КРЫШКА ЛЮКА КОЛОДЦА

Область техники
Полезная модель относится к области оборудования для подземных инженерных сооружений.
Уровень техники
Известен люк колодца, содержащий крышку и раму, каждая из которых выполнена из металлических элементов, жестко соединенных между собой и залитых неметаллическим связующим материалом, при этом крышка люка снабжена отверстиями и армирующими стержнями, отличающийся тем, что арматурный каркас рамы люка содержит металлические арматурные кольца, расположенные радиально и жестко соединенные между собой (патент на полезную модель №90460, E02D 29/12, опубликовано 10.01.2010).
Известен люк канализационного колодца, содержащий раму и крышку, отличающиеся тем, что рама и крышка содержат арматурный каркас, залитый неметаллическим связующим материалом (патент на полезную модель №32141, E02D 29/12, E02D 29/14, E03F 5/02, опубликовано 10.09.2003).
Известен люк канализационного колодца, содержащий крышку, состоящую из металлического каркаса, металлической решетки, жестко соединенной с металлическим каркасом крышки, и неметаллического связующего материала, которым заполнен металлический каркас крышки, и раму для расположения крышки, выполненную из металла, снабженную выступающими за ее контур металлическими элементами, отличающийся тем, что металлические элементы рамы, выступающие за ее контур, расположены и выполнены таким образом, что имеют возможность зацепления за арматурный каркас железобетонной горловины канализационного колодца (патент на полезную модель №174856, E02D 29/12, опубликовано 08.11.2017).
Недостатком трех вышеназванных конструкций является, то что описанные крышки люка в вертикальном сечении представляют собой цилиндр, а не конус, как в заявляемом решении. Такая конструкция способствует заклиниванию крышки в раме люка, тоже имеющей форму цилиндра, особенно после длительной эксплуатации (в этом случае происходит закупоривание щели между крышкой и рамой люка грязью и продуктами коррозии), что в конечном итоге уменьшает срок службы крышки.
Известна крышка люка смотрового колодца, состоящая из коробчатого металлического полого прямоугольного каркаса, в плоскости которого внутри приварена металлическая арматура с рымами для поднятия крышки, а на внешней стороне каркаса размещены запоры, отличающаяся тем, что коробчатый металлический полый прямоугольный каркас выполнен коническим со скосом на внешней стороне, а к металлической арматуре в местах ее пересечения перпендикулярно плоскости каркаса приварены металлические трубки, имеющие длину, равную толщине каркаса, внутренний объем которого заливается бетоном или иным неметаллическим наполнителем, а снизу установлена гидроизоляция (патент на полезную модель №150907, E02D 29/14, опубликовано 10.03.2015).
Недостатком данной конструкции является малый срок службы крышки из-за того, что неметаллический наполнитель (бетон), которым заполнена крышка, контактирует непосредственно с дождевым стоком и колесами автомобилей. Все это приводит к разрушению неметаллического наполнителя и раннему выходу крышки из строя.
Решение, описанное в патенте на полезную модель №150907, является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и принято за прототип.
Раскрытие сущности полезной модели
Задачей заявляемой полезной модели является увеличение долговечности крышки люка канализационного колодца.
Технический результат полезной модели заключается в увеличении прочности крышки люка при ее продолжительной эксплуатации.
Здесь и далее под увеличением прочности крышки люка при ее продолжительной эксплуатации подразумевается более длительное обеспечение возможности нагружения крышки люка стандартной нагрузкой (например, нагрузка от колеса нагруженной машины) без ее разрушения после продолжительного периода ее эксплуатации, охватывающего несколько периодов замерзания и интенсивного движения по ней транспорта, в том числе, с шипованными колесами.
На большей части территории России в зимний период имеют место периоды замерзания и периоды оттаивания дорожного полотна и слоя воды на нем, что ведет к необходимости использования при эксплуатации автомобилей шипованных колес. Это приводит к быстрому изнашиванию верхнего слоя дорожного полотна и выступающих элементов, в том числе, крышек люков. В связи с этим вопрос о разработке более долговечных крышек люков для России чрезвычайно актуален.
Заявляемый технический результат достигается тем, что крышка люка канализационного колодца представляет собой коробчатый металлический каркас в форме усеченного конуса, меньшее основание которого покрыто гидроизоляцией, заполненный неметаллическим наполнителем, снабженный строповыми устройствами и металлическими ребрами, жестко соединенными с каркасом, причем большее основание конуса, ее образующего, покрыто металлическим листом.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания сущности полезной модели рассматривается ее описание с привлечением сопровождающих чертежей.
Фиг. 1. Общий вид заявляемой крышки люка, вид сверху.
Фиг. 2. Общий вид заявляемой крышки люка, вид снизу.
Фиг. 3. Общий вид заявляемой крышки люка, разрез.
Предлагаемые чертежи иллюстрируют только один предпочтительный вариант выполнения полезной модели и поэтому не могут рассматриваться в качестве ограничения содержания полезной модели, которое не включает другие варианты ее исполнения.
Осуществление полезной модели
На фиг. 1, 2 и 3 представлено схематическое изображение заявляемой крышки люка колодца, где обозначены: 1 - крышка люка, 2 - верхняя сторона крышки люка (большее основание усеченного конуса, ее образующее), 3 - нижняя сторона крышки люка (меньшее основание усеченного конуса, ее образующее), 4 - строповые устройства, 5 - металлические ребра.
Металлические ребра 5 находится внутри крышки 1, заполненной неметаллическим наполнителем и жестко соединены с ней. Металлические ребра (пластины, арматура, трубы, стержни и другое) обеспечивают прочность крышки на растяжение, а неметаллический наполнитель - на сжатие (как в любом железобетонном изделии). В качестве неметаллического наполнителя могут использоваться бетон, полимербетон, полимерные композиции и другое.
Гидроизоляция, которой покрыта нижняя сторона крышки люка (меньшее основание усеченного конуса, ее образующее) обеспечивает устойчивость крышки к воздействию влаги из влажного теплого воздуха, поднимающегося из глубины колодца. Гидроизоляция также обеспечивает устойчивость крышки к воздействию сероводорода (кислый газ, способный растворять неметаллический наполнитель крышки), который также может образовываться в колодце. Однако следует отметить, что гидроизоляция, расположенная на нижней стороне крышки люка (меньшем основании усеченного конуса, ее образующим), обеспечивает защиту крышки от внешних воздействующих факторов только снизу, а верхняя ее сторона остается незащищенной.
Строповые устройства (любой конструкции) нужны для обеспечения возможности использовать крышку по назначению, то есть устанавливать и снимать ее с канализационного колодца. Без строповых устройств процесс зацепления крышки грузоподъемным механизмом становится очень трудоемким.
В процессе эксплуатации на верхнюю сторону крышки люка (большее основание усеченного конуса, ее образующее) действует множество негативных внешних воздействующих факторов, к которым относятся:
1. Воздействие колес автотранспорта, имеющее абразивный (протирающий) характер. Неметаллический наполнитель, которым заполнена крышка, со временем истирается от колес автотранспорта, особенно в зимний период, когда используются шипованные шины. Это приводит к обнажению металлических ребер (чаще всего арматуры), что приводит к ее коррозии, что, в свою очередь, приводит к растрескиванию неметаллического наполнителя (чаще всего бетона) рядом с прокородировавшими металлическими ребрами и в конечном итоге - к разрушению крышки.
2. Воздействию закисленного стока с дорог (ввиду наличия кислых газов в выхлопах автомобилей) на неметаллический наполнитель крышки люка (в качестве которого чаще всего используется бетон). Кислая среда со временем растворяет неметаллический наполнитель. Это приводит к обнажению металлических ребер (чаще всего арматуры), что приводит к их коррозии (особенно в кислой среде), что, в свою очередь, приводит к растрескиванию неметаллического наполнителя (чаще всего бетона) рядом с прокородировавшими металлическими ребрами и в конечном итоге - к разрушению крышки.
3. Воздействию отрицательных температура на те места, где неметаллический наполнитель соединяется с коробчатым металлическим каркасом. Как известно, например из "Новикова, С.И. Тепловое расширение твердых тел [Текст] / С.И. Новикова. - М.: Наука, 1974. - 291 с", разные вещества имеют разные коэффициенты температурного линейного расширения, что приводит к образованию щелей на стыке разных материалов при изменении температуры. При эксплуатации крышки на дороге в эти щели попадает жидкая вода, которая затем замерзает и разрушает неметаллический наполнитель (чаще всего бетон), что приводит в конечном итоге к разрушению крышки.
Следует отметить, что на верхнюю сторону крышки люка (большее основание усеченного конуса, ее образующее) нецелесообразно наносить неметаллическую гидроизоляцию, так как она будет быстро стерта колесами автотранспорта.
Предлагается покрыть верхнюю сторону крышки люка (большее основание усеченного конуса, ее образующее) металлическим листом, который:
1. Достаточно прочен, чтобы выдержать абразивное (протирающее) воздействие колес автомобилей при продолжительной эксплуатации крышки.
2. Создаст изолирующую поверхность на верхней стороне крышки люка, тем самым не даст воде и кислому стоку попасть на неметаллический наполнитель и разрушить его (как при теплой погоде, так и при замерзании).
3. Сам слабо восприимчив к кислому стоку (происходит лишь медленная поверхностная коррозия металлического листа только с одной его стороны, не приводящая к разрушению неметаллического наполнителя под ним).
4. Распределяет нагрузку от колеса автотранспорта на большую площадь крышки люка, чем само колесо, что приводит к увеличению прочности крышки люка, что увеличивает срок ее службы в случае, если крышка уже частично разрушилась.
Все это обеспечивает увеличение прочности крышки люка при ее продолжительной эксплуатации, то есть приводит к достижению технического результата.
Крышка люка в сечении, параллельном ее основаниям, может иметь круглую или многоугольную (в том числе четырехугольную, как показано на фигурах 1, 2, 3). Следует отметить, что форму крышки, в случае ее многогранной формы в сечении, параллельном ее основаниям, можно также назвать усеченной пирамидой. Однако, согласно, например, "Александров, А.Д. Стереометрия. Геометрия в пространстве [Текст]: учеб. пособие для уч. ст. кл. и абитуриентов / А.Д. Александров, А.Л. Вернер, В.И. Рыжик - Висагинас : Alfa, 1998. - 576 с." пирамида является частным случаем конуса, потому даже в случае когда крышка в сечении, параллельном ее основаниям, имеет многоугольную форму - крышка в целом будет иметь форму усеченного конуса.
Особенности частных форм исполнения крышки люка в части формы оснований усеченного конуса, ее образующего, не влияют на достижение технического результата, так как металлический лист, расположенный на верхней стороне крышки люка (большем основании усеченного конуса, ее образующего), имеющий любую форму, обеспечит защиту неметаллического наполнителя внутри нее и распределение нагрузки по ней, тем самым обеспечивая достижение технического результата.
Особенности частных форм исполнения крышки люка в части типа неметаллического наполнителя не влияют на достижение технического результата, так как любой неметаллический наполнитель будет иметь отличный от металла коэффициент температурного линейного расширения, что приводит к образованию щелей на стыке разных материалов при изменении температуры, использование металла как в каркасе крышки, так и на ее поверхности решает эту проблему.
Особенности частных форм исполнения крышки люка в части типа металлических ребер, жестко соединенных с металлическим каркасом, не влияют на достижение технического результата, так как металлические ребра любой конструкции будут эффективно работать на растяжение и обеспечивать прочность крышки из-за того, что они металлические и жестко соединены с металлическим каркасом.
Особенности частных форм исполнения крышки люка в части типа гидроизоляции не влияют на достижение технического результата, так как любая гидроизоляция по определению предназначена для защиты от влаги.
Заявляемая крышка люка может быть дополнительно снабжена трубочками, герметично приваренными к верхнему металлическому листу и образующими сквозные отверстия, проходящими сквозь крышку. Они, с одной стороны, способствуют увеличению прочности крышки, а с другой - не дают воде скапливаться на крышке и не дают сероводороду (образующемуся, например, в общесплавной канализации) скапливаться под крышкой, что также способствует повышению устойчивости крышки к внешним воздействиям.
Заявляемая крышка люка колодца найдет широкое применение для перекрытия шахт колодцев большого диаметра, где применение стандартных чугунных люков невозможно из-за необходимости перемещения через эту шахту громоздкого оборудования.