МЕТАЛЛОПЛАСТИКОВАЯ ЕМКОСТЬ

Полезная модель относится к строительной промышленности, в частности к конструкции стальных емкостей с антикоррозийной защитой, используемых для сбора и обработки воды, в частности обработки сточных вод.
Уровень техники
Материалы, используемые для изготовления емкостей, предназначенных для сбора и обработки воды, главным образом, в области очистки сточных вод, а также в области обработки питьевой и технической воды, которые подбираются в зависимости от расчетного объема емкостей. Самые большие емкости обыкновенно изготавливаются из стали и пластика. Емкости должны соответствовать расчетным требованиям, выдерживать заданную статическую нагрузку, создаваемую содержащейся в них жидкостью. Также важны такие характеристики емкостей, как их водонепроницаемость и стойкость против влияния химических средств (химикатов).
3
Стальные емкости имеют обыкновенно цилиндрическую форму и рассчитываются на объем, не превышающий 1000м. Недостатком таких решений является недостаточная защищенность стальных емкостей от коррозии, прежде всего у емкостей, размещенных в грунте, что является обычным способом их установки. Другим недостатком являются трудности при транспортировке заранее собранных емкостей на место установки. При сборке емкостей их отдельных компонентов на месте установки проявляется другой недостаток, а именно большая трудоемкость выполнения соединений. При соединении отдельных металлических листов с помощью резьбовых соединений, необходимо учитывать необходимость подготовки мест для таких соединений, что осложняется наличием в емкости слоя уплотнителя. При использовании соединения сваркой недостатком является возможное повреждение антикоррозионного слоя и необходимость его последующего восстановления. Данный недостаток касается как антикоррозионного покрытия, так и антикоррозионного слоя, выполненного из пластика.
Ближайшими аналогами, имеющими все указанные выше свойства и недостатки, являются следующие технические решения:
- (RU 47877 U1); авторы - Бушуев Д.С., Дремов О.В.
- (CZ 18113); автор - Ян Топол
- (CZ 19020); автор - Ян Топол
Технической задачей предлагаемой полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков. Сущность полезной модели состоит в том, что каждый лист металла, образующий емкость, оснащается с каждой стороны термопластичными компонентами, сваренными друг с другом таким образом, что они образуют отделенное от внешней среды внутреннее пространство, в котором и находятся листы металла. Образованные таким образом панели свариваются впоследствии друг с другом, что делает возможным создание емкостей любого требуемого размера.
Внешние стены такой емкости состоят не менее чем из трех слоев, где внешние слои выполнены из термопластичного материала, а внутренний слой выполнен из металла. Внутренний слой изолирован от внешней среды. Внешние поверхности из термопластичных материалов соединяются друг с другом сваркой, образуя емкость требуемых размеров. Размер стороны дна превышает размер соответствующий ей стороны емкости. Дно емкости, таким образом, выполнено «с запасом» по размеру.
Листы металла для придания большей прочности, главным образом при создании основания и/или ровной стенки без изгиба, являются профилированными, при этом возможно использование нескольких профилированных листов небольшой толщины, сложенных друг с другом.
Дно и потолочная панель емкости рассчитываются согласно предполагаемой статической нагрузке и выполнены из термопластичного материала и/или имеют одинаковую конструкцию со стенкой емкости.
Преимущество емкостей, выполненных по предлагаемому решению, состоит, прежде всего, в том, что существует возможность изготовить емкость, характеристики которой будут точно соответствовать конкретно определенным требованиям по статической нагрузке, аналогично тому, как производятся большие железобетонные емкости. Становится невозможной ситуация, при которой конструкция будет иметь недостаточную или, наоборот, излишне большую устойчивость к статическим нагрузкам, чем и обеспечивается ее безопасная эксплуатация при оптимизации производственных расходов. Также в полной мере используются полезные качества как термопластичных материалов - возможность сварки компонентов, водонепроницаемость, высокая стойкость против химических веществ (химикатов), и устойчивость к коррозии, так и повышенные характеристики жесткости металлических материалов.
В результате совместного использования листов металла и термопластичных материалов достигается ряд преимуществ. Основным преимуществом является полная устойчивость к коррозии. Другим преимуществом является небольшой вес емкости при высоких показателях конструкции при воздействии на нее изгибающих моментов. Еще одним преимуществом является водонепроницаемость конструкции. В связи с тем, что, в частности, сталь имеет отличные показатели жесткости, то конструкция однозначно выдерживает статические нагрузки, возникающие в средних и малых очистных сооружениях. Использование в конструкции профилированных листов металла только повышает стойкость к статическим нагрузкам. Опасность коррозии, которая угрожает стальным емкостям в известных решениях, полностью исключена за счет использования термопластичных материалов. Термопластичные материалы также обеспечивают полностью водопроницаемое и надежное соединение отдельных частей емкости. Емкости, произведенные данным способом, также имеют очень хорошую термическую изоляцию, препятствующую замерзанию жидкости внутри. Также данное решение является технологически эффективным за счет простоты и небольшого времени, требуемого для сварки термопластичных материалов.
Предлагаемое решение позволяет, в отличие от известных ранее цилиндрических стальных емкостей, изготавливать стальные емкости практически любых конфигураций, предназначенных для самых разнообразных целей использования. С учетом низкого удельного веса предлагаемой емкости возможности по вариантам ее использования и установки значительно расширяются. Такая емкость подходит для установки как на уровне грунта, так и для установки непосредственно в грунт, и даже ниже уровня грунтовых вод - без риска ее повреждения и/или коррозии. Учитывая простоту данного решения, можно монтировать и устанавливать емкости больших объемов прямо на месте назначения, что снижает расходы на транспортировку.
Краткое описание чертежей
На фигуре №2 представлен горизонтальный разрез цилиндрической емкости, выполненной из профилированных листов металла. Фигура №3 представляет вертикальный разрез А-А' цилиндрической емкости, выполненной из профилированного листа металла. Фигура №4 представляет одно из возможных выполнений емкости в виде параллелепипеда в горизонтальном разрезе. На фигуре №5 представлен вертикальный разрез 1-1' закрытой емкости; на фигуре №6 вертикальный разрез 2-2' емкости без панели перекрытия. Фигура №7 представляет одно из возможных выполнений соединения термопластовых стен с железобетонным дном емкости; на фигуре №8 одно из возможных соединений стен, дна или панели перекрытия емкости.
Осуществление полезной модели
На фигурах 2 и 3 изображен один из основных вариантов цилиндрической емкости для использования в установках очистки сточных вод. Стенки 4 емкости образуют внешний слой 1 из тонкостенной термопластовой панели и расположенный внутри негр внутренний слой 2, выполненный из профилированного листа металла, например, стали. Ленты из термопластика 12 закрывают боковые поверхности листа металла. Стенка 4 емкости соединена, например, сваркой с дном 5 и вся емкость расположена либо на обычном твердом основании 7 - на песке, бетоне и/или другом подходящем материале, или на железобетонной плите 9.
Прямоугольные емкости, изображенные на фигурах 4, 5, 6 имеют ту же самую структуру стен, что и стены цилиндрических емкостей. Стенки 4 соединяются сварным соединением (сварной шов 3) с дном 5 и с потолком 6 емкости. Форма емкости может быть как цилиндрической или квадратной в продольном сечении, так и любой другой формы в любом сечении в зависимости от требований и вида использования. Дно 5 и потолочная панель 6 преимущественно имеют ту же конструкцию, что и стенки 4 емкости. Размер стороны дна 5 превышает размер соответствующей ей стороны емкости 8, что позволяет укрепить емкость в земле засыпкой или бетонированием. В случае формирования дна 5 из бетонной или железобетонной плиты 9, стенки 4 размещаются в пазы 10, созданные в такой плите 9. В случае емкости больших размеров, у которой стенки 4, дно 5 или панель потолка 6 созданы из нескольких компонентов, эти компоненты выполнены сварными или сварные швы 3 укреплены ребром жесткости 11.
При статическом расчете стен 4, потолочных панелей 6 и дна 5 емкости статические свойства термопластов незначительны, а параметры жесткости емкости определены, прежде всего, стальной конструкцией, т.е. внутренним слоем 2.
Стенки емкостей требуемых размеров и требуемая статическая несущая способность создаются из тонкостенных плит из термопластичных материалов так, что в пустое пространство, созданное двумя термопластовыми слоями 1 вставляется внутренний слой 2 из стальных листов, а боковые стенки обкладываются лентами из термопластичного материала 12. Сваркой внешних слоев 1 с лентами из термопласта 12 обеспечивается отделение внутреннего слоя 2 от внешней среды. Стенки 4 у дна 5 и у потолочной панели 6 соединяются одним из распространенных видов, например сваркой, в частности напайкой сварочного прутка горячим воздухом. Такая же процедура осуществляется у цилиндрической стенки 4. Если емкость не устанавливается в землю, то дно 5 и потолочная панель 6 могут быть выполнены из листа термопластичного материала без укрепляющей внутренней стенки.
Для требуемой статической загруженности емкости сначала проводится расчет гидростатического давления на стену 4 емкости, рассчитывается давление, конкретного типа грунта на стену 4 емкости, выбирается подходящий лист металла, учитывается подъемная сила грунтовых вод на дно 5 пустой емкости, также учитывается напряжение превышения 8 на дно 5 против поднятия емкости подъемной силой грунтовых вод, из этих расчетов выбирается подходящий лист металла для дна 5 емкости. Дальше осуществляется расчет загрузки потолочной панели 6 емкости - на основе веса обсыпки землей, других дополнительных загрузок, выбирается подходящий профиль листа металла для потолочной панели 6, делается расчет загрузки сварных соединений в соединении стен 4 с дном 5 и потолочной панелью 6 и подбирается подходящая конструкция сварного соединения 3. При выполнении вышеуказанного процесса обеспечиваются требуемые параметры и свойства емкостей согласно полезной модели.