CN101506565A - 用于动态密封管或缆线所延伸通过的至少一个管道的系统 - Google Patents

Abstract

一种系统，用于提供密封过渡，该密封过渡用于一个或者多个缆线、管子或者导管(2)延伸通过该密封过渡的情形，其中所述系统包括以密封方式被固定或者能够被固定到一开口中或者一开口上的框架(100)，其中所述框架(100)包括一个或者多个管道(203)，所述管道每一个均适用于接收所述多个缆线、管子或者导管(2)中的至少一个并且用于接收能够弹性变形的插塞(4)，所述插塞用于以密封方式填塞在所述管道(203)的周向内壁和所述多个缆线、管子或者导管(2)中的所述至少一个之间的空间，其中所述系统还包括至少一个阻挡元件(37)，所述阻挡元件(37)用于在每一个管道(203)中阻碍被插入该管道(203)中的插塞(4)的一端运动。

Description

用于动态密封管或缆线所延伸通过的至少一个管道的系统

技术领域

本发明涉及一种系统，该系统用于提供密封过渡，用于一个或者多个缆线、管子或者导管延伸通过所述密封过渡的情形。

本发明进一步涉及一种系统，该系统用于密封至少一个管子、缆线或者导管经由管道套筒延伸通过的开口，该管道套筒被配合地并且以密封方式固定到该开口的周边，或者该管道套筒对应于该开口。

背景技术

这种开口可以包括地面、甲板、墙壁或者分隔件中的管状通道。另一个可能性在于，该开口包括至少部分地接收另一管子的管子。

这种系统被用于例如两个管子，该两个管子具有相互不同的直径，被相互连接从而流体能够流动通过这两个管子。其中一个管子可以例如形成室内配线连接，并且具有比形成主线的管子的直径更小的直径或者是其分支。这种管子可以用于例如输送水、气体、石油、液体、化学物质等。位于管子之间的空间将要由本发明所涉及的系统密封。

还可能的是，通过被彼此连接的这种管子进送用于例如电话、电力和电视的缆线。另一个可能性是将该系统用作在玻璃纤维缆线和保护性管子之间的密封件。这种系统还可以用于建筑物的墙壁，特别是基壁和地板，而且还有天花板或者屋顶，在这里，利用“损耗的塑料管子部件”，在浇注的混凝土中保持通道打开以用于进送用于水或者气体或者缆线的管子。当然，借助镗孔方法，通道还可以被设于混凝土底层中。在导管和“损耗的管子部件”或者镗孔的内壁之间的空间可以在以后利用本发明所涉及的系统密封。

此外，本发明所涉及的系统能够被用于构造和/或维护新的建筑物、船只和近海安装设施。在船厂的船坞中，在船舰的情形中，在这种构造中的一些部分通常通过根据预定计划安置预制分隔而形成。即使在放置分隔之前，例如借助焊接方法，馈通管子也能够被设置于分隔中。这种馈通管子可以是如上所述的管道套筒。在通过馈通管子进送导管之后，能够提供本发明所涉及的系统以用于密封在馈通管子的内壁和馈通导管之间的空间。进一步可能的是，馈通管子和通过它进送的导管、缆线或者管子由不同的金属构成材料制造。这是可能的，这是因为在馈通管子和通过它进送的导管、缆线或者管子之间将不存在接触，从而至少实际上阻止了电化腐蚀。

这里，在管道套筒的内壁和至少一个管子或者导管之间的空间在下面经常被简单地称作“空间”。

GB 2186442描述了一种用于缆线和管子的过渡系统。该系统包括具有利用引入块体和空白块体填充的开口的金属框架。引入块体包括两个半块体，所述两个半块体能够一起形成具有开口的块体，能够通过所述开口进送管子、缆线或者导管。换言之，引入块体的两个半块体能够围绕管子、缆线或者导管。每一个管子、缆线或者导管因此均被至少两个块体包围。该开口中的其余空间利用空白块体填充。以此方式，利用块体填充在于此情形中为金属框架的管道套筒的内壁和通过管道套筒或者金属框架延伸的管子、导管或者缆线之间的空间。可能的是，在块体的每一个层之间定位垫板。压力然后被施加到组装的块体以围绕缆线、管子或者导管压缩块体，从而围绕缆线、管子或者导管密封引入块体并且一起地并且对着框架或者管道套筒的侧壁以及垫板将它们夹紧。为此目的，该系统包括压缩和包装系统。能够通过要求螺母或者压缩螺栓紧固的系统施加压力。用于进行压缩所需的力非常高并且经常以非流体静力学方式被部分地传递到导管、管子或者缆线。这种系统不能在所有块体堆叠中均匀地分布载荷。事实上，输送管道或者缆线将承受一部分载荷并且防止均匀分布。“在输送管子或者导管的保护下”经受少得多的压缩的块体能够被容易地挤出。另一个问题是橡胶的不可逆的变形，这降低了过渡系统的柔性，当该系统的一个部分被突然地暴露于高得多的压力时，这可能是有害的。

除了该系统难以安装、耗时、高成本并且要求大量控制的事实之外，该系统还在长期运行中以不令人满意的方式工作。即使是良好的硫化橡胶的橡胶也随着时间而出现自然弛豫。当橡胶未被适当地饱和或者硫化时，还能够出现化学弛豫。这加大了橡胶的总体弛豫。因此，在GB2186442中描述的系统的压缩和包装系统的压缩螺栓或者螺母需要被频繁地紧固。进一步的问题在于，温度改变将由于热膨胀或者收缩而导致压缩螺栓松脱或者过紧，从而分别地导致密封弱化和橡胶的不可逆的变形。

特别地当带有塑料编织物的塑料管或者缆线延伸通过金属框架或者管道套筒时，这些管子或者缆线的外表面经受径向向内压力，并且由于已知的“蠕变”现象，这些塑料管的外径可以降低。如果这发生，则压缩和包装系统的压缩螺栓和螺母应该被更加频繁地再次紧固，这是因为由被压缩的橡胶块体和沿着径向被压缩的塑料管提供的密封的完整性由于蠕变和驰豫两种物理现象而降低。然而，无论如何频繁地再次紧固压缩螺栓和/或螺母，再次紧固之后，橡胶驰豫和塑料管蠕变现象将立刻继续发生从而密封完整性立刻进一步劣化。

世界上最大和最先进的半潜水式平台Thunderhorse被发现在经历墨西哥海湾中的“Dennis”飓风之后具有20-30度的倾侧。虽然关于这种倾侧尚未有结论性解释被报导，但是根据研究的初步发现指出通过配备有类似于GB2186442的系统的多缆线过渡部在入口空间中发生水流运动。

已知橡胶环被共轴地置于围绕通过线管输送的管道的管道套筒中的系统。然后在钢圈形板之间压缩橡胶圈。虽然这导致成角度同等地施加的径向力增大，橡胶驰豫的问题以及在塑料管的情形中蠕变的问题要求频繁地再次紧固压缩钢板。

WO2004/111513描述了一种系统，更加详细地，它描述了一种由能够弹性成形的材料制成的插塞，用于插入在管道套筒的内壁和延伸通过该管道套筒的管子、缆线或者导管之间的空间。该插塞可以包括用于形成能够在该空间中接收的密封插塞的两个部分纵向部件。纵向部件每一个均设有包括许多外部肋条的外侧，肋条沿着纵向方向隔开以用于在使用中在密封插塞和开口的内壁之间实现每一个均沿着周向方向本身闭合的环形接触表面。每一个纵向部件均进一步在内侧上设有许多内部肋条，以用于在使用中在密封插塞和延伸通过开口的管子、缆线或者导管之间实现每一个均沿着周向方向本身闭合的环形接触表面。每一个纵向部件均进一步设有用来对着开口的外部边缘放置的外部套环。当插塞被组装时，这些套环是凸缘的部分，从而力能够被施加到该凸缘上以用于插入纵向部件。凸缘被设计成使得该凸缘能够被对着开口的外部边缘放置。开口的外部边缘因此被凸缘覆盖。该凸缘进一步保证同等插入，从而纵向部件的外部肋条被排列以形成环向接触表面并且从而内部肋条被排列以形成环向接触表面。

这种密封系统的优点在于，它非常易于插入，并且在向纵向部件涂覆油脂之后，人工插入甚至也是可能的。进一步的优点在于，插塞将进一步被推入管道套筒或者开口中是非常不可能的，甚至当非常高的压力被施加到凸缘时也是不可能的。已经表明，当非常高的压力被施加到插塞的被首先插入开口或者管道套筒中的一侧时，这种密封系统也保持它的密封完整性。仅仅当在插塞的那个端上施加非常高的压力之后，插塞才可以被压出管道套筒或者开口。另一个优点在于，肋条在密封系统中提供一些柔性，从而无需再次紧固。当橡胶驰豫时，肋条仍然提供环向接触表面并且因此密封保持不变。这种响应还使得不易发生蠕变，蠕变将导致延伸通过开口或者管道套筒的塑料管的直径更小。然而，如所指出的那样，蠕变自身已经是不易于发生的，这是因为被施加到延伸通过管道套筒的塑料管的实际径向载荷将由于橡胶驰豫而随着时间降低，从而可能发生的蠕变将减缓而非加速。

虽然在WO2004/111513A1中描述的系统令人满意地工作，但是仍然需要一种密封系统，该密封系统能够承受被施加到密封系统一端的压力的突然增加。

发明内容

本发明一个实施例的第一个目的是满足这个需要。

本发明一个实施例的第二个目的在于提供一种系统，该系统满足第一个目的并且适用于提供一种密封过渡，用于一个或者多个缆线、管子或者导管延伸通过该密封过渡的情形。

通过提供一种系统实现了本发明的第一个目的，该系统用于动态地密封至少一个管子、缆线或者导管经由管道套筒延伸通过的开口，该管道套筒被配合地并且以密封方式固定到该开口的周边，或者该管道套筒对应于该开口。该系统包括至少一个能够弹性变形的插塞，该插塞能够被配合地并且以密封方式插入该管道套筒中。该插塞具有两端、外侧和内侧。每一个端均具有允许在管道套筒中装配该端的尺寸，该外侧包括许多外部肋条，所述肋条具有沿着插塞的纵向方向隔开以用于在插塞和管道套筒的周向内壁之间实现环形接触表面的顶部。该内侧包括许多内部肋条，所述肋条具有沿着插塞的纵向方向隔开以用于在插塞和所述至少一个管子、缆线或者导管之间实现环形接触表面的顶部。内侧和/或外侧设有至少一个可铰接表面区域，以便于插塞沿着纵向方向的压缩以及内部或者外部肋条中至少一个的横向运动。

由于每一个端均具有允许在管道套筒中装配那个端的尺寸，该插塞能够整体被插入管道套筒中。当在插塞的一端施加非常高的压力时，该端将起初地被朝向另一端挤压。可铰接表面区域将便于沿着纵向方向压缩插塞。内部肋条或者外部肋条中的至少一个的横向运动保证当发生压缩时密封实际上被改进。当在密封插塞的一端施加高压时，该密封因此进一步在管道的内壁和延伸通过该管道套筒的管子、缆线或者导管之间的空间中紧固其自身。换言之，密封开始动态地作用。

应该注意，该系统不总是在通过开口经由管道套筒延伸的塑料管上施加非常高的压力。仅当高压力被施加到插塞的一端时，才发生非常高的径向压力。因此，塑料管蠕变的发生不太可能在大的程度上发生。

在根据本发明系统的一个实施例中，由两个相邻肋条的两个相邻倾斜表面提供可铰接表面。在这种实施例中，便于当插塞被沿着纵向方向压缩时至少两个肋条沿着横向方向移动。进而，对于纵向长度，能够有高数目的肋条。可能的是，在两个相邻肋条的每一组之间提供可铰接表面。换言之，插塞的纵向长度被非常有效率地使用。这在插入之后加强了总体密封能力而不用向插塞的一端施加压力波，并且当压力波被施加到插塞的一端时更是如此。

根据本发明系统的实施例还包括阻挡元件，当在使用中，在插塞两端之间存在外部压力梯度时，该阻挡元件用于阻碍插塞的下游端向压力梯度下游运动。这不仅保证了相等插入能够发生，引起肋条排列从而正确地形成环形接触表面，还保证了插塞将被压缩而非整体沿着管道套筒向外部压力梯度的下游移动。这进一步便于改进密封能力。这种系统可以承受由于例如在水中的突然沉降、爆炸、飓风或者可能甚至海啸而引起的冲击波。试验已经表明，当在插塞两端之间的压力差高达15巴(这是在水面之下150米处存在的压力)时，插塞将保持它的密封完整性。

这尤其适用于根据本发明的系统的实施例，其中如上所述的两个插塞位于管道套筒中并且阻挡元件位于这两个插塞之间。在此情形中，该系统将独立于外部压力梯度的方向而动态地密封。在任一情形中，插塞中的一个将被压缩，因此增加它的密封接触表面并且垂直于这些接触表面施加更高载荷从而密封性总体上大大地改进。

根据本发明的系统还有一个实施例具有这些优点，其中应用至少两个阻挡元件以用于在使用中相对于管道阻碍插塞两端同时并且同等地向外部压力梯度的下游运动。独立于压力梯度的方向，插塞将总是压缩并且提高它的密封功能。

本发明进一步涉及一种过渡系统，该系统包括如上所述的插塞和管道套筒。

本发明进一步涉及一种方法，用于密封管道套筒在管道套筒的内壁和延伸通过该管道套筒的至少一个管、管子或者导管之间的空间。

通过独立权利要求1的主题实现了第二个目的。

附图说明

现在借助附图通过描述非限制实例而阐述本发明。在图中：

图1以透视图示意性地示出根据本发明系统的实施例；

图2以透视图示意性地示出根据本发明的系统的实施例的纵向部件；

图3示意性地示出根据本发明实施例的系统的纵向部件的视图；

图4示意性地示出根据图3所示实施例的系统的纵向部件的横截面；

图5示意性地示出由根据图3的纵向部件组装的并且在管道套筒的内壁和在管道套筒中接收的一个管子、缆线或者导管之间的空间中接收的插塞；

图6示意性地示出在图5所示空间中接收的、根据图3的纵向部件的局部横截面；

图7示意性地示出根据本发明的系统的进一步的实施例；

图8示意性地示出根据本发明的系统的进一步的实施例；

图9示意性地示出根据本发明的系统的进一步的实施例；

图10示意性地示出根据本发明的系统的进一步的实施例；并且

图11示意性地示出根据本发明的系统的进一步的实施例；

图12示意性地示出根据本发明的系统的进一步的实施例的顶视图；

图13示意性地示出沿着线I-I并且沿着图12所示箭头V的方向看到的横截面视图；

图14示意性地示出其顶视图在图12中示出的实施例的透视图；

图15以透视图示意性地示出根据本发明的系统的进一步的实施例；

图16以透视图示意性地示出根据本发明的系统的进一步的实施例；

图17以透视图示意性地示出根据本发明的系统的实施例的一个部分；

图18以透视图示意性地示出根据本发明的系统的实施例的一个部分。

具体实施方式

在图中，同样的部件具有同样的附图标记。

图1示出分隔件1，为简洁起见，部分切除地示出分隔件1。分隔1件被划分两个隔室I、II。分隔件1包括开口，管2通过该开口延伸。在本说明书中在下面提及管子之处，管子还可以是导管或者缆线。管道套筒3对应于开口。还能够考虑将管道套筒3配合地并且以密封方式固定到该开口的周边。通常，管道套筒是适合于接收一个或者多个缆线、管子或者导管的管道的实例。这种管道进一步适合于接收能够弹性变形的插塞，该插塞用于以密封方式填塞在管道的周向内壁和延伸通过那里的管子、缆线或者导管部件之间的空间。该系统可以包括这种能够弹性变形的插塞4，插塞4能够被配合地并且以密封方式插入管道套筒3中，如在图1中所示。分隔壁1可以是钢壁。管道套筒3也可以由钢制成并且事实上可以包括钢管。钢管可以被焊接到分隔件1的开口中。插塞4可以包括单一件，如适合于插塞4能够在管子2延伸通过管道套筒3之前被插入管道套筒3中的情形。然而，最经常地是，插塞4将是至少两个部分纵向部件5组成的组件。在此情形中，还能够在插入插塞4之前当管子2延伸通过管道套筒3时形成并且插入插塞4。在图1中在插塞4的这两个部分纵向部件5之间的分划以短划线示出。在图2中示出插塞4的一个纵向部件5的透视图。

图3示意性地示出根据本发明实施例的系统的纵向部件5的内侧6的视图。两个这种纵向部件5能够一起形成插塞4。图3的上部UP和下部LP对应于沿着纵向部件5的纵向方向L的横截面。在图4中放大地示出在图3的上部UP中示出的横截面。部分纵向部件5设有外侧7。这个外侧7包括许多外部肋条8，外部肋条8具有沿着插塞4的纵向方向隔开以用于在插塞5和管道套筒3的周向内壁10之间实现环形接触表面9(见图5)的顶部8a。内侧6包括许多内部肋条11，内部肋条11具有沿着插塞4的纵向方向隔开以用于在插塞4和管子2之间实现环形接触表面12的顶部11a。术语“隔开”涵盖肋条具有未被连接到相邻肋条的一个部分的情形。然而，“隔开”并不排除其中肋条彼此相邻的情形。

在这个示例性实施例中，内侧6设有许多可铰接表面区域15，以便于沿着纵向方向L压缩插塞4以及内部肋条11和/或外部肋条8中的至少一个的横向运动。这个可铰接表面区域15在图4中利用由短划线表示的圆表示。在本实施例中，可铰接表面区域15由两个相邻内部肋条11的两个相邻倾斜表面14提供。在本实例中，可铰接表面区域15设于内侧6上。能够看出，内侧设有四个可铰接表面区域15。当然还可能的是内侧6设有仅仅一个可铰接表面区域15。然而，提供的可铰接表面区域15越多，则越便于沿着纵向方向压缩插塞4。进而，由两个相邻内部肋条11的两个相邻倾斜表面14提供的可铰接表面区域越多，则其横向运动得以促进的内部肋条11的数目越大。在以后解释可铰接表面区域15如何产生动态地密封的可能性。在这个阶段指出，虽然可铰接表面区域15在本实例中被示出为设于内侧6上，一个或者多个可铰接表面区域也可以或者可替代地设于外侧7上。

在这个阶段，更加详细地描述了部分纵向部件5。每一个内部肋条11均优选地具有梯形的形状。每一个内部肋条11均设有沿着纵向方向L延伸并且在使用中邻接管子2的邻接表面13。每一个内部肋条11在邻接表面13的任一侧上均设有从邻接表面13延伸离开的倾斜表面14。每一个倾斜表面14的倾斜度与部分纵向部件5的横向方向T围成一个角度γ，从而当部分纵向部件5被插入时基本上抑制每一个内部肋条11的弯曲。将在以后描述上述插入。还可以说，由于内部肋条11的形状和角度γ的大小，在插入插塞4期间，内部肋条容易地在管子2上滑动。

倾斜表面14与邻接表面13的倾斜度是基本恒定的，倾斜表面14从该邻接表面13延伸至点P，在点P倾斜表面14接触相邻内部肋条11的倾斜表面14。虽然示出内部肋条11之一的倾斜表面14的每一个倾斜度都是基本相同的，还可能的是，倾斜度稍微地改变。两个相邻内部肋条11的倾斜表面14一起形成V形凹槽，即可铰接表面区域。在所示实例中，所有的内部肋条11的所有的倾斜度都是基本相同的。角度γ在60和80度之间，优选地在65和77度之间，并且甚至更加优选地在70和75度之间。

插塞4的和每一个纵向部件5的一端可以被表示为远端17，因为这个端将远离管道套筒3的插入插塞4或者纵向部件5的部分。插塞4的和每一个纵向部件5的另一端可以被表示为近端18，因为这个端相对于远端保持邻近于管道套筒的插塞4或者纵向部件5的插入发生的部分。

外部肋条8每一个均基本上具有锯齿19的形状，锯齿19带有朝向近端18上升的上升表面20。当然可能的是，仅仅一个外部肋条8具有锯齿19的形状，或者，一些但是并非所有的外部肋条8具有锯齿19的形状。在本实例中，所有的外部肋条8均具有锯齿19的形状。上升表面20的邻接锯齿19的顶部8a的部分21相对于上升表面20的更加远离顶部8a定位的部分22具有与纵向方向L形成角度α的水平(levelling)。这个部分21提供在使用中朝向管道套筒3的内壁10挤压的挤压表面23。挤压表面23与纵向方向L形成上述角度α。这个角度α小于由上升表面20的远离顶部8a定位的部分22的表面和纵向方向L形成的角度β。角度α在任何情形中均大于零。

上升表面20的水平测量部分21和部分22的会合形成位于上升表面20中的向外弯部24。虽然，在本实例中，弯部24由直表面的会合形成，但还可能的是，通过关于表面方向更加逐渐地融合的表面的会合而形成弯部。锯齿19的下降表面25设有相对远离顶部8a定位的部分26，该部分26被设计成相对于下降表面25的邻接顶部8a的部分27朝向近端18倾斜。下降表面25的邻接锯齿19的顶部8a的部分27与纵向方向L形成角度θ。角度θ大于由下降表面25的更加远离顶部8a定位的部分26和纵向方向L形成的角度ω。

下降表面25的邻接锯齿19的顶部8a的部分27和下降表面25的更加远离顶部8a定位的部分26的会合28形成位于下降表面25中的向内的弯部28。沿着横向方向比弯部28进一步向外地定位弯部或者会合24。以上关于由会合24形成的弯部的注释对于弯部28也成立。也就是，从下降表面20的部分27和部分26的更加逐渐的融合在本说明书中也被理解成弯部。进一步指出，还能够在下降表面25中为锯齿19提供弯部28，而无需包括水平的锯齿19的上升表面20。

在图4中进一步可见第一类型的假想横向平面A与外侧7上的外表面29和内侧6上的邻接表面13相交叉。均与相同假想横向平面A交叉的外表面29和邻接表面13沿着纵向方向L具有类似的长度。在均与相同假想横向平面A交叉的外表面29和/或邻接表面13的纵向方向的全部长度上，该外表面29和该邻接表面13基本上相互平行。

图5和图6更加详细地示意性示出纵向部件5并且因此插塞4如何与管道套筒3的内壁10和与在开口中接收的管子2相配合。图5以横截面示出管道套筒3的内壁10，而在当管道套筒3的一半已被移除时看到的视图中示出借助纵向部件5形成的密封插塞4。通常，当管子2在插塞4的插入发生之前延伸通过管道套筒3时，纵向部件5被围绕管子2紧紧地施加，然后利用沿着纵向方向L的运动被强制地推入在管道套筒3的内壁10和管子2之间的空间30中。

朝向远端17，每一个纵向部件5均在外侧7上包括插入肋条(run-inrib)31，便于插入。插入肋条31沿着横向方向延伸到达外部周向水平，该水平比每一个其它外部肋条8延伸到达的外部周向水平向外程度小。

当进一步沿着纵向方向L挤压时，内部肋条11也将接触管道套筒3的内壁10。具体地，顶部8a和挤压表面23的至少一个部分将接触内壁10。为了克服在插入期间发生的摩擦力，最经常有必要的是为管道套筒3的纵向部件和/或内壁10和/或管子2提供润滑剂诸如例如凡士林或者软皂。具体地当利用混凝土制造内壁10时，这提供了用于降低高摩擦力的良好方案。

插塞4和纵向部件5应该是能够被手动插入的。然而，在一些情形中，可能有必要的是，通过使用例如锤子沿着方向L更远地移动此时由纵向部件5形成的密封插塞4。由例如木头或者硬塑料制成的并且具有一定形状从而能够被自由地插入空间30中的辅助工件可以有助于对着插塞4的近端18安置，从而锤子能够沿着纵向方向更远地锤击工件而不是插塞，从而插塞4的纵向部件5将不被锤子损坏。

将明显的是，当插塞4已经被完全插入管道套筒中时，每一个挤压表面23的至少一个部分将被压向管道套筒3的内壁10。

图6以横截面示出管道套筒3的内壁10。如能够在相同横截面中看到的，插入的插塞4被表示出。以短划线示出由纵向部件5的邻接表面13形成的环形接触表面12。将清楚的是能够比图5和6所示的更远地插入插塞4。

还将清楚的是，在环向接触表面9和12处的摩擦力将抵制由于例如在远端17上施加的高压移近在管道套筒3被插入的插塞4的任何尝试的这种运动。已经发现，在一些情形中，利用纵向部件5组装的插塞4将抵制被施加到远端17的压力达7巴的压力的运动。

不希望受到任何理论约束，认为根据本发明的密封系统以动态的方式如下工作。图6的图示可能有助于理解本发明的这种可能的工作方式。当作为一体插塞或者作为由纵向部件5构成的插塞4的近端18和远端17被彼此压缩时，在两个相邻内部肋条11的两个相邻倾斜表面14趋于比在压缩之前形成更小角度的意义上，可铰接表面区域15作出响应。相邻倾斜表面14所属的该两个内部肋条11经受横向向内的力。作为其结果，环形接触表面12的宽度将增加。宽度是环形接触表面沿着纵向方向的尺寸。这改进了在插塞4和管子2的表面之间的密封。然而，因为管子2并未屈服，管子2在内部肋条11上施加反作用力。在本实例中插塞4的响应在于，沿着横向方向向外，即沿着径向向外推动外部肋条8。因此，挤压表面23的更大表面面积将接触管道套筒3的内壁10。换言之，环形接触表面9的宽度也将增加。也在此情形中，宽度是环向接触表面9沿着纵向方向的尺寸。因此，在插塞4和管道套筒3的内壁10之间的密封也被大大地改进。

将易于理解，当插塞4沿着纵向方向L的压缩停止时，插塞4将趋于朝向它的在压缩发生之前它所具有的位置反向驰豫。这样，通过当在插塞的远端和近端上施加的压力增加时改进密封完整性，当沿着纵向方向压缩插塞时，系统动态地作出响应。

当未被压缩时，插塞保持稍微的柔性，允许振动和冲击吸收以及比较低的载荷被施加到管子和管道的内壁。

图7到11示出根据本发明的系统的进一步实施例。在这些实施例中，该系统还包括阻挡元件37，当在使用中在插塞的两端之间存在外部压力梯度时，阻挡元件37用于阻碍插塞的下游端向压力梯度的下游运动。

图7示出适合于分隔件1的危险侧已知的情形中的根据本发明的系统的实施例。在这种情形中，当高压发生时，预期在隔室II中而非隔室I中发生高压。该系统包括阻挡元件37，当在使用中在插塞4的两端17、18之间存在外部压力梯度时，阻挡元件37用于阻碍插塞4的下游端17向压力梯度下游运动。换言之，当在隔室II中存在非常高的压力并且在隔室I中存在低压时，近端18朝向远端17的运动将压缩插塞4。当隔室II中的压力因此非常高时，插塞将压缩并且环形接触表面9、12将增强，如当讨论图6时解释的那样。在这个具体实施例中，阻挡元件37被固定到管道套筒3。事实上，在本实施例中，阻挡元件37甚至可以被视为管道套筒3的一个部分。虽然阻挡元件37可以被焊接到管道套筒3，但优选的是，管道套筒3和阻挡元件37通过铣削工艺形成。管道套筒3的内壁优选地具有带有低摩擦系数的表面。该表面可以已被抛光。这便于近端18朝向远端17的运动并且因此沿着纵向方向L压缩插塞4。在本实施例中，阻挡元件37基本是环形形状的。阻挡元件37的面向插塞4的远端17的一侧，可以至少部分地具有匹配插塞4的远端17和插入肋条31的形状的形状。进一步重要的是指出，阻挡元件不应该过于沿着径向向内延伸，以避免不仅当管子2已被插入管道套筒3中时而且当管子2正在被插入管道套筒3中时与管子2接触。为了避免当管子2与阻挡元件37形成接触时对管子2的任何损坏，阻挡元件具有被圆化的边缘。

在图8中示出根据本发明的系统的另一个实施例。这个实施例也适合于危险侧已知的情形，即预期在隔室II中而非在隔室I中发生高压。在本实施例中，管道套筒3和阻挡元件37是分离件。管道套筒3设有从管道套筒3的端沿着径向向外延伸的套圈3a，在使用中插塞的远端17将被该套圈3a围绕。阻挡元件37可以包括在使用中一起形成环形保持器环的两个部件。一旦管子已被插入，通过例如使用螺栓和螺母以及分别在保持器环37和套圈3a中的适当对准的钻孔，这个环便能够被围绕管子2固定并且被固定到管道套筒3的套圈3a。虽然示出阻挡元件能够稍稍进一步地沿着径向向内延伸并且甚至非常靠近管子2，但仍然优选的是，保持器环具有小得多的径向向内长度。还优选的是，保持器环的面向管子2的边缘被圆化。如果管道套筒3恰巧是非常长的管道套筒，即比插塞4的长度长得多，则优选的是，在固定阻挡元件37之前，橡胶套筒首先被插入在管道套筒3的内壁和管子2之间的环形空间中。这个橡胶套筒(图8中未示出)围绕管子2并且保证如与隔室I中的压力相比在隔室II中的压力非常高的情形中，在插塞4的压缩发生之前，插塞4不需要移动经过管道套筒3的全部长度。相反，压缩能够几乎马上地开始，引起动态密封系统的快速响应。密封完整性的改进还可符合当讨论图6时提出的机构。

图9示出根据本发明的系统的实施例，该系统适用于危险事件从分隔件1的哪一侧可以接近管道套筒3未知的情形。这个实施例特别地适用于阻止可以在分隔件1的任一侧上突发的火灾。该系统包括两个插塞4。那两个插塞4中的一个被从隔室I插入管道套筒3中并且插塞4的另一个被从隔室II插入管道套筒3中。在这个实施例中，阻挡元件37位于该两个插塞4之间。虽然可能的是阻挡元件37再次是例如焊接到管道套筒3的内壁10的保持器环，如所示那样，还可能的是，在分隔件1中的开口实际上小于围绕分隔件1中的更小开口的周边共轴焊接的管道套筒3的直径。分隔件1的一个部分然后位于管道套筒3以用作保持器环，即用作阻挡元件37。虽然，再次地，所示阻挡元件沿着径向向内延伸至相当大的程度，优选的是，阻挡元件的径向向内长度稍微更短。

图10示出根据本发明系统的实施例，该系统也适用于不知道例如火灾的危险事件从哪一侧能够接近管道套筒3的情形。该系统再次包括阻挡元件37，如所示那样，阻挡元件37能够以当讨论图8实施例时描述的方式被固定到管道套筒3。优选的是，在两个插塞4的远端17之间在管道套筒中俘获的空气体积尽可能的小。这可以通过提供具有一定长度的管道套筒3而实现，该长度仅仅稍微大于两个插塞4的总长度，或者通过在管道套筒3中插入橡胶套筒(以短划线示出)使套筒位于该两个插塞4之间。在插塞4之间的空气隙用作热绝缘体。如果因为热膨胀空隙气中的空气压力升高，则空气隙自身可以用作阻挡元件，便于压缩在近端18上经受高压的插塞。甚至无热膨胀时也可以发生这种情形。具体来说，在空气隙具有小容积的情形中，稍微地进一步降低该容积，将升高在空气隙中俘获的空气的压力。该间隙则可以用作阻挡元件。

最后，图11示出根据本发明系统的实施例，其中管道套筒自身相当短。在本实施例中插塞4每一个均设有从插塞4的外侧沿着横向方向向内延伸的环形狭槽。这个倾斜度被设于最靠近插塞4的近端18的外部肋条和近端18自身之间。在插入插塞4之后，这个环形狭槽能够如所示那样接收如当讨论图8所示实施例时描述的那样能够被进一步固定到管道套筒3的套圈3a的阻挡元件37。

将清楚的是，能够被固定到管道套筒的阻挡元件37优选地是能够围绕管子而无需在管子的一端在管子上使阻挡元件滑动的至少一个元件或者多部分元件。

另外的阻挡元件37可以被设于插塞4之间，如所示那样，但是这不是必须的。

当在隔室II中发生爆炸时，图9、图10和图11所示实施例将保证当完整分隔件沿着纵向方向L被移动到隔室I的方向中时，至少存在于管道套筒中的并且延伸或者面向隔室I的插塞将保留在管道套筒3中。图10和图11所示实施例将独立于沿着纵向方向L在哪一个分隔件1中爆破的方向而保持两个插塞4。一个具体的优点在于，不仅可以获得密封系统的动态响应，而且在全部分隔件由于例如爆炸而沿着纵向方向L移动的情形中，在该运动期间，包括插塞4的管道套筒3将同等地随着分隔件1上升。

用于生产部分纵向部件5即用于插塞4的弹性材料优选地具有耐火质量。橡胶可以被设计成当暴露至升高温度时膨胀。还能够使用硅橡胶。还可以使用适当的EPDM。硬度可以例如是70 Shore A。具有充分柔性和类似于EPDM压缩形变的压缩形变的任何橡胶都是适合的。导电橡胶也是可能的。在制造纵向部件期间，将通常使用适用于这个目的的模具。这种生产过程本质上是已知的。例如，可以使用注塑或者压模。阻挡元件可以是金属的，但是在阻挡元件能够被固定到管道套筒3的情形中，它们还可以由硬塑料制成，例如聚醚酰亚胺(PEI)或者，可替代地，聚醚砜(PES)。

本发明不限于以上示出的实施例。例如可能的是，插塞适用于密封多个管子所延伸通过的管道套筒。进一步参考WO2004/111513，具体是被设计用于填充多于一个的管子所延伸通过的管道中的空间的插塞的附图，以及如在下面进一步讨论的图17。

虽然，优选地，密封插塞4具有基本柱形设计，偏离这种形状也是可能的。因此，该系统能够被设计成使得该系统适用于四边形的和/或矩形的管道套筒。也不排除适用于多角管道套筒的实施例。甚至用于其它非圆形例如卵形管道套筒的实施例也是可能的。关于将通过管道套筒进送的管子和缆线以及导管，在适用性方面同样如此。该系统能够被设计成使得在使用中具有偏离圆形形状横截面的管子等能够被插塞封闭。如果需要，技术人员将能够将尺寸调节为所需状况。

阻挡元件被固定或者能够被固定到管道套筒的方式能够按照许多不同的机理。阻挡元件可以通过焊接而被固定于管道套筒处。然而，由于利用一体金属件加工出来，或者在一个单独模具中模制，阻挡元件37还可以通过被一体地连接而被固定到管道套筒。使用例如在本技术领域中熟知的一个或者多个螺钉或者闭锁机构，阻挡元件37可以能够利用例如机械连接固定。

根据本发明系统的一个实施例为一个或者多个缆线、管子或者导管延伸通过密封过渡的情形提供一种密封过渡。参考图12-16。在这个具体实施例中，该系统包括以密封方式被固定(未示出)或者能够被固定到开口中或者开口上的框架100。将在以后解释如何能够将这种框架固定到开口中或者开口上。框架100基本上包括多个管道203。如以上所讨论的那样，图1和图5-11仅仅示出包括作为管道3的单个管道套筒3的实施例。那些图还示出框架100。然而，那些图所示的框架每一个仅仅包括一个管道套筒3。因此，那些框架中的每一个均包括单个管道。

在本说明书的附图中所示的每一个管道均适用于接收多个缆线、管子或者导管2中的至少一个。每一个管道均进一步适用于接收能够弹性变形的插塞4，插塞4用于以密封方式填充在管道的周向内壁10和延伸通过该管道的缆线、管子或者导管2之间的空间30。图12-16所示系统还包括至少一个阻挡元件37，阻挡元件37用于在每一个管道203中阻碍被插入该管道203中的插塞4的一端运动。

图13示出当沿着在图12中所示的箭头V的方向看时沿着线I-I截取的横截面视图。可以看见阻挡元件37每一个均被固定到框架100。事实上，在图12和13所示实施例中，每一个阻挡元件37均被一体地连接到框架100。阻挡元件37每一个均被固定在管道203的一个中。能够通过在单块材料中加工管道203而制造出图12-16所示实施例。朝向块体的一端，管道203比在块体的另一端处窄得多。管道203的直径减小提供阻挡元件37。管道203的直径在图13中利用由“D”表示的短划箭头线示出。管道203在阻挡元件37的位置处的直径利用由参考标记“d”表示的短划箭头线示出。框架100和所有的阻挡元件37在该实施例中一起地构成单个件。

每一个管道套筒3的周向内壁10均优选地具有带有通过例如适当的铣削工艺形成的低摩擦系数的表面。如在前所描述的那样，当在插塞4的近端上突然施加高压时，这便于插入插塞4并且加速插塞4的响应。

在图12-16所示实施例中，框架100和所有的阻挡元件37均一起地构成单个件。加工出这种框架的材料块体优选地为钢或者铝。这允许将框架100焊接到类似的用于制成例如分隔件的配对材料。如在图16中以短划线示意性示出，框架可以设有凸缘F，凸缘F用于将框架100焊接到钢或者铝构造元件(未示出)。这种凸缘可以设有用于适应在焊接期间或者焊接之后发生的热应力的缓冲区Z，由此避免管道203的尺寸过度改变。然而，还可能的是，通过与框架100的将被焊接过程所影响的位置距离比较长的位置提供阻挡元件37而提供这种缓冲区。图15所示的示意性实施例示出离开框架100可以被焊接到分隔件所在的位置P来定位环形的阻挡元件37。当然，还可以如在图13中示意性示出的那样利用阻挡元件37自身提供缓冲区Z。框架100也可以沿着横向方向设有带有或者不带有凸缘F的缓冲区Z。相对于此，框架在两个相邻管道之间的最小厚度“t”比位于外侧面104和最近管道203之间的最小材料厚度T更薄。

凸缘F还适用于框架优选地被栓接到围绕开口的分隔件的一个部分的情形。凸缘F进一步适用于具有不能被不带凸缘F的框架覆盖的尺寸的开口。如在本技术领域中已知的那样，当应用栓接时，将使用密封衬垫。

虽然图12-14示出具有十六个管道203的框架100，但是任何数目的管道203都是可能的。图15和16示出分别地具有四个和九个道管203的框架100。将清楚的是，框架100可以具有任何适当的形状，即并非必须是正方形，而是还可以是细长形的或者具有例如圆形或者六边形形状。矩形框架可能是最适用于许多应用。虽然可能方便的是，以“行和列”的形式提供管道203，还可以设想在框架100中的蜂窝布置或者另一形式的“密集装填”管道203。技术人员将容易地发现最佳布置。诸如框架强度和在每一个管道中发生的可能压力的因素对框架来说也是重要的，在获得关于框架的优化设计中发挥作用。管道在使用中优选地整体地接收每一个插塞，从而无需考虑使得插塞的横向尺寸从管道伸出。

虽然在图12-16中，所有的框架均被示为具有尺寸类似的管道203，但可能的是，管道203具有不同尺寸。甚至所有的管道203都具有圆形横截面也不是必须的，其它横截面形状也是可能的。如在图16中所示，插塞4可以适用于填充在管道203的内壁10和延伸通过这种管道203的许多管子2之间的空间30。在图17中示出三部分插塞4的实例。

从开始框架100的所有管道203均具有延伸通过的一个或者多个管道不是必须的。可能的是，框架100足够大并且包括较大数目的管道203，并且事实上大于当框架100被安装时马上必要的数目。可能的是，一些管道203设有所谓的封闭插塞101，封闭插塞101用于以密封方式填充至少暂时地没有缆线、管子或者导管延伸通过的管道203。当需要通过框架插入额外的缆线，或者缆线需要被移除时，无需拆除整个密封过渡。这种操作能够集中于所涉及的一个或者很少管道203而不用扰乱其它管道中的密封。

如在图1和图5-11中所示的，关于包括一个管道203的系统所讨论的一切均同样适用于具有多于一个的管道203的框架100。所以阻挡元件37能够是该系统的分离部分并且可以能够被固定到框架100。阻挡元件可以例如是由硬材料制成并且设有贯通凹部的板，每一个贯通凹部的直径均小于该板可以被固定到的框架100的相应管道203的直径。可以例如使用螺钉和在预定位置处设于框架100中的螺纹孔进行固定。

在该系统包括具有多于一个的管道203的框架100时，还可以应用的是，该系统包括另外的阻挡元件，该该另外的阻挡元件用于在每一个管道203中阻碍插塞4的两端相对于插塞4所插入的管道203的同时和同等运动。通常并且优选地，另外的阻挡元件37将能够被固定到框架100。

该系统可以包括能够弹性变形的插塞4，插塞4能够被配合地并且以密封方式插入管道套筒3的一个中。优选地，每一个管道203均具有适合于整体接收例如由图13中的短划箭头线102表示的插塞4的长度。如在图9、10和11中所示，每一个管道均可以具有适合于接收沿着轴向即纵向方向彼此相邻的两个插塞4的长度。这可以同等地适用于如基于图12-16所讨论的框架100。

还可以是以下情形，即框架100具有许多管道203并且阻挡元件37的至少一个部分位于相应的管道203中，使得在阻挡元件37的任一侧上，每一个管道203均具有适合于整体接收插塞的长度。如果管道203适用于整体接收插塞，则插塞的近端可以与框架100的前侧齐平。适当的插塞4可以如在说明书中先前所描述的那样。

理想地，所有的管道203都是相同的。在此情形中，至少关于它们的外径，插塞4的尺寸也可以是相同的。

最后，如前所述，框架100可以实际上由金属制成，但是可以可替代地由工程塑料例如包括聚醚酰亚胺(PEI)或者可替代地聚醚砜(PES)的硬塑料制成。借助在本技术领域中为人熟知的适当的密封工具，这种框架可以被用于例如陆上构造并且被置于混凝土工事中的开口中或者所述开口上。带有凸缘F的实施例也可以由工程塑料制成。在此情形中，通过优选地使用衬垫将框架栓接到分隔构造元件而使得凸缘壁被适当形成。

根据以上说明将清楚的是，根据本发明的系统不含有紧固元件。当在插塞的一端或者两端施加的压力增加时，插塞能够被更紧地定位。然而，设想当由插塞和通常该系统应该阻挡的介质(诸如气体或者流体)增加压力，而非仅仅为了紧固插塞而有意应用的元件时，发生这种紧固。

应该理解，如以上所讨论的所有的这种变化均落入如由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种系统，用于提供密封过渡，所述密封过渡用于一个或者多个缆线、管子或者导管延伸通过该密封过渡的情形，其中所述系统包括以密封方式被固定或者能够被固定到一开口中或者一开口上的框架，其中所述框架包括一个或者多个管道，所述管道每一个均适用于接收所述多个缆线、管子或者导管中的至少一个并且用于接收能够弹性变形的插塞，所述插塞用于以密封方式填塞在所述管道的周向内壁和所述多个缆线、管子或者导管中的所述至少一个之间的空间，其中所述系统还包括至少一个阻挡元件，该阻挡元件用于在每一个管道中阻碍被插入该管道中的插塞的一端运动，其中所述至少一个阻挡元件被一体地连接到所述框架。

2.根据前述权利要求中任何一项的系统，其中所述至少一个阻挡元件包括多个基本环形元件。

3.根据前述权利要求中任何一项的系统，其中每一个所述管道均具有带有低摩擦系数表面的周向内壁。

4.根据权利要求2或者3的系统，其中，所述框架和所述至少一个阻挡元件一起地组成单个件。

5.根据前述权利要求中任何一项的系统，其中所述框架由钢或者铝制成。

6.根据权利要求5的系统，其中所述框架具有用于将所述框架焊接到钢构造元件或者铝构造元件、或者用于将所述框架栓接到分隔构造元件的凸缘。

7.根据权利要求5或者6的系统，其中所述框架具有用于适应在焊接期间和/或焊接之后发生的热应力的缓冲区，由此避免所述管道尺寸过度改变。

8.根据前述权利要求1-7中任何一项的系统，其中所有的管道都是相同的。

9.根据前述权利要求中任何一项的系统，其中所述系统包括至少一个另外的阻挡元件，该至少一个另外的阻挡元件用于在每一个管道中阻碍插塞的两端相对于该插塞所插入的管道套筒的同时的并且相等的运动。

10.根据权利要求9的系统，其中一个所述至少一个另外的阻挡元件能够被固定到所述框架。

11.根据前述权利要求中任何一项的系统，其中所述系统还包括至少一个能够弹性变形的插塞，所述插塞能够被配合地并且以密封方式插入所述管道中的一个中。

12.根据前述权利要求中任何一项的系统，其中每一个所述管道均具有适合于整体接纳插塞的长度。

13.根据权利要求12的系统，其中每一个管道均具有适合于接纳沿着轴向方向彼此相邻的两个插塞的长度

14.根据权利要求13的系统，其中每一个管道均使得所述至少一个阻挡元件的一部分定位于所述管道中，使得在所述阻挡元件的任一侧上，所述管道具有适合于整体接纳插塞的长度。

15.根据权利要求14的系统，其中所述插塞具有两端、外侧和内侧，每一个端均具有允许将该端装配在所述管道中的尺寸，所述外侧包括多个外部肋条，所述外部肋条具有沿着所述插塞的纵向方向隔开以用于在所述插塞和所述管道的周向内壁之间实现环形接触表面的顶部，所述内侧包括多个内部肋条，所述内部肋条具有沿着所述插塞的纵向方向隔开以用于在所述插塞和延伸通过所述管道套筒的所述至少一个缆线、管子或者导管之间实现环形接触表面的顶部，其中所述内侧和/或所述外侧具有至少一个可铰接表面区域，以便于所述插塞沿着纵向方向的压缩以及所述内部肋条或者外部肋条中的至少一个的横向运动。

16.根据权利要求15的系统，其中由两个相邻肋条的两个相邻倾斜表面提供所述可铰接表面。

17.根据权利要求15或者16的系统，其中所述可铰接表面设置在所述内侧上。

18.根据权利要求15、16或者17的系统，其中所述插塞是至少两个部分纵向部件组成的组件。

19.根据前述权利要求中任何一项的系统，其中所述系统还具有至少一个封闭插塞，该封闭插塞用于以密封方式填塞至少暂时地没有缆线、管子或者导管延伸通过的管道套筒。

20.根据前述权利要求中任何一项的系统，其中所述系统不含有紧固元件。

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