RU2659920C1

RU2659920C1 - Method of explosion protection of explosive objects

Info

Publication number: RU2659920C1
Application number: RU2017130961A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2018-07-04

Abstract

FIELD: protective devices.

SUBSTANCE: invention relates to safety devices used in explosive and radioactive facilities, such as easy detachable panels and roof, blast guards and shields, excessive pressure valves. Method of explosion protection of explosive objects, consisting in the fact that installation is carried out in the enclosing structures of the building, in which explosive and fire hazardous equipment is functioning, explosion-proof elements, explosive and fire-dangerous equipment is installed on the foundation of the building, and in the lateral and upper fences of the industrial building, explosion-proof elements are made, and for side fences, explosion protection elements are arranged in the form of safety collapsing structures of the fencing of buildings, and for upper enclosures – in form of explosion-proof boards on roof or attic floor of building with explosive objects located therein, explosion-proof elements are made in the form of an explosion-proof plate containing a metal armored frame with a metal armored shell and a filler-lead that has four fixed pipe-supports in the ends, and four support rods are rigidly embedded in the building cover, which are telescopically inserted into the fixed pipe-supports of the panel, additional elements are attached to the ends of the support rods, on the side facing the metal armored frame, damping effect of the shock wave, made in the form of a truncated cone, the smaller base of which is directed towards the explosion-proof plate, with additional elements made of elastomer, for example polyurethane, or made by combined, for example, elastic-damping, in the form of an elastic element, for example a conical spring filled with polyurethane. Between the additional elements and the metal frame with armored metal lining, support bushings are mounted on the support rods from a rapidly disintegrating material, for example glass, such as triplex, the safety breaking structure of the building fence contains rigidly fixed in it, at least, three elastic bars with stops at the free ends, on which the armored screen is fixed for free landing, and a protective screen is attached to the bottom of the screen to collect fragments of the collapsing fencing structure in the event of an emergency, while between the armored screen and stops there are safety elastic elements made in the form of combined vibration isolators containing an array of elastomer having a toroidal shape and consisting of two coaxially arranged, equidistant and congruent, axisymmetric hermetic cavities formed by the outer and inner walls, inside of which two hermetic cavities are located, in one of which a cylindrical helical spring is installed.

EFFECT: increased reliability of operation of personnel in highly explosive premises.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к защитным устройствам, применяющимся во взрывоопасных и радиоактивных объектах, таких как легкосбрасываемые панели и кровли, противовзрывные ограждения и заслонки, клапаны избыточного давления.The invention relates to protective devices used in explosive and radioactive objects, such as easily erasable panels and roofs, explosion-proof fences and dampers, overpressure valves.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ взрывозащиты, описанный в противовзрывной панели по патенту РФ №2528360, Кл. Е04В 1/92 (прототип), состоящий в том, что осуществляют установку в ограждающих конструкциях здания, в котором функционирует взрывоопасное и пожароопасное оборудование, взрывозащитных элементов.The closest technical solution to the claimed object is the explosion protection method described in the anti-explosion panel according to the patent of the Russian Federation No. 2528360, Cl. Е04В 1/92 (prototype), which consists in the installation of explosion-proof elements in the building envelope, in which explosive and fire hazardous equipment operate.

Технически достижимый результат - повышение надежности работы персонала во взрывоопасных помещениях.A technically achievable result is an increase in the reliability of personnel in explosive rooms.

Это достигается тем, что в способе взрывозащиты взрывоопасных объектов, заключающемся в том, что осуществляют установку в ограждающих конструкциях здания, в котором функционирует взрывоопасное и пожароопасное оборудование, взрывозащитных элементов, взрывоопасное и пожароопасное оборудование устанавливают на фундаменте здания, а в боковых и верхних ограждениях производственного здания выполняют взрывозащитные элементы, причем для боковых ограждений устраивают взрывозащитные элементы в виде предохранительных разрушающихся конструкций ограждения зданий, а для верхних ограждений - в виде взрывозащитных плит на кровле или чердачном перекрытии здания с находящимися в нем взрывоопасными объектами.This is achieved by the fact that in the method of explosion protection of explosive objects, which consists in installing explosive and fire hazardous equipment in explosion-proof building structures, explosion-proof elements, explosive and fire hazardous equipment are installed on the building foundation, and in the side and upper fences of the production buildings carry explosion-proof elements, and for side fences, explosion-proof elements are arranged in the form of safety collapsing structures These are fencing of buildings, and for upper fences - in the form of explosion-proof plates on the roof or attic floor of a building with explosive objects inside it.

На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации способа взрывозащиты производственных взрывоопасных объектов, на фиг. 2 - схема взрывозащитной плиты покрытия (или кровли) взрывоопасного объекта, на фиг. 3 - схема предохранительной разрушающейся конструкции ограждения зданий, на фиг. 4 - вариант выполнения взрывозащитной плиты, на фиг. 5 - вариант выполнения предохранительных упругих элементов 27 предохранительной разрушающейся конструкции ограждения.In FIG. 1 shows a diagram of a device for implementing the method of explosion protection of industrial explosive objects, FIG. 2 is a diagram of an explosion-proof cover plate (or roof) of an explosive object, FIG. 3 is a diagram of a collapsing safety structure of a building enclosure; FIG. 4 is an embodiment of an explosion-proof plate; FIG. 5 is an embodiment of the safety elastic members 27 of the safety collapsing guard structure.

Устройство для реализации способа (фиг. 1) взрывозащиты взрывоопасных объектов состоит из расположенного на слое грунта фундамента, на котором установлено взрывоопасное и пожароопасное оборудование. В ограждениях (боковых и верхних) производственного здания выполнены взрывозащитные элементы в виде: для боковых ограждений - в виде предохранительных разрушающихся конструкций ограждения зданий, а для верхних ограждений - в виде взрывозащитной плиты на кровле или чердачном перекрытии здания со взрывоопасными объектами.A device for implementing the method (Fig. 1) of explosion protection of explosive objects consists of a foundation located on a soil layer on which explosive and fire hazardous equipment is installed. Explosion-proof elements are made in the fences (side and upper) of the industrial building in the form of: for side fences - in the form of safety collapsing structures for building fencing, and for upper fences - in the form of an explosion-proof plate on the roof or attic of the building with explosive objects.

Взрывозащитная плита (фиг. 2) состоит из бронированного металлического каркаса 1 с бронированной металлической обшивкой 2 и наполнителем - свинцом 3. В покрытии объекта 7 у проема 8 симметрично относительно оси 9 заделаны четыре опорных стержня 4, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры 6, заделанные в панели. Для фиксации предельного положения панели к торцам опорных стержней 4 приварены листы-упоры 5. 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 4 выполнены упругими. Наполнитель может быть выполнен по форме в виде шарообразной крошки одного диаметра; или 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 explosion-proof plate (Fig. 2) consists of an armored metal frame 1 with armored metal sheathing 2 and a filler - lead 3. In the coating of the object 7 at the opening 8, four support rods 4 are mounted symmetrically with respect to axis 9, telescopically inserted into the fixed support tubes 6, embedded in the panel. To fix the limit position of the panel, stop plates 5 are welded to the ends of the support rods 4. In order to damp (soften) shock loads when the panel is returned, the filler is made in the form of an air-lead dispersed system, and the lead is made in the form of crumbs, and the support rods 4 are resilient. The filler may be made in the form of spherical chips of one diameter; or 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.

Предохранительная разрушающаяся конструкция ограждения 18 (фиг. 3) безфонарных зданий (организованно разрушающаяся конструкция - ОРК), в которых отсутствуют оконные проемы, состоит из железобетонных панелей размером 6000×1800 мм. Панель состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей 10. Неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер (200×150 мм), размещенных по контуру ОРК. Разрушающаяся часть выполнена в виде, по крайней мере, двух коаксиально расположенных ниш (углублений в стене здания), одна из которых, внешняя образована плоскостями 11, 12, 13, 14 правильной четырехугольной усеченной пирамидой с прямоугольным основанием, а другая - внутренняя представляет собой две наклонные поверхности 15 и 16, соединенные ребром 17, с образованием паза, при этом толщина стены от ребра 17 до внешней поверхности ограждения здания должна быть не менее δ=20 мм. За счет этих пазов в стене здания, при воздействии ударной, взрывной нагрузки этот участок стены может быть разделен на отдельные части. Соединение разрушающихся частей панели в пазах производится арматурой (на чертеже не показано) с таким расчетом, чтобы плиты не деформировались при перевозке, монтаже и ветровой нагрузке.The safety collapsing construction of the fence 18 (Fig. 3) of phononless buildings (organized collapsing construction - ORK), in which there are no window openings, consists of reinforced concrete panels measuring 6000 × 1800 mm. The panel consists of a collapsing and non-collapsing parts 10. The non-collapsing part is made in the form of load-bearing ribs (200 × 150 mm), placed along the contour of the ORC. The collapsing part is made in the form of at least two coaxially located niches (recesses in the wall of the building), one of which, the outer one is formed by planes 11, 12, 13, 14 with a regular quadrangular truncated pyramid with a rectangular base, and the other, the inner one, is two inclined surfaces 15 and 16, connected by a rib 17, with the formation of a groove, while the wall thickness from the rib 17 to the outer surface of the building enclosure should be at least δ = 20 mm. Due to these grooves in the wall of the building, under the influence of shock, explosive load, this section of the wall can be divided into separate parts. The collapsing parts of the panel in the grooves are connected by fittings (not shown in the drawing) in such a way that the plates do not deform during transportation, installation and wind load.

Возможен вариант выполнения взрывозащитной плиты (фиг. 4), когда к торцам опорных стержней 4, к которым приварены листы-упоры 5, со стороны, обращенной к металлическому каркасу 1 с бронированной металлической обшивкой 2, прикреплены дополнительные элементы 19, демпфирующие воздействие ударной волны.An embodiment of the explosion-proof plate is possible (Fig. 4), when additional elements 19 damping the impact of the shock wave are attached to the ends of the support rods 4 to which the stop sheets 5 are welded, from the side facing the metal frame 1 with the armored metal sheathing 2.

Дополнительные элементы 19 могут быть выполнены из эластомера, например полиуретана. Дополнительные элементы 19 могут быть выполнены комбинированными (на чертеже не показано), например упругодемпфирующими в виде упругого элемента, например пружины, заполненной полиуретаном.Additional elements 19 may be made of an elastomer, for example polyurethane. Additional elements 19 can be made combined (not shown in the drawing), for example, elastic-damping in the form of an elastic element, for example, a spring filled with polyurethane.

Между дополнительными элементами 19 и металлическим каркасом 1 с бронированной металлической обшивкой 2, на опорных стержнях 4 установлены втулки 20 из быстроразрушающегося материала, например стекла, типа «триплекс».Between the additional elements 19 and the metal frame 1 with armored metal sheathing 2, on the support rods 4 there are bushings 20 made of quick-breaking material, for example glass, of the “triplex” type.

Возможен вариант, когда на поверхности втулки 20 из быстроразрушающегося материала закреплен индикатор безопасности 21 в виде датчика, реагирующего на деформацию, например тензорезистора, выход которого соединен с усилителем сигнала 22, например тензоусилителем, а выход тензоусилителя соединен со входом устройства 23 оповещения об аварийной ситуации.A variant is possible when a safety indicator 21 is fixed on the surface of a sleeve 20 of quick-breaking material in the form of a sensor that responds to deformation, for example, a strain gauge, the output of which is connected to a signal amplifier 22, for example, a strain gauge, and the output of the strain gauge is connected to the input of the emergency warning device 23.

Способ взрывозащиты взрывоопасных объектов осуществляют следующим образом.The method of explosion protection of explosive objects is as follows.

На фундаменте здания устанавливают взрывоопасное и пожароопасное оборудование. В ограждениях (боковых и верхних) производственного здания выполняют взрывозащитные элементы. Для боковых ограждений устраивают взрывозащитные элементы в виде предохранительных разрушающихся конструкций ограждения зданий, а для верхних ограждений - в виде взрывозащитных плит на кровле или чердачном перекрытии здания со взрывоопасными объектами.Explosive and fire hazardous equipment is installed on the foundation of the building. Explosion-proof elements are performed in fences (lateral and upper) of the industrial building. Explosion-proof elements are arranged for side fences in the form of collapsing safety structures for building fencing, and for upper fences - explosion-proof plates on the roof or attic of a building with explosive objects.

Взрывозащитная плита работает следующим образом.Explosion protection plate works as follows.

При взрыве внутри производственного помещения (на чертеже не показано) происходит подъем панели от воздействия ударной волны и через открытый проем 8 сбрасывается избыточное давление. После взрыва и спада избыточного давления, опустившись, панель перекрывает проем 8 и вредные вещества не поступают в атмосферу. Для фиксации предельного положения панели служат листы-упоры 5. Для того, чтобы сдемпфировать (смягчить) ударные нагрузки при возврате панели наполнитель металлического каркаса 1 выполнен в виде дисперсной системы воздух - свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни 4 выполнены упругими.When an explosion occurs inside the production room (not shown in the drawing), the panel rises from the action of the shock wave and overpressure is released through the open opening 8. After the explosion and the drop in excess pressure, dropping down, the panel closes the opening 8 and harmful substances do not enter the atmosphere. Stop plates 5 are used to fix the limit position of the panel. In order to damp (soften) shock loads when the panel is returned, the filler of the metal frame 1 is made in the form of a dispersed air-lead system, moreover, the lead is made in the form of a crumb, and the support rods 4 made elastic.

Предохранительная разрушающаяся конструкция зданий работает следующим образом.Safety collapsible construction of buildings works as follows.

Для большинства газо-воздушных смесей (ГВС) максимальное давление взрыва в замкнутом объеме р_mах при μ=1 составляет 0,7÷1,0 МПа, т.е. в 6÷9 раз превышает атмосферное давление. Такое давление создает нагрузку, существенно превышающую несущую способность конструкций (стен, перекрытий) промышленных зданий. Очевидно, что такое большое давление допускать нельзя. Для этого при разработке проекта производства предусматриваются проемы. Рассмотрим основные сценарии, приводящие к возгоранию горючих систем (ГС) для сжатых газов - разгерметизация оборудования с образованием газовоздушных смесей; для ЛВЖ - аварийный разлив жидкости с образованием паровоздушных смесей; для пылей - скопление пыли на поверхностях конструкций и оборудования с образованием пылевоздушных смесей.For most gas-air mixtures (DHW), the maximum explosion pressure in a closed volume p _max at μ = 1 is 0.7 ÷ 1.0 MPa, i.e. 6 ÷ 9 times atmospheric pressure. Such pressure creates a load significantly exceeding the bearing capacity of structures (walls, floors) of industrial buildings. Obviously, such a lot of pressure should not be allowed. To do this, when developing a production project, openings are provided. Consider the main scenarios leading to the ignition of combustible systems (HS) for compressed gases - depressurization of equipment with the formation of gas-air mixtures; for LVH - emergency liquid spill with formation of vapor-air mixtures; for dusts - dust accumulation on the surfaces of structures and equipment with the formation of dusty air mixtures.

На практике для отвода энергии в процессе горения широко используются предохранительные конструкции. Для этого необходимо в нарушенных ограждающих конструкциях зданий иметь такое количество отверстий, которые смогли бы обеспечить пропуск требуемого количества как сгоревшего, так и холодного газа. Эти отверстия принято называть сбросными, а конструкции, их ограждающие - предохранительными конструкциями (ПК). Разрушение плит происходит в местах размещения специальных пазов. Толщина слоя бетона в пазу δ=20 мм. Рассмотренные типы ОРК при действии нагрузок быстро разрушаются, не образуя при этом обломков, хорошо сохраняют тепло в отапливаемых зданиях и изготавливаются с использованием существующей технологической оснастки ОРК представляют собой железобетонные панели размером 6000×1800 мм. Панель состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей. Неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер (200×150 мм), размещенных по контуру. Плиты имеют ослабленные участки за счет прямолинейных, треугольных в поперечном сечении пазов. За счет этих пазов плита при воздействии нагрузки может быть разделена на отдельные части. Соединение разрушающихся частей панели в пазах производится арматурой с таким расчетом, чтобы плиты не деформировались при перевозке, монтаже и ветровой нагрузке.In practice, safety structures are widely used to divert energy during combustion. For this, it is necessary to have such a number of holes in the disturbed building envelopes that would allow the passage of the required amount of both burnt and cold gas. These openings are usually called discharge, and the structures that enclose them are called safety structures (PC). The destruction of the plates occurs in the placement of special grooves. The thickness of the concrete layer in the groove is δ = 20 mm. Under the influence of loads, the considered types of ORK are quickly destroyed without forming debris, they retain heat well in heated buildings and are manufactured using existing technological equipment ORK are reinforced concrete panels measuring 6000 × 1800 mm. The panel consists of collapsing and non-collapsing parts. The nondestructive part is made in the form of bearing ribs (200 × 150 mm), placed along the contour. Plates have weakened areas due to rectilinear, triangular in the cross-section of the grooves. Due to these grooves, under the influence of the load, the plate can be divided into separate parts. The collapsing parts of the panel in the grooves are connected by reinforcement in such a way that the plates do not deform during transportation, installation and wind load.

Для надежного срабатывания системы взрывозащиты к торцам опорных стержней 4, которые телескопически вставлены в неподвижные патрубки-опоры взрывозащитной плиты со стороны, обращенной к металлическому бронированному каркасу, прикрепляют дополнительные элементы, демпфирующие воздействие ударной волны, которые выполняют в виде усеченного конуса, меньшее основание которого направлено в сторону взрывозащитной плиты (фиг. 2), причем выполняют дополнительные элементы из эластомера, например полиуретана.For reliable operation of the explosion protection system to the ends of the support rods 4, which are telescopically inserted into the fixed nozzles-supports of the explosion-proof plate from the side facing the armored metal frame, additional elements are damped by the shock wave, which perform in the form of a truncated cone, the smaller base of which is directed towards the explosion-proof plate (Fig. 2), moreover, additional elements are made of elastomer, for example polyurethane.

Дополнительные элементы могут быть выполнены комбинированными, например упругодемпфирующими, в виде упругого элемента, например конической пружины (на чертеже не показано), заполненной полиуретаном.Additional elements can be made combined, for example, elastically damping, in the form of an elastic element, for example a conical spring (not shown), filled with polyurethane.

Возможен вариант, когда предохранительная разрушающаяся конструкция ограждения 18 (фиг. 3) здания содержит жестко закрепленные в ней, по крайней мере, три упругих стержня 24 с упорами 25 на свободных концах, на которых по свободной посадке фиксируется бронированный экран 26, при этом между ним и упорами 25 размещены предохранительные упругие элементы 27, а к нижней части экрана 25 прикреплен защитный экран 28 для сбора осколков разрушающейся конструкции ограждения в случае аварийной ситуации.It is possible that the safety collapsing construction of the fence 18 (Fig. 3) of the building contains at least three elastic rods 24 with stops 25 at their free ends, on which the armored shield 26 is fixed for free landing, fixed between it, and stops 25 accommodate the resilient resilient elements 27, and a shield 28 is attached to the bottom of the screen 25 to collect fragments of the collapsing guard structure in the event of an emergency.

Возможен вариант предохранительных упругих элементов 27 (фиг. 5) предохранительной разрушающейся конструкция ограждения, выполненных в виде комбинированного виброизолятора, который содержит массив эластомера, например резины, имеющего тороидальную форму. Резиновый массив состоит из двух, коаксиально расположенных, эквидистантных и конгруэнтных, осесимметричных герметичных полостей, образованных внешней 32 и внутренней 34 стенками. Во внутренней полости установлен упругий элемент 23 в виде цилиндрической пружины. Для центрирования пружины 33 в массиве резины выполнены цилиндрические выступы 35 и 36 с отверстиями. Внешняя 32 стенка имеет большую толщину, чем внутренняя 34. Массив резины привулканизирован к крепежным пластинам 30 с крепежными отверстиями 29 и 31. Между внешней 32 и внутренней 34 стенками имеется полость 37 тороидальной формы, которая выполнена как герметичная полость с воздухом под давлением.A variant of the safety elastic elements 27 (Fig. 5) of the safety collapsing design of the fence, made in the form of a combined vibration isolator, which contains an array of elastomer, for example rubber, having a toroidal shape. The rubber array consists of two, coaxially arranged, equidistant and congruent, axisymmetric sealed cavities formed by the outer 32 and inner 34 walls. An elastic element 23 in the form of a cylindrical spring is installed in the inner cavity. To center the spring 33 in the array of rubber made cylindrical protrusions 35 and 36 with holes. The outer 32 wall has a greater thickness than the inner 34. The rubber array is vulcanized to the mounting plates 30 with the mounting holes 29 and 31. Between the outer 32 and the inner 34 walls there is a cavity 37 of toroidal shape, which is made as a sealed cavity with air under pressure.

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.

Claims

The method of explosion protection of explosive objects, which consists in installing in the building envelope, in which explosive and fire hazardous equipment operates, explosion-proof elements, explosive and fire hazardous equipment are installed on the foundation of the building, and explosion-proof elements are installed in the side and upper barriers of the industrial building, for side fences, explosion-proof elements are arranged in the form of safety collapsing structures of the building fencing, and d I of the upper fences - in the form of explosion-proof plates on the roof or attic of a building with explosive objects inside it, the explosion-proof elements are made in the form of an explosion-proof plate containing a metal armored frame with metal armor plating and lead filler, which has four fixed nozzles at the ends supports, and in the building’s cover four support rods are rigidly fixed, which are telescopically inserted into the fixed nozzles-supports of the panel, while the filler is made in the form of the air-lead emulsion system, and the lead is made in the form of crumbs, and the support rods are made elastic, the explosion-proof elements are also made in the form of a safety collapsing guard structure containing reinforced concrete panels, each of which consists of collapsing and non-collapsing parts, while the non-collapsing part made in the form of bearing ribs placed along the contour of the collapsing part, and the collapsing part is made in the form of at least two coaxially located recesses in the wall buildings, one of which, the outer one, is formed by the planes of a regular quadrangular truncated pyramid with a rectangular base, and the other is the inner one, consists of two inclined surfaces connected by an edge to form a groove, while the thickness of the wall from the edge to the outer surface of the building’s fence should not be less than δ = 20 mm, while under the influence of shock explosive load this section of the wall can be divided into separate parts, to the ends of the support rods, which are telescopically inserted into the fixed support pipes explosion-proof plate from the side facing the armored metal frame, attach additional elements that dampen the impact of the shock wave, which are in the form of a truncated cone, the smaller base of which is directed towards the explosion-proof plate, and additional elements are made of elastomer, for example polyurethane, or additional elements are made combined, for example, elastic damping, in the form of an elastic element, for example a conical spring filled with polyurethane, characterized in that between the additional elements and the metal frame with an armored metal sheathing on the supporting rods, sleeves of quick-breaking material, such as glass, such as triplex, are installed, while the collapsing safety structure of the building enclosure contains at least three elastic rods rigidly fixed therein with stops at the free ends, on which the armored shield is fixed for free landing, and a protective screen is attached to the bottom of the screen to collect fragments of destructible I design of the fence in the event of an emergency, while between the armored screen and the stops there are protective elastic elements made in the form of combined vibration isolators containing an array of elastomer having a toroidal shape and consisting of two coaxially arranged, equidistant and congruent, axisymmetric tight cavities formed external and internal walls, inside of which there are two sealed cavities, in one of which a coil spring is installed.