NO180553B

NO180553B - Pakning for å hindre vann i å lekke gjennom en skjöt dannet av to mot hverandre vendende flater

Info

Publication number: NO180553B
Application number: NO910677A
Authority: NO
Inventors: Kazuhiro Takasaki; Michiyoshi Terauchi; Hiroshi Shinjo
Original assignee: Kasei Co C I
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1997-01-27
Also published as: NO180553C; CA2036748A1; DE69102303D1; JPH0489198U; AU7126891A; DK0443608T3; ES2057626T3; NO910677D0; CA2036748C; EP0443608B1; DE69102303T2; US5172919A; EP0443608A1; ATE106989T1; NO910677L; AU631968B2

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en pakning for å hindre vann i å lekke gjennom en skjøt som er dannet av to mot hverandre vendende flater, av den typen som fremgår av innledningen til det etterfølgende patentkrav 1.

En slik pakning er kjent fra EP-patent nr.0147764.

Kjent teknikk skal beskrives med henvisning til de vedføyde tegninger, som illustrerer et anvendelsesområde for slike pakninger samt kjente utførelser av slike pakninger.

Fig. 1 viser i perspektiv tunnelsegmenter i montert tilstand.

Fig. 2 viser i større målestokk et snitt gjennom segmenter utstyrt med en

konvensjonell pakning.

Fig. 3(A) og 3(B) viser i snitt en anordning for å hindre vannlekkasje, omfattende

en annen konvensjonell pakning.

Fig. 7 viser et snitt gjennom en tredje konvensjonell pakning.

En skjermet tunnel som er utgravd i bakken er dannet av et stort antall betongsegmenter 1 dannet som moduler (fig. 1), for å danne innsiden av et parti av tunnelen. Når tunnelen dannes, kobles segmentene 1 til hverandre både i omkretsretningen a til tunnelen og i lengderetningen b. Hvert av segmentene 1 har en fremre og en bakre flens 2, 3 som rager i omkretsretningen a til tunnelen og befinner seg på to av de fire kanter til segmentet, samt en øvre og en nedre flens 4, 5 som rager i lengderetningen b til tunnelen og befinner seg på de øvrige to kanter, slik at segmentet er utformet som en kasse. Når segmentene 1 er koblet til hverandre, ligger flensene 2 og 3 mot hverandre og er skrudd sammen ved hjelp av bolter 6, og de øvrige flenser 4 og 5 på segmentene ligger også mot hverandre og er skrudd sammen ved hjelp av bolter 6.

Fordi det er nødvendig å tette skjøten mellom de innbyrdes sammenkoblede flater på flensene for å hindre at vann trenger inn i det indre av tunnelen, er en remseformet pakning 8 (fig. 2) festet til i det minste en av flatene som vender mot spalten 7 mellom flatene. Pakningen 8 er laget av et materiale som ekspanderer ved vanntilførsel, slik som en blanding som omfatter en meget vannabsorberende harpiks og en syntetisk gummi, og som utsettes for forming og vulkanisering. Pakningen 8 er dannet som et enkelt lag av materiale. Når vannet W kommer inn i spalten 7, ekspanderer pakningen 8 på grunn av vannet, og tetter spalten slik at vannet hindres i å lekke inn i det indre av tunnelen gjennom spalten.

Etter som imidlertid materialet som ekspanderer ved vanntilførsel er mindre seigt og elastisk enn vanlig gummi som ikke ekspanderer ved vanntilførsel, må

tykkelsen til pakningen 8 være større for å hindre at vannet lekker inn i det indre av tunnelen gjennom spalten 7 før pakningen absorberer vannet og ekspanderer. Av denne grunn økes ikke bare omkostningene for pakningen 8, men det er også sannsynlig at den utragende flaten på pakningen vil kollidere med andre komponenter i tunnelen og bevirke at klebeflaten på pakningen mot flensen på segmentet 1 løsner under transport eller lignende. Dette er et problem.

Når pakningen 8 er ekspandert på grunn av vannet W, blir pakningen mindre seigt. Ekspansjonen skjer i tre dimensjoner. Pakningen 8 ekspanderer mest i lengderetningene til spalten 7 mellom segmentene 1 i omkretsretningen og lengderetningen til tunnelen. Av denne grunn, dersom nabosegmenter 1 blir forskjøvet på grunn av vibrasjon eller lignende, kan den ekspanderte pakning 8 briste, eller den kan løsne fra klebeflaten på flensen til segmentet og falle av. Dette er også et problem.

For å løse de ovenfor nevnte problemer er det tidligere foreslått en pakning 9 vist i fig. 3(A) og 3(B), og som består av et materiale som ekspanderer ved vanntilførsel og gummi som ikke ekspanderer ved vanntilførsel, og det er utført forskjellige eksperimenter og studier av pakningen. Pakningen 9 omfatter et remselignende, ekspanderbart, midtre parti 10 laget av materiale som ekspanderer ved vanntilførsel og ikke-ekspanderbare sidepartier 11 laget av gummi som ikke ekspanderer ved vanntilførsel og som rager på begge sideflatene av det midtre parti.

Når spalten 7 som er dannet mellom flensene 4 og 5 på segmentene 1 og som pakningen 9 befinner seg i, er i et første utvidelsestrinn slik som vist i fig. 3(A), kommer vann W i kontakt bare med det ikke-ekspanderbare partiet 11, slik at det tar noe tid for vannet å komme inn i det ekspanderbare partiet 10 for å ekspandere dette for å stanse vannet. Av denne grunn er det et problem at vannet W har en tendens til å lekke gjennom spalten 7 langs pakningen 9 i det første trinn ved utvidelse av spalten. Fig. 3(B) viser et senere trinn ved utvidelse av spalten 7. Når det ekspanderbare, midtre parti 10 har ekspandert på grunn av vannet W, skyver og beveger dette parti begge de ikke-ekspanderbare sidepar-tiene 11. Av denne grunn er det et problem at begrensningen for forskyvning av pakningen 9 i bredderetningen er mindre enn for forskyvningen i lengderetningen, og den fastklebede undersiden av pakningen 9 har en tendens til å løsne fra segmentet.

Med den foreliggende oppfinnelse tas det sikte på å løse de ovenfor nevnte problemer.

En pakning i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved de trekk som fremgår av det etterfølgende patentkrav 1.

I forhold til de kjente pakninger er pakningen i henhold til oppfinneløsen forbedret med hensyn til ekspansjonen i tre dimensjoner, ved at ekspansjonen styres, for å gi pakningen gode egenskaper med hensyn til å hindre vannlekkasje. Styrken i fastklebingen av en flate på den kombinerte pakning mot en tilhørende flens eller overflate i skjøten er øket. Egenskapene til klebeflaten på pakningen med hensyn til å hindre vannlekkasje er forbedret. Pakningen har også forbedrede egenskaper med hensyn til å hindre vannlekkasje ved endring av spalten mellom de flater som vender mot hverandre i skjøten.

Etter som det ikke-ekspanderbare parti befinner seg i den midtre del av klebeflaten til pakningen, er det mulig å styre ekspansjonen av pakningen med hensyn til retningene, for å bevirke at ekspansjonen som skjer i tykkelsesretningen til pakningen hindrer at vannet lekker gjennom skjøten og å opprettholde styrken i materialet til det ikke-ekspanderbare parti. Pakningens evne til å hindre vannlekkasje er således forbedret.

Dessuten styres ekspansjonen av pakningen med hensyn til bredden i større grad enn for den konvensjonelle, kombinerte pakning vist i fig. 3(A) og 3(B). Etter som det ikke-ekspanderbare parti er delvis blottlagt ved den midtre delen av klebeflaten på pakningen, opprettholdes klebestyrken til pakningen. Etter som det ekspanderte parti utgjør en del av klebeflaten, slik det ikke-ekspanderbare parti også gjør, opprettholdes klebeflatens evne til å hindre vannlekkasje. Pakningen er således forbedret både når det gjelder klebestyrken og evnen til å hindre vannlekkasje.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares ved hjelp av eksempler på utførelse av en pakning i henhold til oppfinnelsen, vist på de vedføyde fig. 4 - 6.

Fig. 4 viser et snitt gjennom en pakning i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 5(A) og 5(B) viser snitt gjennom anordninger som

omfatter pakningen vist i fig. 4.

Fig. 6(A) til 6(T) viser snitt gjennom andre utførelser av pakninger i henhold til

oppfinnelsen.

Fig. 4, 5(A) og 5(B) viser en pakning 12-1 for å hindre vann i å lekke gjennom en skjøt. Konturen til pakningen 12-1 er den samme som for en enkelt remse. Pakningen 12-1 omfatter et ekspanderbart parti 13-1 laget av et materiale som ekspanderer ved vanntilførsel, ved å absorbere vannet, og et ikke-ekspanderbart parti 14-1 laget av gummi som ikke er i stand til å ekspandere ved vanntilførsel. Partiene 13-1 og 14-1 er lagt mot hverandre kontinuerlig i lengderetningen av pakningen 12-1, slik at partiene danner pakningen i form av en remse. En del av det ikke-ekspanderbare parti 14-1 er blottlagt ved klebeflaten 12-1a til 12-1, kontinuerlig i lengderetningen. Det ekspanderbare parti 13-1 rager på begge sideflatene av det ikke-ekspanderbare parti 14-1 og på innerflaten av dette, som

befinner seg motsatt av klebeflaten 12-1 a på pakningen 12-1.

Pakningen 12-1 befinner seg mellom mot hverandre vendende flater 4 og 5 i skjøten, og flaten 12-1 a er klebet til i det minste en av flatene i skjøten, slik som vist i fig. 4.

Bredden til den blottlagte ytterflaten til det ikke-ekspanderbare parti 14-1 har sammenheng med klebestyrken til pakningen 12-1 mot overflaten i skjøten, for å opprettholde pakningens evne til å hindre vannlekkasje. Dersom bredden er mindre enn 10 % av bredden til pakningen 12-1, kan ikke klebestyrken opprettholdes. Dersom bredden til det ikke-ekspanderbare parti 14-1 er mer enn 90 % av bredden til pakningen 12-1, kan egenskapene til pakningen med hensyn til å hindre vannlekkasje ikke sikres. Av disse grunner er bredden til det ikke-ekspanderbare parti 14-1 tilpasset slik at det er 10 % til 90 % av bredden til pakningen 12-1, og fortrinnsvis 25 % til 75 % av denne bredden.

Dersom tykkelsen til det ikke-ekspanderbare parti 14-1 er mindre enn 3 % av tykkelsen til pakningen 12-1, kan ikke ekspansjonen av pakningen styres tilfredsstillende i alle tre dimensjoner. Dersom tykkelsen til det ikke-ekspanderbare parti 14-1 er mer enn 70 % av tykkelsen til pakningen 12-1, avtar pakningens evne til ekspansjon, og det blir umulig å hindre på en effektiv måte at vann lekker gjennom spalten mellom flatene i skjøten. Av disse grunner er tykkelsen til det ikke-ekspanderbare parti 14-1 ved klebeflaten 12-1 a på pakningen 12-1 tilpasset slik at den er 3 % til 70 %, fortrinnsvis 5 % til 50 %, av tykkelsen til pakningen 12-1.

Vannet W som kommer inn i spalten 7 mellom de mot hverandre vendende flater 4 og 5 i skjøten kommer i kontakt med sideflaten på det ekspanderbare parti 13-1 til pakningen 12-1 fra begynnelsen av monteringen av anordningen. Når spalten

7 har utvidet seg fra en tilstand vist i fig. 5(A) til en tilstand vist i fig. 5(B), virker det ikke-ekspanderbare parti 14-1 som danner den midtre del av klebeflaten 12-1a på pakningen 12-1 til å styre ekspansjonsretningen til det ekspanderbare parti 13-1 av pakningen, for å forbedre dens evne til å hindre vannlekkasje ved endring av spalten. Etter som det ikke-ekspanderbare parti 14-1 bare utgjør en del av klebeflaten 12-1 a på pakningen 12-1 og er omgitt av det ekspanderbare parti 13-1 unntatt i ytterflaten av det ikke-ekspanderbare parti, utnyttes alle flatene på pakningen effektivt.

Etter som det ikke-ekspanderbare parti 14-1 befinner seg i den midtre del av klebeflaten 12-1 a på pakningen 12-1, styres ekspansjonen av pakningen i tre dimensjoner, for effektiv ekspansjon i tykkelsesretningen til pakningen, for således å hindre vann i å lekke gjennom spalten 7 i skjøten og å opprettholde styrken til materialet i pakningen. Egenskapene til pakningen 12-1 med hensyn til å hindre vannlekkasje er således forbedret. Etter som det ikke-ekspanderbare parti 14-1 er delvis blottlagt i den midtre del av klebeflaten 12-1 a på pakningen 12-1, opprettholdes klebestyrken til pakningen. Etter som det ekspanderbare parti 13-1 utgjør en del av klebeflaten 12-1 a på pakningen 12-1, slik det ikke-ekspanderbare parti 14-1 gjør, sikres klebeflatens evne til å hindre vannlekkasje. Pakningen 12-1 er således forbedret med hensyn til klebestyrken i klebeflaten 12-1 a og evnen til å hindre vannlekkasje, på en godt balansert måte. Anordningen er derfor effektiv når det gjelder å hindre vann i å lekke gjennom spalten 7 i skjøten.

Den flaten på pakningen 12-1 som befinner seg motsatt av klebeflaten 12-1 a kan være klebet til den tilhørende flaten i skjøten ved hjelp av klebemiddel.

Fig. 6(A) til 6(T) viser pakninger 12-2 - 12-21 i henhold til andre utførelsesformer av oppfinnelsen . Pakningene omfatter ekspanderbare partier 13-2 - 13-21 og ikke-ekspanderbare partier 14-2 - 14-21.

Tverrsnittet til hvert av de ikke-ekspanderbare partier 14-2, 14-4, 14-6, 14-8, 14-10 og 14-12 i pakningene 12-2, 12-4, 12-6, 12-8, 12-10 og 12-12 erT-formet, slik at det ekspanderbare parti har en indre del med større bredde og en ytre del med mindre bredde. På grunn av denne utformning styres ekspansjonen av det ekspanderbare parti av pakningen bedre, og sammenkoblingen av de ekspanderbare og de ikke-ekspanderbare partier av pakningen forsterkes. Det ikke-ekspanderbare parti 14-21 i pakningen 12-21 i fig. 6(T) er utformet som et trapes og har den samme virkning som de partier som er vist i fig. 6(A), 6(C), 6(E), 6(G), 6(l) og 6(K) som er beskrevet ovenfor.

Hver av pakningene 12-3, 12-4, 12-5, 12-6, 12-9, 12-10, 12-19, 12-20 og 12-21 har et eller flere små fremspring 15 på den flaten som befinner seg motsatt av klebeflaten til pakningen. På grunn av denne utformning kan det benyttes mindre tiltrekningskraft for en bolt og mutter for montering av pakningen i skjøten uten at det gjenstår noen åpning mellom pakningen og hvert av segmentene, og pakningens evne til å hindre vannlekkasje i det første brukstrinnet er forbedret.

Det ekspanderbare parti til hver av pakningene 12-14, 12-15, 12-16, 12-17 og 12-18 har åpninger 16, slik at elastisiteten til pakningen ved tiltrekningen er øket, og mengden av det ekspanderbare materiale kan minskes. Selv om det ikke er vist kan pakningene 12-20 og 12-21 også være utstyrt med slike åpninger 16.

Tverrsnittet til den øvre del av hver av pakningene 12-7, 12-8, 12-9, 12-10, 12-16, 12-17, 12-18 og 12-20 er trapesformet eller tilnærmet trapesformet, slik at elastisiteten til pakningen ved tiltrekningen er øket, og mengden av ekspanderbart materiale er minsket.

Hver av pakningene 12-11, 12-12, 12-13 og 12-18 har flere ikke-ekspanderbare partier 14-11, 14-12, 14-13 og 14-18 som befinner seg i avstand fra hverandre og delvis danner klebeflaten på pakningen. På grunn av denne utformning er pakningen forbedret med hensyn til klebestyrke og evne til å hindre vannlekkasje i klebeflaten.

De gunstige virkninger som oppnås med oppfinnelsen vil fremgå med henvisning til de følgende, sammenlignende eksempler.

Eksempel 1

En pakning i henhold til oppfinnelsen, med en tykkelse på 6 mm og en bredde på 20 mm, som vist i fig. 6(B), ble fremstilt ved ekstrudering og ble utsatt for en hydraulisk trykkprøve.

Etter at pakningen hadde vært festet med klebemiddel i 24 timer til to runde stålflenser med et spor som har en dybde på 3,5 mm og en bredde på 25 mm, ble et avstandselement med en tykkelse på 3 mm anbragt mellom de to flenser og festet til disse med bolter. Så snart vann ble tilført i flensene ble flensene utsatt for trykk. Dersom vann ikke lekket gjennom ble størrelsen til avstandselementet øket med 1 mm av gangen. Dersom vann lekket gjennom, ble pakningen stående i 24 timer, og den neste dag ble flensene utsatt for trykk. Evnen til å hindre vannlekkasje ble undersøkt på denne måten.

Vann lekket ikke gjennom ved et trykk på 10 kp/cm2 etter at vann ble tilført i flensene i 7 dager, og deretter ble et avstandselement anbragt mellom flensene for utøvelse av trykk.

Sammenlignende eksempel 1

En kjent pakning med en tykkelse på 6 mm og en bredde på 20 mm, slik som vist i fig. 7, ble fremstilt ved ekstrudering, og den samme trykkprøve ble utført.

Vann lekket gjennom ved et trykk 5 kp/cm<2> etter at vann ble tilført i flensene i 7 dager, og et avstandselement med en tykkelse på 5 mm ble anbragt mellom flensene.

Eksempel 2

En pakning i henhold til oppfinnelsen, med en tykkelse på 3 mm og en bredde på 31 mm, slik som vist i fig. 4, ble fremstilt ved ekstrudering, og en hydraulisk trykkprøve ble utført.

Etter at pakningen var festet til to runde stålflenser med et spor som har en tykkelse på 3 mm og en bredde på 31 mm ved hjelp av klebemiddel i 24 timer, ble et avstandselement med en tykkelse på 5 mm anbragt mellom flensene og deretter festet med bolter.

Vann lekket ikke gjennom ved et trykk på 10 kp/cm<2> etter at vann ble innført i flensene i 14 dager, hvoretter de ble utsatt for trykk.

Sammenlignende eksempel 2

En kjent pakning en tykkelse på 3 mm og en bredde på 31 mm, slik som vist i fig.

2, ble fremstilt ved ekstrudering, og det ble utført den samme hydrauliske trykkprøve som i eksempel 2.

Etter at vann ble tilført i flensene i 14 dager, hvoretter disse ble utsatt for trykk,

løsnet pakningen og vann lekket gjennom ved et hydraulisk trykk på 6 kp/cm<2>.

Claims

1. Pakning for å hindre vann i å lekke gjennom en skjøt dannet av to mot hverandre vendende flater, idet pakningen er beregnet til å klebes til i det minste en av de mot hverandre vendende flater, hvilken pakning omfatter

- et ekspanderbart parti (13) laget av et materiale som kan ekspandere ved vanntilførsel, ved å svelle ved å absorbere vannet, og - et ikke-ekspanderbart parti (14) laget av en ikke-ekspanderbar gummi som hovedsakelig ikke ekspanderer ved vanntilførsel, - idet det ekspanderbare partiet (13) og det ikke-ekspanderbare partiet (14) er lagt mot hverandre kontinuerlig i lengderetningen til pakningen slik at partiene danner pakningen i form av en remse, idet en del av det ikke-ekspanderbare partiet (14) er kontinuerlig blottlagt langs klebeflaten, karakterisert ved at det ekspanderbare partiet (13) omgir det ikke-ekspanderbare partiet (14) på alle sider med unntak av den del av det ikke-ekspanderbare partiet (14) som skal klebes til den ene flaten.

2. Pakning som angitt i krav 1,karakterisert ved at det ikke-ekspanderbare partiet (14) har T-tverrsnitt.

3. Pakning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det ekspanderbare partiet (13) har i det minste et fremspring (15) som i montert tilstand skal rage i retning fra flaten som pakningen er klebet til og til den andre av de mot hverandre vendende flater.

4. Pakning som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at flere ikke-ekspanderbare partier (14) er anordnet, for å klebes til den ene flaten, og det ekspanderbare partiet (13) omgir de ikke ekspanderbare partier (14).

5. Pakning som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det ekspanderbare partiet (13) har i det minste en åpning (16).

6. Pakning som angitt i krav 5, karakterisert ved at åpningen eller åpningene (16) er anordnet inne i det ekspanderbare partiet (13).

7. Pakning som angitt i krav 5, karakterisert ved at åpningen eller åpningene (16) i montert tilstand er rettet mot flaten som pakningen er klebet til.

8. Pakning som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det ikke-ekspanderbare partiet (14) har trapesform.

9. Pakning som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det ikke-ekspanderbare partiet (14) har en bredde i området fra 10 % til 90 % av den samlede bredden til pakningen.

10. Pakning som angitt i krav 9, karakterisert ved at det ikke-ekspanderbare partiet (14) har en bredde i området fra 25 % til 75 % av den samlede bredden til pakningen.

11. Pakning som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at tykkelsen til det ikke-ekspanderbare partiet (14) er i området fra 3 % til 70 % av den samlede tykkelsen til pakningen.

12. Pakning som angitt i krav 11,karakterisert ved at tykkelsen til det ikke-ekspanderbare partiet (14) er i området fra 10 % til 50 % av den samlede tykkelsen til pakningen.