Настоящее изобретение относится к уплотнительному устройству для создания уплотнения вокруг протяженных объектов и, в частности, к уплотнительному устройству, пригодному для использования в качестве концевой пластины, которая в комбинации с корпусом может сформировать узел затвора, в котором может размещаться протяженная подложка, такая как сращивание между проводами телесвязи.
Данное изобретение описано, в основном, с точки зрения уплотнительного устройства для создания уплотнения вокруг протяженных объектов в виде проводов или соединений между проводами. Однако предмет изобретения применим также при создании уплотнения вокруг других протяженных объектов, в частности труб или соединений между ними.
Часто бывает необходимо создать уплотнение вокруг проводов или других протяженных объектов, например, для предотвращения попадания влаги или других загрязнений, имеющих доступ к части протяженного объекта. В частности, для кабельных систем, например для кабелей телесвязи, необходимо создать внешнее уплотнение. Часто бывает необходимо срастить кабели - соединить либо два конца кабеля, либо в виде тройника. Такие места сращивания могут быть защищены корпусами ("рубашками").
Известные корпуса для мест сращивания кабелей могут состоять из внешнего элемента, окружающего место сращивания, и, по крайней мере, одного концевого уплотнительного устройства, через которое кабель может проходить в корпус для места сращивания. Концевое уплотнительное устройство должно обеспечивать хорошее уплотнение вокруг кабеля и хорошее уплотнение в корпусе для места сращивания. Обычно корпуса мест сращивания имеют срок службы, сравнимый со сроком службы кабелей, которые они соединяют, и равный, скажем, двадцати годам. Достижение высокого уровня механической защиты и защиты от окружающих условий в течение такого длительного времени накладывает серьезные ограничения на конструкцию.
В описании международной заявки WO 90/05401 (Raychem) рассматривается узел затвора для протяженного объекта. Предпочтительный вариант изобретения по заявке WO 90/05401 предлагает узел затвора, состоящий из двух концевых пластин, которые будучи разнесенными на определенное расстояние расположены внутри внешнего корпуса и каждая из которых имеет, по крайней мере, одно отверстие, в которое входит протяженный объект. Между пластинами размещают уплотнительный материал, а сами пластины перемещают по направлению друг к другу, в результате чего уплотнительный материал сжимается так, что вытесняется, создавая максимально возможный контакт между уплотнительным материалом, (а) внешним корпусом и (в) протяженным объектом. После того, как узел затвора размещается вокруг протяженного объекта по схеме заявки WO 90/05401, движение, необходимое для сжатия уплотнительного материала, создается перемещением концевой пластины, через которую проходит протяженный объект.
Желательно предусмотреть в концевых пластинах приспособление, предохраняющее проходящие через них протяженные объекты от чрезмерной деформации. Этого можно достичь, конструируя концевые пластины так, чтобы они охватывали кабель или другой протяженный объект, проходящий через них, как можно более жестко, так чтобы усилия, прилагаемые к протяженному объекту, встречали сопротивление концевых пластин, а не разъемов, соединяющих отдельные жилы кабеля. Хотя узел по патенту WO 90/05401 весьма успешно способствует созданию уплотнения вокруг протяженных объектов, в нем требуется относительное перемещение одной или более концевых пластин и протяженных объектов, проходящих через них, причем это перемещение может не соответствовать конструкции концевых пластин, предназначенных для оптимального охвата последних дисков на протяженных объектах.
По настоящему изобретению было сконструировано новое устройство, предназначенное для создания уплотнения вокруг протяженного объекта, которое состоит из уплотнительной пластины, через которую может проходить протяженный объект, но в котором не требуется относительного перемещения между пластиной и протяженным объектом.
Поэтому настоящее изобретение предоставляет конструктору больше свободы для создания разнообразных элементов для уплотнительной пластины, например приспособлений, предохраняющих протяженные объекты, проходящие через пластины, от чрезмерной деформации.
Первая особенность данного изобретения состоит в обеспечении уплотнительного устройства для протяженного объекта, содержащего:
(a) уплотнительную пластину с отверстием, через которое может проходить протяженный объект, содержащий камеру, связанную с упомянутым отверстием;
(b) нажимную пластину, расположенную внутри этой камеры и перемещающуюся относительно нее; и
(c) уплотнительный материал, расположенный внутри камеры так, что, когда протяженный объект проходит через отверстие в уплотнительной пластине, уплотнительный материал располагается между нажимной пластиной и протяженным объектом, в котором нажимную пластину можно перемещать по направлению к протяженному объекту и поперек него для проталкивания уплотнительного материала с целью приведения его в контакт с этим объектом.
В предпочтительном варианте камера в уплотнительной пластине охватывает, по крайней мере, часть периферии отверстия в уплотнительной пластине.
Применение нажимной пластины, действующей в камере, которая соединена с, по крайней мере, частью периферии отверстия и охватывает ее, является новшеством, не считая направления перемещения нажимной пластины.
Второй отличительной особенностью данного изобретения является то, что предлагаемое уплотнительное устройство для протяженного объекта содержит:
(а) уплотнительную пластину, имеющую отверстие, через которое может проходить объект, и содержащую камеру, сообщающуюся с указанным отверстием, и охватывающую, как минимум, часть периферии отверстия;
б) нажимную пластину, расположенную внутри камеры с возможностью перемещения относительно нее; и
в) уплотнительный материал, расположенный внутри камеры таким образом, что при прохождении удлиненного объекта через отверстие в уплотнительной пластине уплотняющий материал размещается между нажимной пластиной и удлиненным объектом, причем нажимную пластину можно перемещать, чтобы привести уплотнительный материал в уплотняющий контакт с объектом.
Третий аспект изобретения предусматривает обеспечение уплотнительного устройства для удлиненного объекта, содержащего:
а) первый и второй уплотнительные элементы, каждый из которых имеет, как минимум, одно отверстие, образующее канал для прохождения удлиненного объекта через уплотнительное устройство;
б) уплотнительный материал между уплотнительными элементами и
в) приспособление для приложения давления к уплотнительному материалу, выполненное с возможностью сжатия уплотнительного материала без перемещения уплотнительных элементов относительно удлиненного объекта.
Первый и второй уплотнительные элементы устройства согласно третьему аспекту изобретения предпочтительно совместно образуют уплотнительную пластину. Уплотнительный материал между уплотнительными элементами предпочтительно содержится в камере, которая размещается между уплотнительными элементами.
Уплотнительное устройство согласно каждому аспекту изобретения предпочтительно пригодно для образования концевой пластины узла затвора, представляющего собой корпус и одну или две упомянутые концевые пластины.
Другой отличительной особенностью данного изобретения является то, что оно предлагает узел затвора, содержащий корпус и концевую пластину или, в предпочтительном варианте, две концевые пластины в соответствии с первой, второй или третьей отличительными особенностями данного изобретения. Желательно, чтобы на практике концевая пластина была уплотнена на концах корпуса.
В предпочтительном варианте данного изобретения уплотнительная пластина состоит из двух или более деталей, разделяемых по линии, делящей отверстие. Уплотнительный элемент может состоять, например, из двух половинок (частей), имеющих парные плоские поверхности, каждая из которых имеет по отверстию. Когда эти поверхности примыкают друг к другу, каналы соединяются и образуют проход (отверстие), в котором может располагаться протяженный объект. Каждая половина может содержать, например, пластину, которая практически представляет в сечении полукруг.
Важным преимуществом разделенной уплотнительной пластины является то, что устройство может использоваться "повторно". Термин "повторно" означает, что затвор может быть открыт вновь, открывая доступ к протяженному объекту, как правило, без разрушения или удаления целого узла. В данном применении, когда уплотнительная пластина делится на части, есть возможность разделять и переставлять части пластины вновь и вновь, если необходимо удалить или заменить протяженный объект внутри уплотнительной пластины.
Желательно, чтобы конфигурации уплотнительной пластины и камеры были такими, что при перемещении нажимной пластины по направлению к протяженному объекту (объектам) края нажимной пластины практически следовали за внутренними стенками камеры.
Это означает, что весь уплотнительный материал проталкивается по направлению к протяженному объекту практически без выхода (истечения) уплотнительного материала за края нажимной пластины в ту часть камеры, из которой нажимная пластина перемещена. В результате этого перемещение нажимной пластины сначала проталкивает указанный уплотнительный материал, приводя его в контакт с протяженным объектом, а затем сжимает этот уплотнительный материал. Это особенно желательно, если уплотнительным материалом является гель. Ниже более подробно описывается предпочтительный состав уплотнительного материала. Желательно, чтобы нажимная пластина управлялась вручную вне устройства.
Желательно, чтобы устройство имело такую конфигурацию, которая позволяла бы управление извне. Например, устройство может иметь проход, идущий из камеры за пределы устройства, а управляющий шток может проходить от нажимной пластины через этот проход за пределы устройства, где им можно управлять вручную, осуществляя необходимые перемещения нажимной пластины.
Желательно, чтобы устройство было снабжено эластичным элементом, расположенным так, чтобы смещать нажимную пластину относительно уплотнительного материала. Желательно, чтобы он был включен в любой элемент, как, например, управляющий шток, для осуществления ручного перемещения нажимной пластины. Упругий смещающий элемент желателен в устройстве, так как он обеспечивает постоянно прилагаемое давление на уплотнительное приспособление в течение всего срока службы данного устройства. Оно является дополнительным к давлению, которое прикладывается к уплотнительным приспособлениям посредством перемещения нажимной пластины во время установки устройства. В качестве такого упругого элемента можно использовать пружину или ей подобный элемент.
В предпочтительном примере осуществления согласно третьей отличительной особенности данного изобретения уплотнительное приспособление, между которым удерживается уплотнительный материал, может быть изготовлено, например, из пластических материалов методом формования. Уплотнительное устройство может быть снабжено промежуточными кольцами, удерживающими уплотняющие элементы на фиксированном расстоянии друг от друга и придающими большую жесткость комбинации уплотнительных элементов, чем жесткость, которая могла бы быть возможна, если бы уплотнительные элементы могли перемещаться друг относительно друга.
Давление, оказываемое на уплотнительный материал, обычно приводит к его легкому смещению, приводящему к контакту с протяженным объектом и с устройством и/или другим элементом, таким как втулка или корпус, который используется вместе с этим устройством. Затем уплотнительный материал может оставаться под давлением с помощью некоего приспособления упругого сдвига, связанного с приспособлением для оказания давления на уплотнительный материал. Однако уплотнительный материал может уменьшаться в объеме и при сжатии может осуществить свое собственное упругое смещение.
Желательно, чтобы приспособление для оказания давления на уплотнительный материал в соответствии с третьей отличительной особенностью данного изобретения представляло собой одну или несколько нажимных пластин, которые были описаны в отношении первой и второй отличительных особенностей данного изобретения. Нажимная пластина (пластины) может скользить внутри камеры, образованной внутри уплотнительного элемента или соединенной с ним. В альтернативном варианте приспособление для оказания давления на уплотнительный материал может представлять собой диафрагму в уплотнительном элементе или в соединении с ним, которая приводится в движение, в результате которого оказывается давление на уплотнительный материал.
В другом альтернативном варианте предлагается винт с резьбой или другой элемент, который может выдвигаться в промежуток между уплотнительными элементами, оказывая давление на уплотнительный материал.
При применении скользящей нажимной пластины или диафрагмы могут потребоваться отдельные (индивидуальные) приспособления для их перемещения таким образом, чтобы оказывать давление на уплотнительный материал. Это может быть элемент типа винта с резьбой, установленный на валу, или приспособление упругого смещения, цилиндрическая (винтовая) пружина или комбинация из этих приспособлений.
Приспособление для оказания давления на уплотнительный материал должно быть таким, чтобы при желании можно было снять давление на уплотнительный материал.
Та часть приспособления для оказания давления на уплотнительный материал, которая находится в контакте с уплотнительным материалом (например, нажимная пластина или диафрагма), может иметь форму, например, круга, но если требуется увеличить до максимума площадь контакта с уплотнительным материалом при оставлении максимального промежутка для протяженного объекта или объектов, могут применяться и другие формы (например, эллипс).
Устройство по настоящему изобретению можно комбинировать с устройством по заявке WO 90/05401. Это дает возможность создания некоторого давления на уплотнительный материал путем перемещения уплотнительного элемента заодно с оставшимся приспособлением для оказания давления, которое соответствует настоящему изобретению. Однако желательно, чтобы уплотнительные элементы не совершали относительного перемещения вдоль протяженного объекта. Это дает возможность конструируемым уплотнительным элементам оказывать максимальный захватывающий или уплотнительный эффект относительно протяженного объекта или объектов, проходящих через них. Также нет необходимости размещать уплотнительный материал на срезе в тех зонах, где уплотнение наиболее важно. Это полезно также при создании наилучшего уплотнения в том случае, когда уплотнительное устройство применяется в ситуациях, где существует разница в давлениях по сечению материала, например, когда устройство применяется в системах герметичного кабеля.
Если уплотнительная пластина (диск) представлена в виде двух или более частей, одна, несколько, а предпочтительно все эти части могут состоять из камеры, нажимной пластины и геля. Точная конструкция, которую следовало бы использовать в конкретном случае для достижения оптимального уплотнения протяженного объекта, расположенного в отверстии пластины, очевидна специалисту в данной области.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство состоит из двух или более концентрических уплотнительных колец, установленных внутри отверстия в уплотнительной пластине (диске), причем эти кольца являются съемными независимо друг от друга, что позволяет приспособить отверстие в уплотнительной пластине для протяженных объектов различных размеров. Слово "кольца" применяется здесь для обозначения любой замкнутой формы, необязательно окружности. Конкретная форма, разумеется, будет зависеть от формы протяженного объекта, проходящего через пластину. В случае, что является предпочтительным, когда уплотнительная пластина состоит из двух или более частей, разделенных вдоль линии или линий, которые делят отверстия, желательно, чтобы дуги (части этих колец) находились в соответствующих частях и были поделены соответствующим образом по тем же линиям. Например, с половинками вкладышей, которые в поперечном сечении представляют собой практически полукруг, желательно применять кольца, имеющие форму половины круга в сечении. Желательно, чтобы эти кольца были снабжены соединительными устройствами типа "кольцо-канавка" в смежных краевых поверхностях, что позволяло бы удерживать кольца в концентрическом положении, но дать возможность этим кольцам быть разделенными друг от друга для подстройки их под разные диаметры объектов. Применение таких колец не ново и описано, например, в патенте US-A-121507.
Однако для применения этих колец конкретно в данном случае желательна модификация системы колец. В соответствии с этой модификацией каждое из колец имеет гибкий хвостовик, отделенный от хвостовика смежных колец и проходящий до одного из краев колец в сборке. В собранном виде эти кольца располагаются так, что хвостовики проходят в камеру внутри уплотнительной пластины. Когда устройство смонтировано и уплотнительный материал проталкивается по направлению к вставленному протяженному объекту, это перемещение уплотнительного материала приводит к тому, что каждый хвостовик проталкивается поверх смежного хвостовика и поверх любого промежутка между кольцом, из которого он выходит, и соседним кольцом. Это перемещение также проталкивает хвостовик "самого внутреннего кольца" до протяженного объекта. Это позволяет загерметизировать любой промежуток между протяженным объектом и самыми внутренними кольцами. Таким образом можно эффективно герметизировать промежутки вплоть до 0,5 мм. Такая компоновка кольца считается новой.
Другой отличительной особенностью данного изобретения является наличие двух или более концентрических колец уплотнительного материала, причем самая крайняя плоскость одного кольца крепится к самой внутренней поверхности примыкающего кольца с возможностью их расцепления, а каждое кольцо имеет самостоятельный хвостовик, отдельный от хвостовика на примыкающих кольцах, и проходит от одной общей поверхности концентрических колец в направлении от плоскости этих колец, благодаря чему давление, прикладываемое в направлении упомянутой общей поверхности колец, проталкивает каждый из хвостовиков к смежному хвостовику в направлении упомянутой общей поверхности колец.
Хвостовики, идущие от колец, желательно изогнуть практически в виде буквы "u" или "n" для создания оптимального уплотнения. Желательно, чтобы свободной конец каждого хвостовика с одной стороны буквы "u" или "n" был длиннее, чем другой конец (соединенный непосредственно с основным корпусом каждого кольца) каждого хвостовика. Такая компоновка оптимизирует уплотнение.
В качестве материала для уплотнительных колец можно использовать любой подходящий уплотнительный материал, как описано в заявке US-A-5124057. Одним из таких подходящих материалов является резина.
Если уплотнительные кольца применяются, они располагаются внутри отверстия уплотнительной пластины. Желательно, чтобы они выступали над поверхностью уплотнительной пластины, а устройство дополнительно имело бы зажимные приспособления, располагаемые вокруг выступающей части колец так, чтобы создать приспособление, предотвращающее чрезмерную деформацию объекта (объектов), проходящего через кольца. Там, где уплотнительные кольца применяются в концевой пластине в комбинации с корпусом, они могут выступать во внутреннюю или наружную часть корпуса или в обоих направлениях.
В зависимости от конструкции, степени гибкости и необходимого приспособления, ограничивающего чрезмерную деформацию, кольца могут перемещаться на короткое расстояние в направлении, перпендикулярном продольной оси протяженного объекта, вставленного в устройство (например, в радиальном направлении в случае применения цилиндрического протяженного объекта типа трубы или кабеля). Кольца могут перемещаться на расстояние 2-6 мм, обычно 4 мм.
В соответствии с данным изобретением в промежутке между нажимной пластиной и продольным объектом, проходящим через устройство, обеспечивается уплотнительный материал. Для удобства его предпочтительно располагать на нажимной пластине.
Как упоминалось выше, желательно, чтобы уплотнительное устройство по данному изобретению применялось в сочетании с корпусом для создания устройства типа затвора, например, закрытого для сращивания. Устройство по данному изобретению в этом случае имеет концевую пластину (диск) для корпуса. Данное изобретение обеспечивает приспособление для уплотнения концевой пластины в месте, где через него проходит протяженный объект. Если в комбинации с концевой пластиной применяется корпус, между этим корпусом и концевой пластиной также требуется уплотнение. Как правило, концевая пластина располагается между концами корпуса, и, следовательно, уплотнение требуется в промежутке между внутренней поверхностью конца корпуса и внешней поверхностью конца пластины (эта поверхность определяет толщину концевой пластины). Для создания такого уплотнения желательно, чтобы уплотнительное устройство по данному изобретению имело одну или более канавок на поверхности, которая определяет ее толщину. Затем в этих канавках можно расположить уплотнительное кольцо, например резиновое О-образное кольцо или прокладочное кольцо, для создания уплотнения между концевой пластиной и корпусом. Корпус может уплотняться с одного конца так, чтобы применять одно уплотнительное устройство, через которое кабели входят и выходят из места сращивания, но в предпочтительном варианте сращивания кабеля должен быть внешний корпус с уплотнительным устройством с каждого конца. Эти уплотнительные устройства с каждого конца корпуса могут быть соединены вместе посредством одной или более поперечных связей, что позволяет образовывать корпус для сращивания, обладающий прочностью к осевому натяжению.
В уплотнительном устройстве по данному изобретению могут быть использованы различные виды корпусов, например полукруглый, который монтируется после того, как уплотнительное устройство устанавливается на протяженной подложке. Соответствующие корпуса рассматриваются, например, в заявке WO 90/05401. Для облегчения доступа к корпусу для сращивания предпочтительно, чтобы корпус имел температурно-независимые размеры, то есть размеры, не меняющиеся под действием температуры.
Данное изобретение описывалось с точки зрения одного протяженного объекта, проходящего через уплотнительную пластину. Для специалиста в данной области должно быть понятно, как предусмотреть некоторое количество отверстий в уплотнительной пластине, нажимной пластине и камере с тем, чтобы расположить и уплотнить более чем один протяженный объект.
Между нажимной пластиной и протяженным объектом может использоваться любой подходящий уплотнительный материал. Желательно, чтобы уплотнительный материал имел относительное удлинение, по крайней мере, 100% и сжатие при 70└┬┘SOO└┬┘TC менее 30% и, что еще предпочтительней, коэффициент динамического запаса при 20└┬┘SOO└┬┘TC и 1 Гц менее 107 дин/см2.
Желательно, чтобы уплотнительный материал имел показатель жесткости по Стивенсу-Воленду (то есть которая измерялась анализатором текстуры Стивенса-Воленда) более 45 грамм, обычно более 60 грамм, и предельное удлинение (ASTM D638) более 60%, обычно более 100%.
Желательно, чтобы уплотнительный материал восстанавливал свою первоначальную форму после снятия давления. Это облегчает демонтаж уплотнительного устройства, который может оказаться необходимым для получения доступа к протяженному объекту. Например, может оказаться необходимым получить доступ к корпусу для сращивания кабеля для проведения ремонта места сращивания или для добавления, удаления или перестановки проводников внутри него. Желательно также, чтобы этот уплотнительный материал имел прочность сцепления больше, чем его прочность прилипания к протяженному объекту и/или к элементам уплотнения и приспособлению для оказания давления на уплотнительный материал.
Особенно предпочтительным материалом является гель. Под гелем понимается жидкостно-наполненная полимерная с конусной проницаемостью (измеренной с помощью модифицированного прибора ASTM D2 17, что будет рассмотрено ниже), величина которой предпочтительно лежит в интервале от 30 до 400; с предельным удлинением (измеренным с помощью прибора ASTM D400 12, который будет описан ниже) более 100%, с практически эластичной деформацией с удлинением, равным, по крайней мере, 100%. Композиция может содержать трехмерные молекулярные образования или просто может действовать, как если бы имела в своем составе такие молекулярные образования (гелоиды).
Могут применяться композиции геля или гелоидов из блок-сополимеров, имеющих относительно жесткие блоки и относительно высокоэластичные блоки (например, блоки гидрогенизированной резины); причем такие сополимеры включают в себя сополимеры стирол-диенового блока (линейные или радиальные), например стирол-бутадиеновый или стирол-изопреновый диблоковый или триблоковый сополимер или стирол-этилен-бутилен-стирол триблоковый сополимер.
Любой из предпочтительных микрообъектов структуры гелей, описанных в заявке WO-A-90/05401, может быть также использован в настоящем изобретении. Полное описание заявки WO-A-90/05401 вошло в данный документ в качестве ссылки.
Здесь будут описаны варианты данного изобретения в виде примеров со ссылками на сопроводительные чертежи, в которых:
на фиг. 1 показан узел затвора для сращивания в соответствии с известным уровнем техники;
на фиг. 2 показан перспективный вид с частичным вырывом одной из половинок вкладыша уплотнительного устройства по данному изобретению;
на фиг. 3 показан перспективный вид (без разреза) уплотнительного устройства по фиг. 2, на котором показаны дополнительные уплотнительные элементы;
на фиг. 4 показано уплотнительное устройство по фиг. 2 и 3, смонтированное вокруг кабеля, представляющее собой уплотнительную пластину в узле затвора для сращивания;
на фиг. 5 показаны необязательные уплотнительные элементы для расположения и уплотнения кабелей различных диаметров, проходящих через уплотнительное устройство, изображенное на фиг. 1-4;
на фиг. 6a и 6b схематически показаны два предпочтительных вида уплотнительных устройств по данному изобретению;
на фиг. 7 показаны два уплотнительных устройства по данному изобретению, скомпонованных для случая, когда затворы места сращивания находятся на оси, то есть разнесены друг относительно друга и соединены друг с другом с помощью двух протяженных соединительных элементов;
на фиг. 8 показана половина уплотнительного устройства по данному изобретению;
на фиг. 9a и 9b показаны два вида половины уплотнительного устройства другого типа по данному изобретению;
на фиг. 10 показан другой вид половины уплотнительного устройства, показанного на фиг. 8;
на фиг. 11 представлено поперечное сечение затвора места сращивания кабеля в сборе по данному изобретению;
на фиг. 12 показано одно из уплотнительных устройств с затвором места сращивания, изображенного на фиг. 11, с поперечным сечением по линии A-A;
на фиг. 13 показано уплотнительное устройство по фиг. 12 с поперечным сечением по линии B-B;
на фиг. 14 показан перспективный вид с частичным вырывом двух уплотнительных элементов уплотнительного устройства другого типа в соответствии с данным изобретением (т. е. в соответствии с третьей отличительной особенностью данного изобретения);
на фиг. 15 показан перспективный вид с частичным вырывом половины уплотнительного устройства, аналогичного изображенному на фиг. 14;
на фиг. 16 показан перспективный вид уплотнительного устройства, аналогичного изображенным на фиг. 14 и 15; и
на фиг. 17 показан перспективный вид двух уплотнительных устройств (аналогичных показанным на фиг. 14-16) с продольными связями, но без уплотнительного материала, вокруг которых можно монтировать корпус для образования корпуса для сращивания.
Фиг. 1 показывает известный узел затвора, охватывающий место сращивания между входящим и выходящим кабелями 3. Этот узел затвора образован корпусом 5 и концевыми пластинами 7. Каждая концевая пластина 7 содержит уплотнительный материал 9, размещенный слоем между пластинами 11. Каждая пара пластин 11 имеет отверстие или отверстия, через которые могут проходить кабели 3. Пластины 11 могут перемещаться по направлению друг к другу желательно по оси кабеля или кабелей. Это перемещение может осуществляться с помощью гайки и болта 13 и 15. В результате совместного перемещения уплотнительных пластин 11 уплотнительный материал сжимается в поперечном направлении, что приводит к его деформации радиально по направлению к внешней стороне корпуса и/или внутрь к кабелю или кабелям. Известное устройство также содержит дополнительный уплотнительный слой, непосредственно примыкающий к кабелям. Деформация уплотнительного материала 9 может передаваться кабелям через уплотнительный материал. При желании устройство можно снабдить упругим приспособлением 17 (по выбору на одном или более болтах 13), которое будет сохранять уплотнительный материал 9 и/или 16 под давлением.
На фиг. 2-5 показаны варианты уплотнительного устройства, которые можно использовать вместо концевого диска 7, показанного в прототипе на фиг. 1. Устройство по данному изобретению желательно сравнить с прототипом, в котором для того, чтобы создать уплотнение для кабелей, необязательно перемещать пластины относительно кабелей, проходящих через них.
Обращаемся теперь к чертежам данного изобретения, на фиг. 2 (которая представляет собой перспективный вид с частичным вырывом половины уплотнительного устройства по данному изобретению) видно, что каждая половина уплотнительного устройства по данному изобретению представляет собой пластину 21, которая в поперечном сечении представляет практически полукруг и содержит отверстие 23 на своей плоской поверхности, в которое может входить кабель. Уплотнительная пластина 21 содержит камеру 25, соединенную с отверстием 23. Внутри камеры 25 помещена нажимная пластина 27, а ручка 29, укрепленная на нажимной пластине 27, выступает из камеры 25 в вырезанную часть 31 уплотнительной пластины. Это дает возможность управлять нажимной пластиной 27 посредством ручки 29 за пределами уплотнительной пластины 21. Между нажимной пластиной 27 и отверстием 23 размещают гель 33. Гель 33 наносится на нажимную пластину 27. Устройство также имеет концентрические уплотнительные кольца 35, охватывающие отверстие 23, ведущее в камеру 25. Эти концентрические кольца 35 могут сниматься независимо друг от друга, приспосабливаясь к разным размерам входящих кабелей.
Конфигурация нажимной пластины 27 и камеры 25 такова, что, когда пластина 27 перемещается с помощью ручки 29, края ее следуют за стенками камеры 25 так, что гель 33 проталкивается по направлению к объекту, вставленному в отверстие 23. В действии половина пластины, показанная на фиг. 2, разумеется, соединяется с соответствующей ей другой половиной, охватывая протяженный объект перед началом движения нажимной пластины 27.
Для того, чтобы смонтировать нажимную пластину в уплотнительной пластине, нажимную пластину 27 следует поместить в камеру 25 до того, как половины уплотнительной пластины будут располагаться вокруг протяженного объекта.
Аналогичным же образом ряд концентрических колец 35 должны устанавливаться вокруг кабелей до того, как половины пластины будут расположены вокруг этих кабелей.
Желательно, чтобы концентрические кольца 35 доходили до одной стороны уплотнительной пластины. Это дает возможность не располагать хомут устройства, ограничивающего чрезмерную деформацию (не показано), вокруг выступающей части концентрических колец.
Нажимная пластина 27 может быть нагружена пружиной (например, с помощью пружины на ручке 29) для сохранения усилия сжатия, действующего на гель 33, даже после окончания монтажа. Это гарантирует, что гель будет сжат в течение всего срока службы уплотнительного устройства.
На фиг. 3 показана половина уплотнительной пластины по фиг. 2 без разреза. Здесь также показан дополнительный элемент геля 41 на парных плоских поверхностях половин пластины 21 и канавки 43, идущий вокруг полукруглых изогнутых поверхностей половин уплотнительной пластины 21. В канавках 43 могут быть размещены уплотнительные О-образные кольца или им подобные детали для создания уплотнения между пластиной 21 и корпусом, которые в комбинации образуют узел затвора места сращивания.
На фиг. 4 показана уплотнительная пластина по фиг. 2 и 3, смонтированная вместе с корпусом в виде рукава по схеме, аналогичной показанной в прототипе на фиг. 1. Здесь видно, что гель 33 сжат и находится в уплотняющем контакте с кабелем 3, входящим в узел затвора. Хомут 45 приспособления, ограничивающего чрезмерную деформацию, располагается вокруг выдающейся части концентрических уплотнительных колец 35. Как показано на фиг. 4, приспособление, ограничивающее чрезмерную деформацию, находится с внешней стороны узла затвора. Вместо этого или в дополнение к этому его можно установить и внутри, то есть на обращенной внутрь поверхности уплотнительной пластины.
Фиг. 5 - это поперечное сечение третьего варианта концентрических колец 35, применяемых в уплотнительных устройствах по данному изобретению. Как показано на чертеже, каждое уплотнительное кольцо 35 снабжено хвостовиком 47, проходящим по одной стороне концентрических колец. Каждый хвостовик 47 проходит по общей поверхности 49 концентрических колец в направлении от плоскости колец. Каждый хвостовик имеет практически форму буквы "n". Конец 47' буквы "n" длиннее, чем ближайший конец 53 хвостовика 47. Каждый конец 47' проходит над хвостовиком соседнего кольца. В данном изобретении кольца являются круглыми и расположены так, что хвостовики 47 проходят в камеру 25 и образуют уплотнение. В результате этого, когда нажимная пластина 27 проталкивается по направлению к кабелю, движение геля передается хвостовикам 47, толкающим концы уплотнения к соседней и общей поверхности 49 концентрических колец. Поэтому по общей поверхности концентрических колец создается качественное (хорошее) уплотнение. Поэтому между соседними концентрическими кольцами нет возможности утечки.
Кроме того, конец 47' на самом внутреннем концентрическом кольце уплотняет вставленный кабель. Таким образом, перемещение геля заставляет хвостовик уплотнять любой промежуток между самым внутренним концентрическим кольцом и кабелем. Данная конструкция позволяет сделать промежуток "D" между кабелем и внутренним кольцом (см. фиг. 5) равным не более 0,5 мм, что позволяет создавать эффективное уплотнение.
На фиг. 6a и 6b схематически показан механизм нажимной пластины при двух различных компоновках уплотнительного материала. В обеих компоновках желательно, чтобы уплотнительный материал содержал гель, а нажимная пластина содержала нажимную деталь 1053, смонтированную на валу 1055, который проходит между половинами уплотнительного устройства. На валу 1055 расположена спиральная пружина 1057, осуществляющая смещение нажимной детали 1053 по направлению к уплотнительному материалу и кабелям 1059. На фиг. 6a некоторая часть уплотнительного материала 1061 (например, гель) располагается на нажимной поверхности нажимной пластины (то есть на поверхности, обращенной к кабелям); имеется также некий дополнительный уплотнительный материал 1063 (например, гель, который желательно, но необязательно тот же, что и гель 1061), расположенный вокруг каждого кабеля 1059. Желательно, чтобы указанный уплотнительный материал 1063 представлял собой полоску или ленту желательно из геля, которая обмотана вокруг соответствующего кабеля до того, как кабель будет вставлен в уплотнительное устройство. На фиг. 6b показана альтернативная компоновка, в которой практически весь уплотнительный материал 1063 в полости представляет собой ленты или полоски желательно из геля, намотанные на кабели.
На фиг. 7 показаны два уплотнительных устройства 101 по данному изобретению, расположенные на одной оси с затвором места сращивания кабеля, то есть разнесенные друг от друга и расположенные по одной линии, но соединенные вместе посредством двух протяженных соединительных элементов 103 в виде стержня, проходящих между ними по периферии. Каждое уплотнительное устройство 101 является полым и имеет первый и второй разнесенные между собой концевые диски 105 и круглую стенку 107, проходящую между концевыми дисками. Эта стенка 107 практически замыкает пространство между концевыми дисками, образуя таким образом полость или камеру 109, в которой, по крайней мере, может сохраняться уплотнительный материал, например гель.
Каждое уплотнительное устройство 101 имеет два входных отверстия для кабеля. Каждое уплотнительное устройство 101 имеет отверстия 1011, размещенные в первом и втором концевом диске 105, в каждом из которых расположен захват (не показан). На чертеже нижнего левого уплотнительного устройства 101 два из этих отверстий показаны пунктиром, а стрелками показано направление, в котором движутся захваты для захвата кабеля, а именно практически перпендикулярно кабелю. Каждое отверстие 1011 имеет относительно широкую часть 1013 для размещения в ней захватывающей детали захвата и относительно узкую часть 1015, в которой размещается вал захвата с нарезкой. Эта узкая часть 1015 канала доходит до периферии уплотнительного устройства так, что вал может ввинчиваться от внешней стороны устройства далее внутрь уплотнительного устройства так, чтобы проталкивать захватывающую деталь захвата к кабелю, проходящему через это уплотнительное устройство.
Каждое уплотнительное устройство 101 содержит основные детали (половины, как показано на чертеже), которые могут отделяться друг от друга в плоскости, практически компланарной с кабелями, которые проходят через устройство. Две половины соединяются вместе болтами в точках 1017. На фиг. 8-10 представлены разнообразные виды двух разных, но аналогичных половин уплотнительного устройства; на фиг. 8 и 10 показаны две проекции одного типа уплотнительного устройства, а на фиг. 9a и 9b показаны две проекции другого, более предпочтительного, типа уплотнительного устройства. Каждая половина крепится болтом к парной половине через отверстие 1017. Показаны также концевые диски 105, круговые стенки 107, полости 109 и отверстия 1011 (и узкие части 1015). По периферии каждой половины проходит практически полукруглый в сечении канал или канавка 1019 (которые образуют практически круглый канал или канавку в собранном виде) для уплотнительного О-образного кольца. О-образное кольцо (которое может быть изготовлено, например, из высокоэластичного материала, в частности из резины) создает уплотнение между уплотнительным устройством и корпусом места сращивания. Каждая из половин имеет окна (то есть промежутки 1021), соединяющие полость 109 и канал 1019, через которые проходит уплотнительный материал из полости. Эти окна, как правило, выполняют двойную функцию: во-первых, они дают возможность уплотнительному материалу создавать уплотнение, которое практически блокирует прохождение жидкости (например, влаги и газа) в продольном направлении между парными поверхностями 1023 каждой половинки; во-вторых, они позволяют уплотнительному материалу входить в контакт с уплотнительным О-образным кольцом, таким образом создавая качественное уплотнение в каждой так называемой тройной точке, то есть там, где продольное уплотнение для уплотнительного устройства (создаваемое уплотнительным материалом в окне) контактирует с круговым уплотнением для уплотнительного устройства (образованного О-образным кольцом).
Половины уплотнительного устройства по фиг. 8-10 показаны без нажимных пластин, которые перемещаются по направлению к кабелям для проталкивания уплотнительного материала (тоже не показанного) к кабелям. Однако показаны проходы 1025, соединяющие полость каждого устройства с внешней частью устройства. В каждом проходе располагается нарезной вал, соединенный с нажимной пластиной для ввинчивания этой пластины по направлению к кабелям.
Полость уплотнительного устройства по фиг. 9b имеет зону 1027 чередующихся гребней и канавок, примыкающую к одной из уплотнительных пластин. Эти гребни и канавки увеличивают длину пути, по которому любая влага, попадающая между корпусом уплотнительного устройства и уплотнительным материалом, будет перемещаться для того, чтобы пройти через уплотнительное устройство и попасть в затвор места сращивания. Они, таким образом, создают дополнительную преграду для попадания влаги.
На фиг. 11 показано поперечное сечение затвора места сращивания кабелей, собранных на одной линии в соответствии с данным изобретением. Затвор состоит из двух уплотнительных устройств 101, каждое из которых располагается на одном из двух концов практически цилиндрического корпуса 1029. Соединительные стержни 103 проходят между этими двумя уплотнительными устройствами и соединяют их между собой. В этом варианте изобретения каждое уплотнительное устройство снабжено болтами 1031, которые соединяют две половины каждого уплотнительного устройства. Пары элементов захвата 1033 расположены в уплотнительных пластинах каждого уплотнительного устройства, и удерживающая полоса 1034 натягивания, закрученная спирально, находится между элементами захвата каждой пары в отверстии для кабелей. Каждое уплотнительное устройство имеет также нажимную пластину 1035, расположенную в его центральной полости. Каждая нажимная пластина снабжена упругим элементом в виде спиральной пружины 1051, смонтированной на валу 1047 и предназначенной для смещения пластины относительно уплотнительного материала. Корпус 1029 полукруглый и имеет продольное отверстие, снабженное продольным уплотнением 1037, которое находится в контакте с О-образными кольцами 1039, расположенными вокруг уплотнительного устройства. Желательно, чтобы корпус 1029 закрывался с помощью закрывающих элементов 1040, которые имеют клиновидные каналы, вставленных с возможностью скольжения в клиновидные направляющие (не показаны) на внешней стороне корпуса. Разумеется, можно использовать любой другой подходящий способ для закрывания этого корпуса.
На фиг. 12 показано одно из уплотнительных устройств затвора места сращивания, показанного на фиг. 11 в виде поперечного сечения по линии A-A. На этом поперечном сечении показаны элементы захвата 1033 уплотнительного устройства, расположенные с возможностью перемещения в отверстиях 1011. Каждый захватывающий элемент 1033 имеет изогнутую захватывающую поверхность 1041 с захватывающими выступами 1043.
На фиг. 13 показано уплотнительное устройство по фиг. 12 в виде поперечного сечения B-B. На этом поперечном сечении показана нажимная пластина 1035, содержащая две нажимные детали 1045, смонтированные на валу 1047, проходящем от одной половины уплотнительного устройства до другой. Затягивая гайку 1049 на валу 1047, можно проталкивать нажимные детали 1045 по направлению друг к другу и, следовательно, по направлению к кабелям, проходящим через затвор. Вал 1047 снабжен спиральной пружиной 1051, расположенной на нем и предназначенной для смещения нажимных пластин 1045 друг относительно друга.
Уплотнительное устройство по фиг. 14 содержит внешний уплотнительный элемент 201 и внутренний уплотнительный элемент 202. В уплотнительном элементе 201 имеются отверстия 203, которые точно совпадают с соответствующими отверстиями 204 в уплотнительном элементе 202. Выдающаяся наружу втулка 205 на уплотнительном элементе 201 имеет поршень или диафрагму 206. Этот поршень удерживается внутри втулки 205 с помощью колпачка 207, снабженного гайкой 208. Этот колпачок 207 имеет резьбу по периферии, что более отчетливо видно на фиг. 15. Между поршнем 206 и колпачком 207 может быть установлена спиральная или другая пружина 209 для создания пружинной нагрузки. Усилие, оказываемое пружиной на поршень, можно регулировать ввинчиванием или вывинчиванием колпачка из втулки с помощью гайки 208 и гаечного ключа. Пружина, которая в предпочтительном варианте состоит из металла, создает постоянное упругое смещение уплотнительного материала, компенсирующего любую деформацию ползучести или любое сжатие, оказываемое в течение срока службы данного изделия.
Как видно из фиг. 14, между уплотнительными элементами 201 и 202 предусмотрены распорные цилиндры 2010 для удержания уплотнительных элементов на определенном расстоянии друг от друга и для увеличения устойчивости устройства.
Как видно из фиг. 15, между уплотнительными элементами 201 и 202 предусматривается гель или другой уплотнительный материал 2011. Уплотнительный материал имеет такую форму, которая позволяет создавать отверстия для кабелей, соответствующие отверстиям 203 и 204 в уплотнительных элементах 202 и 203. На фиг. 15 изображено уплотнительное устройство, немного отличающееся от того, которое показано на фиг. 14, в котором втулка 205 выполнена не как единое целое с внешним уплотнительным элементом 201, но соответствует отверстию внутри уплотнительного элемента 201.
Уплотнительное устройство может быть изготовлено в виде, по крайней мере, двух деталей, каждая из которых содержит часть уплотнительного элемента 201 и уплотнительного элемента 202 и уплотнительный материал 2011. Они могут устанавливаться вокруг кабелей, проходящих через отверстия 203 и 204, и удерживаться вместе с помощью винтов 2012.
Отверстия 203 и 204 можно регулировать для использования кабелей различных размеров удалением вкладышей из отверстий, которые служат опорой для кабелей и/или удерживают уплотнительный материал.
Вокруг кабелей с обеих сторон места сращивания можно расположить пару уплотнительных устройств и удерживать их вместе с помощью съемных поперечных связей 2014.
Затем уплотнительный элемент и поперечные связи можно разместить в цилиндрическом корпусе в виде рукава или другом корпусе.
При необходимости внутренние размеры корпуса можно подогнать к внешним размерам уплотнительного элемента с помощью О-образного кольца или другого подходящего уплотнительного элемента.
Затем гелиевый уплотнительный материал между внутренним и внешним уплотнительными элементами сдавливается за счет колпачка 207, тем самым сжимая пружину 209 и проталкивая поршень 206 в уплотнительный материал 2011. Этот уплотнительный материал вытесняется таким образом, что образует надежное уплотнение вокруг кабелей, проходящих через отверстия в уплотнительном устройстве, при этом кабель охватывается корпусом.
Изобретение относится к уплотнительному устройству для создания уплотнения вокруг протяженных объектов. Устройство содержит уплотнительную пластину с отверстием для прохождения протяженного объекта, включающую в себя камеру, внутри которой расположена с возможностью перемещения нажимная пластина, и уплотнительный материал, расположенный внутри камеры между нажимной пластиной и протяженным объектом, при прохождении последнего через отверстие в уплотнительной пластине. Технический результат - расширение области использования за счет исключения перемещения уплотнительных пластин для создания уплотнения. 9 з.п.ф-лы, 17 ил.
| US 4954098 A, 04.09.90 | |||
| WO 9005401 A, 17.05.90 | |||
| Высоковольтная кабельная муфта | 1986 |
|
SU1702472A1 |
| Кабельный ввод | 1974 |
|
SU546977A1 |
