СБОРНАЯ СТЕКЛОПЛАСТИКОВАЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА

Полезная модель относится к области строительства специальных сооружений и может быть применена преимущественно при возведении вертикальных резервуаров, газоотводящих стволов дымовых и вентиляционных труб и газоходов большого диаметра, диаметр которых превышает транспортный габарит.
Известна сборная стеклопластиковая цилиндрическая оболочка, выполненная из сегментов, образованных разрезкой оболочки по образующей, имеющих наружную отбортовку кромок сегментов по линии разреза, соединенных между собой с помощью дискретных механических связей, установленных в окружном направлении по отбортовке, и внутреннего бандажа. При этом для повышения жесткости сегментов на их наружной поверхности установлены ребра жесткости, а дискретные связи выполнены в виде болтов, стягивающих отбортовки сопрягаемых сегментов [Газоотводящий ствол дымовой трубы: Патент РФ №2344253, Бюллетень №2, 2009 г.].
Однако эти оболочки сложны в изготовлении и материалоемки из-за необходимости выполнения наружной отбортовки кромок сегментов. Кроме того, остаются деформации кромки сегмента и трудно устранить уступ в стыке, который усложняет наложение бандажа, нарушает его включение в работу и снижает прочность стыка, которая определяется прочностью бандажа и соединения на дискретных механических связях, установленных по отбортовке в окружном направлении, последняя определяется прочностью отбортовок на изгиб.
Наиболее близкой по технической сущности заявляемому объекту является сборная стеклопластиковая цилиндрическая оболочка, выполненная из сегментов, образованных разрезкой оболочки по образующей, при этом продольные кромки сегментов выполнены гладкими и соединены между собой по кромкам с помощью внутреннего бандажа и накладок на всю длину стыка или коротких с разрывами между собой, установленных на стык снаружи и закрепленных к кромкам сопрягаемых элементов дискретными механическими связями, установленными радиально [Сборная стеклопластиковая цилиндрическая оболочка. Патент на ПМ 115033 РФ МПК F16L 9/00, опубликовано 20.04.2012, Бюлл. №11].
Отсутствие отбортовки сегментов упрощает конструкцию оболочки и снижает ее материалоемкость, а радиально установленные связи обеспечивают прижим кромок сегментов к накладке, что исправляет их деформации, при этом устраняется уступ в стыке, в результате внутренний бандаж получается ровный и повышается прочность стыка.
Однако эти оболочки могут иметь недостаточную прочность при больших окружных усилиях, например в стенке вертикальных резервуаров, которая определяется прочностью стыка сегментов, а она определяется прочностью бандажа и соединения на дискретных механических связях, установленных радиально и работающих в данном случае на срез.
Полезная модель решает задачу повышения прочности оболочки.
Для этого в сборной стеклопластиковой цилиндрической оболочке, выполненной из сегментов, образованных разрезкой оболочки по образующей, при этом продольные кромки сегментов выполнены гладкими и соединены между собой по кромкам с помощью внутреннего бандажа и коротких накладок с разрывами между собой, установленных на стык снаружи и закрепленных к кромкам сопрягаемых элементов дискретными механическими связями, установленными радиально, согласно полезной модели разрывы накладок по всем стыкам выполнены на одних уровнях и в разрывах установлены круговые бандажи.
Круговые бандажи могут быть выполнены из стеклопластика, например намоткой ровинга, или выполнены намоткой металлической проволоки либо троса, они могут быть выполнены и из металлической полосы. Длина накладок и их разрывы выполнены на одном уровне с переменным шагом согласно эпюре окружных усилий в оболочке. Материал внутреннего бандажа может иметь модуль упругости ниже, чем материал оболочки, а наружные накладки могут быть установлены через прослойку материала с модулем упругости ниже, чем у материала оболочки и круговых бандажей, например клеевого состава или стеклопластика до его отверждения.
На фиг. 1 показан общий вид сборной цилиндрической оболочки, примененной для вертикального резервуара, на фиг. 2 - разрез 1-1 по фиг. 1, на фиг. 3 - разрез 2-2 по фиг. 1, на фиг. 4 - разрез 3-3 по фиг. 1, на фиг. 5 - разрез 4-4 по фиг. 1, на фиг. 6 и 7 - варианты разреза 5-5 по фиг. 1, на фиг. 8 - вариант разреза 2-2 по фиг. 1.
Сборная цилиндрическая оболочка состоит из сегментов 1, выполненных из стеклопластика. Сегменты образованны разрезкой оболочки по образующей. Продольные кромки сегментов 1 выполнены гладкими, без выступов, и сопряжены между собой с образованием продольного стыка. На стыке сегментов 1 снаружи оболочки установлены с разрывами между собой короткие накладки 2. Разрывы накладок 2 по всем стыкам выполнены на одних уровнях и в разрывах накладок 2 снаружи сегментов 1 установлены круговые бандажи 5, охватывающие все сегменты 1 снаружи. Длины накладок 2 и их разрывы, как правило выполнены с переменным шагом согласно эпюре окружных усилий в оболочке.
Накладки 2 соединены с кромками сегментов 1 радиально установленными дискретными связями 3, например болтами или винтами. Между накладкой 2 и кромкой сегментов 1 может быть нанесен клеевой состав или прослойка стеклопластика (до его отверждения), с модулем упругости ниже, чем у материала сегментов 1и круговых бандажей 5. Для повышения прочности и герметизации изнутри оболочки на стык сегментов 1 наложен бандаж 4, например из стеклоткани на эпоксидной смоле, также с модулем упругости ниже, чем у материала сегментов 1 и круговых бандажей 5.
Круговые бандажи 5 могут быть выполнены из стеклопластика, например намоткой ровинга со связующим, или намоткой металлической проволоки или троса 12 также со связующим. Круговые бандажи 5 могут быть выполнены также и из металлической полосы 10, звенья которой стянуты болтами 11.
Цилиндрические оболочки, собранные из сегментов 1, например в составе вертикальной емкости, устанавливаются например на днище 6, имеющее наружный уступ, и герметизируются наружной зачеканкой 7 и внутренним бандажом 8.
Сборная стеклопластиковая цилиндрическая оболочка работает следующим образом.
Сегменты 1 изготавливаются контактным формованием на формообразующей оснастке либо намоткой цилиндра на оправке с последующей его разрезкой по образующей, при этом продольные кромки сегментов 1 гладкие. Сегменты 1 собирают в цилиндр например в кондукторе. Далее на продольные стыки сегментов 1 устанавливают снаружи накладки 2, соединяя их с кромками сегментов 1 радиально направленными дискретными связями 3, например болтами с потайной головкой с внутренней стороны оболочки. В одном ярусе все накладки 2 имеют одинаковую длину, определяемую согласно эпюре окружных усилий в оболочке. От натяжения связями 3 кромки сегментов 1 прижимаются к накладке 2 и выравниваются. Затем на стыки 3 собранного цилиндра наносится бандаж 4, который обеспечивает герметичность стыка сегментов 1. Затем в разрывы накладок 2 наматываются или устанавливаются круговые бандажи 5. Установка бандажей 5 в разрывы накладок 2 обеспечивает кольцевую форму бандажей 5 без изгибов, в результате они имеют высокую жесткость при растяжении и поэтому воспринимают большую часть окружных усилий.
При работе оболочки под внутренним давлением, например в составе вертикальной емкости, окружные усилия воспринимаются совместно соединением накладки 2 с кромками сегментов 1, внутренним бандажом 4 и круговыми бандажами 5. Поскольку у круговых бандажей 5 модуль упругости и жесткость выше, чем у соединения сегментов накладками 2 и внутренними бандажами 4, то окружные усилия воспринимаются в основном круговыми бандажами 5, разгружая стенку оболочки и стыки сегментов 1.
По сравнению с прототипом заявляемая сборная стеклопластиковая цилиндрическая оболочка имеет повышенную прочность.