Линия и способ изготовления и монтажа металлочерепицы

Авторы патента:

Шаталов Геннадий Анатольевич (RU)

B21D5/10 - для изготовления труб

Владельцы патента RU 2378071:

Шаталов Геннадий Анатольевич (RU)

Изобретение относится к области обработки металла давлением, а именно для изготовления металлочерепицы из листа шириной 1250 мм, предназначенной для использования при интенсивности дождя 20-минутной обеспеченности для данной местности. Получают лотки и водораздельные поверхности различной геометрической формы с помощью линии, содержащей прокатный стан с набором формующих валков, пресс и ножницы. Формируют каскады поперечным прессованием. Причем лотки выполняют в количестве 3-6, каждый высотой 20 мм, равной 3-кратной глубине расчетного живого сечения. Монтаж металлочерепицы осуществляют на водоотводящей поверхности, выполненной с углом наклона не менее 20°. Расширяются технологические возможности. 3 н.п. ф-лы, 4 ил., 5 табл.

Линия относится к области обработки металла давлением, области строительства, а именно изготовлению кровельного покрытия из тонколистовой стали, и способам наведения наиболее экономичного профиля и монтажа покрытия с уклоном, обеспечивающим и экономию на длине ската покрытия, и водоотведение атмосферных осадков в любой местности за пределы стеновых ограждающих конструкций в зависимости от интенсивности дождя для данной местности.

Известен профилированный лист по патенту RU 2220803 от 10.01.2004, авт. Курчаков Н.М.

Профилированный лист в сечении представляет трапецеидальный профиль, по длине листа имеются синусоидальные водораздельные и лотковые площадки.

Недостатки: в лотке, где происходит сопряжение со смежным листом, при эксплуатации покрытия во время дождя струя воды в каждом периоде синусоиды ударяется в место сопряжения, переполняет лоток и проникает под верхний лист сопряжения.

Известна «Черепица" SU 1815316 от 15.05.93, бюл. №18. Черепица состоит из квадратной или ромбической пластины и пяти клинообразных ребер.

Недостатки: высокая трудоемкость при монтаже.

Известен профилированный лист с продольными и поперечными гофрами, см. кн.: Тришевский И.С. Холодногнутые профили проката. Киев, 1967, стр.68.

Недостатки: преследуется только цель жесткости конструкции.

Известен «Кровельный щит для наклонных крыш» RU 2053039 С1, B21D 7/00, авт. А.Амброш.

Кровельный щит для наклонных крыш состоит из бетонной панели с арматурой без стропил и прогонов с ригелями, перпендикулярными к нижнему поясу панели.

Недостатки: применение строительных конструкций с большим весом требует применения более мощных грузоподъемных механизмов, появляется трудно разрешимая задача при необходимости изменения угла ската крыши.

Известен «Листовой гофрированный профиль» RU 2107571 С1, B21D, 13/00, авторы В.А.Лесин и др.

Листовой гофрированный профиль представляет собой элемент кровельного покрытия из металлического листа толщиной 0,5-1 мм с размерами 530×490 мм, у которого в сечении короткой стороны кривая линия - циклоида, водораздельную часть которой характеризует шипообразный выступ, а лотковую часть характеризует части окружностей с центрами, расположенными на прямой линии и равноудаленными друг от друга; в сечении по длинной стороне указанный групповой лотковый профиль с одним уступом с высотой не более 20 мм.

Недостатки: низкая технологичность при изготовлении и монтаже кровли.

Известен также «Способ изготовления листового профиля» RU 2272688 С1, авторы А.Г.Исламов и др.

Изготовление продольного гофра выполняют на многоклетьевом стане с нужным профилем (трапецеидальным, синусоидальным, циклоидальным и т.д.), а изготовление поперечных гофр, поверх продольных, выполняют штампом силовой установки, затем отрезают нужное количество профилированного листа одинаковой длины. Изготовленное таким способом изделие характеризуется размерами: длина изделия 11900 мм, ширина - 1176 мм, количество лотков - 6, шаг между лотками - 183,3 мм, число поперечных гофр - 34, шаг между гофрами - 350 мм.

Прототипом изобретения принят «Способ изготовления листового профиля» RU 2272688 С1, авторы А.Г.Исламов и др. от 27.03.06.

Недостатки: способ не предполагает изготовления изделий с наиболее экономичными характеристиками элементов черепицы в зависимости от минимального угла ската и, наоборот, при любом угле ската крыши не рекомендует характеристик элементов металлочерепицы, количество продольных валков для формирования водоразделов и лотков, их высоту, а также шаг и высоту поперечного сдвига назначают только из условий придания продольной и поперечной жесткости, а также внешнего восприятия получаемой формы, без учета экономии площади листа, не рекомендует характеристик элементов металлочерепицы в зависимости от дождей различной интенсивности для кровель в разных географических условиях.

Техническая задача линии и способа изготовления металочерепицы: создание форм черепичных покрытий с учетом экономии листа и жесткостей в продольном и поперечном направлениях, с сохранением водоотводящих свойств покрытий при минимальных углах наклона водоотводящей поверхности, а также конструкции лотковых и водораздельных частей черепицы для крыш для любых углов ската покрытия.

Техническая задача решается в два приема: сначала изготавливается профилированный лист с формированием водораздельной и лотковой части с расчетным шагом по синусоидальной, линии трапеции, или другой линии с учетом формирования каскадов с расчетным шагом поперечного прессования (см. обоснование); предварительно, первое - для экономии энергозатрат при изготовлении профлиста назначают минимальное количество лотков; второе - для гарантированного водоотведения определяют геометрические и гидротехнические характеристики лотка любой формы (трапецеидальной, синусоидальной, циклоидальной, овальной, волновой), в том числе высоту и значения по ширине лотка, расчетное живое сечение и гидравлический радиус; третье - выбирают угол наклона покрытия крыши исходя из условий экономии покрытия и гарантированного водоотведения. Предоставлен для рассмотрения расчет трапецеидального профиля ввиду простоты расчета.

Линия содержит: многоклетевой прокатный стан 1 с набором формующих валков различного профиля (трапецеидального, синусоидального, циклоидального, овального, волнового) 2, соответствующий пресс 3 для получения поперечного ребра жесткости требуемой глубины, соответствующие ножницы 4 для получения профильного листа требуемой длины (фиг.1).

Пример конкретного выполнения: лист из рулонной заготовки заправляют между формующими валками 2 прокатного стана 1. После прохождения цикла наведения водораздельной и лотковой поверхности, после получения поперечного ребра жесткости на прессе 3 лист отрезают ножницами 4 и складируют для отправки потребителю.

Предложенная линия и способ делают возможным создание наиболее рациональной формы профильного, а также профильно-черепичного изделия для использования как кровельного покрытия при любых интенсивностях дождя, в т.ч. в условиях ливней.

Обоснование параметров продольного профилирования.

Лист с рулона, проходя между валками, в результате деформаций получает, к примеру, трапецеидальные русла (лотки) 5, одновременно будущие жесткости между короткими сторонами покрытия в количестве от трех до шести. Трапецеидальный (синусоидальный, циклоидальный, овальный, волновой) лоток назначают в зависимости от длины ската и угла наклона водоотводящей поверхности и интенсивности дождя для данной местности продолжительностью 20 минут (фиг.1-4).

Обоснование параметров поперечного профилирования.

Шаг поперечного прессования 7 (для черепицы) назначают от 0,25 до 0,55 ширины изготовленного профилированного листа.

Обоснование параметров угла наклона водоотводящей поверхности.

Высоту лотка назначают не менее 20 мм с запасом от глубины потока в лотке, для пропуска дождевого потока с интенсивностью продолжительностью 20 минут и пропуска ливневого потока с минимальным наклоном водоотводящей поверхности и для сохранения архитектурного впечатления - 20 градусов (фиг.2, 3).

Пример расчета водоотводящего лотка в табличной форме.

Использованная техническая литература: A.M.Латышенков «Основы гидравлики», Гидрометиздат, Ленинград, 1971, стр.100, 101, таблица 6.1, (Коэффициенты шероховатости n), формула (6.6), стр.111-114; Н.Ф.Федоров и др. «Канализационные сети», М., Стройиздат, 1985, стр.84, 215, приложение 9 (Средние интенсивности дождя 20-минутной продолжительности), журнал «Природа», М.: Наука, 1973, №5, стр.8, колонка 2, строки снизу в количестве пяти и колонка 3, строки 1-4 сверху, стр.9, рис.1, стр.17, рис.8 (Карта испарения, соответствующая изолиниям выпадения осадков, в мм, и подобных изолиний интенсивности дождя по континентам).

Используемые формулы и обозначения:

ω=(b+mh)h;

X=b+2h+√1+m²;

R=ω/X;

С=1/n+(27, 5-300 n) lg R;

v=C√Ri; i=(v²/C²R);

v=q/ω; q=ωv.

Производные выражения, применяемые в расчете: √R; lg R; √i, нужны для определения коэффициента Шези, C√R и C²R нужны для определения скорости потока в конце лотка другим способом, для определения угла наклона дна лотка:

h - высота наполнения лотка водой перед сбросом с кровли (м);

ω - площадь живого сечения (м²);

n - коэффициент шероховатости, n=0,014;

X - смоченный периметр (м);

R - гидравлический радиус (м);

С - коэффициент Шези, определенный по формуле И.И.Агроскина;

v - скорость потока в конце лотка (м/сек);

i - уклон дна лотка, соответствующий тангенсу угла уклона лотка;

m - характеристика трапеции, m=1, (заложение откоса лотка);

q - интенсивность дождя продолжительностью 20 минут.

Исходя из приложения 9 для местности городов Липецк, Смоленск и др. наполнение лотка должно быть около 0,003 метра, т.е. 3 мм, см. кн.: Н.Ф.Федоров и др. Канализационные сети, стр.216, М., Стройиздат, 1985. Аналогично проводят проверку достаточности глубины лотка для других мест.

Запас высоты лотка назначается, чтобы исключить протекание ливневого дождя под верхний лист при ветре, встречном водостоку, и при наледи в зимне-весенний период, при запыленности, препятствии водостоку опавшими листьями в осенне-зимний период, при ошибках в монтаже при невертикальности плоскости с вертикалью и линией ската (осью дна лотка).

Расчетная ширина водосбора для одного лотка:

b=bp+bл+2 mh;

где b - ширина водосбора одного лотка; bp - ширина водораздельной части;

bл - ширина лотка по дну; m - заложение боковой поверхности; h - высота лотка. Расчетная площадь водосбора для одного лотка:

S=b×I; где I - длина водосборной площадки в плане.

Очередность выполнения расчета выполняют по колонкам таблиц слева направо. Пример табличного расчета для шестилоткового профильного листа пятиметровой длины в плане и площади 6 м² в плане. Площадь в плане, обеспечиваемая одним лотком, 1 м². Очередность выполнения расчета выполняют по колонкам таблиц слева направо.

Таблица 1
Интенсивность дождя 20-минутной обеспеченности - 206 л/с на 1 га
h (м)	b (м)	ω (м²)	Х (м)	R (м)		lg R	С
0,0015	0,02	0,0000302	0,02423	0,00124845	0,035333	-2,9036288	3,77402	0,13334
0,003	0,02	0,000069	0,02826	0,00244161	0,049412	-2,6112323	10,5614	0,50185
0,004	0,03	0,000136	0,04128	0,00317757	0,056369	-2,4979048	13,2273	0,74561
Продолжение таблицы 1
C²R	v (м/с)	i			q (л/с с га) q (л/с с 1 м²)	ωv=q (м³/с c1 м²)	α° arc tg i
0,017781	0,6821192	26,167628	5,1155742	0,6820914	206 0,0206	0,0000206	88,5499
0,251853	0,2985507	0,3539069	0,5949007	0,2985509			19,489
0,55594	0,15147	0,0430479	0,2074800	0,157156			2,464

Анализ показателей таблицы свидетельствует, что уклон крыши 20° обеспечивается в лотке с живым сечением в пределах 0,000069 м² и смоченным периметром от 0,02826 м, с наполнением лотка 3 мм. Конструкция лотка с учетом запаса должна иметь высоту не менее 20 мм.

Пример табличного расчета для пятилоткового профильного листа пятиметровой длины в плане и площади 6 м² в плане. Площадь в плане, обеспечиваемая одним лотком, 1,2 м².

Таблица 2
Интенсивность дождя 20-минутной обеспеченности - 206 л/с на 1 га
h (м)	b (м)	ω (м²)	Х (м)	R (м)		lg R	С
0,0025	0,03	0,0000812	0,03705	0,00219298	0,046829	-2,8965329	9,47468	0,44370
0,003	0,03	0,000099	0,03846	0,00257410	0,050735	-2,5893745	11,0961	0,56296
0,007	0,03	0,000259	0,04974	0,005207076	0,072160	-2,2834060	18,2252	1,31513
Продолжение таблицы 2
C²R	v (м/с)	i			q (л/с с га) q (л/с с 1,2 м²)	ω v=q (м³/с с 1,2 м²)	α° arc tg i
0,196871	0,304246	0,4701837	0,6856997	0,304244	206	0,00002472	25,182
0,316927	0,249696	0,1904171	0,4363681	0,2456578	0,02472		10,781
1,729574	0,095444	0,0052669	0,0725734	0,0954434			0,30177

Анализ показателей таблицы свидетельствует, что уклон крыши 20° обеспечивается в лотке с живым сечением в пределах 0,0000812-:-0,000099 м² и смоченным периметром от 0,03705 до 0,03846 м, с наполнением лотка 3 мм. Конструкция лотка с учетом запаса должна иметь высоту не менее 20 мм.

Пример табличного расчета для четырехлоткового профильного листа пятиметровой длины в плане и площади 6 м² в плане. Площадь в плане, обеспечиваемая одним лотком, 1,5 м².

Таблица 3
Интенсивность дождя 20-минутной обеспеченности - 206 л/с на 1 га
h (м)	b (м)	ω (м²)	Х (м)	R (m)		lg R	С
0,0025	0,03	0,0000812	0,03705	0,00219298	0,046829	-2,8965329	9,47468	0,44370
0,003		0,000099	0,03846	0,00257410	0,050735	-2,5893745	11,0961	0,56296
0,007		0,000259	0,04974	0,005207076	0,072160	-2,2834060	18,2252	1,31513
Продолжение таблицы 3
C²R	v (м/с)	i			q (л/с с га) q (л/с с 1,5 м²)	ω v=q (м³/c с 1,5 м²)	α° arc tg i
0,196871	0,380541	0,7355668	0,8576519	0,3805401	206	0,0000309	36,3369
0,316927	0,312121	0,3010776	0,5487054	0,3088891	0,0309		16,5758
1,729574	0,347490	0,0698146	0,2642245	0,3474896			3,9936

Пример табличного расчета для трехлоткового профильного листа пятиметровой длины в плане и площади 6 м² в плане. Площадь в плане, обеспечиваемая одним лотком, 2,0 м².

Таблица 4
Интенсивность дождя 20-минутной обеспеченности - 206 л/с на 1 га
h (м)	b (м)	ω (м²)	Х (м)	R (м)		lg R	С
0,0025	0,03	0,0000812	0,03705	0,00219298	0,046829	-2,8965329	9,47468	0,44370
0,003		0,000099	0,03846	0,00257410	0,050735	-2,5893745	11,0961	0,56296
0,005		0,000155	0,0441	0,003514739	0,059285	-2,4541070	14,2479	0,84475
Продолжение таблицы 4
C²R	v (м/с)	i			q (л/с с га) q (л/с с 2 м²)	ω v=q (м³/c с 2 м²)	α° arc tg i
0,196871	0,507389	1,3076765	1,1435366	0,507387	206	0,0000412	52,594
0,316927	0,416161	0,4833620	0,6952424	0,391393	0,0412		25,7973
0,7160588	0,159073	0,03545963	0,1883073	0,159072			2,310

Анализ показателей таблицы свидетельствует, что уклон крыши 20° обеспечивается в лотке с живым сечением в пределах 0,000099-:-0,000155 м² и смоченным периметром от 0,03846 до 0,0441 м, с наполнением лотка 3 мм. Конструкция лотка с учетом запаса должна иметь высоту не менее 20 мм.

Пример табличного расчета для шестилоткового профильного листа пятиметровой длины в плане и площади 6 м² в плане, при высоких значениях интенсивности дождя (500 и более литров на гектар в секунду) для лотка, обслуживающего водосбор с 1 м² в плане покрытия.

Анализ показателей таблицы свидетельствует, что все уклоны крыши обеспечивают указанные дождевые потоки лотками шириной по дну 0,03 м и указанной глубиной заполнения. Наиболее экономичным является заполнение лотка 0,005-0,06 м и наклоном крыши, близким к 20°. Углы 3,9936; 6,7851 градусов непривлекательны с позиции архитектуры, а угол 43,665 градусов неэкономичен. Конструкция лотка с учетом запаса должна иметь высоту не менее 3-кратной глубины расчетного живого сечения, т.е. 20 мм.

Назначить параметры размеров лотка по заданному углу наклона не представляется возможным ввиду отсутствия методики такого расчета для малых значений расходов, поэтому заданный угол определяют подбором геометрических и гидротехнических параметров лотков, выбирая нужные сечения из таблиц, составленных по предъявленной методике.

По всем приемлемым образцам лотков наблюдается распределение скорости потока от 0,25 до 0,5 м/с, о правильности в расчетах можно судить из равенства скорости потока, определенной различными способами в колонках «v» и .

Ввиду поперечного прессования профилированного листа образуются перепады, и поэтому в этом случае рекомендуемые углы должны применяться для участков профилирования каждого из разделенного потока.

1. Способ изготовления металлочерепицы из листа шириной 1250 мм, предназначенной для использования на водоотводящей поверхности с углом наклона не менее 20° в местности с интенсивностью дождя 20-минутной обеспеченности, включающий формирование лотков в количестве 3-6 и водораздельных поверхностей различной геометрической формы формирующими валками прокаткой, а формирование каскадов - поперечным прессованием.

2. Линия для изготовления металлочерепицы из листа шириной 1250 мм, предназначенной для использования на водоотводящей поверхности с углом наклона не менее 20° в местности с интенсивностью дождя 20-минутной обеспеченности, содержащая прокатный стан с набором формующих валков для получения различной геометрической формы водораздельных поверхностей и лотков с изменением их количества от 3 до 6, пресс и ножницы.

3. Металлочерепица, отличающаяся тем, что она изготовлена способом по п.1.

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к гнутым профилям проката. .

Трубоформовочный стан // 2365449

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к оборудованию для формовки труб треугольного поперечного сечения из сварных круглых. .

Способ окончательной формовки труб большого диаметра из u-образной заготовки и устройство для его осуществления // 2340422

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении длинномерных трубчатых заготовок большого диаметра. .

Штамповый инструмент для изготовления труб большого диаметра из трубной заготовки прессовой формовкой // 2340421

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к штамповым инструментам для прессовой формовки. .

Прокатный стан для изготовления трубы из тонколистовой стали // 2320442

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности для изготовления водосточных труб. .

Способ изготовления металлической трубы // 2287390

Изобретение относится к технологии изготовления труб шовной сваркой и может быть использовано при изготовлении металлических и металло-полимерных труб (МПТ). .

Профилегибочный стан // 2276627

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. .

Оправка для обжатия труб с внутренним фальцевым швом // 2270731

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к профилегибочному инструменту для изготовления труб с внутренним фальцевым швом, используемых в качестве несущих опор раздвижных карнизов.

Пресс для формования труб большого диаметра // 2240232

Изобретение относится к прессу для формования труб большого диаметра из U-образно сформованных листов в цилиндрическую заготовку со шлицем. .

Способ формирования нефтегазопроводной трубы // 2239504

Изобретение относится к трубопроводному транспорту нефти и газа. .

Способ изготовления стальной трубы большого диаметра // 2456108

Изобретение относится к способу изготовления стальных труб, при котором из стального листа или рулонной листовой стали в процессе гибки формируется тело трубы круглого поперечного сечения, в последующем процессе сварки осуществляется сварка вдоль обращенных друг к другу продольных кромок для изготовления продольного шва, после чего труба подвергается обработке для снятия напряжений

Способ изготовления сварных труб большого диаметра // 2486981

Изобретение относится к производству сварных труб большого диаметра

Способ изготовления трубы // 2493927

Заявленное изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано для изготовления сварных труб. При строжке продольные кромки листа срезают под косым углом или под двойным углом к плоскости листа, осуществляют подгибание кромок листа, предварительную и окончательную формовку. После окончательной формовки получают заготовку, продольные кромки которой заходят друг на друга без их совмещения. Далее совмещают продольные кромки заготовки путем приложения раздающего усилия внутри заготовки с обеспечением предварительно напряженного состояния в трубе, а затем осуществляют сварку продольного шва. Повышается надежность. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство чистовой обработки переменной структуры для станка для изготовления труб // 2510300

Изобретение относится обработке металлов давлением и может использоваться в станках для изготовления труб. Две плиты неразъемно соединены друг с другом и выполнены с возможностью скольжения вдоль двух вертикальных плеч, на которых расположены формующие ролики, установленные на башмаках, выполненных с возможностью скольжения в радиальных направляющих, выполненных в плитах. При этом башмаки перемещаются рычагами, шарнирно соединенными с плитами и соединенными друг с другом соединительными штоками, два из которых шарнирно соединены с рычагами, шарнирно соединенными с плитами и прикрепленными к основанию. Расширяются технологические возможности и повышается производительность. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ изготовления конусообразных труб для теплообменных аппаратов и устройство для его осуществления // 2516334

Изобретение относится к энергетическому и химическому машиностроению, в частности к производству труб с переменными диаметрами по длине и может быть использовано в производстве конусообразных теплообменных аппаратов. Гибку и последующую формовку ведут последовательным воздействием на развертку трубы в виде трапеции с прямоугольными концевыми участками, начиная от малого основания с последовательно уменьшающимся усилием - и последовательно уменьшающимся интервалом времени, а на концах изготовляемой трубы формируют цилиндрические участки. Используют гибочный пуансон с секциями, концевыми секциями и направляющим устройством, а также формующий пуансон с секциями, концевыми секциями и направляющим устройством. Матрица выполнена в виде углубления и впрессована в станину. Секции гибочного и формующего пуансонов имеют плавно меняющиеся поперечные сечения и разные длины, соответствующие переменным по длине участкам матрицы. Все секции гибочного и формующего пуансонов соединены между собой с возможностью перемещения «верх-вниз». При этом концевые секции гибочного и формующего пуансонов имеют постоянное поперечное сечение и соединены с секциями гибочного и формующего пуансонов с возможностью перемещения «верх-вниз». Расширяются технологические возможности и повышается производительность.2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ формования и формовочная машина // 2551722

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способу формования круглой стальной трубы из листового материала и формовочной машины. Используют вращающийся блок, который вращательно перемещает по бесконечной трассе цепочку штампов, имеющую штампы с направленными наружу и способными к повороту формовочными калибрами на этапе обжима на ранней стадии формования. При этом формовочный калибр каждого штампа удерживает край заготовки для поворотного перемещения штампа и изменения его положение на заданный угол и осуществления гибки. Повышается точностью размеров. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил., 5 пр.

Способ изготовления тонкостенных осесимметричных оболочек // 2635980

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении тонкостенных оболочек. Элементы оболочки изготавливают раздельно и проводят их окончательную упрочняющую термообработку, причем посадочные поверхности у торцов первого элемента выполняют охватывающими посадочные поверхности, а у второго и третьего элемента - с ответными им охватываемыми поверхностями с размерами, обеспечивающими гарантированный натяг и герметичность в соединении. При этом соединение элементов оболочки осуществляют с нагревом первого элемента с охватывающими посадочными поверхностями до температуры, обеспечивающей сохранение прочностных свойств сплава, из которого изготовлен элемент, и гарантированное превышение размеров охватывающих посадочных поверхностей первого элемента над ответными им размерами охватываемых посадочных поверхностей второго и третьего элементов. Расширяются технологические возможности и повышается геометрическая точность оболочек. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.