CZ291952B6 - Těsnicí díl - Google Patents

Abstract

T snic d l (11) proti vn jÜ mu prost°ed , zejm na pro p° sluÜenstv kabel , zejm na pro pouzdra tvo° c kryty spoje kabel , obsahuje pru n² nosn² d l tvo°en² dv ma soust°edn²mi O-krou ky (12, 13). Prstencov² prostor mezi nimi obsahuje poddajn² t snic materi l (15).\

Description

Těsnicí díl

Oblast techniky

Vynález se tyká těsnicího dílu pro utěsnění proti vnějšímu prostředí, zejména těsnění zvláště určeného pro příslušenství kabelů, například pro pouzdra tvořící kryty spoje kabelů.

Dosavadní stav techniky

Těsnění proti vnějšímu prostředí je často potřebné v oblasti příslušenství kabelů pro zabránění přístupu kontaminujících látek, jako je voda, dovnitř a někdy pro udržení tlaku. Jsou-li například spojovány kabely, je třeba odstranit pláště kabelů, aby se obnažily vodiče k provedení spojení. Kolem jinak obnažených vodičů je nutno vytvořit nějakou formu pouzdra, které nahradí odstraněný plášť kabelu. Tato pouzdra spojů musí mít určitou životnost za nepříznivých podmínek, srovnatelnou s životností kabelů samotných, která může činit asi dvacet let. Problém těsnění proti vnějšímu prostředí není tedy zdaleka jednoduchý.

Tento \ynález nalezne využití v mnoha oblastech, ale očekává se, že bude zejména využitelný pro utěsňování pouzder spojů kabelů z optických vláken a jiných příslušenství kabelů nebo potrubí. Pouzdra kabelových spojů musí být často instalována v mokru a blátě a je proto žádoucí, aby se dosáhlo dobrého utěsnění aniž by bylo potřebné zcela dokonalé vyčištění utěsňovaných povrchů.

Ze stasu techniky jsou známá například následující těsnění:

Patentový dokument WO 86/06 561 popisuje tvarovaný těsnicí díl pro utěsnění prostoru mezi dvěma nebo s ice kabely v místě výstupu kabelů z uzavřeného prostoru. Těsnicí díl obsahuje polymerický gel a obklopuje kabely, pro které má v sobě vytvořené příslušné otvory a je sám společně s kabely vložen do příslušného výstupu z uzavřeného prostoru, kterým je pak obklopen. Gel má hodnotu vtlačení kužele v rozmezí 30 až 450 (10'¹ mm) a mezní prodloužení od 25 do 750 %.

Dokument DE-U-84 36 908 popisuje těsnicí díl vkládaný mezi dvě příruby, tvořený základním tělesem z nestlačitelného materiálu s vytvořenými prstencovými drážkami, do kterých jsou vloženy vložky' z měkkého materiálu.

Dokument DE 32 16 057 popisuje páskový těsnicí prvek s podélnou dutinou naplněnou tlakovým médiem, který se používá spirálovitě svinutý.

Pouzdro pro optická vlákna, kde se zejména očekává využití tohoto vynálezu, je popsáno v patentu EP 0 159 857 (Raychem). V tomto dokumentu se popisuje sestava pro kiytí spoje mezi alespoň dvěma konci kabelů z optických vláken, která obsahuje dutý výrobek obsahující základní desku a dutý kryt, který lze odpojit od základní desky. Základní deska obsahuje alespoň dva vzájemně sousedící výstupy, kam lze umístit příslušné kabely z optických vláken. Sestava obsahuje alespoň jeden řadič optických vláken, který je umístěn v součásti pro uložení více optických vláken na cestě z jednoho z výstupů do druhého výstupu, přičemž minimální poloměr zakřivení této cesty není menší, než je minimální poloměr ohybu těchto optických vláken. Sestava dále obsahuje první prostředek pro připojení základní desky k dutému krytu a druhý prostředek pro připojení alespoň jednoho řadiče optických vláken k základní desce tak, že při spojení prvního a druhého prostředku jsou optická vlákna uložena alespoň v jedné úložné rovině a když je první prostředek odpojen, lze dutý kryt odejmout ze základové desky jeho posunutím

-1 CZ 291952 B6 směrem, který je v podstatě rovnoběžný s ukládací rovinou, v podstatě rovnoběžnou s každým ze směrů výstupu na základní desce a v podstatě kolmý k základní desce.

Základní deska a kryt, který má s vý hodou kopulovitý tvar, mohou být k sobě přidržovány 5 nějakou mechanickou svorkou, případně společně s nějakým prostředkem pro utěsnění vůči okolnímu prostředí, jako je např. ploché těsnění. O-kroužek, mastixové těsnění nebo lepicí páska.

Použití O-kroužků v takovémto zařízení je ovšem velmi známé. O-kroužky umožňují snadný 10 opakovaný přístup do uzávěru a snadné opětovné utěsnění, mohou odolávat vysokým tlakům uvnitř uzávěru a netrpí trvalým přetvořením tlakem.

Byli jsme si však vědomi určitých nevýhod použití jednoduchých O-kroužků. Například síla, které jsou vystaveny a následný rozsah jejich deformace jsou rozhodující pro dosažení dobrého 15 utěsnění. Požadované síly jsou obecně vysoké a výsledkem je, že utěsňovaný výrobek musí být pevný, a tudíž obecně musí mít silné stěny. V případě výše popsaného uzávěru pro optická vlákna to znamená, že základová deska a přinejmenším spodní okraj kopulovitého krytu musí být robustní. Další nevýhodou je, že jak O-kroužek, tak i těsnicí plochy základové desky a kiytu musí být pečlivě vyčištěny a musí být prosté škrábanců a tvářecích otřepů či výronků apod. 20 Rozměrové změny v důsledku tlaku, tepla nebo nadměrného mechanického zatížení by mohly zabránit dosažení kvalitního utěsnění a funkčnost při nízkých teplotách nebude pravděpodobně dostatečná vzhledem k ztrátě pružných vlastností materiálů, ze kterých je vyrobena většina Okroužků.

Zjistili jsme, že nevýhodám O-kroužků lze předejít, jestliže je O-kroužek nebo jiný nosný díl použit ve spojení s vhodným těsnicím materiálem. Tato nová kombinace vytváří překvapivé výhody, které nejsou zřejmé ani z jedné z těchto složek, pokud se použijí odděleně. Je to dáno díky schopnosti nosného dílu akumulovat energii, tak jak je rozebráno níže.

Podstata vynálezu

Vynález poskytuje těsnicí díl, obsahující:

(a) těsnicí materiál s hodnotou vtlačení kužele v rozmezí 80 až 400 (10'¹ mm) a mezním prodloužením alespoň 100 % a (b) pružný nosný díl pro těsnicí materiál.

Vtlačení kužele a mezní prodloužení se měří v souladu s americkými národními normami ASTM-D217 a ASTM-D638.

Vtlačení kužele je s výhodou alespoň 100, výhodněji alespoň 120 as výhodou méně než 350 a zvláště méně než 200 (10’* mm). Mezní prodloužení je s výhodou alespoň 200, výhodněji 45 alespoň 400 %.

Jako těsnicí materiál mohou být použity různé materiály, ale dáváme přednost gelu. Gely mají různé výhody, například mohou být vysoce přizpůsobivé při pokojové teplotě, protože mohou být tak poddajné téměř jako tekuté, což jim umožňuje tvarové přizpůsobení se těsněnému podkladu. 50 Mají zesíťovanou strukturu, která jim dodává pružnost, kohezní pevnost a tvarovou stálost.

Zesíťovaná struktura může být výsledkem síťových chemických vazeb jako je tomu v případě silikonového nebo polyuretanového gelu, nebo může vyplývat z tvorby krystalických oblastí, jako je tomu v případě termoplastických gelů, např. založených na blokových kopolymerech. V každém případě bude mít gel nějakou formu třírozměrné polymemí sítě, nastavené olejem nebo

-2CZ 291952 B6 jiným materiálem. Gely jsou popsány v patentu US 4 600 261 a tento popis je zde zahrnut formou odkazu.

Dáváme přednost, aby byl gel předem zesíťován, nebo jeho trojrozměrná struktura byla jinak 5 vytvořena mimo podklad, který má být chráněn. Zjistili jsme, že to je výhodné oproti tomu kdy jsou složky gelu lity mezi povrchy, které mají být utěsněny a tam zesíťovány. Tak jsme schopni předem vytvořit těsnicí díl, s kterým lze snadno manipulovat a skladovat ho před jeho umístěním, například mezi základní desku a kryt pouzdra pro optická vlákna.

O-kroužek nebo jiný nosný díl zejména umožňuje, aby byl těsnicí díl stlačován v jednom směru (například ve směru, ve kterém jsou k sobě přitlačovány kryt a základová deska), ale zároveň omezuje s tím souvisící vytlačování těsnicího materiálu v kolmém směru. Nosný díl má s výhodou funkci akumulátoru energie vynaložené při potlačování těsněných součástí k sobě. Mírné výchylky těsnicího materiálu lze tedy kompenzovat následným uvolněním nosného dílu.

Takto může být těsnicí materiál udržován stále pod tlakem, čímž se zabrání vytvoření netěsných cestiček.

Pro pružný nosný díl lze použít jakýkoliv vhodný materiál, ale dáváme přednost kaučuku, jako je přírodní kaučuk, silikonový kaučuk, nitrilový kaučuk. EPDM kaučuk nebo neoprenový kaučuk. 20 Materiál nosného dílu má s výhodou tvrdost Shore A v rozmezí 30 až 80, s výhodou 40 až 70, nebo ještě výhodněji 50 až 60.

Nosný díl může být tvořen dvěma v podstatě soustřednými O-kroužky, přičemž prstencový prostor mezi nimi obsahuje těsnicí materiál. Dva O-kroužky mohou být navzájem spojeny, 25 například prstencovým žebrem a v tomto případě může být těsnicí materiál umístěn po obou stranách tohoto žebra. Nosný díl může být dutý, a tím pneumaticky natlakovatelný. Energie může být pak akumulována ve stlačeném plynu, stěně jako v deformaci materiálu samotného nosného dílu, nebo namísto toho.

Může být žádoucí zajistit prostředky, kterými může být těsnicí materiál přidržován na nosném dílu a za tím účelem může být povrch nosného dílu opatřený vroubky nebo výčnělky nebo upraven tak, aby to podporovalo spojení mezi těsnicím materiálem a nosným dílem.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále vysvětlen s odkazem na přiložené výkresy, na kterých:

obr. 1 znázorňuje pouzdro pro spoj optických kabelů podle známého stavu techniky, obr. 2A a 2B znázorňují uspořádání těsnicího dílu podle vynálezu, obr. 3 znázorňuje alternativní konstrukci těsnicího dílu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje pouzdro pro spoj optických kabelů, které je popsáno v EP 0 159 857. Základní deska 1 a kopulovitý kryt 2 spolu tvoří pouzdro pro použití jako pouzdro pro spoj konců kabelů s optickými vlákny. Základní deska 1 je s výhodou vyrobena tvářením z polyetylénu nebo polypropylenu o vysoké hustotě plněného skelnými vlákny. Výstupy 3 mohou být provedeny v základní desce, kterou kabely procházejí. U nové instalace se mohou požadovat jen některé výstupy 3 a ostatní mohou být tudíž dočasně uzavřeny tak, jak je to znázorněno uzávěrem 4. Toto uzavření se dá provést jakýmkoliv vhodným prostředkem, ale dáváme přednost tomu, aby výstup byl vyroben s uzavřenými konci, které se dají prostě odříznout podle potřeby. Kopulovitý kryt 2 může být zhotoven vyfouknutím do formy a může obsahovat bariéru proti vlhkosti ve formě par, např. kovovou fólii.

Dutý výrobek obsahuje řadič optických vláken, kteiý obsahuje řadu misek 5. Každá miska 5 obsahuje s výhodou prostředek 6 pro uložení spojovacích trubiček, ve kterých jsou umístěny spoje vláken. Misky 5 jsou s výhodou uspořádaně uchyceny na nosiči 7, který je připevněn k základní desce L Misky 5 jsou znázorněny jako uložené v závěsech podél svých kratších okrajů, ale lze rovněž provést jiné otočné zavěšení např. kolem jednoho rohu v rovině misek 5. Zavěšení umožňuje, aby vybrané misky byly přístupné pro instalaci spojů nebo pro opravu. Rovněž je k dispozici prostředek pro uzamčení misek 5 v zavěšené poloze.

Sestava může být použita následovně. Nejprve se protáhnou dva spojované kabely ve směru šipek skrz dva z výstupů 3 tak, aby se řekněme 1,5 m každého kabelu dostalo do spojového pouzdra. Potom se odstraní z kabelů izolační plášť až k základní desce 1, čímž se obnaží 1,5 m vláken. Potom se odřízne pevné jádro každého kabelu, přičemž se ponechá dostatečná délka pro upevnění do upevňovacích otvorů 8. Potom se každé vlákno jednoho kabelu spojí se správným vláknem druhého kabelu. Na každé misce 5 mohou pak být uložena jednotlivá vlákna, dvojice vláken nebo skupiny řekněme 10 nebo 12 spojených vláken. Když se jedna miska 5 naplní, otočí se v závěsu 9 a tím se zpřístupní další miska 5. Každá miska 5 má s výhodou lem 10 pro zajištění dostatečného odstupu mezi sousedními miskami 5 a/nebo pro zabránění sesmeknutí vláken z misky 5. Pouzdro se spoji může navíc nebo namísto toho obsahovat separátory vláken.

Těsnicí díly podle vynálezu jsou znázorněny na obr. 2 a 3 a tyto těsnicí díly mohou být použity pro pouzdro se spoji, jak je to znázorněno na obr. 1, zejména pro vytvoření utěsnění vůči vnějšímu prostředí mezi základní deskou 1 a kopulovitým krytem 2.

Obr. 2A znázorňuje těsnicí díl 11 před instalací a obr. 28 znázorňuje stejný těsnicí díl 11 tvořící utěsnění vůči vnějšímu prostředí mezi základní deskou 1 a kopulovitým krytem 2. Základní deska 1 je pro přehlednost znázorněna bez výstupů 3 a kryt 2 je znázorněn pouze zčásti.

Těsnicí díl 11 obsahuje dva v podstatě soustředné O-kroužky 12, 13, spojené spolu, s výhodou do jednoho kusu, pomocí žebra 14 probíhajícího mezi nimi v podobě prstence. Mezi O-kroužky nad apod prstencovým žebrem 14 je umístěn gel nebo jiný těsnicí materiál 15. Jak je patrné, těsnicí materiál 15 mírně vyčnívá nad protilehlé povrchy nosného dílu (zde nad apod horní a dolní kraje O-kroužků). Když se tedy ksobě přiloží kupolovitý kryt 2 a základní deska 1 s těsnicím dílem 11 mezi nimi, těsnicí materiál 15 se stlačí jak je znázorněno na obr. 2B. Okroužky 12 a 13 zabrání nebo omezí přemístění těsnicího materiálu 15 bočním směrem tak jak je to nakresleno, tj. v radiálním směru v případě takového spojového pouzdra jako je znázorněné na obr. 1 a použitá energie může být alespoň zčásti akumulována do deformace O-kroužků, například tím, že se průřez každého z obou O-kroužků zploští a/nebo se vnější kroužek radiálně roztáhne a/nebo se vnitřní kroužek radiálně stlačí. Takto lze během životnosti alespoň zčásti kompenzovat creep (tečení za studená) nebo trvalé tlakové přetvoření těsnicího materiálu uvolněním nosného dílu.

-4 CZ 291952 B6

Těsnicí díl 11. znázorněný na obr. 3 obsahuje dva O-kroužky 12. 13 s těsnicím materiálem 15 mezi nimi. Na obr. 3 je rovněž zobrazena kruhová svorka 17, obvykle tvořená ze dvou polovin, spojených dohromady, která může být přiložena kolem obvodu základní desky 1 a kopulovitého krytu 2, aby je držela pohromadě. Lze použít i prostředek, který udržuje předpětí částí svorky 17 směrem k sobě a tím udržuje stlačení těsnicího materiálu 15. Tento prostředek může, stejně jako nosný díl nebo místo něho, akumulovat energii a kompenzovat pak creep apod. těsnicího materiálu během životnosti uzávěru. Jeden z O-kroužků, znázorněný na obr. 3 obsahuje dutinu 16. Takto lze vytvořit O-kroužek, který je schopný pneumatického pružení. Samozřejmě mohou být duté oba O-kroužky.

K utěsnění postačuje slabá přítlačná síla a jakmile se dosáhne utěsnění, lze absorbovat velký rozsah přítlačných sil a široký rozsah vzájemných poloh mezi kopulovitým krytem 2 a základní deskou 1, aniž by se těsnění zničilo. Malé nepravidelnosti tvaru kopulovitého krytu 2 a základní desky 1 a samotného těsnění je možno tolerovat a různé povrchy nemusí být před instalací zcela úplně vyčištěny. Gel s výhodou smočí povrch základní desky 1 a kopulovitého krytu 2, což vede k lepšímu těsnicímu účinku. Riziko z nadměrného posunu mezi základní deskou 1 a kopulovitým krytem 2 a nebo z nadměrného tlaku se zamezí použitím O-kroužků nebo jiného nosného dílu a tím se zabrání nadměrnému creepu gelu. Rovněž lze zabránit nadměrnému stlačení gelu, protože modul pružnosti O-kroužku může být podstatně vyšší než je modul pružnosti gelu.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Těsnicí díl (11) obsahující těsnicí materiál (15) s hodnotou vtlačení kužele v rozmezí 80 až 400 (10'¹ mm) a s mezním prodloužením alespoň 100 %, a pružný nosný díl pro těsnicí materiál (15), vyznačující se tím, že nosný díl obsahuje dva v podstatě soustředné O-kroužky (12, 13), přičemž prstencový prostor mezi nimi obsahuje těsnicí materiál (15).
2. 2. Těsnicí díl (11) podle nároku 1, vy z n a č uj í c í se tí m , že O-kroužky (12, 13) jsou navzájem spojeny.
3. 3. Těsnicí díl (11) podle nároku 2, vyznačující se t í m , že O-kroužky (12, 13) jsou spojeny prstencovým žebrem (14), přičemž oba protilehlé povrchy žebra (14) jsou opatřeny těsnicím materiálem (15).
4. 4. Těsnicí díl (11) podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že těsnicí materiál (15) obsahuje gel.
5. 5. Těsnicí díl podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že nosný díl má tvrdost Shore A v rozmezí 40 až 70.
6. 6. Těsnicí díl (11) podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že nosný díl je dutý.
7. 7. Těsnicí díl (11) podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vy z n a č uj í c í se tím, že nosný díl je opatřen zářezy nebo výstupky, pro tvarové přizpůsobení těsnicího materiálu (15) a jeho vazbu na nosném dílu.