Способ сборки трубы из утилизованных шин

 

Использование: для покрытий откосов и виброизолирующих фундаментов. Сущность изобретения: каждое кольцо блока собирают из шин, у которых вначале отрезают по два сегмента, затем шинам придают шероховатость с внешней стороны, а полости заполняют каким-либо материалом, после чего из них собирают кольцевые оболочки трубы, плоскости сегментных срезов располагают с зазором и соединяют между собой посредством слойных фиксаторов с плоскими шерхованными шейками, причем шейки фиксаторов расположены между соседними срезами шин, а секторные элементы фиксаторов плотно прижимают к соприкасающимся с ними шероховатым поверхностям шин. 3 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть применено при сооружении мостов, водопропускных труб, покрытий откосов, виброудароизолирующих фундаментов и других объектов.

Известен способ сборки трубы из утилизованных шин, заключающийся в отборе определенного количества одинаковых по типоразмеру шин, состыковке их одна с другой по боковинам до образования цилиндрического блока и скреплении их между собой по бортовым кольцам [1] Известен способ сборки трубы из боковин, вырезанных из утилизованных шин одного типоразмеpа, заключающийся в покрытии боковин как с внешней, так и внутренней стороны склеивающим герметиком, состыковке боковин друг с другом до образования цилиндрического блока, который вначале плавно деформируют сжимающей нагрузкой до устранения зазоров, затем нагрузку плавно снижают до нулевого значения и затем вновь увеличивают нагрузку до получения необходимой длины трубы с фиксацией ее с помощью осевого стяжного элемента. Сжатую в осевом направлении трубу с круглой формой сечения вначале плавно деформируют в радиальном направлении сжимающей нагрузкой до устранения зазоров, затем нагрузку плавно снижают до нулевого значения, после чего вновь увеличивают до получения необходимых длин осей эллиптического сечения трубы [2] Недостатком этих труб является небольшое проходное сечение, определяемое диаметром бортовых колец шин (например, у грузовых шин 508Р 220, 240, 260, 280, 300, 320 диаметр бортового кольца равен всего 0,508 м).

Технической задачей является увеличение проходного сечения труб, изготовляемых из утилизованных шин.

Поставленная техническая задача достигается тем, что у предназначенных для сборки оболочки трубы шинных элементов (целые шины, шины с удаленным бескордовым слоем из чистой резины протектором, стопки боковин, получаемые при удалении из шин протекторов) вначале отрезают два диаметрально противоположных сегмента с плоскими основаниями и небольшими высотами порядка одной двадцатой радиуса под некоторым двугранным углом по отношению друг к другу (значение угла зависит от типоразмера шин, проходного сечения и вида контура оболочки трубы). Затем шинам придают шероховатость с внешней стороны в тонком поверхностном слое, причем, если для сборки трубы применяются целые шины или шины с удаленным бескордовым слоем протектора, то производится заполнение их тороидальных полостей каким-либо материалом, в частности резиновой крошкой. Подготовленные таким образом шинные элементы поступают на сборку трубы, которая производится в следующем порядке. Вначале из шинных элементов на плоской площадке выкладывают первый слой оболочки трубы с выбранной формой сечения (центры элементов могут образовывать замкнутую кривую в виде или окружности, или эллипса, или овала Кассини и другого вида), при этом сегментные срезы соседних шинных элементов располагаются параллельно друг с другом с зазорами между ними, в которых размещаются плоские шерхованные шейки слойных фиксаторов, представляющих собой пару секторов, прикрепленных к концам шейки и своими боковыми шерхованными криволинейными поверхностями облегающих в плане слоя оболочки боковые поверхности соседних шинных элементов (эти слойные фиксаторы предотвращают выпадение шинных элементов из оболочки трубы и имеют высоту, меньшую высоты элементов, что является необходимым при реализации осевого напряженного состояния трубы).

Перед сборкой слоя оболочки трубы на шерхованные поверхности соприкосновения шинных элементов и слойных фиксаторов наносят слои склеивающего герметика. В аналогичном порядке над собранным первым слоем оболочки собирается второй слой оболочки, причем шинные элементы второго слоя сдвигаются относительно элементов первого слоя на половину их диаметра. Так слой за слоем с обязательным склеиванием между ними формируется цилиндрический блок, который вначале плавно нагружают в осевом направлении до получения максимально необходимой деформации сжатия, затем нагрузку плавно снижают до нулевого значения (устраняются зазоры между структурными элементами оболочки), после чего нагрузку вновь плавно увеличивают до достижения необходимой длины трубы, которая фиксируется с помощью осевого стяжного элемента. В аналогичном порядке осуществляется напряженное состояние трубы по другим осям в поперечном сечении трубы, которое фиксируется с помощью соответствующих контурных стяжных элементов.

На фиг. 1 показано в плане расположение шинных элементов и слойных фиксаторов в четверти слоя оболочки кругового сечения; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид трубы сбоку с частичным вырезом по срединной поверхности оболочки; на фиг. 4 типовой гистерезисный цикл реализации напряженного состояния трубы в направлении оси трубы и в поперечном сечении.

У предназначенных для сборки оболочки трубы шинных элементов 1 вначале отрезают два диаметрально противоположных с плоскими основаниями 2 сегмента под некоторым двугранным углом γ по отношению друг к другу, затем придают шероховатость элементам 1 с внешней стороны в тонком поверхностном слое и, если применяются элементы с полостями, то эти полости заполняют каким-либо материалом. Подготовленные таким образом шинные элементы 1 поступают на послойную сборку оболочки трубы, которую осуществляют следующим образом. На плоской площадке элементы 1 располагают в таком порядке, чтобы их центры располагались вдоль замкнутой кривой заранее выбранной формы (окружности, эллипса, овала Кассини и другой формы), а плоскости 2 среза сегментов соседних элементов 1 были параллельны друг другу с зазором. Это положение элементов 1 в собираемом слое оболочки трубы фиксируется с помощью слойных фиксаторов, включающих плоскую шейку 3, вставляемую в зазор между соседними плоскими срезами 2 шин, и два сектора 4 по концам 5 шейки 3, плотно облегающие извне и изнутри слоя шинные элементы 1, причем перед сборкой на поверхности соприкосновения шинных элементов и слойных фиксаторов наносят слои склеивающего герметика. Над собранным первым слоем 6 оболочки трубы в аналогичном порядке собирается второй слой 6, причем шинные элементы 1 одного слоя сдвигаются относительно элементов 1 соседнего слоя на половину их диаметра, при этом перед сборкой следующего слоя поверхность соприкосновения предыдущего слоя покрывается слоем склеивающего герметика. Так слой за слоем собирается цилиндрический блок, который вначале плавно нагружают в осевом направлении до получения максимально необходимой деформации сжатия (на гистерезисном цикле нагружение-разгрузка движение изображающей точки совершается по кривой ОА), затем нагрузка плавно снижается до нулевого уровня (соответствующее движение изображающей точки на гистерезисном цикле совершается по кривой АВ до получения остаточной деформации χ_o, соответствующей выбору зазоров между элементами оболочки трубы в осевом направлении) и вновь плавно нагружают по кривой ВС до рабочей точки D, положение которой определяется необходимой длиной трубы, после чего труба фиксируется по длине с помощью осевых стяжных элементов 7. Собранная в таком виде труба с осевым напряженным состоянием в аналогичном порядке приводится в напряженное состояние вдоль осей поперечного сечения до достижения необходимых размеров пропускного сечения трубы, после чего это сечение фиксируется с помощью контурных стяжных элементов 8.

Из фиг. 1 можно вывести формулу для расчета количества шинных элементов, укладываемых в слое оболочки трубы кругового сечения, n π(m+1), если приравнять длину средней окружности кольца сумме длин диаметров всех шинных элементов (в зазор между плоскими срезами входят по высоте оба срезанных сегмента соседних элементов). Здесь π= 3,14. m отношение внутреннего радиуса трубы к радиусу шинного элемента. Если m 2, то n 9 (дробная часть 0,42 отбрасывается, так как соответствующая длина 0,42R_ш, где R_ш радиус шинного элемента, может быть распределена между зазорами в сторону его увеличения). Если m 3, то n 12 (дробная часть 0,56 также отбрасывается). Если m 4, то n 16 (округляют дробную часть 0,7 до единицы опять-таки за счет изменения размеров всех зазоров одновременно). Расчетный угол между плоскими срезами в шинном элементе равен γ 2 arctg Если для сборки трубы применяются легковые шины марки 155Р13 с набивкой резиновой крошкой, то первоначальная высота одного слоя оболочки трубы будет порядка 15 см. Соответственно высота слойного фиксатора должна быть порядка 12 см (этот фиксатор можно изготовить с пустотелыми секторами из одной металлической полосы). С учетом предварительного циклирования трубы в осевом направлении (создается ее напряженное состояние и выбираются зазоры между элементами ее оболочки) для сборки трубы длиной в 4 м потребуется сборка 40 слоев.

Формула изобретения

1. СПОСОБ СБОРКИ ТРУБЫ ИЗ УТИЛИЗОВАННЫХ ШИН, заключающийся в отборе одинаковых по типоразмеру шин, состыковки их одна с другой до образования цилиндрического блока из колец, который вначале плавно нагружают в осевом направлении до максимально необходимой деформации сжатия, затем нагрузку плавно снижают до нулевого значения, получая при этом остаточную деформацию, связанную с устранением зазоров, после чего блок снова плавно нагружают до получения нужной длины трубы, которая фиксируется с помощью осевого стяжного элемента, сжатую в осевом направлении трубу с круглой формой сечения вначале плавно сжимают в радиальном направлении до максимально необходимой деформации, затем радиальную нагрузку снижают до нуля, получая при этом остаточную деформацию, связанную с устранением зазоров, после чего радиальную нагрузку сжатия вновь плавно увеличивают до получения необходимых длин осей эллиптического сечения трубы с фиксацией полученного радиального сжатия с помощью контурных стяжек, отличающийся тем, что каждое кольцо блока собирают из шин, у каждой из которых вначале отрезают по два сегмента, плоскости среза которых выполняют с наклоном по отношению одна к другой под двугранным углом, имеющим вершину в центре симметрии слоя оболочки трубы, затем шинам придают шероховатость с внешней стороны в тонком поверхностном слое, а полости заполняют каким-либо материалом, после чего из них один за другим собирают кольцевые слои оболочки трубы, причем в каждом слое центры шин располагают вдоль замкнутых кривых выбранной формы (окружности, эллипса, овала Кассини и др. ), а плоскости сегментных срезов располагают с зазором и соединяют между собой посредством слойных фиксаторов с плоскими шероховатыми шейками и расположенными по концам шеек секторными элементами, причем шейки закладывают между соседними срезами шин, а секторные элементы фиксаторов плотно прижимают к соприкасающимся с ними шероховатым поверхностям шин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед сборкой слои оболочки трубы, поверхности соприкосновения шинных элементов и слойных фиксаторов покрывают слоями склеивающего герметика.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в соседних кольцевых слоях оболочки трубы шинные элементы располагаются со сдвигом на половину их диаметра.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхности соприкосновения соседних кольцевых слоев покрываются слоями склеивающего герметика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4