ТРУБА, В ЧАСТНОСТИ ПЛАСТМАССОВАЯ ТРУБА ДЛЯ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
PIPE, IN PARTICULAR PLASTIC PIPE FOR SEWAGE PIPELINES

Изобретение относится к трубе, в частности к пластмассовой трубе для канализационных трубопроводов, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Для отвода сточных вод или дождевой воды на протяжении десятилетий используются пластмассовые канализационные трубы, составленные из отдельных трубных участков. При этом раструбный конец такой трубы снабжен канавкой, в который вставлено кольцевое уплотнение или манжетное уплотнение. Для соединения двух труб в раструб вдвигают гладкий конец другой трубы, при этом уплотнение зажимают между дном канавки и поверхностью гладкого конца вставленной трубы. По тому же принципу выполняют профильные детали, такие, как колена, ответвления, надвижные муфты, двухраструбные муфты, переходные детали и т.д. При этом приходится находить компромисс между требованиями обеспечения высокой герметичности и возможностью соединять трубы без приложения слишком больших усилий. Поэтому применение таких трубных систем допускается только в безнапорных линиях. Поскольку принцип выполнения уплотнения позволяет выполнять зажатие используемого уплотнения только в ограниченных пределах, такие системы труб применимы только ограниченно в областях защиты грунтовых вод.
Усилия, затрачиваемые для соединения двух труб, зависят от диаметра трубы или трубопровода и от вида используемого уплотнения. Такие трубы или профильные детали также содержат на гладком конце скос, также называемый „фаской". Она требуется для того, чтобы обеспечить возможность вдвигания в кольцевое уплотнение. Уплотнение, а также гладкий конец вставляемой трубы или профильной детали как правило снабжают смазочным средством, чтобы минимизировать трение и требуемые усилия. Если при продвижении гладкого конца трубы в муфту в случае неблагоприятных соотношений допусков используемое уплотнение частично или полностью выдавливается из канавки внутрь раструба, это может приводить к нарушениям уплотнения и к сужению сечения трубопровода.
Часто требуется предварительно производить пробную сборку. Для этого кольцевое уплотнение изымают из канавки, и трубы соединяют в порядке опробования. После того как найдены правильные профильные детали и участки трубопровода, кольцевое уплотнение снова вставляют в канавку муфты, и концы трубы соединяют. При этом не исключена возможность того, что вставить кольцевое уплотнение забудут, и ошибку обнаружат только после начала эксплуатации канализационного трубопровода.
Для модификации канализационного трубопровода часто требуется также разъединение существующих систем труб. Если проложенный трубопровод существует уже давно, это выполнить очень сложно и во многих случаях невозможно. В случаях так называемых сборно-разборных конструкций, например, для туалетов на площадках при проведении массовых мероприятий, для осушения строительных площадок или для временных канализационных установок, канализационные трубопроводы приходится часто соединять и снова разъединять на временной основе. В существующих системах это является очень трудоемкой задачей.
В соединениях шлангов, например, в системах садовых рукавов, известно использование резьбовых соединений, выполненных с возможностью навинчивания их элементов на соединительную деталь на конце трубы, причем посредством резьбового соединения кольцеобразно расположенные ламели соединительной детали вдавливаются в поверхность шланга и путем прижатия посредством втулки соединительной детали создают выдерживающее давление уплотнение.
В области напорных водопроводов для жестких трубопроводов известна также возможность установки на соединительные детали навинчиваемых колпачков, в которых при навинчивании резьбового кольца на соединительную деталь укрепляемая труба фиксируется ламелями соединительной детали, и герметизация между соединительной деталью и трубой достигается посредством кольцевого уплотнения, которое прижимается к поверхности фиксируемой трубы. Допуски, которые требуется соблюдать при этом, для больших диаметров труб не могут быть достигнуты.
В основе изобретения лежит задача создания такой трубы, в частности, пластмассовой трубы для канализационных трубопроводов, которая позволяет получать улучшенную по сравнению с известными системами герметизацию для вдвигаемого в пластмассовую трубу гладкого конца другой трубы и которая позволяет легко производить монтаж и демонтаж трубного соединения.
Эта задача решена изобретением, указанным в пункте 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты усовершенствования изобретения указаны в зависимых пунктах.
Изобретение относится к трубе, в частности, пластмассовой трубе для канализационных трубопроводов, которая содержит по меньшей мере один раструбный конец, который снабжен кольцеобразной канавкой и горловиной раструба и образует первую трубу, раструбный конец которой выполнен с возможностью вставки в него и последующего извлечения из него гладкого конца второй трубы, и в кольцеобразную канавку которой вставлено упругое кольцевое уплотнение.
Согласно изобретению горловина раструба трубы снабжена винтовой резьбой, выполненной с возможностью навинчивания на нее резьбового кольца, содержащего внутреннюю часть кольца и наружную часть кольца, между которыми образован кольцевой зазор. Части кольца соединены посредством боковины кольца, обращенной от кольцеобразной канавки. При навинчивании резьбового кольца на винтовую резьбу передняя кромка внутренней в радиальном направлении части кольца сжимает вложенное в кольцеобразную канавку кольцевое уплотнение, вследствие чего происходит герметизация, и гладкий конец второй трубы фиксируется в первой трубе.
Когда резьбовое кольцо на такой трубе находится в открытом положении, введение гладкого конца второй трубы даже без фаски в раструбный конец первой трубы, или последующее извлечение из него возможны почти без применения силы. При завинчивании до отказа резьбового кольца, содержащего внутреннюю и наружную части кольца, внутренняя часть кольца своей передней кромкой сжимает вложенное в кольцеобразную канавку кольцевое уплотнение и тем самым зажимает вложенное кольцевое уплотнение. Таким образом, гладкий конец второй трубы фиксируется в первой трубе. Если требуется снова разъединить такое резьбовое соединение, это производят простым способом посредством поворота резьбового кольца в обратном направлении, вследствие чего уплотнение разгружается, и становится возможным простое разъединение участков трубы. Благодаря тому, что резьбовое кольцо содержит внутреннюю и наружную часть кольца, уменьшена опасность того, что функционирование резьбового соединения будет ограничиваться вследствие загрязнения. Кроме того, повышенное давление, действующее на сжатое уплотнение, предотвращает попадание в резьбовое соединение загрязненной воды сквозь уплотнение.
При вырезании концов труб больше не требуется скашивать гладкий конец или снабжать его фаской, так как уплотнительное кольцо сжимается только после вставки. Вследствие этого существенно облегчается пробный монтаж. Еще одно преимущество этого соединения состоит в том, что благодаря сильному зажатию кольцевого уплотнения предотвращается врастание корней в раструб.
В отличие от уровня техники, прижимное давление между раструбом первой трубы и гладким концом второй трубы создается не непосредственно за счет расстояния между дном канавки и поверхностью гладкого конца второй трубы, и за счет формы и размера уплотнения, а посредством действующего в осевом направлении прижимного усилия между передней кромкой резьбового кольца и уплотнением, так что необходимое прижимное усилие достигается путем достаточного поворота резьбового кольца.
Согласно предпочтительному варианту исполнения изобретения винтовая резьба представляет собой выполненную на внутренней стороне горловины раструба внутреннюю резьбу, в которую возможно завинчивание наружной резьбы, выполненной на наружной стороне внутренней части резьбового кольца. При этом внутренний диаметр наружной части резьбового кольца больше, чем наружный диаметр горловины раструба, и при навинчивании резьбового кольца на внутреннюю резьбу наружная часть кольца охватывает горловину раструба, при этом горловина раструба размещена внутри кольцевого зазора между наружной и внутренней частями кольца.
В альтернативном варианте исполнения винтовая резьба представляет собой выполненную на наружной стороне горловины раструба наружную резьбу, на которую возможно навинчивание внутренней резьбы резьбового кольца, выполненной на внутренней стороне наружной части кольца.
В кольцеобразную канавку между передней кромкой внутренней части кольца и кольцевым уплотнением предпочтительно вставлено скользящее прижимное кольцо. Вследствие этого возможно более легкое завинчивание, так как отсутствует непосредственный контакт между резьбовым кольцом и кольцевым уплотнением.
Кольцевое уплотнение предпочтительно имеет поперечное сечение треугольной, овальной или клиновидной формы, причем в случае выполнения в треугольной форме с закругленными углами его  прилежащий катет проходит в радиальном направлении по отношению к оси уплотнительного кольца, а ее находящийся снаружи противолежащий катет проходит параллельно оси кольцевого уплотнения. Преимущество этого состоит в том, что при навинчивании навинчиваемого колпачка кольцевое уплотнение сжимается посредством скользящего прижимного кольца настолько, что та сторона кольцевого уплотнения, которая в канавке противоположна поверхности вставляемой трубы и резьбовому кольцу, прижимается ко дну канавки, в то время как конец кольцевого уплотнения, обращенный к скользящему прижимному кольцу, при навинчивании навинчиваемого колпачка прижимается к гладкому концу второй трубы. При максимальном соблюдении допусков соединяемых труб тем самым предотвращается возможность проникновения конца уплотнения, противоположного резьбовому кольцу, между раструбом и гладким концом второй трубы.
В предпочтительном варианте исполнения кольцевого уплотнения оно выполнено овальным, причем в ненагруженном положении его наружный диаметр по существу соответствует внутреннему диаметру кольцеобразной канавки. Скользящее прижимное кольцо при этом имеет такую форму, что овальное уплотнение, лежащее в ненагруженном состоянии плоско, при навинчивании резьбового кольца распрямляется в радиальном направлении, почти полностью заполняя пространство в канавке, причем вследствие возвращающих усилий эластомерного уплотнения предотвращается выпадение.
Другое кольцевое уплотнение, применяемое в качестве альтернативы, в виде профиля, имеющего в поперечном сечении U-образную форму, имеет два плеча на внутреннем основании. Если такое кольцевое уплотнение вводят в канавку таким образом, что плечи U-образного уплотнения прилегают ко дну или, соответственно, к сторонам кольцеобразной канавки, то при сдавливании уплотнения основание уплотнения достигает поверхности гладкого конца второй трубы. Для улучшения уплотняющих свойств U-образного кольцевого уплотнения возможно наличие на его наружном основании еще одного или нескольких выступающих кольцеобразных ребер.
Длина наружной части кольца навинчиваемого колпачка в осевом направлении предпочтительно выбрана такой, что при навинченном на горловину раструба резьбовом кольце передняя кромка наружной части кольца доходит до внешней боковой стороны кольцеобразной канавки. С одной стороны, это предотвращает образование зазора между навинчиваемым колпачком и канавкой и тем самым образует препятствие против проникновения грязи в навинчиваемый колпачок, а кроме того также образует определенный упор для обеспечения определенных свойств уплотнения по степени прижатия.
Для обеспечения более простой возможности определения того, находится ли резьбовое соединение в открытом или закрытом состоянии, возможно наличие на горловине раструба первой трубы цветной маркировки, которая показывает, насколько далеко резьбовое кольцо навинчено на горловину раструба. Если эта маркировка еще хорошо видна, это означает, что резьбовое кольцо навинчено на горловину раструба недостаточно далеко.
Во избежание случайного спадания резьбового кольца с резьбы или его отвинчивания резьба может содержать упор для ограничения поворота, предотвращающий простое снятие или спадание навинчиваемого колпачка с винтовой резьбы.
Усилия, требуемые для навинчивания навинчиваемого колпачка, могут оказаться высокими, прежде всего при больших диаметрах трубы или трубопровода, так что для облегчения навинчивания или отвинчивания возможно оснащение резьбового кольца внешним профилированием или также другими выступающими элементами для их захватывания посредством соответствующего инструмента.
Наружный диаметр резьбового кольца предпочтительно по существу соответствует наружному диаметру канавки для обеспечения равномерного по диаметру перехода.
Ниже изобретение более подробно разъясняется посредством варианта осуществления. На фигурах показаны:
фиг. 1  разнесенное изображение отдельных элементов трубного соединения согласно изобретению,
фиг. 2a трубное соединение с гладким концом второй трубы, вдвинутым в раструбный конец первой трубы, причем навинчиваемый колпачок находится в исходном положении, и используемое кольцевое уплотнение не нагружено,
фиг. 2b соединение согласно фиг. 2a в сжатом состоянии,
фиг. 3a резьбовое соединение с U-образным уплотнением в несжатом состоянии,
фиг. 3b резьбовое соединение с навинченным навинчиваемым колпачком и сжатым уплотнением, и
фиг.4a-d различные положения кольцевого уплотнения овального сечения в канавке.
На фиг. 1 показано детальное изображение трубного соединения согласно изобретению. Первая труба, или профильная деталь 1, содержит на своем конце раструб 2, который образует расширение конца трубы посредством скоса 18. В раструбе 2 выполнена кольцеобразная канавка 4, в которой возможно размещение кольцевого уплотнения 6. К кольцеобразной канавке 4 примыкает на конце трубы горловина 3 раструба, которая имеет на своей внутренней стороне винтовую резьбу 5. Кроме того, имеется скользящее прижимное кольцо 7, которое выполнено с возможностью его вкладывания в кольцеобразную канавку 4 вместе с овальным кольцевым уплотнением 6.
Резьбовое кольцо 8 содержит внутреннюю часть 10 кольца и наружную часть 11 кольца, которые на обращенной от трубы стороне соединены друг с другом посредством боковины 12 кольца. Внутренняя часть 10 кольца содержит на своей наружной в радиальном направлении поверхности винтовую резьбу 9 для взаимодействия с винтовой резьбой 5 на внутренней стороне горловины 3 раструба. Резьбовое кольцо 8 служит для уплотнения и фиксации трубного соединения, когда гладкий конец второй трубы 13 вдвигают в раструб 2 первой трубы 1. При этом резьбовое кольцо 8 служит для надежного крепления второй трубы или профильной детали 13 в первой трубе 1.
Для соединения с первой трубой 1 вторую трубу 13 вводят ее гладким концом в раструб 2 до тех пор, пока скос 17 или плоско обрезанный гладкий конец второй трубы 13 не упирается в скос 18 в раструбе 2 первой трубы 1. Поскольку при вывернутом положении резьбового кольца 8 кольцевое уплотнение 6 не выступает за пределы внутреннего диаметра раструба 2 и, таким образом, в этом состоянии не подвергается давлению, возможно легкое введение второй трубы 13 в первую трубу 1. В труднодоступных для монтажа местах, например, в стенных проходах, под фундаментами или в узких траншеях для трубопроводов, где нет места для закрытия соединения, возможно также введение трубы или профильной детали в уже закрытое соединение с приложением более или менее сильного прижимающего усилия. Для этого необходимо использование смазочного материала, как в обычных вставных системах. Однако преимущество по сравнению с обычными системами состоит в том, что кольцевое уплотнение уже зажато и не может быть выдавлено из канавки.
Для фиксации уплотнения трубного соединения резьбовое кольцо 8 его винтовой резьбой 9 ввинчивают в винтовую резьбу 5 горловины 3 раструба. На фиг. 2a показано временное состояние соединения. Резьбовое кольцо 8 навинчено на горловину раструба первой трубы до такого положения, в котором его передний край 14 вошел в выточку 15 скользящего прижимного кольца 7. Благодаря специальной форме скользящего прижимного кольца овальное кольцевое уплотнение 6, плоское в исходном состоянии, посредством проходящего по окружности, направленного в осевом направлении кольцевого паза 16, уже отжато в положение, наклоненное под углом 45°, причем его конец, обращенный к скользящему прижимному кольцу, направлен к гладкому концу второй трубы 13, а его конец, обращенный от скользящего прижимного кольца, направлен к углу кольцеобразной канавки между дном канавки и примыкающей ко дну боковой стороной кольцеобразной канавки. В этом состоянии трубного соединения, в котором на уплотнение еще не оказывается давление в радиальном направлении, возможно беспрепятственное введение гладкого конца второй трубы 13 в раструб или его обратное извлечение из раструба.
Горловина раструба имеет также проходящую по окружности маркировку 21, которая выполнена в виде цветовой маркировки и осуществляет индикацию открытого или закрытого состояния уплотнения, в зависимости от ее видимой ширины, визуально обозначая, насколько далеко резьбовое кольцо навинчено на горловину раструба.
На фиг. 2b показано состояние закрытого трубного соединения. При этом резьбовое кольцо 8 навинчено на резьбу 5 настолько, что передняя кромка 19 наружной части 11 кольца упирается во внешнюю боковую сторону 20 кольцеобразной канавки 4. В этом положении передняя кромка 14 внутренней части 10 кольца переместила скользящее прижимное кольцо 7 в направлении оси трубы настолько, что кольцевое уплотнение 6 сжато и почти целиком заполняет оставшуюся полость кольцеобразной канавки. Теперь маркировка 21 уже не видна.
Для разъединения трубного соединения можно снова легко открутить резьбовое кольцо 8 с горловины раструба либо вручную, либо при помощи соответствующего инструмента, так что кольцевое уплотнение 6 разжимается, и обеспечивается повторное извлечение гладкого конца второй трубы из первой трубы.
Вследствие того, что в положении, соответствующем фиг. 2b, передний край 19 резьбового кольца 8 упирается во внешнюю боковую сторону 20 канавки, при собранном состоянии такого трубного соединения практически никакая грязь не может проникать между горловиной 3 раструба и резьбовым кольцом 8. Благодаря этому предохраняется от загрязнений также и резьбовое соединение, так что даже по прошествии долгого времени возможно простое разъединение резьбового соединения.
На фигурах 3a и 3b показано применение альтернативного варианта уплотнения, выполненного в виде U-образного уплотнения, у которого два плеча 22 и 23 направлены ко дну канавки, а основание уплотнения прилегает к вдвинутому в трубу 1 гладкому концу второй трубы 13. При этом завинчивание до отказа резьбового соединения посредством резьбового кольца 8 также приводит к тому, что посредством скользящего прижимного кольца 7 уплотнение 24 U-образного сечения сжимается и получает возможет осуществлять желательную уплотняющую функцию. Для улучшения уплотняющих свойств возможно наличие в кольцевом уплотнении 24 еще и проходящего по окружности радиально направленного уплотняющего ребра 25, которое способствует дополнительному уплотняющему воздействию по отношению к поверхности второй трубы 13.
На фигурах 4a-4d показаны различные стадии изменения вложенного в кольцеобразную канавку кольцевого уплотнения 6 овальной формы. В ненагруженном состоянии уплотнение 6 представляет собой плоское кольцевое уплотнение, которое выполнено в сечении несколько асимметричным и имеющим переднюю часть с меньшим радиусом закругления и заднюю часть с бóльшим радиусом закругления. Как показано на фиг. 4b, скользящее прижимное кольцо 7 содержит передний кольцевой паз 16, в который входит задний конец кольцевого уплотнения 6 при продвижении скользящего прижимного кольца. При этом кольцевое уплотнение 6 отжимают до положения, расположенного под углом 45°, при котором конец, имеющий бóльший радиус закругления, прилегает к кольцевому пазу, в то время как конец уплотнения 6, имеющий меньший радиус закругления, остается в области между дном канавки и прилегающей боковой стороной кольцеобразной канавки. При дальнейшем затягивании резьбового кольца уплотнение 6 посредством скользящего прижимного кольца 7 выпрямляется в радиально направленную форму. Поэтому при введенном гладком конце уплотнение сжимается и принимает форму согласно фиг. 4d.
Принцип выпрямления уплотнения согласно фигурам 4a-d таким же образом проявляется при применении треугольного уплотнения, которое при затягивании резьбового соединения либо выпрямляется, либо просто сжимается. Изобретение относится также к другим формам уплотнений, которые выполнены с возможностью их сжатия посредством бокового давления таким образом, что при соответствующем боковом давлении их внутренний радиус сокращается в достаточной степени.
Затягивание резьбового кольца или, соответственно, его ослабление может производиться вручную либо механическим способом или, в частности, при больших диаметрах, также посредством соответствующих захватов, причем соответствующая профилировка 26 на наружной стороне резьбового кольца облегчает затягивание или ослабление резьбового кольца.
Изобретение относится не только к соединению двух труб, имеющих гладкий конец и раструб, но и к трубам аналогичной конструкции, как, например, раструбная муфта, имеющая выполненные с двух сторон раструбы, в которые возможно введение двух гладких концов труб, а также отводы, колена, переходные детали трубопроводов и похожие элементы. Под обозначением "вторая труба" понимаются любые виды трубных конструкций, которые содержат по меньшей мере один гладкий конец, выполненный с возможностью его вставки в первую трубную конструкцию, снабженную по меньшей мере одним раструбным концом.
Кроме того, изобретение подходит не только для безнапорных трубопроводов, но и для трубопроводов, предназначенных для сред, находящихся под давлением.
Изобретение подходит, в частности, для применения в критических для прокладывания ситуациях, например, в зонах, требующих особых мер предосторожности, и при повышенных требованиях к герметичности. Применение изобретения дает большие преимущества также в ситуациях, в которых требуется частое соединение и разъединение трубопроводов.
Условные обозначения:
1 первая труба
2 раструб
3 горловина раструба
4 кольцеобразная канавка
5 винтовая резьба
6 кольцевое уплотнение
7 скользящее прижимное кольцо
8 резьбовое кольцо
9 винтовая резьба
10 часть кольца
11 часть кольца
12 боковина кольца
13 вторая труба
14 передняя кромка
15 выточка
16 кольцевой паз
17 скос или фаска
18 скос
19 передняя кромка
20 внешняя боковая сторона
22 плечо
23 плечо
24 кольцевое уплотнение
25 ребро
26 профилирование