CN102939420A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于建构部件的密封装置（202），该建构部件包括受拉构件。密封装置（202）被布置为密封建构部件的内部部分。密封装置包括（202）：（a）由刚性材料制成的第一挤压件（500）；（b）由可变形材料制成的过渡垫（501）；（c）由弹性材料制成的密封垫（503）；以及（d）包括刚性层（507）的第二挤压件（505；507），用于将过渡垫（501）和密封垫（503）压靠于第一挤压件（500）。过渡垫（501）、密封垫（503）和第二挤压件（505；507）设置有用于让受拉构件穿过的孔。当操作就位时，第一挤压件（500）、过渡垫（501）、密封垫（503）和第二挤压件（505；507）被挤压在一起。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及一种用于例如桥梁鞍座或桥梁锚固设备的密封装置的新结构。本发明还涉及包括该密封装置的相应建构部件，例如桥梁鞍座或桥梁锚固设备。

背景技术

更具体地但非排他地，本发明应用于那些包括受拉构件的部件，所述受拉构件例如是用于土木工程和建筑工程的金属绳股缆索，该缆索由许多绳股构成。

很多结构，尤其是桥梁，包括专门用于支撑这些结构的部件的缆索。通过使用锚固设备，使得这样的缆索在它们的相反端之间承受牵拉应力，其中所述锚固设备用于将结构缆索固定到建构部件。通常，鞍座（也被称作导引设备）用于以如下方式来保持缆索，即：无论以哪种方式都要使得缆索在它们必须延伸的方向偏移。

因此，上述这类鞍座的功能是允许侧向地和/或纵向地以及局部地保持缆索，并将这一偏移导致的应力传递到支撑件，例如为此目的而设置的桥梁桥塔。前述这类鞍座应被按插在支撑件和缆索之间，例如用于斜拉索的桥塔或用于外部钢筋束的桥主梁横隔板内。常规鞍座对于所有绳股使用一个简单的钢管，即，一束绳股位于一个共用的管中。在一些方案中，为绳股提供各自的钢管。新近，研制出用于每个单独绳股的具有孔或通道（通过在灌浆之后移除的所谓的制孔机获得）的鞍座。在一些方案中，这些孔具有V形形状以提高夹持效果。具有独立管或通道的鞍座被认为可以单独局部支撑缆索的每根绳股。

为此，近来的鞍座包括用于导引缆索绳股的至少一个支承区域，并且优选为偏移的多个支承区域，每个支承区域可以单独支撑缆索绳股之一。

在桥梁锚固设备和桥梁鞍座内，绳股通常没有外皮，以增加绳股和鞍座或锚固设备的一些部分之间的摩擦，或者允许通过楔入锚固设备来锚固。增加的摩擦帮助保持绳股就位在锚固设备中或鞍座中。然而，没有外皮的绳股易于被腐蚀，为此，需要合适地密封鞍座和锚固设备，使其与外部环境隔离。在本专利申请的上下文中，术语“腐蚀”用于表示对绳股的化学完整性进而对绳股的机械特性具有有害效果的任何过程，例如化学或电解过程。

另一个需要考虑的问题是例如支撑缆索的桥梁结构缆索常常暴露于强风之下的事实。暴露于风中使得力和运动作用在缆索上，并且这些力和运动传递到结构的其它部分。因此，问题是如何处理由鞍座或锚固设备入口处的横向负荷导致的缆索偏移，以及如何克服由可以损坏缆索或结构的振动导致的循环负荷。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用于桥梁鞍座和/或锚固设备的改进的密封装置，从而能够克服现有技术的缺陷。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于建构部件的密封装置，所述建构部件包括受拉构件，所述密封装置被布置为密封所述建构部件的内部部分，所述密封装置包括：

由可变形材料制成的过渡垫；

由弹性材料制成的密封垫；以及

包括刚性层的挤压件，

其中，所述过渡垫、所述密封垫和所述挤压件设置有用于让所述受拉构件穿过的孔，并且其中，所述过渡垫、所述密封垫和所述挤压件被挤压到一起。

所提出的装置提供了多个优点。例如，本密封装置可以用于桥梁材料和桥梁锚固设备两者，并且可以容易地被安装和拆卸。所提出的方案提供非常好的密封效果，确保了水分不会进入鞍座或锚固设备。此外，本密封装置还抑制了受拉构件的横向运动，从而确保风力传递到被设计用来支撑该力的结构部件，并由此保护鞍座或锚固设备结构本身，并且由此避免对绳股产生任何损坏。

所述密封装置允许将不硬化的保护材料（例如油脂、蜡或基于凝胶的材料）注入鞍座内。因而，所提出的方案允许单独替换绳股。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据所述第一方面的密封装置的建构部件，其中，所述建构部件包括具有开口端的主体，所述密封装置安装在所述主体的所述开口端处，所述挤压件最靠近所述主体，并且其中，所述主体包括用于容纳抗腐蚀材料的注入腔，该抗腐蚀材料通过注入管注入所述注入腔，所述注入管穿过过渡垫、密封垫和挤压件。

在所附从属权利要求中叙述了本发明的其它方面。

附图说明

根据下文对非限制的示例性实施例的描述，并参照附图,本发明的其它特征和优点将变得明显，附图中：

图1是斜拉索桥的简化侧视图，其示出了桥梁鞍座；

图2示出了根据本发明一个实施例的鞍座主体和密封装置的透视图；

图3是沿纵向平面的截面观察的侧剖视图，其示出了鞍座的一部分，其中绳股已就位；

图4是沿纵向平面的截面观察的鞍座（包括密封件）侧剖视图，；

图5示出了根据本发明一个实施例的鞍座的密封装置；

图6示出了就位在鞍座中的图5的密封装置；以及

图7是沿图6的线X-X截开、示出图5密封装置的剖视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。在所述实施例中，密封装置设置在桥梁鞍座中，但是应该注意，根据本发明的密封装置也可应用于例如桥梁锚固设备或在桥梁桥面内的外部钢筋绳股偏离设备。

图1示出了可以应用根据本发明的本发明教义的斜拉索桥。斜拉索桥一般包括：

· 桥面101，包括具有例如至少一个内腔（但是，也可以是开口的十字形桥面横截面）的结构件（例如混凝土或金属结构件）；

· 至少一个桥塔103，桥塔103包括至少一个基本上直立的元件，每个桥塔103包括在桥面下方延伸的第一部分和在桥面上方延伸的第二部分；

· 多根拉索105。

每根拉索105以如下方式在位于桥面101上的两个桥面锚固件107之间延伸，即：使得每根拉索105穿过位于桥塔103上部的绳股导引装置109（下文中将其称为桥梁鞍座）。

应该注意，在一些方案中，用锚固设备107代替鞍座109，因此桥梁桥面101和桥塔103都包括锚固设备107。如果使用后一方案，则意味着缆索105实际上变为两个单独的缆索，每个缆索在桥面和桥塔之间延伸。

用于建造斜拉索桥或悬索桥领域的拉索件通常通过一层保护材料（可以是油脂、蜡或基于凝胶的材料）和包围保护层的外皮来抗腐蚀。然而，保护层和外皮的存在增加了绳股的直径。

常规上，每个绳股由多个金属丝制成，所述金属丝通常是金属，但不限于此。例如，在一些方案中，每个绳股包括一组七个金属丝，其横截面内接在圆中。每个缆索105通常包括多个绳股。

图2示出了鞍座109的主体201和密封装置或密封件202（在图2中未操作就位）。鞍座被布置为被多个绳股支撑缆索105纵向地（沿所述主体的纵向轴线）穿过。纵向轴线表示沿主体201的纵向维度延伸的弯曲路径，但是未必在鞍座主体201外形尺寸的中间位置。应该注意，通过类似方式将桥梁锚固设备107布置成被缆索绳股穿过，从而在一端处锚固绳股。

在该例中，主体201是具有第一开口端203和第二开口端205弯曲矩形钢盒。主体201的横截面当然可以是圆形的或者被塑形为包围一束绳股的其它形状。

图3示出了在纵向平面中主体201的一部分的侧视图。在这一具体例子中，鞍座主体201的侧视图示出了七个绳股301。还示出了通道303，在此例子中是钢管（也可以是铝或塑料管），为每个绳股301设置一个管303，并且绳股301被布置为纵向地穿过管303。主体的每个管303包括弯曲的纵向轴线和至少一个第一部分，该第一部分原则上位于纵向轴线的内弧面一侧，在管的长度范围内允许在绳股301的外缘面的一部分上支撑绳股301。管303遵循鞍座主体201的曲率。在此图中，密封装置202就位，从而密封主体201的内部部分，使其可以与外部环境隔离。

还设置有支撑件305，以支撑管303并将管303保持就位在鞍座主体201内。支撑件305的用途还在于支撑制孔机（在需要制孔机的方案中）并且支撑由弯曲且受压的绳股的偏移力（deviation forces）导致的一些横向力。这些支撑件305被布置为与管303大致垂直。

在此具体例子中，穿过管或通道303的绳股301部分未被包覆（绳股最初被包覆，但是作为安装过程的一部分去除鞍座或锚固设备区域的外皮），以增加绳股301和管303之间的摩擦或者允许通过楔块锚固。这样做的有益效果在于，即使当第一端203和第二端205之间具有差异相当大的张力时，也可以保持就位绳股301。然而，为包覆的绳股已被腐蚀，并且因而可以在鞍座主体201中设置保护材料（如稍后将更详细地说明的），以防止发生腐蚀。保护材料可以是聚合物、蜡、油脂或基于凝胶的材料。此外，包覆未在管303内的绳股301部分，以提供例如抗腐蚀的保护。外皮可以由例如聚乙烯材料制成。优选用例如水泥砂浆的硬化材料填充各个管之间的空间。

管横截面的不同形状具有不同的夹持效果。例如，通过在内弧面侧利用V形横截面可以获得相对高的夹持效果。在此情形中，管303和绳股301的横截面不是互补形状。

然而，在传统方案中，管303各自具有与它们所容纳的绳股301的横截面形状大体互补形状的横截面。例如，当缆索105的绳股301各自具有在圆中内切的横截面时，每个管303具有内径大于绳股301横截面所内切的圆的大体圆形横截面，以便帮助绳股301插入穿过管303。

在以上阐述的方案中，在各个管之间的空间中灌浆。在另一方案（图中未示出）中，通过制孔机在鞍座主体201中形成通道，该制孔机在周围的填充物硬化后被移除。此外，在此方案中，该通道具有V形形状，以改进夹持效果。在此方案中，更有利的是不存在金属管303，因为绳股301之后不会与金属管303接触，该金属管303倾向于腐蚀或者与金属接触会导致绳股磨损疲劳。

根据本发明的密封装置202允许向鞍座主体201中注入保护材料，用于保护绳股301和/或管303不被腐蚀。如上所述，所注入的保护材料可以是聚合物材料、蜡、油脂或基于凝胶的材料，或者是其它类似材料，只要该填充物能够将氧气和水分保持在鞍座主体201之外并且允许移除绳股301即可。例如，通过混合能够发生聚合过程的两种类型的液体获得聚合物材料。所获得的聚合物材料是拒水的（不与水混合），并且仅仅可透过很少的气体。优选在混合液体之后，在凝固（聚合）过程适当地开始之前，完成注入。在混合和注入之后，所获得的混合物将变为固体，但是并不硬化，因而保留挠性、柔软性和弹性。一旦凝固，所述保护填充物就很好地粘附到金属表面。

桥梁鞍座109通常位于地表水平面以上很高，并且因此，如下面所说明的，需要用于注入的特殊装置。

现在参照图4，优选通过位于主体201底部两端处的注入管401、405之一将保护材料注入鞍座主体201中。所述注入管穿过密封装置202。在此例子中，有两个注入管，从而通过注入管401、405之一完成注入，但是也可以同时使用两个注入管。注入管401、405连接到填料罐（未示出）。

在鞍座主体201两端的上部处，示出第一放气口403和第二放气口407，它们之一连接到真空泵（未示出）。通常，每次仅使用一个放气口，因此放气口的目的是使得空气可以在注入期间逸出。为了提高对鞍座主体201内部的填充，首先利用真空泵通过放气口403、407之一从鞍座主体201吸走空气。其效果是，可以用保护材料填充鞍座主体内部中的所有空隙。在对鞍座主体内部进行灌浆的情形中，保护材料会填充绳股301和通道壁之间的空间。从下方注入并从上方吸走空气的益处是可以更好地从鞍座主体201移除空气。通常从与进行注入的末端相对的末端吸走空气，以改进填充。当然可以在同一末端进行这些操作。

一旦所有绳股301（未在图4中示出）在鞍座主体201内就位并支撑力，就进行保护材料的注入。为了帮助填充保护材料，首先通过注入管401、405之一将保护材料注入填充腔411。通过应用到所有单个管的真空的辅助，保护材料从填充腔441蔓延到鞍座主体201内部各处，然后，在注入完成一段时间后，开始凝固。一旦所注入的材料开始通过位于相对末端的放气口流出，就停止注入。

在鞍座主体201的两端设置将参照图5-7更详细地描述的密封装置202。

密封装置202包括多个扁平件，在此例子中为五个扁平部件：主体201最外侧的部件是前挤压板500、下一个部件是过渡垫501、下一个部件是密封垫503、接着是挤压垫505以及最靠近主体201的部件是后挤压板507。挤压垫505和后挤压板507一起可以被称作后挤压件。在过渡垫501、密封垫503、挤压垫505和后挤压板507中设置孔，以便绳股301穿过。孔的形状优选与穿过这些孔的绳股301的形状互补，以确保良好的密封效果。因此，当绳股301穿过密封装置202时，密封装置202有利地保持绳股301周围的密封性。

前挤压件500是刚性部件，并且在此例子中是钢板。在所示例子中，在前挤压板500中没有用于让绳股穿过的孔，以防止钢绳股与钢板发生任何接触，但是具有用于让绳股穿过的孔的方案也是可行的。然而，设置有用于让紧固件穿过的孔，该紧固件将过渡垫501、密封垫503、后挤压垫505和后挤压板507压靠于前挤压板500。

过渡垫501可变形，并且可以由例如聚乙烯制成，并且其主要功能是从绳股分担横向偏移力和抑制绳股301的运动，但是其还具有密封和保护功能。当考虑到孔穿过部件的方向，过渡垫501的宽度大于密封装置202的其它部件的宽度。例如，过渡垫501的宽度可以是密封垫503的宽度的两倍或三倍。这样的有益效果在于，抵抗相对大的偏移力以及抑制相对强的绳股301运动。

如图7可见，穿过过渡垫501、密封垫503、挤压垫505和后挤压板507的孔具有倒棱端，在该倒棱端处过渡垫501被压靠于挤压板500。倒棱角可以为几度，例如2度。这进一步帮助绳股301的运动，而不需要支撑尖锐的边缘。当故意偏移绳股301使，倒棱角也有用。当绳股301由于缆索上的负荷而运动，则过渡垫501会发生弹性形变。这种形变是可逆的。换言之，一旦不再施加力，过渡垫501就恢复到其原始形状。因此，它为穿过密封装置202的绳股301提供了平稳过渡区，而不产生可以损坏绳股的应力集中点。

非刚性密封垫503的主要功能是密封鞍座主体201的内部，使其与外部环境隔离。此垫确保鞍座主体201外部的水分不能进入主体201内部部分，并且还意在防止注入的保护材料从主体201流出。例如，密封垫503可以由例如三元乙丙橡胶的氯丁橡胶制成。实际的密封由在过渡垫501和挤压垫505之间压缩密封垫503而完成，过渡垫501和挤压垫505优选都由聚乙烯制成。

由例如聚乙烯或聚丙烯制成的刚性挤压垫505与刚性钢后挤压板507一起使用，以压缩过渡垫501和密封垫503，使其挤压前挤压板500。为此，设置螺栓511或相应的紧固件，以提供充分的压缩。挤压垫505和后挤压板507也用作绳股301的垫片。

当安装鞍座201和绳股301时，执行以下步骤；首先将鞍座109安装到桥梁桥塔103上，并且预安装密封装置202，但是不紧固密封装置202。之后，绳股301穿透鞍座主体201。此后，可以对绳股301施加应力，并且在前挤压板500和后挤压件之间压缩过渡垫501和密封垫503。然后可以将保护材料注入鞍座主体201。

如前面所解释的，本发明的教义可以同等地应用于锚固设备或在桥梁桥面内的外部钢筋束偏离设备。

尽管已经在附图和前面描述中图示和详细描述了本发明，但是这些图示和描述应该被认为是说明性或示例性的，而非限制性的，本发明并不局限于所公开的实施例。本领域技术人员在基于对附图、公开内容和所附权利要求的学习而实施要求保护的发明时，可以理解和实现其它实施例和变型。

在权利要求中，用语“包括”并不排除其它元件或步骤，表示英语不定冠词的用语“一”并不排除多个。单个处理器或其它单元可以完成权利要求中陈述的多个项目的功能。事实是在互不相同的从属权利要求中陈述的不同特征并不表示不能有利地使用这些特征的结合。权利要求中的任何附图标记不应被理解成限制本发明的范围。

Claims (14)

1. 一种用于建构部件的密封装置（202），所述建构部件包括受拉构件（301），所述密封装置（202）被布置为密封所述建构部件（107、109）的内部部分，所述密封装置（202）包括：

· 由可变形材料制成的过渡垫（501）；

· 由弹性材料制成的密封垫（503）；以及

· 包括刚性层的挤压件（505、507），

其中，所述过渡垫（501）、所述密封垫（503）和所述挤压件（505、507）设置有用于让所述受拉构件（301）穿过的孔，并且其中，所述过渡垫（501）、所述密封垫（503）和所述挤压件（505、507）被挤压在一起。

2. 根据权利要求1所述的密封装置（202），其中，所述挤压件（505、507）包括由刚性材料制成的挤压垫（505）和由刚性材料制成的挤压板（507）。

3. 根据权利要求2所述的密封装置（202），其中，所述挤压垫（505）由聚乙烯或聚丙烯制成，所述挤压板（507）由钢制成。

4. 根据前述权利要求之一所述的密封装置（202），进一步包括另一挤压件（500），其被压靠于所述过渡垫（501）。

5. 根据权利要求4所述的密封装置（202），其中，所述另一挤压件（500）是由钢制成的平板。

6. 根据前述权利要求之一所述的密封装置（202），其中，所述建构部件（107、109）是桥梁锚固设备（107）或桥梁鞍座（109）。

7. 根据前述权利要求之一所述的密封装置（202），其中，所述过渡垫（501）由聚乙烯或聚丙烯制成。

8. 根据前述权利要求之一所述的密封装置（202），其中，所述过渡垫（501）的所述孔中的至少一个具有倒棱端。

9. 根据前述权利要求之一所述的密封装置（202），其中，所述过渡垫（501）被布置为支撑偏移力和/或抑制所述受拉构件（301）的运动。

10. 根据前述权利要求之一所述的密封装置（202），其中，所述密封垫（503）由氯丁橡胶制成。

11. 根据权利要求10所述的密封装置（202），其中，其中，所述氯丁橡胶是三元乙丙橡胶。

12. 根据前述权利要求之一所述的密封装置（202），进一步包括至少一个注入管（401、405），其穿过所述过渡垫（501）、所述密封垫（503）和所述挤压件（505、507）以便将防腐蚀材料注入所述建构部件（107、109）。

13. 根据前述权利要求之一所述的密封装置（202），进一步包括至少一个放气口（403、407），其穿过所述过渡垫（501）、所述密封垫（503）和所述挤压件（505、507）以便从所述建构部件（107、109）吸出空气并且用于在注入期间为填料放气的。

14. 一种建构部件（107、109），包括根据前述权利要求之一所述的密封装置（202），其中，所述建构部件（107、109）包括具有开口端（203、205）的主体（201），所述密封装置（202）安装在所述主体（201）的所述开口端（203、205）处，所述挤压件（505、507）最靠近所述主体（201），其中所述主体（201）包括用于容纳抗腐蚀材料的注入腔（411），该抗腐蚀材料通过注入管（401、405）注入所述注入腔，所述注入管穿过所述过渡垫（501）、所述密封垫（503）和所述挤压件（505、507）。

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