протифільтраційний екран
E02B3 / 16 - протифільтраційні пристрою або шви (шви в фундаментах E02D 29/16; ущільнення швів, необмежене гідротехнічних застосуванням E04B 1/68)
Власники патенту RU 2385984:
Ягін Василь Петрович (RU)
Винахід відноситься до гідротехнічного будівництва протифільтраційних екранів з рулонних матеріалів, покладених на грунтову основу з напірними грунтовими водами. Протифільтраційний екран включає розташоване між ґрунтовими захисним і підстильним шарами полотнище з дренажними отворами, перекритими клапанами. Клапан містить гнучку накладку, розташовану над дренажним отвором і утворить на поверхні полотнища контактну поверхню. Клапан забезпечений розташованим над гнучкою накладкою ковпаком, корпус якого виконаний жорстким, а опорна частина виконана з розвиненою підошвою і розташована за кордоном контактної поверхні. Ковпак створює над гнучкою накладкою порожнину, яка гідравлічно повідомлена за допомогою транзитних отворів з поровим простором захисного шару, а при розкритті напірної ґрунтовою водою контактної поверхні клапана за допомогою випускних отворів - з дренажним отвором. Ковпак має вигляд перевернутої тарілки, а транзитні отвори виконані у вигляді перфорації в корпусі ковпака і / або у вигляді щілин в підставі ковпака. Гнучка накладка, в разі розташування її повністю в межах порожнини, виконана з більш жорсткого матеріалу, ніж матеріал полотнища, і створює за своїм периметру випускну щілину. Гнучка накладка, в разі розташування на ній ковпака, виконана з більш еластичного матеріалу, ніж матеріал полотнища, і містить випускні отвори. В гнучкою накладки можуть бути виконані вирізи з утворенням виносних пелюсток, при цьому голови вирізів розташовані в порожнині і утворюють випускні отвори, а ковпак розташований на виносних пелюстках, товщина і жорсткість яких забезпечують освіту між полотнищем і підошвою опорної частини ковпака транзитних щілин. Винахід дозволяє забезпечувати незалежність роботи клапана від товщини над ним захисного шару екрану. 6 з.п. ф-ли, 5 мул.
Винахід відноситься до гідротехніки і може бути використано при будівництві протифільтраційних екранів з рулонних матеріалів, покладених на грунтову основу з періодично напірними грунтовими водами.
Відомий протифільтраційний екран, що включає розташоване на грунтовому підстильному шарі полотнище з дренажними отворами і перекривають зверху дренажні отвори гнучкі накладки, закріплені на полотнище, забезпечені випускними отворами і утворюють на площині полотнища контактну поверхню клапана (А.с. СРСР №1296666, опубл. 15.03. 87).
В такому екрані полотнище не закріплено на грунтовій поверхні і не захищене, як і гнучка накладка на ній, від зовнішніх впливів.
Від зазначеного недоліку вільний бетонопленочний екран (одяг), в якому дренажні отвори в плитах збігаються з дренажними отворами в плівці і обладнані клапанами, кожен з яких представляє собою гнучку накладку, розташовану в дренажному отворі плити і утворить на внутрішній поверхні отвору контактну поверхню клапана (А .з. СРСР №1273433, опубл. 30.11.86).
Створення такого бетонопленочного екрану пов'язано з високими витратами коштів, що звужує область його використання.
Відомий протифільтраційний екран, що включає розташоване між ґрунтовими захисним і підстильним шарами полотнище з дренажними отворами, перекритими клапанами, кожен з яких представляє собою гнучку накладку, розташовану над дренажним отвором і утворить на поверхні полотнища контактну поверхню клапана, при цьому в місці кожного дренажного отвору під полотнищем виконана призма. Останнє дозволяє розмістити дренажні отвори у верхній зоні захисного шару, де тиск грунту зверху на накладку найменше, що обумовлює розкриття напірної водою контактної поверхні клапанів (А.с. СРСР №1666618, опубл. 30.07.91).
Створення цього проти фільтраційного екрана, найбільш близького до пропонованого екрану, ускладнено внаслідок необхідності виконання під кожним дренажним отвором призми. Додатково, експлуатаційна надійність екрану недостатня через низьку ремонтопридатності клапанів і складності робіт при створенні нових клапанів, в разі появи в них необхідності.
Завданням, на вирішення якої спрямовано винахід, є спрощення виконання робіт і підвищення експлуатаційної надійності екрану. Технічний же результат від використання винаходу полягає в забезпеченні незалежності роботи клапана від товщини над ним захисного шару екрану.
Поставлена задача вирішується, а технічний результат досягається тим, що в протифільтраційному екрані, що включає розташоване між ґрунтовими захисним і підстильним шарами полотнище з дренажними отворами, перекритими клапанами, кожен з яких представляє собою гнучку накладку, розташовану над дренажним отвором і утворить на поверхні полотнища контактну поверхню клапана, відповідно до винаходу клапан забезпечений розташованим над гнучкою накладкою ковпаком, корпус якого виконаний жорстким, а його опорна частина иполнена з розвиненою підошвою і розташована за зовнішнім кордоном контактної поверхні клапана. Порожнина, створена ковпаком над гнучкою накладкою, гідравлічно повідомлена за допомогою транзитних отворів з поровим простором захисного шару, а при розкритті напірної ґрунтовою водою контактної поверхні клапана за допомогою випускних отворів з дренажним отвором. Дренажний отвір має переважно колоподібний вид, а ковпак має переважно вигляд перевернутої тарілки. Транзитні отвори виконані у вигляді перфорації в корпусі ковпака і / або у вигляді щілин між підошвою опорної частини ковпака і полотнищем.
Додатково, гнучка накладка, в разі розташування її повністю в межах порожнини, виконана з більш жорсткого матеріалу, ніж матеріал полотнища, і створює за своїм периметру випускні отвори у вигляді єдиної випускний щілини. Гнучка накладка, в разі розташування на ній ковпака, виконана з більш еластичного матеріалу, ніж матеріал полотнища, при цьому під ковпаком у гнучкій накладці на відстані від дренажного отвору виконані випускні отвори. Доцільно в гнучкою накладці виконати вирізи з утворенням виносних пелюсток. При цьому голови вирізів слід розташувати в порожнині і утворити, таким чином, випускні отвори, а ковпак розташувати на виносних пелюстках, товщина і жорсткість яких повинні бути достатніми для освіти між полотнищем і підошвою опорної частини ковпака транзитних щілин.
Ознаки, що відрізняють пропонований протифільтраційний екран від найбільш близького до нього екрана, відомого по А.с. СРСР №1666618 (прототип), передбачають наявність водопроникної жорсткого ковпака і характеризують виконання цього ковпака за вказаними вище правилами. Ці ознаки зумовлюють повне запобігання тиску грунту захисного шару на контактну поверхню клапана і забезпечують, таким чином, роботу клапана незалежно від товщини над ним захисного шару.
Пропонований протифільтраційний екран ілюструється кресленнями, на яких зображені:
на фіг.1 - фрагмент екрану в прикладі 1, план, захисний шар не показаний;
на фіг.2 - розріз А-А на фіг.1 (варіант 1), ковпак спирається на полотнище, а гнучка накладка розташована в порожнині під ковпаком;
на Фіг.3 - розріз А-А на фіг.1 (варіант 2), ковпак спирається на гнучку накладку, в якій в межах порожнини виконані випускні отвори;
на фіг.4 - фрагмент екрану в прикладі 2, план, захисний шар не показаний;
на фіг.5 - розріз Б-Б на фіг 4, ковпак спирається на виносні пелюстки гнучкої накладки з утворенням випускних і транзитних отворів.
Протифільтраційний екран складається з полотнища 1, розташованого між захисним 2 і підстильним 3 шарами. Полотнище 1 виконано суцільним з рулонного матеріалу, переважно полімерної плівки або бентонітових матів, а шари захисний 2 і підстильний 3 виконані з фільтруючого грунту заданого зернового складу.
У полотнище 1 виконані дренажні отвори 4, перекриті клапанами 5. Кожен клапан 5 складається з гнучкої накладки 6, розташованої над дренажним отвором 4 і утворює на площині полотнища 1 контактну поверхню 7, і ковпака 8, розташованого над гнучкою накладкою 6 і утворює над нею порожнину 9. Кожне дренажний отвір 4 виконано круглим, а ковпак 8 має вигляд перевернутої тарілки. Корпус 10 ковпака 8 виконаний жорстким, а його опорна частина 11 виконана з розвиненою підошвою 12 і розташована за зовнішнім кордоном 13 контактної поверхні 7, яка при розкритті утворює контактну щілину 14.
Корпус 10 ковпака 8 виконаний з перфорацією, що утворює транзитні отвори 15, які забезпечують гідравлічну зв'язок порожнини 9 з поровим простором захисного шару 2. Гнучка накладка 6 виконана з більш жорсткого матеріалу, ніж матеріал полотнища 1, наприклад з гумотканинного листа, розташована повністю під ковпаком 8 в порожнині 9 з утворенням по своєму периметру випускний щілини 16 (фіг.2).
Ковпак 8 може бути розташований на гнучкій накладці, що має достатні для цього розміри. В цьому випадку гнучка накладка 6 виконується з більш еластичного матеріалу, ніж матеріал полотнища 1, наприклад з полімерної плівки, коли полотнище 1 виконано з бентонітових матів. При цьому випускні отвори 17 виконуються в гнучкою накладці 6 і розташовуються під ковпаком 8 в межах порожнини 9 на відстані від дренажного отвору 4.
Клапан 5 на суцільному полотнище 1 виконують одночасно з укладанням грунту захисного шару 2 або після, наприклад при експлуатації екрану, з виконанням в захисному шарі 2 лунок 18. При цьому в полотнище 1 вирізують дренажні отвори 4, наприклад, колоподібного виду, які накривають гнучкими накладками 6 і встановлюють ковпаки 8. Від зсувів гнучкі накладки 6 і ковпаки 8 доцільно за допомогою дискретного приклеювання закріпити на полотнище 1.
Протифільтраційний екран працює наступним чином.
При заповненому каналі (або іншої ємності) через захисний шар 2 і перфорований ковпак 8 вода проникає в порожнину 9 і своїм гідростатичним тиском притискає зверху гнучку накладку 6 до полотнища 1 в межах контактної поверхні 7 клапана 5, перекриваючи дорогу до фільтраційним втрат через екран.
При високому стоянні грунтових вод, що мають тиск вищий, ніж в каналі, через підстильний шар грунтова вода просочується до дренажного отвору 4, піднімає гнучку накладку 6 і, розкриваючи в межах порожнини 9 контактну поверхню 7, утворює між полотнищем 1 і гнучкою накладкою 6 контактну щілину 14. З цієї щілини 14 грунтова вода проходить в порожнину 9, а потім через випускну щілину 16 (фіг.2) або випускні отвори 17 (фіг.3) і через транзитні отвори 15 грунтова вода надходить в захисний шар 2 і виливається на його поверхню .
Приклад 2 (фіг.4 і 5)
Відмінність проти фільтраційного екрана від вищеописаного в прикладі 1 екрана полягає в тому, що в гнучкою накладці 6, виконаної з більш еластичного матеріалу, ніж матеріал полотнища 1, додатково виконані вирізи 19 з утворенням між ними виносних пелюсток 20. Голови 21 вирізів 19 розташовані в порожнині 9 і утворюють випускні отвори 17, а ковпак 8 розташований на виносних пелюстках 20, товщина і жорсткість яких забезпечують освіту між полотнищем 1 і підошвою 12 опорної частини 11 ковпака 8 транзитних щілин 22.
Установку ковпака 8 на полотнище 1 доцільно здійснювати разом з гнучкою накладкою 6, прикріпленої виносними пелюстками 20 до його підошві 12.
Особливістю конструкції такого екрану є те, що гнучка накладка 6 забезпечена вирізами 19. Ці вирізи 19 в межах порожнини 9 додатково підвищують, в порівнянні з гнучкою накладкою в прикладі 1, деформативність гнучкою накладки 6, що підвищує як водонепроникність контактної поверхні 7 клапана 8 при тиску води зверху, так і якість розкриття контактної поверхні 7 при тиску води знизу.
Пропонований протифільтраційний екран в порівнянні з відомим екраном більш простий у виготовленні, так як полотнище укладається на рівну поверхню підстилаючого шару при постійній товщині захисного шару. Додатково, екран має підвищену експлуатаційну надійність за рахунок високої ремонтопридатності клапанів і простоти робіт при створенні нових клапанів, в разі появи в них необхідності.
2 - захисний шар
3 - підстильний шар
4 - дренажний отвір
6 - гнучка накладка