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PERFECTIONNEMENTS-RELATIFS A DES TRONCONS DE-TUYAU.
La présente invention se rapporte à des tronçons de tuyau et en particulier, à la construction du bout mâle d'un tronçon de tuyau et elle vise à empêcher la fuite entre une bague de retenue dun bout mâle et la partie de conduit dun tronçon de tuyau dont fait partie la bague de retenue.
Le bout mâle du tronçon de tuyau conforme à la présente inven- tion est constitué par une extrémité dun conduit moulé qui peut être réalisé en béton ou en une autre matière susceptible d'être moulée et d'une bague de retenue en une matière dissemblabletelle que du métal, ces deux éléments formant une surface pour supporter une garniture en relation détanchéité à la ligne de séparation entre le conduit moulé et la bague pour empêcher la fuite entre le conduit et la bague.La garniture sert également à rendre étan- che le joint entre le bout mâle et l'organe d'accouplement extérieur qui est utilisé pour relier ensemble deux tronçons de tuyau.
Bien que des conceptions et des procédés de fabrication perfection- nés aient donné des conduits moulés qui résistent et restent étanches sous des pressions internes beaucoup plus élevées que précédemment, peu de choses ont été faites pour empêcher les fuites entre le conduit et la bague de retenue.
Les bagues de retenue en métal ont plusieurs buts. Elles munissent les extrémités des tronçons de tuyau dune matière tenace et élastique qui ré- ' siste au choc des coups qui sont inévitablement regus pendant la manipulation du tronçon de tuyau, elles renforcent les joints pour résister aux efforts dus à la pression interne, aux charges externes et à la flexion se produisant aux joints,elles servent également à obtenir une surface sur laquelle une garnitu- re d'étanchéité du joint peut glisser tout en restant étanche.
En dépit de tous les efforts antérieurs, il a été difficile sinon impossible,de réaliser une liaison étanche à l'eau entre le conduit du tron- çon de tuyau et la bagueLa difficulté provient en grande partie de la diffé- rence des coefficients de dilatation des deux matières et du retrait qui se
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produit dans le béton (ou autre matière moulée) quand il se durcit et se prend.
En raison de ces faits, ainsi que d'autres facteurs, un espace réel subsiste entre le corps principal ou conduit du trongon de tuyau et la bague, cet es- pace, bien qu'il soit faible, permet le passage de l'eau. Ce défaut se présen- tait quelle que soit la manière suivant laquelle les conduits moulés avaient été coulés et en la présence ou en l'absence de tension dans l'armature lon- gitudinale ou circonférentielle du conduit moulé. Les bagues de retenue en mé- tal constituent un élément important d'un tronçon de tuyau destiné à supporter des pressions élevées et le défaut dont on a parlé est sérieux parce que la perte d'eau due aux fuites est un gaspillage et que le suintement autrement qu'en petites quantités peut endommager la structure d'une canalisation.
La présente invention satisfait à un besoin existant depuis long- temps quant à l'obtention de l'étanchéité à l'eau entre les faces d'un conduit moulé et d'une bague de retenue et elle est susceptible d'être utilisée dans une variété de formes de tronçons de tuyau parmi lesquels certains ont été choisis pour des buts d'illustration, sans aucun caractère limitatif de la portée de l'invention.,
Sur le dessin : la figure 1 est une coupe d'un joint du type à bouts mâle et femel- le conforme à la présente invention ; la figure 2 est une coupe représentant un joint placé entre deux tronçons de tuyau à double bout mâle; la figure 3 est une coupe d'une variante d'un type de joint à bouts mâle et femelle;
la figure 4 est une coupe représentant un joint du type à bouts mâle et femelle dans lequel un logement retenant une garniture est logé dans le bout femelle ; les figure 5 et 6 représentent des formes différentes de bouts mâ- les qui peuvent être utilisées sur des tronçons de tuyau et dans des joints du genre illustré sur les figures 1 et 2; la figure 7 représente une forme modifiée de bout mâle du type il- lustré sur la figure 3; la figure 8 est une coupe longitudinale d'un joint destiné à un tuyau en béton à haute pression; la figure 9 est une coupe par 9-9 de la figure 8.
Le principe de l'invention est appliqué aux divers joints qui sont illustrés sur le dessin annexé et on comprendra qu'on peut l'appliquer aux deux extrémités à la fois ou seulement à l'une des extrémités d'un tron- gon de tuyau, selon que le trongon de tuyau doit comporter deux bouts mâles ou un bout mâle et un bout femelle. Le corps principal ou conduit d'un trongon de tuyau auquel la présente invention s'applique particulièrement est princi- palement réalisé en une matière moulée; on entend par là que la matière mou- lée constitue le principal obstacle au passage de l'eau ou d'un autre fluide à travers la paroi du conduit du trongon de tuyau.. La bague de retenue peut être réalisée en un métal approprié ou en une matière équivalente, telle que de l'ébonite ou une matière plastique droite.
Une matière susceptible d'être moulée communément utilisée dans la fabrication des trongons de tuyau est le béton, mais on peut utiliser d'autres matériaux appropriés qui deviennent durs et durables, telles que, par exemple, plusieurs matières plastiques synthétiques organiques. Etant donné que les trongons de tuyau auxquels s'applique l'invention sont communément réalisés en béton et en acier, on se référera à ses deux matières ci-après afin de sim- plifier la description de l'invention, mais sans intension de limiter sa portée.
La figure 1 illustre l'application de l'invention à un trongon de tuyau ordinaire comportant un corps tubulaire moulé 10 qui constitue le con- duit proprement dit du trongon de tuyau. Le bout mâle est la partie d'un tron-
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çon de tuyau qui pénètre dans un organe d'accouplement extérieur et est entou- ré par celui-ci. Comme on l'a représenté sur la figure 1, le bout mâle 11 pénètre dans un bout femelle 12 d'un trongon de tuyau similaire.Le bout mâle comprend une partie du conduit moulé 10, une bague en acier 13 qui est logée tout à fait à l'extrémité du bout mâle et un évidement circonférentiel 14 qui est constitué par le conduit moulé et la bague 13.
Lors de la fabrication du tronçon de tuyau, la bague 13 est sup- portée dans un moule et le béton est moulé en toute matière désirée.La ba- gue est calibrée en ce qui concerne sa rondeur et on la finit aux dimensions précises avant son montage. Le tronçon de tuyau est terminé quand le béton a fait prise. On peut utiliser tout moyen approprié pour fixer ou ancrer la bague dans une position fixe par rapport au béton, quoique, dans certains ty- pes de tronçons de tuyau, on y parvienne en rendant solidaires le béton avec la bague,
Une façon simple de fixer la bague en place consiste à utiliser plusieurs tiges 15 espacées circonférentiellement autour de la bague et pé- nétrant dans des ouvertures 16 de la bague. Chaque tige est filetée de manière à permettre sa fixation à la bague par une paire décrous 17, 18.
Le prolon- gement des tiges en arrière de la bague peut être rendu rugueux, pourvu d'un plus grand diamètre pour offrir une adhérence accrue au béton, et on peut obtenir le même résultat en utilisant un cercle ou bande de métal 19 qui est soudé sur chacune des tiges. Ainsi que cela ressort de la description qui va suivre, on peut mettre sous tension les tiges qui maintiennent la bague ter- minale en place si l'on désire obtenir un tronçon de tuyau précontraint.
Dans les organisations antérieures dans lesquelles une bague en acier était fixée sur l'extrémité d'un conduit moulé, la construction était telle qu'elle n'assurait pas qu'il ne se produirait pas une fuite entre le conduit et la bague. Les surfaces en contact ouvrent un chemin possible aux fuites de fluides, quels que soient le soin pris et l'habileté montrée lors de la construction du tronçon de tuyau.
Dans le mode de construction de la demanderesse, le point d'en- trée de l'eau entre les surfaces en contact du béton et de la bague est il- lustré en 20 sur la figure 1, endroit que l'on peut également considérer comme correspondant aux bords marginaux intérieurs des surfaces en contact qui sont directement exposés aux contenus fluides d'une canalisation, quelle que soit la forme de la bague de retenue. En l'absence d'un joint d'étanchéité, l'eau qui pénètre n'importe où autour du cercle 20 s'écoulerait sur la sur- face 21, à travers les ouvertures 22, passerait au-dessus de la surface ar- rière de la bague 13 et aboutirait à l'extérieur du tronçon de tuyau.
La présente invention élimine cette source de fuite en fabriquant le bout mâle de manière à former des surfaces séparées destinées à recevoir une garnitu- re pour la presser à la fois contre le béton et contre la bague sur des zo- nes entourant entièrement le tronçon de tuyau et en tous points des bords mar- ginaux des surfaces de contact 23 à l'extérieur du bout mâle.
Comme on 1-la représenté sur la figure 1, les parois d'un évide- ment annulaire 14 sont formées en partie par le béton et en partie par la ba- gue, et la garniture 24, qui est contenue dans l'évidement, recouvre (et est pressée contre) les surfaces adjacentes du béton et de la bague en tous points des bords marginaux des surfaces de contact 23 autour de 1'extérieur du bout mâle.Dans ce type de joint, la garniture 24 est habituellement réalisée en caoutchouc élastique ou en une matière analogue au caoutchouc et a la forme d'une bague ferméeo Quand on doit réunir deux tronçons de tuyau on place la bague à l'intérieur de l'évidement annulaire 14. Un organe d'accouplement extérieur constitué par un collier ou manchon est poussé sur le bout mâle.
La section transversale de la garniture est telle qu'il faut la déformer pour l'emprisonner dans l'évidement. Quand le joint est fermé, la garniture exer- ce une très haute pression sur les parois voisines du joint et obture ce der- nier hermétiquement. Le conduit en béton et la bague de retenue du bout mâle forment ensemble les surfaces de soutien ou portantes sur le bout mâle, sur- faces contre lesquelles la garniture est pressée par l'organe d'accouplement
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extérieur.
Une manière simple pour maintenir une bague de retenue en place dans un conduit moulé est illustrée sur la figure 1, mais dans les types de tronçons de tuyau en béton dans lesquels le béton est comprimé longitudinale- ment par des tiges d'aramature mises sous tension, on peut utiliser ces tiges et on'les utilise pour fixer les bagues des bouts mâles en place. On a re- présenté sur la figure 2 une forme de tronçon de tuyau de ce genre sur laquelle les bouts mâles 25 et 26 sont reliés aux extrémités de deux tronçons de tuyau à deux bouts mâles similaires.
Les tronçons sont moulés un par un dans un mou- le qui est construit de manière à supporter chacune des bagues 27 et 28 de bout mâle à chaque extrémité du moule.Les tiges longitudinales 29 sont mise s sous tension entre les bagues auxquelles elles sont fixées par des moyens appropriés, par exemple par des écrous 30. On verse le béton autour de l'armature 29 en a- cier et de parties des bagues 27 et 28 du bout mâle et il les noie à l'inté- rieur de la paroi du conduit en béton qui est en cours de formation. Quand le tronçon de tuyau est enlevé du moule, les tiges longitudinales 29 continuent à exercer une traction sur les bagues terminales et, par suite, à presser les bagues contre le béton.
La pression exercée par les bagues le long des surfa- ces en contact 31 tend à réduire au minimum la séparation entre ces surfaces, malgré un retrait quelconque du béton qui peut s'être produit.
On envisage habituellement l'utilisation des tronçons de tuyau dans lesquels le béton est précontraint pour les canalisations qui sont appelées à supporter des pressions appréciables. En conséquence, les surfaces en contact entre le béton et la bague de retenue qui sont soumises à la pression fluide sont susceptibles de fournir une échappée au fluide, sans tenir compte du fait que la pression repousse les deux surfaces l'une contre l'autre. Tout fluide pénétrant entre les surfaces en acier et en béton depuis l'extrémité du tuyau est empêché de s'échapper hors du joint grâce à la garniture comprimée 32 qui porte sur les surfaces voisines 33 et 34 de soutien de la garniture de la ba- gue du bout mâle et du béton, respectivement, en tous points de leurs bords marginaux circulaires 35.
L'espace 36 compris entre les extrémités des tron- gons de tuyau est fermé depuis l'extérieur par les garnitures 32 et 37 qui sont emprisonnées à l'intérieur du joint par un organe d'accouplement exté- rieur ou collier 38. Le collier illustré est destiné à représenter une forme classique de collier d'accouplement.
Le joint illustré sur la figure 3 applique le même principe que celui illustré sur les figures 1 et 2 pour empêcher les fuites au-dessus de la surface noyée 40 de la bague de retenue 41. Le joint entre le bord femelle 42 et le bout mâle 43 est rendu étanche par une garniture 44 qui est étroite- ment appliquée contre les surfaces 45 et 46 du bout mâle en béton et en acier, respectivement, et la surface portante intérieure 47 du bout femelle. Les sur- faces 45 et 46 constituent la paroi d'un évidement qui s'étend entièrement au- tour du bout mâle.
De même que pour les joints représentés sur les figures 1 et 2, la garniture chevauche la ligne de rencontre entre la surface 40 et les surfaces 45 et 46 de retenue de la garniture.Dans cette forme de bout mâle, la surface extérieure de la bague de retenue 41 est cylindrique et s'étend jus- qu'à l'extrémité du tronçon de tuyau. Le tronçon de tuyau est moulé, l'arma- ture en acier 48 étant logée dans ce tronçon et étant fixée à la bague de rete- nue 41 par des soudures 49. Les tiges longitudinales de l'armature peuvent être préalablement mises sous tension, si on le désire.
On a représenté sur la figure 4 un joint du type à bout femelle et bout mâle sur lequel la garniture 50 est reçue à l'intérieur d'un évidement an- nulaire 51 de la surface intérieure 52 du bout femelle 53La bague de retenue 54 en acier comporte un rebord 55 formant une surface 56 qui est de même éten- due que la surface 57 du conduit en béton et un rebord 58 s'étendant à l'inté- rieur du conduit. La bague de retenue 54 est fixée à 1?armature 59 en acier du tronçon de tuyau en la rendant solidaire du rebord 58.
Les surfaces de contact 60 situées entre la bague du bout mâle et le béton sont obturées de façon étan- che à l'intérieur du joint par la garniture 50 qui est appliquée contre des parties voisines des surfaces 56 et 57 de la bague de retenue et du conduit en
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béton respectivement,
Dans la forme de bout mâle illustrée sur la figure 5, la bague de retenue 62 vient en contact avec (et vient buter contre) la surface terminale entière du conduit 63 en béton et elle est maintenue en place par des tiges lon- gitudinales 64 préalablement mises sous tension qui sont soudées à la bague de' retenue. L'évidement circonférentiel 65 est formé en partie par le béton et en partie par la bague de retenue dont les surfaces adjacentes 66 et 67 se ren- contrent suivant une ligne circulaire en 68.
Une fuite entre les surfaces de contact 69 de l'acier et du béton ne peut se produire quand la garniture '61 est appliquée contre les surfaces 66 et 67.
On a illustré sur la figure 6 un tronçon de tuyau comportant une bague de retenue en forme de Z. Le corps 70 et le rebord terminal 71 consti- tuent le fond et l'une des parois latérales de l'évidement 72 recevant la gar- niture et la surface 73 du tuyau 74 en béton constitue l'autre paroi latérale de l'évidement. La ligne de rencontre annulaire de la paroi 73 avec le corps 70 est étanchéisée par une garniture reçue dans l'évidement en un joint fermé.
Un rebord 75 comporte un certain nombre de fentes 76 destinées à recevoir les extrémités des organes darmature longitudinales 77 qui comportent des crochets 78 pour s'engager dans le rebord.
Le bout mâle représenté sur la figure 7 est une variante du bout mâle.représenté sur la figure 3. La bague de retenue en acier 80 est de sec- tion transversale sensiblement en forme de U, la partie extérieure du corps for- mant une surface de soutien cylindrique 81 destinée à une garniture. La garni- ture, lorsqu'elle est reçue dans un joint fermé, porte sur la surface 81, la- surface terminale 82 du conduit et la surface portante intérieure du collier ou bout femelle entourant le joint. De cette manière, on empêche tout écoule- ment le long de la surface noyée de la bague de retenue. Chaque partie longitu- dinale du renforcement 83 est fixée à la bague de retenue 80 du bout mâle par un matage 84 qui vient porter contre les lèvres situées de chaque côté d'une fente 85.
On a illustré sur la figure 8 un joint entre un bout mâle et un bout femelle de tronçons de tuyau similaires 87 et 88 qui sont construits de manière à supporter des pressions hydrauliques internes très élevées. Chaque tronçon de tuyau comporte un conduit 89 en béton monolithique dans lequel une bague en acier est partiellement noyée à chaque extrémité. Les deux bagues 90, 91 sont formées de manière similaire à la bague de retenue 13 de la figure 1, mais la bague 90 sert de joint de retenue du bout mâle et l'autre bague 91 est logée à l'intérieur d'un bout femelle. On utilise la présente invention aux deux extrémités de la partie de conduit de ce type de tronçon de tuyau pour empêcher les pertes de fluide par échappement le long des surfaces noyées des bagues.
Quand la partie de conduit 89 est coulée, de préférence dans une machine de centrifugation, on maintient une paire de bagues¯ 90 et 91 à l'in- térieur du moule puis on tend et on fixe une pluralité de fils 92 au-dessus des rebords 93 des bagues de retenue. Les rebords sont radialement fendus pour four- nir un passage aux fils métalliques à travers eux. Les fils métalliques sont re- foulés à leur extrémité afin de constituer ainsi des têtes 94 disposées à l'in- térieur d'un évidement circonférentiel voisin du rebord dentelé 93. Les évide- ments annulaires recevant la garniture sont constitués en partie par les ba- gues et en partie par le béton.
La tension des fils a pour effet de retenir les surfaces de contact 95 entre les bagues et le béton dans une relation étroi- tement ajustée et de comprimer le béton même après avoir enlevé le conduit du moule.
Lors de la construction du bout femelle, on place une garniture 96 en caoutchouc élastique à l'intérieur de l'évidement recevant la garniture si- tuéà l'une des extrémités du conduit et on emmanche de force un collier 97 en acier sur la garniture.La garniture empêche toute fuite le long de la surface intérieure du collier et le long des surfaces de contact 95 entre le béton et la bague en acier. Le collier en acier 97 forme la surface intérieure du bout femelle du tuyau.
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Le collier 97 est immobilisé en position sur le conduit en béton par un enroulement de fil fortement mis sous tension 98 qui est enroulé suivant une hélice autour du conduit et au-dessus d'une ou de plusieurs plaques 99 relativement flexibles qui sont soudées au collier 97 et au collier auquel 1' extrémité du fil est attachée. Ce fil métallique place le conduit sous une compression circonférentielle et de cette manière augmente d'une manière ad- ditionnelle la résistance du tronçon de tuyau. L'extérieur du conduit, le fil, et toute autre armature, tels que le réseau 100, sont recouverts d'un enduit 101 de mortier.
Comme on le voit à l'examen de la figure 8, un joint de ce type en- tre les tronçons de tuyau reliés est fermé quand le bout mâle 102 d'un trongon de tuyau sur lequel on a placé une garniture 103-est introduit à l'intérieur du bout femelle d'un autre tronçon de tuyau. La garniture est maintenue dans l'évidement du bout mâle et empêche les fuites à l'extrémité du bout mâle vers l'extérieur du joint. La même garniture empêche la fuite à la surface noyée de la bague 90 de bout mâle en étanchéisant les surfaces de contact entre la bague et le béton sur la longueur de l'évidement recevant la garniture, de la même manière que celle décrite ci-dessus en se reportant à la construction illus- trée sur la figure 1.
On a décrit le principe de l'invention en ce qui concerne son ap- plication à un certain nombre de formes de tronçons de tuyaux, mais il est bien entendu que l'on peut l'appliquer à d'autres formes et il est bien entendu éga- lement que des divers modes de réalisation préférés décrits ci-dessus et re- présentés sur le dessin annexé ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limi- tatif et que l'on peut y apporter divers changements ou perfectionnements sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Tronçon de tuyau comportant un conduit, une bague formée sépa- rément de ce conduit, et un dispositif fixant cette bague à l'une des extrémi- tés de ce conduit en contact mutuel avec celle-ci, trongon de béton dans le- quel ce conduit et cette bague forment ensemble une surface recevant la garni- ture adaptée pour loger une garniture en relation mutuelle d'étanchéité à l'in- terface entre le conduit et la bague.
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IMPROVEMENTS RELATING TO PIPE TRUNKS.
The present invention relates to pipe sections and in particular to the construction of the male end of a pipe section and aims to prevent leakage between a retaining ring of a male end and the duct portion of a pipe section. of which the retaining ring is part.
The male end of the section of pipe according to the present invention consists of one end of a molded conduit which may be made of concrete or other material capable of being molded and of a retaining ring of a dissimilar material. metal, both of which form a surface for supporting a gasket in sealing relationship to the line of separation between the molded duct and the ring to prevent leakage between the duct and the ring. The packing also serves to seal the gasket. between the male end and the outer coupling member which is used to connect two sections of pipe together.
Although improved designs and manufacturing processes have resulted in molded conduits that resist and remain tight under much higher internal pressures than before, little has been done to prevent leakage between the conduit and the retaining ring. .
Metal retaining rings serve several purposes. They provide the ends of the pipe sections with a tenacious and elastic material which withstands the impact of the blows which are inevitably received during the handling of the pipe section, they reinforce the joints to resist the forces due to internal pressure, loads. They also serve to provide a surface on which a gasket gasket can slide while remaining sealed.
Despite all previous efforts, it has been difficult, if not impossible, to achieve a watertight connection between the conduit of the pipe section and the ring. The difficulty arises in large part from the difference in the coefficients of expansion of the two materials and the shrinkage that
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produced in concrete (or other molded material) when it hardens and sets.
Due to these facts, as well as other factors, a real space remains between the main body or duct of the pipe section and the ring, this space, although it is small, allows the passage of water. . This defect presented itself regardless of the manner in which the molded ducts had been cast and in the presence or absence of tension in the longitudinal or circumferential reinforcement of the molded duct. Metal retaining rings are an important part of a pipe section intended to withstand high pressures and the defect discussed is serious because water loss due to leaks is wasted and seepage. other than in small quantities can damage the structure of a pipeline.
The present invention satisfies a long-standing need for achieving water-tightness between the faces of a molded conduit and a retaining ring and is likely to be used in an installation. variety of shapes of pipe sections, some of which have been chosen for illustrative purposes, without any limiting nature to the scope of the invention.
In the drawing: Figure 1 is a sectional view of a male and female end type joint according to the present invention; FIG. 2 is a section showing a joint placed between two sections of pipe with a double male end; Figure 3 is a sectional view of a variant of a type of male and female end joint;
Fig. 4 is a sectional view showing a male and female end type joint in which a housing retaining a gasket is received in the female end; Figures 5 and 6 show different shapes of male ends which may be used on pipe sections and in joints of the kind illustrated in Figures 1 and 2; Figure 7 shows a modified form of a male end of the type illustrated in Figure 3; Figure 8 is a longitudinal section of a joint for a high pressure concrete pipe; Figure 9 is a section through 9-9 of Figure 8.
The principle of the invention is applied to the various joints which are illustrated in the accompanying drawing and it will be understood that it can be applied to both ends at the same time or only to one end of a section of pipe. , depending on whether the pipe section must have two male ends or a male end and a female end. The main body or duct of a section of pipe to which the present invention is particularly applicable is mainly made of a molded material; this is understood to mean that the molded material constitutes the main obstacle to the passage of water or other fluid through the wall of the pipe section of the pipe. The retaining ring may be made of a suitable metal or in an equivalent material, such as ebonite or a straight plastic material.
A moldable material commonly used in the manufacture of pipe sections is concrete, but other suitable materials can be used which become hard and durable, such as, for example, several organic synthetic plastics. Given that the pipe sections to which the invention applies are commonly made of concrete and steel, reference will be made to its two materials hereinafter in order to simplify the description of the invention, but without intension to limit its scope.
Figure 1 illustrates the application of the invention to an ordinary pipe section having a molded tubular body 10 which constitutes the actual conduit of the pipe section. The male end is the part of a tron-
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A piece of pipe which enters and is surrounded by an external coupling member. As shown in Figure 1, the male end 11 penetrates a female end 12 of a similar piece of pipe. The male end comprises part of the molded conduit 10, a steel ring 13 which is seated completely. made at the end of the male end and a circumferential recess 14 which is formed by the molded duct and the ring 13.
During the manufacture of the pipe section, the ring 13 is sup- ported in a mold and the concrete is molded into any desired material. The ring is calibrated for its roundness and is finished to precise dimensions before its mounting. The pipe section is finished when the concrete has set. Any suitable means can be used to fix or anchor the ring in a fixed position with respect to the concrete, although in some types of pipe sections this is achieved by making the concrete integral with the ring,
A simple way to secure the ring in place is to use several rods 15 spaced circumferentially around the ring and penetrate apertures 16 in the ring. Each rod is threaded so as to allow its attachment to the ring by a pair of nuts 17, 18.
The extension of the rods behind the ring can be roughened, provided with a larger diameter to provide increased adhesion to the concrete, and the same result can be achieved by using a circle or band of metal 19 which is welded. on each of the rods. As emerges from the description which follows, the rods which hold the end ring in place can be put under tension if it is desired to obtain a section of prestressed pipe.
In previous organizations in which a steel ring was attached to the end of a molded conduit, the construction was such that it did not ensure that a leak would not occur between the conduit and the bushing. The contacting surfaces open a possible path for fluid leakage, regardless of the care taken and skill shown in constructing the section of pipe.
In the applicant's method of construction, the point of entry of water between the surfaces in contact of the concrete and the ring is illustrated at 20 in FIG. 1, a place which can also be considered. as corresponding to the interior marginal edges of the mating surfaces which are directly exposed to the fluid contents of a pipeline, regardless of the shape of the retaining ring. In the absence of a gasket, water entering anywhere around the circle 20 would flow over the surface 21, through the openings 22, would pass over the surface area. of the ring 13 and would end on the outside of the pipe section.
The present invention eliminates this source of leakage by fabricating the male end so as to form separate surfaces for receiving packing for pressing both against the concrete and against the bushing on areas entirely surrounding the section of gasket. pipe and at all points of the marginal edges of the contact surfaces 23 outside the male end.
As shown in Figure 1, the walls of an annular recess 14 are formed partly by the concrete and partly by the ring, and the gasket 24, which is contained in the recess, covers (and is pressed against) the adjacent surfaces of the concrete and the ring at all points of the marginal edges of the mating surfaces 23 around the exterior of the male end. In this type of joint, the gasket 24 is usually made of rubber elastic or of a material similar to rubber and in the form of a closed ring o When two sections of pipe are to be joined, the ring is placed inside the annular recess 14. An external coupling member consisting of a collar or sleeve is pushed onto the male end.
The cross section of the gasket is such that it must be deformed to trap it in the recess. When the seal is closed, the gasket exerts a very high pressure on the neighboring walls of the seal and seals the latter hermetically. The concrete conduit and the male end retaining ring together form the supporting or bearing surfaces on the male end, against which the packing is pressed by the coupling member.
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outside.
A simple way to hold a retaining ring in place in a molded conduit is shown in Figure 1, but in the types of concrete pipe runs in which the concrete is compressed longitudinally by tensioned reinforcing rods. These rods can be used and used to secure the bushings of the male ends in place. FIG. 2 shows a form of such pipe section on which the male ends 25 and 26 are connected to the ends of two pipe sections with two similar male ends.
The sections are molded one at a time into a mold which is constructed to support each of the male end rings 27 and 28 at each end of the mold. The longitudinal rods 29 are tensioned between the rings to which they are attached. by suitable means, for example by nuts 30. The concrete is poured around the steel reinforcement 29 and parts of the rings 27 and 28 of the male end and it drowns them inside the wall. of the concrete conduit which is being formed. When the section of pipe is removed from the mold, the longitudinal rods 29 continue to exert traction on the end rings and, consequently, to press the rings against the concrete.
The pressure exerted by the rings along the contacting surfaces 31 tends to minimize the separation between these surfaces, despite any shrinkage of the concrete which may have occurred.
The use of pipe sections in which concrete is prestressed is usually contemplated for pipelines which are called upon to withstand appreciable pressures. As a result, the surfaces in contact between the concrete and the retaining ring which are subjected to the fluid pressure are liable to provide an escape to the fluid, regardless of the fact that the pressure pushes the two surfaces against each other. . Any fluid entering between the steel and concrete surfaces from the end of the pipe is prevented from escaping out of the joint by the compressed liner 32 which bears on the adjoining surfaces 33 and 34 of the base liner support. gue male end and concrete, respectively, at all points of their circular marginal edges 35.
The space 36 between the ends of the pipe sections is closed from the outside by the gaskets 32 and 37 which are trapped inside the joint by an external coupling member or collar 38. The collar illustrated is intended to show a conventional form of coupling collar.
The seal shown in Figure 3 applies the same principle as that shown in Figures 1 and 2 to prevent leakage above the embedded surface 40 of the retaining ring 41. The seal between the female edge 42 and the male end 43 is sealed by a gasket 44 which is tightly pressed against the surfaces 45 and 46 of the concrete and steel male end, respectively, and the inner bearing surface 47 of the female end. The surfaces 45 and 46 constitute the wall of a recess which extends entirely around the male end.
As with the gaskets shown in Figures 1 and 2, the gasket overlaps the meeting line between the surface 40 and the gasket retaining surfaces 45 and 46. In this male end form, the outer surface of the gasket retainer 41 is cylindrical and extends to the end of the pipe section. The pipe section is molded, the steel frame 48 being housed in this section and being fixed to the retaining ring 41 by welds 49. The longitudinal rods of the frame can be put under tension beforehand, if desired.
FIG. 4 shows a joint of the female end and male end type on which the gasket 50 is received inside an annular recess 51 of the internal surface 52 of the female end 53. The steel has a flange 55 forming a surface 56 which is the same extended as the surface 57 of the concrete duct and a flange 58 extending within the duct. The retaining ring 54 is attached to the steel frame 59 of the pipe section by making it integral with the flange 58.
The contact surfaces 60 situated between the ring of the male end and the concrete are sealed inside the joint by the gasket 50 which is applied against neighboring parts of the surfaces 56 and 57 of the retaining ring and of the duct in
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concrete respectively,
In the male end form shown in Figure 5, the retaining ring 62 contacts (and abuts against) the entire end surface of the concrete conduit 63 and is held in place by longitudinal rods 64 previously. power supplies which are welded to the retaining ring. The circumferential recess 65 is formed partly by the concrete and partly by the retaining ring whose adjacent surfaces 66 and 67 meet in a circular line at 68.
Leakage between contact surfaces 69 of steel and concrete cannot occur when gasket '61 is applied against surfaces 66 and 67.
FIG. 6 illustrates a section of pipe comprising a Z-shaped retaining ring. The body 70 and the terminal flange 71 constitute the bottom and one of the side walls of the recess 72 receiving the guard. niture and the surface 73 of the concrete pipe 74 constitutes the other side wall of the recess. The annular meeting line of the wall 73 with the body 70 is sealed by a gasket received in the recess in a closed gasket.
A rim 75 has a number of slots 76 for receiving the ends of the longitudinal frame members 77 which include hooks 78 for engaging the rim.
The male end shown in Figure 7 is a variation of the male end shown in Figure 3. The steel retaining ring 80 is substantially U-shaped in cross section with the outer part of the body forming a surface. cylindrical support 81 intended for a lining. The gasket, when received in a closed joint, bears on the surface 81, the end surface 82 of the conduit and the interior bearing surface of the collar or female end surrounding the gasket. In this way, any flow is prevented along the embedded surface of the retaining ring. Each longitudinal part of the reinforcement 83 is fixed to the retaining ring 80 of the male end by a matting 84 which bears against the lips located on each side of a slot 85.
Illustrated in Figure 8 is a joint between a male end and a female end of similar pipe sections 87 and 88 which are constructed to withstand very high internal hydraulic pressures. Each pipe section has a conduit 89 made of monolithic concrete in which a steel ring is partially embedded at each end. The two rings 90, 91 are formed similarly to the retaining ring 13 of Figure 1, but the ring 90 serves as a retaining gasket for the male end and the other ring 91 is housed inside one end. female. The present invention is used at both ends of the conduit portion of this type of pipe section to prevent fluid loss by escaping along the embedded surfaces of the rings.
When the duct portion 89 is cast, preferably in a centrifuge machine, a pair of rings 90 and 91 is held inside the mold and then a plurality of threads 92 are stretched and secured over them. flanges 93 of the retaining rings. The flanges are radially split to provide passage for the metal wires therethrough. The metal wires are rebounded at their end in order to thus constitute heads 94 arranged inside a circumferential recess adjacent to the serrated rim 93. The annular recesses receiving the lining are formed in part by the bars. - gues and partly by concrete.
The tension of the wires has the effect of retaining the contact surfaces 95 between the rings and the concrete in a tight fit relationship and compressing the concrete even after removing the conduit from the mold.
During the construction of the female end, an elastic rubber gasket 96 is placed inside the gasket receiving recess at one end of the duct and a steel collar 97 is force-fitted over the gasket. The packing prevents leakage along the inner surface of the collar and along the contact surfaces 95 between the concrete and the steel ring. Steel clamp 97 forms the inner surface of the female end of the pipe.
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Collar 97 is secured in position on the concrete conduit by a coil of highly tensioned wire 98 which is helically wound around the conduit and over one or more relatively flexible plates 99 which are welded to the collar. 97 and the collar to which the end of the wire is attached. This metal wire places the conduit under circumferential compression and in this way additionally increases the strength of the pipe section. The exterior of the conduit, the wire, and any other reinforcement, such as the network 100, are covered with a coating 101 of mortar.
As can be seen from an examination of Figure 8, a joint of this type between the connected pipe sections is closed when the male end 102 of a pipe section on which a gasket 103 has been placed is inserted. inside the female end of another section of pipe. The gasket is held in the recess of the male end and prevents leakage from the end of the male end to the outside of the gasket. The same gasket prevents leakage to the embedded surface of the male end ring 90 by sealing the contact surfaces between the ring and the concrete along the length of the recess receiving the gasket, in the same manner as described above. with reference to the construction shown in figure 1.
The principle of the invention has been described with regard to its application to a number of shapes of pipe sections, but it is understood that it can be applied to other shapes and it is well it is also understood that the various preferred embodiments described above and shown in the accompanying drawing are given only as an indication and not as a limitation and that various changes or improvements can be made without modification. 'to do so from the spirit of the invention.
CLAIMS
1. Pipe section comprising a duct, a ring formed separately from this duct, and a device fixing this ring to one of the ends of this duct in mutual contact with it, a section of concrete in the- which this duct and this ring together form a surface receiving the gasket adapted to house a gasket in mutual sealing relation at the interface between the duct and the ring.