PT94689A - Uniao de tubos para tubos de avanco os quais sao colocados subterraneamente pela tecnica de avanco por penetracao - Google Patents

Description

Memória descritiva referente ao pedido de patente de invenção em nome de Halbergerhutte QmbH, alemã, industrial, com sede em Saarbrucker Strasse 51, D—66©4 Saarbruck en-Brebach, Repúb1i ca Federal da Alemanha, para :

"UMIAO DE TUBOS FARA TUBOS DE AVANÇO, QS QUAIS SfiO COLOCADOS SUBTERRANEAMENTE PELA TÉCNICA DE AVANÇO POR PEMETRACAQ" 0 invento refere-se a uma união de tubos de acordo com o conceito geral da reivindicação 1.

Antigamente, costumavam-se instalar muitas vezes tubos de águas residuais e análogos sob o solo, por intermédio da chamada técnica de avanço por penetração. Na técnica de avanço por penetração, os tubos são feitos avançar a partir dum poço central ou duma mina para um outro poço, nas direcçães pretendidas, sendo a distância de instalação dos tubos dessa época aproximadamente 75 — 1©@ m, mas que ainda podia subir um pouco. Com esta técnica de avanço por penetração, podem ser instalados principalmente tubos com um diâmetro nominal de 25© a 1©©© mm. A vantagem desta técnica de avanço por penetração consiste em que para a instalação subterrânea de tubos para águas residuais deixam de ter de ser escavadas valas ao longo de todo o comprimento da instalação. Desta maneira suprimem—se não só os trabalhos dispendiosos de escavação, como também ainda pode ser reduzido ao mínimo o bloqueamento de trânsito de ruas, que estão ligados a estes trabalhos. 1

Para os comprimentos dos tubos instalados subterrâneamente na técnica de avanço por penetração, há no entanto uma limitação devido ao diâmetro do poço central. Com um diâmetro de 2 mm podem ser avançados do poço, tubos que apresentem um comprimento de aproximadamente 1 m. Com um diâmetro de poço de 3 m é possível fazer avançar tubos com um comprimento de 2 m, isto ê, na técnica de avanço por penetração é limitado o comprimento dos tubos a instalar, de forma que é preciso um grande número de uniões de tubos para a ligação em conjunto dos tubos para formar uma tubagem.

Mas nas instalações de tubos sob o solo na técnica de avanço por penetração, são de importância especial as uniões, porque estas não devem salientar-se sobre o tubo nem para fora nem para dentro. Para dentro não devem salientar-se porque canos de águas residuais são instalados normalmente com uma inclinação mínima e os ressaltos que se encontrassem no cano podiam representar bloqueamentos para a condução das águas residuais. Ressaltos na união de tubos para fora estorvam na pré—compressão dos tubos, porque as forças de atrito tendem a assumir de i a 4 p/m^. As forças que actuam montadas pelas uniões de tubos nos ressaltos exteriores, seriam correspondentemente grandes, de forma que existe o perigo de haver cortes dos ressaltos que se projectam para fora. Além disso, devido às nervuras que se salientam para fora é arrastada terra durante a propulsão ou avanço dos tubos, de maneira que podem dar-se desmoronamentos de massas de terra durante a instalação subterrânea dos canos. Aliás, usando-se lubrificantes pode ser exercida uma redução de força, mas isto obriga a mais despesas extra e a redução de força que é obtida desta maneira, prineipalmente considerando a longa extensão de instalação de i®® m e mais não é suf ic iente.

Para a técnica de avanço por penetração são utilizados muitas vezes tubos de betão com um comprimento de de fibro-cimento. 1 ia, usando-se sobretudo tubos de f ibro-cimento. Em comparação com os tubos fundidos, estes tubos de betão possuem uma espessura dez vezes maior, com o que se podem colocar sem problemas unires de tubos com tubos de betão com esta espessura, evitando-se saliências para fora ou para dentro. Aliás ainda resulta com estes tubos de betão assim tão grossos uma boa transmissão de forças longitudinais, mas com estes diâmetros exteriores assim tão grandes dos tubos, tem de ser retirado muito material durante a propulsão dos tubos. Também são instaladas forças muito grandes no caso de grandes extensões da instalação em consequência da espessura dos tubos.

Por esta razão, passou a usar-se tubos de ferro fundido revestidos com tubos de betão CDE-PS 36 18 334). Os tubos de ferro fundido servem neste caso para a transmissão das forças de pressão. Para a união dos tubos de ferro fundido são utilizadas uniões por manga tradicionais, sendo os tubos de ferro fundido configurados num lado com um alargamento para a produção duma manga e no outro lado como uma cabeça de fixação para a manga. 0 revestimento dos tubos de ferro fundido é no entanto dispendioso do ponto de vista de fabricação, porque à volta do tubo fundido ê instalada uma esteira de aço e por cima é fundido o betão, que a seguir é ainda vibrado. Trata—se portanto dum processo caro e dispendioso, para esconder para dentro os ressaltos da união dos tubos. Uma outra desvantagem pode ainda vei—se no facto de os tubos de ferro fundido terem de ser fabricados com um comprimento reduzido de 1 m com configurações terminais diferentes, nomeadamente dum lado a manga e do outro lado a cabeça de fixação. Realmente, tenta-se na prática, por razões técnicas de fabricação, fabricar tubos de ferro fundido com comprimento grande de 6 a 7 m. Has mais favorável do ponto de vista de custo, seria cortar estes tubos em comprimentos de 1 m e usar esses tubos assim encurtados para a instalação no âmbito da técnica de avanço por penetração. Mas, acontece que esses tubos são formados sem manga e sem a cabeça correspondente de fixação. A tarefa do invento é a de criar uma união de tubos que não se projecte nem para fora nem para dentro e que ao mesmo tempo possa ser instalado com uma espessura mínima dos tubos de avanço, pretendendo-se que sejam evitadas ao máximo configurações terminais especiais dos tubos de ferro fundido.

Esta tarefa é solucionada, conforme o invento pelas características contidas na parte distintiva da reivindicação 1, estando caracterizadas roais configurações convenientes do invento nas características contidas nas sub-reivindicações.

Conforme o invento, são usados tubos de ferro fundido, de preferência de ferro fundido dúctil, para a força de pressão, os quais são totalmente desprovidos de mangas, têm portanto uma forma igual de ambos os lados. Desta maneira, é possível usar sectores de tubo que são cortados de tubos compridos. Graças à. forma correspondente dos tubos de avanço com uma camada intermédia e uma exterior, como revestimento perdido para o tubo de revestimento que serve como camada intermédia, ê criado entre as extremidades que chocam uma na outra dos tubos de avanço a unir, espaço para a colocação de elementos de acoplamento apropriados. Em pormenor, é usado pelo menos um anel vedanie que é assente ou alojado sobre um troço terminal, saliente em relação â camada intermédia, do ou dos tubos de ferro fundido de ambos os tubos de avanço. Como anéis vedantes podem ser usados para este fira, anéis tradicionais para as uniões de mangas de tubos, de forma que a espessura da camada intermediária de cimento práticamente limitada pela altura destes anéis de vedação. O tubo de revestimento exterior serve para cofragem perdida para a camada de argamassa e contribui para ser obtida uma superfície exterior tão lisa quanto possível. Desta forma, são considerávelmente reduzidas as forças de 4 atrito que ocorrem durante a propulsão dos tubos.

Para o tubo de revestimento exterior podem ser utilizados materiais sintéticos ou ainda fibro-cimento de amianto, mas de preferência, o chamado tubo flexível enrolado, portanto um tubo bobinado duma tira de chapa, estando aliás, os entalhes de sobreposição virados para dentro. O tubo flexível enrolado distingue-se pela sua facilidade de fabricação e o seu preço favorável. 0 lado exterior é reiativamente liso, de forma que são reduzidas forças de atrito. Os entalhes de sobreposição que se projectam para dentro servem para a ancoragem da camada intermédia e ao mesmo tempo para a armadura da camada intermediária de argamassa. Para a camada intermédia é apropriado material semelhante à argamassa de cimento, isto é, argamassa de cimento ou material semelhante, o qual é aplicável como argamassa no espaço entre o tubo de revestimento e o tubo fundido. Assim pode usar-se em vez de argamassa de cimento, também betão expandido, ou análogos. A argamassa é apropriada principalmente devido ao seu custo baixo. 0 essencial é no entanto que o material seja o mais possível pouco susceptível de contração.

Numa outra configuração do invento, está previsto um anel de distanciamento que tem de conter a pressão interna. Este anel distanciador representa uma parte da união de tubos e pode ser fabricado de aço, ferro fundido, material sintético, fibro-cimento de amianto ou dum outro material apropriado. Nas, particularmente apropriado é no entanto aço ou chapa de aço.

Em mais uma forma de execução do invento particularmente apropriada, está alojado um anel flutuante no âmbito das juntas de topo de ambos os tubos de ferro fundido interiores, anel que apresenta uma língua que se projecta radialmente para dentro, a qual engrena nas juntas entre os 5 lados frontais dos tubos de ferro fundido que chocam entre si. Mostra-se parti cularment-e apropriado um anel com uma secção transversal em forma de T, devendo o material do anel ser mais macio do que o material do ferro fundido. Como material é apropriado principalmente ferro macio, mas também ainda alumínio ou cobre. Este anel alojado de forma flutuante é essencial para uma correcia transmissão de forças, porque durante a propulsão ao longo de grandes distâncias são possíveis deformações que no entanto podem ser assumidas pelo recalcamento do anel em T. Em caso de necessidade, o ferro fundido dúctil assume as deformações através de recalcamentos ou conformações quando as deformações deixam de poder ser compensadas pelo anel em T. É particularmente conveniente que sejam usados dois anéis de vedação, estando cada um dos anéis agregado a um dos tubos de avanço e assentando sobre o sector terminal, que se projecta axialmente, do tubo fundido interno. Usando-se tubos de ferro fundido e dois anéis de vedação por cada união de tubos, é garantida uma correcta união vedada.

De forma vantajosa, os tubos de avanço são formados prontos para instalar, abrangendo o tubo de ferro fundido interior, o tubo de revestimento exterior e a camada intermediária entre o tubo de revestimento e o de ferro fundido. Numa forma de execução vantajosa do invento, o anel distanciador e facultativamente um dos anéis de vedação estão integrados na unidade do tubo de avanço pronta a instalar, de maneira que na montagem dos tubos sô tem de ser ainda montado o anel em T e eventualmente mais um anel de vedação na extremidade do outro tubo de avanço. 0 invento caracteriza-se por uma construção muito compacta dos tubos de avanço, sendo as espessuras mais baixas à volta do factor 10, em relação aos tubos de cimento e betão tradicionais, portanto com um diâmetro nominal igual tem de ser deslocado muito menos material na propulsão dos tubos. Da mesma forma, a montagem das forças na propulsão é consequentemente muito menor. Isto é, na propulsão dos tubos ocorrem forças menores do que com tubos de cimento tradicionais, com o que é possível uma instalação muito mais económica. Os tubos de ferro fundido internos têm uma forma idêntica de ambos os lados, principalmente sem alargamento para a fabricação duma manga, os tubos podem ser tirados por meio de corte a partir de tubos compridos, sem que para isso seja necessário um tratamento suplementar dos tubos. Desta forma reduz-se considerávelmente o preço destes tubos de avanço. O material da camada intermediária actua, de resto, como secundãriamente na protecçâo da corrosão para o tubo de ferro fundido. Qraças ao tubo flexível enrolado não se torna necessária uma armadura da camada intermediária de betão. Simultàneamente, o tubo flexível enrolado garante com as suas nervuras de sobreposição, projectando-se para dentro, uma superfície exterior muito lisa, com o que são reduzidas as forças de atrito durante a propulsão dos tubos. A seguir estão descritos exemplos de execução do invento perante o desenho, na qual as figuras í a 4 mostram vários exemplos de execução diferentes da união de tubos em corte e em representação esquemática.

Ambos os tubos de avanço 2 e 3, unidos um com o outro pela união 1, apresentam cada um, um tubo interno 4 de ferro fundido dúctil, o qual pode ser revestido interiormente em 5 com cimento. 0 tubo de ferro fundido 4, interno, está rodeado com uma distância radial por um tubo de revestimento 6, exterior, assente coaxialmente. 0 espaço intermediário entre o tubo de ferro fundido 4, interno, e o tubo de revestimento 6, exterior, está preenchido com uma camada intermediária 7. Na qualidade de material para a camada intermediária 7 é apropriado principalmente argamassa de cimento, mas também podem ser usados outros materiais semelhantes, como betão expandido, e análogos, utilizando-se porém o mais possível materiais de fraca contracção. Argamassa de cimento é apropriada no entanto principalmente devido ao seu baixo custo. 0 tubo de revestimento pode ser fabricado de fibrocimento ou de material sintético, mas esié representado no exemplo de execução principalmente como tubo flexível enrolado, isto é, fabricado duma tira de chapa enrolada de maneira a formar um tubo. As saliências 8, que ocorrem na fabricação do tubo flexível enrolado nos pontos de sobreposição estão, neste caso, dirigidos para dentro, com o que resulta uma superfície exterior lisa da superfície do tubo de revestimento. As nervuras 8, que se projectam para dentro servem, neste caso, como nervuras de armadura para a camada intermediária 7 de argamassa de betão.

Ambos os tubos de ferro fundido 4, internos, projectam-se nas extremidades sobre a camada intermediária 7, de forma que podem ser alojados os anéis de vedação 9, que assentam frontalmente na camada intermediária 7. Para este fim, podem usar-se anéis de vedação comerciais, os quais principalmente em cima em 10 estão previstos com um rebaixo para a admissão dum anel de distância 11. Como material para os anéis de vedação são apropriados cautchu natural e borracha. Os anéis de vedação podem ser fabricados de tyton. 0 anel distanciador 11 pode ser fabricado de ferro fundido, material sintético, fibro-cimento, mas de preferência é de aço ou chapa.

Entre as juntas de topo entre o tubo de ferro fundido 4, assente em alinhamento, está alojado um anel 12 flutuante que no exemplo de execução representado tem a forma de T. A alma 13 do anel 12 estende-se para isso entre as juntas de topo, ajustando-se ambos os tubos 4 nos flancos da alma 13. Ambos os lados do anel 12 engrena® em ambos os sectores finais do tubo de ferro fundido 4. 0 anel 12 é fabricado dum material que é mais macio do que o material do tubo de ferro fundido, podendo usar-se principalmente ferro macioi bem como alumínio ou cobre. O anel T 12 deve estar em posição para assumir deformações, de forma que durante a propulsão ao longo de grandes extensões podem ser aceites ou compensadas deformações eventualmente ocorrentes pelo recalcamento do anel T. Em caso de necessidade, o ferro fundido dúctil assume por meio de recalcamento ou deformações, esses empenamentos.

Como se depreende da figura 1, no tubo de avanço 2, representado ã esquerda na figura 1, o tubo de revestimento exterior 6 está alinhado com o lado frontal da camada intermediária 7, pelo contrário o tubo de revestimento 5, no lado esquerdo do tubo de avanço 3, representada à direita, estende-se sobre a camada intermediária 7 e também sobre o sector terminal saliente do tubo de ferro fundido 4, interno, de forma axial, pelo que entre a extremidade saliente do tubo de revestimento 6 exterior e os sectores terminais salientes de ambos os tubos 4 forma-se uma câmara de admissão para ambos os anéis de vedação 9 bem como um anel de distância 5 e o anel em forma de T. Visivelmente reduz-se a espessura dos tubos de avanço 2 e 3 para a espessura do tubo de ferro fundido mais a altura dos anéis de vedação 9 convencionais inclusivé a espessura do tubo de revestimento 6, exterior, podendo o tubo de revestimento exterior ser dimensionado correspondentemente com paredes finas, porque sô tem de cumprir a função duma eofragem perdida para a camada intermediária 7. Isto quer dizer que os tubos de avanço 2 e 3, montados segundo a figura i, caracteriram-se por uma construção de paredes muito finas.

Os tubos de avanço Z â 3 são montados na obra como unidade pronta e aliás consistindo do tubo interno 4, do tubo de revestimento exterior 6 como cofragem perdida e da camada intermediária 7 de argamassa de cimento principalmente. No local, só precisam de ser colocados os anéis em forma de T, os anéis de vedação bem como o anel de distanciamento. A forma de execução representada na figura 2, concorda substancialmente com a forma de execução segundo a figura 1, de forma que para as mesmas peças foram usadas referências idênticas. A diferença consiste em que o tubo de avanço 3, representado à direita na figura 2, ê fabricado como unidade pronta a instalar inclusivé o anel de vedação 9 e o anel de distanciamento 11. Desta maneira, simplifica-se a montagem, porque no local, só têm de ser montados o outro anel de vedação 3 e o anel 12, em forma de T, alojado de maneira flutuante. Por fim, nesta forma de execução em consequência de estar embebido o anel de distanciamento 11 na unidade pronta, o material da camada intermediária em 14 também está puxado por cima do anel de distanciamento 11. A forma de execução segundo a figura 3 distingue-se das formas de execução precedentes pelo facto de apenas ser usado um anel de vedação, nomeadamente o anel de vedação 9, no tubo de avanço 2 representado â esquerda. 0 anel de distanciamento 11 da chapa está para esse fim embebido em 15 no material da camada intermediária 7, pelo que os tubos de avanço segundo a figura 3 são formados como unidade pronta a instalar a partir dum tubo de ferro fundido 4, interior, um tubo de revestimento 5 exterior, camada intermediária 7 e num dos lados com anel de distanciamento 11 integrado. No local, sô precisa de ser aplicado ou montado o anel de yedação 9 e o anel 12 em forma de T. Graças à supressão de um dos dois anéis de vedação, ê aliás dada a preferência a esta forma de execução, sendo a união absolutamente estanque à água, porque nesta forma de execução, por falta de pressão da água de um dos anéis de vedação, a camada intermediária 7 fica imediatamente perante o betão. 1Θ A forma de execução segundo a figura 4 caraeteriza-se pelo facto de o anel 12 em forma de T ser configurado de tal maneira que assume simultâneamente ambos os anéis de vedação 9 nos rebaixos correspondentes, com o que os anéis de vedação e o anel 12 em forma de T pode ser montado como uma unidade unindo em conjunto ambos os tubos. Como material do anel em T e de ambos os anéis de vedação 9 é usado Tyton.

Claims (1)

1. REIVINDICAÇÕES lã - União de tubos para tubos de avanço que são colocados subterrâneamente pela técnica de avanço por penetração e que apresentam um tubo interior de ferro fundido, sobre o qual é aplicada durante o avanço a força de compressão, caracterizada pelo facto de todos os tubos de avanço (2, 3) serem constituídos dum tubo fundido (4), interno, formado sem manga e dum tubo de revestimento (6), exterior, colocado coaxialmente com um diâmetro maior em relação ao tubo de ferro fundido (4), tubo que forma uma cofragem perdida para uma camada intermediária (7) do material em argamassa de cimento entre o tubo interno e o externo C4, 6) e ainda pelo facto de a união Cí) apresentar pelo menos um anel de vedação (9) assente sobre um sector terminal do tubo de ferro fundido (4) interno, sector que se salienta em relação à camada intermédia (7), sendo o tubo de ferro fundido engrenado por um sector terminal saliente do outro tubo de avanço. 2ã — União de tubos de acordo com a reivindicação 1* caracterizado pelo facto de entre os tubos de avanço €2, 3> a serem unidos estar colocado um anel distanciador (11). 3ã — União de tubos de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo facto de o anel distanciador (11) confinar com este só junto dum anel vedante (9) da união de tubos e de resto estar ancorado na camada intermediária (7) do outro tubo de avanço e ainda pelo facto de o anel distanciador vedar contra um anel de vedação (9) e estar assente em ambos os aneis de vedação (9) em cada sector terminal dos tubos de avanço (2, 3) a serem unidos, ou respectivamente estar encaixado entre ambos os aneis de vedação (9). 1 -¾ Λ, W 4ã — União de tubos de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo facto do anel distanciador ¢11) estar sobreposto pelo tubo de revestimento e/ou pela camada intermédia C7) de um ou de ambos os tubos de avanço ¢2, 3). 5â - União de tubos de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de o tubo de revestimento C65 ser fabricado de chapa, fibrocimento ou material sintético, de preferência dum tubo flexível de chapa, cujos encaixes de sobreposição (8) estão assentes no lado interno do tubo de revestimento (6) e formam as nervuras de armadura, para a camada intermediária 7. 6ã - União de tubos de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo facto de os tubos de ferro fundido ¢4), internos, dos tubos de avanço ¢2, 4) serem unidos, estarem ligados em alinhamento entre si e ainda pelo facto de no limite das juntas de ambos os tubos de ferro fundido ¢4) estar alojado um anel ¢12) de forma flutuante, o qual engrena com uma língua ¢13) que se projecta nas juntas de encosto entre as extremidades frontais de ambos os tubos de ferro fundido ¢4) e é formado dum material mais macio em relação ao tubo de ferro fundido ¢4). 7ã — União de tubos de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto do anel ¢12) apresentar um corte transversal em forma de T, sendo a língua ¢13) formada pela alma e ambos os braços-T estendem—se para os sectores terminais dos respectivos tubos de ferro fundido ¢4) internos. Sã - União de tubos de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo facto de o anel ¢12) ser fabricado de ferro macio, cobre ou alumínio. 3â - União de tubos de acordo com qualquer uma das 14 reivindicações 6 a 8, caracterizada paio facto de o anel <125 ter simultâneamente uma configuração para a admissão dos anéis de vedação. 10ã - União de tubos de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo facto de os tubos de avanço C2, 3> serem formados como unidade pronta para instalar, a partir dum tubo de ferro fundido ¢45 interno, tubo de revestimento <65 externo e camada intermediária <75. llã — União de tubos de acordo com a reivindicação 1Θ, caracterizada pelo facto de na unidade pronta para ser instalada, o anel distanciador <115 e eventualmente um anel de vedação <95 estar ou estarem integrados num lado do tubo de avanço. 12â - União de tubos de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo facto de por intermédio de sectores terminais salientes dos tubos de ferro fundido ¢4) internos, tubos de revestimento <65 e/ou camada intermediária <75 entre os tubos de avanço <2, 35 a serem unidos, ficar limitada uma camada para a admissão do ou dos anéis de vedação <95 do anel distanciador <115 e do anel <125 alojado de forma flutuante. Correspondente pedido foi depositado na República Federal da Alemanha, sob o nfi. P 39 22 985.8, em 12 de Julho de 1989, cuja prioridade reivindica. Foi inventor: Dr. Ing. Hans-6eorg Hein, alemão, domiciliado em Richard Wagner-Weg 30, D-6604 Brebach-Fichingen, República Federal da Alemanha. Lisboa, 12 de Julho de 1990 15