JUNTA DE TUBERÍA CORRUGADA IMPERMEABLE AL AGUA
Antecedentes de ta Invención Campo de la Invención Esta invención se refiere generalmente a empaques para tubería y, más particularmente, a tales empaques que se usan con tubería corrugada y, aun más particularmente, a faíes empaques que son herméticos al agua también. Descripción de fa Técnica Relacionada Esta invención está dirigida a la provisión de un empaque para uso con tubería corrugada. De preferencia, el tipo de tubería es de plástico y ia dimensión de la tubería es de 30.48 cm y más. Los empaques para tubería son bien conocidos en la técnica. Los empaques para tubería incluyen la Patente de E. U. No. 2,882,073,de James, para un empaque usado con una tubería de concreto, y la Patente de E. U. No. 3,493,237 de íeindienst, para tuberías hechas de preferencia de un materia} cerámico. En estas patentes, se usa una lechada de cemento para efectuar el sello final deseado a ser obtenido. El uso de una iechada de cemento se hace posible por ia composición de la tubería. Un empaque para una conexión de macho y campana para tubería para uso con una tuberia de pared lisa se describe en la patente de E. U. No. 3,573,871 de Warner; la patente de E. U. No. 4,223,895 de Roberts y colaboradores; y la patente de E. U. No. 5,324,083 de Vogelsang. Un sello de costilla de tubería corrugada bi-
direccionaí para uso con tubería elastomérica se describe en la patente de E. U. No. 4,946,206 de Roe y colaboradores, y un acopiamiento de alta presión para tubería y conducto de plástico conjugado se describe en 5a patente de E. U . No. 5,415,436 de Claes y colaboradores. Aún con la evolución de los empaques, surge un problema a medida que la tecnología hace posible fabricar tubos de plástico de un diámetro más grande. Como la tecnología permite que los tubos se hagan teniendo diámetros grandes, especialmente aquellos que tienen un diámetro de 101 .6 cm y más, el diseño de empaques mantenía el paso solamente cuando Jos tubos tenían que mantener la suciedad fuera de los tubos conectados. Sin embargo, en el caso de empaques de tubería corrugada, se presentó por sí mismo un problema único con la tubería más grande donde se suponía que los tubos unidos eran herméticos al agua y, más particularmente, donde la unión de los tubos ocurría en el sitio mediante la hechura de cortes o reparaciones en el campo. Un empaque elástico para tubería comercializado como el primer empaque hermético al agua para uso con tuberia corrugada de plástico de diámetro grande es de la patente de E. U. No. 6,082,741 de Gregoire y colaboradores. Aunque se han hecho empaques elásticos para uso con tubería corrugada que tiene un diámetro relativamente pequeño, la cantidad de hule usada en el empaque era proporcional a la altura de las ondulaciones. En tubería de diámetro más pequeño, ia cantidad de hule en un empaque que resultaba
discutiblemente en un sello de empaque hermético al agua aún hecho para un empaque que podía ser estirado sobre un macho de tubería sin demasiado problema. Sin embargo, conforme aumentaba el diámetro de la tubería, especialmente cuando el diámetro excedía de 101.6 cm, los empaques se volvieron muy rígidos, más la cantidad de material en estos empaques los hizo difíciles de instalar en la tubería. En consecuencia, se impactó adversamente Ja habilidad para proporcionar efectivamente un sello hermético al agua. Por ejemplo, se hicieron intentos para proporcionar un collar de concreto con tubería unida con macho y campana de plástico. Por supuesto, este enfoque involucró íiempo y costos adicionales cuando la instalación ocurría en el campo. Adicionalmente, típicamente el concreto no se adhiere bien al plástico, de manera que existía siempre la posibilidad de fugas. Un enfoque alternativo fue tratar de utilizar un tipo de empaque convencional, tal como un empaque de valle. Sin embargo, para tubería que tiene diámetros más grandes, el mismo empaque de hule no podía ser estirado fácilmente sobre la tubería y requería típicamente que varias personas lo instalaran físicamente. Realísticamente, esta solución teórica no fue práctica. Otra alternativa ha sido unir dos extremos macho de tubería de manera conjunta. Después se usó un acoplamiento de campana-campana y empaque, sin embargo, solamente se podía obtener un sello hermético al agua si existía un empaque para sellar el acoplamiento de campana-campana, y tal empaque solamente exisíe actualmente para uso con tubería de diámetro más pequeño.
Así, es aparente que existe fa necesidad de un empaque para tubería hermético al agua que efectúe un sello hermético ai agua en cortes en el campo de tubería corrugada, especialmente cuando ia tubería es de un diámetro más grande, y dicho empaque sea reiaíivamenie fácil y económico para usar. Breve Descripción de la Invención De acuerdo con Ja presente invención, se describe un empaque de silla para tuberia corrugada que tiene un miembro principal, un miembro de sellado primario y un miembro de brazo, con el empaque que tiene una superficie contorneada que se extiende a lo largo de por lo menos una porción del fondo def miembro de seJ/ado primario y el miembro de brazo. El miembro de sellado primario que es intermedio entre el miembro principal y el miembro de brazo. El miembro principal es de una primera longitud, el miembro de sellado primario es de una segunda longitud, y el miembro de brazo es de una tercera longitud, siendo la tercera longitud más grande que la suma de las primera y segunda longitudes. La superficie contorneada tiene el contorno correspondiente a una porción de la superficie externa de la ondulación de una tubería corrugada. Por lo menos una porción del miembro de brazo tiene un durómetro diferente del durómetro de! miembro de sellado primario. El miembro de sellado primario tiene una porción biselada, una porción inclinada y una pared de extremo, con la porción inclinada que es intermedia de la porción biselada y la pared de extremo, y con la porción biselada que es intermedia de la porción inclinada y el canal.
El miembro de brazo tiene una superficie superior, una superficie de fondo y una cara principal, con la cara principal que se extiende entre ia superficie superior dei miembro de brazo y la superficie de fondo del miembro de brazo. El miembro de brazo tiene una bisagra formada en el mismo. Una primera porción del miembro de brazo es de un primer durómetro, y una segunda porción del miembro de brazo es de un segundo durómetro, siendo el primer durómetro menor que el segundo durómetro. El miembro principal tiene un canal formado en el mismo, una cara principal que tiene un borde superior y un borde de fondo, y una superficie de fondo. El canal íiene una primera pared laíeral, una segunda pared lateral y una superficie de fondo, estando la primera pared lateral adyaceníe a ia cara principal y el canal que tiene un ancho que se extiende desde la primera pared lateral hasta la segunda pared lateral. La primera pared lateral tiene una altura que se extiende desde el borde superior de la cara principal hasta el canal, y el ancho del canal es mayor que la altura de la primera pared lateral. El miembro principal tiene un eje que es sustancialmente vertical, y el miembro de brazo tiene un eje que es sustancialmente horizontal, de manera que los dos ejes son sustancialmente perpendiculares entre ellos. También se describe un empaque de silla de tubería corrugada que tiene un miembro principal, un miembro de sellado primario y un miembro de brazo, con el empaque que tiene una superficie contorneada que se extiende a lo largo de por lo menos una porción
del fondo del miembro de sellado primario y eí miembro de brazo, teniendo el miembro principal una superficie de fondo, un canal y una cara principal que tiene un borde superior y un borde de fondo, con el canal que tiene una primera pared lateral, una segunda pared lateral y una superficie de fondo, estando la primera pared lateral adyacente a la cara principal y con el canal que tiene un ancho que se extiende desde la primera pared Jaierai hasta ia segunda pared lateral, y con la primera pared lateral que tiene una altura que se extiende desde el borde superior de la cara principal hasta el canal, y con el ancho del canal que es mayor que la altura de la primera pared lateral. Eí miembro de brazo tiene una primera porción de un primer durómetro y una segunda porción de un segundo durómetro, con el primer durómeíro que es menor que el segundo durómeíro. El miembro principal tiene un eje que es substancialmente vertical, y el miembro de brazo tiene un eje que es substancialmeníe horizontal, de manera que el eje del miembro principal es substancialmente perpendicular al eje del miembro de brazo. Se describe también la combinación de una primera tubería corrugada que tiene una superficie externa, una segunda tubería corrugada que tiene una campana y un empaque de silla para tuberia corrugada que tiene un miembro principal, un miembro de brazo y un miembro de sellado primario. En la modalidad preferida de la invención, la primera tubería corrugada y la segunda tubería corrugada son de doble pared. El empaque tiene una superficie contorneada que se extiende a lo largo de por lo menos una porción
del fondo del miembro de sellado primario y el miembro de brazo, con la superficie contorneada que hace contacto con la superficie externa de la primera tubería corrugada. El miembro de sellado primario tiene una superficie superior que hace contacto con la campana. Por lo menos una porción deí miembro de brazo tiene un durómetro diferente del durómetro del miembro de sellado primario y el miembro principal. EJ miembro de brazo tiene una superficie en Ja parte superior, una superficie de fondo y una cara principal, con la cara principal que se extiende entre la superficie superior deJ miembro de brazo y ía superficie de fondo del miembro de brazo, y con la primera tubería corrugada que tiene una primera ondulación y una segunda ondulación, con la superficie contorneada que hace contacto con la primera ondulación y la cara principal que está directamente adyacente a la segunda ondulación. Se describe íambién un empaque de silla de íubería corrugada que tiene una primera porción y una segunda porción, con la primera porción que tiene un primer durómetro, y con la segunda porción que tiene un segundo durómetro, ia primera porción que incluye un miembro principal, un miembro de sellado primario y una porción de un miembro de brazo, y la segunda porción que incluye una porción de! miembro de brazo, con por lo menos una porción del miembro de brazo que tiene un durómetro diferente del durómetro del miembro de sellado primario y el miembro principal. En la modalidad preferida de la invención, el miembro de sellado primario y el miembro principal tienen el mismo durómetro. El miembro de brazo tiene una superficie
superior, una superficie de fondo y una cara principal, con la cara principal que se extiende entre la superficie superior del miembro de brazo y ía superficie de fondo dei miembro de brazo. Eí primer durómetro es menor que el segundo durómetro, el miembro principal es de una primera longitud, el miembro de sellado primario es de una segunda longitud y ei miembro de brazo es de una tercera longitud, con Ja tercera longitud que es mayor que la suma de Jas primera y segunda longitudes. Ef ob¡etivo principal de esta invención es proporcionar un empaque para tubería hermético al agua. Sería aún más deseable si el empaque proporciona también un sello hermético al agua con tubería corrugada, especialmente tubería de un diámetro más grande, tai como 101.6 cm y más. Otro objetivo de esta invención es proporcionar tal empaque que no será reventado de una junta bajo aplicaciones de hermeticidad al agua. Todavía otro objetivo de esta invención es proporcionar un empaque que no será desplazado durante la unión de dos secciones de tubería. Un aspecto importante de este objetivo es el dimensionado asociado con el miembro de brazo que trabe efectivamente el empaque en su lugar. Otro objetivo de esta invención es proporcionar tal dispositivo que es relativamente fácil de instalar en su posición operativa. Otro objetivo aún de esta invención es proporcionar un empaque hermético al agua para tubería y accesorios, dicho empaque puede ser
instalado donde se usan cortes en el campo, y donde se desea una desviación en una junta para aplicaciones curvilíneas. Otros objetivos y ventajas de la invención serán aparentes a partir de la siguiente descripción, los dibujos adjuntos y las reivindicaciones anexas. Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una vista en perspectiva de un empaque hermético ai agua para tubería corrugada hecho de acuerdo con la presente invención, pero mostrado en parte como una vista de sección vertical. La Figura 2 es una vista en elevación frontaL íomada de la vista de sección vertical de la Figura 1 . La Figura 3 es una vista de sección vertical de la invención como se muestra en la Figura 2 cuando se instala en una tubería corrugada. La Figura 4 es una vista de sección vertical de la invención cuando está instalada en uso real. Al describir la modalidad preferida de la invención, la cual se ilustra en los dibujos, se recurrirá a terminología específica para beneficio de la claridad. Sin embargo, no se pretende que la invención sea limitada al término específico así seleccionado y se entiende que cada término específico incluye todos los equivalentes técnicos que operan en una manera similar para realizar un propósito similar. Descripción Detallada de la Invención
Haciendo referencia a los dibujos, se dirige la atención primero a la Figura 1 , la cual describe un empaque de silla para tubería corrugada hecho de acuerdo con la invención designado generalmente por el número 10. El empaque puede fabricarse a partir de una variedad de materiales conocidos en ia fabricación de empaques, tales como hule, EPDM, nitrilo, elastómeros termoplásticos (TPE), e isopreno o una combinación de los mismos. El empaque 10 íiene una primera porción 12 y una segunda porción 14. La primera porción 12 íiene un primer durómetro y fa segunda porción 14 tiene un segundo durómetro, con los primer y segundo durómetros que son diferentes. De preferencia, el primer durómeíro es menor que ef segundo dur?metro. Como se puede apreciar a partir de una comparación de Jas Figuras 1 y 2, el empaque 10 incluye un miembro 15 principal, un miembro 16 de sellado primario y un miembro 1 8 de brazo. El miembro 15 principal, el miembro 16 de sellado primario y por lo menos una porción del miembro 18 de brazo comprenden la primera porción 12 del empaque 10. Entretanto, la porción restaníe del miembro de brazo comprende la segunda porción 14 del empaque 10. El miembro 15 principal tiene una cara 20 principal, siendo esta cara substancialmente plana. La cara 20 principal del miembro principal tiene un borde 22 de tope así como también un borde 24 de fondo. Directamente adyacente a la cara 20 principal del miembro 15 principal en el borde 24 de fondo está la superficie 25 de fondo del miembro principal.
Mientras tanto, adyacente a la cara 20 principal del miembro principal en el borde 22 superior está un canal 26. Como se puede apreciar a partir de una comparación de las Figuras 1 a 4, eí canal 26 tiene una primera pared lateral 27 que termina en el borde 22 superior, una segunda pared lateral 28, y una superficie 29 de fondo del cana!. La superficie 29 de fondo del canal está intermedia entre la primera pared lateral 27 y Ja segunda pared lateral 28. De manera similar, la segunda pared lateral 28 está intermedia entre la superficie 29 de fondo del canal y el primer extremo 30 del miembro de sellado primario. De preferencia, tanto la primera pared lateral 27 como la segunda pared lateral 28 del canal 26 son planas. En uso real, el canal puede ser usado para acomodar una banda de sellado del tipo del que se usa a veces en conjunío con empaques. Sin embargo, se debe entender que de preferencia no se usa una banda de silla. La consideración de la estrucíura del miembro 16 de sellado primario describe que en la modalidad preferida de la invención, direcíamente adyacente al primer extremo 30 del miembro de sellado primario está una porción 32 biselada. Esta porción 32 biselada se inclina hacia arriba del primer extremo 30 del miembro de sellado primario en una dirección hacia la porción 34 inclinada del miembro de sellado primario. La porción 34 inclinada se muestra teniendo una pluralidad de costillas 35, seis costillas que se muestran en los dibujos, aunque su inclusión en el empaque es opcional. Las costillas 35 se extienden hacia arriba de la superficie 37 superior del miembro de sellado primario. El miembro 16 de sellado primario tiene también
un segundo extremo 36 en ef extremo de la superficie 37 superior opuesto al primer extremo 30 del miembro de sellado primario. Extendiéndose hacia abajo desde la superficie 37 superior del miembro de sellado primario en el segundo extremo 36 está una pared 38 de extremo del miembro de sellado primario. La pared 38 de exíremo del miembro de sellado primario se extiende hasta el miembro 18 de brazo. El miembro 18 de brazo tiene una primera porción 40 de miembro de brazo y una segunda porción 45 de miembro de brazo, mostradas como estando conectadas una con otra. Una superficie 50 contorneada se extiende a lo largo del fondo del empaque 10, con esta superficie contorneada que tiene un primer borde 52 y un segundo borde 54 y con la superficie contorneada que es cóncava. El primer borde 52 de la superficie coníorneada esíá en la unión de la superficie 25 de fondo y la superficie coníorneada. El segundo borde 54 de la superficie contorneada está en la unión de la superficie 25 contorneada y la superficie 60 de fondo del miembro de brazo. La superficie 60 de fondo def miembro de brazo tiene una primera porción 62 de superficie de fondo def miembro de brazo y una segunda porción 63 de superficie de fondo del miembro de brazo. Tanto la primera como la segunda porciones 61 y 62 respectivamente de la superficie 60 de fondo del miembro de brazo son de preferencia planas y se iníersecan en un borde 65 intermedio. La primera porción 65 se extiende entre la segunda porción y ia superficie contorneada, de manera que los exiremos de la primera porción son el segundo borde 54 de la superficie contorneada y ef borde 65 intermedio.
La superficie 60 de fondo del miembro de brazo tiene también un borde 68 terminal en el extremo opuesto de la segunda porción 63 del borde 65 intermedio. Ef borde 68 terminal es de preferencia redondo y extendiéndose hacia arriba desde el mismo está una cara 70 terminal, Ja cual es de preferencia también ligeramente cóncava. El miembro 1 8 de brazo tiene también una superficie 75 superior que tiene un borde 78 terminal de superficie superior del miembro de brazo. Este borde 78 terminal es de preferencia redondeado y extendiéndose hacia abajo desde el mismo está la cara 70 terminal antes mencionada. La superficie 75 superior tiene una bisagra 80 formada efectivamente en Ja línea de unión donde la primera porción 40 de miembro de brazo y la segunda porción 45 del miembro de brazo se encuentran. El miembro principal se muestra como siendo de una primera longitud F, el miembro de sellado primario como siendo de una segunda longitud S, y el miembro de brazo como siendo de una tercera longitud T, con la tercera longitud que es mayor que la suma de las primera y segunda longitudes. El miembro principal tiene un eje V substancialmenfe vertical, y el miembro de brazo tiene un eje H substancialmente horizontal, con los dos ejes que son substancialmente perpendiculares uno con otro. Una comparación de las Figuras 3 y 4 muestra como se usa realmente el empaque de esta invención para efectuar un sello hermético el agua en una tubo 1 00 corrugado. El tubo 1 00 corrugado tiene una superficie 1 01 exterior, una primera ondulación 102 y una segunda ondulación 104. La primera ondulación 102 es la ondulación
de extremo en un primer tubo 105, de manera que el extremo 106 del primer tubo está en una porción de valle 1 1 1 en el tubo directamente adyacente a ia primera ondulación 102. El empaque 10 se estira o enrolla sobre la primera ondulación 102 hasta que la superficie 50 contorneada descansa en Ja superficie 101 exterior de la primera ondulación arriba de la corona de la ondulación. El miembro de brazo se extiende sobre eJ vaJJe 1 1 entre las primera y segunda ondulaciones 102 y 104 respectivamente. La cara 70 terminal puede estar ya sea en contacto con la superficie exterior de ia segunda ondulación o separada una ligera distancia Jejos de Ja superficie 101 exterior. La superficie contorneada se fabrica de manera que corresponda con la forma de la superficie exterior de las ondulaciones en ef tubo. Una vez que ei empaque está en su lugar en el primer tubo 105, un segundo tubo 107 desliza su extremo 108 de campana sobre el extremo macho del primer tubo. Se suelda la campana 108, o se asegura de manera fija de otra manera, al segundo tubo 107 en puntos 109 de soldadura. Conforme el segundo tubo se desliza sobre el primer tubo, la pared interna 1 10 de la campana comprime el miembro de sellado primario del empaque contra la ondulación, por lo que se efectúa un sello hermético al agua donde el miembro de sellado primario y la pared interna entran en contacto. La primera porción del miembro de brazo es de un durómetro menor que la segunda porción del miembro de brazo. Por ejemplo, se ha formado un sello hermético al agua donde la primera porción tiene
un durómetro de 50 y fa segunda porción tiene un durómetro de 75, aunque se podría usar una combinación de otros durómetros. En otra modalidad de Ja invención, el empaque es de un solo durómetro que resulta en un empaque suficientemeníe suave para instalar en una tubería, aun cuando al mismo tiempo tiene una segunda porción de miembro de brazo de una longitud que excluye el movimiento del empaque por Jo que íraba efeciivameníe eJ empaque en su posición deseada. La primera porción relativamente suave la hace más fácil para colocarse sobre fas ondulaciones, especialmente aquellas asociadas con tubería corrugada de diámetro grande. La porción relativamente suave la hace también más fácil para formar un sello hermético al agua como resultado de la compresión del empaque. De manera similar, el durómetro relativameníe mayor asociado con la segunda porción permite que la segunda porción 45 del miembro de brazo excluya el movimiento del empaque complelamenle sobre la primera ondulación, por lo que se traba efectivamente el empaque en su posición deseada. De acuerdo con ASTM D 1417 actual, con el fin de que un sello sea hermético al agua debe ser capaz de resistir una presión de aire de 0.246 kg/cm2 (kilogramos por centímeíro cuadrado) para satisfacer la norma de prueba de campo, y de acuerdo con ASTM D 3212 actual una presión de agua de 0.76 kg/cm2 para satisfacer la norma de prueba de laboratorio. El empaque de esta invención ha sido capaz de permanecer hermético al agua cuando se sujeta a estas presiones antes enlistadas o mayores.
El empaque con durómetro duaí de esía invención permite que ocurran funciones de sellado y trabado durante la inserción dei extremo de campana del primer tubo sobre el extremo macho del segundo tubo que contiene el empaque. La compresión y el desplazamiento del sello elasíomérico coníra la pared inferna de la campana proporciona así una barrera herméíica al agua para infilíración o exfilíración de agua en la unión de íubos. La cara inclinada del miembro principal disminuye las fuerzas de inserción y reduce el movimiento del empaque durante la inserción. La resistencia al doblez como resultado de la segunda porción deí miembro de brazo de durómetro mayor mantiene el empaque colocado en la ondulación deseada durante las altas presiones internas de la tubería. La presencia de la bisagra en el centro dei empaque permite la compresión adicional del material cuando hay una fuerza incrementada de agua hacia arriba en el empaque. El empaque podría ser instalado en el campo o en la planta. Se ha encontrado que el empaque de esta invención permite que se obtenga un sello hermético ai agua con la tuberia, especialmente tubería de doble pared que tiene un diámetro interno de 1 06.68 a 152.4 cm. Aunque la forma del aparato descrito en la presente consfifuye una modalidad preferida de la presente ¡nvención, se entiende que la invención no esíá limitada a esta forma precisa de aparato y que pueden hacerse cambios en la misma sin apartarse del alcance de la invención, el cual se define en las reivindicaciones adjuntas.