CN101730785A - 用于管状结构的密封装置 - Google Patents

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Abstract

用于管状结构(2)的密封装置(1)，管状结构优选地在离岸设施、例如离岸风轮机或者石油钻塔中使用。管状结构(2)的内部设置有线缆(3)或者内管。密封装置(1)包括大体刚性壳体(4)以及设置在壳体(4)内部的柔性塞部件(5)。壳体(4)可以以壳体(4)内部与管状结构(2)内部相通的方式安装到管状结构(2)上或者形成管状结构(2)的一部分。柔性塞部件(5)包括可以连接到浆料源的进料开口。当浆料(7)供应到柔性塞部件(5)时，柔性塞部件(5)膨胀，由此在壳体(4)与设置在管状结构(2)内部的线缆(3)或内管之间提供密封。密封装置(1)可在管状结构(2)被安装到离岸设施上之前被安装到管状结构(2)上，并且可以在稍后时间供应浆料(7)。潜水装置的使用由此可被降到最低。密封装置(1)可容易地移除及更换。

Description

用于管状结构的密封装置
技术领域
本发明涉及一种为管状结构提供密封的装置，该管状结构是内部设置有线缆或内管的类型。本发明的密封装置非常适合在离岸设施、例如离岸风轮机或石油钻塔中使用。更具体地，本发明涉及一种密封装置，该密封装置可被移除或更换，例如以便接近管状结构，例如为了对设置于管状结构内部的线缆或内管或者对管状结构本身进行维护。
背景技术
在用于离岸设施的管状结构中，通常希望能够防止海水进入管状结构中，或者防止海水经过管状结构中的特定点。特别地，希望防止海水冲入到这种管状结构中。先前已经进行尝试以解决这个问题。
US 6,003,873公开了一种将细长元件的入口密封到离岸管件下端部中的方法及装置。塞状装置被设置在该元件上，元件的预定长度被拉入到管件中，并且塞被固定到元件表面上的管件钟形口入口处。塞的外径稍稍小于管件的内径。可膨胀泡沫被注入到塞外部表面与管件内部表面之间的空间，从而基本上充满该空间。
US 6,003,873中公开的密封装置仅仅能够安装到离岸管件的钟形口。由此，不能用于在沿着管件的任意其它位置处提供密封。此外，如果需要对管件进行修理或维护，不能移除或更换密封装置。最后，在细长元件(例如线缆)被安置在管件中之后，必须立刻注入可膨胀泡沫。这在管件被安置在离岸位置时难于完成。
US 5,765,834公开了一种密封装置，用于在设备(例如离岸J形管)开孔的入口处封堵细长体(例如线缆、管道或脐带装置)。密封装置由两个基本相同的、沿着与细长体轴线基本上平行的轴线铰接在一起的部件或者半部组成，每一半部都包括对中部件、密封部件和张力调整部件。该张力调整部件能够挤压密封部件，使其贴靠着细长体、J形管的内表面以及对中装置形成密封接触。挤压装置可由带螺母的张力调整杆组成。通过紧固螺母，密封部件在对中部件与保持装置之间受到压缩和挤压。
US 5,765,834的密封装置相对复杂。此外，必须在细长元件已被安置到管件中之后来操作张力调整部件。在管件被设置在离岸设施中的情况下，需要使用潜水装置(divers)来完成这项工作。这大大地增加了安装成本。最后，由于密封装置设置在其它位置会阻碍张力调整部件的操作，因此US 5,765,834的密封装置只能设置在管件的进入开口处。
发明内容
由此，本发明的目的是提供一种用于管状结构的密封装置，该密封装置适于被安置在管状结构的不同位置上。
本发明的另一个目的是提供一种用于管状结构的密封装置，该密封装置可以被移除或替换，而不会破坏管状结构。
本发明的另一个目的是提供一种用于管状结构的密封装置，该密封装置适于被设置在管状结构上，而基本上不需要借助于潜水装置。
本发明的另一个目的是提供一种密封管状结构的方法，该管状结构用于离岸设施，其中该方法能够基本上不需要借助于潜水装置被实施。
根据本发明的第一方面，通过提供一种用于管状结构的密封装置来实现上述及其它目的，该管状结构的内部设置有线缆或内管，所述密封装置包括：
-大体刚性的壳体，所述壳体能够以壳体的内部与管状结构的内部相通的方式安装到管状结构上或者形成管状结构的一部分，以及
-设置在壳体内部的柔性塞部件，所述柔性塞部件包括可连接到浆料源的进料开口，
其中，柔性塞部件适于膨胀，由此当浆料经由进料开口供应到柔性塞部件时，在壳体与设置在管状结构内部的线缆或内管之间提供密封。
在本文中，术语“密封装置”应当被解释成意味能够封堵管状结构或者管状结构一部分的装置，最好以能够防止水经过密封装置的方式。
管状结构有利地是适于在离岸设施、例如离岸风轮机或石油钻塔中使用的类型。然而，本发明的密封装置还可用于在陆地上使用的其它管状结构类型。
密封装置包括大体刚性的壳体。这应当被解释成意味一个或多个外壁限定密封装置的边界，由此形成了壳体。该壳体最好基本上封闭。此外，壳体的壁基本上是刚性的，即，它们能够保持它们的形状，或者如果形状由于施加的力的结果而改变的话至少能够恢复它们的形状。
密封装置包括设置在壳体内部的柔性塞部件。在本文中，术语“柔性”应当被解释成意味塞部包括一个或多个能够改变形状的壁，最好是可膨胀的。一个或多个壁可由弹性材料、例如橡胶材料制成。作为可选的技术方案，柔性塞可以由其它适当材料制成，例如帆布、弹性型塑性材料、织物等等。
柔性塞部件包括连接到浆料源的进料开口。由此，浆料可以经由进料开口供应到柔性塞部件。由于柔性塞部件的柔性，通过此方式供应浆料将导致柔性塞部件胀，或者至少采纳壳体内部的形状。这在下面将会进一步说明。浆料最好包括水泥和/或混凝土。可以是水泥/斑脱土的混合物，例如由大约50kg水泥、10升斑脱土以及50升水制成的混合物。然而，可以使用其它类型的水泥、混凝土、砂浆或者它们的混合物。作为可选的技术方案，可以使用可固化塑性材料。在这种情况下，塑性材料应当适于在被安置到水下时固化。优选地，浆料是这种类型，它以足够缓慢的方式固化从而允许柔性塞膨胀并且采纳壳体和管状结构的内部形状，并且以足够快的方式固化以确保在可接受的时间段内的密封效果。
壳体以壳体内部与管状结构内部相通的方式安装到管状结构上或者形成管状结构的一部分。由此，在壳体内部与管状结构内部之间至少存在一条通道。由此，当浆料供应到柔性塞部件并且柔性塞部件由此如上所述膨胀时，允许膨胀到到管状结构的内部中。由于柔性塞部件的柔性，它将会以与壳体和/或管状结构在柔性塞部件附近的外壁相适应、以及与管状结构内部设置的线缆或内管相适应的方式发生膨胀。由此，当浆料供应到柔性塞部件完成时，柔性塞部件紧密地贴靠着这些壁以及线缆/内管，优选地填满外壁与线缆/内管之间的整个空间。由此，水不会经过在管状结构内部的密封装置的位置，并且由此获得了密封效果。
壳体可形成管状结构的一部分。在这种情况下，壳体可仅仅为管件中设置有柔性塞部件的一部分。壳体可限定出管件的增大横截面直径。作为可选的技术方案，壳体为以可分离或不可分离方式安装到管状结构上的单独部件。在这种情况下，壳体可包括连接到管状结构的两个凸缘部件以及可分离中间部件，例如由设置在凸缘部件之间并且连接到凸缘部件的两个或多个子部件所形成。
如上所述，以非常容易的方式获得了密封效果。此外，密封装置可安置在沿着管状结构的任意期望位置上，也就是说，它不会被限制成安装到开口处。然而应当认识的是，由于管状结构应当以密封装置在期望位置上配合到管状结构中的方式而成形，因此管状结构必须被设计成在期望位置上设置有密封装置。
本发明密封装置的另一个优点在于，浆料源可被安置在任意适当位置，例如如果管状结构被安装到离岸设施上的话，浆料源也可被安置在水面上方。由此，可以供应浆料，并且由此获得密封效果，而不需要潜水装置。甚至还能够在管状结构被安装到离岸设施上之前(最好是在岸上制造管状结构的期间)，将密封装置安装到管状结构上。管状结构与密封装置随后被共同运送到离岸设施的位置并且被安装在设施上。在随后的一个时间点，最好在线缆或内管已被安置到管状结构内部之后，浆料被供应并且由此获得密封效果。在上述操作步骤期间，潜水装置的使用仅仅对于将管状结构安装到离岸设施上来说是必要的，也就是说，如果不存在密封装置的话是必要的。此外，没有必要在密封装置以及可能整个管状结构一同被安装到离岸位置处之后立即供应浆料。由此，无论何时天气允许并且其它环境适合时，都能够完成。
壳体可包括至少两个可分离壳体部件。由此密封装置能够容易地安装到管状结构上。此外，在必须对管状结构或者对设置在管状结构内部的线缆或内管维护的情况下，包括一个或多个部件的更换，由于仅仅需要使壳体部件彼此分离以及将柔性塞部件与浆料一同移除，因此容易将密封装置从管状结构上拆下。由此，在这种情况下，密封装置能够从管状结构上拆下，而不管它沿着管状结构的位置。当需要的维护完成时，密封装置可被另一个基本相同的密封装置所替换，由此重新确立了密封效果。甚至还能够改装最初的密封装置。然而，由于先前供应的浆料差不多已经固化，因此可能需要更换柔性塞部件。为了确保管状结构在如上所述的更换期间内不会在密封装置的位置处中断，密封装置的一部分将会保留在管状结构上。密封装置的这个部分可以是一个或多个加强肋或类似物的形式，和/或它可以形成管状结构的组成部分。然而，应当确保的是，更换后的密封装置的柔性塞部件能够如前面所述的那样膨胀，从而确保获得适合的密封效果。
壳体可刚好包括两个可分离壳体部件。可选择地，壳体可包括超过两个可分离壳体部件，例如三个、四个、五个、六个等可分离壳体部件。壳体部件可具有至少基本相同的尺寸和/或形状，或者壳体部件的尺寸和/或形状可以改变。
柔性塞部件可包括例如由橡胶材料制成的至少一个中空隔膜，例如由天然橡胶材料(例如天然胶乳材料)或者人工橡胶材料(例如丁基合成橡胶)制成。如上面所提到，帆布、塑性材料或织物可被用于替代橡胶。作为可选的技术方案，柔性塞部件可以是至少一个袋或类似物的形式，其能够在如上所述供应浆料时膨胀/“充气”。柔性塞部件可刚好地包括一个中空隔膜，或者它可包括两个或多个中空隔膜。下面进一步说明。
管状结构可以是J形管或者包括J形管。J形管是具有大体“J”形状的管件，即具有基本上直的部分，该基本上直的部分连接到最好设置在管件端部附近的弯曲部分。J形管通常用在离岸设施上，例如离岸风轮机或者石油钻塔。管件可被用于将线材、线缆或供应管引导到离岸设施或者从离岸设施引导线材、线缆或供应管。例如，线缆可被用于将电力供应到离岸设施和/或将由离岸风轮机产生的电力引导到陆地上的位置。
由此，管状结构优选地适于被应用到离岸设施。然而，管状结构可选择地被应用到设置在陆上的设施中。
柔性塞部件可刚好包括至少两个可分离塞部。可分离塞部可有利地为中空隔膜的形式。根据该实施例，由于塞部可以在壳体已被移除时容易地移除，而不管密封装置沿着管状结构的所处位置，因此非常容易移除或更换密封装置。此外，新的密封装置可容易地安装到管状结构上。应当注意的是，通常需要为每个塞部都提供浆料连接。当浆料被供应到塞部时，它们会以在塞部之间进一步提供密封的方式膨胀。
柔性塞部件可刚好包括至少两个可分离塞部。可选择地，它可包括超过两个可分离塞部，例如三个、四个、五个、六个等可分离塞部。塞部可具有至少基本相同的尺寸和/或形状，或者塞部的尺寸和/或形状可以改变。优选地，壳体以及柔性塞部件由可分离部件形成，并且在这种情况下，每个塞部都可有利地根据对应壳体部件的尺寸和形状而确定尺寸并且成形。
根据本发明的第二方面，上述及其它目的通过提供一种管状结构而实现，该管状结构包括根据本发明第一方面的密封装置。如上面提到的，管状结构可以是J形管或者包括J形管。
根据本发明的第三方面，上述及其它目的可以通过一种密封管状结构的方法而实现，该方法包括以下步骤：
-提供根据本发明第一方面的密封装置；
-将密封装置安装到管状结构上；以及
-将浆料供应到密封装置的柔性塞部件。
应当注意的是，熟练技术人员将容易地认识到结合本发明第一方面描述的任何特征同样能够与本发明的第二和第三方面相结合，结合本发明第二方面描述的任何特征同样能够与本发明的第一和第三方面相结合，以及结合本发明第三方面描述的任何特征同样能够与本发明的第一和第二方面相结合。
如上所述，将密封装置安装到管状结构上的步骤是以确保密封部件的壳体的内部与管状结构的内部相通的方式进行。由此，当浆料供应到柔性塞部件时，柔性塞部件如上所述发生膨胀，由此提供密封效果。
如上面提到，将密封装置安装到管状结构上的步骤以及将浆料供应到柔性塞部件的步骤可以暂时地分隔开，由此提供了在天气条件等有利的时刻供应浆料的可能性，以及提供了在将管状结构运送到离岸位置之前安装密封装置的可能性。
该方法还进一步包括由另外的至少大体相同的密封装置更换密封装置的步骤。这在管状结构和/或设置在管状结构内部的线缆或内管需要进行维护的情况下是期望的。这在前面已经描述过。可选择地，密封装置本身会破损或发生故障，由此更换是必要的。
如上所述，在执行安装密封装置的步骤与执行供应浆料的步骤之间可以允许有一定的时间间隔。
附图说明
参考附图进一步详细描述本发明，其中：
图1a和1b是在供应浆料之前根据本发明实施例的密封装置在两个垂直方向上的横截面视图；以及
图2a和2b是在浆料供应之后图1a和1b的密封装置的横截面视图。
具体实施方式
图1a和1b是根据本发明实施例的密封装置1的横截面视图。密封装置1安装到管状结构2上，该管状结构2的内部设置有线缆3。在图1a中，横截面在基本上垂直于管状结构2纵向方向的方向上截取。在图1b中，横截面沿着图1a中所示的线B-B。
密封装置1包括壳体4和设置在壳体4内部的柔性塞部件5。从图1b中清楚看到壳体4的内部与管状结构2的内部相通，并且由此柔性塞部件5能够膨胀进入到管状结构2的内部。这将在下面参考图2a和2b进一步解释。在图1a和1b中，柔性塞部件5是空的。由此，它不会延伸超过壳体4的内部，并且在柔性塞部件5与线缆3之间限定出通道6。该通道6允许线缆沿着管状结构2的纵向移动。这在线缆3被安装到管状结构2的过程中是必要的，其中线缆3通常被拉动经过管状结构2。
柔性塞部件5经由进料开口(未示出)连接到浆料源(未示出)。当线缆3已被适当地安装到管状结构2内部时，浆料可从浆料源经由进料开口供应到柔性塞部件5。柔性塞部件5由柔性或弹性材料制成，并且以此方式供应浆料导致柔性塞部件5膨胀。
图2a和2b是图1a和1b中的密封装置1的横截面视图，并且显示了这种情况。图2a对应于图1a以及图2b对应于图1b。由此，在图2a和2b中，浆料7被供应到柔性塞部件5，并且这导致了柔性塞部件5膨胀到管状结构2的内部。可以看到的是，柔性塞部件5贴靠着线缆3，并且在图1a和1b中所示的通道不再存在。一旦浆料7发生固化，那么柔性塞部件5将会停留在该位置。由此，水不能经过密封装置1的位置，并且由此提供了密封效果。此外，柔性塞部件5贴靠着线缆3的事实提供了使用密封装置1来减小由自由悬挂线缆3所导致的载荷的可能性，由此减少线缆3以及携带线缆3的部件的磨损。

Claims (11)

1.一种用于管状结构(2)的密封装置(1)，该管状结构(2)的内部设置有线缆(3)或者内管，该密封装置(1)包括：
-大体刚性的壳体(4)，所述壳体(4)能够以壳体(4)的内部与管状结构(2)的内部相通的方式安装到管状结构(2)上或者形成管状结构(2)的一部分；以及
-设置在壳体(4)的内部的柔性塞部件(5)，所述柔性塞部件(5)包括可连接到浆料源的进料开口；
其中，柔性塞部件(5)适于膨胀，由此当浆料(7)经由进料开口供应到柔性塞部件(5)时在壳体(4)与设置在管状结构(2)的内部的线缆(3)或内管之间提供密封。
2.如权利要求1所述的密封装置(1)，其特征在于，壳体(4)包括至少两个可分离壳体部件。
3.如权利要求1或2所述的密封装置(1)，其特征在于，柔性塞部件(5)包括至少一个中空隔膜。
4.如前述任一权利要求所述的密封装置(1)，其特征在于，管状结构(2)是J形管或者包括J形管。
5.如前述任一权利要求所述的密封装置(1)，其特征在于，管状结构(2)适于被应用于离岸设施中。
6.如前述任一权利要求所述的密封装置(1)，其特征在于，柔性塞部件(5)包括至少两个可分离塞部。
7.一种管状结构(2)，包括如前述任一权利要求所述的密封装置(1)。
8.如权利要求7所述的管状结构(2)，其特征在于，管状结构(2)是J形管或者包括J形管。
9.一种密封管状结构(2)的方法，该方法包括以下步骤：
-提供如权利要求1-6任一所述的密封装置(1)；
-将密封装置(1)安装在管状结构(2)上；以及
-将浆料(7)供应到密封装置(1)的柔性塞部件(5)。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括由另外的至少大体相同的密封装置(1)更换所述密封装置(1)的步骤。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，执行安装密封装置(1)的步骤与执行供应浆料(7)的步骤之间允许有一定时间间隔。
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