Цоколь опоры

Полезная модель относится к устройствам, устанавливаемым в нижней части опор средств наружного освещения, а также опор светофоров, дорожных знаков и рекламных щитов, и предназначена для защиты стыковочного узла опоры с фундаментом от коррозии при воздействии атмосферных осадков, а также от попадания в стыковочный узел песка, грунта и камней.
В процессе эксплуатации, опоры средств наружного освещения, светофоров, дорожных знаков и рекламных щитов, особенно установленные на автомобильных магистралях, подвергаются воздействию дождя, снега, а при очистке дорог в зимних условиях - продуктов, наносимых на проезжую часть для устранения наледи и содержащих агрессивные элементы. Все это приводит к быстрой коррозии элементов крепления опор и выходу их из строя, либо к необходимости постоянного профилактического ремонта.
Для защиты стыковочного узла опоры с фундаментом используют съемный кожух (цоколь), охватывающий стыковочный узел опоры и фундамента с учетом его геометрии и требуемых внешних декоративных функций конструкции, обеспечивая вместе с опорой единый архитектурный элемент при оборудовании магистрали.
Известна опора для светильников наружного освещения (патент РФ №16538, МПК F21V 21/00, публикация 2001 г.).
Известна осветительная опора (патент РФ №2349724, МПК Е04Н 12/00, публикация 2009 г.).
Известна опора наружного освещения, содержащая полую оболочку из композитного материала с полыми стеклянными микросферами, при этом в нижней части опоры выполнен элемент крепления ее к фундаменту, являющийся частью опоры (патент РФ №108786, МПК Е04Н 12/02, публикация 2011 г.).
Известна специализированная опора дорожная, состоящая из нескольких вертикальных и горизонтальных модулей, скрепленных между собой болтовыми соединениями, при этом устройство опоры закреплено посредством анкеров на специализированном армированном свайном фундаменте, а для придания эстетического вида конструкции и защиты анкерных болтов соединения вертикального модуля от воздействия атмосферных осадков опора оборудована цоколем (патент РФ №98197, МПК E01F 9/011, публикация 2010 г.).
Известны конструкции цоколей опор наружного освещения, которые изготавливаются из стеклопластика (сайт компании «Алерс» http://www.alersplast.ru/).
Цоколи из стеклопластика имеют низкую прочность и подвержены поломкам при механических воздействиях, например, при уборке снега.
Известны конструкции цоколей опор наружного освещения, которые представляют собой сборно-литые конструкции, выполненные из чугуна (сайт компании «ГефестСтрой» http://www.pk-gefestroy.ru/index.php/component/content/16-opory-osveshcheniya/tsokoli/9).
Чугунные цоколи имеют большой вес, что существенно усложняет их монтаж. Кроме того, чугунные цоколи имеют высокую стоимость.
Известны конструкции цоколей опор наружного освещения, изготовленные методом инжекционно-реакционного литья из полимерного материала полидициклопентадиена, которые имеют хорошие эксплуатационные, прочностные характеристики, но имеют относительно высокую стоимость и требуют покраски после процесса формования (патент РФ №138241, МПК F21V 21/00, публикация 2013 г.).
Известна конструкция цоколей (патент РФ №168980, МПК Е04Н 12/22, публикация 2017 г.), полуоболочки которых выполнены из вторичного сырья из термопластичных полимеров с минеральным наполнителем при следующем соотношении компонентов, мас. %:
термопластичные полимеры (вторичный полиэтилен)
50-90
минеральные наполнители (кварцевый песок)
10-50
При этом полуоболочки защитного цоколя изготавливают прессованием.
Технология прессования термопластичных материалов с добавлением кварцевого песка в качестве минерального наполнителя подразумевает под собой получение относительно толстостенного изделия (более 3 мм), а следовательно цоколь становится тяжелым, что затрудняет его транспортировку и установку на опору.
Применение вторичного сырья подразумевает его относительную дешевизну. Однако не всегда первичные полимеры можно безусловно заменить вторичными. В процессе переработки их физико-механические свойства меняются, что сказывается на качестве произведенного изделия.
Основная причина ухудшения физико-механических и эстетических свойств полимеров - деструкция материала, при которой разрушаются химические связи между макромолекулами. Этот процесс может происходить под влиянием химических реагентов, высокой температуры, нагрузки или ультрафиолета. Вторичный полимер в процессе подготовки к следующему производственному циклу изменяет свою вязкость, что отражается на качестве сырья.
В таблице 1 показаны физико-механические свойства первичного полиэтилена и вторичного полиэтилена.
Из таблицы 1 видно, что значительно уменьшается показатель такой характеристики, как удлинение при разрыве (с 69.7% до 36.9%), что говорит о значительном уменьшении пластичности вторичного материала.
На качество изделий из вторичного сырья также влияет количество процессов переработки - нагрев и механическая нагрузка, например, в экструдере. В таблице 2 показано изменение свойств полиэтилена после 15 циклов инжекции канистр для топлива. Заметно ухудшение характеристики удлинения на разрыв (-20.7%). Этот показатель характеризует пластичность материала.
Влияние строения на механические свойства вторично переработанного ПЭВП становится понятнее, если посмотреть на величины трещиностойкости при внешнем напряжении, приведенные в табл. 3. Данные относятся к образцам гомополимера и сополимера, а также образца из бывшего в употреблении материала после 0 и 4 проходов через одношнековый экструдер.
Два исходных образца демонстрируют ухудшение трещиностойкости при внешнем напряжении, но у сополимера падение свойств после многократной вторичной переработки очень значительное. Значение трещиностойкости рекуперированного материала изначально имеет небольшую величину, а после четырех проходов через экструдер уменьшается еще на 20%.
Таким образом, свойства вторичного полиэтилена и других термопластичных полимеров не постоянны, как правило, хуже свойств первичного полиэтилена, иногда в разы и зависят от истории эксплуатации предыдущих изделий и технологии переработки. Во вторичном полиэтилене высокой плотности значительно уменьшаются пластичность и трещиностойкость. При изготовлении цоколей эти характеристики очень важны. Сложные условия их эксплуатации зимой - механическая чистка дорог от снега и льда и сгребание этой массы на обочины к опорам с цоколями в основании зачастую приводят к деформации цоколей, поломке и вынужденной их замене. Например, до 30% цоколей из стеклопластика требуют замены после каждой зимы.
Кроме того, технология формования вторичного термопластичного полимера с примесью кварцевого песка в качестве минерального наполнителя подразумевает наличие целого ряда специализированного оборудования (дробилка, агломератор, агрегат плавильно-нагревательный, пресс формовочный) и дорогостоящего инструмента (пресс-форма с системой двухконтурного охлаждения), что делает стоимость подготовки производства сравнимой со стоимостью подготовки производства методом инжекционного литья. А ручная подача материала в форму для прессования и значительный объем горячего сырья, который надо остудить в форме в процессе формования, делают цикл изготовления изделия длинным по сравнению с циклом инжекционного литья под давлением. Вес формованного изделия большой из-за значительной его толщины и плохо контролируется ввиду ручной подачи сырья.
Особенности технологии производства изделий из полимер-песчаной смеси нивелируют дешевизну вторичных материалов, значительно увеличивают массу изделий и, в конечном счете, приводят к ухудшению потребительских свойств цоколей и нестабильности их качества.
Известна конструкция цоколей (GB 895490, публикация 1962 г.), полуоболочки которых выполнены из полиэтилена. При этом полуоболочки защитного цоколя изготавливают формованием (строки 65-70), что определяет его достаточно большую толщину. Эта большая толщина требует использования специфического способа соединения (строки 65-70, рис. 2) в виде дополнительной полиэтиленовой планки, получаемой с использованием дополнительной технологии экструзии. Сформировать места для установки креплений в пределах внешнего диаметра гильз по другому невозможно. Стенки полуоболочек также имеют равномерную толщину с сужением к верху (строки 50-55). Способ изготовления не позволяет сформировать внутреннюю структуру для придания полу оболочкам жесткости.
Также предложенный способ переработки (формование) не позволяет использовать наполненные материалы с большими модулями жесткости, а также материалы полистирольных групп.
Задачей создания настоящей полезной модели является расширение арсенала технических средств, используемых в устройствах, устанавливаемых в нижней части опор средств наружного освещения, а также опор светофоров, дорожных знаков и рекламных щитов, предназначенных для защиты стыковочного узла опоры с фундаментом от коррозии при воздействии атмосферных осадков, а также от попадания в стыковочный узел песка, грунта и камней.
Получаемый технический результат заключается в реализации указанного назначения, при этом предложенное техническое решение обеспечивает повышенную прочность цоколя, устойчивость его к механическим воздействиям и долговечность.
Сущность предложенного технического решения заключается в следующем.
Цоколь опоры выполнен из полимерного материала, и состоит, по меньшей мере, из двух разъемно соединенных вокруг опоры объемных элементов, полученных путем инжекционного литья под давлением в пресс-формы полимерного материала, в качестве которого использованы первичные термопластичные полимеры, при этом на внутренней стороне объемных элементов образованы вертикально и горизонтально расположенные ребра жесткости.
Объемные элементы цоколя соединены друг с другом посредством крепежных элементов, не выступающих за пределы внешней окружности стенки объемного элемента.
Объемные элементы цоколя могут быть соединены друг с другом посредством крепежных элементов, в том числе запрессованных в цоколь после отливки.
На внутренней стороне каждого объемного элемента закреплены металлические полукольца, скрепляемые винтами с образованием замкнутых колец на внутренней поверхности цоколя после сборки его на опоре.
Для предотвращения наклона цоколя по отношению к опоре при консольной конструкции фундамента опоры в нижней части цоколя выполнен вырез.
В качестве полимерного материала могут быть использованы полимеры полнолефиновой или полистирольной групп.
В качестве полимерного материала могут быть использованы сополимеры, например, этилена с гексеном-1.
Для придания цоколям повышенных физико-механических и потребительских характеристик в качестве полимерного материала могут быть использованы полимеры, армированные наполнителями, и/или модификаторами и/или добавками.
В качестве наполнителя используют стекловолокно, и/или тальк, и/или слюду, и/или стеклошарики, и/или мел, в качестве модификатора используют синтетические каучуки и/или эластификаторы, а в качестве  добавок используют термо- и светостабилизаторы и/или антифрикционные агенты и/или антипирены и/или технологические смазки и/или пигменты.
На фигурах 1-2 изображен предлагаемый цоколь опоры, состоящий из двух разъемно соединенных объемных элементов; на фиг. 3 - цоколь в сборе; на фиг. 4 изображен цоколь, устанавливаемый на консольной конструкции фундамента опоры.
Цоколь опоры выполнен из полимерного материала, и состоит из двух разъемно соединенных объемных элементов 1, 2, полученных путем инжекционного литья первичных термопластичных полимеров в пресс-формы.
На внутренней стороне каждого объемного элемента жестко закреплены плоские металлические кольцевые сегменты, скрепляемые винтами 3 с образованием замкнутых колец 4, 5 на внутренней поверхности цоколя после сборки его на опоре.
В нижней части цоколя выполнен специальный вырез 6 (фиг. 4), который предотвращает наклон цоколя по отношению к опоре при консольной конструкции фундамента опоры.
На внутренней стороне цоколя выполнены вертикальные и горизонтальные ребра жесткости 7, придающие изделию объемную прочность и устойчивость к внешним механическим воздействиям.
В предлагаемой конструкции цоколя используются первичные полимеры полиолефиновой и полистирольной групп, состоящих преимущественно из сополимеров, например, сополимера этилена с гексеном-1, и дополнительно улучшенных органическими и неорганическими добавками, которые значительно повышают физико-механические характеристики цоколей, сопротивляемость к трещинообразованию. При этом обеспечивается стабильность физико-механических свойств. В то же время предлагаемая технология получения цоколей (литье под давлением на термопласт автоматах) позволяет получать серийные изделия со стабильными размерами и  качеством при относительно невысокой стоимости изделий в силу полной автоматизации процесса: дозирования, литья, извлечения готового изделия, возможности окраски в массе при литье.
Также технология литья под давлением по сравнению с формовкой позволяет существенно уменьшить толщину элементов изделия (до 3-4 мм), а внутренняя система взаимно пересекающихся вертикально и горизонтально расположенных ребер обеспечивает его механическую прочность. Эта технология позволяет получать изделия сложной формы и формировать узлы крепления, не выступающие за периметр объемных элементов и без использования дополнительных операций по изготовлению элементов крепления экструзией.
Съемный цоколь защищает опору от воздействий дождя, снега, а также продуктов, наносимых на проезжую часть для устранения наледи и содержащих агрессивные элементы, и позволяет без особых затрат контролировать состояние опор при эксплуатации.
При этом материал самих опор не имеет значения, цоколи могут быть установлены на металлические, железобетонные, стеклопластиковые и иные опоры.
Приемлемые физико-механические свойства термопластичных полимеров, особенно сополимеров (в т.ч. полиолефиновой и полистирольной групп), используемых для изготовления цоколя, обеспечивают устойчивость изделия к механическим воздействиям, перепадам температур, воздействию солнечного света и обеспечивают долговечность конструкции по сравнению с аналогами из стеклопластика.
3
Малый вес используемых материалов (плотность близка к 1 кг/дм) и относительно небольшая толщина изделий позволяет облегчить монтаж и удешевить транспортировку изделия по сравнению с чугунными и песчано-полимерными аналогами.
Относительно невысокая стоимость используемых материалов, серийность и автоматизация инжекционной технологии литья под давлением делает использование таких цоколей экономически выгодным по сравнению с цоколями, получаемыми технологией инжекционно-реакционного литья из материала полидициклопентадиена.
Устройство изготавливается по технологии литья под давлением в пресс-формы, что позволяет производить детали сложной конфигурации при высокой производительности оборудования.