RU2515013C1 - Bench to test explosion-proof structures of buildings and facilities - Google Patents
Bench to test explosion-proof structures of buildings and facilities Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515013C1 RU2515013C1 RU2013114697/11A RU2013114697A RU2515013C1 RU 2515013 C1 RU2515013 C1 RU 2515013C1 RU 2013114697/11 A RU2013114697/11 A RU 2013114697/11A RU 2013114697 A RU2013114697 A RU 2013114697A RU 2515013 C1 RU2515013 C1 RU 2515013C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valve
- vessel
- explosion
- structures
- hole
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам безопасности в чрезвычайных ситуациях и может быть использовано для взрывозащиты зданий, сооружений, а также технологического оборудования.The invention relates to safety systems in emergency situations and can be used for explosion protection of buildings, structures, as well as technological equipment.
Технологический процесс некоторых производств связан с возможным выделением и скоплением в производственном помещении паров горючих жидкостей, газов или пылей, которые, смешиваясь с воздухом в определенных концентрациях, образуют взрывоопасную среду, - такие производства относятся к категориям А, Б или Е по взрывной и взрывопожарной опасности. Взрыв газо-, паро- и пылевоздушных смесей вызывает повреждение зданий и оборудования. В качестве защиты зданий от разрушения в них часть ограждающих конструкций выполняют легкосбрасываемыми или легкоразрушающимися.The technological process of some industries is associated with the possible emission and accumulation in the production room of vapors of flammable liquids, gases or dusts, which, when mixed with air in certain concentrations, form an explosive atmosphere, such industries belong to categories A, B or E for explosive and fire hazard . Explosion of gas, steam and dust-air mixtures causes damage to buildings and equipment. As protection of buildings from destruction in them, part of the enclosing structures is performed with easily erasable or easily destructible ones.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является взрывозащитное устройство по патенту РФ №2458213 (прототип), содержащее корпус клапана, затвор, теплоизолирующий и разрывной элементы.The closest technical solution to the claimed object is an explosion-proof device according to the patent of the Russian Federation No. 2458213 (prototype), containing a valve body, a shutter, heat insulating and explosive elements.
Недостатком известного решения является сравнительно невысокая надежность срабатывания из-за отсутствия сравнительных испытаний на модельных объектах.A disadvantage of the known solution is the relatively low reliability of operation due to the lack of comparative tests on model objects.
Технический результат - повышение эффективности защиты зданий, сооружений, а также технологического оборудования от взрывов путем увеличения быстродействия и надежности срабатывания с помощью разрушающихся элементов конструкций и оценки эффективности легкосбрасываемых ограждающих взрывозащитных устройств при аварийном режиме на объекте и обеспечение возврата этих конструкций в исходное положение после взрыва.The technical result is an increase in the efficiency of protection of buildings, structures, as well as technological equipment from explosions by increasing the speed and reliability of operation with the help of collapsing structural elements and evaluating the effectiveness of easily resettable enclosing explosion-proof devices in emergency mode at the facility and ensuring the return of these structures to their original position after the explosion.
Это достигается тем, что в стенде для испытаний взрывозащитных конструкций зданий и сооружений взрывная камера оснащена легкосбрасываемым элементом, который устанавливают в торцевой части сосуда, закрытой предохранительным экраном, параллельно с механическим индикатором давления с тумблером включения двигателя индикатора, а взрывную камеру со свечой зажигания, имеющей кнопку включения зажигания, располагают оппозитно торцевой части сосуда, закрытой предохранительным экраном, при этом сосуд комплектуют штуцерами для продувки взрывного сосуда после проведения эксперимента, причем штуцер для заливки горючей жидкости с установленной на нем пробкой закрепляют в стенке сосуда над контактами свечи зажигания, при этом элементы, участвующие в испытании: индикатор давления, свеча зажигания, штуцер для заливки горючей жидкости, штуцера для продувки взрывного сосуда подбирают по прочности на «разрыв», превосходящей прочность исследуемого легкосбрасываемого элемента не менее чем в два раза, при этом давление взрыва регистрируют механическим индикатором давления, причем после каждого эксперимента производят продувку воздухом внутреннего объема сосуда, а необходимую концентрацию смеси паров с воздухом обеспечивают дозировкой жидкости пипеткой через штуцер, который после заливки жидкости закрывают пробкой.This is achieved by the fact that in the test bench for explosion-proof structures of buildings and structures, the blast chamber is equipped with an easy-to-reset element, which is installed in the end of the vessel, closed by a safety screen, in parallel with a mechanical pressure indicator with a toggle switch for turning on the indicator engine, and an explosion chamber with an ignition plug having the ignition switch, positioned opposite the end of the vessel, closed by a safety screen, while the vessel is equipped with fittings for blowing the explosion of the vessel after the experiment, and the nozzle for pouring combustible liquid with the plug installed on it is fixed in the vessel wall above the contacts of the spark plug, with the elements involved in the test: pressure indicator, spark plug, nozzle for pouring combustible liquid, nozzle for blowing the explosive the vessels are selected according to the tensile strength exceeding the strength of the studied easy-to-discharge element by at least two times, while the explosion pressure is recorded by a mechanical pressure indicator, and after each experiment, the internal volume of the vessel is purged with air, and the required concentration of the vapor-air mixture is provided by pipetting the liquid through the nozzle, which is closed with a stopper after pouring the liquid.
На фиг.1 представлена схема стенда для испытаний взрывозащитных конструкций зданий и сооружений, на фиг.2 - график изменения давления во времени на стенки сосуда при взрыве газопаровоздушных смесей; на фиг.3 - схема противовзрывной панели покрытия (или кровли) взрывоопасного или радиоактивного объекта, на фиг.4 - схема упругодемпфирующего элемента.Figure 1 presents a diagram of the test bench for explosion-proof structures of buildings and structures, figure 2 is a graph of pressure over time on the walls of the vessel during the explosion of gas-vapor mixtures; figure 3 is a diagram of an explosion-proof panel coating (or roof) of an explosive or radioactive object, figure 4 is a diagram of an elastic damping element.
Стенд для испытаний взрывозащитных конструкций зданий и сооружений (фиг.1) состоит из взрывной камеры 1, представляющей собой металлический сосуд объемом, равным 500÷1000 см3 (толщина стенок 7÷8 мм). В верхнем основании сосуда имеется отверстие, перекрываемое легкосбрасываемым элементом 2. Площадь отверстия может меняться путем ввинчивания сменных колец 21. Сбрасываемый элемент 2 перекрывает отверстие в кольце 21, над которым закрепляется защитный экран 3. Второе отверстие перекрывается клапаном 19, который прижимается к отверстию с помощью электромагнита 12 и открывается пружиной 11 при размыкании контактов 4. Усилие прижатия клапана и сжатия пружины устанавливается таким образом, чтобы суммарное усилие было равно допускаемому давлению, умноженному на площадь отверстия клапана, т.е.The test bench for explosion-proof structures of buildings and structures (figure 1) consists of an explosive chamber 1, which is a metal vessel with a volume equal to 500 ÷ 1000 cm 3 (wall thickness 7 ÷ 8 mm). In the upper base of the vessel there is an opening overlapped by the easy-to-remove element 2. The area of the opening can be changed by screwing in the replaceable rings 21. The discharge element 2 overlaps the opening in the ring 21, over which the protective shield 3 is fixed. The second opening is blocked by a valve 19, which is pressed against the hole by the electromagnet 12 and opens with a spring 11 when the contacts 4 open. The force of pressing the valve and compressing the spring is set so that the total force is equal to the permissible pressure Multiplied by the valve opening area, i.e.
где Fэ.м - усилие электромагнита, прижимающее клапан к отверстию, H/м2; Fпр - усилие сжатия пружины, открывающее клапан, H: Fпр=(10÷15) gm, где g=9,81 м/с2; m - масса сердечника электромагнита с клапаном, кг; Sкл - площадь отверстия клапана, м2.where Fe.m - the force of the electromagnet, pressing the valve to the hole, N / m 2 ; Fpr - spring compression force opening the valve, H: Fpr = (10 ÷ 15) gm, where g = 9.81 m / s 2 ; m is the mass of the core of the electromagnet with the valve, kg; Scl - the area of the valve opening, m 2 .
Тяговое усилие электромагнита может меняться путем изменения тока через реостат 8 посредством подвижного контакта 9 реостата. Для измерения усилия электромагнита и сжатия пружины предусмотрено параллельное устройство электромагнитного клапана 6, величина тока электромагнита в котором регулируется от того же реостата 8 путем переключения контактов 5. Для настройки требуемой разности усилий электромагнита и пружины имеется динамометр 7. Для образования паровоздушной взрывоопасной смеси в камере имеется пробка-испаритель 18, в которую с помощью бюретки вносится требуемое количество легковоспламеняющейся жидкости, и пробка ввинчивается так, что пары жидкости через окна в стенках пробки-испарителя попадают в камеру и, смешиваясь с воздухом, образуют взрывоопасную смесь.The pulling force of the electromagnet can be changed by changing the current through the rheostat 8 through the movable contact 9 of the rheostat. To measure the force of the electromagnet and the compression of the spring, a parallel device of the electromagnetic valve 6 is provided, the magnitude of the electromagnet current in which is regulated from the same rheostat 8 by switching contacts 5. For setting the required difference in the efforts of the electromagnet and the spring, there is a dynamometer 7. For the formation of a vapor-explosive mixture in the chamber vaporizer plug 18, into which the required amount of flammable liquid is introduced using a burette, and the plug is screwed so that the vapor es windows in the walls of the evaporation tube fall into the chamber and mixed with air to form an explosive mixture.
Поджигается смесь электрической искрой 20 от индукционной катушки 14, включается зажигание кнопкой 13. В одной из торцевых (боковых) стенок взрывной камеры 1 имеется отверстие под штуцер 17, в котором закреплена трубка от воздуходувки 15, перекрываемой краном 16. В другой, оппозитно расположенной, торцевой (боковой) стенке взрывной камеры 1 имеется отверстие под штуцер 23 для трубки 22, перекрываемой краном 24, которое служит для поддержания в камере 1 атмосферного давления во время испарения жидкости.The mixture is ignited by an electric spark 20 from the induction coil 14, the ignition is turned on by the button 13. In one of the end (side) walls of the explosive chamber 1 there is an opening for the fitting 17, in which the tube from the blower 15 is blocked by a valve 16. In another, opposite, the end (side) wall of the explosive chamber 1 has an opening for a fitting 23 for the tube 22, which is blocked by a valve 24, which serves to maintain atmospheric pressure in the chamber 1 during liquid evaporation.
Противовзрывная панель (фиг.3) состоит из бронированного металлического каркаса 25 с бронированной металлической обшивкой 26 и наполнителем - свинцом 27. В покрытии объекта 31 у проема 32 симметрично относительно оси 33 заделаны четыре опорных стержня 28, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры 30, заделанные в панели. Для фиксации предельного положения панели к торцам опорных стержней 28 приварены листы-упоры 29. Для того чтобы сдемпфировать (смягчить) ударные нагрузки при возврате панели, наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен но форме в виде крошки, а опорные стержни 28 выполнены упругими.The explosion-proof panel (Fig. 3) consists of an
Наполнитель может быть выполнен по форме в виде шарообразной крошки одного диаметра: в виде шарообразной крошки разного диаметра. Наполнитель может быть выполнен в виде крошки произвольной формы разного диаметрального (максимального по внешнему, произвольной формы, контуру крошки) размера.The filler can be made in the form of spherical crumbs of one diameter: in the form of spherical crumbs of different diameters. The filler can be made in the form of crumbs of arbitrary shape of different diametric (maximum external, arbitrary shape, contour of the crumb) size.
Стенд для испытаний взрывозащитных конструкций зданий и сооружений работает следующим образом.The test bench for explosion-proof structures of buildings and structures works as follows.
Задачей заявленного объекта является следующее: по допускаемому давлению необходимо подобрать требуемую площадь отверстия и допустимый вес (массу) легкосбрасываемых (разрушающихся) ограждающих устройств на единицу площади ограждаемого проема (отверстия).The objective of the claimed object is the following: according to the permissible pressure, it is necessary to select the required hole area and the permissible weight (mass) of easily erased (collapsing) enclosing devices per unit area of the enclosed opening (hole).
Если взрыв происходит в полузамкнутом объеме, т.е. в сосуде имеется отверстие, открытое с момента воспламенения смеси, то изменение давления происходит по кривой 2 (фиг.2). При этом максимальное значение давления Pп будет зависеть от отношения площади отверстия к объему сосуда и может быть значительно меньше, чем полное давление взрыва Pв, которое было бы при взрыве в замкнутом сосуде.If the explosion occurs in a semi-closed volume, i.e. in the vessel there is a hole open from the moment of ignition of the mixture, then the change in pressure occurs along curve 2 (figure 2). In this case, the maximum value of pressure P p will depend on the ratio of the area of the hole to the volume of the vessel and may be significantly less than the total explosion pressure P in , which would be an explosion in a closed vessel.
Влияние веса легкосбрасываемых конструкций на величину давления при взрыве объясняется их инерционностью. Чтобы не мешать свободному истечению газов, легкосбрасываемая конструкция после разрушения должна быть отброшена на некоторое расстояние от проема. Для этого требуется некоторое время, в течение которого давление успеет возрасти на некоторую величину. На рисунке графически показано изменение давления P от времени t внутри здания в процессе взрыва и сбрасывания ограждающих конструкций (P0 - атмосферное давление, t0 - начало взрыва, или момент воспламенения). Если взрыв происходит в замкнутом объеме, например в герметичном стальном сосуде, то давление на стенки сосуда изменяется по кривой 1. Точка PВ соответствует максимальному давлению при взрыве газо- и паровоздушных смесей в замкнутом сосуде. Обычно эта величина составляет 5÷7 кГ/см2 (500÷700 кН/м2).The influence of the weight of easily ejected structures on the pressure value during an explosion is explained by their inertia. In order not to interfere with the free flow of gases, the easy-to-erase structure after destruction should be discarded a certain distance from the opening. This requires some time, during which the pressure has time to increase by a certain amount. The figure graphically shows the variation in time of the pressure P t in a building during the explosion, and drop walling (P 0 - atmospheric pressure, t 0 - start the explosion or ignition point). If the explosion occurs in a closed volume, for example in a sealed steel vessel, then the pressure on the vessel walls changes along curve 1. Point P B corresponds to the maximum pressure during the explosion of gas and vapor-air mixtures in a closed vessel. Usually this value is 5 ÷ 7 kg / cm 2 (500 ÷ 700 kN / m 2 ).
При взрыве в сосуде с отверстием, закрытым легкосбрасываемым устройством, изменение давления происходит сначала по кривой 1, т.е. как в замкнутом сосуде, до точки Pp (tp), соответствующей моменту разрушения легкосбрасываемого элемента.In an explosion in a vessel with an opening closed by an easily ejected device, the pressure changes first along curve 1, i.e. as in a closed vessel, up to the point P p (t p ) corresponding to the moment of destruction of the easily ejected element.
Защитное устройство для взрывоопасных объектов (фиг.1) состоит из бронированного металлического каркаса 25 с бронированной металлической обшивкой 26 и наполнителем - свинцом 27. Наполнитель может быть выполнен по форме в виде шарообразной крошки одного диаметра; в виде шарообразной крошки разного диаметра. Наполнитель может быть выполнен в виде крошки произвольной формы разного диаметрального (максимального по внешнему, произвольной формы, контуру крошки) размера.The protective device for explosive objects (figure 1) consists of an
В покрытии объекта 31 у проема 32 симметрично относительно оси 33 заделаны, по крайней мере, три опорных стержня 28, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры 30, заделанные в металлическом каркасе 25. Для фиксации предельного положения панели к торцам опорных стержней 28 приварены листы-упоры 29. Для того чтобы сдемпфировать (смягчить) ударные нагрузки при возврате панели, наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки. В верхней части опорных стержней 28 закреплены упругодемпфирующие элементы 34, один конец которых жестко связан своим основанием 35 с листами-упорами 29, а другой - расположен свободно.In the coating of the
Каждое из упругодемпфирующих элементов 34 (фиг.4) закреплено посредством винтов 36 своим основанием 35, выполненным в виде круглого диска из жесткого вибродемпфирующего материала типа «Агат», на листах-упорах 29, жестко соединенных со стержнями 28. Основание 35 упругодемпфирующего элемента соединено со втулкой 37 из эластомера, имеющей центральное отверстие, через которое проходит стержень 28. Втулка имеет, по крайней мере, три отверстия 38, соосных со стержнем 28, в которых расположены упругие элементы 39, например цилиндрические винтовые пружины, верхний торец которых посредством крепежных элементов 40 соединен с основанием 35, а нижний - находится в свободном (неподжатом) состоянии и выступает за нижнюю плоскость втулки 37 на расстояние, определяемое усилием, развиваемым ударной взрывной волной.Each of the elastic-damping elements 34 (Fig. 4) is fixed by means of
При взрыве внутри производственного помещения (на чертеже не показано) происходит подъем каркаса 25 с бронированной металлической обшивкой 26 и наполнителем от воздействия ударной волны и через открытый проем 32 сбрасывается избыточное давление.In an explosion inside an industrial building (not shown in the drawing), the
При этом упругодемпфирующие элементы 34 сжимаются, гася энергию взрыва, а затем возвращают панель в исходное состояние.In this case, the
После взрыва и спада избыточного давления, опустившись, панель перекрывает проем 32 и вредные вещества не поступают в атмосферу. Для фиксации предельного положения панели служат листы-упоры 29. Для того чтобы сдемпфировать (смягчить) ударные нагрузки при возврате панели, наполнитель металлического каркаса 25 выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни 28 могут быть выполнены упругими.After the explosion and the drop in excess pressure, dropping down, the panel closes the opening 32 and harmful substances do not enter the atmosphere. To fix the limit position of the panel,
Использование предложенного технического решения позволяет осуществить предотвращение взрывоопасных объектов от разрушения и снижение поступления вредных веществ в атмосферу при аварийном взрыве.Using the proposed technical solution allows the prevention of explosive objects from destruction and the reduction of harmful substances into the atmosphere during an accidental explosion.
На фиг.2 представлен график изменения давления во времени на стенки сосуда при взрыве газопаровоздушных смесей: 1 - при взрыве в замкнутом сосуде; 2 - при взрыве в сосуде с отверстием, открытым с момента воспламенения; 3 - при взрыве в сосуде с отверстием, закрытым безынерционным легкосбрасываемым устройством; 4 - при взрыве в сосуде с отверстием, закрытым легкосбрасываемым устройством, имеющим инерционность.Figure 2 presents a graph of the pressure over time on the walls of the vessel during the explosion of gas-vapor mixtures: 1 - in the explosion in a closed vessel; 2 - in case of explosion in a vessel with an opening open from the moment of ignition; 3 - in the event of an explosion in a vessel with a hole closed by an inertia-less easily resettable device; 4 - in case of explosion in a vessel with an opening closed by an easily ejected device having inertia.
Затем если бы вскрывалось мгновенно, то изменение давления от точки PP (tP) происходило бы по кривой 3. Максимальное давление при этом составляло бы РP (при достаточной площади отверстия). Но так как перемещение легкосбрасываемой конструкции от отверстия из-за ее инерционности происходит за определенное время, то давление будет изменяться по кривой 4 с максимальным значением давления Pл Then, if it were opened instantly, then the pressure change from the point P P (t P ) would occur along curve 3. The maximum pressure would be P P (with a sufficient hole area). But since the movement of the easily ejected structure from the hole due to its inertia occurs in a certain time, the pressure will change along curve 4 with a maximum pressure value of P l
При проектировании легкосбрасываемых устройств основная задача состоит в установлении таких значений площади отверстия (проемов) и характеристик легкосбрасываемых конструкций - веса и прочности, чтобы выполнялось условиеWhen designing easily resettable devices, the main task is to establish such values of the area of the hole (openings) and characteristics of easily resettable structures - weight and strength, so that the condition
Величина ΔPД должна определяться расчетом конструкций здания на воздействие взрывной нагрузки. При этом ΔPД следует считать заданным. При взрыве в камере небольшого объема давление на стенки сосуда оказывается большим, чем при взрыве в камере большого объема при прочих равных условиях - природы и концентрации горючего газа, площади отверстия на 1 м3 объема, веса легкосбрасываемого ограждающего устройства на 1 м2 площади отверстия. Влияние масштабного фактора становится особенно заметным при переходе от лабораторных условий, т.е. объемов порядка нескольких литров, к натурным условиям, например, к условиям производственных помещений, имеющих объемы порядка нескольких тысяч метров кубических.The value of ΔP D should be determined by the calculation of the building structures for the impact of explosive loads. Moreover, ΔP D should be considered given. With an explosion in a small chamber, the pressure on the walls of the vessel turns out to be greater than with an explosion in a large chamber with all other conditions being equal - the nature and concentration of combustible gas, the area of the hole per 1 m 3 of volume, the weight of an easily discharged enclosing device per 1 m2 of the area of the hole. The influence of the scale factor becomes especially noticeable during the transition from laboratory conditions, i.e. volumes of the order of several liters, to natural conditions, for example, to the conditions of industrial premises having volumes of the order of several thousand cubic meters.
Величина давления для условий взрыва в производственных помещениях по опытным данным, полученным на лабораторной установке, приближенно может быть определена по формулеThe pressure for the conditions of the explosion in industrial premises according to the experimental data obtained at the laboratory facility, can be approximately determined by the formula
где ΔPН - избыточное давление на стенки объема в натурных условиях, МПа; ΔPМ - избыточное давление на стенки сосуда на модельной установке, МПа; WН - объем сосуда (помещения) в натурных условиях, м3; WМ - объем взрывной камеры модельной установки, м3; dср.Н, dср.М - средний диаметр (размер) отверстия натуры и модели соответственно.where ΔP N - excess pressure on the walls of the volume in natural conditions, MPa; ΔP M - excess pressure on the walls of the vessel on the model installation, MPa; W N - the volume of the vessel (room) in natural conditions, m 3 ; W M - volume of the explosive chamber of the model installation, m 3 ; d cf. H , d cf. M is the average diameter (size) of the hole of nature and model, respectively.
Для заданных условий - объема помещения WН, допускаемого давления PД, природы и концентрации взрывоопасной смеси необходимо определить требуемую площадь отверстия и массу легкосбрасываемого элемента так, чтобы выполнялось условие (2). Для этого сначала из соотношения (2) находят PД.М для модельной установки: For given conditions - the volume of the room W N , the permissible pressure P D , the nature and concentration of the explosive mixture, it is necessary to determine the required area of the hole and the mass of the easy-to-discharge element so that condition (2) is fulfilled. To do this, first from relation (2) find P D.M for the model setup:
Затем опытным путем на лабораторной установке следует определить требуемую величину Kсб и массу сбрасываемого элемента из условия:Then empirically in a laboratory setup should determine the required value of K sb and the mass of the discharged element from the condition:
где Sотв - площадь отверстия, м2; W - объем взрывной камеры, м3.where Sotv - hole area, m 2 ; W is the volume of the explosive chamber, m 3 .
Защита зданий с помощью легкосбрасываемых или легкоразрушающихся устройств состоит в том, что часть ограждающих конструкций (стен и кровли) делают ослабленными по сравнению с основными конструкциями, разрушение которых привело бы к полному разрушению здания. К легкосбрасываемым или легкоразрушающимся конструкциям относятся окна, если оконные переплеты заполнены обычным оконным стеклом, двери, распашные ворота, фонарные переплеты; конструкции из асбоцементных, алюминиевых и стальных листов с легким утеплителем, специальные плиты покрытия и т.д.Protection of buildings with the help of easily erasable or easily destroyed devices consists in the fact that part of the enclosing structures (walls and roofs) are made weakened in comparison with the main structures, the destruction of which would lead to the complete destruction of the building. Easily erasable or easily collapsing structures include windows if window frames are filled with ordinary window glass, doors, swing gates, lampposts; constructions of asbestos-cement, aluminum and steel sheets with light insulation, special coating plates, etc.
Защитное действие легкосбрасываемых ограждающих конструкций сводится к тому, что они разрушаются в начальной стадии взрыва, когда давление газов (продуктов взрыва) не успело достичь высокого значения и является неопасным для основных (несущих) конструкций. Через проемы, которые образовались в результате разрушения легкосбрасываемых конструкций, избыточные объемы газов (несгоревшей смеси и продуктов взрыва), вытесняются из здания наружу. За счет выброса некоторой части избыточных объемов газа давление и, следовательно, нагрузка на основные конструкции уменьшаются по сравнению с той, которая произошла бы при взрыве такой же смеси в замкнутом объеме.The protective effect of easily erasable enclosing structures is that they are destroyed in the initial stage of the explosion, when the pressure of gases (explosion products) has not reached a high value and is harmless to the main (supporting) structures. Through the openings that were formed as a result of the destruction of easily ejected structures, excess volumes of gases (unburned mixture and explosion products) are forced out of the building. Due to the ejection of a certain part of the excess volumes of gas, the pressure and, consequently, the load on the main structures are reduced compared to that which would have occurred if the same mixture had exploded in a closed volume.
Если в здании обеспечить достаточное количество проемов, огражденных легкосбрасываемыми конструкциями, и правильно подобрать их вес и прочность, то давление и, соответственно, нагрузка на основные конструкции могут быть уменьшены до требуемых величин, устанавливаемых из условия прочности или несущей способности основных конструкций.If the building has a sufficient number of openings enclosed by easily erasable structures and their weight and strength are correctly selected, then the pressure and, accordingly, the load on the main structures can be reduced to the required values, established from the strength or bearing capacity of the main structures.
Противовзрывная панель работает следующим образом.The explosion-proof panel operates as follows.
При взрыве внутри производственного помещения (на чертеже не показано) происходит подъем панели от воздействия ударной волны и через открытый проем 32 сбрасывается избыточное давление. После взрыва и спада избыточного давления, опустившись, панель перекрывает проем 32 и вредные вещества не поступают в атмосферу. Для фиксации предельного положения панели служат листы-упоры 29. Для того чтобы сдемпфировать (смягчить) ударные нагрузки при возврате панели, наполнитель металлического каркаса 25 выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни 29 выполнены упругими.In an explosion inside an industrial building (not shown in the drawing), the panel rises from the action of the shock wave and overpressure is released through the
Использование предложенного технического решения позволяет осуществить предотвращение взрывоопасных объектов от разрушения и снижение поступления вредных веществ в атмосферу при аварийном взрыве.Using the proposed technical solution allows the prevention of explosive objects from destruction and the reduction of harmful substances into the atmosphere during an accidental explosion.
Нормами установлено, что площадь легкосбрасываемых конструкций должна составлять не менее 0,05 м2 на 1 м3 объема взрывоопасного помещения для производств категорий А и Е и не менее 0,03 м2 на 1 м3 - для производств категории Б. Вес легкосбрасываемых конструкций должен составлять не более 120 кг/м2.The norms established that the area of easily-vented structures should be at least 0.05 m 2 per 1 m 3 of the volume of an explosive room for industries of categories A and E and at least 0.03 m 2 per 1 m 3 for industries of category B. The weight of easily-vented structures should be no more than 120 kg / m 2 .
Устройство состоит из взрывной камеры 1, представляющей собой металлический сосуд объемом, равным 500÷1000 см3 (толщина стенок 7÷8 мм). В верхнем основании сосуда имеется отверстие, перекрываемое легкосбрасываемым элементом 2. Площадь отверстия может меняться путем ввинчивания сменных колец 21. Второе отверстие перекрывается клапаном 19, который прижимается к отверстию с помощью электромагнита 12 и открывается пружиной 11 при размыкании контактов 4. Усилие прижатия клапана и сжатия пружины устанавливается таким образом, чтобы суммарное усилие было равно допускаемому давлению, умноженному на площадь отверстия клапана, т.е.The device consists of an explosive chamber 1, which is a metal vessel with a volume equal to 500 ÷ 1000 cm 3 (wall thickness 7 ÷ 8 mm). In the upper base of the vessel there is an opening overlapped by the easy-to-remove element 2. The area of the opening can be changed by screwing in the replaceable rings 21. The second opening is closed by the valve 19, which is pressed against the hole by the electromagnet 12 and opens by the spring 11 when the contacts 4 are opened. The pressure of the valve and compression the spring is set so that the total force is equal to the permissible pressure multiplied by the area of the valve opening, i.e.
где Fэ.м - усилие электромагнита, прижимающее клапан к отверстию, Н/м2; Fпр - усилие сжатия пружины, открывающее клапан, Н: Fпр=(10÷5) gm, где g=9,81 м/с2; m - масса сердечника электромагнита с клапаном, кг; Sкл - площадь отверстия клапана, м2.where Fe.m - the force of the electromagnet, pressing the valve to the hole, N / m 2 ; Fpr - spring compression force opening the valve, N: Fpr = (10 ÷ 5) gm, where g = 9.81 m / s 2 ; m is the mass of the core of the electromagnet with the valve, kg; Scl - the area of the valve opening, m 2 .
Тяговое усилие электромагнита может меняться путем изменения тока через реостат 8. Для измерения усилия электромагнита и сжатия пружины предусмотрено параллельное устройство электромагнитного клапана 6, величина тока электромагнита в котором регулируется от того же реостата 8 путем переключения контактов 5. Для настройки требуемой разности усилий электромагнита и пружины имеется динамометр 7.The traction force of the electromagnet can be changed by changing the current through the rheostat 8. To measure the electromagnet's force and compress the spring, a parallel solenoid valve 6 is provided, the magnitude of the electromagnet current in which is regulated from the same rheostat 8 by switching contacts 5. To adjust the required difference in the efforts of the electromagnet and the spring there is a dynamometer 7.
Для образования паровоздушной взрывоопасной смеси в камере имеется пробка- испаритель, в которую с помощью бюретки вносится требуемое количество легковоспламеняющейся жидкости и пробка ввинчивается так, что пары жидкости через окна в стенках пробки-испарителя попадают в камеру и, смешиваясь с воздухом, образуют взрывоопасную смесь. Объем жидкости (м3), необходимой для образования паровоздушной смеси заданной концентрации в камере, можно определить по формулеFor the formation of a vapor-air explosive mixture, the chamber has an evaporator stopper, into which the required amount of flammable liquid is introduced using a burette, and the stopper is screwed so that the liquid vapors pass through the windows in the walls of the evaporator stopper into the chamber and, when mixed with air, form an explosive mixture. The volume of liquid (m 3 ) necessary for the formation of a vapor-air mixture of a given concentration in the chamber can be determined by the formula
где Wк - объем взрывной камеры, м3; µж - молекулярный вес жидкости; C - объемная концентрация пара, %; P0 - атмосферное давление, МПа; R - универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль-град); ρж - плотность жидкости, кг/м3; T - температура, К.where W to - the volume of the explosive chamber, m 3 ; µ W - molecular weight of the liquid; C is the volumetric concentration of steam,%; P 0 - atmospheric pressure, MPa; R is the universal gas constant, J / (kmol-grad); ρ W - the density of the liquid, kg / m 3 ; T is the temperature, K.
Поджигается смесь электрической искрой 20 от индукционной катушки 14, включается зажигание кнопкой 13.The mixture is ignited by an electric spark 20 from the induction coil 14, the ignition is switched on by button 13.
В боковой стенке камеры имеется отверстие под штуцер 17. Для трубки от воздуходувки 15, перекрываемой крапом 16. Второе отверстие под штуцер 23 для трубки 22, перекрываемой краном 24, служит для поддержания в камере атмосферного давления во время испарения жидкости.In the side wall of the chamber there is an opening for the nozzle 17. For the tube from the blower 15, which is blocked by the krapus 16. The second hole for the nozzle 23 for the tube 22, which is blocked by the valve 24, serves to maintain atmospheric pressure in the chamber during the evaporation of the liquid.
Сбрасываемый элемент 2 перекрывает отверстие в кольце 21, над которым закрепляется защитный экран 3.The discharged element 2 overlaps the hole in the ring 21, over which the protective shield 3 is fixed.
Настройку установки при проведении опытных взрывов следует выполнять в такой последовательности: при открытых отверстиях - сбросного и перекрываемого клапаном 19 и открытых кранах 16 и 24 камеру продувают. В сбросное отверстие ставят (ввинчивают) кольцо с требуемой площадью отверстия. Переключателем 5 включают вспомогательное устройство, на котором устанавливается сжатие пружины и ток электромагнита так, чтобы выполнялось условие (1). Фиксируют положение подвижного контакта 9 реостата 8 и переключатель 5 ставят в рабочее положение. Тумблером 10 включается ток электромагнита, при этом закрывается клапан и кран 16. В испаритель вносят требуемое количество легковоспламеняющейся жидкости, которое для заданных концентрации и объема взрывной камеры можно определить по формуле (6). После 3÷5-минутной выдержки закрывается кран 24 и подается зажигание включением тумблера 13. Эффективность данной величины площади отверстия фиксируется по срабатыванию или несрабатыванию клапана 19.The setup of the installation during pilot explosions should be performed in the following sequence: with open holes - the discharge and blocked by valve 19 and open cranes 16 and 24, the chamber is blown. In the discharge hole put (screw) a ring with the desired area of the hole. The switch 5 includes an auxiliary device on which the compression of the spring and the current of the electromagnet are set so that condition (1) is satisfied. The position of the movable contact 9 of the rheostat 8 is fixed and the switch 5 is placed in the working position. The toggle switch 10 turns on the current of the electromagnet, while closing the valve and valve 16. The required amount of flammable liquid is introduced into the evaporator, which for a given concentration and volume of the blast chamber can be determined by the formula (6). After 3 ÷ 5-minute exposure, the valve 24 is closed and the ignition is turned on by turning on the toggle switch 13. The effectiveness of this size of the hole area is fixed by the actuation or failure of the valve 19.
Площадь отверстия устанавливается равная или больше того значения, которое установлено в п.1. Первое испытание проводится при наиболее легком сбрасываемом элементе. Если клапан 19 не сработал, то следующее испытание проводят при более тяжелом сбрасываемом элементе. Так проводят несколько взрывов, при каждом из которых вес сбрасываемого элемента увеличивают на некоторую величину, пока не сработает клапан 19. Предыдущее перед срабатыванием клапана значение веса сбрасываемого элемента является наибольшим, которое можно допустить, чтобы выполнялось условие (1). Найденное значение веса сбрасываемого элемента надо разделить на площадь отверстия, чтобы получить искомую величину - допустимый вес легкосбрасываемых ограждающих конструкций на единицу площади отверстия (проема).The area of the hole is set equal to or greater than the value that is established in paragraph 1. The first test is carried out with the lightest discharge element. If the valve 19 does not work, then the next test is carried out with a heavier discharge element. Thus, several explosions are carried out, at each of which the weight of the discharged element is increased by a certain amount until the valve 19 is activated. The previous value of the weight of the discharged element is the largest that can be allowed for condition (1) to be fulfilled. The found value of the weight of the discharged element must be divided by the area of the hole in order to obtain the desired value - the permissible weight of the easily discharged enclosing structures per unit area of the hole (opening).
Claims (2)
ΔF=Fэ.м-Fпр=ΔPд.м Sкл,
где Fэ.м - усилие электромагнита, прижимающее клапан к отверстию, Н/м2;
Fпр - усилие сжатия пружины, открывающее клапан, H;
Fпр=(10÷5) gm ,
где g=9,81 м/с2;
m - масса сердечника электромагнита с клапаном, кг;
Sкл - площадь отверстия клапана, м2.1. A test bench for explosion-proof structures of buildings and structures, containing an explosive chamber, in the upper base of which there is an opening overlapped by an easily erasable element, characterized in that the area of the opening can be changed by screwing interchangeable rings, and the discharged element overlaps the hole in the ring above which is fixed a protective screen, the second hole being blocked by a valve, which is pressed against the hole by an electromagnet and opened by a spring when the contacts open, and the force the compression of the valve and compression of the spring is set so that the total force is equal to the allowable pressure multiplied by the area of the valve opening, i.e.
ΔF = Fe.m-Fpr = ΔPd.m Scl,
where Fe.m - the force of the electromagnet, pressing the valve to the hole, N / m2;
Fpr - spring compression force, opening valve, H;
Fpr = (10 ÷ 5) gm ,
where g = 9.81 m / s2;
m is the mass of the core of the electromagnet with the valve, kg;
Scl - valve opening area, m2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013114697/11A RU2515013C1 (en) | 2013-04-02 | 2013-04-02 | Bench to test explosion-proof structures of buildings and facilities |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013114697/11A RU2515013C1 (en) | 2013-04-02 | 2013-04-02 | Bench to test explosion-proof structures of buildings and facilities |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2515013C1 true RU2515013C1 (en) | 2014-05-10 |
Family
ID=50629622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013114697/11A RU2515013C1 (en) | 2013-04-02 | 2013-04-02 | Bench to test explosion-proof structures of buildings and facilities |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2515013C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2548457C1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-04-20 | Олег Савельевич Кочетов | Explosion-proof panel |
RU2576332C1 (en) * | 2014-12-25 | 2016-02-27 | Олег Савельевич Кочетов | Kochetov(s stand for testing destructive elements of buildings and structures |
RU2582130C1 (en) * | 2015-01-15 | 2016-04-20 | Олег Савельевич Кочетов | Kochetov method for protection of explosive objects |
CN111661505A (en) * | 2020-06-05 | 2020-09-15 | 河南豫氢装备有限公司 | Explosion venting top mechanism and using method thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19638658A1 (en) * | 1996-09-20 | 1998-04-16 | Siemens Ag | Shock-load absorber fixture surface on wall of power station |
MY118681A (en) * | 1996-09-20 | 2005-01-31 | Allied Signal Inc | Blast resistant and blast directing container assemblies |
RU2458213C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-08-10 | Мария Олеговна Стареева | Device to protect buildings and structures using damaged structure elements |
RU123104U1 (en) * | 2012-04-27 | 2012-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России" (федеральный центр науки и высоких технологий) | BENCH FOR TESTING OF DESTRUCTIVE ELEMENTS OF BUILDINGS AND STRUCTURES DESIGNS |
-
2013
- 2013-04-02 RU RU2013114697/11A patent/RU2515013C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19638658A1 (en) * | 1996-09-20 | 1998-04-16 | Siemens Ag | Shock-load absorber fixture surface on wall of power station |
MY118681A (en) * | 1996-09-20 | 2005-01-31 | Allied Signal Inc | Blast resistant and blast directing container assemblies |
RU2458213C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-08-10 | Мария Олеговна Стареева | Device to protect buildings and structures using damaged structure elements |
RU123104U1 (en) * | 2012-04-27 | 2012-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России" (федеральный центр науки и высоких технологий) | BENCH FOR TESTING OF DESTRUCTIVE ELEMENTS OF BUILDINGS AND STRUCTURES DESIGNS |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2548457C1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-04-20 | Олег Савельевич Кочетов | Explosion-proof panel |
RU2576332C1 (en) * | 2014-12-25 | 2016-02-27 | Олег Савельевич Кочетов | Kochetov(s stand for testing destructive elements of buildings and structures |
RU2582130C1 (en) * | 2015-01-15 | 2016-04-20 | Олег Савельевич Кочетов | Kochetov method for protection of explosive objects |
CN111661505A (en) * | 2020-06-05 | 2020-09-15 | 河南豫氢装备有限公司 | Explosion venting top mechanism and using method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU123104U1 (en) | BENCH FOR TESTING OF DESTRUCTIVE ELEMENTS OF BUILDINGS AND STRUCTURES DESIGNS | |
RU2520670C1 (en) | Device of opening size selection for relief constructional element and its weight, designed to protect buildings and structures against explosions | |
RU2458213C1 (en) | Device to protect buildings and structures using damaged structure elements | |
RU2515013C1 (en) | Bench to test explosion-proof structures of buildings and facilities | |
Hao | Predictions of structural response to dynamic loads of different loading rates | |
RU2540179C2 (en) | Safety device for explosive facilities | |
RU2585794C1 (en) | Kochetov stand for testing destructive elements of buildings and structures | |
RU2602544C1 (en) | Kochetov stand for testing destructive elements of buildings and structures | |
RU2571773C2 (en) | Device to test explosion protection of buildings and structures | |
CN104502208A (en) | Explosion venting door experiment and testing equipment | |
RU2459050C1 (en) | Method to select opening size for blast relief element of structure and its weight designed to protect buildings and structures against explosions | |
RU2517331C1 (en) | Device to protect buildings and structures by means of damaged elements of structures | |
RU2657524C1 (en) | Stand for testing explosive protection of buildings and installations | |
Ji et al. | Experimental investigation into the vented hybrid mixture explosions of lycopodium dust and methane | |
RU2526601C1 (en) | Explosionproof membrane test bench | |
RU2602548C1 (en) | Test bench for breaking elements of buildings and structures | |
RU2576332C1 (en) | Kochetov(s stand for testing destructive elements of buildings and structures | |
RU2635689C1 (en) | Stand for testing destructive elements of building and facility structures | |
Song et al. | Effects of hydrogen concentration, number of obstacles, and blockage ratio on vented hydrogen-air explosions and its consequence analysis | |
CN104481366A (en) | Dangerous goods channel type intelligent explosion venting door | |
RU2552425C1 (en) | Device for selection of hole size for easy detachable element of construction and its mass, designed to protect buildings and structures from explosions | |
RU2632602C1 (en) | Device for selecting hole size for easy-detachable construction element and its mass intended for protection of buildings and structures against explosions | |
Zdzisław et al. | Splinters forming during LPG tank explosion | |
RU2646973C2 (en) | Test bench for verifying size of hole for anti-explosion panel | |
RU2602546C1 (en) | Device for selecting size of hole for easy-to-discard structural element and its weight intended for protection of buildings and constructions against explosions and design of easy-to-discard element |