CN1070252A - 密封技术 - Google Patents

Abstract

一种密封具有非均匀横截面的管道的方法，包 含：(i)在管道内设置一用来将密封材料放置在非均 匀的管道内表面的确定部分的装置；以及(ii)在管道 内设置至少可部分地堵塞管道的横截面的密封构件 以致密封材料形成部分管道与部分密封构件之间的 密封。

Description

本发明涉及管道密封的形成，或者围绕诸如穿过该管道的馈电线路一类的制品加以密封，或者完全阻塞该管道。本说明书所用的术语“管道”不仅包括通过墙壁或其它阻隔的通道，而且包括诸如电缆外壳一类的制品，尤其是电缆接头盒。一电缆接头盒例如可包含一普通管状壳体（“管道”）并在一端或每一端密封于进入或引出电缆。

需要如上所定义的管道密封来将（例如）电缆网路的一部分与另一部分隔离。电缆可在一管道中安装于地下，该管道在电缆的部分在其中接合在一起的探孔之间通过。由于该接头的防水是重要的并由于有必要可以不时接近该接头，最好防止探孔充满水。因此提供管道密封装置来封住管道与它所承载电缆之间的环形空间以防止水沿管道流入探孔。

管道密封的另一用途是在电缆通过建筑物成其它阻隔的墙壁时围绕该电缆进行密封。这种密封装置更为通常地称之为“馈入装置”，而这里所用的术语管道密封包括它们。

电缆接头的闭合构造具有下列形式和功能。能够从待接合电缆末端除去电缆套管然后将电缆的各导线电连接在一起来形成电缆接头。在电话电缆的情况下可包含数百个连接器且体积庞大的电缆接头被所谓衬垫所环绕以形成机械保护。然后则必须从在该接头一侧的完整电缆套管到在该接头另一侧的完整电缆套管围绕该接头形成环境保护。这可通过围绕该接头形成总的管状壳体并将该壳体的末端密封于进入和引出电缆而实现。因此，可保持电缆的导线不受潮湿和其它污染物的影响。

在管道密封的每一实例中，所要解决的问题是管道末端与电缆之间形成良好密封（即，在没有电缆处形成完全堵塞）。

可简略提一下一些现有技术管道密封装置。

US4194750（Sovish等）公开了一种包含具有多个间隔开的外部变形法兰并在其最好在该法兰之间的外表面上提供有密封剂的空心体构件的管道密封装置。该装置可用来通过将馈电线路推进管道之内致使法兰变形而将馈电线路密封在该管道内。然后可利用例如热收缩套管将该空心体构件密封到馈电线路。

US    3339011（Ewers）公开了一种包含半壳体及在该半壳体每端的可膨胀密封装置的空气密封电缆外壳。

EP-B-0152696（Raychem）公开了一种用于密封管道的组件，其包含设置来缠绕在其自身上的可变曲包层供插入管道，该包层具有一用于来接纳可膨胀或膨胀填充材料的开口。粘合剂或密封剂位于或相联于该包层的至少部分外表面。该包层可配备附加元件，例如外部活叶或伸出部，其自该包层的边缘延伸并用密封剂或粘合剂设置在至少它的部分表面上。另一方面，密封剂或粘合剂可不再直接涂覆在该包层表面上而成为一附加元件或者附加元件的部分，例如包层、管道或电缆的适当部分上的独立簿膜、层或自支撑元件。

不管现有技术管道密封装置设计的变化，问题归于管道的不均匀截面。尤其，独缝管道可具有内部纵向延伸突起部，借助该突起部可将狭缝管道固定在管状构造中。它们可具有两个狭缝，一般相差180°，因此包含两个半圆柱形的半壳体。这些半壳体可通过相应凸形和凹形断面咬合在一起，这些断面形成在额外壁厚度区域中，由此构成所提到的纵向延伸突起部。因此以分裂形式形成管道密封装置以便它们为“缠绕式”设计，这允许它们围绕电缆等加以安装，而无需接触电缆的自由端。

由于管道内的密封构件因突起部而不能精确跟随该管道的内表面故带来问题。因此沿管道与内部密封构件之间的管道邻近突起部出现泄漏路径。

我们已试图通过如下手段来解决该问题：用显著厚度的树脂或其它密封材料涂覆密封构件，应用分开缠绕的密封材料，以及用手邻近突起部对树脂施力。这些技术均不理想。

我们对该问题的解决办法是提供一种与密封构件分开并将密封材料放置在所希望位置的装置。

这样，本发明提供一种密封具有非均匀横截面的管道的方法，它包含：

（ⅰ）在管道内设置一用来将密封材料、最好如一条状定位在非均匀的管道内表面的确定部分的装置;以及

（ⅱ）在管道内设置至少可部分地堵塞管道的横截面的密封构件以致密封材料形成管道部分与密封构件之间的密封。

本发明还提供用于形成管道密封的一套配件，其包含：

（a）可设置在管道内用于将密封材料定位于管道内表面的确定部分的装置;以及

（b）至少可部分堵塞管道的横截面的密封构件，以致密封材料形成部分管道与部分密封构件之间的密封。

在将要形成电缆闭合的情形下，整套配件可额外包含一管道，特别是狭缝管道。该管道可于一端封闭，但它一般包含一端开放管，并提供至少两个密封构件施加装置以便封闭每端。

该管道可穿过一墙壁，例如探孔或建筑物的墙壁，或通过一内部阻隔。这种管道可仅为通过墙壁的一个孔，或者它可包含某些依次设置在或内设在墙壁的孔中的管状构件。另一方面，该管道可包含电缆闭合构造的一部分，比如远程通信的中心部分或其它电缆接头盒。

如上所述在讨论本发明所解决的问题时，管道的非均匀性可包含一个或多个内部纵向延伸的突起部，半壳体等借助于该突起部保持在一起。各半壳体的相对边缘因此可借助于相应的凸形成凹形断面咬合在一起。

该装置最好包含：

（a）使用时延伸在管道内的第一部分;

（b）使用时毗连该管道一末端的第二部分;以及

（c）固定于第一部分的密封材料。

它可以是一框架的形式，例如具有位于该管道突起部的各侧的两脚。每脚可支承一部分密封材料。每脚可穿过其横截面形状对应于有待填充的横截面形状的一条密封材料。通常两条的一侧一起将具有实际上补充突起部的形状，而该条的另一侧将具有可由密封构件可靠密封的形状（一般为一平坦的或轻度凹进的表面）。形状上的对应当然无需精确，因为密封材料在安装时一般会变形。

该装置的第二部分最好以一角度延伸，例如基本上垂直于第一部分。因此第二部分可借助于螺钉或其它固定装置连接到管道的末端。将螺钉等插入突起部的尾端一般是方便的，因为它明显将在正确的位置上，其较大厚度（与管道壁的其余部分比较）使连接更容易。

第一部分最好是用50-200，具体是80～150mm长，20～40mm宽。

该装置可具有将密封材料定位以外的功能。例如，它的第二部分或另一部分可顶住趋于移动它的内部压力将密封构件夹持在管道内。第二部分可通过至少部分越过管道的开放端延伸达到这点。在另一实施例中，可提供另一构件延伸通过例如在该管道周围相差180°设置的两装置之间的管道的开放端。这些其它构件可包含弹性软线或刚性或弹性棒或板等。

密封构件可包含挠性空心密封构件（最好具有基本上非扩展的壁），其可膨胀密封第一与第二制品之间的间隙并且有一阀，其最好包含：

直接通过一墙壁或在其墙壁之间的孔，通过该孔可插入一探头（它最好仅通过拉就能够从该孔移开）以将加压介质引入该构件，以及

一抽出探头便自动密封该孔的装置。

该产品可提供有通过该孔插入的探头。而且，探头的插入可为密封构件的部分制造过程。

已发现这种空心密封构件可经受严格的机械、温度和压力测试，并获得了成功的结果。材料的精确性质和密封构件的设计可依据预定用途加以选择;然而意外的结果是能够自动地密封直接通过构件壁或在搭接的墙壁等之间的孔而无需昂贵的阀并无它们带来的所有缺点。相邻可膨胀制品以前从未用来进行环境密封（尤其在电缆附件技术中），其需要多年的寿命而无需周期性再膨胀。

虽然可按照产品的预期用途来选择密封系统的精确设计，我们提出结合下列特征之一或二者的设计。

首先，可越过构件墙壁中或之间的孔设置一个内部活叶。该活叶可响应构件内的压力封闭。该活叶最好包含固定于构件墙壁的挠性聚合片从使探头可穿过该孔并移动活叶，该探头最好在活叶与墙壁之间通过，基本上在该墙壁的平面内（比方说与该平面的角度小于45°）。可在活叶与墙壁之间提供密封材料、例如凝胶或树脂，例如作为活叶上的涂层。可沿由小隙（大约5～20mm）分开的两条线路将活叶接合或焊接到壁上，以便通常沿在两个接合或焊接线路之间所形成通道的轴能够将探头通过该孔插入墙壁中和墙壁与活叶之间。

第二设计特别适于该孔在搭接的重叠墙壁之间的情况。（通过由一片状材料形成管子而以构件结构产生搭接）。接近密封构件的外侧延伸该搭接的宽度的孔在横截面尺寸上可减小。因此该孔可为漏斗或扁平漏斗形。密封材料（最好是树脂或凝胶）可设置在该漏斗或其它形状的孔内，以使密封材料被内部压力所驱使而堵塞该孔。孔的大小及物理特性以及密封材料量可加以选择以使材料不致于蠕动出该孔达到不可接受的程度。上述活叶可结合这一类型的孔使用。

密封材料可包含例如树脂或凝胶。由于它们对密封构件壁的良好粘附性，树脂可能是最好的。因此密封装置甚至可能仍损失一些或所有顶着墙壁施力于活叶的内部压力。然而树脂具有高的、一般为100%的压缩永久变形，用凝胶来代替或补充树脂可能成为问题。例如，如果探头一撤回便离开树脂中的通道，可配备凝胶作为树脂与墙壁之间的补充层，最好具有小于树脂（因此整个被其所围绕）的表面区域。可通过聚脂材料的油延展形成凝胶。聚脂材料可是交叉链接的。最好凝胶在室温下如用Stevens-Vollend结构分析器所确定的大于45g的硬度，具体说硬度要大于50g，特别是大于60g。它最好有小于12%的张力松弛，具体小于10%，特别小于8%。仍在室温下，最终伸长率最好大于60%，特别是大于1000%，具体大于1400%，如按照ASTMD638所确定的。在100%的拉伸模块应变最好至少为1.8，更好是至少为2.2MPa。通常压缩永久变形将小于35%，特别是小于25%。建议的凝胶通过用具有硬块和橡胶块的油块共聚物蔓延形成。实例包括苯乙稀-乙烯-丁烯-苯乙烯型的三块共聚物（例如由Shell    Trade    Mark    Kraton所知的那些，例如G1650，1651及1652）。块共聚物量可为凝胶总重量的大约5-35%，较佳量6-15%，特别是8-12%。可改变共聚物量及其分子重量以得到诸如硬度一类的要求物理特性。

上述设计将找到对于诸如管道及电缆尤其是远程通信电缆一类馈电线路的环境保护的特别用途。特别是，它们可用于管道密封装置或接头盒的形成。

为了降低密封构件在管道中移动的任何趋势，密封构件最好具有：

接触例如电缆的第一表面，以及

接触管道的第二表面，

第一表面的平均摩擦系数小于第二表面的以使密封构件在跨越35KPa以及最好70KPa的构件的压力差下不会相对于管道移动，而允许电缆相对密封构件移动。

因此，我们允许电缆（等）相对于管道移动，同时保持要求的密封。

通过改变挠性构件外表面的涂层和补充层可选择摩擦系数。例如，建议在密封构件的外表面上提供诸如凝胶或树脂，或者橡胶或其它弹性泡沫一类的密封材料。这种密封材料可密封密封构件与管道之间的空隙，例如当围绕电缆缠绕它时在密封构件上形成的折痕内。

如果利用树脂，释放层可能是必要的以便易于控制管道密封装置，尤其是这样它可容易地插入管道。薄的、挠性聚合薄膜可形成在面向外的表面上，例如树脂层上。这种薄膜能使树脂变形以填满空隙从而除去泄漏路径，它可减少小钉便于安装，并可具有很高的摩擦系数，尤其对于诸如聚氯乙稀和聚乙稀一类制成电缆和管道的典型材料的弹性材料。提出的薄膜包含诸如称为“粘着薄膜”的线性低密度聚乙稀。将面对管道的密封构件的表面可用这种薄膜作较大程度的覆盖（并可选择地完全）对管道形成比电缆更大的摩擦力。薄膜中可具有孔隙，以允许密封材料与第一或第二表面之间的某些直接接触。该薄膜可置于树脂或其它密封材料的两层之间以提供具有强度的组合层板。在该情况下，薄膜中的孔隙使两层可相互直接接合。

本发明参照附图来进一步说明，其中

图1示出现有技术管道密封;

图2示出现有技术分裂管道;

图3是用于将密封材料定位于管道中的装置的安装透视图;

图4是用这种装置安装之管道的末端视图;

图5、6及7示出几种装置;

图8和9示出用该装置形成的管道密封和扩展的外壳，以及

图10示出用该装置形成的接头盒以及扩展的外壳。

图1示出按照EP-B-0152696（Raychem）形成的管道密封。

管道1直接形成在壁2中以允许电缆3通过该壁。示出管道密封装置4部分地堵塞电缆与管道之间的环状间隙。

管道密封装置4包含扩展的外壳，通过管5引入该外壳的填充材料。示出它部分扩展，并且当完全扩展时防止水等沿该管道穿过并通过墙壁。隔离片6围绕管道密封装置4的部分表面设置。该隔离片面向外的表面上涂覆有热溶粘合剂，用以接合于管道密封4扩展的管道和电缆。

图1的管道是一简单孔，横截面为环形，通过包层封装，且所示出的片是相当直截了当的。

然而诸如图2所示一类分裂管7则出现问题。该管道包含通过一起产生内部纵向延伸突起部10的互锁凸形和凹形边缘部分接合一起的半壳体8、9。该管道最好沿其长度密封，这可通过用凹形边缘部分内的弹性体或其它棒11密封缝隙而达到。纵向延伸突出部分10产生两个凹处12，其不能如图1所示那样仅通过在管道内扩展包层来密封。而且，图1的片6未解决该问题。

在余下图中示出了对该问题的解决方案。

图3示出了分裂管道7和用于将密封材料定位的两装置13;示出该装置之一置于该管道内，而示出另一装置待移动或另外置于适当位置。每一装置13包含使用时伸在管道内的第一部分14，使用时靠近该管道端部的第二部分15，以及密封材料16，其最好为树脂并最好为条形。密封材料16固定到第一部分14，最好围绕它涂覆。总之，我们建议第一部分14包含两个伸长脚，各涂覆有密封材料，管道的纵向延伸突起部10能够通过其间。因此，密封材料位于突起部的每一侧。

装置13可具有其它特征。例如，可配备装置17来将装置13的第二部件15（或另一部件）附接到管道上。这种装置17可包含通过其螺钉18或其它固定构件可穿过的孔。螺钉18可穿入突起部10。还可设置伸出部19或其它装置用来将棒或软线等固定在围绕该管道大约相隔180°设置的两装置13之间。这种棒或软线然后可用作对诸如可膨胀外壳一类设置在管道内的密封材料形成机械限定。

图4示出了具有放置于适当位置的两装置13的管道的末端视图。

图5A和5B分别示出了没有和具有围绕第一部分14设置的密封材料16的装置13。可看出该密封材料有一侧（如所绘出的底侧）的形状对应于凹口12（见图2），而其相对侧（如所绘顶侧）通常是平坦的且密封构件可顶着它封装。

图5B示出了另一特征，即两机构17。如果管道上将要插入螺钉的位置偏离装置13的中心这是有用的。用两个这种机构17，单个装置设计可用在例如图4所示两位置之任一处和在该管道的任一端。

图6A以透视图示出在远离第二部分15的一端具有拐角端的装置13。该拐角端可用作防止密封构件过份移进管道。机构19仅冲压成形或者由第二部分15的材料形成。图6B示出在将它变为图6A的装置的成形操作之前的一片金属或其它材料。

图7A和7B示出由电线或棒形成的装置13。

图8和9示出由本发明形成的管道密封，差别在于连接到装置13并用来顶着内部压力将密封构件21夹持在管道7内的机构20。在图8中弹性绳20从一装置13延伸到另一个，而在图9中每装置13装有密封构件21靠在其上的板或其它构件。

所示密封构件21包含已围绕电缆3缠绕然后沿该电缆滑入管道7的挠性、空心可膨胀外壳。当处在适当位置时则使它们膨胀，最好用空气或其它气体或非凝固液体，以形成要求的密封。可利用与一阀连通或包含阀的探头使它们膨胀。该阀最好是外壳的一部分，在膨胀之后允许除去探头。

图10中示出接头盒22。此时在一进入远程通信电缆3与两引出电缆23之间的分支接头封闭在通常管状的壳体7内。壳体7是分裂的以便可围绕接头安装它而无需接触电缆的自由端。因此它是所谓的“缠绕式”设计。

最好包含可膨胀外壳的密封构件环绕电缆3，而一个或多个第二外壳（在该图中隐藏）环绕并在分支电缆23之间。

图10中所用装置13不同于图8和9中所示出那些，其中固定件24的不同设计用于固定机构20，此处其包含弹性金属棒。

密封构件的壁一般最好是挠性的，因此能够与各种尺寸和/或不规则或粗劣形状的基片相符。它至少可包含三层，例如一层用作保持液体，一层提供机械强度例如顶住内部压力的张力强度、扯裂强度或刺穿阻力，以及一层用作通过在基片表面容纳小比例不规则性形成对基片的密封。因此该壁可包含金属（或金属化弹性材料或金属涂镀弹性材料）第一层，液体任意与之接触，以及诸如高密度聚乙烯一类与第三层一起与第一层为直接或间接的面对面关系并放置在第一层与基片之间的第二增强层。上述第三层可包含诸如橡胶或其它弹性体或泡沫一类的变形材料。

该壁每侧可包含例如分层金属薄膜和一层塑料材料。这种塑料层可使该壁自身热熔接以制成外壳。在该制品膨胀时被剪去而不是剥去的焊接或粘合的活叶最好沿密封构件的长度延伸，其中密封构件一般是圆柱形。然后可通过热冲压形成将在剥落状态下的简单焊接以封闭其尾端。

为机械强度可设置附加层，如定向的，例如双轴向定向或两层单轴向定向的诸如由商标Valeron已知的高密度聚乙稀。一种可能结构如下;仅仅给出尺寸。

共聚物    15-30微米

Valeron（商标）    40-160微米

Mylar（商标）    10-30微米

铝（作为一层或多层）    5-60微米

Mylar（商标）    10-30微米

线性低密度聚乙稀    0-80微米

共聚物    15-30微米

另一结构包含

Rayofix    T（商标）    75-125微米

聚酯“O”（例如Mylar）    75-125微米

铝    8-16微米

聚酯“O”（例如Mylar）    75-125微米

Rayofix    T    75-125微米

“Rayofix”材料是包含乙稀丁丙稀酸盐、丙稀酸以及乙稀族的三聚物。

Claims (26)

1、一种密封具有非均匀横截面的管道的方法，其包含：

(i)在管道内设置一用来将密封材料放置在非均匀的管道内表面的确定部分的装置；以及

(ii)在管道内设置至少可部分地堵塞管道的横截面的密封构件以致密封材料形成部分管道与部分密封构件之间的密封。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述管道穿过墙壁。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述管道包含部分电缆闭合壳体。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述管道密封形成在该管道的每端。

5、如权利要求3所述的方法，其特征在于：该管道一端是封闭的。

6、如任一前述权项所述的方法，其特征在于：该管道是一分裂管道。

7、如任一前述权项所述的方法，其特征在于：该管道具有内部纵向延伸的突起部。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于：该管道是分裂管道且纵向延伸突起部包含各管道部分的相互啮合部分。

9、如权利要求7所述的方法，其特征在于：设置该装置沿纵向延伸突起部的一侧或每侧将密封材料定位。

10、如任一前述权项所述的方法，其特征在于：该装置还将密封构件夹持在管道内。

11、如任一前述权项所述的方法，其特征在于该装置包含：

（a）使用时在管道内延伸的第一部分;

（b）使用时毗连该管道一端部的第二部分;以及

（c）固定于第一部分的密封材料;

该方法还包含将第二部分附接于该管道的尾端。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于：第二部分连接到该管道的内部纵向延伸突起部的一端。

13、如任一前述权项所述的方法，其特征在于：两个所述装置设置在包含半壳体的管道内，每装置设置在半壳体之间的接合处。

14、如任一前述权项所述的方法，其特征在于：电缆密封在管道内，设置密封构件密封电缆与管道之间的环形空间。

15、如任一前述项权所述的方法，其特征在于：密封构件是挠性和空心的，该方法包括使管道内的密封构件膨胀。

16、如权利要求15所述的方法，其特征在于：密封构件具有一孔直接通过一墙壁或在其墙壁之间，通过该孔可插入一探头，并具有一抽出探头便自动密封该孔的装置;该方法包括通过该孔插入探头，通过探引入将加压介质引入该构件，及抽出探头。

17、用于形成管道密封的一套配件，其包含：

（a）可设置在管道内用于将密封材料放置在管道内表面的确定部分的装置;以及

（b）至少可部分堵塞管道的横截面的密封构件，以致密封材料形成部分管道与部分密封构件之间的密封。

18、一套用于形成电缆闭合构造的配件，其包含：

（a）如权利要求17所述用于形成管道密封的整套配件;以及

（b）一管道。

19、如权利要求18所述的成套配件，其包含权项17所述的两装置（a）和构件（b），其中之一用来在管道每端形成密封。

20、如权利要求18或19所述的成套配件，其特征在于：管道是分裂管道。

21、如权利要求20所述的成套配件，其特征在于：该管道具有内部纵向延伸的突起部。

22、如权利要求17-21所述的成套配件，其特征在于：所述装置或每一装置包含：

（a）使用时在管道内延伸的第一部分;

（b）使用时邻接管道的末端的第二部分;以及

（c）固定到第一部分的密封材料。

23、如权利要求17-22所述的整套配件，其特征在于：该装置包括密封材料。

24、如权利要求23所述的成套配件，其特征在于：密封构件是挠性和空心的并可在管道内膨胀。

25、如权利要求24所述的成套配件，其特征在于：

密封构件具有一孔直接通过一墙壁或在其墙壁之间，通过该孔可插入一探头，并具有一当抽出探头便自动密封该孔的装置。

26、如权利要求25所述的成套配件，其特征在于：该孔由内部活叶密封。

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