FI83984C - Tryckledning. - Google Patents

Description

1 83984

Painejohto Tämän keksinnön kohteena on paine johto, erityisesti maahan tai veteen asennettava paineviemäri johto, joka koos-5 tuu peräkkäin sijaitsevista putkista ja yhdyskappaleista, kuten haarayhteistä, jotka putket ja yhdyskappaleet on liitetty toisiinsa muhviliitoksilla, jolloin muhvissa on elimet ja putken ulkopinnassa on urat tiivistettä ja lukitus-elintä varten putkien ja/tai yhdyskappaleiden lukitsemisek-10 si toisiinsa niiden pituussuunnassa, jolloin putket ovat ripalaippaputkia ja tiiviste sijaitsee ripalaippojen välisessä urassa.

Joissakin viemärijohdoissa, kuten paineviemärijohdoissa, kuljetettava väliaine on paineenalaista. Paineis-15 tus saadaan aikaan esimerkiksi syöttämällä väliaine putki-johtoon pumppujen avulla. Paineviemäriputkissa tyypilliset paineet ovat 3-4 baria. Määrätyissä tilanteissa, esimerkiksi pumppuja pysäytettäessä, saattaa putkijohtoon myös syntyä huomattava alipaine.

20 Sellaisissa putkijohdon kohdissa, joissa johdon sei nämiin kohdistuu suuria paineesta tai veden liikkeestä johtuvia voimia, kuten mutkat, venttiilit ja haarayhteet, putkijohdon putket ja yhdyskappaleet on lukittava toisiinsa, jotta osien keskinäinen sijainti pysyisi muuttumattomana 25 paineiskujen aikana. Koska putkijohdon osat eivät myöskään saa siirtyä ympäröivään maahan nähden, osia on lukittava toisiinsa niin pitkältä matkalta, että putkien ja maan välinen kitka muodostuu riittävän suureksi mutkakohdan ank-kuroimiseksi paikalleen.

30 Putkien lukitsemiseksi toisiinsa ja yhdyskappalei- siin tunnetaan sovitelma, joka koostuu muhvin sisäpinnassa ja pistopään ulkopinnassa kohdakkain sijaitsevista urista, joihin on sijoitettu kumpaankin uraan ulottuva lukitusnau-ha. Tämä sovitelma lukitsee osat toisiinsa putken pituus-35 akselin suunnassa.

2 83984

Edellä esitettyjen tunnettujen painejohtojen eräänä epäkohtana on lukittujen liitosten suuri tarve, koska sileiden muoviputkien ja ympäröivän maan kitka on suhteellisen pieni. Lisäksi lukituskohtien valmistus on työlästä.

5 Putken pistopäähän joudutaan silloin, kun putki on katkaistava, tekemään ura lukitusnauhaa varten tai putken päälle työnnetään holkki, jossa on mainittu ura.

Tämän keksinnön päämääränä on saada aikaan paine-johto, jossa osien välisiä lukituskohtia tarvitaan vähem-10 män kuin tunnetuissa johdoissa ja jossa lukituskohtien valmistus on huomattavasti yksinkertaisempaa kuin tunnetuissa johdoissa. Keksinnön mukaiselle painejohdolle on tunnusomaista, että lukituselimet sijaitsevat ripalaippojen välisissä urissa.

15 Rakentamalla painejohto ripalaippaputkista saadaan aikaan monin verroin suurempi kitkavoima johdon ja ympäröivän maa-aineksen välille, minkä ansiosta toisiinsa lukittujen johdonosien lukumäärää voidaan huomattavasti pienentää, eli lukituskohtien lukumäärä on pienempi kuin tun-20 netuissa johdoissa. Tämän lisäksi putken katkaisu ei vaikeuta osien lukitsemista toisiinsa, koska ripalaippaputken ulkopinnassa on kehän suuntaisia uria putken koko pituudelta, joten pistopäähän ei tarvitse koskaan tehdä uraa lukitusnauhaa tai tiivistettä varten. Lukitusrenkaiden ja 25 tiivisteiden lukumäärä on myös helppo optimoida asennuksen yhteydessä.

Edellä esitettyjen näkökohtien lisäksi ripalaippa-putkien käyttö paineviemärissä on edullista myös sikäli, että ripalaipat antavat putkelle suuren rengasjäykkyyden, 30 joka estää putkea lommahtamasta sisäänpäin alipaineen vaikuttaessa putken sisällä, jolloin putken seinämät voidaan mitoittaa sisäisen paineen vaatimusten mukaan. Tunnettujen paineviemäreiden sileiden putkien seinämäpaksuus on nimittäin jouduttu mitoittamaan ylisuuriksi lommahdusvaaran 35 vuoksi.

Il 3 83984

Yllättävä etu ripaputkikonstruktiosta on myös se, että putken aksiaalinen jäykkyys ei kasva seinämän ylimitoituksen vuoksi liialliseksi, kuten on asian laita sileiden putkien kohdalla. On nimittäin todettu, että putkijoh-5 don lujuutta lisäävä maan holvautuminen johdon ympärillä tehostuu, jos putki on myös aksiaalisuunnassa sopivan taipuisa. Koska ripalaippaputken sisäseinämä tyypillisesti mitoitetaan 6 barille, muodostuu aksiaalijäykkyys kuitenkin riittävän suureksi, niin että putkien asennus on helppoa. 10 Pienet esteet, kuten kivet tms. voidaan kuitenkin kiertää putkea taivuttamalla, mikä ei ole mahdollista seinämän paksuuden suhteen ylimitoitettujen sileiden putkien ollessa kyseessä.

Eräs toinen syy seinämäpaksuuden ylimitoitukselle on 15 se, että koska putken lämpötila kohoaa jäteveden luovuttaman lämmön vuoksi, putken kimmomoduuli ja siten myös rengas jäykkyys laskee. Ripalaippaputkessa ripojen lämpötila ei juuri kohoa, joten rengasjäykkyyden laskua ei tarvitse ottaa huomioon putken mitoituksen yhteydessä. Koska tunne-20 tuissa paineviemäreissä ja tuorevesijohdoissa on käytetty samannäköisiä sileitä putkia, virhekytkentöjä on esiintynyt. Paineviemäreiden rakentaminen ripalaippaputkista poistaa tämän virhemahdollisuuden.

Lisäksi on huomattava, että tavanomaisesti viemärei-25 den pumppauspaine on 2 - 4 baria. Paineiskujen kannalta riittävä mitoituspaine on 6 baria. Sileä 6 barin PVC-putki kuitenkin lommahtaa, koska rengasjäykkyys on vain noin 9 kN/m2. Sileä PVC-putki, jonka rengasjäykkyys on noin 16 kN/m2 eli riittävä, painaa halkaisijalla NS 200 noin 13,4 30 kg/m. Vastaava ripalaippaputki (sama jäykkyys) ja riittävä paineenkesto (6 baria) painaa vain 10...11 kg/m, joten ripalaippaputki on myös taloudellisempi valmistaa.

Ripalaippaputken käyttö on erityisen edullista tilanteissa, joissa vaaditaan kohtuullista paineenkestävyyt-35 tä, hyvää lommahduslujuutta ja lukittavia liitoksia saman- 4 83984 aikaisesti.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan lu-kituselimenä on taipuisa nauha tai tanko, jonka halkaisija ylittää ripalaippojen korkeuden. Tällöin lukituselin ulko-5 nee ripalaippojen välisestä urasta ulottuen muhvin sisäseinässä olevaan uraan, jolloin osat lukittuvat toisiinsa johdon pituussuunnassa.

Ripalaippaputket ovat sinällään tunnettuja esim. patenttihakemuksesta FI 860135. Tyypillinen suoritusmuoto on 10 ohutseinämäinen, korkeilla kapeilla rivoilla varustettu maaviemärin viettojohto. Ohut seinämä on mahdollinen, koska viettojohdoissa ei esiinny paineita ja korkeat rivat antavat riittävän rengasjäykkyyden maanpainetta vastaan. Tyypillisesti tämänkaltaisessa putkessa on sisäseinämän ja ri-15 pojen välinen tilavuussuhde n. 1...1,5/1. Ripojen suora muoto johtuu materiaalikäytön optimoimisesta. Tällöin ripojen päästökulma on tyypillisesti noin 4 astetta tai vähemmän .

Keksinnön eräälle edulliselle suoritusmuodolle on 20 tunnusomaista, että ripalaippaputken seinämän tilavuus on yli kaksi kertaa suurempi kuin ripalaippojen materiaaliti-lavuus, että ripalaippaputken ripalaipat ovat poikkileikkaukseltaan trapetsin muotoiset ja että niiden kyljen kulma putken pituussuuntaa vastaan kohtisuoraan tasoon nähden on 25 5°...45°, edullisesti noin 35°.

Tällä tavalla muotoillut rivat parantavat myös putken paineenkestävyyttä. Vahvasti kiilamainen ura ripojen välissä aiheuttaa sen, että putken sisäinen paine työntää tiivisterengasta tehokkaasti muhvia vasten, jolloin tiiviys 30 paranee paineen kasvaessa.

Keksinnön mukaisen painejohdon yhtä edullista suoritusmuotoa selitetään seuraavassa tarkemmin oheiseen piirustukseen viitaten, jossa kuvio 1 esittää putken ja yhdyskappaleen välistä 35 muhviliitosta pituusleikkauksena ja

II

5 83984 kuvio 2 esittää poikkileikkausta kuvion 1 viivaa II...II pitkin, ja kuvio 3 esittää keksinnön toista suoritusmuotoa pituusleikkauksena.

5 Piirustuksessa on esitetty painejohdon osa, joka koostuu putken pistopäästä 1 ja yhdyskappaleen kuten haara-yhteen tai kaksoismuhvin muhvista 2. Osat 1,2 on sopivimmin valmistettu muovista ja ne on liitetty toisiinsa muhvilii-toksen avulla siten, että putken 1 pistopää on työnnetty 10 muhvin 2 sisään. Keksinnön mukainen putkijohto on tarkoitettu kuljettamaan paineenalaista nestettä, kuten jätevettä, paineen ollessa tyypillisesti noin 2-5 baria. Ajoittain johdossa voi myös esiintyä alipaineita. Johto on upotettuna maahan tai veteen ja se voi myös toimia veden imu-15 ja poistoputkistona esim. jäähdytysvettä kuljettaen.

Johdon suorilla ja helpoilla osuuksilla pistopäitä ja muhveja ei välttämättä tarvitse lukita toisiinsa, vaan liitoksen tiivistävä tiivistysrengas 3 pistopään ulkopinnan ja muhvin sisäpinnan välissä riittää. Tarvittaessa voi-20 daan käyttää kahta, vierekkäisiin uriin sijoitettua tiivis-tysrengasta, jotka ovat eri materiaalia siten, että toinen kestää öljyä ja toinen mikrobiologista hyökkäystä. Kohdissa, joissa johdon seiniin kohdistuu virtaavan nesteen aiheuttamia ylimääräisiä paineita, kuten johdon mutkat, vent-25 tiilit ja haarat, pistopää ja muhvi on lukittava toisiinsa liitoksen avautumisen estämiseksi.

Keksinnön mukaisesti näiden putkien välisten lukittujen liitosten lukumäärää voidaan huomattavasti vähentää ja niiden tekemistä yksinkertaistaa käyttämällä johdon put-30 kina ripalaippaputkia ja sijoittamalla pistopään ja muhvin väliset lukituselimet ripalaippaputkien ripalaippojen välisiin uriin. Uria käytetään myös tiivisteurina.

Piirustuksessa esitetyn putken pistopään 1 ulkopinnassa on kehänsuuntaisia ripoja 4, joiden välissä on urat 35 5. Myös muhvin 2 sisäpinnassa on lukituselinten lukumäärää 6 83984 vastaava lukumäärä kehänsuuntaisia uria 6, jotka asettuvat kohdakkain pistopään urien 5 kanssa. Liitoksen lukituseli-met sijaitsevat kohdakkain sijaitsevissa pistopään ja muh-vin urissa 5,6. Esitetyssä suoritusmuodossa lukituselimet 5 on muodostettu taipuisista tangoista 7, jotka ovat esimerkiksi suhteellisen jäykkää muovia ja joiden halkaisija ylittää ripalaippojen 4 korkeuden, jolloin tangot ulottuvat pistopään urista 5 muhvin uriin 6. Tangot työnnetään paikalleen muhvin seinässä sijaitsevista rei'istä 8 siten, 10 että ne kiertävät koko pistopään.

Rivat 4 ovat trapetsinmuotoisia kylkien ollessa suoria tai, kuten kuviossa, kaarevia. Rivat ovat kompakteja ja niiden kyljen kulma putken pituussuuntaa vastaan kohtisuoraan tasoon nähden on 5°...45°, edullisesti noin 35°. Putken 15 seinämän tilavuus on yli kaksi kertaa suurempi kuin ripalaippojen materiaalitilavuus.

Ripalaippaputki voidaan helposti optimoida painejoh-tokäyttötarkoitusta varten. Tavanomaisten sileiden putkien kohdalla ei ole näin. Koska paine aiheuttaa kehänsuuntaisen 20 vetojännityksen, on edullista lujittaa sisäputki pitkillä kuiduilla, joiden valtaosa on suunnattu kehänsuuntaisesti, jolloin murtolujuus tässä suunnassa kasvaa. Koska ripojen tehtävänä on rengasjäykkyyden lisääminen, on rivoissa vallitsevana toinen kuormitustilanne. Ne estävät putken likis-25 tyrnistä kehänsuunnassa, jolloin mitoittava jännitys on taivutus jännitystä ja puristusta. Tällöin voidaan ripojen lujuutta parhaiten lisätä käyttäen täyteaineita. Yllättävä etu saavutetaan valitsemalla täyteaine siten, että se reagoi metalli-ilmaisimeen, tms. Tällöin voidaan ko. muoviput-30 ken sijainti helposti paikallistaa asennuksen jälkeen. Tämäntyyppisten täyteaineiden käyttö ei tule kysymykseen tavallisilla paineputkilla, koska täyteaineet heikentävät vetolujuutta.

Kuvioissa esitetty liitos muodostetaan työntämällä 35 tarpeen vaatiessa katkaistun ripalaippaputken pistopää 1, 7 83984 jonka uraan on sijoitettu tiivistysrengas 3, muhviin 2. Tämän jälkeen vähintään yksi tanko 7 työnnetään muhvin reiästä 8 urien 5 ja 6 muodostamaan onteloon niin, että se kiertää pistopään.

5 Edellä esitetystä poiketen muhvin urat 6 voidaan jättää pois, jolloin luotetaan pelkästään reikien 8 luki-tusvaikutukseen. Tangot 7 voidaan korvata jollakin muulla vastaavalla lukituselimellä, kuten nauhalla. Tällä lukitus-tavalla on se etu, että nauhoista helposti näkee onko lii-10 tos lukittu vai ei.

Putken ja muhvin välinen edellä esitetty lukitusso-vitelma voidaan korvata muhvin sisäpinnassa sijaitsevilla ulokkeilla, jotka työntyvät putken uriin 5 lukiten osat toisiinsa, ns. snap on -lukitus.

15 Lukitussovitelma voidaan myös korvata muhvin päälle asennettavalla männänrengastyyppisellä muovirenkaalla, jossa on lukitustappi tai -tapit, jotka työntyvät muhvin seinässä olevasta reiästä lävitse pistopään ripojen väliin. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää kuvion 3 mukaista pantaa 20 9, joka ulottuu leveydeltään pistopään puolelle ja asettuu myös pistopään ripojen väliin. Tällöin käytetään muhvia, jossa on madalletut rivat.

Muhvi 2 voi ulottua vähintään neljän uran 5 yli, jolloin mahdollistetaan kahden tiivistysrenkaan 3 ja kah-25 den lukitustangon 7 käyttö.

Claims (8)

1. Painejohto, erityisesti maahan tai veteen asennettava paineviemärijohto, joka koostuu peräkkäin sijait-5 sevista putkista ja yhdyskappaleista, kuten haarayhteistä, jotka putket ja yhdyskappaleet on liitetty toisiinsa muh-viliitoksilla, jolloin muhvissa (2) on elimet (6,8) ja putken (1) ulkopinnassa on urat (5) tiivistettä (3) ja luki-tuselintä (7) varten putkien ja/tai yhdyskappaleiden lukit- 10 semiseksi toisiinsa niiden pituussuunnassa, jolloin putket ovat ripalaippaputkia ja tiiviste (3) sijaitsee ripalaippo-jen (4) välisessä urassa (5), tunnettu siitä, että lukituselimet (7) sijaitsevat ripalaippojen (4) välisissä urissa (5).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen painejohto, tun nettu siitä, että muhvin (2) elimet lukituselintä varten on muodostettu muhvin sisäpinnassa sijaitsevasta kehän-suuntaisesta urasta (6) ja/tai muhvin seinässä sijaitsevasta reiästä (8).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen painejohto, t u- nn e t t u siitä, että lukituselimenä on taipuisa nauha tai tanko (7), jonka halkaisija ylittää ripalaippojen (4) korkeuden.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen painejohto, 25 tunnettu siitä, että muhvi (2) ulottuu vähintään neljän uran (5) yli, jolloin mahdollistetaan kahden tii-vistysrenkaan (3) ja kahden lukitustangon (7) käyttö.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen painejohto, t u-nn e t t u siitä, että ripalaippaputken seinämän tila- 30 vuus on yli kaksi kertaa suurempi kuin ripalaippojen (4) materiaalitilavuus.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen painejohto, tunnettu siitä, että ripalaippaputken ripalaipat (4) ovat poikkileikkaukseltaan trapetsinmuotoiset ja että niiden 35 kyljen kulma putken pituussuuntaa vastaan kohtisuoraan ta- li 9 83984 soon nähden on 5°...45°, edullisesti noin 35°.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paine johto, tunnettu siitä, että ripalaippaputken rivoissa (4) on täyteaineita, kuten metallihiukkasia.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paine johto, tun nettu siitä, että ripalaippaputken (1) seinämässä on pitkiä kuituja paineenkestävyyden lisäämiseksi. 10 83984