Настоящее изобретение относится к герметизирующему уплотнению объектов-подложек, например кабелей или труб, особенно в трубопроводе или кабелепроводе, или корпусов, содержащих участки кабельных сращиваний. Это производится для того, чтобы не дать воде, газу или другому загрязняющему веществу проходить по трубопроводу в смотровой колодец и т.п., или для того, чтобы предохранить участок сращивания кабелей от неблагоприятного воздействия окружающей среды. Это изобретение будет описано прежде всего в терминах, характеризующих уплотнения трубопровода или канала (этот термин включает в себя " сквозные каналы подачи"), однако это изобретение также применимо для других примеров уплотнения, включая корпуса для размещения участков сращивания, защиту труб, прокладочных колец и т.п.
Причиной того, что может потребоваться именно уплотнение (а не адгезивное или клейкое соединение, не обладающее значительной толщиной), является несоответствие в размерах и форме между уплотняемым объектом и неким другим объектом, в котором он помещается, например, кожухом. К примеру, трубопровод может быть на несколько миллиметров и даже на несколько сантиметров больше кабеля или другого объекта, в нем расположенного, овальный кабель может лежать внутри круглого кабелепровода или же размер установленного кожуха для размещения участка сращивания может превышать размеры размещенных в нем сращенных кабелей. Кроме того, если нужно уплотнить участок разветвления двух или большего числа кабелей, обычно возникает необходимость преобразовать их комбинированное вогнутое сечение в выпуклую форму, которую можно закрыть, например, жестким оберточным или другим кожухом или полугильзами или восстанавливающим свои геометрические размеры (обычно дающим усадку при нагревании ) рукавом.
Такие уплотнения обычно образовывались с помощью соответствующего по форме уплотнительного элемента, например, кольца в форме "0", или с помощью массы уплотнителя или расплавляющегося при нагреве адгезива. Хотя в общем случае такие уплотнители работают удовлетворительно, иногда возникают трудности. Например, по всей природе соответствующие по форме уплотняющие элементы имеют малый модуль, и особенно там, где они применяются для заполнения больших полостей. Они имеют тенденцию к деформации ползучести в течение продолжительных периодов времени. Кроме того, могут возникнуть каналы утечки, в случае приложения достаточного количества тепла к расплавляющемуся при нагревании адгезиву. К примеру, трудно обеспечить нагрев внутри трубо- или кабелепровода.
Могут также возникнуть трудности из-за материалов, необходимых для кабелепроводов и кабелей, поскольку эти материалы могут быть несовместимы. Кабели частот выполняются из полиэтилена или свинца, а кабелепроводы - из поливинилхлорида, стали или цемента, который может быть загрязнен или может крошиться и трудно поддаваться очистке.
Широко применяемое уплотнение для трубо- или кабелепроводов, описанное в патенте Великобритании 1594937 (Raychem), содержит полый корпус, на внутренней или/и внешней поверхности которого имеется ряд отделенных друг от друга фланцев, причем каждый фланец проходит вне указанной поверхности и вокруг нее и, как минимум, часть фланца, отдаленная от этой поверхности, может деформироваться, но только при повышенной температуре и, как минимум, часть этой поверхности (поверхностей) или/и поверхность фланцев несут на себе уплотнитель.
В европейском патенте 0179657 (Raychem) описывается уплотнитель кабелепроводов, специально предназначенный для создания уплотнения вокруг четырех кабелей и содержащий пружину, которая при работе радиально расширяет ту часть уплотнителя кабелепровода, которая должна уплотнить кабелепровод. Кабели уплотняются дающими усадку при нагревании выходными трубами уплотнителя кабелепровода. Пружина приводится в действие после нагревания того участка уплотнителя кабелепровода, в котором она расположена. Нагрев может размягчить материал уплотнителя и привести в действие адгезив.
В европейском патенте 0152696 (Raychem) описывается узел для уплотнения отверстия (например, между кабелепроводом и находящимся в нем кабелем), который содержит гибкую оболочку, предназначенную для навертывания ее самой на себя для ее ввода в отверстие, причем в оболочке имеется отверстие для размещения растяжимого и расширяющегося материала наполнителя, например, вулканизирующегося пенистого вещества, для расширения оболочки, причем контейнер, содержащий этот растяжимый материал наполнителя, и средство, предназначенное для соединения контейнера с оболочкой для проведения к ней наполнителя для осуществления расширения оболочки, характеризуются тем, что адгезив или уплотнитель размещен, как минимум, на части внешней поверхности оболочки или связан с ней.
К числу других описаний изобретений, раскрывающий полые оболочки для уплотнения, относятся следующие. В европейском патенте 0100228 (Raychem) описывается способ образования уплотнения между, как минимум, одним удлиненным объектом и поверхностью, окружающей объект или каждый объект, который включает в себя:
а) размещение между объектом и поверхностью гибкой оболочки, содержащей заполняющее полость соединение, которое способно переходить из состояния с низкой вязкостью в состояние с более высокой вязкостью;
б) деформирование, как минимум, части оболочки, что заставляет заполняющее полость соединение прилегать к объекту и к поверхности; и
в) осуществление указанного перехода от более низкой к более высокой вязкости.
В европейском патенте 0210807 (Raychem) описано изделие с двойными стенками, которые можно расположить одну вокруг другой для образования уплотнения трубопровода в виде трубы, имеющей малый обьем заполнения, снижающей трение жидкости (предпочтительно с высокой точкой кипения и с низким давлением пара) или твердого вещества между его двумя стенками. Изделие способно вращаться над объектом посредством сдвигающего усилия, приложенного между его двумя стенками, доля обеспечения защиты от воздействий окружающей среды или электрической защиты.
В патенте Великобритании 2006890 (Kraftwerk Union) описано уплотнение, содержащее контейнер, образованный из упругого пластмассового листа и частично заполненный жидкостью, находящейся между защитной трубкой в стенке и слоем изоляции вокруг трубы. Контейнер имеет в принципе тороидальную форму и позволяет трубе перемещаться по оси и радиально, одновременно поддерживая уплотнение между слоем изоляции и трубой.
В патенте США 3038732 (Скотт и Бонд) описывается надувная уплотняющая втулка для уплотнения корпуса трубопровода, которая содержит полое упругое средство с надувной конфигурацией для совмещения со внутренней поверхностью этого корпуса и для контактирования с внешней поверхностью трубы трубопровода, средство для ввода газа в полое упругое средство для его надувания и ряд расположенных под углом, относительно твердых распорок, составляющих целое с полым упругим средством и расположенных поперечно ему, для центрирования и поддержания трубы в корпусе. Каждая распорка имеет проход для обеспечения сообщения жидкости с полой внутренней частью полого упругого средства.
В патенте США 2816575 (Стоукс) описывается аппарат для укладки трубы, в котором применяются надувные уплотняющие кольца.
В патенте США 3339011 (Юэрс мл. и др.) описывается корпус для кабельного сращивания с пневматическим уплотнением, содержащий продольно разрезанный уплотняемый цилиндрический кожух, имеющий внутри примыкающее к каждому продольному концу средство для сохранения и разделения пары торцевых панелей стенки, причем каждая торцевая панель стенки включает в себя два полукруглых дисковых участка, имеющих закругленные внешние края и внутренние края, включая проходящие вдоль выравненные профили, причем кабели могут войти в этот кожух через выровненные профили, и надувной уплотнитель, заключенный между каждой из пары панелей указанных торцевых стенок и имеющий отверстия, выровненные относительно этих отверстий панели, причем это надувное средство способно расширяться, надавливая на кабели, проходящие через отверстия в торцевых стенках. Средство характеризуется тем, что указанные торцевые стенки могут сниматься с него или со средств для их удержания, и указанные полукруглые дисковые участки заштифтованы с возможностью вращения относительно друг друга, а их профили объединяются вместе, образуя отверстия этих панелей, причем полукруглые дисковые участки могу при вращении друг от друга раскрываться и включать в себя указанные трубы.
Надувное прокладочное устройство для установки между сопрягающимися поверхностями раструбного и входящего в раструб торца стыка труб описано в патенте Великобритании 1077314 (Woodward Iron Company).
Рукав с полыми стенками, внутрь которого должна вбрызгиваться жидкость для достижения тепловой изоляции трубопроводов, описан в патенте Великобритании 1421960 (Комиссариат по атомной энергетике).
Надувной затвор, имеющий уплотняющий материал и используемый для уплотнения кабелей, описан в патенте Великобритании 2028601 (Raychem).
В патенте США 907136 описана прокладка для стыков труб, образованная сгибанием открытой сеточной ткани с наложением на нее клея, и т.д.
Хотя многие изделия, раскрытые в указанных описаниях, способны создавать удовлетворительные уплотнения, остается ряд проблем. Например, применение вулканизирующихся или иным образом твердеющих материалов может исключить или затруднить последующее удаление изделия, а простое помещение уплотнения под давлением газа в общем случае означает, что изделие имеет короткий срок службы из-за утечек или диффузии газа. Кроме того, требуются дорогие, громоздкие, легко повреждаемые и ржавеющие металлические клапаны, которые торчат из изделий.
Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков, а именно исключение из уплотняемого соединения вулканизирующихся или другим образом твердеющих материалов, затрудняющих удаление изделия, а также повышение надежности и долговечности уплотнительного элемента.
Технический результат достигается тем, что в уплотнительном элементе, выполненном упругим, полым, надуваемым через отверстие в стенке для осуществления уплотнения изделия, согласно изобретению, на внутренней поверхности его стенки размещен уплотнительный материал, деформирующийся под действием давления внутри элемента и закрывающий отверстие в стенке, при этом элемент снабжен средством для разобщения, во время деформации уплотнительного материала, стенки уплотняемого изделия, и расположенного вокруг отверстия, участка наружной поверхности стенки уплотнительного элемента.
При этом средство для разобщения выполнено в виде распорки, размещенной возле отверстия, и расположено с образованием вокруг отверстия полости.
Кроме того, средство для разобщения выполнено в виде О-образного кольца или прокладки в виде шайбы.
Причем уплотнительный элемент снабжен вторым уплотнительным материалом, который расположен на наружной поверхности стенки элемента, кроме участка стенки над отверстием и вокруг него.
Помимо этого один уплотнительный материал содержит расширенный в масле материал, второй уплотнительный материал растворим в масле, а средство для разобщения расположено с образованием барьера между отверстием и вторым уплотнительным материалом.
При этом первый уплотнительный материал содержит гель, а второй уплотнительный материал содержит мастику.
Кроме того, средство для разобщения выполнено, например, из резины.
Причем обращенная внутрь поверхность первого уплотнительного материала покрыта изолирующим слоем.
Первый уплотнительный материал размещен между стенкой и прикрепленной к стенке заслонкой.
Стенка уплотнительного элемента имеет слоистую структуру из металла и полимерного материала.
Причем стенка уплотнительного элемента выполнена из нерастяжимого материала.
Кроме того, уплотнительный элемент выполнен в виде удлиненной оболочки, расположенной с возможностью обертывания вокруг уплотняемого изделия, например кабеля, и надувания с образованием уплотнения между одним изделем (кабелем) и другим изделием - кабелепроводником, в котором расположен кабель.
Причем уплотнительный элемента снабжен трубкой для наполнения газом его внутренней полости. Трубка размещена с возможностью прохода через отверстие в стенке и через первый уплотнительный материал.
Изобретено уплотнение трубо - или кабелепровода или корпус для участка сращивания или другой уплотняющий элемент, который может функционировать посредством простого надувания воздухом под давлением некоторой оболочки в промежутке между, например, кабелепроводом и находящимся в нем кабелем.
Поразительным результатом является то, что отверстие, через которое вдувается уплотнитель, быстро блокируется после удаления трубки, через которую он вдувался.
Таким образом, настоящее изобретение создает гибкий полый уплотнительный элемент, который можно надуть через отверстие в его стенке, для уплотнения изделия, причем элемент имеет:
первый уплотнительный материал на направленной внутрь поверхности стенки, который может деформироваться таким образом, чтобы перекрывать отверстие посредством давления внутри надутого элемента; и
средство для разобщения во время деформации уплотнительного материала, стенки изделия и направленной наружу поверхности стенки уплотнительного элемента, непосредственно примыкающей к отверстию.
Средство для разобщения может иметь одну или несколько функций, которые будут объяснены ниже.
Уплотнительный элемент может поставляться для уже готового отверстия или же отверстие может быть сделано в ходе установки или каким-либо иным образом. Кроме того, уплотнительный элемент может поставляться вместе с трубкой (которая может содержать гибкую пластмассовую трубку, например, из политетрафтороэтилена или нейлона и т.д., или может содержать металлическую или иную жесткую трубку), которая может быть предварительно установлена, до надувания, и проходить через отверстие и через материал покрытия. В качестве альтернативы, трубка может быть инструментом; и в этом случае она может быть удаляемым (одноразовым) инструментом, поставляемым как ЗИП с каждым уплотнительным элементом, или же она может быть неоднократно используемым инструментом для множества уплотнительных элементов.
Средство для разобщения или отделения изделия от обращенной наружу поверхности стенки может содержать распорку, помещенную у отверстия.
В тем примерах осуществления изобретения, когда отверстие нужно сделать во время монтажа, распорку размещают в том месте, где нужно сделать отверстие. В этом случае средство для разобщения может действовать как направляющая для любого средства (например, для самой трубки), которое будет применяться для получения отверстия. Аналогичным образом, если отверстие образовано заранее, а уплотнительный элемент поставляется без установленной трубки, средство для разобщения может действовать для направления трубки в отверстие.
В предпочтительных примерах осуществления изобретения средство для разобщения образует камеру вокруг отверстия (что опять же определяет место нахождения будущего отверстия). Такая камера может быть образована О-образным кольцом или прокладкой (шайбой), или аналогичным полым изделием, закрепленным на поверхности уплотнительного элемента. Подобный же эффект может достигаться, если средство для разобщения является составной частью уплотнительного элемента, например, неплоскостной обращенной наружу поверхностью стенки.
Если обращенная наружу поверхность, расположенная вокруг отверстия, не может контактировать с уплотняемым изделием, то избыточное давление внутри уплотнительного элемента сможет выдавливать некоторое количество уплотнительного элемента через отверстие с достаточной скоростью течения, обеспечивая правильную блокировку отверстия. Обнаружено, что желательна определенная степень деформации и, следовательно, смещения уплотнительного материала через отверстие. Если стенка уплотнительного элемента должна перемещаться относительно уплотняемого изделия, разность давлений в отверстии очень быстро уменьшается почти до нуля. Может произойти недостаточное смещение уплотнительного материала, и останется постоянная утечка, хотя она и будет мала из-за очень малой разности давлений.
Уплотнительный элемент может иметь второй уплотнительный материал над обращенной наружу поверхностью стенки, причем предпочтительно уплотнительный материал отсутствует над отверстием и вокруг него. Второй уплотнительный материал может граничить с внешней стороной О-образного кольца или другого средства создающего камеру, или же он сам может образовывать средство доля поддержания разделения.
Если присутствует такой второй материал покрытия, либо на уплотнительном элементе при его поставке, либо при установке, средство для разобщения может иметь вторую или альтернативную функцию в дополнение к функции способствования поддержания удовлетворительной разности давлений в отверстии или поддержания начального потока через отверстие. О-образное кольцо или другое средство может действовать в качестве барьера между первым уплотнительным материалом (когда он появился, пройдя через отверстие) и вторым уплотнительным материалом, или между их компонентами. Это может быть полезным, когда один материал или какой либо его компонент может повредить другой материал. Например, первый материал покрытия предпочтительно содержит расширенный в масле материал, такой, как гель, а второй материал уплотнения предпочтительно содержит мастику, растворимую в масле (нефти). Гель будет находиться в состоянии сжатия после вдувания материала уплотнителя, и после долгого времени пребывания в неблагоприятных условиях может произойти некоторое отделение масла. Масло из геля может, вероятно, вызвать ухудшение свойств соседней мастики и в отсутствии О-образного кольца и других средств согласно этому изобретению.
О-образное кольцо или другое средство для разобщения могут содержать любой пригодный материал, предпочтительно синтетические резины, например, резины на основе сополимера винилиденфторида и гексафторпропена, такой, какая известна по товарному знаку Viton.
Для того, чтобы уплотнительный элемент мог легко раздуваться, первый уплотнительный материал (находящийся внутри него) предпочтительно покрывается по своей обращенной внутрь поверхности ослабляющим слоем. Такой ослабляющий слой может содержать очень тонкую гибкую пленку из полиэтилена или другого полимера, например, такого, который известен по товарному знаку Cling Film. Этот материал уплотнения может удерживаться на месте посредством полимерной заслонки (клапана), закрепленной на стенке таким образом, что материал помещается между заслонкой и стенкой.
Из различных преимуществ, предоставляемых упомянутым выше средством для разобщения, вероятно, самым важным является поддержание, как минимум, в течение непродолжительного времени значительной разности давлений в отверстии. Становится возможным более широкий диапазон типов уплотнений из геля (или из других веществ). В отсутствии этого изобретения могут возникнуть проблемы с тем, что уплотнительный элемент поставляется, когда трубка для наполнения заранее установлена в отверстии в геле или в другом первом уплотнительном материале; и ожидается автоматическое уплотнение после удаления трубки после надувания. Такое автоматическое уплотнение посредством смещения геля для блокировки отверстия, как описывалось выше, желательно, поскольку отпадает необходимость в применении дорогих и крупных вентилей. Указанные проблемы могут возникнуть из-за того, что гель или другой материал проявляет некоторое затвердение после длительного времени при установленной на место трубке. Когда трубка в конце концов удаляется после надувания, оставшееся отверстие трудно закрыть; поэтому возникает желание поддерживать в течение остаточного времени значительную разность давлений.
Хотя самые большие преимущества этого изобретения можно ожидать в связи с заранее установленными трубками, которые проникают через уплотнительный материал, имеющий тенденцию затвердевать, это изобретение также имеет преимущество в смысле более надежного автоматического уплотнения в других ситуациях. Например, средство для разобщения может иметься у других уплотнительных материалов, где заранее установленная трубка не проникает в уплотнительный материал (она может проходить между таким материалом и стенкой уплотнительного элемента) или где трубка для наполнения вставляется при установке.
Полые уплотнительные элементы согласно этому изобретению подвергались жестким механическим, температурным испытаниям и испытаниям на давление, и были получены успешные результаты. В частности, уплотнительные элементы надувались до давления 50 КПа и испытывались на наличие утечки в течение пятнадцати минут для измерения общей прочности и до 2,5 бар при долгосрочных испытаниях. Для наполнения использовался гелий, и сложный детектор газообразного гелия использовался для отслеживания любых утечек. Получено автоматически уплотняющаяся система, в которой проход гелия через отверстие, используемое для создания давления, был не больше, чем фоновый уровень, получающийся из-за диффузии через стенки от отверстия. Подходящие материалы для стенок (обсуждаемые ниже) могут выбираться таким образом, что наличие гелия нельзя зарегистрировать. Конкретная природа материалов и конструкция уплотнительного элемента могут выбираться в зависимости от предлагаемой области использования; однако удивительный результат состоит в том, что отверстие, проходящее прямо через стенку элемента или между стенками соединения внахлестку, и т.п., может автоматически уплотняться без необходимости применять дорогие клапаны со всеми связанными с ними недостатками.
Считаем, что надувные изделия никогда ранее не использовались для уплотнений, защищающих от воздействий окружающей среды (особенно для кабелей), когда требуются сроки службы в течение многих лет без необходимости периодического повторного надувания.
Хотя в настоящее время это не является предпочтительным, над отверстием в стенках (или между ними) элемента может иметься внутренняя заслонка (клапан). Эта заслонка, вместе с уплотнительным материалом, может уплотнять, реагируя на давление внутри элемента. Предпочтительно, чтобы заслонка содержала гибкий полимерный лист, закрепленный на стенке элемента таким образом, чтобы трубка могла проходить через отверстие и смещать заслонку, причем предпочтительно, чтобы трубка проходила между заслонкой и стенкой в принципе в плоскости стенки (скажем, под углом меньше, чем 45 градусов к этой плоскости). Между заслонкой и стенкой может находиться уплотнительный материал, например, гель или мастика, в виде, например, покрытия на заслонке. Заслонка может быть сцеплена со стенкой или приварена к ней вдоль двух линий, разделенных небольшим зазором (скажем, 5-20 мм), так чтобы трубку можно вставить через отверстие в стенке и между стенкой и заслонкой в общем случае вдоль оси канала, образованного между двумя линиями сцепления или сварки.
Отверстие может находиться между соединенными внахлестку стенками такого соединения, хотя опять же в настоящее время это не является предпочтительным. (Соединение внахлестку может возникнуть при образовании элемента путем образования трубки из листового материала). Отверстие, проходящее по всей ширине соединения внахлестку, может уменьшаться в сечении в направлении внешней стороны уплотнительного элемента. Уплотнительный материал (предпочтительно мастика или гель) может находиться внутри отверстия в форме воронки или иной формы, так что уплотнительный материал выталкивается внутренним давлением и блокирует отверстие. Размер отверстия и физические свойства и количество уплотнительного материала могут выбираться таким образом, чтобы материал не выползал из отверстия на неприемлемое расстояние. Указанная выше заслонка может использоваться в сочетании с отверстием такого типа.
Как упоминалось выше, один уплотнительный материал предпочтительно содержит гель. Гель может быть образован растягиванием в масле полимерного материала. Полимерный материал может образовывать поперечные связи. Предпочтительно чтобы гель имел твердость при комнатной температуре при определении с использованием анализатора текстуры Стивенса-Волланда более 45 г, в частности более 50 г, в особенности более 60 г. Он предпочтительно имеет релаксацию напряжений менее 12%, в частности менее 10% и в особенности менее 8%. Критическое удлинение при комнатной температуре, предпочтительно более 60%, в частности более 1000%, в особенности 1400% при определении согласно Д 638 Американского общества по испытанию материалов. Предпочтительно, чтобы модуль упругости при напряжении 100% составлял, как минимум, 1,8, более предпочтительно, как минимум, 2,2 МПа. В общем случае остаточная деформация при сжатии будет менее 35%, в особенности менее 25%. Предпочтительные гели получаются при растягивании с помощью масла блочных сополимеров, имеющих твердые блоки и каучукообразные блоки. Примерами являются трехблочные сополимеры типа стирен-этилен-бутилен-стирена (такие, которые известны по товарному знаку Kraton, например, G1650, 1651 и 1652, и выпускаются фирмой Shell). Количество блочного сополимера могут быть, скажем от 5-35% от общего веса геля, причем предпочтительные количества это 4-15%, особенно 6-12%, в частности около 7%. Количество сополимера и его молекулярный вес можно менять для придания желаемых физических свойств, таких, как твердость.
Чем меньше процентное содержание полимера и, соответственно, больше процентное содержание масла, тем меньше избыточного внутреннего давления требуется для уплотнения отверстия, получающегося в результате удаления трубки.
Описанные выше типы найдут себе особенное применение для защиты от воздействий окружающей среды питающих сетей, таких, как трубы и кабели, в особенности телекоммуникационные кабели. В частности, они могут использоваться для образования уплотнителей трубо- и кабелепроводов или корпусов для кабельных сращиваний. В случае уплотнений кабелепроводов упомянутое выше изделие будет содержать кабель, расположенный в кабелепроводе, а другое изделие, с которым уплотняется первое изделие, будет включать кабелепровод. Уплотнение кабелепровода будет уплотнять кольцевое пространство между кабелем и кабелепроводом и не будет позволять загрязняющим веществам, в особенности воде, проходить вдоль кабелепровода, например, в смотровой колодец или в здание или в другой участок, который нужно содержать сухим или чистым. В кабелепроводе может возникнуть давление, и поэтому желательно, чтобы имелось средство для ограничения перемещения уплотнения кабелепровода в результате разности давлений в нем.
На обращенной наружу поверхности уплотнительного элемента может иметься второй уплотнительный материал, размещенный с целью образования уплотнения в кабелепроводе. Если в качестве второго уплотнительного материала используется мастика, может стать желательным использование ослабляющего слоя для того, чтобы уплотнение кабелепровода легко управлялось, в особенности чтобы его можно было легко вставить в кабелепровод. Тонкая гибкая полимерная пленка может находится на обращенной наружу поверхности, например, над слоем мастики.
Такая пленка может позволить мастике деформироваться и занять пустоты, что ликвидирует каналы утечки, она может облегчить установку и может иметь очень высокий коэффициент трения, особенно с пластмассами, такими как поливинилхлорид и полиэтилен, а это типичные материалы, из которых изготовляются кабели и кабелепроводы. К числу предпочтительных пленок относится линейный полиэтилен с низкой плотностью, например, известный под названием "липнущей пленки". Поверхность уплотнительного элемента, которая будет обращена к кабелепроводу, может покрываться такой пленкой в большей степени (и при желании полностью), обеспечивая большее трение с кабелепроводом, чем с кабелем. В пленке могут иметься отверстия, что позволяет получать непосредственный контакт между уплотнительным материалом и первой или второй поверхностью. Пленка может находиться между двумя слоями мастики или другого материала уплотнения для придания прочности комбинированной слоистой структуре. В этом случае отверстия в пленке позволяют двум слоям сцепляться друг с другом напрямую.
При использовании уплотнительный материал на уплотнительном элементе может иметь тенденцию смещаться, например, под действием давления внутри кабелепровода. Смещение может ограничиваться посредством такого средства, как полоска пенистого вещества на поверхности уплотнительного элемента, которая может действовать, например, как перемычка.
Это изобретение также можно использовать для уплотнения с защитой от окружающей среды изделия, такого, как кабель или кабельное сращивание.
Здесь уплотнительный элемент можно использовать вместе с жестким кожухом, в котором может размещаться, как минимум, часть одного изделия.
Кожух может быть глухим с одной стороны, причем один или несколько уплотнительных элементов могут применяться для уплотнения входа и выхода кабеля с открытого конца. Таким образом можно получить корпус для размещения участка кабельного сращивания с так называемого радиального распределительного пункта в телекоммуникационной сети. Такая конструкция может также быть пригодной для уплотнения участка сращивания между волоконно-оптическими кабелями. В этом случае кожух может содержать один или несколько узлов сращивания оптического волокна.
В другой конструкции кожух имеет, как минимум, два открытых конца, что позволяет получить линейный (а не торцевой) корпус для сращивания медных или оптических кабелей. Такой кожух может иметь трубчатую или оберточную конструкцию. Если нужно уплотнить разветвляющиеся кабели, уплотнительный элемент можно разместить между разветвляющимися кабелями и между этими кабелями и кожухом, или другим вторым изделием. В общем случае, элемент будет проходить между разветвляющимися кабелями и будет обертываться вокруг разветвляющихся кабелей, соединяя их.
Это изобретение также обеспечивает способ уплотнения с защитой от окружающей среды такого изделия, как кабель, который включает в себя:
как минимум, частичное размещение одного изделия внутри другого изделия (такого, как кабелепровод или оберточный корпус или корпус другой конструкции),
размещение между одним и другим изделием уплотнительного элемента согласно этому изобретению, и
надувание уплотнительного элемента для уплотнения зазора между одним и другим уплотнительными элементами.
Надувание может производиться путем прикрепления трубки к источнику создающего давление газа и (если она не поставляется уже установленной) установки трубки через отверстия в стенке (или между стенками) уплотнительного элемента. Создающий давление газ предпочтительно сжимаемый, воздух или азот, или другой инертный газ. Если используется жидкость, например, вода, в общем случае будет необходимо, чтобы уплотнительный элемента был растяжимым для того, чтобы создавалось обратное давление для компенсации движения первой и второй поверхностей. Если уплотнительный элемент растяжим, он, вероятно, будет иметь деформацию ползучести или будет твердеть. Предпочтительно, чтобы он имел минимальное растяжение и чтобы для надувания использовался газ.
Уплотнительный элемент, будучи гибким, будет деформироваться после наполнения, входя в уплотняющее зацепление с одним и другим изделием, например, путем заполнения кольцевого зазора между кабелем и кабелепроводом, в котором он проходит. Уплотнение может быть создано несмотря на отсутствие концентричности между кабелепроводом и кабелем и несмотря на овальные и другие "неудобные" формы сечения кабеля или/и кабелепровода. При достижении желаемого внутреннего давления трубку можно просто вынуть, и внутреннее давление автоматически закроет отверстие. Можно получить высокие значения внутреннего давления, и таким образом можно создать уплотнение, которое может служить многие годы.
Желательно, чтобы наполнение газом не было слишком быстрым, поскольку сам уплотнительный элемент и любой находящийся на нем уплотнительный материал должны правильно деформироваться, чтобы войти в уплотняющее зацепление с кабелем и кабелепроводом. Можно использовать ручной насос (например, велосипедный насос), электрический насос, цилиндр с газом под давлением или другое пригодное средство создания давления.
При желании можно применять более мощные насосы и редуктором давления.
В общем случае стенка уплотнительного элемента будет гибкой и тем самым будет способна соответствовать форме объектов различных размеров или/и имеющих неправильную или "неудобную" форму. Она может содержать, как минимум, три слоя, например, один служащий для удержания газа, другой для создания механической прочности, например, прочности на разрыв при внутреннем давлении, и третий слой для образования уплотнения с объектом путем пригонки к мелким неровностям на поверхности объекта. С этой целью стенка может содержать первый слой металла (или металлизированной пластмассы или покрытой металлом пластмассы), с которым при желании может контактировать газ, и второй упрочняющий слой, такой, как полиэтилен с высокой плотностью, вместе с третьим слоем, находящимся в прямом или косвенном межлицевом соотношении с первым слоем с расположенным между первым слоем объектом-подложкой. Указанный выше третий слой может содержать деформируемый материал, такой, как резина или иной эластомер или пенистое вещество. В качестве третьего слоя можно применять другие материалы, например, уплотнительные материалы, такие как герметики, например, такие, которые указывались выше. Во многих видах применения предпочтительно, чтобы между уплотнительным элементом и кабелепроводом и кабелем не возникало постоянной адгезии, В общем случае предпочтительно, чтобы второй слой имел твердость 35-85, более предпочтительно 40-80, в особенности 45-75 шор (мера твердости). Однако различные функции, о которых говорилось выше, могут обеспечиваться и меньшим количеством слоев, когда один слой выполняет две или большее число функций.
Например, стенка может иметь слоистую структуру из металлической пленки и слоя пластмассы с любой из сторон или с каждой стороны.
Такие слои из пластмассы могут позволять стенке свариваться при нагревании самой с собой для образования оболочки. Предпочтительно, чтобы сварное или сцепляющее соединение заслонки, которое при наполнении изделия будет находится под сдвигающим усилием, а не под усилием отдирания, проходило вдоль длины уплотнительного элемента, где уплотнительный элемент в общем случае имеет цилиндрическую форму. Затем можно образовать простые сварные соединения, которые будут находиться под усилием отдирания, посредством горячей штамповки для замыкания его концов.
Можно создать дополнительные слои для механической прочности, скажем, из ориентированного, например, двухосно ориентированного, или два слоя из одноосно ориентированного полиэтилена высокой плотности, такого, как носящий товарный знак Valeron. Возможные структуры приведены ниже; размеры (мкм) просто предпочтительные.
Сополимер - 15 - 30
Valeron (товарный знак) - 40 - 160
Mylar (товарный знак) - 10-30
Алюминий (в виде одного или ряда слоев) - 5 - 60
Mylar (товарный знак) - 10 - 30
Линейный полиэтилен низкой плотности - 0 - 80
Сополимер - 15- 30
Альтернативная структура включает в себя; мкм:
Rayofix Т (товарный знак) - 75 - 125
Полиэстер "0" (такой как Mylar) - 75 - 125
Алюминий - 8 - 16
Полиэстер "0" (такой как Mylar) - 75 - 125
Rayofix Т - 75 - 125.
"Rayofix" это термополимер, содержащий этилен-бутилакрилат, акриловую кислоту и группы этилена.
Эти структуры, например, можно менять путем исключения Mylar или использования вместо него другого материала. Кроме того, каждый слой может иметь покрытие для облегчения сцепления или сварки, например, может быть нанесен полиуретан и подходящая толщина соответствует 3,7 г/кв.м. Сополимер должен позволять проводить сцепление при нагреве или сварку и может содержать расплавляемый при нагревании адгезив, например, на основе этилен-вилин-ацетата. Можно применять более толстый сополимер (например, до 200 микрон) на линиях сцепления/сварки для лучшего заполнения и покрытия неровностей. В дополнение или как альтернатива можно использовать адгезив на основе полиамида. Предпочтительно структура имеет коэффициент относительного удлинения облома, как минимум, 10%, предпочтительно, как минимум, 20%. Эта структура может применяться внутри оболочки, например, такой, которая содержит эластомер, например резну, при желании упрочненный, скажем, нейлоном. В качестве альтернативы, он может быть сформован на таком полимере или может использоваться один. Дополнительный материал может снизить деформацию ползучести.
В общем случае, просто необходимо, чтобы уплотняющий контакт между стенкой кабелепровода и кабелем или другим объектом происходит вдоль линии, которая перерезает любой потенциальный канал утечки, хотя моно предпочесть площадь контакта со значительной толщиной. Поэтому может быть достаточным, чтобы уплотнительный элемент имел тонкую полоску резины или другой слой, например геля или мастики, о которых говорилось выше, проходящий только над частью его поверхности.
Далее это изобретение иллюстрируется с помощью сопроводительных чертежей, на которых:
фиг. 1 показывает уплотнение трубо- или кабелепровода при его использовании;
фиг. 2 показывает образование уплотнительного элемента;
фиг. 3 показывает различные слои уплотнительного элемента в частично обернутой конфигурации;
фиг. 4А, 4В и 4С показывают использование трубки с уплотнительным элементом;
фиг. 5А, 5В и 5С показывают включение О-образного кольца в стенку уплотнительного элемента;
фиг. 6А и 6В показывают предпочтительную форму уплотнительного материала для использования в этом изобретении; и
фиг. 7А, 7В. 7С и 7Д показывают уплотнение участка сращивания разветвляющегося кабеля с использованием уплотнительного элемента.
На фиг. 1 уплотнительный элемент 1 показан как уплотнитель кабелепровода, уплотняющий кольцевой зазор между кабелем 2 и кабелепроводом 3. Уплотнительный элемент 1 имеет гибкие, и предпочтительно в принципе нерастяжимые, стенки 4, между которыми вводится создающий давление газ, такой, как воздух 5. Внешняя поверхность стенок 4 может содержать уплотнительный материал 6, такой, как мастика, для заполнения неровностей на поверхности кабелепровода.
На фиг. 2 показан способ, которым можно получить уплотнительный элемент 1.
Лист 7 материала, предпочтительно слоистой структуры, имеет отверстие 8, через которое позже будет вставлена трубка для надувания уплотнительного элемента. Отверстие 8 покрыто заслонкой 9, причем при желании между листом и заслонкой 9 может иметься уплотнительный материал 10. Затем лист 7 преобразуется в трубку и путем сварки или сцепления образуется соединение внахлестку 11. На следующем этапе трубка 12 для последующего создания давления размещается воль поверхности листа 7 и входит в отверстие 8.
Таким образом, этот продукт может поставляться с трубкой, установленной на своем месте. Как альтернатива, трубка может поставляться отдельно. В таком случае может быть желательным использовать при изготовлении некоторое средство для предотвращения блокировки будущего канала для трубки или, как минимум, для создания указания того, где позже должна вставляться трубка, поскольку отверстие 8 будет в общем случае невидимым.
После установки трубки 12 делаются торцевые уплотнения, опять же посредством сварки или сцепления (склеивания), при желании посредством сгиба. Следующий этап предполагает нанесение внутреннего уплотнительного материала 6 между пенистым материалом или другими перемычками 14, которые ограничивают его смещение в течение срока службы. Внешний уплотнительный материал 6 нанесен на последнем этапе. Такой слой может покрываться прилипающей пленкой или другим подходящим очень тонким и очень гибким слоем. Он может повысить трение. Дополнительные внешний и внутренний слои можно поменять местами.
Уплотнительный элемент 1 на фиг. 3 показан в частично обернутой конфигурации. Ссылочные номера соответствуют тем, которые использовались выше. В добавок, слой материала уплотнения 15, такого как мастика, размещается на том, что станет обращенной внутрь поверхностью, которая входит в зацепление с кабелем.
Фиг. 4А, 4B и 4C показывают, как вставляют и вынимают трубку 12. Трубка вынимается простым вытягиванием без какой-либо необходимости в отвинчивании и т.п., поскольку до того она удерживалась на месте просто трением или слабой адгезией. Удовлетворительное надувание и последующее уплотнение можно достичь без винта или соединительного штифта, или без другого механического соединения между пробником и стенкой.
На фиг. 4C показано, как внутреннее давление вытолкнуло некоторую часть уплотнительного материала 10 через отверстие 8, обеспечив совершенное уплотнение.
На фиг. 5 и 6 показано, как это изобретение обеспечивает такой результат.
Уплотнительный элемент согласно этому изобретению показан частично на фиг. 5А, являющейся изображением в разобранном виде, на фиг. 5В, являющейся видом в перспективе, и на фиг. 5С, являющейся видом в поперечном разрезе.
На этих чертежах показаны стенка 4 уплотнительного элемента; второй уплотнительный материал 6, такой, как мастика, на обращенной наружу поверхности; ослабляющий слой 17, покрывающий материал 6; трубка 12, проходящая через отверстие 8 в стенке; и О-образное кольцо, служащее как средство для разобщения стенки 4 от уплотнительной поверхности, например, от внутренней поверхности кабелепровода на фиг. 1. Как видно, О-образное кольцо образует камеру 19 вокруг отверстия 8, оставляющую место для вытеснения уплотнительного материала 10 из отверстия. Поскольку стенка 4 не может быстро стать вровень с внешней поверхностью, например со стенкой кабелепровода, низкое давление (в общем случае 1 бар) будет существовать с внешней стороны отверстия, позволяя избыточному внутреннему давлению (например, порядка 2-3 бар), получающемуся в результате надувания, сместить гель 10, как это и требуется.
На фиг. 6А показано прикрепление путем сцепления или иным способом диска 10 геля или другого уплотнительного материала к обращенной внутрь поверхности стенки 4 уплотнительного элемента. Гель помещен снизу (как на чертеже) отверстия 8, через которое будет введена трубка для надувания уплотнительного элемента. Показанная область под фрагментом стенки 4, конечно, находится внутри уплотнительного элемента, а область над ней находится снаружи.
Для того, чтобы гель 10 не приклеил стенку 4 к противоположной стенке (не показана), гель можно покрыть ослабляющим слоем 20, содержащим полимер, такой, который использовался для "липнущей пленки". В ослабляющем слое может иметься отверстие, как показано на чертеже, для того, чтобы трубка для надувания могла пройти через гель и ослабляющий слой в принципе перпендикулярно к поверхности стенки.
Фиг. 6В показывает гель, ослабляющий слой и стенку в их собранной конфигурации.
На фиг. 7А, 7В, 7C и 7D показан уплотнительный элемент, используемый для уплотнения выходного отверстия корпуса для кабельного сращивания, содержащего участок сращивания разветвленного кабеля. На фиг. 7А показаны два кабеля 22, выходящих из кожуха 23. Поперечное сечение около торца кожуха показано на фиг. 7B и 7C. На фиг. 7В один уплотнительный элемент 1 обернут вокруг двух кабелей и показан до его наполнения. На фиг. 7C использованы два уплотнительных элемента 1, каждый из которых обернут вокруг отдельного кабеля. Эффект надувания уплотнительного элемента показан на фиг. 7D. Как видно, уплотнительный элемент уплотняет пространство между кожухом 23 и кабелями 22, что не позволяет загрязняющим веществам поступать в корпус для сращивания. (Для ясности перекрывающие друг друга слои уплотнительного элемента показаны слегка разделенными). Кожух 23 на фиг. 7D оберточного типа, а перекрытие показано в 24.
Во избежание сомнений, здесь упоминается, что изобретением предусматривает применение различных уплотнительных элементов, уплотнительных материалов и изделий и способов производства и применения в отношении уплотнения от воздействия окружающей среды и блокировки. В частности, можно выбрать любой из материалов, любые конструкции изделий, уплотняющие полоски и клапаны.
Уплотнительный элемент относится к области уплотнения соединений и может быть использован для уплотнения кабелей или труб. Уплотнительный элемент выполнен упругим полым, надуваемым через отверстия в стенке для осуществления уплотнения изделия. На внутренней стенке элемента размещен уплотнительный материал, деформирующийся под действием давления внутри элемента и закрывающий отверстие в стенке. При этом элемент снабжен средством для разобщения во время деформации уплотнительного материала стенки уплотняемого изделия и расположенного вокруг отверстия участка наружной поверхности стенки уплотнительного элемента. Указанное выполнение уплотнительного элемента позволяет повысить его долговечность и надежность. 15 з.п. ф-лы, 15 ил.
| 0 |
|
SU152696A1 | |
| Проходка трубопровода через стенку мобильного здания | 1987 |
|
SU1492150A1 |
| Подвеска протяженного тела преимущественно кабеля, в трубопроводе или металлорукаве | 1984 |
|
SU1613775A1 |
| Индикатор направления и скорости потока | 1978 |
|
SU679881A1 |
| ГОРЕЛКА ДЛЯ ГАЗОПЛАМЕННОЙ НАПЛАВКИ | 1991 |
|
RU2032479C1 |
