CN1142286A

CN1142286A - 环境密封

Info

Publication number: CN1142286A
Application number: CN95191839A
Authority: CN
Inventors: A·旺比克
Original assignee: Raychem NV SA
Current assignee: Commscope Connectivity Belgium BVBA
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 1997-02-05
Also published as: KR970701440A; CZ234196A3; AU703810B2; EP0748532A1; GB9403838D0; ES2119397T3; HU9602185D0; JP3543007B2; NO963567L; AU1714695A; US5776277A; ATE168833T1; DK0748532T3; DE69503612D1; WO1995023448A1; JPH09509560A; BR9506905A; NO319732B1; RU2126578C1; CZ288808B6

Abstract

一种装置(1)，它能与一外部加压件(25)协同工作，在两个或多个细长基体以及这些基体于其中延伸的空心套之间形成一密封，此装置(1)包括：(i)一根细长支承件(2)以及(ii)两个或多个细长柔性片件(3，4)，每个片件包括一种密封材料，这种材料是(a)非热熔的，(b)相对于支承件(2)是固定的，(c)沿细长支承件(2)的侧向延伸，装置(1)在使用中位于细长基底之间，使得一第一柔性片件绕一第一细长基底的周边至少是部分地延伸，而使一第二柔性片件绕一第二细长基底的周边至少是部分地延伸，结果在同期内作用于基体和此装置上而朝外作用到所述空心套上的外部加压件(25)的作用相互配合下，于所述细长基体与空心套之间构成一密封单元。

Description

环境密封

本发明涉及一种用于在两个或多个细长基体，例如电缆或导管和一环绕这些细长基体的空心套之间进行密封的装置。本发明的具体应用包括在一管道或在一编接盒内密封电缆或导管.本发明将主要通过管道密封(这个词包括“馈通”)来说明，但本发明还适用于其它密封情形，包括编接盒、导管保护与绝缘垫圈。本发明具体涉及到这样一种装置，用以在两个或多个细长基体与一空套之间形成密封，特别是用于存在有多个基体的情形。这样，本发明就特别适用在管道内的许多电缆之间或是在电缆接头中的电缆分岔处进行密封。

当在一空心套，例如在一管道或是在一编接盒中插入有许多细长基体情况下，就不仅需要在这些基体的朝外表面和基体放置的空套之间进行密封，还需对这些细长基体本身之间的间隙进行密封。在编接盒的先有技术中，众所周知的是把某种热响应材料例如热熔材料设置在从一编接盒套中引出的两个或多个电缆之间，以在这些电缆之间形成密封。

举例来说，美国专利文件4,095,044号描述了一种用于纳置多个电缆的编接盒，该编接盒包括形成一外套的两个半壳体以及设在此外套每个端部上且构型成能接纳两个或多个电缆的适配器。这种适配器包括一种热响应材料，例如热熔材料，同时包括接纳进入的电缆用的纵向槽。此适配器还包括有例如铜制的导热片，它可把热从位于外套中的加热器传递给上述热响应密封材料。与拟密封的电缆数目无关，都只用到一个适配器，这种适配器的形状与尺寸则因引出的电缆数目的不同而异。

其它一些专利说明书公开了一种适配器的使用，它设在分岔处的电缆之间，且包括有一种例如热熔材料的热响应材料，这种材料熔融密封于这些电缆的周围，这些说明书有英国专利GB-A-2198594，英国专利GB-A-222737与美国专利US-A-4095044等。

上面先有技术说明书所描述的适配器一般是同一种热缩套或空套结合使用，而用来使所述套收缩的热还起到激活热响应材料的作用。

还知道可用一种柔性的可充气的空心气囊来密封通过一管道的电缆与此管道壁本身之间的空隙。这种技术例如有WO92/19034之中所说明的，其中描述了一种可充气的气囊，使用时，将一个探针插过此气囊壁部上的一个孔向其中引入加压介质使之膨胀，同时设置一种凝胶材料在将探针撤出时密封所述孔。这种可充气的气囊能用来在通过一管道的单根电缆的周围形成密封，即将气囊包绕到此电缆的周围，将这一由气囊围绕的电缆插到管道内，然后给此气囊充气。对于管道中或是在编接时有两根电缆的情形与此类似，这时可以在充气前将两个所述的气囊包绕住这两根电缆并设定在这两根电缆之间。

本发明提供了另外一种装置，其适于用来在管道或是在一编接盒内例如当其中存在两个或多个电缆时，在这些电缆之间提供密封。

本发明提供了一种装置，它能与一外部加压件协同工作，以在两个或多个细长基体与这些基体所伸入的一空心套之间形成一个密封单元，这种装置包括：

i)一个细长的支承件，以及

ii)两个或多个细长的柔性片件，每个柔性片件包括一种密封材料，该材料(a)是非热熔的，(b)相对于上述支承件固定，和(c)沿此支承件的侧向延伸，

使用时，这种装置设置在上述细长基体之间，使得所述柔性片件中的一第一片件绕所述细长基体中的一第一个的周边的至少一部分延伸，而所述柔性片件中的一第二片件则绕所述细长基体中的一第二个的周边的至少一部分延伸，结果在与朝内作用于基体和此装置上而朝外作用到所述空心套上的外部加压件的作用相互配合下，于所述细长基体与空心套之间构成一密封单元。

术语“非热熔的”是用来将本发明所用的密封材料与前述先有技术中所用的热响应的热密封粘合材料相区别。本发明中所用的非热熔材料最好要能在约110～120℃间有良好的流动，而在约60～70℃之间有足够的流动性，以便自身粘牢。特别理想的这种材料是玛脂。这种材料所具有的TMA(热力学分析)行为最好与图7曲线中所示的类似。这种材料在TMA测试中应在100～150℃范围，更好是在105～130℃范围，而最好是在约110～120℃范围内显示出10％的尺寸变化。

当我们说在细长基体与空心套之间形成了“一密封单元”时，是指不可能有例如潮气等污染物通过此围绕着电缆的密封组件。但是，这并不要求在包含所述基体的空心盒的任一给定的剖面上、在安装好的装置和外部压力件上都具有完善的密封。

上述装置的细长支承件最好取一条带状形式，并设有两个密封材料的柔性片件，它们分别结合到带状支承件的第一与第二主面上。所述密封材料片件最好包括具有高压缩系数的材料。特别适用于上述密封材料片件的材料是玛脂、凝胶或橡胶。

玛脂特别适于用作这种装置的片件的材料，具有高的压缩系数，但同时又具有最小蠕变性质的材料是有利于上述目的的材料。这种装置的片件所用材料的一个有利性质是，在安装所述装置使其与外部压力件配合来形成一密封时，这种材料可在细长基体之间易于流动并可以被压缩，但在一定时间之后，这种材料是稳定的，不会发生蠕变且具有很高的机械强度。这样一种理想材料就是玛脂，且最好是这样一种玛脂，即它具有129℃的软化点(接ASTM E28测量时)，和在23℃接受滚筒剥离试验(根据QAPK 027试验)时具有130N/25mm的剥离强度。较好的玛脂还要具有大于160N而最好大于250N的剪切强度(按照IS04587测试时)。适用于本发明的玛脂具有很高的一般为100％的压缩系数。这样有助于所述片件在安装这种装置时易于流动。理想的一种玛脂当根据ASTM D1321的针入法试验(5秒，50克)时，所显示的针入硬度应为25～35(×10^-1mm)，特别是约为28(×10^-1mm)；或是一种针入硬度：35～45(×10^-1mm)，特别是约为40(×10^-1mm)，而当根据ASTM D1321针入硬度试验(5秒，100克试验)时，针入硬度应为35～45(×10^-1mm)，特别是约为40(×10^-1mm)；或是约为55～65(×10^-1mm)，特别是约为60(×10^-1mm)。

上述玛脂片件较理想的厚度约为2～4mm，最好约为3mm。

对于所述装置的片件的材料可以用上述的玛脂，或者可用一种凝胶来取代或补充玛脂。可以用经油软化(Oil-extension)的聚合材料来形成凝胶。这种聚合材料则可以是交联的。申请人建议，这种凝胶在用Stevens-Volland结构分析仪测定的室温硬度应大于45g，更好是大于50g，而最好是大于60g。它的应力松弛应小于12％，更好是小于10％而最好是小于8％。按ASTM D638测定的室温极限伸长率应大于60％，更好是大于1000％，而最好是大于1400％。在100％应变下的抗张模量应至少是1.8，而更好至少是2.2MPa。一般，压缩系数应小于35％，用具有刚性嵌段和橡胶态嵌段的石油嵌段共聚物进行软化来制取合适的凝胶。这方面的例子包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯型的三嵌段共聚物(例如周知的壳牌shell Trade Mork Kraton中的G1650、1651和1652，等等)。这种嵌段共聚物的量在凝胶总重中所占的数量可以是5～35％，更好是6～15％，而最好是8～12％。上述共聚物的数量和它的分子量可以改变，以给出所需的物理性质，例如硬度等。

本发明的装置可与一外部加压件协同工作来形成所述密封单元。这种外部压力件所施加的压力应为约2～4巴，最好约为3巴。

为此，本发明的一第二方面包括一组部件，这些部件则包括依据本发明第一方面的一个或多个装置，以及一个外部加压件。此外部压力件是一空心件，其中可以设置待密封的所述装置与基体。外部压力件可以用任何适当的方式激活，以产生一向内的压力。

能够在所述装置与基体上提供一向内压力并能在外套上提供一向外压力的任何适当的外部加压件都是可以采用的。特别是通过混合两种成份导致起泡的例如泡沫材料的那种材料。但最好是前面述及的在WO92/19034中所描述的柔性的空心密封件。WO92/19034的整个公开的内容已综合于本申请中作为参考。类似的制品还描述于WO93/03302和PCT申请的PCT/GB93/01810中，它们之中所公开的整个内容也综合于此作为参考。

本发明还提供了一种方法，其采用根据本发明第二方面的这组部件，在两个或多个细长基体与一个空心套之间形成一密封单元，这种方法包括：

(i)将所述装置(一个或多个)固定到一第一基体上，使所述装置的一第一柔性片件围绕着此第一基体的周边的至少一部分，

(ii)将所述装置相对于第一基体滑入其中已存在有其它基体的外部加压件中，使得一第二片件围绕着此第二基体的周边的至少一部分，

(iii)将(ii)中形成的组合件定位到空心套内，和

(iv)使外部加压件在(ii)中形成的组合件上施加一向内压力，同时对空心套施加一向外压力，以在基体与空心套之间实现一密封单元。

最好让本发明的装置在步骤(iv)之前使此装置的各个片件在通向外部加压件时只作部分延伸，而在步骤(iv)之后它则延伸至此外部加压件。

尽管据以上所述本发明包括了两个或多个细长柔性片件，但最好是使这种装置只包括两个细长的柔性片件，每个片件沿所述细长支承件的横向延伸到其两侧。本发明的一个主要优点是，当需要在一个具有例如五个或多个基体的空心套的情形下来形成密封单元时，仅需应用两个或多个各只包含两个柔性片件的上述装置便可以做到。这可以通过后面描述的具体实施例获得最清楚的认识。只须采用多个本发明的装置就能用相同类型与规格的装置，用以在从两个至多个(例如七个或更多个)的基体之间进行密封，这一事实使得本发明与例如美国专利4,095,044号一些先有技术专利所描述的方法相比具有创造性，在该项美国专利中，依据从编接盒中引出的电缆的个数，在分岔区中需要用不同设计的接合器。

本发明装置中的片件最好用离型层例如离型纸覆盖。这在密封材料如通常所希望的那样具有一粘性外表面时尤其重要。在双片件装置的一种较理想的情形中。最好有两个离型纸。最好是，一第一离型纸是从中央支承件延伸到此支承件在两个片件之间的一侧，然后弯回到此装置的第一片件的向外表面之上。第二离型纸则以类似的方式从两个片件之间的中央支承件的相对侧上伸展，然后再弯回到第二片件的外表面上。这样就特别容易除去离型纸来安装所述装置。这也允许用一步方式来除去离型纸。

所述装置的各片件的长度应在50～70mm范围内，最好是约为60mm，而每个片件的宽度则应在30～70mm之间，而根据应用情形，最好是约为40mm或是约为60mm。

上述的本发明的方法对于安装所述装置是一种特别简易的方法。所述装置最好设有连接件使其固定到一第一基体上，从而能使此装置在安装时相对于基体所作的无意识运动减至最少。

在除去离型层后，最好对露出的表面喷以润滑液以方便将所述装置插入细长基体之间。这将在以后相对于具体实施例加以说明。

下面参看附图以举例方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1是本发明的装置的透视图；

图2A是通过图1中的装置的端视剖面图，其具体示明了覆盖玛脂片件的离型纸的位置；

图2B是图1与2中装置的侧视图，其表明这种装置的结构，

图2C与2D分别是图2B中所示装置的侧视图与端视图，其表明此装置的相对尺寸；

图3示明依据本发明与图1与2中的装置一起使用，以形成密封的外部加压件；

图4示明一系列共九个步骤，用来阐明将图1与2中的装置安装到从图3所示的外部加压件伸出的多个电缆之间；

图5是图1与2中的装置以及图3中的外部加压件用来在位于一管道内的多个电缆之间进行密封的端视图；

图6示明应用图1和图2中的一个或多个装置在二至十二个电缆的不同布置形式之间来提供密封；和

图7是一曲线图，其示明用在本发明装置中的一材料的较理想的TMA行为。

参见附图，图1所示为本发明的装置1，其包括一个细长的支承件2，它是一条厚约2mm，宽约10mm，而长约150mm的塑料带。将玛脂片件3与4相对于塑料带2安装，例如粘合到此带的平整表面上，并在此塑料带的中央段上方延伸约60mm。各玛脂片件安装到塑料带2的一个相对的主面上。此外，各玛脂片件3，4包括一个安装到塑料带2上的中央部5和从塑料带2在侧向上伸展的侧向折叶6与7。各玛脂片件3与4的表面由离型纸8覆盖住(可从图2中清楚看到)。在玛脂片件3、4的每一端设有以泡沫塑料块9形式的阻挡件，该阻挡件起到使玛脂片件在使用时沿塑料支承带2的纵向移动减至最小的作用。塑料支承带2还包括有标志线10，它用来在安装所述装置时指明一外部加压件的正确安装位置。最后，图1中的装置还包括有安装在此装置的塑料支承带2上的系带11。这些系带11也用来在安装所述装置时使用，起将此装置固定到从管道中引出的其中一个电缆上的作用，以避免此装置与电缆之间发生相对运动。所述装置的玛脂片件的宽度W例如为40mm或60mm，这要取决于电缆的尺寸以及此装置所用的外部加压件的尺寸。宽度约40mm是最宜用于(安装位置中)直径约60至80mm的外部加压件，而宽度约为60mm则最宜用于(安装位置中)直径大于约80mm的外部加压件。

图2B是表明所述装置的结构的侧视图。塑料带2载有定位标志10同时有一个用来固定到系带11上的孔11’，条带2穿过所述装置。带上安装有泡沫塑料挡件9，中央可看到有玛脂片件3与4。

图2C与2D分别是图2B中所示装置的平面视图与端视图，以表明依据本发明一优选实施例的相对尺寸。塑料带2的宽度a为10mm，泡沫塑料挡件9的宽度b为16mm。塑料带2中的孔的直径h为4mm。塑料带2的各端，带2中的孔11’，泡沫塑料挡件9的端部以及玛脂片件3、4之间的距离为C，它在各个情形中都是15mm。玛脂片3、4中的带2的每一侧的宽度均记为d，其是12mm。玛脂片件3、4的长度l为60mm，而塑料支承带2的总长是180mm。参照图2A所示，玛脂片件的宽度W是40mm或是60mm。

现在参看图2D，支承带2的厚度Y为2mm，玛脂片件3、4的厚度t为3mm。泡沫塑料挡件9的内表面之间(在短向上)的距离，以及在玛脂片件3与4的内表面之间的距离Z是4mm。泡沫塑料挡件9的内表面之间(在长向上)的距离P是12mm。所述装置的整个厚度T是16mm。

图3示明一外部加压件25，它可与图1和2中的装置一起使用，以在例如一管道和通过此管道的多个电缆之间形成密封。图3中的外部加压件25包括一种柔性的密封气囊13，后者最好具有不可伸展的壁部14，在壁部之间可引入加压的流体例如空气15。壁部14的外表面可以设置例如玛脂之类的密封材料16，以填补其中设有外部加压件25的管道表面中的不规则处。外部加压件25的密封气囊13的壁部14中可以设置一个孔，通过这个孔可以放入一探针并将加压空气15引入(为简明起见未于图中示明)。此孔可用例如凝胶密封。以上情形已在前述的早期专利申请WO92/19034、WO93/03302以及PCT申请PCT/GB93/01810中描述到。

图4中给出的一系列操作步骤(A至I)是用来将图1和2中的装置定位到电缆17之上并插入图3的外部加压件25内。装置1在图A中基本上取平放定向，在图B中，此装置的片件3与4稍微相互分开，并从第一个玛脂片件3上除下离型纸8’。然后如图C所示，将润滑油10加到玛脂片件3的表面上。接着如步骤D所示，从片件4上除下另一张离型纸8”，而如图E所示再将润滑油10加到裸露的玛脂片件4的表面上。在步骤F，还将润滑油10加到塑料支承带2的裸露表面上。在步骤G，前几个图中的装置1业已用图1所示的系带11安装到第一电缆12上。这时的安装要使得一个玛脂片件3的绕电缆17的周边作部分延伸，而使此装置的另一个片件4从电缆17向外突伸。三个另外的电缆18、19与20在电缆17附近延伸，为清楚起见，以上情形均以背面剖开的构型示明于各个图4G、4H与4I中。如图G所示，电缆17与其相邻的电缆18、19与20是由图3中的外部加压件25所包围。下一个步骤如图H所示，则是将装置1相对电缆17滑送到电缆17之上，以便它能进入外部加压件25内。这种滑动继续进行到外部加压件25的端部与图1中所示的装置1上的标志线10对准。从图4的H与I可以看到，在激活外部加压件25(通过给密封气囊13充气)之前，装置1的片件3与4只朝外部加压件25延伸一部分的距离而并不能够到它。

图5为端视图，其表明在将空气15注入到外部加压件的气囊壁部之间使其气囊充气后位于管道21中的图4I中的结构。从此图可以看到，通过将玛脂片件3与4同外部加压件在各个电缆17、18、19与20和管道21之间相组合形成了一个完整的密封单元。在这种安装位置下，片件3、4业已受压向外(通过外部加压件所产生的内向力的作用)并同外部加压件相接触。同时，外部加压部25的已充气的气囊13业已施加一外向压力而同管道壁的整个内表面接触。

图6A至6D是示意图，其表明怎样可以利用一个本发明的装置在下述情形下形成密封：在直径相同的两个细长基体之间(见图6A)，在直径不同的两个细长基体之间(见图6B)，在三个细长基体之间(见图6C)或是在四个细长基体之间(见图6D)。图6E至6G表明如何能用两个本发明的装置分别在五个、六个与七个细长基体之间形成密封。图6H至6J表明如何能用三个本发明的装置分别在八个、九个与十个细长基体之间形成密封，而图6K和6L则表明如何能用四个本发明的装置分别在十一个和十二个细长基体之间形成密封。利用多达四个或更多个的本发明的装置来对上述个数或更多的细长基体进行密封，在这本说明书所说明的普遍原理指引下，对于本技术领域中的技术人员来说是显而易见的。

图7是前面提到的一种TMA(热力学分析)的曲线图。

Claims

1.一种装置，它能与一外部加压件协同工作，以在两个或多个细长基体与这些基体所伸入的空心套之间形成一个密封单元，该装置包括：

i)一个细长的支承件，以及

ii)两个或多个细长的柔性片件，每个柔性片件包括一种密封材料，该材料(a)是非热熔的，(b)相对于上述支承件是固定的，和(c)沿此支承件的侧向延伸，

使用时，该装置设置在上述细长基体之间，使得所述柔性片件中的一第一片件绕所述细长基体中的一第一个的周边的至少一部分延伸，而所述柔性片件中的一第二片件则绕所述细长基体中的一第二个的周边的至少一部分延伸，结果在同朝内作用于基体和此装置上而朝外作用到所述空心套上的外部加压件的作用相互配合下，于所述细长基体与空心套之间构成一密封单元。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：上述细长支承件取一条带的形状，并设有两个密封材料的柔性片件，它们分别结合到所述条带的第一与第二主面上。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：一第一离型层是从中央支承件延伸到在两个片件之间的此支承件的一侧，然后弯回到所述装置的片件的第一片件的向外表面之上，而一第二离型层从两个片件之间的中央支承件的相对侧上延伸，然后弯回到第二片件的外表面之上。

4.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于：所述密封材料的片件所用材料包括玛脂、凝胶或橡胶。

5.一组部件，它包括依据上述任一项权利要求的一个或多个装置以及一个外部加压件，此外部加压件是一可在其中能设置所述装置和待密封的基体的中空件，且此外部加压件可用任何适当装置激活来产生一向内和一向外的压力。

6.如权利要求5所述的一组部件，其特征在于：所述外部加压件包括一个能够由一加压介质例如空气进行充气的可充气的柔性气囊。

7.如权利要求6所述的一组部件，其特征在于：所述气囊包括一个通过其中一壁部上的孔，经由这个孔可设置一使此气囊充气的探针，而这个孔可以由一凝胶层密封。

8.一种使用如权利要求5、6或7所述的一组部件的方法，其在两或多个细长基体和一空心套之间形成一密封单元，此方法包括：

(i)将所述装置(一个或多个)固定到一第一基体上，以使所述装置的一第一柔性片件围绕着一第一基体的周边的至少一部分；

(ii)将所述装置相对于第一基体滑入其中已存在其它基体的外部加压件中，以使得一第二片件围绕着一第二基体的周边的至少一部分；

(iii)将(ii)中形成的组合件定位到空心套内；和

(iv)使外部加压件在(ii)中形成的组合件上施加一向内压力，并对空心套施加一向外压力，从而在基体与空心套之间实现一密封单元。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：在上述步骤(iv)之前使所述装置的各个片件向外部加压件只作部分延伸，而在步骤(iv)之后则延伸至此外部加压件。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于：用一个所述装置在一空心套内的二、三或四个基体之间形成一密封单元。

11.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于：用两个所述装置在一空心套内的五、六或七个基体之间形成一密封单元。

12.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于：用三或多个所述装置在一空心套内的八个或更多个的基体之间形成一密封单元。