RU2571773C2 - Device to test explosion protection of buildings and structures - Google Patents
Device to test explosion protection of buildings and structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571773C2 RU2571773C2 RU2014119574/03A RU2014119574A RU2571773C2 RU 2571773 C2 RU2571773 C2 RU 2571773C2 RU 2014119574/03 A RU2014119574/03 A RU 2014119574/03A RU 2014119574 A RU2014119574 A RU 2014119574A RU 2571773 C2 RU2571773 C2 RU 2571773C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- opening
- valve
- explosion
- electromagnet
- force
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (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.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 .
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.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 №2379569 (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. 2379569 (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 оценкой эффективности легкосбрасываемых ограждающих взрывозащитных устройств при аварийном режиме на объекте и обеспечение возврата этих конструкций в исходное положение после взрыва.The technical result is to increase 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 устройстве для испытаний защиты зданий и сооружений от взрывов, 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, штуцеры 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 device for testing the protection of buildings and structures from explosions, the blast chamber is equipped with an easily ejected element, which is installed in the end part of the vessel, which is closed by a safety shield, in parallel with a mechanical pressure indicator with a toggle switch for turning on the indicator engine, and an explosive chamber with a spark plug having an ignition switch, have the opposite end part of the vessel closed by a safety screen, and the vessel is equipped with fittings for blowing the explosive 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, while the elements involved in the test: pressure indicator, spark plug, nozzle for pouring combustible liquid, fittings for blowing the explosive vessel , they are selected according to the tensile strength exceeding the strength of the studied easy-to-eject element not less than twice, while the explosion pressure is recorded by a mechanical pressure indicator, and after Each experiment purges the inner volume of the vessel 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 устройства для испытаний защиты зданий и сооружений от взрывов, 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.In FIG. 1 is a diagram of a device for testing the protection of buildings and structures from explosions, FIG. 2 is a graph of pressure over time on the walls of a vessel during the explosion of gas-vapor mixtures; in FIG. 3 is a diagram of an explosion-proof coating panel (or roof) of an explosive or radioactive object.
Устройство для испытаний защиты зданий и сооружений от взрывов (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.A device for testing the protection of buildings and structures from explosions (Fig. 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
где Fэ.м - усилие электромагнита, прижимающее клапан к отверстию, Н/м2; Fпр - усилие сжатия пружины, открывающее клапан, Н: 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, N: 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 по форме в виде крошки, а опорные стержни 28 выполнены упругими.The explosion-proof panel (Fig. 3) consists of an
К торцам опорных стержней 28, к которым приварены листы-упоры 29, со стороны, обращенной к металлическому каркасу 25 с бронированной металлической обшивкой 26, прикреплены дополнительные элементы 34, демпфирующие воздействие ударной волны.To the ends of the
Дополнительные элементы 34 могут быть выполнены из эластомера, например полиуретана. Дополнительные элементы 34 могут быть выполнены комбинированными (на чертеже не показано), например упругодемпфирующими в виде упругого элемента, например пружины, заполненной полиуретаном.
Возможен вариант, когда между дополнительными элементами 34 и металлическим каркасом 25 с бронированной металлической обшивкой 26 на опорных стержнях 28 установлены втулки 34 из быстроразрушающегося материала, например стекла типа «триплекс».It is possible that between the
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 may be made in the form of spherical chips of one diameter; in the form of spherical crumbs of different diameters. The filler can be made in the form of a crumb of arbitrary shape of different diametric (maximum external contour of an arbitrary shape of the crumb contour) size.
Устройство для защиты зданий и сооружений с помощью разрушающихся элементов конструкций работает следующим образом.A device for protecting buildings and structures with the help of collapsing structural elements 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 РП будет зависеть от отношения площади отверстия к объему сосуда и может быть значительно меньше, чем полное давление взрыва РВ, которое было бы при взрыве в замкнутом сосуде.If the explosion occurs in a semi-closed volume, i.e. in the vessel there is an opening open from the moment of ignition of the mixture, then the pressure changes along curve 2 (Fig. 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 can be significantly less than the total explosion pressure P B , which would have been an explosion in a closed vessel.
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.In FIG. 2 shows a graph of the pressure over time on the walls of the vessel during the explosion of gas-vapor mixtures: 1 - in case of 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.
Точка РВ соответствует максимальному давлению при взрыве газо- и паровоздушных смесей в замкнутом сосуде. Обычно эта величина составляет 5÷7 кГ/см2 (500÷700 кН/м2).Point P B corresponds to the maximum pressure in 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 РР (tР), 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, to the point P P (t P ) corresponding to the moment of destruction of an easily ejected element.
Затем, если бы вскрывалось мгновенно, то изменение давления от точки РР (tР) происходило бы по кривой 3. Максимальное давление при этом составляло бы РР (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 РЛ.Then, if it were opened instantly, then the change in pressure 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
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
где ΔРП=РП-Р0; ΔРЛ=РЛ-Р0; ΔРД - допускаемое давление из условия прочности или несущей способности основных конструкций зданий, МПа; Р0 - атмосферное давление, МПа; РЛ - максимальное давление на стенки при взрыве газо- и паровоздушной смеси в сосуде с отверстием, огражденным легкосбрасываемым элементом, МПа; РП - максимальное давление на стенки при взрыве смеси в полузамкнутом объеме, т.е. отверстие открыто с момента воспламенения, МПа.where ΔP P = P P -P 0 ; ΔP L = P L -P 0 ; ΔР D - permissible pressure from the condition of strength or bearing capacity of the main structures of buildings, MPa; P 0 - atmospheric pressure, MPa; P L - the maximum pressure on the walls during the explosion of the gas and vapor-air mixture in the vessel with an opening enclosed by an easy-to-discharge element, MPa; P P - the maximum pressure on the walls during the explosion of the mixture in a semi-closed volume, i.e. the hole is open from the moment of ignition, MPa.
Величина ΔРД должна определяться расчетом конструкций здания на воздействие взрывной нагрузки. При этом ΔРД 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 ΔРН - избыточное давление на стенки объема в натурных условиях, МПа; ΔРМ - избыточное давление на стенки сосуда на модельной установке, МПа; WН - объем сосуда (помещения) в натурных условиях, м3; WМ - объем взрывной камеры модельной установки, м3; dcp.H, dcp.M - средний диаметр (размер) отверстия натуры и модели соответственно.where ΔР N - excess pressure on the walls of the volume in natural conditions, MPa; ΔР 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 cp.H , d cp.M - average diameter (size) of the hole of nature and model, respectively.
Для заданных условий - объема помещения WН, допускаемого давления РД, 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 РД.М для модельной установки:For given conditions - the volume of the room W N , the permissible pressure R 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 satisfied. To do this, first from relation (2) find R D.M for the model installation:
Затем опытным путем на лабораторной установке следует определить требуемую величину Ксб 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.
Устройство для испытаний защиты зданий и сооружений от взрывов работает следующим образом.A device for testing the protection of buildings and structures from explosions works 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. Кроме того, дополнительные элементы 34 оказывают демпфирующее воздействие ударной волне.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 ejected structures should be at least 0.05 m 2 per 1 m 3 of the volume of the explosive room for the production of categories A and E and not less than 0.03 m 2 per 1 m 3 for the production of category B. The weight of the easily ejected 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 a hole overlapped by an easy-to-remove element 2. The area of the hole can be changed by screwing in the replaceable rings 21. The second hole is closed by a valve 19, which is pressed against the hole by means of an electromagnet 12 and opens by a spring 11 when the contacts open 4. The force of pressing 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÷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 ; F CR - the compression force of the spring opening the valve, N: 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. 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 plug, into which the required amount of flammable liquid is introduced using a burette, and the screw is screwed so that the liquid vapor through the windows in the walls of the vaporizer tube enters 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; С - объемная концентрация пара, %; Р0 - атмосферное давление, МПа; R - универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·град); ρж - плотность жидкости, кг/м3; Т - температура, K.where Wк is 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 · deg); 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 краном 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 valve 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 liquid evaporation.
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 experimental explosions should be performed in the following sequence: with open holes - discharge and blocked by valve 19, and open taps 16 and 24, the camera 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 minutes 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 равной или больше того значения, которое установлено в п. I. 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 specified in paragraph I. 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 (1)
ΔF=Fэ.м-Fпр=ΔРд.м·Sкл,
где Fэ.м - усилие электромагнита, прижимающее клапан к отверстию, Н/м2; Fпр - усилие сжатия пружины, открывающее клапан, Н: Fпр=(10÷15)gm, где g=9,81 м/с2; m - масса сердечника электромагнита с клапаном, кг; Sкл - площадь отверстия клапана, м2, легкосбрасываемый элемент выполнен в виде противовзрывной панели, которая содержит металлический бронированный каркас с металлической бронированной обшивкой и наполнителем - свинцом, имеющая в торцах четыре неподвижных патрубка-опоры, а в покрытии взрывоопасного объекта жестко заделаны четыре опорных стержня, которые телескопически вставлены в неподвижные патрубки-опоры панели, при этом наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни выполнены упругими, при этом к торцам опорных стержней со стороны, обращенной к металлическому каркасу, прикреплены дополнительные элементы, демпфирующие воздействие ударной волны, которые выполнены из эластомера, например полиуретана, дополнительные элементы противовзрывной панели выполнены комбинированными, например упругодемпфирующими, в виде упругого элемента, например пружины, заполненной полиуретаном, отличающееся тем, что в противовзрывной панели между дополнительными элементами и металлическим каркасом с бронированной металлической обшивкой на опорных стержнях установлены втулки из быстроразрушающегося материала, например стекла типа «триплекс». A device for testing the protection of buildings and structures from explosions, containing an explosive chamber, in the upper base of which there is an opening overlapped by an easily erasable element, the area of the opening can be changed by screwing in interchangeable rings, and the discharged element overlaps the opening in the ring above which the protective screen is fixed, the second the hole is blocked by a valve, which is pressed against the hole by an electromagnet and opens by a spring when the contacts open, and the force of pressing the valve and compression spring otherwise, it is set so that the total force is equal to the permissible pressure multiplied by the area of the valve opening, i.e.
ΔF = Fe.m-Fpr = ΔRd.m · Scl,
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 ÷ 15) gm, where g = 9.81 m / s 2 ; m is the mass of the core of the electromagnet with the valve, kg; Skl - valve opening area, m 2 , the easy-to-eject element is made in the form of an anti-explosion panel, which contains a metal armored frame with metal armored casing and lead filler, having four fixed support pipes at the ends, and four supporting rods in the coating of an explosive hazardous object which are telescopically inserted into the fixed nozzles-supports of the panel, the filler is made in the form of a dispersed air-lead system, moreover, the lead is made in the form of crumbs, and op The pivot rods are made elastic, while additional elements damping the impact of the shock wave, which are made of an elastomer, such as polyurethane, are attached to the ends of the support rods from the side facing the metal frame, additional elements of the explosion-proof panel are combined, for example, elasto-damping, in the form of an elastic element , for example, a spring filled with polyurethane, characterized in that in the anti-explosion panel between the additional elements and the metal frame with bron bushes made of rapidly breaking material, for example, triplex glass, are mounted on the supporting rods with metal-clad metal sheathing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119574/03A RU2571773C2 (en) | 2014-05-15 | 2014-05-15 | Device to test explosion protection of buildings and structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119574/03A RU2571773C2 (en) | 2014-05-15 | 2014-05-15 | Device to test explosion protection of buildings and structures |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014119574A RU2014119574A (en) | 2015-11-20 |
| RU2571773C2 true RU2571773C2 (en) | 2015-12-20 |
Family
ID=54553049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014119574/03A RU2571773C2 (en) | 2014-05-15 | 2014-05-15 | Device to test explosion protection of buildings and structures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2571773C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2617739C1 (en) * | 2016-03-14 | 2017-04-26 | Олег Савельевич Кочетов | Kochetov's anti-explosion panel |
| RU2646189C2 (en) * | 2016-05-27 | 2018-03-01 | Олег Савельевич Кочетов | Kochetov method of simulation of emergency situation on explosive object |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2640470C2 (en) * | 2016-05-27 | 2018-01-09 | Олег Савельевич Кочетов | Method for predicting emergency development at explosive object |
Citations (5)
| 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 |
| RU2334063C1 (en) * | 2007-02-16 | 2008-09-20 | Юрий Петрович Левин | Anti-exposion panel |
| RU2338041C1 (en) * | 2007-01-15 | 2008-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" ОАО "НИПИгазпереработка" | Method of protection of building from destruction during explosion |
| RU2379569C1 (en) * | 2008-12-08 | 2010-01-20 | Олег Савельевич Кочетов | Explosion-protective valve |
| RU2458213C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-08-10 | Мария Олеговна Стареева | Device to protect buildings and structures using damaged structure elements |
-
2014
- 2014-05-15 RU RU2014119574/03A patent/RU2571773C2/en active
Patent Citations (5)
| 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 |
| RU2338041C1 (en) * | 2007-01-15 | 2008-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" ОАО "НИПИгазпереработка" | Method of protection of building from destruction during explosion |
| RU2334063C1 (en) * | 2007-02-16 | 2008-09-20 | Юрий Петрович Левин | Anti-exposion panel |
| RU2379569C1 (en) * | 2008-12-08 | 2010-01-20 | Олег Савельевич Кочетов | Explosion-protective valve |
| RU2458213C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-08-10 | Мария Олеговна Стареева | Device to protect buildings and structures using damaged structure elements |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2617739C1 (en) * | 2016-03-14 | 2017-04-26 | Олег Савельевич Кочетов | Kochetov's anti-explosion panel |
| RU2646189C2 (en) * | 2016-05-27 | 2018-03-01 | Олег Савельевич Кочетов | Kochetov method of simulation of emergency situation on explosive object |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014119574A (en) | 2015-11-20 |
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 | |
| Hao | Predictions of structural response to dynamic loads of different loading rates | |
| RU2515013C1 (en) | Bench to test explosion-proof structures of buildings and facilities | |
| RU2571773C2 (en) | Device to test explosion protection of buildings and structures | |
| 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 | |
| Turgut et al. | LPG explosion damage of a reinforced concrete building: A case study in Sanliurfa, Turkey | |
| RU2517331C1 (en) | Device to protect buildings and structures by means of damaged elements of structures | |
| Lobato et al. | A comparison of hydrogen cloud explosion models and the study of the vulnerability of the damage caused by an explosion of H2 | |
| RU2459050C1 (en) | Method to select opening size for blast relief element of structure and its weight designed to protect buildings and structures against explosions | |
| RU2657524C1 (en) | Stand for testing explosive protection of buildings and installations | |
| Sorensen et al. | What to look for in the aftermath of an explosion? A review of blast scene damage observables | |
| Siwek | Explosion venting technology | |
| US5052494A (en) | Explosion suppression device | |
| Rashid et al. | Study of vapour cloud explosion impact from pressure changes in the liquefied petroleum gas sphere tank storage leakage | |
| RU2602548C1 (en) | Test bench for breaking elements of buildings and structures | |
| RU2576332C1 (en) | Kochetov(s stand for testing destructive elements of buildings and structures | |
| 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 | |
| RU2635689C1 (en) | Stand for testing destructive elements of building and facility structures | |
| 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 | |
| RU2646973C2 (en) | Test bench for verifying size of hole for anti-explosion panel |