УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ
PIPE CONNECTION DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к строительству, конкретнее к санитарно-техническому оборудованию зданий, и может быть использовано при устройстве и ремонте магистральных вертикальных трубопроводов внутренней канализации и устройстве врезок в эксплуатируемые стояки.
Уровень техники
Существенной проблемой, возникающей при замене сантехники и старых чугунных труб сливной канализации, является проблема повреждения раструбов и необходимость соединения труб в их отсутствии, что обусловлено ограниченным предложением на рынке фитингов, позволяющих осуществить соединение безраструбных труб равного диаметра. Упомянутая проблема усугубляется при необходимости устройства разветвлений трубопровода, например для подключения сантехнического оборудования.
Известны фасонные части для систем внутренней канализации, такие как отводы, тройники и крестовины, выполненные с раструбами на входе и выходе, что позволяет использовать их для соединения безраструбных труб, в том числе труб одного диаметра. Примерами таких фитингов являются фасонные части, раскрытые, например, в патентах CN 203585600, CN 206958467,  CN 108843876, US 3633943, SU 1268862.
К недостаткам упомянутых фасонных частей можно отнести то, что они могут быть использованы только при устройстве новых канализационных систем, когда имеется возможность завести трубу в раструб фитинга. Для ремонта труб эксплуатируемой канализации подобные фитинги непригодны.
Известны фасонные части (фитинги) для канализационных трубопроводов, корпус которых имеет раструб на одном конце и гладкий трубный второй конец (см. например, патент RU2180382, опубл.10.03.2002 или патент CN201715122, опубл. 19.01.2011). Такие устройства могут быть использованы для соединения труб равного диаметра только в том случае, если последние имеют раструб на одном конце.
Наиболее близким аналогом по назначению и наличию признаков, сходных с существенными признаками заявляемого технического решения, является устройство для соединения труб, в том числе безраструбных труб равного диаметра, раскрытое в патенте на промышленный образец (DPMA) № 001319842-0033, МКПО 23-01, дата регистрации 14.03.2012, патентообладатель компания AIRFIT, Неттерсхайм, Германия.
Упомянутое устройство для соединения труб, как и заявляемое, состоит из пластикового корпуса (фасонной части) и уплотнительной манжеты. Корпус имеет центральный проточный канал, образованный входной цилиндрической частью корпуса, выполненной с раструбом для приема первой (верхней) соединяемой трубы, выходной цилиндрической частью меньшего, чем входная часть, диаметра, обеспечивающего возможность ее размещения в полости второй (нижней) соединяемой трубы, и переходным участком между ними.
Уплотнительная манжета, выполненная с кольцевыми выступами на наружной поверхности, установлена на выходной части корпуса.
Существенным недостатком ближайшего аналога, корпус которого выполнен из пластика, является большая шумность образуемого соединения канализационных труб, что создает определенные неудобства жителям домов, особенно в многоэтажных зданиях и по ночам. Основной шум в устройстве при смыве канализации создается из-за соударения падающей сверху жидкости и твердых включений с конусной поверхностью переходного участка корпуса. Причем переходный участок, в установленном положении устройства, практически полностью утоплен в полости нижней трубы, что дополнительно способствует отражению и распространению звука.
Наличие бокового отводного патрубка на входной части корпуса позволяет использовать известное устройство для организации разветвлений трубопровода. Однако при интенсивном смыве в боковой патрубок захлестывает сливаемую канализацию, что ведет к засорению боковой трубы, делает невозможным проведение монтажных работ на эксплуатируемом стояке.
Предлагаемое изобретение направлено на решение вышеупомянутых проблем и улучшение эксплуатационных характеристик устройства.
Раскрытие сущности изобретения
Сущность изобретения как технического решения заключается в том, что в устройстве для соединения труб, содержащем корпус с проточным каналом, образованным входной цилиндрической частью корпуса, выполненной с раструбом для приема первой соединяемой трубы, выходной цилиндрической частью меньшего, чем входная часть, диаметра, обеспечивающего возможность ее размещения в полости второй соединяемой трубы, и переходным участком между ними, и уплотнительную манжету, установленную на корпусе со стороны выходной части, согласно заявляемому изобретению, переходный участок выполнен с плавным радиусным скруглением, при этом уплотнительная манжета выполнена с формой, повторяющей с одного конца форму переходного участка корпуса, и установлена с охватом этого участка.
В отличие от ближайшего аналога, в заявляемом решении участок перехода между входным и выходным диаметрами корпуса выполнен с плавным радиусным скруглением, благодаря чему в установленном устройстве, практически весь переходный участок корпуса размещается над торцом второй (нижней) соединяемой трубы.
Другим существенным отличием является конструктивное исполнение уплотнительной манжеты с формой, повторяющей с одного конца форму переходного участка корпуса, и ее установка на корпусе с охватом этого участка.
Плавный, радиусный переходный участок корпуса, в отличие от конусной поверхности ближайшего аналога, способствует созданию эффекта проскальзывания и некоторому закручиванию падающего потока и включений по стенке переходного участка, что способствует гашению удара падающего потока, а значит и создаваемого им шума. При этом уплотнительная манжета, выполненная из упругого материала, установленная с охватом переходного участка, обеспечивает поглощение возникающих при соударении вибраций.
Кроме того, уплотнительная манжета, охватывающая выходную часть корпуса и его переходный участок, при установке в полости нижней трубы, зажимается между корпусом и торцом трубы, что создает дополнительное торцевое уплотнение соединения и исключает распространение звука по трубе.
В совокупности конструктивное исполнение переходного участка корпуса и уплотнительной манжеты позволяет добиться хорошего результата шумопоглощения в устройстве.
Наличие эффекта проскальзывания по радиусно скругленной поверхности переходного участка позволяет снизить риск повреждения корпуса от удара камней или других твердых включений, попадающих в сливаемый поток.
В случае наличия на корпусе бокового отводного патрубка, полученный эффект закручивания жидкости по стенке переходного участка, снижает риск образования «пробки» в месте сужения корпуса при интенсивном смыве и позволяет исключить захлест сливаемой канализации через патрубок в боковую трубу, благодаря чему исключается засорение бокового отвода, обеспечивается работоспособность канализации и возможность проведения работ на эксплуатируемом стояке.
Предлагаемое конструктивное решение позволяет снизить требования к обработке среза (торца) нижней трубы, уплотняемого манжетой.
Наличие дополнительного, в отличие от прототипа, широкого участка на манжете, плотно охватывающего радиусно изогнутый переходный участок корпуса, способствует более надежной фиксации манжеты на корпусе и исключает ее «сдергивание» при удалении нижней трубы, например, в случае замены последней.
Предпочтительным является выполнение стенки корпуса на переходном участке с утолщением, что дополнительно способствует шумопоглощению и положительно сказывается на надежности корпуса в отношении ударных воздействий.
Диаметр выходной цилиндрической части меньше, чем диаметр входной цилиндрической части на 9-18%. Уменьшение перепада диаметров способствует снижению шумообразования и улучшению других эксплуатационных характеристик устройства.
Длина выходной (установочной) части корпуса, в предпочтительных примерах осуществления, составляет более 50 мм, что способствует повышенной надежности соединения и упрощает проведение монтажных работ.
Корпус может быть выполнен с одним, двумя или более боковыми отводными патрубками, причем все отводные патрубки располагаются на входной части корпуса между раструбом и переходным участком.
Отводные патрубки, выполненные под углом, близким к 90°, могут иметь прямой вход, но предпочтительнее, если эти патрубки гидравлически оптимизированы за счет плавного изгиба к месту соединения с корпусом, что способствует дополнительному снижению шумообразования и исключению захлеста сливаемой канализации через патрубок в боковую трубу при интенсивном смыве.
Целесообразным является выполнение на наружной поверхности корпуса, между отводным патрубком и переходным участком, упорного выступа для уплотнительной манжеты, что позволяет обеспечить правильность установки манжеты и плотность ее прилегания к корпусу.
В предпочтительных примерах осуществления устройства упорный выступ выполнен кольцевым.
Устройство имеет широкое применение и может быть использовано для соединения труб из полипропилена, ПВХ, чугуна и т.д.
Краткое описание чертежей
Суть предлагаемого технического решения поясняется приведенными ниже примерами конкретного осуществления и чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 – устройство для соединения труб, общий вид с продольным разрезом;
на фиг. 2 – уплотнительная манжета, изометрия; на фиг. 3 – тоже в разрезе;
на фиг. 4 – соединение труб с использованием предлагаемого устройства;
на фиг. 5 -  пример исполнения устройства без отводов;
на фиг. 6 – пример исполнения устройства с одним отводом (тройник в сборе);
на фиг. 7 – тоже, корпус и уплотнительная манжета разнесены в пространстве;
на фиг. 8 – другой пример исполнения устройства с одним отводом;
на фиг. 9 и 10– примеры исполнения устройства с двумя отводами (крестовина).
Осуществление изобретения
Устройство для соединения труб (см. фиг.1) включает корпус 1 (фасонную часть)  с центральным проходным каналом 2 и уплотнительную манжету 3.
Проходной канал 2 образован входной цилиндрической частью 4 корпуса, выполненной с раструбом (расширением) 5, выходной цилиндрической частью 6 и радиусным переходным участком 7 между ними. Стенка корпуса в зоне переходного участка 7 может быть выполнена с утолщением на 2-3 мм, по отношению к стенкам корпуса на других участках.
В зависимости от назначения устройства, корпус 1 может быть выполнен с одним, двумя или более отводными патрубками  (на фиг. 1 – не показаны, см. примеры ниже). Все патрубки выполняются на входной части 4 корпуса 1, между раструбом 5 и переходным участком 7. Наличие и размер отводных патрубков определяет длину входной части 4 корпуса 1.
Длина выходной части 6 корпуса, предпочтительно, составляет от 50 мм и более.
Корпус 1 может быть изготовлен из полипропилена, полипропилена с минеральными добавками или полиэтилена низкого давления (ПНД). Для изготовления корпуса может быть применен метод литья под давлением.
Уплотнительная манжета 3 (см. фиг. 2 - 3) характеризуется цилиндрическим корпусом с кольцевыми выступами (т.н. лепестками) 8 на наружной поверхности и расширенной верхней частью 9, повторяющей форму переходного участка 7 корпуса 1. В зависимости от вида соединяемых труб, используют уплотнительные манжеты с кольцевыми выступами 8 различной формы поперечного сечения, например, треугольной, округлой, многоугольной формы.
Перед началом монтажных работ уплотнительная манжета 3 надевается на корпус 1 со стороны выходного конца так, чтобы ее расширенная часть 9 охватила переходный участок 7 корпуса. Для облегчения установки манжеты 3 по краю выходной части 6 может быть снята фаска 10.
На фиг. 4 приведен пример использования устройства для соединения двух безраструбных труб равного диаметра, например, в случае замены участка трубопровода канализации в единично взятой квартире (без замены труб на нижерасположенном этаже).
Из канализационного трубопровода вырезают участок старой или поврежденной трубы, при этом срез, обычно выполняется на уровне нижнего перекрытия (пола).
В раструб 5 корпуса 1 заводят конец верхней - новой трубы 11, а выходной конец корпуса заводят в трубу 12, замурованную в перекрытии. Удлиненная выходная часть 6 корпуса упрощает проведение монтажных работ и способствует надежности соединения.
Плотность соединения с трубой 11 обеспечивается уплотнительным кольцом 13,  размещенным в кольцевой канавке на внутренней поверхности раструба 5. Плотность соединения с трубой 12 обеспечивается уплотнительной манжетой 3.
Как видно на фиг.4, в установленном устройстве, переходный участок 7 корпуса 1, охваченный манжетой 3, расположен над торцом нижней трубы 12.
В процессе эксплуатации плавный, радиусный переходный участок 7 корпуса способствует созданию эффекта проскальзывания и некоторому закручиванию падающего потока и включений, что способствует гашению ударной силы потока, а уплотнительная манжета 3 обеспечивает поглощение вибраций и исключает их передачу нижней трубе 12.
Наличие эффекта проскальзывания по радиусной поверхности участка 7 позволяет снизить риск повреждения корпуса от удара камней или других твердых включений, попадающих в сливаемый поток. Шумопоглощение и прочность корпуса увеличивает утолщенная в зоне переходного участка 7 стенка корпуса 1.
Уплотнительная манжета 3, охватывающая участок 7, зажатая между корпусом1  и торцом трубы 12,  создает,  дополнительно к осевому , торцевое уплотнение соединения, что позволяет снизить требования к обработке среза трубы 12.
Наличие широкого участка 9 манжеты 3, плотно охватывающего переходный участок 7, способствует надежности фиксации манжеты 3 на корпусе 1 и исключает ее «сдергивание» при возможном последующем удалении нижней трубы 12, например, в случае замены последней.
вх
вых
Перепад диаметров корпуса 1 может составлять 9-18%, оптимально 9-12%. Так, к примеру, при диаметре входной части 4 корпуса d= 110 мм,  диаметр выходной части 6 dможет составлять от 90 до 100 мм. Чем меньше перепад диаметров, тем лучше пропускная способность устройства. Предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить перепад диаметров.
На фиг. 5 -10 представлены различные примеры исполнения устройства.
На фиг.5 приведен пример устройства без отводных патрубков (далее - патрубков). В этом случае длина входной части 4 лишь немного превышает высоту раструба 5.
На фиг. 6 -7 показано устройство, выполненное в виде тройника, с одним патрубком 14, проходное сечение канала которого аналогично сечению центрального проходного канала 2 корпуса (110 мм).
Между патрубком 14 и переходным участком 7 на наружной поверхности корпуса 1 сформирован кольцевой выступ 15 для упора уплотнительной манжеты 3, который обеспечивает правильность положения манжеты на корпусе и плотность ее прилегания.
На фиг. 8  показан еще один пример тройника, с патрубком 16, меньшего проходного сечения, чем канал 2.
На фиг. 9 приведен пример исполнения устройства в виде крестовины с двумя патрубками, разного проходного сечения. На фиг. 10 приведен пример исполнения устройства в виде крестовины с двумя одинаковыми по сечению патрубками.
Наличие на корпусе отводного патрубка позволяет организовать разветвление трубопровода. При этом, полученный эффект закручивания жидкости на переходном участке 7 в зоне сужения корпуса, позволяет снизить риск образования «пробки» в месте сужения корпуса при интенсивном смыве и исключить захлест сливаемой канализации через патрубок в боковую трубу, благодаря чему исключить засорение боковой трубы и обеспечить работоспособность канализации.
Предпочтительно отводы, выполненные под углом, близким к 90°, гидравлически оптимизированы, например, за счет плавного изгиба патрубка 14 (16) к месту соединения с корпусом 1, что дополнительно улучшает эксплуатационные характеристики устройства и дополнительно снижает риск попадания сточных вод в ответвление.
Предлагаемое устройство обеспечивает существенное снижение уровня шума при смыве канализации, отличается высокой надежностью и удобством монтажа, обеспечивает повышенную герметичность соединений, позволяет организовать вход в канализацию в самой нижней точке помещения, оперативно провести работы на стояке в заселенном многоквартирном доме, при этом является нетребовательным к обработке среза трубы.