гибкая гидротехническая труба и способ ее строительства

Формула изобретения

ГИБКАЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКАЯ ТРУБА И СПОСОБ ЕЕ СТРОИТЕЛЬСТВА.

1. Гибкая гидротехническая труба, состоящая из состыкованных кольцевых элементов, собранных в отдельные секции, имеющие на торцах фланцы, отличающаяся тем, что в кольцевых элементах и соответственно во фланцах выполнены сборочные отверстия, а кольцевые элементы соединены между собой продольными тягами, проходящими сквозь эти отверстия и закрепленными на торцевых фланцах.

2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что в качестве кольцевых элементов применены утилизированные автомобильные или тракторные покрышки.

3. Труба по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что у образующих трубу утилизированных покрышек обрезаны борта.

4. Труба по п.1, отличающаяся тем, что торцевые фланцы выполнены в виде пластин-шайб.

5. Труба по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что труба выполнена с торцевыми уплотнительными элементами из покрышек, разрезанных пополам в плоскости вращения.

6. Способ строительства гибкой гидротехнической трубы, включающей соосную стыковку кольцевых элементов, сборку их в секции, установку по концам секций фланцев, обжатие и соединение секций, отличающийся тем, что в кольцевых элементах и во фланцах перед их сборкой в секцию выполняют сквозные сборочные отверстия, параллельные и расположенные симметрично относительно оси вращения кольцевого элемента, посредством его вращения, фиксации с равными угловыми интервалами и перфорации на одинаковом расстоянии от оси вращения, причем сборочные отверстия во фланцах выполняют соответствующими сборочными отверстиями в кольцевых элементах, а сборку кольцевых элементов в секцию трубы производят путем нанизывания их центральным отверстием на консольную горизонтальную балку, соосно совмещая сборочные отверстия кольцевых элементов между собой и со сборочными отверстиями во фланцах, пропускают сквозь сборочные отверстия соединительные тяги, после обжатия закрепляют соединительные тяги на фланцах и снимают обжимающую нагрузку.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что стыки между кольцевыми элементами герметизируют прокладкой жгутового герметика с промазкой мастикой кольцевых полос на бортах покрышек и на фланцах.

8. Способ по пп.6 и 7, отличающийся тем, что герметизацию трубы выполняют изнутри рулонным материалом.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве соединительных тяг применяют арматурные стержни.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качетве соединительных тяг применяют металлическую проволоку.

11. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве соединительных тяг применяют канаты из полимерных материалов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническим водохозяйственным сооружениям и способам их строительства, как на устойчивых, так и на сильно деформируемых грунтах.

Известна гидротехническая железобетонная труба [1].

Недостатками этой трубы являются высокая стоимость, сложность ее изготовления, ненадежность и повреждаемость при деформациях на просадочных, набухающих, насыпных, морозно-пучинистых или торфяных грунтах.

Известна гидротехническая стальная труба [2].

Недостатками этой трубы являются высокая стоимость, дефицитность, подверженность коррозии, ненадежность при эксплуата- ции.

Известна пластмассовая гидротехническая труба [2, c. 328].

Недостатком этой трубы является высокая стоимость, дефицитность, сложность изготовления, недостаточная надежность при деформациях.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой трубе является гибкая гидротехническая труба [3], состоящая из состыкованных между собой кольцевых элементов, собранных в отдельные секции и имеющих на торцах секций фланцы.

Недостатками этой трубы являются малая ее прочность, ненадежность фиксации составляющих трубу покрышек от поперечных смещений.

Известны способы изготовления гидротехнических труб из бетона, железобетона, асбестоцемента [2, c.322-329].

Недостатками известных способов являются высокая стоимость возводимых сооружений, сложность их изготовления, использование дефицитных материалов, недостаточная жесткость труб при больших диаметрах, повреждаемость при значительных деформациях грунтовых оснований.

Известен способ строительства водопроводящего сооружения, выполненного в виде гибкой гидротехнической трубы, включающий стыковку кольцевых элементов, их закрепление, герметизацию, установку фланцев, обжим собранных секций, транспортировку и сборку готовых секций.

Недостатками этого способа являются недостаточные прочность и надежность изготавливаемой трубы, высокий расход канатов из полимерных материалов для наружной спиральной обмотки, недостаточная фиксация составляющих трубу покрышек от поперечных смещений.

В основе создания изобретения поставлена задача повысить прочность и надежность сооружения при работе в условиях сильно деформируемых грунтов и снизить стоимость строительства гибкой гидротехнической трубы. Поставленная задача решается тем, что в известной гибкой гидротехнической трубе, состоящей из состыкованных кольцевых элементов, собранных в отдельные секции, имеющие на торцах фланцы, в кольцевых элементах и соответственно во фланцах выполнены сборочные отверстия, а кольцевые элементы соединены между собой продольными тягами, проходящими сквозь эти отверстия и закрепленными на фланцах.

Труба может быть выполнена из утилизированных автомобильных или тракторных покрышек. Для увеличения водопропускного отверстия у образующих трубу утилизированных покрышек могут быть обрезаны борта.

Торцевые фланцы могут быть выполнены в виде пластин-шайб. По торцам секций могут устанавливаться соединительные и уплотняющие элементы.

Торцевые уплотнительные элементы могут выполняться из покрышек, разрезанных пополам в плоскости вращения.

Поставленная задача решается также и тем, что в известном способе строительства гибкой гидротехнической трубы, включающем соосную стыковку кольцевых элементов, сборку их в секции, установку по концам секций фланцев, обжатие и их соединение, в кольцевых элементах и во фланцах перед их сборкой в секцию выполняют сквозные сборочные отверстия, параллельные и расположенные симметрично относительно оси вращения кольцевого элемента, посредством его вращения, фиксации с равными угловыми интервалами и перфорации на одинаковом расстоянии от оси вращения кольцевого элемента, причем сборочные отверстия во фланцах выполняют соответствующими сборочным отверстиям в кольцевых элементах, а сборку кольцевых элементов в секцию трубы производят путем нанизывания их центральным отверстием на консольную горизонтальную монтажную балку, соосно совмещая сборочные отверстия кольцевых элементов между собой и со сборочными отверстиями во фланцах, пропускают сквозь них соединительные тяги и после обжатия закрепляют соединительные тяги на фланцах и снимают обжимающую нагрузку.

Перфорация сборочных отверстий производится в средней части сечения кольцевого элемента, причем для каждого типоразмера кольцевого элемента все сборочные отверстия выполняются на одинаковом расстоянии от оси его вращения.

Стыки между кольцевыми элементами герметизируют прокладкой жгутового герметика, например гернита или пороизола, с промазкой мастикой кольцевых полос на бортах покрышек и на фланцах. Герметизацию могут выполнять изнутри трубы рулонным материалом.

В качестве соединительных тяг используют арматурные стержни, металлическую проволоку или канаты из полимерных материалов.

Наличие соединительных тяг повышает надежность и прочность трубы при использовании ее на сильно деформируемых грунтах.

Выполнение гидроизоляции трубы расширяет область ее применения.

Преимуществами предлагаемого решения по сравнению с прототипом являются использование трубы из утилизированных покрышек с продольными соединительными тягами, гибкость и надежность трубы при эксплуатации, уменьшение расхода канатов, снижение стоимости строительства.

Сравнение признаков заявляемых технических решений с прототипом и с другими известными аналогами в данной и смежных отраслях позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемые решения как от прототипа, так и от аналогов. Заявляемые технические решения для специалистов явным образом не следуют из известного уровня техники, хотя в отдельности каждый признак известен, но совокупность признаков нова и неочевидна, что позволяет сделать изобретательский шаг, поскольку все перечисленные выше признаки достаточны и необходимы, так как находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом. Таким образом, можно сделать вывод о соответствии заявленных технических решений критериям изобретения "новизна", "изобретательский уровень" и "промышленная применимость".

На фиг. 1 показаны кольцевой элемент (покрышка) и выполнение в нем сборочных отверстий; на фиг. 2 - вид кольцевого элемента с выполненными сборочными отверстиями в плане, разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - секция гидротехнической трубы в процессе сборки; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3; на фиг. 5 - секция гидротехнической трубы в момент обжатия; на фиг.6 - собранные секции гидротехнической трубы в момент подъема, перемещения и сборки в трубу; на фиг.7 - собранная секция гидротехнической трубы с вариантом гидроизоляции в виде зажатых между бортами жгутов на мастике; на фиг.8 - разрез В-В на фиг.7 и вариант возможного выполнения фланца; на фиг.9 - секция гидротехнической трубы, у которой для увеличения водопропускного отверстия обрезаны борта шин, а в качестве уплотняющих торцевых элементов применены покрышки, разрезанные пополам в плоскости вращения; на фиг.10 - разрез Г-Г на фиг.9 и вариант выполнения фланцев в виде пластин-шайб.

Гидротехническая труба состоит из кольцевых элементов 1, в качестве которых могут быть использованы утилизированные автомобильные или тракторные покрышки. В кольцевых элементах 1 на одинаковом расстоянии от оси 2 кольцевого элемента 1 выполнены сборочные отверстия 3. Кольцевые элементы 1 соединены между собой в секции 4, из которых собирается труба 5. По торцам секций 4 устанавливаются соединительные фланцы 6. Для герметизации трубы используются уплотнительные промежуточные 7 и торцевые 8 элементы, которые могут быть выполнены из жгутов на мастике, разрезанных шин или других элементов. Кольцевые элементы 1, образующие секцию 4 трубы 5, плотно соединены между собой и обжаты вдоль оси 2 трубы 5 обжимающим устройством 9 и сквозь отверстия 3 скреплены между собой соединительными тягами 10, закрепленными на фланцах 6 крепежом 11. Труба 5 может быть выполнена с внутренней гидроизоляцией из рулонного материала. Фланцы 6 секций 4 трубы 5 соединены между собой. Фланцами 6 могут служить пластины-шайбы. Труба 5 может содержать торцевые уплотнительные элементы 8 в виде покрышек, разрезанных пополам в плоскости вращения.

Для увеличения внутреннего диаметра трубы 5 у кольцевых элементов 1 (покрышек) могут быть обрезаны борта.

Секции 4 гидротехнической трубы 5 могут быть соединены между собой фланцами 6 в виде раструбов, изготовленных путем прикрепления на торце секции 4 покрышки (кольцевого элемента 1) большего диаметра с подрезанным одним бортом или цельной покрышки большего диаметра (не показано).

На место строительства доставляются секции 4 трубы 5 и соединяются между собой или с оголовками водопропускных сооружений (переездов, дюкеров, регуляторов и др., не показаны) крепежом 11.

Труба 5 работает следующим образом.

При пропуске расходов поток воды беспрепятственно проходит по трубе 5 или по сооружению, в котором она использована. За счет того, что труба 5 выполнена гибкой при деформациях основания, не происходит повреждения и разрушения трубы 5. Труба 5 более надежна при работе, например, по сравнению с бетонными, железобетонными или асбестоцементными трубами, поскольку она выполнена гибкой и практически не повреждается при погрузке и транспортировке, и при значительных и неравномерных деформациях оснований, в т.ч. сложенных просадочными, набухающими, морозно-пучинистыми, насыпными, заторфованными и т.п. грунтами.

Способ строительства гибкой гидротехнической трубы осуществляется следующим образом.

Кольцевой элемент 1 в виде утилизированной покрышки устанавливают и закрепляют на вращающемся устройстве 12, обеспечивающем вращение кольцевого элемента 1 вокруг оси 2, фиксацию его в положениях с угловыми интервалами, делящими 360^о на равные части (например 60^о, 90^о или 120^о), и перфорации сборочных отверстий 3 на одинаковом расстоянии от оси 2 вращения. Перфорирующим инструментом 13, имеющим возможность перемещения вверх-вниз и вдоль радиуса кольцевого элемента 1 выполняют сборочные отверстия 3 в средней части сечения кольцевого элемента 1, причем для каждого типоразмера кольцевого элемента все сборочные отверстия 3 выполняются на одинаковом расстоянии от оси 2 его вращения. Сборочные отверстия 3 параллельны и расположены симметрично относительно оси 2 вращения. Кольцевые элементы 1 собирают в секции 4 трубы 5, совмещая оси 2 их вращения с осью формируемой секции 4 трубы 5, путем нанизывания их центральным отверстием на горизонтальную консольную монтажную балку 14. По торцам секций 4 устанавливают фланцы 6, соосно совмещают сборочные отверстия 3 в кольцевых элементах 1 и во фланцах 6, пропускают сквозь них соединительные тяги 10, между кольцевыми элементами 1 при необходимости прокладывают уплотнительные элементы 7 с промазкой мастикой. Затем обжимают собранную секцию 4 трубы 5 вдоль ее оси 2 обжимающим устройством 9, закрепляют соединительные тяги 10 на фланцах 6 крепежом 11 и снимают обжимающую нагрузку. После этого полученную секцию 4 трубы 5 поднимают с применением самосжимающего захвата 15, перемещают и стыкуют в трубу 5 на месте строительства.

Стыки между фланцами 6 герметизируют уплотнительными элементами 8 с промазкой.

Все металлические элементы трубы (фланцы, тяги) покрывают защитным противокоррозионным составом.

Примером конкретного выполнения может служить изготовление секций 4 трубы 5 с внутренним условным диаметром 0,5 м.

Для формирования секции 4 трубы 5 берут пятнадцать утилизированных автопокрышек 1 260-508 р. (используемых на автомобилях ЗИЛ 130), имеющих внутренний диаметр 508 мм и ширину 260 мм. В бортах покрышек 1 выполняют по шесть сборочных отверстий 3, расположенных с угловым шагом 60^о. Затем покрышки 1 нанизывают центральными отверстиями на горизонтальную консольную монтажную балку 14, по торцам секции 4 устанавливают фланцы 6 из листовой стали. При необходимости стыки между покрышками 1 и фланцами 6 герметизируют гернитом с промазкой битумно-полимерной мастикой кольцевых полос на бортах покрышек 1 и на фланцах 6. Через сборочные отверстия 3 в покрышках 1 и во фланцах 6 пропускают шесть соединительных тяг 10 из гладких арматурных стержней диаметром 6 мм. Затем обжимают собранную секцию 4 трубы 5 вдоль ее оси 2, закрепляют соединительные тяги 10 на фланцах 6 крепежом 11 и снимают обжимающую нагрузку. Металлические элементы трубы 5 заранее покрывают антикоррозийным составом. Полученную секцию 4 трубы 5 снимают с монтажной балки 14 для последующей сборки в трубу 5 на месте строительства. Для этого соседние секции 4 трубы 5 устанавливают на подготовленное ложе, стыкуют фланцами 6, герметизируют стык гернитом с промазкой битумной мастикой и стягивают болтами через монтажные отверстия фланцев 6 крепежом 16.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет создать устройство, надежное в работе при общем снижении стоимости.