舱壁的防火门的紧固组件的制作方法

本发明总体上属于固定支撑件的门的紧固组件的领域；具体地，本发明涉及具体地在海军领域中使用的防火门的紧固组件。

背景技术：

船舶建筑中通常采用的防火门通过焊接接头或螺栓接头与船舱壁上的贯穿螺杆连接。

在kr20040045075a中能够查找到将门固定到刚刚描述的类型的舱壁上的解决方案的实例。

更具体地，在现有技术中，使用门的钢框架与船的钢板舱壁之间的连接焊接接头，或者可替换地，使用将框架刚性约束到其所连接的舱壁上的螺栓接头。

在两者情况下，由于经受波浪载荷的船在操作中，门框不可避免地承受压力，因为门框刚性连接到舱壁。

此外，先前的解决方案在安装过程中具有重要性(criticalities)，其需要安装门所需的大量劳动力和时间的使用。

这样的临界性被加到与船的操作有关的上述问题中，由于传统连接节点的稳定性使得由船的整体载荷产生的应力被发送到门框，从而损害其功能和/或促使框架上的疲劳裂纹(随之发生的是设备寿命减少)。

例如，假设需要手动获得舱壁中门的壳体隔室，因而实现的开口的轮廓将会看起来参差不齐，从而使得要是不对这样的轮廓进行修整，难以在框架与残壁之间进行焊接。

为了消除部分上述一些缺点，在现有技术水平中，还提出将门和舱壁放置在交错的平面上，通过以悬臂方式焊接至舱壁的l型结构连接两个元件；通过这样做，在旨在容纳门的框架的拐角中提供配件也消除了该需求，门因此可以制成为具有清晰的边缘(sharpedge)。事实上，如在图4和图5中可看出的，波浪载荷将应力传输到船舶结构，该应力趋向在门隔室附近填充(thicken)区域c中变为关键；为了避免出现裂纹以及其他疲劳现象，由于从舱壁到框架传输的张力的局部集中，隔室的拐角沿着曲率半径装配，这使得不适于在与舱室面共面的平面上安装门。

此外，门及其支撑框架可以提前安装在结构上，使得预先组装的装组件可仅在船舶的板上传递并且这里通过焊接约束到舱壁。

利用螺栓接头使得能够克服舱壁边缘参差不齐的轮廓的问题，而非打算以另外的方式焊接到门扇的支撑框架上。此外，在现有技术中，设想通过沿垂直于舱壁的方向布置的多个附加接合元件紧固彼此连接的框架与子框架之间的所述舱壁的可能性，框架接合舱壁的面和子框架接合相对的面(如在图7中示出的)。由于框架和子框架在两面上作用而夹持(clasp)舱壁，而不是在隔室的单个边缘上，待焊接的轮廓的任何瑕疵或褶皱和/或舱壁的平直度缺陷都不会影响约束的有效性。此外，为了最佳耐水性，优选通过框架和子框架以夹心方式拉紧两边的舱壁。

这种配置允许实现另一优点，因为通过附加接合元件完成的约束允许减少穿过舱壁的拉紧元件的数目，从而使物品的船上安装没那么困难。

然而，由于通过螺栓接头施加于其上的拉紧动作，因此配置的连接仍在框架-子框架组件与舱壁之间进行刚性约束；因此，由于舱壁传输的波浪载荷，这种解决方案遭受与框架上过多的应力有关的问题。

此外，由于防火门的门扇的可变形性远远大于框架(刚性约束到舱壁和/或子框架)的可变形性，相对于框架，门扇将会倾向于打开，从而形成热量和烟雾的通道。

技术实现要素：

本发明的目的是具体地在航海/海军领域通过在防火门与舱壁之间提供连接消除现有技术的限制，其使得能够保护框架免受可促使裂纹或变形和/或损害安全设备的功能的过多和反复的应力，甚至从而改善防火能力。

本发明的另一目的是简化将门安装到舱壁上的操作，从而使安装待执行的操作的数目和难度最小化。

为了实现这样的结果，根据本发明的实施方式，框架和子框架通过螺栓接头彼此连接，螺纹件沿平行于舱壁的方向布置：因此，框架和子框架不会经受舱壁上的紧固力，而只是维持两个相面对的支架之间的相互距离(分别与框架和子框架成一体)，以便允许相面对的框架和子框架将舱壁容纳在这种支架中，从而可能保留一定间隙。

因此，由于框架与舱壁之间的约束不是刚性的，但成形为以便允许两个部件之间的相对位移，框架上的应力不会达到引起变形或者疲劳损坏的程度。事实上，虽然在现有技术中，舱壁除了通过穿过其中的螺纹件连接至框架之外，还用与拧紧接头有关的力夹紧在框架与子框架之间，从而在经受约束并引起框架上的强应力的部件之间生成高摩擦力，在本发明中，舱壁与框架仅经受位置约束，从而使两个元件之间交换的摩擦力最小化。

相对于现有技术，通过框架与舱壁之间分离而被引入到约束中的不稳定程度使得能够避免门的干扰现象，该现象是由于从舱壁传输到框架的变形引起的；因此，由于例如波浪载荷引起的舱壁过多变形而使门卡在框架中或者相反门不会进入框架中，从而防止消防设备正确关闭的风险消失。显然，特别是在紧急的情况下，根据本发明，作为门的被动防锁死安全设备的紧固组件的操作确保相对于已知解决方案的显著优势。

此外，由于框架与舱壁之间的机械分离，来自舱壁并被传输到框架的变形(由于全船荷载产生的)最小化，可能在构造上的使用更轻便简单的框架，从而使得成本更低。

事实上框架的尺寸必须仅抵抗与门的功能有关的局部负荷，而非经受住舱壁产生的变形而产生的应力(如同在现有技术的解决方案中发生的那样，其中，刚性约束到舱壁的框架变成船舶的结构元件)。

此外，利用根据本发明的舱壁的门的紧固组件，不需要在大量的点中连接框架和子框架(以使约束足够紧)。相反地，可以几乎不提供连接点，因为框架-子框架组件不是刚性连接到舱壁上，并且不会经受特别危险的应力：因此，足以确保前述元件之间最小连接强度，以便确保维持容纳舱壁的相对支架之间的预定距离。

减少连接点的数量以及不存在在舱壁上待钻的孔的可能性而允许紧固框架，并且允许门安装的成本和时间显著降低。

前述特征可实现的另一优点在于，当门必须承受火灾条件时，刚性连接到舱壁的框架自由变形，沿着并遵循门扇(wing)的变形进行：因此，消去或者显著地减少将在门扇与框架之间形成的间隙，并且消防设备保持其效用、耐热性和耐烟性(如在图15中看到的)。垫片确保甚至框架与舱壁之间出现分离时的阻力。因此，门扇由具延展性的材料制成，具延展性的材料尽管在热的作用下变形，但确保足够的耐火性。

图16示出在传统的门扇框架组件与根据本发明的组件之间形成的间隙之间的比较图，当暴露在从一侧达到它们的热源时：图中示出了，在传统的组件(与上曲线相关联)中门扇与框架之间的相对偏差如何显著地高于根据本发明的组件(与下曲线相关联)的门扇与框架之间的相对偏差，从而在组件的部件之间产生宽间隙，影响消防设备的阻力。

根据本发明的一个方面，通过具有在权利要求1中限定的特征的组件并通过根据权利要求12所述的将门紧固到舱壁的方法实现了前述以及其他目的和优点。在从属权利要求中限定了本发明的优选实施方式。

附图说明

现在将描述根据本发明的紧固组件的一些优选实施方式的操作特征和结构特征。参考附图，在附图中：

-图1和图2分别是船舶的局部纵截面和图1中的船舶的细节的概略立体图；

-图3是图2的细节的图解视图，图3示出了根据现有技术的多个舱壁，其上安装多个门；

-图4和图5分别是当船舶经受波浪载荷时船舶的船体的垂直截面和门的隔室附近的应力图；

-图6和图7是根据现有技术舱壁的门的两个紧固组件的概略截面图。

-图8是根据本发明的实施方式的紧固组件的概略截面图；

-图9和图10分别是图9中的根据本发明的实施方式安装在舱壁上的门的概略图、轴测图、前视图以及后视图；

-图11是图10的细节的概略截面图；

-图12和图13是根据本发明的紧固组件的两个另一实施方式的概略截面图；

-图14是根据本发明的实施方式的紧固组件的概略截面图；

-图15是由于急剧加热经受变形的紧固组件的特征的概略立体图；

-图16是当通过急剧加热达到组件时根据现有技术的紧固组件和根据本发明的组件随时间变化的相对门框架位移的比较图。

具体实施方式

在详细地说明本发明的多个实施方式之前，应当清楚本发明不限于将其应用于结构详图和在以下描述中或者在附图中示出的部件的配置。

首先参考图1和图2，船舶5具有多个舱壁10，在舱壁上可以获得适于容纳防火门11的开口，开口通过框架12与舱壁连接(参见图3)。

然后参见图6和图7，涉及根据现有技术防火门11到舱壁10的两种紧固方案，框架12是具有平行于所述舱壁10的支架12a的挤压金属元件。门或门扉或门扇11所铰接的框架12通过一定数量的接头16被刚性地约束到舱壁上。这种接头可以是螺栓式，或者可以为焊点或连续焊缝的形式。门扇11由具有足够的耐火性的具延展性的材料制成；门扇或防火门11优选地由具有大于或等于230mpa的屈服应力的材料制成；优选地，可以使用s235、s275或s355结构钢。

在图6中，框架通过穿过所述舱壁10的螺栓接头16直接地约束到舱壁10上；相反，在图7的实例中，通过加强穿过舱壁10的螺栓接头16进行的约束，从而对框架12的第一支架12a与子框架14的第二支架14a之间的所述舱壁10施加压力。第二支架14a平行于第一支架12a和舱壁10两者，并通过沿垂直于舱壁10的方向布置的附加螺栓接头连接至第一支架12a。因此，第一支架12a将会面对舱壁10的第一侧面10a，而第二支架14a将会面对舱壁10的第二侧面10b，第二侧面10b与第一侧面10a相反。

正如前面提到的那样，接头16将舱壁10刚性保持在所述支架之间，并在两个支架12a、14a之间施加拧紧动作。接头16可通过将埋头螺钉16a耦接至螺母16b制成，螺母与子框架之间可插入垫圈16c。

图8示出根据本发明舱壁10的门11的紧固组件9的实施方式。同样在这种情况下，框架12和子框架14(形成紧固组件9)具有至少部分地相互面对并平行于舱壁10的两个支架12a、14a，所述支架分开第一横向距离a，该第一横向距离设为约束(不扣住)舱壁10。所述距离a可以基本上等于或者大于舱壁10的厚度；可选地，舱壁与框架/子框架之间可能存在间隙，以便于部件之间相互移动并进一步减少摩擦。

然而，在分别面对第一侧面10a和第二侧面10b的这种支架12a、14a的部分之间，不存在适于在两个支架之间传输紧固力的结点和连接元件。此外，如上所述，接头不接合也不穿孔于舱壁，从而避免产生不需要的张力并使舱壁从框架有效分离(解耦，decouping)。在本文中示出的实例中，接头16布置成以便具有平行于舱壁10的纵向轴线x；可通过相互约束至少一个主凸缘12b与至少一个次凸缘14b完成上述类型的连接，至少一个主凸缘12b与至少一个次凸缘14b通过前述接头16分别构成框架12和子框架14的部分，所述凸缘机械地连接至所述第一支架12a和第二支架14a。接头16可以设置有防旋出系统以避免在船只操作期间解体的风险。

只要实现面向舱壁10的支架12a、14a的前述部分之间不耦接以便在支架的所述部分之间产生力的交换，所述主凸缘和次凸缘的数量和方位以及连接这种凸缘的接头16的方位是可变的(例如，参见图14)。

在任何情况下，所述凸缘12b、14b必须相互紧固以便确保面向舱壁10的支架12a、14a的前述部分之间的如预先确定的第一横向距离a，使得门到舱壁的紧固约束不是刚性类型的，并且由于紧固作用相对于在现有技术预期的情况低得多，因此从舱壁传输到框架的应力伤害也将更少。在图14中示出的实例中，为了确保所述距离a的正确延伸，尤其应当考虑制造框架和子框架的各种凸缘12b、14b时的尺寸公差。

根据实施方式(未示出)，框架12可以由多个并置框架区段或部分构成，而不是如在本文中示出的实例中的整体式。

此外，框架可以由挤制铝材制成，并通过例如由钢制成的框架顶部(未示出)制成耐热的。

子框架14(如在图10和图11中看到的)优选地包括间隔开并弯曲成直角的多个板，而不是与框架12完全重叠的单个连续的挤塑制件。

根据未示出的实施方式，接头16不是在此描述的螺栓接头，可以是焊接式，或者可以是互锁系统。

图12和图13示出根据本发明的紧固组件的另外两个实施方式，该紧固组件适于允许门11安装在与舱壁10横向间隔开的平面上。

贯穿本说明书和权利要求，表示位置和方位的术语和表达(诸如，“纵向”、“横向”、“垂直的”或者“水平的”)应当指舱壁10。在图12中示出的实例中，包括框架12和所面对的子框架14的紧固组件与先前描述的情况相似；在本文中示出的实例中，根据本发明的实施方式，除了包括第一附加支架21和第二附加支架22的结构20以外，结构20方便地焊接到一起并刚性连接到舱壁10，框架12和子框架14的组件9没有直接连接到舱壁。这种附加支架21、22的数量、尺寸和方位均可变，假设第二附加支架22成形并定向为以便容纳在支架的面向框架12和子框架14的第一支架12a和第二支架14a之间；这意味着关于所述第二附加支架22以及所述第二附加支架连接至紧固组件9的特征，如先前结合将组件9连接至舱壁10的模式所述的，同样适用。

如上所述，使用这种结构20允许门相对于舱壁10置于交错的平面上，同时由于可以预先安装或者在舱壁上改造结构和门使得在船舶的板上安装门11更加容易。因此，与先前论述的情况的不同之处在于代替舱壁10的紧固组件的第一支架12a和第二支架14a将连接至代替船舶的舱壁10的结构20。

图13示出可替换实施方式，也适于将舱壁10与门的门扉11横向间隔开。在这种情况下，框架12包括一定数量的主凸缘12b，这些主凸缘沿着垂直于舱壁10的方向相互对准并接合，以便在门扉处于封闭的情况中时增大或者改变舱壁与门扉之间的第二横向距离b。例如，可以通过焊接将这种主凸缘12b进行相互约束(如在图5中示出的)。

因此，第二横向距离b将会取决于这种凸缘12b的数量和/或在横向上的延伸(相对于舱壁10)。

根据本发明的实施方式，密封元件18可以插入框架12(方便地，在面向舱壁的第一支架12a的部分处)与舱壁10之间，密封元件18可包括密封粘合剂和热膨胀垫片。根据实施方式(未示出)，可替换地或者除置于框架12与舱壁10之间的密封物之外，这种密封物18可以插入于舱壁10与子框架14之间(方便地，在面向舱壁的第二支架14a的部分处)。

相对于现有技术，其中密封元件18压缩在框架12与舱壁10之间，在所述框架与舱壁之间具有一定间隙的可能性(例如，通过加宽相对的支架12a、14a之间的距离a)增加密封元件的功能。事实上，在温度升高或者火灾的危急情况下，热膨胀垫片可自由增大其体积以占据整个间隙并确保密封烟雾或者火焰中的接头。

密封元件18的密封粘合剂和热膨胀垫片协同工作以满足根据国际海事组织(internationalmaritimeorganization，imo)的燃烧试验程序在操作中以及通过标准耐火试验两者中要求的耐烟性和耐燃性的要求。

在试验的第一部分中，即，直至连接节点在250℃以下的温度，密封粘合剂将会确保接头性能。对于更高的温度，密封物可能显著劣化并且不再能够发挥其功能，但是为了接头密封的目的，热膨胀垫片开始工作，能够从大约200℃一直工作到在试验结束时达到的最大温度。最终，在门安装在船舶的板上时以及标准耐火试验的整个持续时间，密封物和热膨胀垫片的混合使用确保了接头的密封。

举例来说，用于密封接头的粘性材料可以是硅基的，即使具有阻燃的特性，在有限的时间周期能够达到最多250℃的操作温度并承受高达300℃的温度峰值。例如，其他粘合密封剂可以是：

-单组分和双组分聚亚安酯基的，具有阻燃的特性，适于承受高达150℃的最高温度；

-基于混杂类聚合物(hybridpolymers)，具有阻燃的特性，适于承受高达150℃的最高温度；

-基于丙烯酸的材料，具有阻燃的特性，适于承受高达150℃的温度并且在某些配方中具有优异的火焰反应特性；

用于制造热膨胀垫片所使用的材料通常由确保耐高温性的石墨或其他矿物纤维以及用于利用温度赋予系统膨胀功能的小百分含量的有机材料组成。可选地，密封元件18可以完全或部分由商业上已知为的绝缘材料制成，其特征通过引用结合在此。

由于包括框架12和子框架14的紧固组件9没有刚性连接到舱壁10(或结构20的附加支架22)，框架与子框架之间不需要大量的连接接头，因为所交换的力与这种接头直接将框架连接到舱壁或子框架的情况是不可比较的。因此，与传统解决方案不同，传统解决方案需要门的整个周边连续焊接，或者对于螺栓的解决方案，在舱壁(由钢、铝合金或其他金属制成)上钻几个孔，在本发明中，给定所需的焊接点数量少以及可以在工作间中在框架上而不是在船的板上在舱壁上钻孔，安装操作更容易且不那么繁重。

此外，根据本发明舱壁的门的紧固组件允许保护框架免受通过舱壁波浪载荷传输的应力，并且因此防止发生疲劳现象或对框架的其他损坏，该现象可能影响门的结构完整性和/或操作效率。

已描述了根据本发明的紧固组件的各个方面和实施方式。应理解的是，每一实施方式可以与任何其他实施方式结合。此外，本发明不限于描述的实施方式，而且可以在所附权利要求限定的范围内改变。