ПЛОЩАДКА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Область техники
Полезная модель относится к строительству и может быть использована в строительстве композитных площадок для доступа обслуживающего персонала к пожаровзрывоопасным объектам, в частности расположенным в труднодоступных местах техническим сооружениям и их частям, например газовым задвижкам.
Уровень техники
Из уровня техники известны новые поколения композитных материалов на основе базальтового, органического, углеродного, полиэфирного, параарамидного, метаарамидного, полиакрилонитирильного волокна, стекловолокна и эпоксидного связующего, полиэфирного связующего, кремнийорганического связующего, винилэфирного связующего, фенольного связующего, связующего на основе полиуретана, связующего на основе термопластов, связующего на основе эластомеров. Подобные материалы начинают получать широкое распространение при изготовлении композитных площадок широкого назначения, поскольку они обладают рядом преимуществ по отношению к традиционным материалам (конструкционным металлическим сплавам, железобетонам), такими как коррозионная стойкость, прочность при растяжении, низкий вес, продолжительным сроком службы, особенно проявляемым при эксплуатации композитных площадок на открытом воздухе или в агрессивной среде.
Из патента РФ на изобретение №2403337, МПК E01F1/00, опубликованного 10.11.2010 г., известна платформа, состоящая из отдельных соединенных между собой модулей, каждый из которых представляет собой конструкцию из композитного материала, прикрепленную к сваям, при этом указанная конструкция выполнена в виде силового каркаса с настилом, а к каркасу крепятся перила ограждения из композитного материала. Благодаря указанному изобретению решается техническая задача - создание высокотехнологичной и легкой конструкции, требующей минимального времени на установку, а также обладающей длительным сроком безремонтной эксплуатации.
Из патента РФ на полезную модель №154730, МПК E01F 1/00, опубликованного 10.09.2015 г., известна железнодорожная платформа, включающая скрепленный при помощи механических крепежей силовой каркас с настилом, при этом силовой каркас выполнен сборно-разборным, а настил выполнен из полимерного композитного материала. С помощью указанной полезной модели решается техническая задача - повышение надежности и технологичности, и, как следствие, приносит значимый экономический эффект.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является площадка технического обслуживания, известная из публикации на странице интернет (http://www.flotenk-profile.ru/constructions/platform/), состоящая из несущей конструкции, выполненной из тянутого профиля (пултрузионного профиля) из стеклокомпозитного материала (стеклопластика), стеклопластикового настила, изготовленного методом литья, и ограждений, выполненных из тянутого профиля из стеклокомпозитного материала (стеклопластика). Как заявлено в указанной публикации, площадка технического обслуживания является очень прочной и долговечной, а также не требует частого сервиса. Указанная площадка технического обслуживания обеспечивает необходимый доступ обслуживающего персонала к техническим сооружениям и их частям, например, к газовым задвижкам, расположенным в труднодоступных местах.
Недостатками указанных выше аналогов и прототипа являются:
- возможность накапливания на поверхности их элементов или в объеме элементов, выполненных из композитного материала, статического заряда (электричества), что при последующем электростатическом разряде может стать причиной воспламенения или взрыва на пожаровзрывоопасных объектах;
- недостаточная стойкость элементов, выполненных из композитного материала, к образованию трещин при использовании их на открытом воздухе или в агрессивной среде.
Раскрытие полезной модели
Технический результат настоящей полезной модели заключается в придании электропроводящих свойств площадке технического обслуживания для исключения накапливания в ее элементах статического заряда, а также в улучшении декоративных свойств, заключающемся в возможности придавать площадке технического обслуживания различные цветовые оттенки. Кроме того, дополнительным техническим результатом, проявляющимся при использовании углеродных нанотрубок, является повышении стойкости площадки технического обслуживания к образованию трещин при использовании на открытом воздухе или в агрессивной среде.
Указанный технический результат достигается с помощью площадки технического обслуживания, включающей рабочую поверхность с опорами, лестницу и перильное ограждение по краям рабочей поверхности и лестницы, соединенных между собой элементами скрепления, при этом каркас рабочей поверхности и каркас лестницы, а также опоры и перильное ограждение выполнены из композитного пултрузионного профиля, а верхняя часть рабочей поверхности и ступени лестницы выполнены из композитного настила, согласно заявленному решению материал композитного пултрузионного профиля и материал композитного настила включают повышающий антистатические свойства наполнитель.
При этом в качестве наполнителя может быть использован электропроводный концентрат, в качестве которого могут быть использованы одностенные углеродные нанотрубки, и/или стальная пудра, и/или алюминиевая пудра, и/или медная пудра. Электропроводный концентрат может быть расположен равномерно по всему объему композитного пултрузионного профиля и композитного настила, либо может быть расположен в виде покрытия на внешней и/или на внутренней поверхности композитного пултрузионного профиля и композитного настила.
Также в качестве наполнителя могут быть использованы электропроводные волокна, в качестве которых могут быть использованы углеродный ровинг, и/или стальные волокна, и/или алюминиевые волокна, и/или медные волокна. Электропроводные волокна могут быть расположены на внешней и/или на внутренней поверхности композитного пултрузионного профиля и композитного настила, и/или внутри них. Помимо этого, электропроводные волокна могут быть расположены по всей длине и/или ширине композитного пултрузионного профиля и композитного настила. Кроме того, в каждом композитном пултрузионном профиле и каждом композитном настиле могут быть расположены, по крайней мере, один жгут электропроводных волокон, и/или, по крайней мере, одна группа переплетенных между собой электропроводных волокон. А между электропроводными волокнами, используемыми в качестве наполнителя в композитном пултрузионном профиле и/или композитном настиле, могут быть установлены электропроводящие перемычки.
В элементах скрепления могут использоваться следующие типы соединений -болтовое соединение, и/или винтовое соединение, и/или шпилечное соединение, и/или клепочное соединение, и/или зажимное соединение.
При этом в качестве элементов скрепления могут использоваться элементы взаимной фиксации в виде отверстий, и/или пазов, и/или углублений и ответных им частей, или закладных элементов.
Также в качестве элементов скрепления могут использоваться клеевое соединение в виде связующего и/или в виде элемента, имеющего клеевое покрытие в виде связующего по меньшей мере с одной стороны.
Ко всему прочему, в качестве элементов скрепления может использоваться петлевое крепление.
Преимущественно композитный пултрузионный профиль и композитный настил выполнены из композита на основе волокна и связующего. При этом в качестве волокна может быть использовано базальтовое, и/или органическое, и/или углеродное, и/или полиэфирное, и/или параарамидное, и/или метаарамидное, и/или полиакрилонитирильное волокно, и/или стекловолокно, а в качестве связующего может быть использовано латексное связующее, и/или эпоксидное связующее, и/или полиэфирное связующее, и/или кремнийорганическое связующее, и/или винилэфирное связующее, и/или фенольное связующее и/или связующее на основе полиуретана, и/или связующее на основе термопластов, и/или связующее на основе эластомеров.
В отличие от ближайшего аналога, предлагаемое техническое решение позволяет возводить площадку технического обслуживания на пожаровзрывоопасных объектах, при этом площадка технического обслуживания обладает хорошими декоративными свойствами.
Краткое описание чертежей
Сущность заявленной полезной модели и возможность ее практической реализации поясняется приведенным ниже описанием и фигурами.
На фигуре 1 показан общий вид площадки технического обслуживания.
На фигуре 2 показан узел соединения композитных пултрузионных профилей площадки технического обслуживания, в котором между электропроводными волокнами установлены электропроводящие перемычки.
Осуществление полезной модели
Предлагаемое техническое решение полезной модели поясняется конкретным исполнением предложенной площадки технического обслуживания, однако, приведенный пример не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заявленного технического результата.
Площадка технического обслуживания включает рабочую поверхность 1 с опорами 2, лестницу 3 и перильное ограждение 4 по краям рабочей поверхности 1 и лестницы 3, соединенные между собой элементами скрепления в виде болтового соединения. Каркас рабочей поверхности 1 и каркас лестницы 3, а также опоры 2 и перильное ограждение 4 выполнены из композитного пултрузионного профиля на основе стекловолокна и эпоксидного связующего. Верхняя часть 5 рабочей поверхности 1 и ступени 6 лестницы 3 выполнены из композитного настила на основе стекловолокна и эпоксидного связующего. Материал указанного композитного пултрузионного профиля включает повышающий антистатические свойства наполнитель в виде электропроводных волокон, в качестве которых использован углеродный ровинг. Также материал указанного композитного настила включает повышающий антистатические свойства наполнитель - электропроводный концентрат, в качестве которого использованы одностенные углеродные нанотрубки.
При этом, вместо эпоксидного связующего в композитном пултрузионном профиле и композитном настиле могут быть использованы следующие связующие - латексное связующее, полиэфирное связующее, кремнийорганическое связующее, винилэфирное связующее, фенольное связующее, связующее на основе полиуретана, связующее на основе термопластов, связующее на основе эластомеров, а также их комбинации, выбираемые в зависимости от требуемых свойств (времени, температуры) застывания связующего при изготовлении пултрузионного профиля или композитного настила. Тогда как вместо стекловолокна могут быть использованы следующие волокна - органическое волокно, углеродное волокно, полиэфирное волокно, параарамидное волокно, метаарамидное волокно, полиакрилонитирильное волокно, базальтовое волокно, а также их комбинации, выбираемые в зависимости от требуемой прочности и экономичности готового изделия. В случае использования в композитном пултрузионном профиле углеродного волокна, которое является электропроводным волокном, решается задача по устранению накопления внутреннего статического электричества, поскольку указанные волокна расположены внутри пултрузионного профиля или настила вдоль его длины. При этом в случае использования в композитном настиле рубленного или иным способом разделенного углеродного волокна, задача по устранению накопления внутреннего статического электричества не решается, поскольку при таком состоянии волокна композитный элемент обладает недостаточной электропроводностью. Также в случае использования в композитном пултрузионном профиле или композитном настиле углеродного волокна остается не решенной задача по устранению накопления поверхностного статического электричества, являющегося наиболее опасным на пожаровзрывоопасных объектах. Указанная задача решается путем включения в материал композитного пултрузионного профиля или материал композитного настила повышающих антистатические свойства наполнителей.
Как было указано выше, материал композитного пултрузионного профиля включает повышающий антистатические свойства наполнитель в виде электропроводных волокон, в качестве которых использован углеродный ровинг, представляющий собой собранный из углеродных нитей непрерывного волокна жгут, вместо которого могут быть использованы стальные волокна, алюминиевые волокна, медные волокна, выбираемые в зависимости от возможностей производящего пултрузионный профиль оборудования и требований проекта. В каждом внешнем углу композитного пултрузионного профиля расположены жгуты углеродного ровинга (фигуры 1 и 2), при этом, помимо указанного расположения, электропроводные волокна могут размещаться на внешней поверхности композитного пултрузионного профиля не в углах профиля, на внутренней поверхности композитного пултрузионного профиля и/или внутри композитного пултрузионного профиля, что также, как и количество жгутов углеродного ровинга (жгутов электропроводных волокон), выбирается в зависимости от требования к электростатической безопасности и места установки пултрузионного профиля. Кроме того, электропроводные волокна расположены по всей длине композитного пултрузионного профиля, что обеспечивает электропроводность композитного профиля. Также, вместо жгутов электропроводных волокон могут быть использованы, по меньшей мере, одна группа переплетенных между собой электропроводных волокон, обладающая схожей со жгутом электропроводных волокон электропроводностью, при этом, переплетенные между собой волокна обладают лучшей, по сравнению со жгутом электропроводных волокон, износостойкостью. Между электропроводными волокнами, используемыми в качестве наполнителя в композитном пултрузионном профиле, установлены электропроводящие перемычки 7, показанные на фигуре 2, обеспечивающие электропроводность между отдельными элементами площадки технического обслуживания. Также как и композитный пултрузионный профиль, композитный настил может включать повышающий антистатические свойства наполнитель в виде электропроводных волокон, описанных выше.
Материал композитного настила включает повышающий антистатические свойства наполнитель в виде электропроводного концентрата, в качестве которого использованы одностенные углеродные нанотрубки, вместо которого может быть использована стальная пудра, и/или алюминиевая пудра, и/или медная пудра, что выбирается исходя из наличия указанных элементов, а также, исходя из требований к весу и горючести композитного настила. Электропроводный концентрат расположен равномерно по всему объему композитного настила, при этом может быть расположен в виде покрытия на внешней и/или на внутренней поверхности композитного пултрузионного профиля и композитного настила, что выбирается исходя из требования к электростатической безопасности и экономии электропроводного концентрата. Также как и композитный настил, композитный пултрузионный профиль может включать повышающий антистатические свойства наполнитель в виде электропроводного концентрата, описанного выше. Помимо этого, при использовании электропроводного концентрата, расположенного равномерно по всему объему композитного пултрузионного профиля и композитного настила, отсутствует необходимость устанавливать электропроводящие перемычки между такими элементами площадки технического обслуживания, поскольку электропроводность обеспечивается за счет касания частей этих элементов в процессе монтажа.
При использовании одностенных углеродных нанотрубок в качестве повышающего антистатические свойства наполнителя в композитном пултрузионном профиле и композитном настиле достигается дополнительный технический результат, заключающийся в повышении стойкости площадки технического обслуживания к образованию трещин, что является особенно необходимым при использовании на открытом воздухе или в агрессивной среде.
Также, вместо элементов скрепления, в которых используется болтовое соединение, могут использоваться следующие типы соединений - винтовое соединение, и/или шпилечное соединение (выбор резьбовых соединений позволяет производить простой разбор собранных элементов), и/или клепочное соединение, и/или зажимное соединение (выбор подобных соединений обеспечивает более быструю скорость сборки), либо использоваться элементы взаимной фиксации в виде отверстий, и/или пазов, и/или углублений и ответных им частей, или закладных элементов, расположенных в элементах жесткости (выбор подобных соединений позволяет соединять элементы без использования, либо с меньшим использованием дополнительных элементов скрепления), либо в качестве элементов скрепления может использоваться клеевое соединение в.виде связующего или в виде элемента, имеющего клеевое покрытие по меньшей мере с одной стороны, например односторонняя или двусторонняя клейкая лента (выбор которой обеспечивает быстрое неразъемное скрепление элементов, а также герметичное скрепление), и их комбинации, либо в качестве элементов скрепления может использоваться петлевое крепление (при котором на одном из сторон соединения крепится петлевое соединение, обеспечивающее неразъемное соединение элементов площадки технического обслуживания при одновременной возможности открывания указанных элементов друг относительно друга, что позволяет производить быструю установку площадки технического обслуживания, тогда как с другой стороны соединения используется соединение одним из перечисленных методов - резьбовое, клепочное, клеевое соединения). Выбор конкретного типа соединения производят исходя из требований проекта и места установки. При этом, в качестве клеевого соединения могут использоваться следующие типы связующих - латексное связующее, полиэфирное связующее, кремнийорганическое связующее, винилэфирное связующее, фенольное связующее, связующее на основе полиуретана, связующее на основе термопластов, связующее на основе эластомеров, а также их комбинации, выбираемые в зависимости от требуемых свойств (времени, «температуры) застывания связующего.
Площадка технического обслуживания используется следующим образом: на подготовленном заранее основании (основаниях) производится сборка всех элементов площадки технического обслуживания, после чего изделие может быть использовано по назначению. В случае использования в качестве элементов скрепления клеевых соединений изделие может быть использовано после полного застывания (склеивания) таких соединений.
Каркас рабочей поверхности 1 и каркас лестницы 3, а также опоры 2 и перильное ограждение 4 изготовлены методом пултрузии, при котором ровинг (некрученая прядь волокна) подвергается предварительной сушки и подается в пропиточную ванную со связующим. Далее пропитанный связующим ровинг проходит через формовочное устройство для придания необходимой формы трубы или стержня. Затем сформированный пучок волокон поступает в нагретую фильеру. В фильере задается температура нагрева в зависимости от типа используемого связующего, волокна, соотношения компонентов системы и размера сечения профиля, при этом, дополнительно учитывается эффект саморазогрева связующего во время процесса пултрузии (экзотермическая реакция в полимере). Выходящий из фильеры отвержденный композитный профиль вытягивается и отрезается в соответствии с требуемой длиной. В процессе изготовлении труб и/или стержней методом пултрузии в его состав вводится наполнитель. После отверждения на полученные трубы и/или стержни наносится покрытие.
Верхняя часть 5 рабочей поверхности 1 и ступени 6 лестницы 3 могут быть изготовлены следующими методами:
- методом ручного формования, проходящим в несколько этапов: сначала на оснастку, оснащенную слоем антиадгезионного материала, наносится тонкий разделительный слой для лучшего съема детали, далее укладываются маты из волокна и пропитываются связующим; количество слоев в изделии зависит от расчета нагрузки на производимый элемент при эксплуатации; затем происходит отверждение изделия при комнатной или повышенной температурах (в зависимости от связующего); после отверждения готовое изделие извлекается из оснастки и подвергается механической обработке и обрезке излишков по краям;
- методом вакуумной инфузии, основанным на применении вакуума для пропитки волокна связующим: после отверждения связующего проводится извлечение изделия из формы, оснащенной слоем антиадгезионного материала;
- методом прессования, предусматривающего загрузку материала, волокна и связующего в пресс-форму, оснащенную слоем антиадгезионного материала, формование изделия под действием давления и фиксацию заданной конфигурации изделия; горячее прессование характеризуется тем, что процесс формования происходит под действием температуры;
- SMC-методом (Sheet Moulding Compound): SMC-материал («sheet molding compound») - это композиция, состоящая из связующего и волокна. Представляет собой полотно с удаляемой нейлоновой пленкой сверху и снизу. Композиции используются как материал для дальнейшего производства изделий. Изготовление крупногабаритных изделий из SMC-композиций осуществляется в основном методом прямого прессования в обогреваемых матрицах на гидравлических прессах. Суть SMC-метода заключается в том, что материал предварительно раскраивается, с его поверхностей удаляется пленка и затем он укладывается в пакет. После предварительного разогрева в печи, пакет переносится в пресс-форму. Рабочая температура в процессе формования изделия составляет 150-170°С. Процесс отверждения в зависимости от толщины и конфигурации изделия занимает от 2 до 5 минут. После отверждения, деталь извлекают из формы и подвергают механической обработке. После этого деталь готова для дальнейших вторичных операций, таких как лакирование и монтаж;
- методом инжекции смолы в закрытую форму, при которой используется специальная оснастка, состоящая из двух частей: «матрицы» и ответной формы - пуансона. Суть метода заключается в том, что между матрицей и пуансоном укладывается сухой, предварительно раскроенный армирующий материал. Затем, при помощи специального оборудования, в закрытую форму под давлением инжектируется связующее. После отверждения готовое изделие извлекается из формы и подвергается механообработке, если требуется;
В процессе изготовления площадки технического обслуживания указанными методами в ее состав вводится повышающий антистатические свойства наполнитель (наполнители). При изготовлении площадки технического обслуживания методами, не предусматривающими покрытие поверхности в форме, такое покрытие наносится после застывания получаемого изделия.
Реализация полезной модели возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических процессов и материалов.
Проведенные патентные исследования показали, что совокупность существенных признаков полезной модели не известна из уровня техники.