EP4043660A1 - System module for constructing a splitter wall and flexibly insertable splitter protection cage - Google Patents
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- EP4043660A1 EP4043660A1 EP22152451.5A EP22152451A EP4043660A1 EP 4043660 A1 EP4043660 A1 EP 4043660A1 EP 22152451 A EP22152451 A EP 22152451A EP 4043660 A1 EP4043660 A1 EP 4043660A1
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- E04H9/10—Independent shelters; Arrangement of independent splinter-proof walls
Definitions
- the present disclosure relates to a module for constructing a splinter protection cage for systems at risk of explosion and test structures that can have an explosive effect or are to be protected against the effects of explosions, in particular for gas storage tanks.
- Fragmentation protection cages are used in a wide variety of scenarios and relate to both work and property protection.
- the application relates to protection against a pressure wave caused by an explosion and flying fragments, which can emanate from a potentially explosive gas storage/tank system, in particular during the operational safety test of pressure vessels.
- such superstructures can also be used to secure gas filling stations.
- the subject matter of the application potentially also relates to protection against unintentional or willful damage to industrial plants, infrastructure objects and military objects by an explosion and thus also to countering terrorism.
- the splinter trap has been designed using rigid structural measures such as massive reinforced concrete walls in connection with earthen walls.
- Related solutions are less focused on splinter protection, but typically on bullet protection and/or privacy protection, such as U.S. 2017 063 054 A-A and EP 2 975 198 A1 .
- the contact surface of such a device for the pressure waves to be considered here is too large, so that such structures would not withstand the expected load and would probably fall over simply from a pressure wave.
- a much more robust and stable construction which, however, can only withstand a pressure wave to a limited extent and does not weaken it, but rather deflects it upwards as an explosion protection wall CN 202 990 152 U disclosed.
- the sought-after splinter protection cage should be adjustable in its dimensions, closed at the corners, easy to erect, but also easy to dismantle.
- a system building block according to claim 1 is provided.
- a splinter protection cage constructed from this, proposed according to claim 12, comprises a large number of such system modules, which are offset to one another according to a desired expansion in the form of a cage which can be covered at the top by other measures - such as stone chip protection nets - stacked on top of one another with an essentially rectangular base area are.
- the stability and stability, fluid permeability, numerous options for staggered stacking and the relatively easy assembly and disassembly of achievable splinter protection walls and splinter protection cages meet the requirements described at the beginning.
- Embodiments and aspects of the invention make it possible to provide a fragmentation protection wall or cage in a novel, simple, fast and economical manner. Structures of this type are suitable for use on a test field to protect personnel and peripherally arranged measuring devices, reduce the protection or blocking radius in the vicinity of the relevant systems, any tanks and tank farms, in particular gas tanks, but also for the protection of Infrastructure objects and other facilities against external attacks, especially against a bomb attack.
- the system module for constructing a splinter protection wall can have a rectangular footprint provided with recesses, two opposing fluid-permeable rectangular side surfaces aligned perpendicularly to the footprint, and a top surface provided with knobs, with the knobs being dimensioned and arranged to correspond to the recesses, so that several System building blocks can be stacked in an association to form a fluid-permeable wall or a fluid-permeable cage comprising interconnected walls.
- a bond is understood to be an arrangement of system building blocks that are offset from one another and which, in analogy to brick masonry, for example, have a middle stretcher bond or a trailing stretcher bond or, for example, a block bond, a Brandenburg bond, a Flemish bond or a Gothic bond form.
- a splinter protection wall constructed from a large number of system building blocks is sufficiently fluid-permeable, ie it weakens a pressure wave and is able to reliably intercept any fragments and splinters of a burst pressure vessel.
- the nubs of two system building blocks aligned on all sides form an engagement of the nubs on the upper side of a lower system building block in the recesses on the underside of an upper system building block.
- a first longitudinal extent of a base area of the knobs is essentially equal to a second longitudinal extent of the base area of the knobs, which is oriented orthogonally to the first longitudinal extent.
- “Essentially the same” is understood here to mean an identity taking into account the manufacturing tolerances customary in the process.
- the bases of the knobs can be inscribed in contours of identical squares or circles.
- the knobs and the corresponding engagement surfaces (knob receptacles) preferably have a square base.
- the form fit achieved increases the stability of an erected splinter protection wall or splinter protection cage.
- a ratio of a length to a width of a rectangular footprint and a ratio of the length of the rectangular footprint to a height of the side walls of the proposed system building block corresponds to a numerical ratio of 2:1 of the system building block essentially in the ratio of 2 : 1 : 1.
- the number of recesses and knobs is even and preferably selected from 4, 6, 8, 10, or 2x2, 3x2, 4x2, 5x2, with the recesses in two rows along the rectangular footprint and the knobs in two corresponding rows are arranged along the top surface.
- the system building block thus follows the construction principle of Lego building blocks and makes it possible to achieve a comparable variety of possible structures.
- the knobs are set back from an outer edge of the top surface.
- the number of recesses and the number of knobs is 8.
- the proposed system building block is directly compatible and/or stackable with a concrete building block provided with knobs and recesses that correspond to one another according to the Lego principle.
- the two fluid-permeable side walls lying opposite one another are formed by mutually spaced end faces of hollow profiles arranged parallel to one another.
- the cross section that is always the same when using identical hollow profiles ensures the formation of a honeycomb structure and high stability of the system building blocks against lateral loads with optimal production, for example compared to tubes with a circular profile.
- tubes circular cross-sections
- the formation of a honeycomb-like structure being achieved is essential.
- the hollow sections are rectangular hollow sections. They are spaced apart from one another in layers separated from one another by intermediate floors and are offset relative to one another in relation to adjacent layers and are welded at least in sections to the intermediate floors.
- the side walls are thus formed by rectangular hollow profiles stacked in layers, individual layers being additionally separated from one another by intermediate floors.
- this increases the flexibility in the choice of suitable semi-finished products, the stability of the system building blocks and structures built using them.
- hollow profiles that are adjacent to one another can also be connected directly to one another and can therefore be used without intermediate floors.
- the system module exclusively comprises a material that is corrosion-resistant or at least superficially made corrosion-resistant, for example a polymer, or comprises a metal provided with a corrosion-resistant protective coating that is selected from aluminum and steel or from an aluminum, titanium and steel alloy.
- Polymer materials can also be welded together (joined with a material bond).
- manufactured hollow profile pieces are glued together or with intermediate floors.
- the measures described advantageously enable a reduction in costs.
- the hollow sections are hollow steel sections and the intermediate floors are sheet steel, with the hollow steel sections being connected to the steel sheets by weld seams.
- the weld seams preferably run along the edges of the hollow profiles.
- the hollow profiles can also be fastened only in sections by weld seams or spot-welded.
- all surfaces of the system building block are hot-dip galvanized.
- a splinter protection wall which comprises a large number of system building blocks according to one of the embodiments described above, the large number of system building blocks being arranged one above the other as a stack (beam) or association and to one another in a row of system building blocks of directly adjacent system building blocks of the splinter protection wall removable fasteners can be connected.
- the releasable fasteners are selected from screws and nuts corresponding to the thread of the screws.
- the beams described with the above embodiment comprising system building blocks connected to one another by releasable connections (eg screw connections), can be used to cover a splinter protection cage which is initially open at the top.
- the profile channels formed by the hollow profiles of the beams described are typically rotated by 90° relative to the side walls of the enclosing splinter protection walls and are therefore aligned vertically open at the top.
- Several beams arranged next to one another can thus serve as cover elements, even spaced apart from one another, which now also close the splinter protection cage, which was initially open at the top in the form of a fence, at the top.
- the system building blocks of the side walls do not normally require any additional fasteners connecting them to one another.
- knobs engaging in corresponding recesses have a weight of about 500 kg per system building block and the offset in the assembly are sufficient to prevent neighboring system building blocks from shifting against each other, even in the event of extreme impulse loads.
- several splinter protection walls can be arranged adjacent to one another and, for example, at a right angle to one another with their side surfaces.
- a splinter protection cage that is open at the top can be arranged around hazardous goods that are at risk of explosion, a gas storage facility that is at risk of explosion, a test installation that is at risk of explosion or around another type of industrial installation that is at risk of explosion.
- the upper opening of the initially open splinter protection cage which corresponds in terms of area, for example to the fenced base area, can then be covered in a suitable manner with one or more layers of a coarse-meshed wire net, wire rope net or lattice fence or several of the beams described.
- a splinter protection cage is thus formed for shielding a gas storage device with a risk of explosion, dangerous goods with a risk of explosion, a test facility with a risk of explosion or another type of industrial plant with a risk of explosion.
- the resulting splinter protection cage comprises a large number, but at least four, splinter protection walls according to the embodiments described above and below, with the splinter protection cage typically completely enclosing the object at risk of explosion.
- the uppermost system building blocks of the enclosing side walls of the splinter protection cage which is closed at the top, do not have any knobs on their top surface, for example on the uppermost steel sheet, in order to ensure a stable support of the covering elements made up of system building blocks connected to form beams.
- a splinter protection cage is thus proposed for shielding a gas storage device at risk of explosion, which includes a large number of the system components according to one of the aspects described above.
- the plurality of system components are stacked on top of one another offset in relation to one another according to a desired extension of the splinter protection cage in the form of a structural body which is open at the top and has a base area which essentially follows a rectangular contour.
- the splinter protection cage has a large number of corresponding concrete building blocks in addition to the large number of system building blocks.
- Suitable concrete building blocks are on opposite deck and floor surfaces with correspondingly dimensioned and arranged knobs according to a Lego principle and provided with recesses, the concrete building blocks forming a bond with the system building blocks.
- a splinter protection wall that adjoins a potentially explosive system and/or to erect a splinter protection cage that surrounds a potentially explosive system.
- the surroundings of the potentially explosive system can advantageously be protected from damage and the risk to people who are in the vicinity of the potentially explosive system can be minimized.
- Such a splinter protection wall or a splinter protection cage encompassing it can be used, for example, to protect people and neighboring systems at and in the vicinity of hydrogen filling stations, pressure accumulators and liquid storage facilities, but also to protect storage facilities for other potentially explosive dangerous goods.
- a hydrogen tank protection device which comprises a splinter protection cage or at least one splinter protection wall, the splinter protection cage and the splinter protection wall comprising at least one system module according to one of the embodiments described above.
- the hydrogen tank can be a store or pressure store for gaseous hydrogen or a liquid hydrogen store (LH 2 store).
- system modules can also be used to protect any test system or on a test field to protect personnel and peripherally arranged measuring devices.
- a method for explosion protection proposed here accordingly includes the provision and largely complete arrangement of the designated system building blocks, forming a bond, for example a stretcher, truss, block or cross bond, which surrounds the potentially explosive system or separates it from neighboring areas.
- the proposed "splinter protection system modules” 10 correspond to the basic requirement of optimum protection for test personnel, passers-by and the environment (test equipment and building), for example during a pressure test of gas storage tanks with gas.
- a possible bursting of the test sample e.g. a gas holder or a tank
- a possible bursting of the test sample is assumed to be the worst, most serious event for the test.
- the pressure wave that occurs during an explosion is diverted and slowed down (damping) in a targeted manner by a system of parallel hollow profiles 5 of the system module 10 or in the splinter protection wall constructed from them.
- Splinters of unforeseeable size and shape which can arise when a gas storage tank bursts, are intercepted on the surface of a splinter protection wall constructed from a large number of the proposed system building blocks 10 or by a corresponding splinter protection cage 100 . If these are large (larger than an average diameter of the hollow profiles 5 used), they are braked completely. If they are comparatively small (smaller than an average diameter of the hollow profile 5 used), they are advantageously forced into an almost horizontal and thus short trajectory, if not slowed down or stopped entirely by collision with the walls of the hollow profile 5 used.
- the proposed system building block 10 was adapted to a commercially available concrete system block system from the manufacturer BMG-Erfurt-Tiefthal (Bremer-Mohran), which includes stacking blocks 10' made of concrete. With the help of minor corrections, however, it can also be adapted to any other system of solid building blocks.
- Compatibility with conventional concrete building blocks 10' advantageously results in cost savings. Since the material alone of the proposed splinter protection system module 10 is significantly more expensive than concrete, it makes sense to use less expensive concrete elements for those areas of a splinter protection cage to be erected that are not primarily exposed to a pressure wave. This opens up numerous possibilities to set up a test and/or protective structure flexibly, quickly and inexpensively, advantageously without a foundation, and to be able to dismantle or implement it just as easily.
- the proposed system module 10 has steel construction hollow profiles 5 of 80 ⁇ 60 mm edge length and 8 mm wall thickness arranged offset to one another on steel sheets 6 (for example 15 mm thickness). Lateral flat steel bands (eg 15 mm thickness) can optionally be provided with recesses, for example with bores, for the use of additional fasteners.
- the system module 10 can also be produced by casting, 3D printing or the like; Steel hollow sections and flat steel are not the only materials to consider. Also, eg extruded, polymeric materials can be used.
- the base plate forming a footprint of the system (eg sheet steel, eg 15 mm thick) is provided with square recesses, the dimensions of which correspond to the external dimensions of knobs 3 arranged on a steel sheet (eg 15 mm thick) on top 4 of system building block 10 .
- the concept generally referred to here as the "Lego principle" of correspondingly arranged and correspondingly dimensioned nubs and recesses on two opposite surfaces typically the bottom and top or the footprint and top surface
- gaps between the adjacent hollow profiles 5 on the floor panel provided with the recesses can be stabilized by additional sheet steel plates. All connections of the hollow sections 5 and strips to the metal sheets 6 are welded connections.
- the semi-finished products used to construct a system module 10 can advantageously and cost-effectively be provided as blanks or flame-cut parts (hollow sections, flat steel, sheet steel, possibly slotted trapezoidal bodies for constructing the knobs, small sheet metal plates).
- the exemplary configuration of a side face 2 of a proposed system module 10 is shown.
- the number of intermediate layers shown are 6 steel sheets 6 between the lower (perforated) sheet serving as a footprint and the upper sheet 4 carrying the nubs 3) corresponding to hollow profiles 5 used (42 are shown in each case) and the platelets used for reinforcement between the base plate and the plate arranged above it can also be reduced.
- a system grid block 10 for erecting a splinter protection cage 100 is suitable for providing a splinter protection wall or a splinter protection cage 100 which withstands an expected pressure wave, while catching larger splinters and slowing down and directing smaller ones.
- the invention focuses on the fact that the geometric structure of profiles 5 arranged parallel and offset to one another, which lead away from the source of pressure generation as directly and horizontally as possible, forces the pressure wave into "narrow channels” and thus dampens it if necessary.
- not all splinters, but only the larger ones should be caught completely inside the splinter protection cage 100 and the smaller ones should be slowed down and steered on the way out by forced guidance in channels at least 400 mm long. This is done with the aim that even the smallest fragments could only fly a maximum of 100 m on their trajectory due to their forced horizontal launch alignment.
- the structure of the system building blocks 10 can also be changed in such a way that the blocks cannot slide off one another due to forces acting exclusively horizontally (positive locking), as is fundamentally possible with commercially available concrete blocks.
- the beveled edges of the in 1 shown knobs 3 at their contact surfaces with the Cover plate can be shortened to form a step.
- the base area occupied by the knobs 3 can be reduced or kept the same by adjusting the slope, with the dimensions of the corresponding recesses on the underside of the system module 10 not being changed in either case.
- the manufacturing tolerances to be assumed for the described concrete building blocks 10' are of course taken into account. This design, which features stepped knobs, prevents stacked system components from shifting sideways.
- splinter protection cages 100 that are completely covered on the top side can also be provided.
- relevant system building blocks 10 are connected to one another in rows or rows with suitable and optionally releasable fastening means - for example screws with corresponding nuts - and - to a certain extent laterally tilted and laterally connected to end faces - as a "cover" on correspondingly arranged splinter protection walls 100 of the same height hung up.
- the top 4 of the corresponding top row of the system building blocks 10 o has no nubs 3 .
- the system module 10 can also be provided with recesses on at least one of its large side surfaces, which are arranged to match the arrangement of the nubs 3 on the upper side 4 . Since the side surface of the system module 10 is formed by end faces of hollow profiles 5 and (steel) sheets 6, corresponding recesses (receptacles) can also be made later, if necessary, for example with a welding torch.
- the core of the invention is the linking of the robustness of solid steel profiles, the geometric arrangement as guiding channels with the contour of the system blocks of concrete blocks based on the basic principle of Lego ® blocks.
- the proposed system building blocks 10 enable extreme robustness of the splinter protection walls 100 and cages 100 that can be built from them the material costs are.
- a system module for constructing a splinter protection wall and/or a splinter protection cage comprising a plurality of splinter protection walls
- the system module having a rectangular footprint provided with recesses, two opposing fluid-permeable rectangular side faces aligned perpendicularly to the footprint and typically a top surface provided with knobs, wherein the nubs are dimensioned and arranged to correspond to the recesses, so that a plurality of system components can be arranged in an association to form a fluid-permeable wall or a fluid-permeable splinter protection cage consisting of walls connected to one another.
- mutually corresponding knobs and recesses of system components stacked on top of one another typically engage with one another.
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Abstract
Es wird ein Systembaustein zum Aufbau einer Splitterschutzwand und/oder eines Splitterschutzkäfigs umfassend mehrere Splitterschutzwände bereitgestellt, wobei der Systembaustein eine rechteckige, mit Ausnehmungen versehene Stellfläche, zwei einander gegenüberliegende fluiddurchlässige senkrecht zur Stellfläche ausgerichtete rechteckige Seitenflächen und typischerweise eine mit Noppen versehene Deckfläche aufweist, wobei die Noppen korrespondierend zu den Ausnehmungen dimensioniert und angeordnet sind, sodass mehrere Systembausteine in einem Verband zu einer fluiddurchlässigen Wand oder einem aus miteinander verbundenen Wänden bestehenden fluiddurchlässigen Splitterschutzkäfig anordenbar sind. Zueinander korrespondierende Noppen und Ausnehmungen aufeinander gestapelter Systembausteine stehen typischerweise miteinander im Eingriff.A system module is provided for constructing a splinter protection wall and/or a splinter protection cage, comprising a number of splinter protection walls, the system module having a rectangular footprint provided with recesses, two opposing fluid-permeable rectangular side faces aligned perpendicularly to the footprint and typically a cover surface provided with knobs, the Knobs are dimensioned and arranged correspondingly to the recesses, so that several system components can be arranged in a union to form a fluid-permeable wall or a fluid-permeable splinter protection cage consisting of interconnected walls. Mutually corresponding nubs and recesses of system building blocks stacked on top of one another typically engage with one another.
Description
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Modul zum Aufbau eines Splitterschutzkäfigs für explosionsgefährdete Anlagen und Prüfaufbauten, die explosionsartige Wirkung entfalten können oder vor der Wirkung von Explosionen geschützt werden sollen, insbesondere für Gasspeicher.The present disclosure relates to a module for constructing a splinter protection cage for systems at risk of explosion and test structures that can have an explosive effect or are to be protected against the effects of explosions, in particular for gas storage tanks.
Splitterschutzkäfige kommen in verschiedensten Szenarien zur Anwendung und betreffen sowohl den Arbeits- als auch den Objektschutz. Insbesondere betrifft die Anmeldung den Schutz vor einer explosionsverursachten Druckwelle und Splitterflug, die von einem/r potentiell explosionsfähigen Gasspeicher / Tankanlage, insbesondere bei der Betriebssicherheitsprüfung von Druckbehältern ausgehen können. Derartige Aufbauten können aber auch zur Absicherung von Gastankstellen genutzt werden. Der Anmeldungsgegenstand betrifft potentiell jedoch ebenso den Schutz vor einer unbeabsichtigten oder mutwilligen Beschädigung von Industrieanlagen, Infrastrukturobjekten und militärischen Objekten durch eine Explosion und mithin auch die Terrorabwehr.Fragmentation protection cages are used in a wide variety of scenarios and relate to both work and property protection. In particular, the application relates to protection against a pressure wave caused by an explosion and flying fragments, which can emanate from a potentially explosive gas storage/tank system, in particular during the operational safety test of pressure vessels. However, such superstructures can also be used to secure gas filling stations. However, the subject matter of the application potentially also relates to protection against unintentional or willful damage to industrial plants, infrastructure objects and military objects by an explosion and thus also to countering terrorism.
Bisher wird der Splitterfang durch starre, bauliche Maßnahmen wie massive Stahlbetonwände in Verbindung mit Erdwällen gestaltet. Verwandte Lösungen sind weniger auf den Splitterfang, sondern typischerweise auf einen Kugelfang und/oder Sichtschutz ausgerichtet, wie beispielsweise
Vorbekannte Lösungen sind mithin baulich typischerweise aufwendig, unflexible und teuer oder gänzlich ungeeignet für den beabsichtigten Zweck. Vor diesem Hintergrund besteht eine technische Aufgabe im verlässlichen Abfangen von energiereichen Splittern und dem Dämpfen einer möglichen Druckwelle, ohne dabei den Schutzaufbau zu verlieren oder massiv zu beschädigen. Der gesuchte Splitterschutzkäfig soll in seinen Dimensionen anpassbar, an Ecken geschlossen, einfach zu errichten, ebenso aber auch unkompliziert demontierbar sein.Previously known solutions are therefore typically structurally complex, inflexible and expensive or completely unsuitable for the intended purpose. Against this background a technical task of reliably intercepting high-energy fragments and dampening a possible blast wave without losing or massively damaging the protective structure. The sought-after splinter protection cage should be adjustable in its dimensions, closed at the corners, easy to erect, but also easy to dismantle.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird einen Systembaustein nach Anspruch 1 bereitgestellt. Ein daraus aufgebauter, gemäß Anspruch 12 vorgeschlagene Splitterschutzkäfig umfasst eine Vielzahl derartiger Systembausteine, die versetzt zueinander gemäß einer gewünschten Ausdehnung in Form eines Käfigs, der durch andere Maßnehmen - wie z.B. Steinschlag-Schutznetze - oben abgedeckt werden kann, mit im Wesentlichen rechteckiger Grundfläche aufeinander gestapelt sind. Die Standfestigkeit und Stabilität, Fluiddurchlässigkeit, zahlreiche Möglichkeiten einer versetzten Stapelung und die vergleichsweise problemlose Montage und Demontage erreichbarer Splitterschutzwände und Splitterschutzkäfige wird den eingangs beschriebenen Anforderungen gerecht.According to the present disclosure, a system building block according to claim 1 is provided. A splinter protection cage constructed from this, proposed according to claim 12, comprises a large number of such system modules, which are offset to one another according to a desired expansion in the form of a cage which can be covered at the top by other measures - such as stone chip protection nets - stacked on top of one another with an essentially rectangular base area are. The stability and stability, fluid permeability, numerous options for staggered stacking and the relatively easy assembly and disassembly of achievable splinter protection walls and splinter protection cages meet the requirements described at the beginning.
Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung ermöglichen es, auf neuartige einfache, schnelle und ökonomische Weise eine Splitterschutzwand oder einen Splitterschutzkäfig bereitzustellen. Derartige Bauwerke sind für den Einsatz auf einem Testfeld zum Schutz von Personal und peripher angeordneten Messgeräten geeignet, kommen zur Reduktion des Schutz-/ bzw. Sperrradius im Umfeld von betreffenden Anlagen, jeglichen Tanks und Tanklagern, insbesondere Gastanks, ebenso aber auch für den Schutz von Infrastrukturobjekten und anderen Anlagen vor äußeren Angriffen, insbesondere vor einem Bombenanschlag in Betracht.Embodiments and aspects of the invention make it possible to provide a fragmentation protection wall or cage in a novel, simple, fast and economical manner. Structures of this type are suitable for use on a test field to protect personnel and peripherally arranged measuring devices, reduce the protection or blocking radius in the vicinity of the relevant systems, any tanks and tank farms, in particular gas tanks, but also for the protection of Infrastructure objects and other facilities against external attacks, especially against a bomb attack.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- den aus Hohlprofilen und Flachstahl aufgebauten Systembaustein. Nach dem Zuschnitt der verwendeten Materialien werden die erhaltenen Halbzeuge zum vorgeschlagenen Splitterschutz-Systembaustein miteinander verschweißt.
- Fig. 2
- den Splitterschutz-Systembaustein in einer Seitenansicht. Die gezeigte Frontseite weist mit ca. 32 % der Nennfläche eine vergleichsweise geringe Schattenfläche auf, die den Durchtritt einer Druckwelle toleriert.
- Fig. 3
- eine perspektivische Ansicht eines im Aufbau befindlichen Splitterschutzkäfigs, der aus den vorgeschlagenen Systembausteinen gemischt gestapelt mit handelsüblichen Betonbausteinen aufgebaut ist.
- Fig. 4
- eine perspektivische Ansicht eines im Aufbau befindlichen Splitterschutzkäfigs wie in
Fig. 3 , der oben mit einer aus den beschriebenen Systembausteinen "zeilenweise" zusammengesetzten Abdeckung versehen wird.
- 1
- the system building block made of hollow profiles and flat steel. After the materials used have been cut to size, the resulting semi-finished products are welded together to form the proposed splinter protection system module.
- 2
- the splinter protection system building block in a side view. The front side shown has a comparatively small shadow area with approx. 32% of the nominal area, which tolerates the passage of a pressure wave.
- 3
- a perspective view of a splinter protection cage under construction, which is constructed from the proposed system building blocks mixed and stacked with commercially available concrete building blocks.
- 4
- a perspective view of a splinter protection cage under construction as in FIG
3 , which is provided at the top with a cover composed of the system components described "line by line".
Im Folgenden werden einige weitere Aspekte der Erfindung beschrieben. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, sind diese Aspekte unabhängig voneinander und können, soweit technisch möglich und sinnvoll, in jeglicher Weise miteinander kombiniert werden. Zum Beispiel kann jeder in dieser Offenbarung beschriebene Aspekt mit jedem anderen Aspekt bzw. jedem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel kombiniert werden, um so weitere Aspekte bzw. Ausführungsbeispiele zu erhalten.Some further aspects of the invention are described below. Unless explicitly stated otherwise, these aspects are independent of each other and can be combined with each other in any way, as far as technically possible and reasonable. For example, any aspect described in this disclosure may be combined with any other aspect or embodiment described herein to yield further aspects or embodiments.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Systembaustein zum Aufbau einer Splitterschutzwand eine rechteckige, mit Ausnehmungen versehene Stellfläche, zwei einander gegenüberliegende fluiddurchlässige senkrecht zur Stellfläche ausgerichtete rechteckige Seitenflächen und eine mit Noppen versehene Deckfläche aufweisen, wobei die Noppen korrespondierend zu den Ausnehmungen dimensioniert und angeordnet sind, sodass mehrere Systembausteine in einem Verband zu einer fluiddurchlässigen Wand oder einem miteinander verbundene Wände umfassenden fluiddurchlässigen Käfig stapelbar sind. Hierbei wird unter einem Verband eine Anordnung von zueinander versetzt aufeinander angeordneten Systembausteinen verstanden, die, in Analogie zu einem Ziegelmauerwerk, beispielsweise, einen mittleren Läuferverband oder einen schleppenden Läuferverband oder, beispielsweise, einen Blockverband, einen märkischen Verband, einen flämischen Verband oder einen gotischen Verband ausbilden.According to one embodiment, the system module for constructing a splinter protection wall can have a rectangular footprint provided with recesses, two opposing fluid-permeable rectangular side surfaces aligned perpendicularly to the footprint, and a top surface provided with knobs, with the knobs being dimensioned and arranged to correspond to the recesses, so that several System building blocks can be stacked in an association to form a fluid-permeable wall or a fluid-permeable cage comprising interconnected walls. In this context, a bond is understood to be an arrangement of system building blocks that are offset from one another and which, in analogy to brick masonry, for example, have a middle stretcher bond or a trailing stretcher bond or, for example, a block bond, a Brandenburg bond, a Flemish bond or a Gothic bond form.
Vorteilhaft ist eine aus einer Vielzahl von Systembausteinen errichtete Splitterschutzwand hinreichend fluiddurchlässig, schwächt also eine Druckwelle und vermag eventuelle Bruchstücke und Splitter eines geborstenen Druckbehälters zuverlässig abzufangen.Advantageously, a splinter protection wall constructed from a large number of system building blocks is sufficiently fluid-permeable, ie it weakens a pressure wave and is able to reliably intercept any fragments and splinters of a burst pressure vessel.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel bilden die Noppen von zwei allseitig fluchtend aufeinander gestapelten Systembausteinen einen Eingriff der Noppen an der Oberseite eines unteren Systembausteins in die Ausnehmungen an der Unterseite eines oberen Systembausteins aus.According to one exemplary embodiment, the nubs of two system building blocks aligned on all sides form an engagement of the nubs on the upper side of a lower system building block in the recesses on the underside of an upper system building block.
Dadurch wird vorteilhaft die Stabilität einer Splitterschutzwand gesteigert und die Montage eines Splitterschutzkäfigs wesentlich erleichtert.This advantageously increases the stability of a splinter protection wall and considerably facilitates the assembly of a splinter protection cage.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine erste Längsausdehnung einer Grundfläche der Noppen im Wesentlichen gleich einer orthogonal zur ersten Längsausdehnung orientierten zweiten Längsausdehnung der Grundfläche der Noppen. Unter "im Wesentlichen gleich" wird hierbei eine Identität unter Berücksichtigung verfahrensüblicher Fertigungstoleranzen verstanden. Mit anderen Worten ausgedrückt, sind die Grundflächen der Noppen in Konturen identischer Quadrate oder Kreise einschreibbar. Vorzugsweise haben die Noppen und die korrespondierenden Eingriffsflächen (Noppenaufnahmen) eine quadratische Grundfläche.According to one exemplary embodiment, a first longitudinal extent of a base area of the knobs is essentially equal to a second longitudinal extent of the base area of the knobs, which is oriented orthogonally to the first longitudinal extent. “Essentially the same” is understood here to mean an identity taking into account the manufacturing tolerances customary in the process. In other words, the bases of the knobs can be inscribed in contours of identical squares or circles. The knobs and the corresponding engagement surfaces (knob receptacles) preferably have a square base.
Der erreichte Formschluss steigert die Stabilität einer/s errichteten Splitterschutzwand bzw. Splitterschutzkäfigs.The form fit achieved increases the stability of an erected splinter protection wall or splinter protection cage.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel entspricht ein Verhältnis einer Länge zu einer Breite einer rechteckigen Stellfläche, sowie ein Verhältnis der Länge der rechteckigen Stellfläche zu einer Höhe der Seitenwände des vorgeschlagenen Systembausteins einem Zahlenverhältnis von 2 : 1. Damit gleicht ein Verhältnis von Länge : Breite : Höhe von Außenkanten des Systembausteins im Wesentlichen dem Verhältnis von 2 : 1 : 1.According to one embodiment, a ratio of a length to a width of a rectangular footprint and a ratio of the length of the rectangular footprint to a height of the side walls of the proposed system building block corresponds to a numerical ratio of 2:1 of the system building block essentially in the ratio of 2 : 1 : 1.
Vorteilhaft ergibt sich daraus eine gute Passfähigkeit mit gebräuchlichen Betonblöcken vergleichbarer äußerer Konturen.This advantageously results in a good fit with conventional concrete blocks of comparable external contours.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Anzahl der Ausnehmungen und der Noppen geradzahlig und bevorzugt ausgewählt unter 4, 6, 8, 10, bzw. 2x2, 3x2, 4x2, 5x2 wobei die Ausnehmungen in zwei Reihen entlang der rechteckigen Stellfläche und die Noppen in zwei korrespondierenden Reihen entlang der Deckfläche angeordnet sind.According to one embodiment, the number of recesses and knobs is even and preferably selected from 4, 6, 8, 10, or 2x2, 3x2, 4x2, 5x2, with the recesses in two rows along the rectangular footprint and the knobs in two corresponding rows are arranged along the top surface.
Damit folgt der Systembaustein dem Konstruktionsprinzip von Lego-Spielbausteinen und erlaubt es, eine vergleichbare Vielfalt möglicher Bauwerke zu erzielen.The system building block thus follows the construction principle of Lego building blocks and makes it possible to achieve a comparable variety of possible structures.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Noppen von einer Außenkante der Deckfläche zurückgesetzt angeordnet.According to one embodiment, the knobs are set back from an outer edge of the top surface.
Daraus ergeben sich für die korrespondierend an der Stellfläche angeordneten kompatibel dimensionierten Ausnehmungen größere seitliche Stegbreiten, was Beschädigungen bei der Montage von Splitterschutzwänden reduziert.This results in larger lateral web widths for the compatible dimensioned recesses arranged correspondingly on the footprint, which reduces damage when installing splinter protection walls.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt eine Anzahl der Ausnehmungen und die Anzahl der Noppen 8.According to one embodiment, the number of recesses and the number of knobs is 8.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der vorgeschlagene Systembaustein unmittelbar kompatibel und/oder stapelbar mit einem gemäß einem Lego-Prinzip mit zueinander korrespondierenden Noppen und Ausnehmungen versehenen Betonbaustein.According to one exemplary embodiment, the proposed system building block is directly compatible and/or stackable with a concrete building block provided with knobs and recesses that correspond to one another according to the Lego principle.
Vorteilhaft ergibt sich eine große konstruktive Freiheit bei der Konturierung eines Explosionsschutzkäfigs.There is advantageously a great deal of design freedom in the contouring of an explosion protection cage.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die beiden einander gegenüberliegenden fluiddurchlässigen Seitenwände durch zueinander beabstandete Stirnflächen von parallel zueinander angeordneten Hohlprofilen gebildet.According to one exemplary embodiment, the two fluid-permeable side walls lying opposite one another are formed by mutually spaced end faces of hollow profiles arranged parallel to one another.
Der beispielsweise stets gleiche Querschnitt bei verwendeten identischen Hohlprofilen gewährleistet die Ausbildung einer wabenartigen Struktur und hohe Stabilität der Systembausteine gegen seitliche Belastung bei optimaler Fertigung, beispielsweise verglichen mit Rohren eines kreisrunden Profils. Jedoch sind prinzipiell auch Rohre (kreisrunde Querschnitte) geeignet, wesentlich ist die erzielte Ausbildung einer wabenartigen Struktur.For example, the cross section that is always the same when using identical hollow profiles ensures the formation of a honeycomb structure and high stability of the system building blocks against lateral loads with optimal production, for example compared to tubes with a circular profile. However, tubes (circular cross-sections) are also suitable in principle, the formation of a honeycomb-like structure being achieved is essential.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Hohlprofile Rechteck-Hohlprofile. Sie sind in voneinander durch Zwischenböden getrennten Lagen zueinander beabstandet und bezogen auf benachbarte Lagen jeweils zueinander versetzt angeordnet und jeweils mit den Zwischenböden zumindest abschnittsweise verschweißt. Die Seitenwände werden somit durch lagenweise gestapelte Rechteck-Hohlprofile gebildet, wobei einzelne Lagen zusätzlich durch Zwischenböden voneinander getrennt sind.According to one embodiment, the hollow sections are rectangular hollow sections. They are spaced apart from one another in layers separated from one another by intermediate floors and are offset relative to one another in relation to adjacent layers and are welded at least in sections to the intermediate floors. The side walls are thus formed by rectangular hollow profiles stacked in layers, individual layers being additionally separated from one another by intermediate floors.
Vorteilhaft steigert das die Flexibilität in der Wahl geeigneter Halbzeuge, die Stabilität der Systembausteinen und unter deren Verwendung errichteter Bauwerke. Ebenso können zueinander benachbarte Hohlprofile auch direkt miteinander verbunden und also ohne Zwischenböden verwendet werden.Advantageously, this increases the flexibility in the choice of suitable semi-finished products, the stability of the system building blocks and structures built using them. Likewise, hollow profiles that are adjacent to one another can also be connected directly to one another and can therefore be used without intermediate floors.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der Systembaustein ausschließlich ein korrosionsresistentes oder zumindest oberflächlich korrosionsresistent gemachtes Material, beispielsweise ein Polymer, oder umfasst ein mit einem korrosionsresistenten Schutzanstrich versehenes Metall, das ausgewählt ist unter Aluminium und Stahl oder unter einer Aluminium-, Titan- und Stahllegierung. Auch Polymermaterialien können miteinander verschweißt (stoffschlüssig gefügt) werden. Ebenso können aus einem Polymer, beispielsweise durch Extrusion, gefertigte Hohlprofilstücke miteinander oder mit Zwischenböden verklebt werden.According to one embodiment, the system module exclusively comprises a material that is corrosion-resistant or at least superficially made corrosion-resistant, for example a polymer, or comprises a metal provided with a corrosion-resistant protective coating that is selected from aluminum and steel or from an aluminum, titanium and steel alloy. Polymer materials can also be welded together (joined with a material bond). Likewise, from a polymer, For example, by extrusion, manufactured hollow profile pieces are glued together or with intermediate floors.
Vorteilhaft ermöglichen die beschriebenen Maßnahmen eine Kostenreduktion.The measures described advantageously enable a reduction in costs.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Hohlprofile Stahl-Hohlprofile und die Zwischenböden sind Stahl-Bleche, wobei die Stahl-Hohlprofile mit den Stahl-Blechen jeweils durch Schweißnähte miteinander verbunden sind. Hierbei verlaufen die Schweißnähte bevorzugt jeweils entlang der Kanten der Hohlprofile. Zur Kostenersparnis können die Hohlprofile auch lediglich abschnittsweise durch Schweißnähte befestigt oder punktgeschweißt sein.According to one exemplary embodiment, the hollow sections are hollow steel sections and the intermediate floors are sheet steel, with the hollow steel sections being connected to the steel sheets by weld seams. In this case, the weld seams preferably run along the edges of the hollow profiles. To save costs, the hollow profiles can also be fastened only in sections by weld seams or spot-welded.
Hieraus resultiert eine gesteigerte Stabilität. Bei weniger starker potentieller Belastung können die Schweißnähte auch unterbrochen sein.This results in increased stability. If the potential load is less severe, the weld seams can also be interrupted.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind alle Oberflächen des Systembausteins feuerverzinkt.According to one embodiment, all surfaces of the system building block are hot-dip galvanized.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Splitterschutzwand vorgeschlagen, die eine Vielzahl von Systembausteinen gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst, wobei die Vielzahl der Systembausteine als Stapel (Balken) oder Verband übereinander angeordnet sind und zueinander in einer Reihe von Systembausteinen unmittelbar benachbarter Systembausteine der Splitterschutzwand miteinander durch wiederlösbare Befestigungsmittel verbunden sein können. Die wiederlösbaren Befestigungsmittel sind dabei ausgewählt aus Schrauben und mit dem Gewinde der Schrauben korrespondierenden Muttern.According to one embodiment, a splinter protection wall is proposed, which comprises a large number of system building blocks according to one of the embodiments described above, the large number of system building blocks being arranged one above the other as a stack (beam) or association and to one another in a row of system building blocks of directly adjacent system building blocks of the splinter protection wall removable fasteners can be connected. The releasable fasteners are selected from screws and nuts corresponding to the thread of the screws.
Die mit der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen Balken, umfassend miteinander durch wiederlösbare Verbindungen (z.B. Verschraubungen) verbundenen Systembausteine können zur Abdeckung eines zunächst nach oben offenen Splitterschutzkäfigs verwendet werden. Die durch die Hohlprofile der beschriebenen Balken ausgebildeten Profilkanäle sind relativ zu den Seitenwänden der umfriedenden Splitterschutzwände typischerweise um 90° gedreht und mithin senkrecht nach oben offen ausgerichtet. Mehrere nebeneinander angeordnete Balken können so - auch zueinander beabstandet - als Deckelelemente dienen, die den zunächst in Form einer Umzäunung nach oben offenen Splitterschutzkäfig nun zusätzlich oben verschließen. Die Systembausteine der Seitenwände bedürfen untereinander im Normalfall keiner sie zusätzlich verbindenden Befestigungsmittel. Es kann in der Regel davon ausgegangen werden, dass die in korrespondierende Ausnehmungen eingreifenden Noppen bei einem Eigengewicht von etwa 500 kg pro Systembaustein und der Versatz im Verband ausreichen, um einen Verschieben benachbarter Systembausteine gegeneinander auch bei einer impulsartigen Extrembelastung zu verhindern. Vorteilhaft können mehrere Splitterschutzwände benachbart und beispielsweise unter einem rechten Winkel ihrer Seitenflächen zueinander angeordnet werden. Beispielsweise kann ein nach oben offener Splitterschutzkäfig um ein explosionsgefährdetes Gefahrgut, einen explosionsgefährdeten Gasspeicher, eine explosionsgefährdete Prüfanlage oder um eine andersartige explosionsgefährdete Industrieanlage herum angeordnet werden. Die obere Öffnung des zunächst nach oben offenen Splitterschutzkäfigs, die flächenmäßig beispielsweise der umfriedeten Grundfläche entspricht, kann sodann in geeigneter Weise mit einer oder mehreren Lagen eines grobmaschigen Drahtnetzes, Drahtseilnetzes oder Gitterzaunes oder mehreren der beschriebenen Balken abgedeckt werden.The beams described with the above embodiment, comprising system building blocks connected to one another by releasable connections (eg screw connections), can be used to cover a splinter protection cage which is initially open at the top. The profile channels formed by the hollow profiles of the beams described are typically rotated by 90° relative to the side walls of the enclosing splinter protection walls and are therefore aligned vertically open at the top. Several beams arranged next to one another can thus serve as cover elements, even spaced apart from one another, which now also close the splinter protection cage, which was initially open at the top in the form of a fence, at the top. The system building blocks of the side walls do not normally require any additional fasteners connecting them to one another. It can generally be assumed that the knobs engaging in corresponding recesses have a weight of about 500 kg per system building block and the offset in the assembly are sufficient to prevent neighboring system building blocks from shifting against each other, even in the event of extreme impulse loads. Advantageously, several splinter protection walls can be arranged adjacent to one another and, for example, at a right angle to one another with their side surfaces. For example, a splinter protection cage that is open at the top can be arranged around hazardous goods that are at risk of explosion, a gas storage facility that is at risk of explosion, a test installation that is at risk of explosion or around another type of industrial installation that is at risk of explosion. The upper opening of the initially open splinter protection cage, which corresponds in terms of area, for example to the fenced base area, can then be covered in a suitable manner with one or more layers of a coarse-meshed wire net, wire rope net or lattice fence or several of the beams described.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird somit ein Splitterschutzkäfig zur Abschirmung einer explosionsgefährdeten Gasspeichervorrichtung, eines explosionsgefährdeten Gefahrguts, einer explosionsgefährdeten Prüfanlage oder einer andersartigen explosionsgefährdeten Industrieanlage ausgebildet. Der resultierende Splitterschutzkäfig umfasst eine Vielzahl, zumindest aber vier Splitterschutzwände gemäß der vorstehend und nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen, wobei der Splitterschutzkäfig das explosionsgefährdete Objekt typischerweise vollständig umschließt.According to a further embodiment, a splinter protection cage is thus formed for shielding a gas storage device with a risk of explosion, dangerous goods with a risk of explosion, a test facility with a risk of explosion or another type of industrial plant with a risk of explosion. The resulting splinter protection cage comprises a large number, but at least four, splinter protection walls according to the embodiments described above and below, with the splinter protection cage typically completely enclosing the object at risk of explosion.
Gemäß einer Variation des eingangs beschriebenen Systembausteins tragen die jeweils obersten Systembausteine der umfriedenden Seitenwände des oben geschlossenen Splitterschutzkäfigs auf ihrer Deckfläche, beispielsweise auf dem obersten Stahlblech, keine Noppen, um so eine stabile Auflage der Deckelemente aus miteinander zu Balken verbundenen Systembausteinen zu gewährleisten.According to a variation of the system building block described at the outset, the uppermost system building blocks of the enclosing side walls of the splinter protection cage, which is closed at the top, do not have any knobs on their top surface, for example on the uppermost steel sheet, in order to ensure a stable support of the covering elements made up of system building blocks connected to form beams.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird somit ein Splitterschutzkäfig zur Abschirmung einer explosionsgefährdeten Gasspeichervorrichtung vorgeschlagen, der eine Vielzahl der Systembausteine gemäß einem der vorstehend beschriebenen Aspekte umfasst.According to one exemplary embodiment, a splinter protection cage is thus proposed for shielding a gas storage device at risk of explosion, which includes a large number of the system components according to one of the aspects described above.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Vielzahl der Systembausteine versetzt zueinander gemäß einer gewünschten Ausdehnung des Splitterschutzkäfigs in Form eines nach oben offenen Baukörpers mit im Wesentlichen einer rechteckigen Kontur folgenden Grundfläche aufeinander gestapelt.According to one exemplary embodiment, the plurality of system components are stacked on top of one another offset in relation to one another according to a desired extension of the splinter protection cage in the form of a structural body which is open at the top and has a base area which essentially follows a rectangular contour.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Splitterschutzkäfig neben der Vielzahl von Systembausteinen eine Vielzahl von korrespondierenden Betonbausteinen auf. Geeignete Betonbausteine sind an einander gegenüberliegenden Deck- und Stellflächen mit gemäß einem Lego-Prinzip zueinander korrespondierend dimensionierten und angeordneten Noppen und Ausnehmungen versehen, wobei die Betonbausteine mit den Systembausteinen einen Verband ausbilden.According to one exemplary embodiment, the splinter protection cage has a large number of corresponding concrete building blocks in addition to the large number of system building blocks. Suitable concrete building blocks are on opposite deck and floor surfaces with correspondingly dimensioned and arranged knobs according to a Lego principle and provided with recesses, the concrete building blocks forming a bond with the system building blocks.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, die beschriebenen Systembausteine zum Aufbau einer Splitterschutzwand zu verwenden, die an eine explosionsgefährdete Anlage angrenzt und/oder zum Errichten eines Splitterschutzkäfigs einzusetzen, der eine explosionsgefährdete Anlage umgibt. Vorteilhaft kann so die Umgebung der explosionsgefährdeten Anlage vor einer Beschädigung geschützt werden und eine Gefährdung von Personen, die sich in der Umgebung der explosionsgefährdeten Anlage aufhalten, minimiert werden. Eine derartige Splitterschutzwand bzw. ein diese umfassender Splitterschutzkäfig kann beispielsweise zum Schutz von Personen und benachbarten Anlagen an und in der Nähe von Wasserstoff-Tankstellen, -Druckspeichern und -Flüssigspeichern, ebenso aber auch zum Schutz von Lagern anderer explosionsgefährdeter Gefahrgüter dienen.According to a further exemplary embodiment, it is proposed to use the system modules described to construct a splinter protection wall that adjoins a potentially explosive system and/or to erect a splinter protection cage that surrounds a potentially explosive system. In this way, the surroundings of the potentially explosive system can advantageously be protected from damage and the risk to people who are in the vicinity of the potentially explosive system can be minimized. Such a splinter protection wall or a splinter protection cage encompassing it can be used, for example, to protect people and neighboring systems at and in the vicinity of hydrogen filling stations, pressure accumulators and liquid storage facilities, but also to protect storage facilities for other potentially explosive dangerous goods.
Dementsprechend wird weiter eine Wasserstofftankschutzvorrichtung vorgeschlagen, die einen Splitterschutzkäfig oder zumindest eine Splitterschutzwand umfasst, wobei der Splitterschutzkäfig und die Splitterschutzwand zumindest einen Systembaustein gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst. Der Wasserstofftank kann dabei ein Speicher oder Druckspeicher für gasförmigen Wasserstoff oder ein Flüssigwasserstoff-Speicher (LH2-Speicher) sein.Accordingly, a hydrogen tank protection device is also proposed which comprises a splinter protection cage or at least one splinter protection wall, the splinter protection cage and the splinter protection wall comprising at least one system module according to one of the embodiments described above. The hydrogen tank can be a store or pressure store for gaseous hydrogen or a liquid hydrogen store (LH 2 store).
Selbstredend können die Systembausteine ebenso zum Schutz jeglicher Prüfanlagen oder auf einem Testfeld zum Schutz von Personal und peripher angeordneten Messgeräten verwendet werden.Of course, the system modules can also be used to protect any test system or on a test field to protect personnel and peripherally arranged measuring devices.
Ein demgemäß hiermit vorgeschlagenes Verfahren zum Explosionsschutz umfasst die Bereitstellung und weitestgehend lückenlose Anordnung der bezeichneten Systembausteine unter Ausbildung eines Verbandes, beispielsweise eines Läufer-, Binder-, Block- oder Kreuzverbandes, der die explosionsgefährdete Anlage umgibt oder von benachbarten Flächen abgrenzt.A method for explosion protection proposed here accordingly includes the provision and largely complete arrangement of the designated system building blocks, forming a bond, for example a stretcher, truss, block or cross bond, which surrounds the potentially explosive system or separates it from neighboring areas.
Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnungen dienen der Veranschaulichung eines oder mehrerer Beispiele von Ausführungsformen der Erfindung.Embodiments of the invention are explained in more detail below. The drawings serve to illustrate one or more examples of embodiments of the invention.
Die vorgeschlagenen "Splitterschutz-Systembausteine" 10 entsprechen der Grundanforderung, einen optimalen Schutz von Prüfpersonal, Passanten und Umgebung (Testequipment und Gebäude), beispielsweise während einer Druck-Prüfung von Gasspeichern mit Gas, zu gewährleisten. Für die Prüfung wird ein mögliches Bersten des Prüfmusters (z.B. eines Gasspeichers oder eines Tanks) in Folge einer Überbelastung als schlimmstes schwerwiegendstes Ereignis angenommen.The proposed "splinter protection system modules" 10 correspond to the basic requirement of optimum protection for test personnel, passers-by and the environment (test equipment and building), for example during a pressure test of gas storage tanks with gas. A possible bursting of the test sample (e.g. a gas holder or a tank) as a result of overloading is assumed to be the worst, most serious event for the test.
Die bei einer Explosion auftretende Druckwelle wird durch ein System parallel verlaufender Hohlprofile 5 des Systembausteins 10 bzw. in der daraus aufgebauten Splitterschutzwand gezielt abgeleitet und abgebremst (Dämpfung). Splitter unvorhersehbarer Größe und Form, die beim Bersten eines Gasspeichers entstehen können, werden an der Oberfläche einer aus einer Vielzahl der vorgeschlagenen Systembausteine 10 errichteten Splitterschutzwand bzw. von einem entsprechenden Splitterschutzkäfig 100 abgefangen. Sind diese groß (größer als ein mittlerer Durchmesser der eingesetzten Hohlprofile 5), so werden sie komplett abgebremst. Sind sie vergleichsweise klein (kleiner, als ein mittlerer Durchmesser der eingesetzten Hohlprofile 5), so werden sie vorteilhaft in eine nahezu horizontale und damit kurze Flugbahn gezwungen, wenn nicht gar durch Kollision mit den Wandungen der eingesetzten Hohlprofile 5 gebremst bis gänzlich gestoppt.The pressure wave that occurs during an explosion is diverted and slowed down (damping) in a targeted manner by a system of parallel
Ein wesentlicher Aspekt des Anmeldegegenstandes ist neben der explosionsschützenden Wirkung der einfache Umgang und die Kompatibilität der Splitterschutz-Systembausteine 10 mit gängigen Noppen-Systembausteinen 10' aus Massivbeton. Der vorgeschlagene Systembaustein 10 wurde an ein handelsübliches Betonsystemsteinsystem des Herstellers BMG-Erfurt-Tiefthal (Bremer-Mohran) angepasst, das Stapelblöcke 10' aus Beton umfasst. Mit Hilfe geringfügiger Korrekturen kann es aber ebenso an jedes andere System von Massivbausteinen adaptiert werden.A significant aspect of the subject matter of the application, in addition to the explosion-protective effect, is the simple handling and compatibility of the splinter protection
Mit dem Ziel, eine maximale Flexibilität im Einsatz der vorgeschlagenen Splitterschutz-Systembausteine 10 zu gewährleisten, wird bevorzugt ein 2: 1-Format (2 Reihen mit je 4 quadratischen Noppenfeldern) und eine Steingröße von 100 cm x 50cm x 50cm vorgeschlagen. Die Abmaße einer Länge der Stellfläche der Systembausteine 10 von doppelter Breite erscheint optimal für eine rasche praktische Anwendung. Andere Systemgrößen wie 2x3 Noppen oder z.B. 2x6 Noppen unter Beibehaltung der quadratischen Noppenfelder sind leicht abzuleiten und können im Bedarfsfall genauso einfach gefertigt werden.With the aim of ensuring maximum flexibility in the use of the proposed splinter protection
Die Kompatibilität mit herkömmlichen Betonbausteinen 10' bewirkt vorteilhaft eine Kostenersparnis. Da allein das Material des vorgeschlagenen Splitterschutz-Systembausteins 10 deutlich teurer ist als Beton, bietet es sich an, diejenigen Flächen eines zu errichtenden Splitterschutzkäfigs, die nicht primär einer Druckwelle ausgesetzt sind, unter Verwendung kostengünstigerer Betonelemente auszuführen. Damit ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten, einen Versuchs- und/oder Schutzaufbau flexibel, schnell und kostengünstig, vorteilhaft auch ohne Gründung, aufzubauen, ebenso unkompliziert wieder abbauen oder umzusetzen zu können.Compatibility with conventional concrete building blocks 10' advantageously results in cost savings. Since the material alone of the proposed splinter
Gemäß einem Ausführungsbeispiel, wie etwa in
Wie in
In
Bei der Prüfung von Gasspeichern oder der Verwendung von Gasanlagen besteht entweder die Intention, ein Versagen zu provozieren, und grundsätzlich immer ein Restrisiko des Versagens, was eine Druckwelle durch Verpuffung (Wasserstoff) oder gar Splitterflug nach sich ziehen kann. Entsprechend ist es in vielen Fällen notwendig, einen Splitterschutz einzusetzen. In jedem Fall reduziert der Splitterschutz den Aufwand für andere Schutzmaßnahmen wie Sicherheitsradius etc. Bei hohen Ausgangsdrücken (H2) und/oder hohen Volumina sind geschlossene Wände nur unter enormen Aufwand in der Lage, der auftretenden Belastung standzuhalten. Das hiermit vorgeschlagene Konzept eines System-Gittersteins 10 zur Errichtung eines Splitterschutzkäfigs 100 ist jedoch geeignet, eine Splitterschutzwand oder einen Splitterschutzkäfig 100 bereitzustellen, die/der einer zu erwartenden Druckwelle widersteht, gleichzeitig größere Splitter auffängt und kleinere bremst und leitet.When testing gas storage tanks or using gas systems, there is either the intention of provoking a failure and, in principle, there is always a residual risk of failure, which can result in a pressure wave due to deflagration (hydrogen) or even flying fragments. Accordingly, it is necessary in many cases to use a splinter guard. In any case, the splinter protection reduces the cost of other protective measures such as a safety radius, etc. At high outlet pressures (H 2 ) and/or high volumes, closed walls are only able to withstand the loads that occur with enormous effort. However, the concept proposed here of a
Die Erfindung fokussiert darauf, dass der geometrische Aufbau aus parallel und versetzt zueinander angeordneten Profilen 5, die von der Quelle der Druckerzeugung möglichst direkt und horizontal wegführen, die Druckwelle in "enge Kanäle" zwingt und so ggf. dämpft. Die Anordnung der Kanäle, die in den
Das Konzept, die vorgeschlagenen Systembausteine 10 in modularen Einheitsgrößen (1000x500x500 mm) - ähnlich dem Prinzip von Lego®-Steinen - bereitzustellen, die mit dem, beispielsweise, in
Abweichend von der in den
Das genutzte Konzept von korrespondierend an Unter- und Oberseite angeordneten Ausnehmungen und Vorsprüngen (Noppen 3) die - unter Berücksichtigung fachüblicher Toleranzen - korrespondierend bemessen sind, sowie deren jeweilige Kompatibilität mit ebenso vielfältigen Betonbausteinen 10', bietet eine große Vielfalt an möglichen Formen und Größen letztendlich erreichbarer Splitterschutzwände und -käfige.The concept used of correspondingly arranged recesses and projections (nubs 3) on the top and bottom, which - taking into account the tolerances customary in the art - are correspondingly dimensioned, as well as their respective compatibility with equally diverse concrete blocks 10 ', ultimately offers a large variety of possible shapes and sizes reachable fragment protection walls and cages.
Wie eingangs erwähnt und beispielhaft in
Vorteilhaft ermöglichen die vorgeschlagenen Systembausteine 10 eine extreme Robustheit der daraus aufbaubaren Splitterschutzwände 100 und -käfige 100. Ihre Modularität gestattet die problemlose Anschlussfähigkeit (Kompatibilität) mit handelsüblichen Betonbausteinen 10', herausragende Kombinierbarkeit für hohe Flexibilität, gute Handhabung und relativ günstige Kosten, die nahe an den Materialkosten sind.Advantageously, the proposed
Einzelne Aspekte der vorstehenden Beschreibung lassen sich beispielhaft zusammenfassen als:
- 1. Bildung von horizontalen Kanälen zur Führung und Dämpfung von Druckwellen und Kleinsplittern;
- 2. horizontale Kanäle die auf die potentielle Druckquelle ausgerichtet sind;
- 3. Bündelung dieser horizontaler Kanäle in Systemblöcke, die vielfältig kombinierbar sind;
- 4. hohe Widerstandskraft gegen Druckwellen durch Minimierung der wirkenden Kraft einer Druckwelle durch minimale Schattenfläche, auf die die Druckwelle wirkt;
- 5. das Minimum der Schattenfläche (Wanddicke der Halbzeuge) ist durch die Mindestrobustheit der Halbzeugprofile gegen einschlagende Splitter definiert;
- 6. Ergänzung der Systemblöcke mit Verbindungsnasen/Noppen oben und Aufnahmen für Verbindungsnasen/Noppen auf der Unterseite nach einem Systemmuster, das auf dem Prinzip von LEGO®-Bausteinen basiert;
- 7. Realisierung der Systemblöcke durch Verschweißen von Halbzeugen, Auftragsschweißen/3-D-Druck, Guss etc. aus Kunststoff oder Metall; für hohe Belastungen vorzugsweise aus Stahlblechen und -profilen;
- 8. Gestaltung und Ausführung in einer Art, dass eine punktuell mechanische Belastung (Splitter, Montage-Handling) grundsätzlich nicht zu Verformungen führt, die den Systemblock unbrauchbar macht. Dies gilt auch für den Fall der Nutzung in Verbindung mit einer Wärmequelle (Brandprüfung), wozu ergänzend eine thermisch schützende Schicht (z.B. Glaswolle) vorgehängt werden kann, die im Fall des Auftretens einer Druckwelle in Teilen zerlegt durch die Kanäle gedrückt wird und so die Druckwirkung auf die verbleibende Schattenfläche begrenzt;
- 9. Gestaltung der Stahlstruktur zur Aufnahme von Anschlagmitteln;
- 10. Verlängerung der Einsetzbarkeit und Vereinfachung des Umgangs durch Rostschutz, z.B. durch Feuerverzinken oder eine ähnliche korrosionsschützende Behandlung.
- 1. Formation of horizontal channels to guide and dampen pressure waves and small splinters;
- 2. horizontal channels aligned with the potential pressure source;
- 3. Bundling of these horizontal channels in system blocks that can be combined in many ways;
- 4. high resistance to pressure waves by minimizing the acting force of a pressure wave through minimal shadow area on which the pressure wave acts;
- 5. the minimum shadow area (wall thickness of the semi-finished products) is defined by the minimum robustness of the semi-finished product profiles against impact splinters;
- 6. Addition of the system blocks with connecting lugs/knobs on top and receptacles for connecting lugs/knobs on the underside according to a system pattern based on the principle of LEGO ® building blocks;
- 7. Realization of the system blocks by welding semi-finished products, build-up welding/3D printing, casting etc. made of plastic or metal; for high loads preferably made of sheet steel and profiles;
- 8. Design and execution in such a way that a selective mechanical load (splinter, assembly handling) does not lead to deformations that make the system block unusable. This also applies to the case of use in connection with a heat source (fire test), for which a thermally protective layer (e.g. glass wool) can be additionally applied, which, in the event of a pressure wave occurring, is broken up into parts and pushed through the channels and thus the pressure effect limited to the remaining shadow area;
- 9. Design of the steel structure to accommodate slings;
- 10. Extension of the usability and simplification of handling through rust protection, eg through hot-dip galvanizing or a similar anti-corrosion treatment.
Zusammenfassend wird erfindungsgemäß somit ein Systembaustein zum Aufbau einer Splitterschutzwand und/oder eines Splitterschutzkäfigs umfassend mehrere Splitterschutzwände bereitgestellt, wobei der Systembaustein eine rechteckige, mit Ausnehmungen versehene Stellfläche, zwei einander gegenüberliegende fluiddurchlässige senkrecht zur Stellfläche ausgerichtete rechteckige Seitenflächen und typischerweise eine mit Noppen versehene Deckfläche aufweist, wobei die Noppen korrespondierend zu den Ausnehmungen dimensioniert und angeordnet sind, sodass mehrere Systembausteine in einem Verband zu einer fluiddurchlässigen Wand oder einem aus miteinander verbundenen Wänden bestehenden fluiddurchlässigen Splitterschutzkäfig anordenbar sind. Dabei stehen zueinander korrespondierende Noppen und Ausnehmungen aufeinander gestapelter Systembausteine typischerweise miteinander im Eingriff.In summary, according to the invention, a system module for constructing a splinter protection wall and/or a splinter protection cage comprising a plurality of splinter protection walls is provided, the system module having a rectangular footprint provided with recesses, two opposing fluid-permeable rectangular side faces aligned perpendicularly to the footprint and typically a top surface provided with knobs, wherein the nubs are dimensioned and arranged to correspond to the recesses, so that a plurality of system components can be arranged in an association to form a fluid-permeable wall or a fluid-permeable splinter protection cage consisting of walls connected to one another. In this case, mutually corresponding knobs and recesses of system components stacked on top of one another typically engage with one another.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Aspekten und Ausführungsbeispielen erläutert. Diese Ausführungsbeispiele sollten keinesfalls als einschränkend für die vorliegende Erfindung verstanden werden. Die nachfolgenden Patentansprüche stellen einen ersten, nicht bindenden Versuch dar, die Erfindung allgemein zu definieren.The present invention has been explained on the basis of aspects and exemplary embodiments. These embodiments should in no way be construed as limiting the present invention. The following claims are a first non-binding attempt to define the invention in general terms.
Claims (15)
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---|---|---|---|
DE202021100709.5U DE202021100709U1 (en) | 2021-02-12 | 2021-02-12 | System module for the construction of a splinter protection wall and flexible splinter protection cage |
Publications (1)
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EP4043660A1 true EP4043660A1 (en) | 2022-08-17 |
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2021
- 2021-02-12 DE DE202021100709.5U patent/DE202021100709U1/en active Active
-
2022
- 2022-01-20 EP EP22152451.5A patent/EP4043660A1/en active Pending
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Also Published As
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---|---|
DE202021100709U1 (en) | 2021-03-08 |
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