CZ13967U1

CZ13967U1 - Cable seal

Info

Publication number: CZ13967U1
Application number: CZ200314881U
Authority: CZ
Inventors: Josef Ing. Csc. Brettl
Original assignee: Josef Ing. Csc. Brettl
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2004-01-26

Description

Kabelová ucpávka Oblast technikyCable gland Technical field

Technické řešení se týká ucpávek, sloužících k těsnění míst, kde kabely procházejí stěnou nebo přepážkou, přičemž je třeba zamezit v těchto místech průchodu par, plynů či kapalin, a to i pod relativně vysokým tlakem. Dále se jedná o oblast, kde do ucpávek je zabudován i prvek pro zajištění požární odolnosti takového průchodu.The invention relates to gaskets for sealing where cables pass through a wall or partition, while avoiding the passage of vapors, gases or liquids, even at relatively high pressures. Furthermore, it is an area where an element to ensure the fire resistance of such a passage is incorporated into the seals.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současnosti jsou známy různé druhy kabelových ucpávek, v některých případech odolné pouze proti odstřikující vodě, ale také proti kapalinám, nej častěji opět proti vodě, která může být i pod určitým přetlakem. Ucpávky, bránící vniknutí odstřikující vody, se používají často u průchodů kabelů ěi kabelových svazků u motorových vozidel. Zde se jedná o zátky s otvorem či s otvoiy a kde kontakt ucpávky s povrchem kabelu je zajišťován pružností materiálu ucpávky. Takové ucpávky, resp. průchodky, vykazují relativně malou přítlačnou sílu mezi kabelem a ucpávkou a tomu také odpovídá relativně nízká schopnost těsnění. Vyšší těsnicí schopnost vykazují ucpávky, používané příkladně k utěsnění kabelů na vstupu do elektrických vypínačů, kde na kabel se navlékne pryžový prstenec, který se v místě průchodu axiálně stlačí dutým šroubem, čímž se vyvodí radiální rozšíření materiálu ucpávky a tím se i vyvodí tlakové předpětí vůči těsněným plochám kabelu i pouzdra. Na tomto principu pracují i kabelové ucpávky větších rozměrů, upravené také pro těsnění průchodu více kabelů. Zde je ovšem třeba řešit jednak problém odolnosti proti relativně vysokým axiálním silám, pokud ucpávka má relativně větší plochu a těsní relativně vysoké tlaky, jednak problém vhodného sestavení ucpávky pro případy, kdy nelze počítat s nasazením, resp. navlečením ucpávky, a i jejího příslušenství typu přírub, apod., přes konce kabelu nebo kabelů, ale kde je nutné ucpávku nasazovat před montáží bočně. V takových případech se používá dělených těles, a to jak děleného tělesa ucpávky, tak i děleného tělesa příruby. Takové provedení je příkladně známé ze spisu EP 0899493, kde se použije těsnícího prstence s dělící rovinou, zde konkrétně probíhající pod určitým úhlem vůči radiální rovině. Co se týče zábrany proti vytlačení ucpávky ochrannou trubkou, je známo určité opření přítlačných přírub či kotoučů o některou část průchozí ochranné trubky. Také je známo vytváření obvodových výstupků uvnitř ochranné trubky, které mají mimo jiné bránit posunutí těsnícího elementu v ochranné trubce.Currently, various types of cable glands are known, in some cases resistant only to splashing water, but also to liquids, most often again to water, which may be under a certain overpressure. Seals preventing the ingress of splashing water are often used for cable passages or wiring harnesses in motor vehicles. These are plugs with holes or openings and where the contact of the seal with the cable surface is ensured by the elasticity of the seal material. Such seals, respectively. The grommets have a relatively low contact force between the cable and the gland and this also corresponds to the relatively low sealing capability. Seals used to seal cables at the inlet of electrical circuit breakers exhibit a higher sealing capability, where a rubber ring is threaded onto the cable, which is axially compressed by a hollow screw at the passageway thereby generating a radial expansion of the seal material and thus sealed cable and housing surfaces. Larger cable glands work on this principle, also designed to seal multiple cables. Here, however, it is necessary to solve the problem of resistance to relatively high axial forces, if the seal has a relatively larger area and seals relatively high pressures, and the problem of a suitable assembly of the seal for cases where it is not possible to count on it. threading the gland, and its flange-type accessories, etc., over the ends of the cable or cables, but where it is necessary to install the gland laterally. In such cases, split bodies are used, both the split seal body and the split flange body. Such an embodiment is known, for example, from EP 0899493, where a sealing ring with a separating plane is used, here in particular running at an angle to the radial plane. Regarding the blockage against the squeezing of the gland by the protective tube, it is known to support the pressure flanges or discs on some part of the through protective tube. It is also known to form circumferential protrusions within the protective tube, which are to prevent, among other things, the displacement of the sealing element in the protective tube.

Taková řešení vyhovují poměrně dobře požadovanému účelu, ovšem při namáhání vyššími tlaky již není proti posouvání těsnícího elementu vnitřní výstupek v ochranné trubce dostatečnou překážkou, pokud je malý, nebo naopak působí nežádoucí deformace tělesa těsnícího elementu, pokud je příliš velký. Co se týče opření vnější přítlačné příruby o okraje ochranné trubky, pak zde nastávají při vyšších tlacích dva typy problémů. Jednak může docházet vlivem dělené kon35 strukce takové příruby k její větší deformaci právě v blízkosti dělící linie, což buď vyžaduje mimořádně silnou konstrukci takové příruby, nebo to může působit při vyšším namáhání nežádoucí deformaci této příruby a tím i nepřípustnou deformaci těsnícího elementu, s možným následkem ztráty těsnosti celé kabelové ucpávky.Such solutions meet the desired purpose quite well, but under high stresses, the inner protrusion in the protective tube is no longer an obstacle to displacement of the sealing element when it is small, or, on the contrary, undesirable deformation of the sealing element body, if it is too large. As for supporting the outer pressure flange on the edges of the protective tube, there are two types of problems at higher pressures. On the one hand, due to the split end of the flange of the flange, it may become more deformed just in the vicinity of the dividing line, which either requires an extremely strong construction of the flange, or may cause undesirable deformation of the flange and thereby impermissible deformation of the sealing element. loss of tightness of the whole cable gland.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nevýhody se řeší v podstatné míře a vytvoření kabelové ucpávky poměrně lehké a přitom odolné a spolehlivé konstrukce se dosahuje kabelovou ucpávkou podle předkládaného technického řešení, která obsahuje dvojici těsnících elementů, uložených v ochranné trubce okolo těsněných kabelů a stlačovaných v axiálním směru přírubami, a kde podstata spočívá v tom, že alespoň vnější příruby sestávají ze dvou plošných částí, kde každá z těchto plošných částí je dě45 lená na alespoň dva segmenty, upravené pro bočné obložení již instalovaných kabelů, přičemž vždy vnější z těchto plošných částí přesahuje po alespoň 65 % svého vnějšího obvodu vnitřní průměr ochranné trubky. Výhodné je, jestliže dělící linie mezi segmenty vnitřní plošné části a vnější plošné části každé, alespoň vnější příruby jsou navzájem různoběžné. Zvláště výhodné je,These disadvantages are solved to a large extent and the formation of a cable gland of relatively lightweight yet durable and reliable construction is achieved by a cable gland according to the present invention comprising a pair of sealing elements housed in a protective tube around sealed cables and compressed axially by flanges; The principle is that at least the outer flanges consist of two planar portions, each of said planar portions being divided into at least two segments, adapted to laterally trim the cables already installed, each of which extends over at least 65% of its planar portions. outer diameter inner diameter of protective tube. Preferably, the dividing line between the segments of the inner surface and the outer surface of each, at least the outer flanges, are mutually parallel to each other. It is particularly preferred that

-1 CZ 13967 Ul jestliže dělící linie mezi segmenty vnitřní plošné části a vnější plošné části každé, alespoň vnější příruby svírají spolu úhel od 30 do 90 úhlových stupňů. Také může být výhodné, jestliže počet segmentů vnější plošné části každé vnější příruby je větší, než počet segmentů příslušné vnitřní plošné části této vnější příruby. S výhodou jsou vždy vnější a vnitřní příruby přes k nim přísluš5 ný těsnící element k sobě navzájem stahovány alespoň čtyřmi stahovacími šrouby a současně obě vnější příruby, opřené zvenku o konce ochranné trubky, jsou k sobě navzájem stahovány alespoň jedním průchozím šroubem. Výhodou je také, jestliže systém kabelové ucpávky obsahuje mezi těsnícími elementy ještě protipožární ucpávku z nehořlavého materiálu. Alternativně může být výhodou, jestliže v systému kabelové ucpávky je po vnějších stranách těsnících elementů ío upravena trubka nebo tunel, obsahující protipožární ucpávku z nehořlavého materiálu. Konečně může být výhodou, jestliže alespoň v jednom stahovacím šroubu je vytvořen průchozí axiální otvor, ve kterém je uložen ventil, upravený pro připojení kontrolního zařízení těsnosti vnitřního prostoru kabelové ucpávky.If the dividing line between the segments of the inner surface and the outer surface of each, at least the outer flanges form an angle of between 30 and 90 degrees of angle. It may also be advantageous if the number of segments of the outer surface of each outer flange is greater than the number of segments of the respective inner surface of the outer flange. Advantageously, the outer and inner flanges are each tightened to each other by at least four tightening screws, and at the same time the two outer flanges, supported from the outside by the ends of the protective tube, are tightened to each other by at least one through-screw. It is also advantageous if the cable gland system also contains a fire-resistant gland of non-combustible material between the sealing elements. Alternatively, it may be advantageous if, in the cable seal system, a pipe or tunnel is provided on the outside of the sealing elements 10 containing a fire seal of a non-combustible material. Finally, it may be advantageous if at least one tightening screw is provided with a through axial bore in which a valve adapted to connect the tightness monitoring device of the interior of the cable gland is provided.

Tím se dosáhne vytvoření lehké a relativně levné kabelové ucpávky, která je jednak vysoce spo15 lehlivá a současně umožňuje snadnou výrobu i montáž. Skládané příruby lze snadno vyrábět z plochého materiálu bez soustružení a přitom v konfiguraci podle- předkládaného technického řešení vykazují vysokou pevnost a odolnost proti deformaci i za vysokých těsněných tlaků, čímž se při nárůstu tlaků déle zachovává nezměněný tvar těsnících elementů a tím se zachovává i jejich plná těsnící schopnost. Přitom uložení systému kabelové ucpávky v ochranné trubce, se zakotvením proti axiálnímu posunutí či vysunutí vlivem tlakového rozdílu pomocí přesahujících vnějších plošných částí vnějších přírub, má také předpoklady pro snášení vyšších axiálních sil, aniž by se, po relativně delší dobu nárůstu tlaku, deformace příslušné vnější plošné části vnější příruby přenášely na vnitřní plošnou část této vnější příruby a způsobovaly tak předčasnou nežádoucí deformaci příslušného těsnícího elementu, s následkem předčasné ztráty jeho těsnící schopnosti.This results in a lightweight and relatively inexpensive cable gland that is both highly reliable and easy to manufacture and assemble. The folded flanges can be easily manufactured from a flat material without turning, yet in the configuration of the present invention they exhibit high strength and deformation resistance even at high sealed pressures, thereby maintaining the unchanged shape of the sealing elements for longer and thereby maintaining their full sealing ability. In this connection, the mounting of the cable gland system in the protective tube, with anchoring against axial displacement or extension due to the pressure difference by means of overlapping outer surface portions of the outer flanges, also has the prerequisites for bearing higher axial forces. the surface portions of the outer flange transferred to the inner surface portion of the outer flange causing premature undesirable deformation of the respective sealing element, resulting in premature loss of its sealing ability.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Technické řešení je dále podrobněji popsáno a vysvětleno pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je kabelová ucpávka v příkladném provedení znázorněna v podélném svislém řezu, na obr. 2 je pak v půdorysu patrný tvar vnitřní plošné části, sestávající ze dvou segmentů a použité pro vnitřní i vnější přírubu, na obr. 3 je pak ještě v půdorysu patrný tvar těsnícího elementu, s vyznačením jeho dělící linie, načež konečně na obr. 4 je, opět v půdorysu, při pohledu zevnitř z těsnící soustavy, patrná sestava vnější příruby, s patrným obvodem vnější plošné části vnější příruby, s viditelnou vnitřní plošnou částí této vnější příruby a se znázorněnou vzájemnou polohou dělících linií jednotlivých segmentů příslušných plošných částí této vnější příruby.The technical solution is further described and explained in more detail with the help of the attached drawings, where in Fig. 1 the cable gland in the exemplary embodiment is shown in longitudinal vertical section, in Fig. 2 there is a plan view of the inner planar part consisting of two segments. Fig. 3 shows the shape of the sealing element with its dividing line in plan view, and finally, Fig. 4 shows, again in plan view, the outer flange assembly as seen from the inside of the sealing system. an apparent circumference of the outer surface portion of the outer flange, with a visible inner surface portion of the outer flange and the relative position of the dividing lines of the respective segments of the respective surface portions of the outer flange shown.

Příklad provedení technického řešeníExample of technical solution

Kabel 10 je těsněn ve stěně 20 pomocí soustavy kabelové ucpávky, obsahující do ochranné trubky 21 vložené pryžové těsnící elementy 3, sestávající ze dvou částí 31, 32, kde v každé takové části 31. 32 jsou vytvořeny axiální otvory 311, resp. 321 pro stahovací šrouby 6 a pro průchozí šrouby 2- Těsnící elementy 3 jsou, pomocí stahovacích šroubů 6, stlačeny, a to přes na sebe vždy uložené vnější plošné části 1 a vnitřní plošné části 2, příslušející vnější přírubě a vnitřní plošné části 4 a vnější plošné části 5, příslušející vnitřní přírubě. Přitom každá plošná část 1, 2, 4, 5, a také těsnící elementy 3, jsou zde děleny vždy na dva segmenty. To umožňuje montovat uvedené plošné části i, 2, 4, 5 i těsnící elementy 3 z boku na kabely 10. již instalované do ochranné trubky 21. Průchozí šrouby 7 jsou přitom uloženy tak, že procházejí přes obě vnější i vnitřní příruby a mezi nimi i přes oba těsnící elementy 3 a přes celý vnitřní prostor v těsnící soustavě, přičemž průchozími šrouby 7 k sobě navzájem stahované vnější příruby, resp. vnější plošné části i těchto vnějších přírub, se opírají svými okraji o čela ochranné trubky 21, což je umožněno přesahem vnějšího obvodu vnější plošné části I vnější příruby, zde podél celého obvodu, přes vnitřní obvod ochranné trubky 21. Tím se také zamezuje nejen vytlačení těsnícíchThe cable 10 is sealed in the wall 20 by means of a cable gland assembly comprising rubber sealing elements 3 inserted into the protective tube 21, consisting of two portions 31, 32, each of which portions 31, 32 and 32 having axial openings 311 and 32, respectively. 321 for the clamping screws 6 and for the through screws 2- The sealing elements 3 are compressed by the clamping screws 6, over each other the outer surfaces 1 and the inner surface 2, respectively, corresponding to the outer flange and the inner surface 4 and the outer surfaces the flat parts 5 belonging to the inner flange. Here, each surface part 1, 2, 4, 5, and also the sealing elements 3, are here divided into two segments. This makes it possible to mount the surface portions 1, 2, 4, 5 and the sealing elements 3 from the side onto the cables 10 already installed in the protective tube 21. The through bolts 7 are supported so that they extend over both the outer and inner flanges and over the two sealing elements 3 and over the entire interior space in the sealing system, the outer flanges or the outer flanges respectively tightened together by means of the bolts 7; the outer surfaces of these outer flanges are supported by their edges against the face of the protective tube 21, which is made possible by overlapping the outer periphery of the outer surface I of the outer flange, here along the entire circumference, over the inner periphery of the protective tube 21.

-2CZ 13967 Ul elementů 3 z ochranné trubky 21, ale také deformacím těsnících elementů 3 vlivem relativně velké axiální síly na tyto těsnící elementy 3 při větších tlakových rozdílech mezi tlakově navzájem oddělovanými prostory. Těsnící elementy 3 tak jsou při oboustranném symetrickém tlaku přírub natlačeny na vnitřní stěny ochranné trubky 21. a podobně jsou natlačeny na- stahovací šrouby 6 i na průchozí šrouby 7, čímž je zaručena těsnost i proti relativně vysokým tlakům, a to s velmi vysokou spolehlivostí. V uvedeném příkladném provedení je ještě patrná protipožární ucpávka 8, uložená zde mezi těsnícími elementy 3. Alternativní provedení se dvěma protipožárními ucpávkami, uloženými po vnějších stranách těsnících elementů 3, není zde znázorněno, ale jeho technické vytvoření je vcelku analogické, přičemž ani u jedné uvedené protipožární úpravy se nepředpokládá jakákoli těsnící funkce takové protipožární ucpávky 8, takže zpravidla při instalaci postačí prosté vtlačení takové protipožární ucpávky 8, zde vytvořené z nehořlavého vláknitého materiálu, do ochranné trubky 21. Co se týče vzájemné polohy vždy vnější části i, resp.5, vůči vnitřní části 2, resp. 3, přírub, pak dělící linie mezi dvojicemi segmentů těchto částí jsou zde navzájem vždy pootočeny o 90 úhlových stupňů. Tím se dosahuje rovnoměrného přenosu sil od stlačovaných těsnících elementů 3 na příruby jako celek, a to i přesto, že tyto příruby jsou vytvořeny z plošných částí, dělených na jednotlivé segmenty. V některých případech, zde neznázoměných, může být výrobní i montážní výhodou, je-li počet segmentů, tvořících vnější plošnou část 1 vnější příruby, větší, než počet segmentů, tvořících vnitřní plošnou část 2 této vnější příruby. Nej častější provedení takového typu příruby bude pak mít vnější plošnou část i sestavenu ze tří segmentů, dělených na způsob podélných souběžných pásů. Alespoň v jednom stahovacím šroubu 6 může být ještě vytvořen průchozí axiální otvor, zde neznázoměný, ve kterém je uložen ventil, upravený pro připojení kontrolního zařízení těsnosti vnitřního prostoru kabelové ucpávky. Takovým kontrolním zařízením může být příkladně tlakoměr, nebo tlakové čidlo prodálkový přenos naměřené absolutní hodnoty tlaku, nebo pro přenos signálu o překročení pevněnastavené meze, tedy v podstatě tlakový spínač.13967 U1 of the elements 3 of the protective tube 21, but also by deforming the sealing elements 3 due to the relatively high axial force on these sealing elements 3 at larger pressure differences between the pressure-separated spaces. Thus, the sealing elements 3 are pressed against the inner walls of the protective tube 21 at symmetrical pressure of the flanges on both sides, and likewise the clamping screws 6 are pressed onto the through screws 7, thereby ensuring tightness even against relatively high pressures, with very high reliability. In the exemplary embodiment, there is still a fire seal 8 disposed between the sealing elements 3. An alternative embodiment with two fire seal seals disposed on the outside of the sealing elements 3 is not shown here, but its technical design is quite analogous, and neither no sealing function of such a fire stopper 8 is anticipated, so as a rule, it is sufficient to simply press the fire stopper 8, here made of a non-combustible fibrous material, into the protective tube 21 when installing. relative to the inner part 2, respectively. 3, the flanges, then the dividing lines between the pairs of segments of these parts are always rotated by 90 angle degrees to each other. This achieves a uniform transmission of forces from the compressed sealing elements 3 to the flanges as a whole, even though these flanges are formed from planar parts divided into individual segments. In some cases (not shown), the manufacturing and assembly advantage may be that the number of segments forming the outer flange portion 1 of the outer flange is greater than the number of segments forming the inner flange portion 2 of the outer flange. The most common embodiment of such a flange type will then have an outer planar portion 1 constructed of three segments divided in the manner of longitudinal parallel strips. In at least one clamping screw 6, a through axial bore, not shown here, may be formed, in which a valve adapted to connect the tightness monitoring device of the interior of the cable gland is provided. Such a monitoring device may be, for example, a pressure gauge or a pressure sensor for the long-distance transmission of the measured absolute pressure value, or for transmitting a signal that exceeds a fixed limit, i.e., a substantially pressure switch.

Montáž těsnící sestavy vyplývá již z popisu příkladného provedení. Funkce celého zařízení je především těsnící, případně současně i protipožární.The assembly of the sealing assembly is apparent from the description of the exemplary embodiment. The function of the whole device is primarily sealing, eventually also fire-fighting.

Hospodářská využitelnostEconomic usability

Kabelová ucpávka, podle předkládaného technického řešení, se využije především pro těsnění prostorů, mezi kterými mají procházet kabely, a kde tyto prostory mají mít vysoce odolné a spolehlivé těsnění, které vykazuje dlouhou životnost, aniž by současně cena těsnění byla extrémně vysoká a výroba i montáž byla neúměrně složitá. Využití této kabelové ucpávky je analogicky možné pro vytvoření utěsněného průchodu i jiných útvarů, než jsou kabely, příkladně se může jednat o trubky či zemnící pásky. Popsané typy utěsňovaných průchodů se budou vyskyto35 vat zpravidla mezi hlubinnými prostorami, kde existuje, nebo může nastat situace s vysokým tlakovým rozdílem.The cable gland according to the present invention is mainly used for sealing the spaces between which the cables are to pass, and where these spaces are to have a highly durable and reliable gasket that exhibits a long service life without at the same time the cost of the gasket being extremely high and was disproportionately complex. The use of this cable gland is likewise possible for the formation of a sealed passage of other shapes than cables, for example pipes or earthing strips. The types of sealed passages described will generally occur between deep spaces where there is, or may be, a situation with a high pressure difference.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

A cable gland comprising a pair of sealing elements mounted in a protective tube around sealed cables and compressed axially by flanges, characterized in that:

At least the outer flanges consist of two planar portions (1,2), each of said planar portions (1, 2) being divided into at least two segments, adapted to laterally trim the cables (10) already installed, each of the planar portions the outer diameter of the protective tube (21) extends over at least 65% of its outer circumference.

-3EN 13967 Ul

Cable gland according to claim 1, characterized in that the dividing line between the segments of the inner surface (2, 4) and the outer surface (1, 5) of each of the at least outer flanges are mutually parallel.

Cable gland according to claims 1 and 2, characterized in that the dividing line between the segments of the inner surface (2, 4) and the outer surface (1, 5) of each of the at least outer flanges forms an angle of between 30 and 90 degrees .

Cable gland according to claims 1 to 3, characterized in that the number of segments of the outer surface portion (1) of each outer flange is greater than the number of segments of the respective inner surface portion (2) of the outer flange.

ío

Cable gland according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the outer and inner flanges are in each case pulled together by at least four clamping screws (6) over the respective sealing element (3) and at the same time both outer flanges supported from the outside by the ends of the protective tube (21) being pulled together by at least one through screw (7).

Cable gland according to claims 1 to 5, characterized in that the cable gland system 15 comprises, among the sealing elements (3), a fire gland (8) made of a non-combustible material.

Cable gland according to one of Claims 1 to 5, characterized in that in the cable gland system a protective tube (21) or a tunnel comprising a fire-resistant gland (8) of non-combustible material is provided on the outside of the sealing elements (3).

Cable gland according to claims 1 to 7, characterized in that a through axial bore is provided in at least one clamping screw (6) in which a valve adapted to connect the leak monitoring device of the interior of the cable gland is provided.