Устройство для укладки противофильтрационной пленочной завесы

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при образовании противофильтрационной пленочной завесы в виде экранов и диафрагм в грунтовых водонапорных сооружениях. Устройство содержит грузовую камеру с рулоном пленки и тормозной планкой, направляющую камеру с плоскими отгибами, имеющую криволинейный сужающийся и прямолинейный участки, плоские прижимные пружины и вибраторы. Стенки направляющей камеры выполнены одна выпуклой, а другая вогнутой и плавно соединяющимися с плоскими отгибами. Внутри направляющей камеры на выпуклой стенке закреплены симметрично расходящиеся ленты обтекаемой формы, заканчивающиеся в отгибах, а на вогнутой стенке - ворсистые ковры, ворсом которых заполнена полость направляющей камеры. Тормозная планка постоянно находится в контакте с рулоном пленки, предупреждая инерционное вращение рулона, и взаимодействует с устройством звукового сигнала. Изобретение обеспечивает равномерное распределение пленки по совковообразному профилю направляющей камеры и тем самым надежное формирование самоуплотняющихся стыков с полотнищами пленки соседних устройств, снижение сопротивления грунта при подъеме устройства, безынерционное вращение рулона в грузовой камере, а также автоматическую сигнализацию о времени перезагрузки рулона. 5 ил.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при укладке противофильтрационных пленочных завес в виде экранов и диафрагм в грунтовых водоподпорных сооружениях.

Известно устройство для образования пленочной диафрагмы в водоподпорном грунтовом сооружении, включающее грузовую камеру с рулоном пленки, направляющую камеру (НК), имеющую криволинейный сужающийся и прямолинейный участки с натягивающими роликами, полозья скольжения на нижней боковой грани, между которыми уложен отгиб этой грани, верхнюю боковую грань, выступающую над поверхностью грунта, и вибраторы. Грузовая камера смещена в сторону верхней боковой грани и наклонена относительно прямолинейного участка направляющей камеры под острым углом (Авторское свидетельство 1710654, кл. Е 02 В 3/16, 1991).

Однако это устройство может быть применено лишь для грунтовых водоподпорных сооружений большой протяженности при относительно малой их высоте, например для ограждающих водоподпорных дамб, а для высоконапорных грунтовых плотин при относительно их небольшой длине данное устройство становится неэффективным.

Известно также устройство для образования противофильтрационной завесы в грунтовой плотине, включающее грузовую камеру с рулоном пленки, направляющую камеру, имеющую криволинейный сужающийся и прямолинейный участки с отгибами, к нижней кромке которых прикреплены плоские прижимные пружины и вибраторы. В месте сопряжения криволинейного и прямолинейного участков НК, в отгибах, установлены натягивающие ролики, снабженные упругими винтовыми выступами (Авторское свидетельство 681146, кл. Е 02 В 3/16, 1979).

Однако в указанном устройстве НК выполнена в виде корытообразного профиля, при котором плоские стенки и отгибы сопряжены под прямым углом. Прямоугольный корытообразный профиль препятствует равномерному распределению пленки по ширине НК. А натягивающие ролики, установленные в отгибах по линии сопряжения криволинейного и прямолинейного участков и снабженные упругими винтовыми выступами, не способствуют вытягиванию краев пленки в отгибы, так как имеют с ней лишь точечные контакты. То есть пленка при своем движении не встречает усилий, равномерно растягивающих ее по ширине НК, и поэтому будет сбиваться в складки и, выходя из НК, не будет формировать с соседними полотнищами пленки самоуплотняющиеся стыки. В результате в противофильтрационной завесе будут образовываться открытые для фильтрационного потока бреши.

Далее после ускоренного подъема и резкой остановки устройства инерционное вращение рулона в грузовой камере будет приводить к разматыванию излишнего количества пленки, которая при этом будет скапливаться в криволинейном участке НК в виде складок, что тоже будет препятствовать равномерному распределению пленки в НК во время очередного подъема устройства.

Кроме того, прямоугольная корытообразная форма НК с плоскими стенками и отгибами встречает со стороны грунта большое сопротивление. Это приводит к необходимости прикладывать большие усилия для подъема устройства из грунта.

Наконец, в известном устройстве отсутствует сигнализация о количестве оставшейся пленки, о наступлении времени загрузки нового рулона во избежание "упуска" пленки в грунт и последующего его раскапывания для отыскания этой пленки.

Задача изобретения заключается в создании устройства для укладки противофильтрационной пленочной завесы, позволяющего обеспечить равномерное распределение пленки по ширине направляющей камеры и тем самым надежное формирование самоуплотняющихся стыков с соседними полотнищами пленки, снижение сопротивления грунта при подъеме устройства, безынерционное вращение рулона в грузовой камере, а также обеспечить автоматическую сигнализацию о времени загрузки нового рулона.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для укладки противофильтрационной пленочной завесы, содержащем грузовую камеру с рулоном пленки, направляющую камеру с плоскими отгибами, имеющую криволинейный сужающийся и прямолинейный участки, плоские прижимные пружины и вибраторы, согласно изобретению стенки направляющей камеры выполнены одна выпуклой, а другая вогнутой по отношению к перемещающейся вдоль них пленке и плавно сопрягающимися с плоскими отгибами, при этом внутри НК на выпуклой стенке закреплены симметрично расходящиеся ленты обтекаемой формы, заканчивающиеся в отгибах, а на вогнутой стенке - ворсистые ковры, заполняющие своим ворсом всю полость направляющей камеры, а в грузовой камере установлена тормозная планка с возможностью постоянного контакта с рулоном пленки, взаимодействующая с устройством звукового сигнала.

Выпуклая стенка НК с закрепленными на ней симметрично расходящимися лентами обтекаемой формы и ворсистые ковры на вогнутой стенке позволяют при перемещении устройства равномерно распределять сматывающуюся с рулона пленку по всему профилю этой камеры. Кроме того, выпуклая форма стенок и плавное их сопряжение с плоскими отгибами по предлагаемому решению придают НК округлый совковообразный профиль, который позволяет снизить сопротивление грунта и тем самым снизить усилие, необходимое для подъема устройства по сравнению с прямоугольным корытообразным профилем известного решения. Тормозная планка в грузовой камере исключает инерционное вращение рулона после быстрой остановки устройства, предотвращая разматывание излишнего количества пленки, а также позволяет обеспечить автоматическую сигнализацию о необходимости загрузки нового рулона пленки благодаря ее взаимодействию с устройством звукового сигнала.

На фиг. 1 представлено устройство для укладки пленочной завесы, установленное в единый ряд с другими устройствами; на фиг.2 - продольный разрез по А-А; на фиг.3 - вид по стрелке Г фиг.2; на фиг.4 - разрез по Б-Б; на фиг. 5 - разрез по В-В.

Устройство для укладки противофильтрационной пленочной завесы содержит следующие элементы: грузовую камеру 1 с крышкой 2, рулоном 3 и тормозной планкой 4, постоянно прижимающей рулон 3; направляющую камеру (НК), состоящую из криволинейного сужающегося и прямолинейного участков. Одна стенка НК выполнена выпуклой 5, а другая - вогнутой по отношению к перемещающейся вдоль них пленке 6, сматывающейся с рулона 3. Вогнутая стенка состоит из двух элементов: криволинейного сужающегося 7 и прямолинейного 8, соответствующих криволинейному сужающемуся и прямолинейному участкам НК (фиг.1, 2, 3). Стенки 5, 7 и 8 плавно сопряжены с плоскими отгибами 9 так, что совместно они придают НК округлый совковообразный профиль (фиг.4). К нижним кромкам плоских отгибов 9 НК прикреплены плоские прижимные пружины 10. На выпуклой стенке 5 закреплены симметрично расходящиеся ленты 11 обтекаемой формы, заведенные в отгибы 9, а на элементах 7 и 8 вогнутой стенки - соответственно ворсистые ковры 12 и 13 (фиг.1, 2). Ворс ковров заполняет полость НК так, что движущаяся в ней пленка 6 всегда находится в прижатом к стенке 5 состоянии (фиг.3). Для жесткости конструкции грузовая камера 1 прикрепляется к отгибам с помощью ребер 14. В НК для облегчения подъема устройства установлены вибраторы 15, включаемые на время подъема.

Устройство для укладки противофильтрационной пленочной завесы в грунтовом водоподпорном сооружении работает следующим образом.

Устройства в виде гребенки - одни выше I, другие ниже II - устанавливают в ряд один к одному вдоль оси будущей противофильтрационной завесы. Открывают крышку 2 грузовой камеры 1, снимают элементы 7 и 8 вогнутой стенки НК, помещают внутрь грузовой камеры 1 рулон 3. Затем, раскручивая рулон, натягивают пленку 6 на выпуклую стенку 5 с симметрично расходящимися лентами 11 и заводят края этой пленки в отгибы 9 по всей длине НК. Прикрепляют к стенке 5 элементы 7 и 8, ворсистые ковры которых 12 и 13 фиксируют пленку 6 в НК. Концы пленок 6 заделывают в основание водоподпорного сооружения, например, с помощью бетонного зуба. Отсыпают слой грунта в тело водоподпорного сооружения, например плотины, приблизительно до линии сопряжения криволинейного и прямолинейного участков НК нижерасположенных в ряду устройств II (фиг.1, 2). После отсыпки грунта поднимают сначала вышерасположенные I, а затем нижерасположенные устройства II на расчетную высоту, при которой оставшаяся часть НК в грунте каждого из устройств обеспечивала бы им устойчивое равновесие. Округлый совкообразный профиль НК способствует снижению сопротивления грунта, возникающего при подъеме устройств. С этой же целью включают вибраторы 15, прикрепленные к стенкам НК.

Во время подъема очередного устройства для укладки завесы пленка 6, защемленная сначала в бетонном зубе, а затем - в грунте (фиг.5), сматывается с рулона 3, набегает на выпуклую поверхность стенки 5 и систему симметрично расходящихся лент 11. При этом пленка постоянно прижимается ворсом ковров 12 и 13 к выпуклой поверхности стенки 5, что исключает свободное ее перемещение ("болтание") в полости между стенками НК. Пленка, обтекая ленты 11, оказывает на них усилие по всей их длине с интенсивностью S. Это усилие можно разложить на нормальную и касательную составляющие S_N и S_T (фиг.1). Усилие S_N компенсируется реакцией лент 11, закрепленных на стенке 5, а касательно воздействующие усилия S_T растягивают пленку в направлении от оси НК к ее периферии в отгибы 9. Переменная кривизна ленты 11 позволяет увеличивать растягивающие усилия в этом направлении (фиг.1), обеспечивая равномерное распределение пленки по всему округлому совковообразному профилю НК. Герметичность самоуплотняющихся стыков, формирующихся в грунте (фиг.5), обеспечивается суммарным давлением, приходящимся на отгибы пленки от действия гидростатических сил - γ_B•Н_в и сил грунтового давления - γ_Г•Η_Г•tg²(45°-ϕ/2), где γ_B, γ_Г - соответственно объемный вес воды и объемный вес грунта, взвешенного водой, Н/м³; Н_в, Н_г - соответственно пьезометрический напор и высота гребня плотины относительно рассматриваемой точки, м; ϕ - угол внутреннего трения грунта.

Тормозная планка 4 находится в постоянном контакте с рулоном 3, гася силы инерции и не давая ему раскручиваться и разматывать при этом излишнее количество пленки 6. Кроме того, тормозная планка по мере срабатывания пленки постепенно приближается к оси рулона и в момент, когда в рулоне остается минимальное количество пленки, воздействует на специальное устройство (не показано), издающее звуковой сигнал и предупреждающее "упуск" пленки в грунт. При подаче сигнала прекращают подъем устройства для укладки завесы, открывают крышку 2 и к концу сработанного рулона известным способом (например, свариванием) прикрепляют новый рулон пленки, и устройство вновь включается в работу.

Формула изобретения

Устройство для укладки противофильтрационной пленочной завесы, содержащее грузовую камеру с рулоном пленки, направляющую камеру с плоскими отгибами, имеющую криволинейный сужающийся и прямолинейный участки, плоские прижимные пружины и вибраторы, отличающееся тем, что стенки направляющей камеры выполнены одна выпуклой, а другая вогнутой по отношению к перемещающейся вдоль них пленке и плавно сопрягающимися с плоскими отгибами, при этом внутри направляющей камеры на выпуклой стенке закреплены симметрично расходящиеся ленты обтекаемой формы, заканчивающиеся в отгибах, а на вогнутой стенке - ворсистые ковры, заполняющие своим ворсом всю полость направляющей камеры, в грузовой камере установлена с возможностью постоянного контакта с рулоном пленки тормозная планка, взаимодействующая с устройством звукового сигнала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5