Узел сопряжения водосбросного колодца накопителя промышленных отходов с коллектором

Изобретение относится к гидротехнике и может быть применено при выполнении узла сопряжения водосбросного колодца с коллектором накопителя промышленных отходов, в том числе способных твердеть и образовывать трещины деформации. Обеспечивает надежность, перемещение отводящей трубы во всех направлениях, увеличение гибкости узла сопряжения в целом. Узел сопряжения водосбросного колодца с отводящей воду трубой снабжен вставкой, пересекающей стенку фундаментной части водосбросного колодца, закрепленной в этой стенке и выполненной в виде двух образующих кольцевую полость коаксиально расположенных труб, внутренняя из которых, сливная, полностью пересекает стенку фундаментной части водосбросного колодца, а внешняя, защитная, - частично. Наружный торец каждой трубы вставки расположен на заданном расстоянии от стенки фундаментной части водосбросного колодца, а кольцевая полость перекрыта жестко скрепленной с обеими трубами вставки пластиной, образующей в плоскости внутреннего торца внешней трубы дно кольцевой полости. Торец отводящей трубы расположен внутри кольцевой полости на заданном расстоянии от дна кольцевой полости и от внешнего торца водосбросной трубы, а кольцевые полости, образовавшиеся в пределах вставки по обе стороны от отводящей трубы, заполнены твердой пеной, представляющей собой ячеистую пластмассу с герметически закрытыми порами. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть применено при выполнении узла сопряжения водосбросного колодца с коллектором накопителя промышленных отходов, в том числе способных твердеть и образовывать трещины деформации.

Известен узел сопряжения водосбросного колодца накопителя промышленных, в том числе твердеющих отходов с коллектором, который выполнен в виде отводящей воду стальной трубы и снабжен вставкой. Эта вставка пересекает стенку фундаментной части водосбросного колодца, жестко скреплена с этой стенкой и отводящей трубой и сливает из водосбросного колодца воду в отводящую трубу [1, с.509-515] и [2].

Недостатком известного узла сопряжения является его недостаточная надежность при отличии деформаций в основании водосбросного колодца от деформаций в основании зернистых отходов, когда узел сопряжения может быть поврежден.

Работа узла сопряжения может усложниться при намыве в накопитель твердеющих отходов. Массив отвердевших отходов может ломаться с раскрытием трещин. При образовании трещины происходит как горизонтальное, так и вертикальное смещение образующихся твердотельных блоков относительно друг друга. При раскрытии в затвердевших отходах трещины вблизи узла сопряжения, тем более при непосредственном пересечении его трещиной, цельность сопряжения водосбросного колодца с коллектором может быть нарушена. Именно такое, по мнению авторов, произошло повреждение коллектора водосбросного колодца №1 на карте №2 шламохранилища Ачинского глиноземного комбината в октябре месяце 2008 года. В результате на поверхности отходов трещина раскрылась до 4-5 мм, что привело к фонтанированию воды на откосе и выводу колодца из эксплуатации. Точное место повреждения коллектора до настоящего времени не установлено. Полагаем, что менее надежным, при прочих равных условиях, является место сопряжения водосбросного колодца с коллектором.

Задачей, на решение которой направлено заявляемые изобретение, является повышение надежности узла сопряжения водосбросного сооружения с коллектором. Технический же результат от использования изобретения заключается в возможности перемещения отводящей трубы в узле сопряжения вставки во всех направлениях и в увеличении гибкости узла сопряжения в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что узел сопряжения водосбросного колодца накопителя промышленных отходов с коллектором, выполненным в виде отводящей воду трубы, снабжен вставкой, пересекающей стенку фундаментной части водосбросного колодца, закрепленной в этой стенке и выполненной в виде двух образующих кольцевую полость коаксиально расположенных труб, внутренняя из которых, сливная, полностью пересекает стенку фундаментной части водосбросного колодца, а наружная (защитная) - частично. Наружный, по отношению к водосбросному колодцу, торец каждой трубы вставки расположен на заданном расстоянии от стенки фундаментной части водосбросного колодца, а кольцевая полость перекрыта жестко скрепленной с обеими трубами вставки пластиной, образующей в плоскости внутреннего торца наружной трубы дно кольцевой полости. Торец отводящей трубы (коллектора) расположен внутри кольцевой полости на заданном расстоянии от дна кольцевой полости и от наружного торца внутренней трубы, а кольцевые полости, образовавшиеся в пределах вставки по обе стороны от отводящей трубы, заполнены твердой пеной, представляющей собой ячеистую пластмассу с герметически закрытыми порами.

Дополнительно:

- твердая пена посредством клея скреплена с трубами вставки;

- узел содержит защитный слой, который выполнен из твердой пены и покрывает наружную часть вставки и, по меньшей мере, примыкающий к вставке участок отводящей трубы;

- наружная, по отношению к стенке водосбросного колодца, часть узла сопряжения заключена в геотекстиль;

- вставка выполнена из стали или полиэтилена;

- отводящая труба выполнена из стали или полиэтилена.

Именно расположение сопрягаемого конца отводящей трубы внутри заполненной пеной кольцевой полости вставки, выполненной по указанным правилам, обеспечивает в достаточной мере возможность перемещения конца отводящей трубы относительно стенки водосбросного колодца во всех направлениях, что повышает надежность узла сопряжения при деформациях среды в его окрестностях. При этом выполнение вставки и/или отводящей трубы из полиэтилена увеличивает гибкость узла сопряжения в целом, что еще в большей мере повышает его надежность.

Изобретение поясняется чертежами, а именно:

- на фиг.1 изображен накопитель твердеющих промышленных отходов с водосбросным сооружением, выполненным в виде водосбросного колодца и отводящей трубы (коллектора), план;

- на фиг.2 - деформация свода отводящей тубы из полиэтилена при пересечении трубы трещиной, продольный разрез;

- на фиг.3 - узел сопряжения водосбросного колодца с отводящей трубой, продольный разрез относительно отводящей трубы;

- на фиг.4 - разрез А-А на фиг.3.

Накопитель промышленных отходов 1 создан ограждающими дамбами 2 и содержит два водосбросных сооружения, каждое из которых выполнено в виде водосбросного колодца (далее: колодца) 3 и коллектора, выполненного в виде отводящей трубы 4. Фундаментная часть 5 колодца 3 выполнена из бетона цементного или полимерцементного и сопряжена с отводящей трубой 4, которая выполнена из полимерного материала, преимущественно из полиэтилена низкого давления, и замыта отходами 1. Особенностью отходов 1 является то, что после складирования в накопитель они способны твердеть и при деформации образовывать трещины 6, каждая из которых в затвердевшем массиве образует твердотельные блоки, например, блок 1 и блок 2 (фиг.2).

На фиг.1 обозначены и другие элементы и величины, а именно:

7 - магистральный пульповод (фиг.1);

8 - распределительный пульповод;

9 - водовод системы возврата воды;

10 - отстойный пруд.

Особенностью работы отводящей трубы 4 при раскрытии трещины 6 на величину «а» и взаимном смещении блоков по высоте на величину «в» заключается в следующем (фиг.2). Отходы 11, смятые стенкой 12 отводящей трубы 4, как более прочной, вдавливаются в трещину 6, а толщина «δ» стенки 12 вследствие ее растяжения уменьшается и прогибается в полость 13 отводящей трубы 4. Это позволяет внешней гладкой и низкоэнергетической поверхности стенки 12 освободиться от сцепления с отходами 1 на участках l₁ и l₂.

Узел сопряжения колодца 3 накопителя твердеющих промышленных отходов 1 с коллектором, выполненным в виде отводящей трубы 4, снабжен вставкой 14, пересекающей стенку 15 фундаментной части 5 колодца 3 и закрепленной в ней. Вставка 14 выполнена в виде двух образующих кольцевую полость 16 коаксиально расположенных труб, из которых внутренняя (сливная) 17 полностью пересекает стенку 15 фундаментной части 5 колодца 3, а наружная (защитная) 18 - частично. Наружный, по отношению к колодцу 3, торец каждой трубы 17 и 18 расположен на расстоянии от стенки 15. Кольцевая полость 16 перекрыта жестко скрепленной с обеими трубами 17 и 18 пластиной 19, образующей в плоскости внутреннего торца наружной трубы 18 дно 20 кольцевой полости 16. Торец 21 отводящей трубы 4 расположен внутри кольцевой полости 16 на расстоянии от ее дна 20 и от наружного торца внутренней трубы 17. Кольцевые полости, внутренняя 22 и наружная 23, образовавшиеся в пределах вставки 14 по обе стороны от отводящей трубы 4, заполнены твердой пеной 24, представляющей собой ячеистую пластмассу с герметически закрытыми порами.

Расстояние наружных торцов труб внутренней 17 и наружной 18, а также расстояния торца 21 отводящей трубы 4 от дна 20 кольцевой полости 16 и от внешнего торца внутренней трубы 17 задаются в проекте в зависимости от местных условий работы узла сопряжения.

Твердую пену 24 посредством слоя клея (на чертеже слой клея не показан) следует скрепить с трубами внутренней 17 и наружной 18, а вход во внутреннюю трубу 17 посредством полого кольца (тора) 25 следует выполнить плавным. Целесообразно наружную часть вставки 14 и, по меньшей мере, примыкающий к вставке 14 участок отводящей трубы 4 покрыть защитным слоем 26, выполненным из твердой пены, и геотекстилем 27.

Надежность узла сопряжения обеспечена, прежде всего, за счет возможности перемещения конца отводящей трубы 4 относительно стенки 15 колодца 3 вследствие высокой эластичности практически водонепроницаемой твердой пены 24. Эта пена 24, пенополистирол [3] или другой подобный материал, представляет собой вспененную ячеистую пластмассу с герметически закрытыми порами, которые заполнены газом и занимают до 95% и более объема пены. При перемещении конца отводящей трубы 4 в пределах кольцевой полости 16 твердая пена 24 упруго деформирует и тем самым предотвращает движение воды в обход торца отводящей трубы 4, чему способствует скрепление твердой пены 24 посредством клея с трубами внутренней 17 и наружной 18.

При выполнении вставки 14 и трубы 4 из металла (стали) узел сопряжения сохраняет свойство гибкости, а при выполнении их из полиэтилена узел дополнительно приобретает свойство эластичности. При этом выполнение из твердой пены защитного слоя 26 усиливает эластичность узла сопряжения в целом, а геотекстиль 27 может предотвратить проникновение отходов 1 в отводящий водовод 4 в случае какой-либо нештатной ситуации.

Линейные размеры труб вставки 14 и размеры их поперечных сечений, а также отводящей трубы 4 задаются проектом. На фиг.3 и 4 в качестве примера наружные диаметры труб указаны в соответствии с нормативным источником [4]. При этом наружная труба 18 вставки 14 в поперечном сечении может состоять из умеренно разогнутого наращенного кольца, полученного их отрезка трубы меньшего диаметра, например, из трубы с Д_н=1,6 м.

В случае высокого колодца 3 его камера гашения 28 может иметь стальную облицовку 29.

Источники

1. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика / Под ред. В.П.Недриги. М.: Стройиздат, 1983.

2. ОАО «ВАМИ», чертеж 1531100-ТШ.

3. Сегменты и полуцилиндры, теплоизоляционные из экструзионного пенополистирола «Пеноплэкс» для трубопроводов диаметром 57-1420 мм. ТУ 5767-001-01297858-02 / Минэнерго РФ. - М.: ОА «ВНИИСТ», 2002.

4. СП 40-102-2000. Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования.

Обозначения

1 - отходы

2 - ограждающая дамба

3 - водосбросной колодец (далее: колодец)

4 - отводящая труба

5 - фундаментная часть (колодца)

6 - трещина

7 - магистральный пульповод

8 - распределительный пульповод

9 - водовод системы возврата воды

10 - отстойный пруд

11 - смятые отходы (фиг.2)

12 - стенка (трубы)

13 - полость (трубы)

14 - вставка

15 - стенка (фундаментной части)

16 - кольцевая полость (вставки)

17 - внутренняя труба (сливная)

18 - наружная труба (защитная)

19 - пластина

20 - дно (кольцевой полости)

21 - торец (отводящей трубы)

22 - внутренняя полость

23 - наружная полость

24 - твердая пена

25 - полое кольцо (тор)

26 - защитный слой (твердая пена)

27 - геотекстиль

28 - камера гашения (колодца)

29 - стальная облицовка

а - величина раскрытия трещины

б - величина взаимного смещения блоков по высоте

δ - толщина стенки отводящей трубы

l₁ и l₂ - участки отводящей трубы, освободившиеся от сцепления.

1. Узел сопряжения водосбросного колодца накопителя промышленных отходов с коллектором, выполненным в виде отводящей воду трубы, характеризующийся тем, что он снабжен вставкой, пересекающей стенку фундаментной части водосбросного колодца, закрепленной в этой стенке и выполненной в виде двух образующих кольцевую полость коаксиально расположенных труб, внутренняя из которых сливная полностью пересекает стенку фундаментной части водосбросного колодца, а внешняя защитная - частично, при этом наружный по отношению к водосбросному колодцу торец каждой трубы вставки расположен на заданном расстоянии от стенки фундаментной части водосбросного колодца, а кольцевая полость перекрыта жестко скрепленной с обеими трубами вставки пластиной, образующей в плоскости внутреннего торца внешней трубы дно кольцевой полости, причем торец отводящей трубы (коллектора) расположен внутри кольцевой полости на заданном расстоянии от дна кольцевой полости и от внешнего торца водосбросной трубы, а кольцевые полости, образовавшиеся в пределах вставки по обе стороны от отводящей трубы, заполнены твердой пеной, представляющей собой ячеистую пластмассу с герметически закрытыми порами.

2. Узел сопряжения по п.1, отличающийся тем, что твердая пена посредством клея скреплена с трубами вставки.

3. Узел сопряжения по п.1, отличающийся тем, что он содержит защитный слой, который выполнен из твердой пены и покрывает наружную часть вставки и, по меньшей мере, примыкающий к вставке участок отводящей трубы.

4. Узел сопряжения по п.1, отличающийся тем, что наружная по отношению к стенке водосбросного колодца часть узла сопряжения заключена в геотекстиль.

5. Узел сопряжения по п.1, отличающийся тем, что вставка выполнена из стали или полиэтилена.

6. Узел сопряжения по п.1, отличающийся тем, что отводящая труба выполнена из стали или полиэтилена.