 1, в котором образовано отверстие 2, через которое проходит крепежный элемент 3 с головкой, имеющий максимальный боковой размер на конце меньший минимального размера отверстия 2.

Имеется деформирующийся элемент 4, размещенный между головкой крепежного элемента 3 и опорным элементом 1.

В деформирующемся элементе 4 образовано отверстие 5 для прохода крепежного элемента 3.

В деформирующемся элементе 4 образовано по меньшей мере два опорных сгибающихся выступа. Эти выступы могут быть образованы посредством формования исходной заготовки или путем вырезов на заготовке.

Деформирующийся элемент 4 выполнен с возможностью его деформации так, что в деформированном состоянии он имеет возможность прохода через отверстие 2 в опорном элементе 1 вместе с головкой крепежного элемента 3.

Деформирующийся элемент 4 может быть выполнен в виде шайбы или пластины, в которой выполнено сквозное отверстие 5 или вырез (на фигурах не показано) для прохода стержня крепежного элемента 3.

На деформирующемся элементе 4 могут быть выполнены средства 6 ускорения его деформации в заданном месте, представляющие собой вырезы (Фиг. 4, 5, 8, 11) по наружному краю деформирующегося элемента 4 с образованием опорных сгибающихся частей (выступов) или насечки (на фигурах не показано), предназначенные для понижения прочности деформирующегося элемента 4 в местах их нанесения для обеспечения его сгибания по заданным контурам.

По сути, вырезы формируют линии складывания, при этом суммарная ширина лепестков должна быть меньше длинны окружности отверстия 2, через которое они проходят. Это сделано для беспрепятственного прохождения деформирующегося элемента 4 после складывания лепестков по заданным линиям.

Деформирующийся элемент 4 может иметь два (Фиг. 9, 10, 11), три (Фиг. 6, 7, 8), четыре (Фиг. 2, 3, 4, 5) и более опорных сгибающихся частей (выступов).

Деформирующийся элемент 4 может быть выполнен из пластичного материала, например, металла, или ABS пластика. Под пластичным материалом понимается материал, деформация которого носит необратимый характер.

Деформирующийся элемент 4 может быть выполнен из стали марки Ст3, а также нержавеющей стали или латуни, т.е. из материала с необратимой деформацией.

Под материалом с обратимой деформацией понимается материал, деформация которого носит обратимый характер, например, пружинные стали, композитные материалы на основе углеродного волокна с полиуретановым связующим.

Размер отверстия 2 выполнен таким, чтобы через него могли пройти деформирующийся элемент 4 в сложенном состоянии вместе с крепежным элементом 3.

Опорный элемент 1 может быть выполнен в виде кронштейна любой формы, например, уголок, пластина и др.

В отверстии 2 опорного элемента 1 может быть установлена дистанционная шайба 7.

Крепежный элемент 3 с головкой может быть выполнен в виде самонарезающего винта или любой другой фиксирующей детали с головкой.

Легкосбрасываемая ограждающая строительная конструкция состоит из связанного при помощи крепежного элемента 8 с силовым каркасом здания 9 опорного элемента 1 и смещаемого элемента 10, прикрепленного с внутренней стороны помещения к опорному элементу 1 при помощи крепежного элемента 3, который проходит через отверстие 2 в опорном элементе 1, через дистанционную шайбу 7, установленную в отверстие 2 в опорном элементе 1 с зазором 11, и через деформирующийся элемент 4, который крепежный элемент 3 своей головкой прижимает к опорному элементу 1.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Смещаемый элемент 10 легкосбрасываемой конструкции под воздействием нагрузки от аварийного внутреннего взрыва смещается наружу относительно стены или силового каркаса здания 9, вместе с ним перемещается закрепленный в смещаемом элементе 10 крепежный элемент 3, который воздействует своей головкой на деформирующийся элемент 4 через отверстие 2, деформируя его.

Продолжая движение, крепежный элемент 3 вместе с дистанционной шайбой 7 и деформирующимся элементом 4 в сложенном состоянии проходит через отверстие 2 в опорном элементе 1 и смещаемый элемент 10 отсоединяется от опорного элемента 1 и освобождает сбросной проем.

При этом опорный элемент 1 остается прикрепленным к каркасу здания 9 крепежным элементом 8.

Дистанционная шайба 7 устраняет риск зацепления головки крепежного элемента 3 и деформирующегося элемента 4 о край отверстия 2 в опорном элементе 1 при их прохождении через отверстие 2, а зазор 11 способствует более легкому разъединению смещаемого элемента 10 с опорным элементом 1.

Разработанные разрушаемые узлы крепления удовлетворяют следующим условиям:

- деформация элемента 4 при возникновении внутри помещения избыточного давления вследствие взрыва, действующего на закрепленный с помощью предохранительного запорного устройства смещаемый элемент 10 легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции;

- гарантированное сохранение целостности деформирующегося элемента 4 при воздействии эксплуатационных и отрицательных ветровых нагрузок на закрепленный с его помощью смещаемый элемент 10 легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции.

Вес смещаемого элемента 10 легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции воспринимают и передают на несущие конструкции (например, стены) здания опорные элементы 1. В зависимости от площади, конфигурации смещаемого элемента 10 определяется оптимальное количество предохранительных запорных устройств для легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции для взрывоопасных помещений, при этом нагрузка срабатывания может варьироваться в пределах, определяемых расчетом.

Нагрузка для срабатывания запорного устройства подбирается путем изменения параметров деталей устройства:

- диаметром отверстия 2 опорного элемента 1;

- толщиной деформирующегося элемента 4;

- материалом деформирующегося элемента 4;

- боковым размером головки крепежного элемента 3.

Деформирующийся элемент 4 должен удовлетворять следующим характеристикам:

- неизменность характеристик в процессе эксплуатации;

- повторяемость показателей состава и размерности применяемых материалов в партии;

- устойчивость к действию влаги, бактерий и микроорганизмов;

- легкость механической обработки;

- неизменность характеристик в температурном диапазоне от -30 до+70°С;

- необходимая прочность материала, при этом возможность деформирования.

Изобретение относится к области строительства зданий и сооружений, в частности к ограждающим конструкциям помещений с взрывоопасной средой и может быть использована для крепления к несущим элементам зданий и сооружений в качестве легкосбрасываемых элементов, в частности оконных блоков или сэндвич-панелей, смещаемых при избыточном давлении, возникающем в результате аварий, в частности при дефлагационном взрыве во взрывоопасных помещениях. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности срабатывания предохранительного запорного устройства с одновременным повышением его долговечности и увеличении температурного диапазона эксплуатации. Технический результат достигается тем, что предохранительный запорный узел, применяемый в легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции, включает опорный элемент, в котором образовано отверстие, через которое проходит крепежный элемент с головкой, имеющий максимальный боковой размер на конце меньший минимального размера отверстия, и деформирующийся элемент, размещенный между головкой крепежного элемента и опорным элементом, при этом деформирующийся элемент содержит по меньшей мере два опорных сгибающихся выступа и выполнен с возможностью его деформации так, что в деформированном состоянии он имеет возможность прохода через отверстие в опорном элементе вместе с головкой крепежного элемента. 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Предохранительный запорный узел, применяемый в легкосбрасываемой ограждающей строительной конструкции, включающий опорный элемент, в котором образовано отверстие, через которое проходит крепежный элемент с головкой, имеющий максимальный боковой размер на конце меньший минимального размера отверстия, и деформирующийся элемент, размещенный между головкой крепежного элемента и опорным элементом, отличающийся тем, что деформирующийся элемент содержит по меньшей мере два опорных сгибающихся выступа и выполнен с возможностью его деформации так, что в деформированном состоянии он имеет возможность прохода через отверстие в опорном элементе вместе с головкой крепежного элемента.

2. Предохранительный запорный узел по п. 1, отличающийся тем, что деформирующийся элемент представляет собой шайбу или пластину, в которой выполнено сквозное отверстие для прохода стержня крепежного элемента.

3. Предохранительный запорный узел по п. 1, отличающийся тем, что на деформирующемся элементе выполнены средства ускорения его деформации в заданном месте, представляющие собой вырезы по наружному краю деформирующегося элемента с образованием опорных сгибающихся выступов или насечки, предназначенные для понижения прочности деформирующегося элемента в местах их нанесения для обеспечения его сгибания по заданным контурам.

4. Предохранительный запорный узел по п. 1, отличающийся тем, что деформирующийся элемент выполнен из пластичного материала.

5. Предохранительный запорный узел по п. 1, отличающийся тем, что деформирующийся элемент выполнен из металла, или ABS пластика.

6. Предохранительный запорный узел по п. 1, отличающийся тем, что опорный элемент выполнен в виде кронштейна.

7. Предохранительный запорный узел по п. 1, отличающийся тем, что в отверстии опорного элемента установлена дистанционная шайба.

8. Предохранительный запорный узел по п. 1, отличающийся тем, что крепежный элемент с головкой выполнен в виде самонарезающего винта.