СОЕДИНЕНИЕ ТРУБ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована преимущественно для соединения секций газоходов и газоотводящих стволов дымовых и вентиляционных труб из полимерных композиционных материалов.
Известно клеевое раструбное соединение труб одного диаметра, когда конец одной трубы плотно вставляется в расширенную внутреннюю часть другой трубы, при этом на сопрягаемые поверхности нанесен клеевой состав, при отверждении которого получается герметичное соединение, способное за счет клеевого соединения сопрягаемых поверхностей воспринимать осевые усилия [1]. Однако для труб большого диаметра (1 м и более) это соединение трудно выполнить, поскольку для обеспечения прочности толщина клеевой прослойки не должна превышать 0,8 мм, а такую точность подготовки концов труб большого диаметра получить сложно и трудоемко.
Известно соединение вертикально установленных и подвешенных по отдельности к несущим конструкциям решетчатой башни секций газоотводящего ствола из труб с обращенным вверх раструбом, в который с зазором 10…30 мм входит нижний конец выше расположенной трубы, при этом зазор между сопрягаемыми поверхностями конца трубы и раструба заполнен уплотняющим составом [2]. Наличие зазора между сопрягаемыми поверхностями трубы и раструба и соответственно исключение точной подгонки размеров конца трубы и раструба упрощает подготовку концов труб и сборку соединения. Однако из-за большой толщины прослойки уплотняющего состава, например клеевого, от усадочных деформаций нарушается его сцепление с сопрягаемыми поверхностями и для исключения передачи через стык осевых усилий секции трубы подвешиваются по отдельности к башне с помощью силовых элементов. Это усложняет конструкцию соединения и его сборку в сооружении.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому объекту является соединение труб одного диаметра, при котором конец одной трубы вставлен в расширенную с торца внутреннюю часть другой трубы, с зазором между сопрягаемыми поверхностями концов трубы, заполненным уплотняющим составом, при этом концы труб связаны посредством соединенных между собой болтами силовых элементов в виде установленных снаружи соединения по его периметру по совпадающим осям парных столиков, каждый из которых закреплен к концевым частям сопрягаемым труб [3].
Соединяемые между собой силовые элементы, каждый из которых закреплен к сопрягаемым концам труб, обеспечивают передачу через соединение осевых усилий, а заполняющий зазор состав выполняет функцию герметизации.
Однако такое соединение тоже сложно по конструкции и трудоемко в сборке из-за наличия наружных силовых элементов и необходимости соединения их болтами.
Полезная модель решает задачу упрощения конструкции соединения и облегчения его сборки.
Для этого в соединении труб одного диаметра, при котором конец одной трубы вставлен в расширенную с торца внутреннюю часть другой трубы, с зазором между сопрягаемыми поверхностями концов трубы, заполненным уплотняющим составом, при этом концы труб связаны посредством соединенных между собой силовых элементов, каждый из которых закреплен к концевым частям сопрягаемым труб, согласно полезной модели, силовые элементы выполнены в виде обращенных внутрь зазора выступов, при сборке соединения заходящих один за другой, а связь силовых элементов между собой осуществлена посредством уплотняющего состава, который выполнен твердеющим. При этом выступы на концевых частях сопрягаемых труб могут быть выполнены кольцевыми, скругленными и смещены относительно друг друга, а обращенные внутрь зазора поверхности выступов на концах сопрягаемых труб могут быть одинакового или близкого друг другу диаметра.
Силовые элементы в виде выступов, обращенных внутрь зазора между сопрягаемыми поверхностями труб, и совмещение уплотнения зазора с соединением между собой силовых элементов посредством твердеющего уплотняющего зазор состава упрощает конструкцию соединения и облегчает его сборку при обеспечении возможности передачи осевых усилий с одной трубы через выступ на ней, твердеющий состав на другую трубу через выступ на этой трубе. Кольцевая форма выступов за счет возможности изготовления их намоткой облегчает подготовку концов труб под соединение. Скругленная форма и смещение выступов относительно друг друга облегчают заполнение зазора, то есть сборку соединения. Выполнение обращенных внутрь зазора поверхностей выступов на концах сопрягаемых труб одинакового или близкого друг другу диаметра обеспечивают простую свободную или с небольшим натягом сборку соединения.
На фиг.1, 2, 3 показаны продольные разрезы вариантов соединения труб со сплошной стенкой, на фиг.4 - продольный разрез соединения труб с трехслойной стенкой.
Соединение содержит соединяемые трубы 1 и 2, конец трубы 2 имеет внутреннее расширение, например раструб 3, в который с зазором 4 входит конец сопрягаемой трубы 1. На сопрягаемых концевых частях труб 1 и 2 закреплены (например приклеены) или выполнены заодно с трубами 1 и 2 выступы 6 и 7, обращенные внутрь зазора 4 и заходящие при сборке соединения один за другой. Таких выступов на каждой из труб может быть несколько. Выступы 6, 7 на концевых частях сопрягаемых труб 1, 2 могут быть выполнены кольцевыми, скругленными и смещены относительно друг друга, а обращенные внутрь зазора поверхности выступов 6 и 7 на концах сопрягаемых труб 1 и 2 имеют предпочтительно одинаковый или близкий друг другу диаметр.
Зазор 4 между сопрягаемыми поверхностями конца трубы 1 и внутреннего расширения 3 трубы 2, в том числе между выступами 6 и 7, заполнен твердеющим уплотняющим составом 5, например цементным раствором или эпоксидным компаундом. На противоположной от торца трубы 2 внутренней поверхности расширения 3 выполнен уступ 8. При соединении труб со сплошной стенкой внутреннее расширение 3 конца трубы 2 образует выступающий наружу раструб, а при соединении труб с трехслойной стенкой, которая имеет в среднем слое утеплитель 9, внутреннее расширение 3 выполнено в пределах общей толщины стенки трубы 2. На торце трубы 1 может быть установлен герметизирующий вкладыш 10, препятствующий вытеканию уплотняющего состава 5 при заполнении зазора 4, если этот состав недостаточно вязкий. Для препятствия вытеканию уплотняющего состава 5 в случае необходимости регулирования взаимного положения труб 1 и 2, может быть выполнен фартук 11 на конце трубы 1, входящий в проточку 13 на трубе 2, или эластичный вкладыш 12, закрепленный на внутренней поверхности расширения 3 трубы 2 в зоне, удаленной от торца трубы 2 далее положения последнего выступа 6 трубы 1. Выступы 6 и 7 образуют в затвердевшем составе 5 канавки, в которые они входят и препятствуют взаимному смещению труб 1 и 2.
Устройство работает следующим образом.
При сборке соединения конец трубы 1 вдвигается в расширенную внутреннюю часть 3 трубы 2. При этом наружный выступ 6 трубы 1 свободно или с небольшим натягом заходит за внутренний выступ 7 расширения 3 трубы 2 на нужную глубину или до упора торцом трубы 1 в уступ 8. Затем зазор 4 заполняют пластичным, впоследствии твердеющим уплотняющим составом 5, например цементным раствором или эпоксидным компаундом. Скругленная форма и смещение выступов 6 и 7 относительно друг друга облегчают заполнение зазора. При этом выступы 6 и 7 оказываются погруженными в этот состав 5, который после твердения жестко, как вкладыш, фиксирует между собой выступы 6 и 7. Даже при низкой прочности сцепления состава 5 с сопрягаемыми поверхностями труб 1 и 2 соединение труб воспринимает как сжимающие, так и растягивающие усилия посредством соединения между собой выступов 6 и 7 через кольцевой вкладыш из отвердевшего состава 5, расположенного между ними и за ними. Соединенные трубы могут также работать на изгиб, например от ветровой нагрузки или от собственного веса при горизонтальном положении труб, поскольку в нем обеспечена прочность сжатой и растянутой зоны. При этом за счет уплотняющего состава 5 обеспечена плотность и герметичность соединения.
По вариантам соединения на фиг.2 и 3 можно регулировать длину собираемой плети труб, то есть фиксировать нужную величину части трубы 1, вдвинутой в расширение 3 трубы 2.
По сравнению с прототипом заявляемое соединение проще по конструкции из за отсутствия наружных силовых элементов, а также в сборке, поскольку не требуется соединение болтами.
Источники информации
1. Проектирование, строительство и эксплуатация трубопроводов из полимерных материалов. (Справочник проектировщика) / А.Н.Шестопал, В.С.Ромейко, В.Е.Бухин и др. - М.: Стройиздат, 1985, с.240-241.
2. Защита строительных конструкций и технологического оборудования от коррозии / A.M.Орлов и др. - М.: Стройиздат, 1991. - с.183, рис.45.
3. Раструбное соединение: Патент на ПМ 83118 РФ: МПК-8 F16L 25/10, F16L 13/04 / Пазущан В.А., Никитин А.С., Маликов Д.А. и др. - Заявлено 17.12.2008; опубл. 20.05.2009, Бюлл. №14 (прототип).