PL233513B1 - Kabina do badań i prób technicznych, zwłaszcza ciśnieniowych - Google Patents

Abstract

Kabina do badań i prób technicznych, zwłaszcza ciśnieniowych, mająca postać wolnostojącego obiektu budowlanego o metalowej konstrukcji wsporczej, zawierająca cztery ściany oraz dach i wyposażona w drzwi usytuowane w jednej ze ścian, a ponadto mająca przynajmniej jeden wylot gazów powybuchowych, przystosowany do uniemożliwiania wyrzucania nim z kabiny odłamków po eksplozji badanego obiektu, charakteryzuje się tym, że jej ściany są przewiewne i zawierają na całej powierzchni od strony wewnętrznej, otworowe przegrody przeciwodłamkowe (3), a od strony zewnętrznej żaluzje (7), samoczynnie otwierane i zawierane, które są przymocowane do konstrukcji ścian, przy czym każda otworowa przegroda (3) ma budowę skrzynkową i posiada przynajmniej dwie otworowe płyty (4), między którymi są ulokowane dystansowe belki (5), połączone z płytami (4). Płyty (4) są usytuowane względem siebie tak, że otwory jednej płyty (4) pokrywają się z mostkami między - otworowymi drugiej płyty (4).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest uniwersalna kabina badawcza, przeznaczona do badań i prób technicznych urządzeń, aparatów, instalacji, armatury oraz podobnych obiektów, zwłaszcza ciśnieniowych.

Znana jest z polskiego opisu patentowego PL 197696 kabina dźwiękochłonno-izolacyjna, przeznaczona do tłumienia hałasu emitowanego na stanowiskach pracy uciążliwych dla środowiska, na przykład podczas elektrożłobienia odlewów i przy innych pracach ślusarskich. Kabina ta jest przydatna zwłaszcza do elektroerozyjnej obróbki odlewów turbin parowych w temperaturze około 200°C. Jej ściany boczne, wraz ze ścianą sufitową i ścianami skośnymi, tworzą obwodowo-narożny kanał wentylacyjny, który posiada szczelinowy tłumik hałasu w kształcie segmentów, umiejscowionych w ścianach skośnych między ich wspornikowymi belkami w taki sposób, że jego kanały w postaci szczelin, mają wloty do przepływu powietrza w górnej części kanału, a wyloty w jego dolnej części. Segmenty tłumika hałasu od strony kanału wentylacyjnego przylegają liniowo do ściany sufitowej, a od strony pomieszczenia kabiny przylegają liniowo do ściany bocznej i są przymocowane przylgowo lub uchylnie do ścian skośnych za pomocą przegubów, umożliwiając dostęp do otwartych kieszeni pojemnościowych na frakcje pyłowo - mechaniczne wydzielane z powietrza. Kabina ma bramę dwuskrzydłową otwieraną ręcznie, a jej górne obrzeże stanowi otwierane nadproże dla dwuskrzydłowego sufitu, otwieranego mechanicznie ku górze.

Znane są również rozwiązania konstrukcyjne stacjonarnych pomieszczeń do prób i badań urządzeń ciśnieniowych, w postaci ziemnych i naziemnych bunkrów betonowych oraz bunkrów metalowych, które są wyposażone w klapy bezpieczeństwa.

Przykładowo, z chińskiego opisu patentowego CN 102913008 znany jest obiekt budowlany w postaci wolnostojącej kabiny przeciwwybuchowej do prowadzenia badań ciśnieniowych powietrznych. Kabina ma cztery ściany, strop i przeciwwybuchowe przesuwne drzwi w jednej ze ścian. Każda ze ścian zawiera przestrzenną stalową ramę. Wewnętrzna i zewnętrzna strona każdej z przestrzennych ram jest przykryta przez wewnętrzną płytę osłonową i zewnętrzną płytę osłonową, przy czym przestrzeń między obiema płytami jest wypełniona ubitym piaskiem. Strop kabiny jest zaopatrzony w wylot dla sprężonych gazów, a klapa przeciwwybuchowa jest zamontowana na tym wylocie. Kabina jest przystosowana do absorpcji całej energii wybuchu generowanej podczas badań ciśnieniowej aparatury oraz do ochrony przed wyrzucaniem z kabiny przez wylot gazów odłamków po eksplozji badanego elementu aparatury.

Tego rodzaju stacjonarne obiekty budowlane, ze względu głównie na znaczące wartości ich mas oraz co za tym idzie konieczność fundamentowania, podlegają stosownym przepisom budowlanym. W obiektach tych podczas, próby ciśnieniowej, niszczącej badane urządzenie, występuje chwilowy, gwałtowny wzrost ciśnienia z powodu ograniczonej wielkości klapy bezpieczeństwa, upuszczającej sprężone medium gazowe. Ograniczenia wielkości klapy bezpieczeństwa wynikają z kolei z konieczności ograniczenia jej masy i bezwładności, tak aby zminimalizować opóźnienie czasowe przy jej otwieraniu się wskutek wybuchu wewnątrz pomieszczenia. Ponadto wymagane jest przez przepisy budowlane wyposażenie tego rodzaju stałych obiektów w wentylację lub klimatyzację, odporną na uszkodzenia mechaniczne przez odłamki metalowe z badanego urządzenia technicznego, co jest szczególnie ważne przy badaniach urządzeń w zakresie wysokich ciśnień i przy znaczących pojemnościach komór gazowych badanych urządzeń.

Znane są również innego rodzaju wolnostojące obiekty budowlane, pozbawione klap bezpieczeństwa, a służące do bezpiecznego prowadzenia wskazanych wyżej badań i prób ciśnieniowych lub manipulacji materiałami wybuchowymi.

Z niemieckiego opisu patentowego DE 2307865 znany jest obiekt budowlany dla niebezpiecznych materiałów, dostosowany przykładowo do wytwarzania, składowania i wydawania materiałów wybuchowych, amunicji lub podobnego rodzaju niebezpiecznych produktów. Ściany obiektu budowlanego składają się z cylindrycznej wewnętrznej konstrukcji osłonowej i cylindrycznej zewnętrznej konstrukcji osłonowej, przy czym przestrzeń między nimi jest wypełniona piaskiem. Konstrukcje osłonowe są połączone z okrągłą płytą podłogową i z płytą górną. Strop tego budynku zawiera konstrukcję siatkową, zakotwioną do wewnętrznej cylindrycznej osłony. Na wierzchu wspomnianej siatkowej konstrukcji jest usytuowane pokrycie, które korzystnie może być uformowane z perforowanego materiału. Na tym pokryciu jest usytuowana warstwa piasku, a na niej pokrycie dachowe. Ponadto znany obiekt budowlany posiada przesuwne drzwi przeciwwybuchowe, a na dachu ma kanał wylotowy dla gazów.

Ponadto, z chińskiego zgłoszenia patentowego CN 104453025 znana jest konstrukcja przeciwwybuchowej ściany osłonowej mocowanej na nośniku (elemencie wsporczym). Ściana osłonowa składa się z osłonowych płyt ściennych, wodoodpornej warstwy, otworów wentylacyjnych, antywybuchowej

PL 233 513 B1 warstwy, samoprzylepnych taśm izolacji cieplnej i nośnika. Otwory wentylacyjne są rozmieszczone równomiernie w płytach ściennych. Warstwy powłok są usytuowane na zewnętrznej stronie ściany, wodoodporna warstwa jest usytuowana między osłonową ścianą i warstwą powlekającą, a antywybuchowa warstwa jest umieszczona od wewnętrznej strony ściany osłonowej. Płyty ściany osłonowej są połączone z nośnikiem (elementem wsporczym) za pośrednictwem pasków samoprzylepnej izolacji cieplnej.

Celem wynalazku jest usunięcie niedogodności stacjonarnych kabin i bunkrów ze ścianami o dużej masie, poprzez opracowanie konstrukcji kabiny przenośnej do badań i prób technicznych, zwłaszcza ciśnieniowych, pozbawionej klapy i nie wymagającej posadowienia na stałym fundamencie oraz uniwersalnej w eksploatacji i w dostosowaniu do zmieniających się pór roku oraz zadań badawczych.

Zgodnie z wynalazkiem, kabina do badań i prób technicznych, zwłaszcza ciśnieniowych, mająca postać wolnostojącego obiektu budowlanego o metalowej konstrukcji wsporczej, zawierająca cztery ściany oraz dach i wyposażona w drzwi usytuowane w jednej ze ścian, a ponadto mająca przynajmniej jeden wylot gazów powybuchowych, przystosowany do uniemożliwiania wyrzucania nim z kabiny odłamków po eksplozji badanego obiektu, charakteryzuje się tym, że jej ściany są przewiewne i zawierają na całej powierzchni od strony wewnętrznej, otworowe przegrody przeciwodłamkowe, a od strony zewnętrznej żaluzje, samoczynnie otwierane pod wpływem podmuchu i wylotu medium gazowego z kabiny, a następnie samoczynnie zawierane, które to żaluzje są przymocowane do konstrukcji ścian. Każda otworowa przegroda przeciwodłamkowa jest budowy skrzynkowej i posiada przynajmniej dwie otworowe płyty, między którymi są ulokowane dystansowe belki, połączone z płytami, przy czym płyty są usytuowane względem siebie tak, że otwory jednej płyty pokrywają się z mostkami między-otworowymi drugiej płyty, a ta ich przemienność jest także zachowana w przypadku większej ilości płyt i ulokowanych między nimi dystansowych belek. Dzięki takiej oryginalnej konstrukcji, otworowe przegrody przeciwodłamkowe tworzą blokadę odłamkową i równocześnie bufory pneumatyczne, tłumiące gwałtowny podmuch gazu w czasie eksplozji oraz jego nadmierny hałas.

Otworowe płyty i dystansowe belki są połączone ze sobą, korzystnie za pomocą jednostronnych nitów.

Ponadto, do ścian przytwierdzone są wzdłużne belki oraz więźba dachowa, zawierająca krokwie i jętki, do dolnej strony których są przymocowane otworowe stropowe płyty, grubsze od otworowych płyt w ścianach kabiny. Dodatkowo, w przestrzeni między krokwiami są usytuowane dźwiękochłonne płyty, przykryte od góry deskami lub wiórowymi płytami budowlanymi i pokryciem wierzchnim dachu, korzystnie blaszanym, które chronią najbliższe otoczenie przed odłamkami i przed nadmiernym hałasem eksplozji.

Korzystnie, ściany kabiny z otworowymi przegrodami przeciwodłamkowymi są od strony wewnętrznej wyposażone w zasłony w postaci rolet, czasowo pokrywających ściany, umocowanych u góry ścian, w obszarze otworowych przegród przeciwodłamkowych, wzdłużnych belek i otworowych stropowych płyt.

Korzystnie, konstrukcja wsporcza kabiny zawiera na obwodzie podwalinową belkę, umożliwiającą wyeliminowanie fundamentu i posadowienie kabiny bezpośrednio na wypoziomowanym i utwardzonym podłożu, najlepiej na betonowej płycie.

Ponadto, w jednej ze ścian kabiny są usytuowane drzwi, których futryna jest od dołu stężona podwalinową belką.

Komora według wynalazku eliminuje wyszczególnione wyżej niedogodności takich znanych miejsc do prowadzenia badań i prób ciśnieniowych, jak stacjonarne kabiny oraz wszelkiego rodzaju bunkry z pokrywami bezpieczeństwa.

Charakteryzuje się ona zwartą budową. Może być demontowana i przemieszczana na inne lokalizacje. Posiada budowę odporną na uderzenia mechaniczne od strony wewnętrznej oraz na mocne podmuchy gazu, wywoływane w wyniku eksplozji badanych obiektów.

Ponadto komora ma w jednej ze ścian łatwe do otwierania i zamykania drzwi, a jej przewiewne ściany, zawierające otworowe przegrody przeciwodłamkowe zapewniają szybkie i bezpieczne usuwanie gazów i wymaganą intensywność przewietrzania wewnętrznej przestrzeni kabiny.

Kabina według wynalazku może być stosowana do bezpiecznego prowadzenia badań i prób wymagających ochrony otoczenia, a szczególnie do przeprowadzania w dowolnej porze roku prób ciśnieniowych i badań technicznych urządzeń, osprzętu i instalacji ciśnieniowych na ciśnienia pracy do kilkuset barów.

PL 233 513 B1

Jej warstwowe ściany, są w razie podniesienia zamocowanych od wewnątrz rolet, całkowicie przewiewne (z pominięciem, co oczywiste konstrukcji nośnej ścian), co eliminuje konieczność stosowania w kabinie układów wentylacyjnych, a przy tym ściany kabiny mają dostatecznie dobrą izolacyjność cieplną i akustyczną.

Od strony wewnętrznej ściany kabiny na całej powierzchni posiadają otworowe przegrody przeciwodłamkowe o budowie skrzynkowej, które dodatkowo stanowią bufory pneumatyczne o zmiennej charakterystyce, zależnej m.in. od ilości i geometrii otworowych przegród i charakterystyki ich perforacji. Ponadto ściany są od zewnętrznej strony kabiny zabudowane, praktycznie na całej ich powierzchni, ruchomymi żaluzjami, samoczynnie otwierającymi się pod wpływem podmuchu i wylotu medium gazowego z kabiny, a następnie samoczynnie zawierającymi się.

Dzięki tym cechom, ściany kabiny podczas prowadzonych prób ciśnieniowych pozwalają, w razie nieprzewidzianej lub zamierzonej eksplozji, na natychmiastowy upust sprężonego medium gazowego, przy niewielkim wzroście jego ciśnienia wewnątrz kabiny, a jednocześnie stanowią skuteczną blokadę odłamków badanego urządzenia, tym samym zapewniając pełne bezpieczeństwo w środowisku otaczającym kabinę.

Otworowe przegrody przeciwodłamkowe ścian kabiny charakteryzują się dużą sztywnością, szczególnie na zginanie, dzięki ich skrzynkowej budowie.

W trakcie prac nad praktyczną realizacją wynalazku okazało się, że przy próbach o niskim nadciśnieniu, w przegrodzie wystarczą dwie płyty otworowe, na przykład w postaci blachy perforowanej o oczkach o średnicy 6 mm, w układzie mijanym, z prześwitem rzędu 40%. Przy próbach o średnim i wysokim nadciśnieniu medium gazowego, w przegrodzie są konieczne trzy lub więcej płyt otworowych.

Uniwersalność otworowej przegrody według wynalazku polega na tym, że w łatwy sposób można zmieniać jej charakterystykę, poprzez dobór każdej z osobna otworowej płyty, mocowanej do dystansowych belek, pod względem wielkości otworów i wartości prześwitu oraz ilości tworzących otworową przegrodę płyt i odległości między płytami. Poza tym konstrukcja otworowej przegrody umożliwia łatwą wymianę płyt uszkodzonych odłamkami na nowe.

Znane w technice żaluzje, osłaniające od zewnątrz otworowe ściany kabiny, o małej masie łopatek ruchomych, otwierają się praktycznie natychmiast pod wpływem podmuchu i wylotu medium gazowego z kabiny, eliminując konieczność wyposażania kabiny w klapy bezpieczeństwa, a potem samoczynnie się zawierają, chroniąc wnętrze kabiny przed warunkami atmosferycznymi.

Dodatkowo, w chłodnych okresach roku, ściany kabiny od strony wewnętrznej mogą być czasowo zasłonięte opuszczanymi roletami podczas nagrzewania pomieszczenia kabiny do badań technicznych urządzeń bezciśnieniowych, ale na czas prób ciśnieniowych ściany muszą być odsłonięte przez całkowite lub przynajmniej częściowe podniesienie rolet.

Dach kabiny i jego pokrycie są odporne na uszkodzenia mechaniczne, wynikające z chwilowego wzrostu ciśnienia gazu wewnątrz kabiny i uderzeń odłamków, dzięki zastosowaniu otworowych stropowych płyt, chroniących więźbę z izolacją i pokrycie dachowe.

Kabina według wynalazku jest praktycznie bezciśnieniowa, nie wymaga stosowania wentylacji czy klimatyzacji jej wnętrza. W sezonie wiosennym, letnim i jesiennym wystarczy jej naturalna wentylacja przez otworowe ściany, a w sezonie zimowym lub w przypadku chłodnych dni wiosennych czy jesiennych, można w niej zainstalować na wymagany czas przenośne podgrzewanie nawiewne.

Kabina charakteryzuje się lekką konstrukcją i łatwą zabudową bez potrzeby wykonywania fundamentu, gdyż jej konstrukcja wsporcza zawiera na obwodzie podwalinową belkę, umożliwiającą posadowienie kabiny bezpośrednio na wypoziomowanym i utwardzonym podłożu.

Kabina według wynalazku jest uwidoczniona w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kabinę w widoku od strony drzwi dwuskrzydłowych z jednym skrzydłem otwartym, fig. 2 przedstawia kabinę w przekroju poprzecznym pionowym przez ściany boczne, a fig. 3 przedstawia ściany kabiny w przekroju poprzecznym poziomym.

Kabina według wynalazku ma konstrukcję wsporczą z metalowych kształtowników i z blach, a konstrukcję dachową drewnianą. Jej ściany 1 mają konstrukcję nośną 2 z kształtowników, do której są przymocowane od strony wewnętrznej otworowe przegrody przeciwodłamkowe 3 o konstrukcji skrzynkowej, zawierające w opisywanym przykładzie wykonania po trzy otworowe płyty 4.

W otworowych przegrodach 3, między otworowymi płytami 4 są ulokowane dystansowe belki 5 w kształcie zetowników. Belki te 5 są połączone z otworowymi płytami 4 jednostronnymi nitami 6. W każdej z otworowych przegród 3, płyty 4 są względem siebie przesunięte w taki sposób, że otwory jednej

PL 233 513 B1 płyty 4 pokrywają się z mostkami między-otworowymi drugiej płyty 4, a otwory drugiej z mostkami między-otworowymi trzeciej płyty 4.

Ta przemienność położenia otworów jednej płyty 4 względem mostków między-otworowych drugiej płyty 4 występuje także przy dalszych przykładach wykonania kabin, których przegrody 3 mają po dwie lub więcej niż trzy otworowe płyty 4.

Takie jak przedstawiono wyżej, przestrzenne rozmieszczenie otworów i mostków między-otworowych w otworowej przegrodzie przeciwodłamkowej 3, umożliwia działanie przegrody 3 jako buforu pneumatycznego w tłumieniu impulsywnego przepływu medium gazowego. Na tak uformowanej otworowej przegrodzie 3 następuje, przy eksplozji badanego urządzenia, nie tylko blokada odłamków ale także łagodzenie i rozpraszanie energii uderzenia podmuchu medium gazowego i tłumienie hałasu wynikającego z eksplozji.

Ponadto ściany 1 zaopatrzono od strony zewnętrznej w żaluzje 7, samoczynnie otwierane gwałtownym podmuchem medium gazowego i samoczynnie zawierane po spadku ciśnienia wewnątrz kabiny. Żaluzje 7 są korzystnie przymocowane do konstrukcji nośnej 2.

W jednej ze ścian 1 kabiny są usytuowane drzwi 8, których futryna jest od dołu stężona podwalinową belką 9, a od góry nadprożem, połączonym z więźbą dachową 10.

Więźba 10 ma osadzone na górze ścian 1 wzdłużne belki 11, na których posadowione są drewniane krokwie 12, połączone jętkami 13. Od dołu, do krokwi 12 i korzystnie jętek 13, są przymocowane stropowe płyty otworowe 14, grubsze od płyt 4 w ścianach 1 kabiny, również z oczkami w układzie mijanym, przykładowo z blachy perforowanej otworami o średnicy 5 mm, z prześwitami rzędu 20%. W prezentowanym przykładzie przewidziano dwie stropowe płyty otworowe 14, lecz zrozumiałym jest, że w innych przykładach wykonania kabiny ich ilość, zależnie od potrzeb, może być inna.

W przestrzeni między krokwiami 12 znajdują się dźwiękochłonne płyty 15, na przykład z włókniny lub wełny, mineralnej otrzymanej z włókiem skalnych lub z włókien szklanych, a nad nimi są na krokwiach 12 zamocowane wiórowe płyty budowlane 16, korzystnie typu OSB-3 i blaszane pokrycie wierzchnie 17, korzystnie w postaci profilowanych blach trapezowych.

Poza tym, w obszarze otworowych przegród 3, wzdłużnych belek 11 i stropowych płyt 14, są umocowane u góry ścian 1 czasowe zasłony w postaci rolet 18, opuszczanych na ściany 1 w trakcie prowadzenia badań i prób bezciśnieniowych czy nagrzewania wnętrza kabiny w zimnych okresach roku.

Claims (8)

Zastrzeżenia patentowe

1. Kabina do badań i prób technicznych, zwłaszcza ciśnieniowych, mająca postać wolnostojącego obiektu budowlanego o metalowej konstrukcji wsporczej, zawierająca cztery ściany oraz dach i wyposażona w drzwi usytuowane w jednej ze ścian, a ponadto mająca przynajmniej jeden wylot gazów powybuchowych, przystosowany do uniemożliwiania wyrzucania nim z kabiny odłamków po eksplozji badanego obiektu, znamienna tym, że jej ściany (1) są przewiewne i zawierają na całej powierzchni od strony wewnętrznej, otworowe przegrody przeciwodłamkowe (3), a od strony zewnętrznej żaluzje (7), samoczynnie otwierane i zawierane, które są przymocowane do konstrukcji ścian (1), oraz że każda otworowa przegroda (3) ma budowę skrzynkową i posiada przynajmniej dwie otworowe płyty (4), między którymi są ulokowane dystansowe belki (5), połączone z płytami (4), przy czym płyty (4) są usytuowane względem siebie tak, że otwory jednej płyty (4) pokrywają się z mostkami między-otworowymi drugiej płyty (4), a ta przemienność usytuowania otworów i mostków jest także zachowana w przypadku większej ilości płyt (4) i ulokowanych między nimi dystansowych belek (5).

2. Kabina według zastrz. 1, znamienna tym, że do jej ścian (1) przytwierdzone są wzdłużne belki (11) oraz więźba dachowa (10), zawierająca krokwie (12) i jętki (13), do dolnej strony których przymocowane są otworowe stropowe płyty (14).

3. Kabina według zastrz. 2, znamienna tym, że, stropowe płyty (14) są grubsze od płyt (4) w ścianach (1) kabiny.

4. Kabina według zastrz. 2, znamienna tym, że, w przestrzeni między krokwiami (12), są usytuowane dźwiękochłonne płyty (15), przykryte od góry deskami lub wiórowymi płytami budowlanymi (16) i pokryciem wierzchnim (17) dachu, korzystnie blaszanym.

5. Kabina według zastrz. 1, znamienna tym, że jej ściany (1) z otworowymi przegrodami przeciwodłamkowymi (3) są od strony wewnętrznej zaopatrzone w zasłony w postaci rolet (18),

PL 233 513 Β1 umocowanych u góry ścian (1), w obszarze otworowych przegród (3), wzdłużnych belek (11) i stropowych płyt (14).

6. Kabina według zastrz. 1, znamienna tym, że otworowe płyty (4) i dystansowe belki (5) są połączone za pomocą jednostronnych nitów (8).

7. Kabina według zastrz. 1, znamienna tym, że jej konstrukcja wsporcza zawiera na obwodzie podwalinową belkę (9).

8. Kabina według zastrz. 1, znamienna tym, że w jednej ze ścian (1) kabiny są usytuowane drzwi (8), których futryna jest od dołu stężona podwalinową belką (9).