NO301199B1

NO301199B1 - Press-sealing device

Info

Publication number: NO301199B1
Application number: NO952728A
Authority: NO
Inventors: Einar Betten; Terje Kjell Bjerkeli
Original assignee: Alcatel Kabel Norge As
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1995-07-10
Publication date: 1997-09-22
Also published as: GB2303221A; NO952728D0; GB2303221B; NO952728L; GB9613318D0

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en tetteanordning for bruk mellom to sylindriske overflater. Tetteanordningen omfatter i det minste et ringformet tetteelement, slik som en O-ring. Oppfinnelsen gjelder særlig en høytrykksbestandig tetning mellom den ytre overflate av en elektrisk eller optisk kabel ved dens inngang til et undersjøisk kabinett. The present invention relates to a sealing device for use between two cylindrical surfaces. The sealing device comprises at least one ring-shaped sealing element, such as an O-ring. The invention relates in particular to a high-pressure resistant seal between the outer surface of an electrical or optical cable at its entrance to a submarine enclosure.

Det er velkjent innen tidligere kjent teknikk å avtette en sylindrisk overflate med O-ringer av forskjellige typer og strukturer. Sådanne tetninger vil være motstandsdyktige overfor trykk selv i undersjøiske omgivelser dersom overflatene ikke er ettergivende overfor trykk fra tetteanordningen. It is well known in the prior art to seal a cylindrical surface with O-rings of various types and structures. Such seals will be resistant to pressure even in underwater environments if the surfaces are not yielding to pressure from the sealing device.

DE 36 07 451 C2 angir bruk av en hylse med to ringformede tetningselementer anordnet i hvert sitt spor. Det første av sporene er anordnet på den ytre overflaten av hylsen, mens det andre sporet er anordnet på den indre overflaten. US 4,727,223 viser bruk av en tilsvarende hylse, men her er hylsen forsynt med to spor på den ytre overflaten og to spor på den indre overflaten. DE 36 07 451 C2 indicates the use of a sleeve with two ring-shaped sealing elements arranged in each respective groove. The first of the grooves is arranged on the outer surface of the sleeve, while the second groove is arranged on the inner surface. US 4,727,223 shows the use of a similar sleeve, but here the sleeve is provided with two grooves on the outer surface and two grooves on the inner surface.

Når en av overflatene er fremstilt i et mykere eller mer ettergivende material enn den annen, slik som en kabeloverflate i polyetylen (PE) ved sin inngang til et stål- eller keramikk-kabinett, vil imidlertid tetteanordningen over tid være tilbøyelig til å sammen-presse PE-overflaten således at avtettingen ikke lenger er effektiv. However, when one of the surfaces is made of a softer or more compliant material than the other, such as a polyethylene (PE) cable surface at its entrance to a steel or ceramic enclosure, the sealing device will tend to compress over time the PE surface so that the sealing is no longer effective.

Formålet for den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en avtetning mellom to overflater som er motstandsdyktig overfor høye trykk og som har forskjellig elastisitet eller stivhet. Trekkene ved den foreliggende oppfinnelse er angitt i de vedføyde patentkrav. The purpose of the present invention is to produce a seal between two surfaces which is resistant to high pressure and which has different elasticity or stiffness. The features of the present invention are indicated in the appended patent claims.

Med oppfinnelsen er det f.eks. oppnådd en effektiv avtetning mellom PE-overflaten av en fiberoptisk kabel og en stålflens på et undersjøisk kabinett. With the invention, it is e.g. achieved an effective seal between the PE surface of a fiber optic cable and a steel flange on a subsea enclosure.

De ovenfor nevnte og andre trekk og formål ved den foreliggende oppfinnelse vil klart fremgå av den etterfølgende detaljerte beskrivelse av utførelsesformer av oppfinnelsen sett i sammenheng med de vedføyde tegninger, på hvilke: The above-mentioned and other features and purposes of the present invention will be clear from the following detailed description of embodiments of the invention seen in connection with the attached drawings, in which:

Fig. 1 skjematisk anskueliggjør en utførelse av oppfinnelsen, og Fig. 1 schematically illustrates an embodiment of the invention, and

Fig. 2 anskueliggjør en andre utførelse. Fig. 2 illustrates a second embodiment.

Fig. 1 viser den ytere overflate 1 av en kabel 2 som kommer inn gjennom en flens 3 Fig. 1 shows the outer surface 1 of a cable 2 which enters through a flange 3

til det indre av et kabinett 4. Tetteanordningen består av tre deler: to O-ringer 5 og 6 og en støttemuffe 7. Vanntrykksiden er angitt med en pil 8. O-ringene 5 og 6 er anordnet i hvert sitt spor 9 og 10 frembragt henholdsvis i den indre og ytre overflate av støttemuffen 7. Det skal bemerkes at dimensjonene av muffen og andre komponenter ikke er tegnet i målestokk. Dette er særlig tilfellet med hensyn til lengden og tykkelsen av muffen. to the interior of a cabinet 4. The sealing device consists of three parts: two O-rings 5 and 6 and a support sleeve 7. The water pressure side is indicated by an arrow 8. The O-rings 5 and 6 are arranged in respective grooves 9 and 10 produced respectively in the inner and outer surface of the support sleeve 7. It should be noted that the dimensions of the sleeve and other components are not drawn to scale. This is particularly the case with regard to the length and thickness of the sleeve.

Støttemuffen er slik dimensjonert at det ytre vanntrykk virker direkte på de to O-ringer og også på en mellomliggende del 11 av muffen. Avtettingen mellom støttemuffen 7 og den ytre flens 3 oppnås med O-ringen 6, idet den indre del av muffen 13 virker som en støttering i samsvar med utprøvet teknikk. The support sleeve is dimensioned in such a way that the external water pressure acts directly on the two O-rings and also on an intermediate part 11 of the sleeve. The sealing between the support sleeve 7 and the outer flange 3 is achieved with the O-ring 6, the inner part of the sleeve 13 acting as a support ring in accordance with proven technology.

Som antydet med pilene 12 vil vanntrykket virke på den mellomliggende del 11 og ved elastisk eller permanent deformasjon av den mellomliggende del 11 lukke mellomrommet mot kabeloverflaten 1 og således forhindre utpressing av O-ringen 5. Materialet i og dimensjonene av støttemuffen 7 velges slik at trykket deformerer den mellomliggende deM 1 i samme grad som deformasjonen av den mykere kabeloverflate, antydet med en brudt linje 14. Den del av kabelen som ikke står under trykk, befinner seg i et lukket rom for å gjøre formendringen og således deformasjonen av den mykere kabeloverflate, så liten som mulig. As indicated by the arrows 12, the water pressure will act on the intermediate part 11 and, by elastic or permanent deformation of the intermediate part 11, close the gap against the cable surface 1 and thus prevent the extrusion of the O-ring 5. The material and dimensions of the support sleeve 7 are chosen so that the pressure deforms the intermediate deM 1 to the same degree as the deformation of the softer cable surface, indicated by a broken line 14. The part of the cable that is not under pressure is in a closed space to make the change of shape and thus the deformation of the softer cable surface, as small as possible.

En eneste O-ring alene, slik som ringen 5, vil være tilbøyelig til å bli utpresset ettersom den mykere kabeloverflate deformeres og et mellomrom skapes, men en sådan tilbøyelighet stoppes effektivt av det mellomliggende parti 11 av støttemuffen 7, som følger kabeloverflatens deformasjon. O-ringen 6 ligger an mot og avtetter effektivt den forholdsvis harde overflate av flensen 3. A single O-ring alone, such as the ring 5, will tend to be squeezed out as the softer cable surface deforms and a gap is created, but such a tendency is effectively stopped by the intermediate portion 11 of the support sleeve 7, which follows the deformation of the cable surface. The O-ring 6 rests against and effectively seals the relatively hard surface of the flange 3.

Når kabelmantelen er fremstilt i PE, kan materialet i støttemuffen være fremstilt i et material med høy viskositet, slik som polyamid (nylon, PA6) eller polyoksymetylen When the cable jacket is made of PE, the material in the support sleeve can be made of a material with a high viscosity, such as polyamide (nylon, PA6) or polyoxymethylene

(POM). (POM).

I fig. 2 er det vist en noe motsatt situasjon, som også utnytter oppfinnelsen. En stiv overflate 20 av et stålrør 21 eller lignende er ført inn i en mykere flens 22 på et hus 23. Slik som i tilfellet av fig. 1, ligger en ytre O-ring 24 an mot et mykere material som i dette tilfelle er flensen 22, mens en indre O-ring 25 ligger an mot den stive overflate av røret 21. Det foreligger også en støttemuffe 26 fremstilt i et egnet material, slik som POM, og som har en mellomliggende del 27 som utgjør en effektiv avtetning mot flensen 22. O-ringene er anordnet i spor 28 og 29. En brutt linje 30 angir en deformasjon av flensoverflaten 20. In fig. 2, a somewhat opposite situation is shown, which also utilizes the invention. A rigid surface 20 of a steel pipe 21 or the like is inserted into a softer flange 22 on a housing 23. As in the case of fig. 1, an outer O-ring 24 rests against a softer material, which in this case is the flange 22, while an inner O-ring 25 rests against the rigid surface of the tube 21. There is also a support sleeve 26 made of a suitable material , such as POM, and which has an intermediate part 27 which forms an effective seal against the flange 22. The O-rings are arranged in grooves 28 and 29. A broken line 30 indicates a deformation of the flange surface 20.

Muffene 7 og 26 bør fremstilles i et material som har en elastisitet i området mellom den for materialene i de to sylindriske overflater henholdsvis 1, 3 og 20, 22. Muffen kan fremstilles i POM når den ene av de sylindriske overflater er fremstilt i et termoplastmaterial og den andre overflate er fremstilt i et hardere material, slik som metall eller epoksy. The sleeves 7 and 26 should be made in a material that has an elasticity in the range between that of the materials in the two cylindrical surfaces 1, 3 and 20, 22 respectively. The sleeve can be made in POM when one of the cylindrical surfaces is made in a thermoplastic material and the other surface is made of a harder material, such as metal or epoxy.

Et eksempel på dimensjonene av understøttende POM-muffer 7 og 26 i forhold til diameteren av en kabel eller et rør, når de brukes mellom en PE-overflate og en ståloverflate, er som følger: An example of the dimensions of supporting POM sleeves 7 and 26 in relation to the diameter of a cable or pipe, when used between a PE surface and a steel surface, is as follows:

- indre (kabel/rør-) diameter: 10 mm - internal (cable/pipe) diameter: 10 mm

- ytre (flens-) diameter: 14 mm - outer (flange) diameter: 14 mm

- støttemuffetykkelse: <_ 1 mm - support sleeve thickness: <_ 1 mm

- O-ringdiameter og -tykkelse: 10 mm og 1,6 mm - O-ring diameter and thickness: 10 mm and 1.6 mm

- lengde av den mellomliggende del: 6 mm - length of the intermediate part: 6 mm

Den ovenfor detaljerte beskrivelse av utførelsesformer av denne oppfinnelse må bare betraktes som eksempler og bør ikke bedømmes som begrensninger av beskyttelses-omfanget. Materialene i og dimensjonene av støttemuffen 7 eller 26 bør f.eks. velges således at det ytre vanntrykk deformerer den mellomliggende del av muffen ved elastisk eller permanent deformasjon, på samme tid som deformasjonen av den mykere overflate. Den mellomliggende del av støttemuffen bør være dimensjonert slik at den når den deformeres og lukker mellomrommet mot den mykere overflate, henholdsvis 1 eller 20, virker den som en trykkunderstøttet ring som virker mot utpresning med hensyn til O-ringen 5 eller 24. En hard muffe vil fordre en lengre mellomliggende del enn en myk muffe. The above detailed description of embodiments of this invention must be considered as examples only and should not be considered as limitations of the scope of protection. The materials in and the dimensions of the support sleeve 7 or 26 should e.g. is chosen so that the external water pressure deforms the intermediate part of the sleeve by elastic or permanent deformation, at the same time as the deformation of the softer surface. The intermediate part of the support sleeve should be dimensioned so that when it deforms and closes the gap against the softer surface, 1 or 20 respectively, it acts as a pressure-supported ring that acts against squeezing with respect to the O-ring 5 or 24. A hard sleeve will require a longer intermediate part than a soft sleeve.

Claims

1. Sealing device capable of withstanding high pressure and for use between two cylindrical surfaces (1, 3; 20, 22), one being softer than the other, and comprising two annular elements (5, 6; 24, 25) arranged in grooves (9, 10; 28, 29) in a cylindrical sleeve (7; 26), and where one groove (6; 24) is located in the outer surface of the sleeve, while the other (5, 25) is located in the inner surface, characterized in that the materials and dimensions of the support sleeve (7, 26) are selected so that pressure deforms an intermediate part (11, 27) of the sleeve by elastic or permanent deformation (14, 30) to the same extent as the corresponding deformation of the softer surface (1, 22).

2. Sealing device as stated in claim 1, characterized in that the inner surface groove (9) is arranged closer to the high pressure side (8) than the outer surface groove (10) when the inner cylindrical surface (1) is softer than the outer cylindrical surface (3).

3. Sealing device as stated in claim 1, characterized in that the outer surface groove (28) is arranged closer to the high pressure side (8) than the inner surface groove (29) when the outer cylindrical surface (22) is softer than the inner cylindrical surface (20).

4. Sealing device as specified in claim 1, characterized in that the intermediate part (11, 27) of the support sleeve (7, 26) is dimensioned so that when it is deformed and closes a space against the softer surface (1, 22), it acts as a pressure-supported, anti-extortion ring for O -ring (5, 24).

5. Sealing device as stated in claim 1, characterized in that the sleeve (7; 26) is made of a material which has an elasticity in the area between that of the materials in the two cylindrical surfaces (1, 3; 20, 22).

6. Sealing device as stated in claim 5, characterized in that the sleeve is made of polyoxymethylene (POM) or a similar material when one of the cylindrical surfaces is made of a plastic material and the other cylindrical surface is made of a harder material, such as metal or epoxy.