PL171144B1 - Air cushioned gasket - Google Patents

Abstract

1. Uszczelka z poduszka powietrzna, sprezysta, nadmuchiwana przez otwór w jej scianie celem uszczelnienia pierwszego ele- mentu uszczelnianego, znamienna tym. ze za- wiera. pierwszy material uszczelniajacy (6) na skierowanej do wewnatrz powierzchni scia- ny (4), który to pierwszy material uszczelnia- jacy jest odksztalcony blokujac otwór (8) pod dzialaniem cisnienia wewnatrz nadmuchanej uszczelki (1), ponadto elementy utrzymujace odstep, które podczas odksztalcenia pier- wszego materialu uszczelniajacego (6) od- dzielaja element uszczelniany od skierowanego na zewnatrz rejonu powierzchni sciany (4) sa- siadujacego bezposrednio z otworem (8). F ig.3 (1 1 )171144 (13)B1 PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest uszczelka oddzielająca od otoczenia takie elementy jak kable lub rury, zwłaszcza znajdujące się wewnątrz kanału lub skrzynki przyłączy. Zadaniem uszczelki jest, by woda, gaz, lub inne czynniki, które mogą być szkodliwe, nie mogły się dostać do kanału

171 144 przez wlot, właz lub temu podobny otwór, oraz oddzielenie przyłączy kablowych od otaczającego środowiska. Wynalazek zostanie wyjaśniony przede wszystkim na przykładzie uszczelnienia kanału (które to określenie obejmuje też przepusty kablowe), jednakże wynalazek może zostać zastosowany również do uszczelniania w innych przypadkach, obejmujących skrzynki przyłączy, zabezpieczenia rur i temu podobne.

Przyczyną potrzeby zastosowania uszczelki zamiast przyczepnego spoiwa o nieznacznej grubości, jest możliwa duża różnica pomiędzy wymiarami i kształtem elementu uszczelnianego a wymiarami i kształtem osłony, wewnątrz której jest umieszczony element uszczelniany Kanał może być o wiele milimetrów lub centymetrów większy niż kabel lub inny element umieszczony w kanale, owalny kabel może być umieszczony w okrągłym kanale, osłona przyłączy może być większa niż wiązki kabli w jej wnętrzu. Również gdy powinno zostać uszczelnione rozgałęzienie dwóch lub więcej kabli, jest ogólnie konieczne przekształcenie ich wspólnego wklęsłego przekroju w ogólny przekrój wypukły, który może zostać otoczony przez na przykład obejmującą osłonę, przez półpanewki, lub przez zaciskaną średnicowo (zwykle przez skurcz termiczny) tuleję.

Takie uszczelki są zwykle wykonywane przy użyciu dostosowującego się swym kształtem elementu uszczelniającego, na przykład pieiściema typu O (O-Ring), lub przy pomocy masy uszczelniającej lub klejów topliwych. Tego typu uszczelnienia zwykle ogólnie zadawalają, jednakże czasem stwarzają problemy. Na przykład dostosowujące się swym kształtem uszczelki mają małą rozszerzalność a szczególnie, gdy są użyte do wypełnienia większych pustych przestrzeni, to w dłuższych okresach czasu mają tendencję do pełzania. Mogą się również wytwarzać szczeliny jeżeli nie jest możliwe doprowadzenie odpowiedniej ilości ciepła do klejów topliwych Jest również trudne doprowadzenie ciepła do wnętrza kanału.

Mogą też narastać w czasie eksploatacji komplikacje z powodu różniącego się od siebie własności materiałów na kanały i kable. Koszulki kabli są często wykonywane z polietylenu lub ołowiu, a kanały z polichlorku winylu, stali lub betonu, które mogą być brudne, ziarniste i ogólnie trudne do oczyszczenia.

Szerokie zastosowanie znalazło uszczelnienie kanału omówione w opisie patentowym GB 1 594 937 (Raychem). Jest to pusta wewnątrz uszczelka, mająca na swych wewnętrznej oraz ewentualnie zewnętrznej powierzchniach wiele rozsuniętych względem siebie kołnierzy. Każdy kołnierz wystający na zewnątrz i dokoła powierzchni zewnętrznej może zostać na swym zakończeniu odkształcony, jednak tylko przy podwyższonej temperaturze. Przynajmniej część jednego lub wielu zakończeń oraz ewentualnie powierzchnia kołnierzy mogą być pokryte szczeliwem.

W opisie patentowym EP 0 179 657 (Raychem) jest omówione uszczelnienie kanału, zwłaszcza dla uszczelnienia około czterech kabli. Ma ono sprężynę, która swym działaniem poszerza promieniowo tę część uszczelki, która przylega do kanału. Kable są uszczelnione dzięki zaciskanemu temperaturowo zakończeniu uszczelki Sprężyna działa po nagrzaniu tej części uszczelki, która przylega do sprężyny. Temperatura zmiękcza materiał uszczelki i uaktywnia klej.

W opisie patentowym EP 0 152 696 (Raychem) jest omówiony zestaw do uszczelniania otworu (takiego jak pomiędzy kanałem a kablem umieszczonym w jego wnętrzu), zawierający sprężystą powłokę wkładaną na zakładkę do otworu, przy czym ta powłoka ma otwór, przez który wkłada się do niej rozszerzalny lub rozszerzający się materiał, na przykład piankę. Zestaw zawiera pojemnik z wypełniaczem i elementy do łączenia pojemnika z powłoką celem wprowadzenia do mej wypełniacza Na przynajmniej części powierzchni zewnętrznej powłoki jest umieszczony klej lub szczeliwo. Opis EP 0 152 696 jest załączony.

Inne opisy patentowe omawiające puste wewnątrz powłoki uszczelniające są wymienione poniżej.

W opisie patentowym EP 0 100 228 (Raychem) jest omówiony sposób tworzenia uszczelnienia pomiędzy przynajmniej jednym wydłużonym elementem a powierzchnią otaczającą ten, lub każdy taki element. Sposób ten obejmuje:

a) umieszczenie, pomiępzy elementem ut/m/drzanym i nymzającą go po wierzchnią powłoki zawierającej substancję wypełniającą wnętrze, która to substancj^jest zdolna do przejścia ze stanu małej lepkości do stanu dużej lepkości,

1711144

b) odkształcenie przynajmniej części powłoki, co powoduje, że substancja wypełniająca wnętrze dostosowuje się do elementu uszczelnianego i do powierzchni otaczającej,

c) spowodowanie zmiany lepkości z małej na dużą.

W opisie patentowym EP 0 210 807 (Raychem) jest omówiony dwuścienny element, przy czym dwa takie elementy mogą zostać umieszczone jeden dokoła drugiego tworząc uszczelnienie kanału. Dwuścienny element ma kształt rury o małej objętości, wypełnionej zmniejszającym tarcie płynem (zwłaszcza o wysokiej temperaturze wrzenia i niskim ciśnieniu pary) lub ciałem stałym, umieszczonym pomiędzy dwoma ścianami. Element uszczelniany może się obracać względem uszczelki tworzącej uszczelnienie względem otoczenia lub zabezpieczenie elektryczne.

W opisie patentowym GB 2 006 890 (Kraftwerk Union) jest omówione uszczelnienie zawierające pojemnik utworzony z elastycznego płata ze sztucznego tworzywa, częściowo napełnionego płynem umieszczonym pomiędzy zabezpieczającą rurą w ścianie i warstwą izolacyjną dokoła rury. Pojemnik ma kształt zasadniczo pierścieniowy i pozwala na osiowy i promieniowy ruch rury w uszczelnieniu umieszczonym pomiędzy warstwą izolacyjną i rurą.

W opisie patentowym US 3 038 732 (Scott and Bond) jest omówiona nadmuchiwana uszczelka tulejowa do uszczelniania obudowy rurociągów. Zawiera ona sprężyste piaty nadmuchiwane i styka się z wewnętrzną powierzchnią obudowy i z zewnętrzną powierzchnią rurociągu lub rury. Uszczelka ma elementy do wprowadzania płynu do sprężystych płatów dla ich powiększenia, oraz dużą ilość umieszczonych kątowo, stosunkowo sztywnych, poprzecznych elementów dystansowych, będących integralną częścią sprężystych płatów, dla centrowania i podtrzymywania rury wewnątrz obudowy. Każdy z tych elementów dystansowych ma otwory dla przepływu płynu wewnątrz całego sprężystego płata.

W opisie patentowym US 2 816 575 (Stokes) jest omówione urządzenie do układania rury wykorzystujące uszczelkę pierścieniową z poduszką powietrzną.

W opisie patentowym US 3 339 011 (Ewers Jr. et al) jest omówiona skrzynka przyłączy kabli zawierająca dzieloną podłużnie osłonę uszczelniającą. Osłona ma wewętrzne, sąsiadujące z podłużnymi zakończeniami elementy dla utrzymania w odległości od siebie końcowych płatów ścian. Każdy końcowy płat ściany zawiera dwie półkoliste części tarczy o zaokrąglonych zewnętrznych i wewnętrznych krawędziach i podłużnych wybraniach. Przez te tarcze kable wchodzą do skrzynki. Pomiędzy każdą parą końcowych płatów ścian są umieszczone nadmuchiwane uszczelki z otworami, współosiowe z otworami końcowych płatów ścian. Nadmuchiwane uszczelki rozszerzają się aż do styku z powierzchnią kabli przechodzących przez otwory końcowe. Końcowe ściany są zdejmowane z utrzymujących je elementów, a półkoliste części tarcz są ze sobą połączone tworząc wspólny otwór dla płatów. Półkoliste części tarcz mogą zostać obrotowo rozdzielone celem umieszczenia ich dokoła przewodów.

W opisie patentowym GB 1 077 314 (Woodward Iron Company) jest omówiona nadmuchiwana uszczelka wkładana pomiędzy kielich i króciec złącza rur.

W opisie patentowym GB 1 421 960 (Commissariat a TEncrgie Atomique) jest omówiona tuleja z pustymi wewnątrz ściankami, do których jest wlewany płyn izolujący termicznie kanały.

W opisie patentowym GB 2 028 601 (Raychem) jest omówiona nadmuchiwana pokrywa z umieszczoną w niej uszczelką dla kabli.

W opisie patentowym US 907 136 jest omówiona uszczelka dla złącz rur wykonana z zaginanej tkaniny o otwartych oczkach, z użyciem kleju.

Pomimo tego, że wiele z omówionych rozwiązań jest w stanie sprostać wymaganiom stawianym dobrym uszczelkom, to jednak pewne problemy pozostają. Na przykład użycie materiałów wulkanizacyjnych lub inaczej łączonych może uniemożliwiać lub utrudniać ich wyjmowanie. Utrzymywanie podwyższonego ciśnienia w uszczelce prowadzi do tej małej żywotności z powodu ucieczki lub dyfuzji gazu. Również potrzebne są drogie, nieporęczne, łatwe do uszkodzenia i korodujące metalowe zawory wystające z uszczelek.

Wynalazek przewiduje wykonanie uszczelki z poduszką powietrzną dla kanału lub skrzynki przyłączy, lub temu podobnej, która to uszczelka pozwoli w niektórych rozwiązaniach na uniknięcie tych i innych trudności. Konstrukcja uszczelki jest oparta na prostej zasadzie działania ciśnienia powietrza wdmuchanego do powłoki umieszczonej w przestrzeni pomiędzy na przykład kanałem i umieszczonym w nim kablem.

Otwór przez który uszczelka jest nadmuchiwana zostaje skutecznie zablokowany po wyjęciu rurki służącej do nadmuchiwania.

Wynalazek przewiduje wykonanie sprężystej pustej wewnątrz uszczelki, która jest nadmuchiwana przez otwór w ścianie i uszczelnia element w niej umieszczony. Uszczelka zawiera:

- pierwszy materiał uszczelniający umieszczony na wewnętrznej stronie ściany, który deformuje się i blokuje otwór dzięki ciśnieniu wewnętrznemu w nadmuchanej uszczelce,

- elementy utrzymujące odstęp, które podczas odkształcania się pierwszego materiału uszczelniającego, utrzymują odstęp pomiędzy elementem uszczelnianym i skierowaną na zewnątrz powierzchnią ściany znajdującą się w bezpośredniej bliskości otworu.

Elementy utrzymujące odstęp mogą spełniać jedną lub wiele funkcji, co zostanie wyjaśnione poniżej.

Uszczelka może zostać dostarczona z już wykonanym otworem, lub otwór może zostać wykonany w czasie montażu lub jeszcze inaczej według życzenia. Uszczelka może być dostarczona z rurką (na przykład rurką ze sprężystego sztucznego tworzywa, na przykład politetrafluoroetylenu lub nylonu, ewentualnie rurką metalową lub z innego sztywnego materiału), która jeszcze przed nadmuchaniem może być włożona przez otwór i przez pierwszy materiał uszczelniający. Alternatywnie, rurka może być narzędziem, może być więc dostarczona wraz z każdą uszczelką jako zestaw, lub może być narzędziem wielokrotnego użycia dla wielu uszczelek.

Elementy utrzymujące odstęp elementu uszczelnianego od skierowanej na zewnątrz powierzchni ściany uszczelki mogą zawierać element dystansowy umieszczony w otworze. W rozwiązaniach, w których otwór jest wykonywany podczas montażu oznacza to umieszczenie tych elementów dystansowych w miejscu, gdzie ma zostać wykonany otwór. W takim przypadku elementy utrzymujące odstęp mogą działać jako elementy prowadzące dla innych elementów (takich jak sama rurka), które będą użyte do wykonania otworu. Podobnie, jeżeli otwór jest wykonany wcześniej, ale uszczelka jest dostarczona bez rurki, to elementy utrzymujące odstęp mogą zostać użyte do pomocy przy wprowadzaniu rurki do otworu.

W korzystnych wykonaniach elementy utrzymujące odstęp tworzą dokoła otworu komorę (obejmującą również miejsce przyszłego otworu). Taka komora może zostać utworzona przez pierścień typu O (O-Ring), lub podkładkę, lub inny element z otworem, przymocowany do powierzchni uszczelki. Podobny efekt można uzyskać, jeżeli elementy utrzymujące odstęp są integralną częścią uszczelki, na przykład częścią skierowanej na zewnątrz wypukłej powierzchni ściany.

Jeżeli skierowana na zewnątrz powierzchnia sąsiadująca z otworem jest zabezpieczona przed stykaniem się z elementem uszczelnianym, to nadciśnienie wewnątrz uszczelki jest w stanie przemieścić część pierwszego materiału uszczelniającego przez otwór odpowiednio szybko, co spowoduje prawidłowe zablokowanie otworu. Okazało się, że odkształcenie i przemieszczenie materiału uszczelniającego przez otwór jest pożądane. Jeżeli ściana uszczelki może się poruszać względem elementu uszczelnianego, to różnica ciśnienia po obu stronach otworu bardzo szybko spada prawie do zera. Przemieszczenie się materiału uszczelniającego w otworze może być niewystarczająca i pomimo małej różnicy ciśnienia powstanie stały przeciek.

Uszczelka może mieć drugi materiał uszczelniający na skierowanej na zewnątrz powierzchni ściany, przy czym nie jest on obecny powyżej i dokoła otworu. Drugi materiał uszczelniający może stykać się z pierścieniem typu O (O-Ring), lub innymi elementami tworzącymi komorę dokoła otworu, lub może sam być elementem utrzymującym odstęp.

Jeżeli drugi materiał uszczelniający jest umieszczony na uszczelce dostarczanej do montażu, to elementy utrzymujące odstęp mogą spełniać drugą lub alternatywną rolę poza pomocą w utrzymywaniu wymaganej różnicy ciśnienia po obu stronach otworu, lub początkowego przepływu przez otwór. Pierścień typu O lub inne elementy utrzymujące odstęp mogą stanowić zaporę pomiędzy pierwszym materiałem uszczelniającym (gdy ten przedostał się przez otwór) i drugim materiałem uszczelniającym, lub pomiędzy ich składnikami. Może to być konieczne, jeżeli jeden z materiałów lub jego składnik może uszkodzić drugi materiał.- Na przykład pierwszy materiał uszczelniający korzystnie zawiera materiał z olejem jako wypełniaczem, na przykład taki jak żel, a drugi materiał uszczelniający korzystnie zawiera kit rozpuszczalny w oleju. Po nadmuchaniu uszczelki żel będzie się znajdował pod ciśnieniem i po dłuższym czasie może nastąpić pewne wydzielenie się oleju. Olej z żelu może spowodować pogorszenie jakości stykającego się z nim kitu jeżeli brak jest pierścienia typu O lub innych elementów według wynalazku.

Pierścień typu O lub inne elementy utrzymujące odstęp mogą zawierać każdy odpowiedni materiał, korzystnie kauczuki syntetyczne, na przykład na bazie kopolimeru fluorku winylidenu i heksafluoroprenu, na przykład znanego pod nazwą fabryczną Viton.

Aby uszczelka mogła zostać łatwo nadmuchana pierwszy materiał uszczelniający (wewnątrz niej) jest korzystnie pokryty na skierowanej do wewnątrz powierzchni warstwą zrywaną. Taką warstwą zrywaną może być bardzo cienka błona z elastycznego polietylenu lub innego polimeru, na przykład znanego pod nazwą firmową Cling Film. Materiał uszczelniający może być utrzymywany na miejscu przez klapkę polimerową przymocowaną do ściany w taki sposób, że materiał uszczelniający jest umieszczony pomiędzy klapką i ścianą.

Z różnych zalet elementów utrzymujących odstęp wymienionych powyżej, prawdopodobnie najważniejszą jest zapewnienie przynajmniej na krótką chwilę znaczącej różnicy ciśnienia po obu stronach otworu. Staje się dzięki temu możliwy szeroki zakres wyboru żelu (lub innego materiału) uszczelniającego. Nie korzystanie z wynalazku powoduje narastanie problemów związanych z uszczelką dostarczaną wraz z rurką do nadmuchiwania umieszczoną w otworze w żelu lub w innym materiale uszczelniającym, jeżeli oczekiwane jest samoczynne uszczelnienie po nadmuchaniu i wyciągnięciu rurki. Takie automatyczne uszczelnienie spowodowane przemieszczeniem się żelu blokującego otwór, jak to wyjaśniono powyżej, jest pożądane, gdyż unika się wówczas stosowania drogich, zajmujących wiele miejsca zaworów. Omówione problemy mogą wynikać z wydostawania się żelu lub innego materiału uszczelniającego po dłuższym czasie, jeżeli rurka nie zostanie wyjęta. Po wyjęciu rurki otwór jest trudny do zamknięcia - pomimo części utrzymywania znaczącej różnicy ciśnienia w dostatecznie długim czasie.

Jakkolwiek największe zalety wynalazku mogą być oczekiwane dla wstępnie już umieszczonych rurek przechodzących przez pierwszy materiał uszczelniający mający skłonność do tężenia, to wynalazek ma też zalety związane z bardziej pewnym samoczynnym uszczelnieniem i w innych sytuacjach. Na przykład elementy utrzymujące odstęp mogą zawierać inne materiały uszczelniające w rozwiązaniach, w których umieszczona wstępnie rurka nie przechodzi przez materiał uszczelniający (może przechodzić pomiędzy takim materiałem i ścianą uszczelki), lub gdy rurka do nadmuchiwania jest wkładana podczas montażu.

Uszczelki według wynalazku zostały poddane trudnym próbom mechanicznym, termicznym i ciśnieniowym i uzyskano dobre rezultaty. W szczególności uszczelki były nadmuchiwane do ciśnienia 50 KPa i sprawdzane na szczelność w czasie piętnastu minut z pomiarem całkowitej wytrzymałości i do ciśnienia 2,8 bar w próbie długoterminowej. Do nadmuchiwania użyto helu a precyzyjny wykrywacz helu został użyty do sprawdzenia ewentualnych przecieków. Możliwe stało się wykonanie automatycznego układu uszczelniania, w którym przejściu helu przez otwór użyty do wytworzenia ciśnienia było nie większe niż poziom tła wynikający z dyfuzji przez ściany odległe od otworu. Mogą zostać dobrane takie materiały (omówione poniżej), że w ogóle nie można będzie wykryć helu. Dokładny skład materiałów i konstrukcja uszczelki mogą zostać dobrane zależnie od przewidywanego zastosowania. Nieoczekiwanie uzyskuje się jednak zawsze, że otwór przeprowadzony bezpośrednio przez ścianę uszczelki lub pomiędzy ścianami zakładki i podobnie, uszczelnia się automatycznie bez potrzeby użycia drogich zaworów i połączonych z nimi trudności. Uszczelki z poduszką powietrzną nigdy dotychczas nie były używane do uszczelniania względem otoczenia (zwłaszcza w instalacjach kablowych), gdzie wymagana jest wieloletnia żywotność bez okresowego dodmuchiwania.

Jakkolwiek do tej pory nie uważana za konieczną, może zostać umieszczona wewnętrzna klapka po obu stronach otworu wewnątrz ścian lub pomiędzy nimi. Klapka wraz z pierwszym materiałem uszczelniającym uszczelnia wówczas w stosunku do ciśnienia panującego wewnątrz uszczelki. Klapka korzystnie zawiera elastyczny płat z polimeru przymocowany do ściany uszczelki w taki sposób, że rurka może przejść przez otwór przemieszczając klapkę, przy czym rurka korzystnie przechodzi pomiędzy klapką i ścianą zasadniczo w płaszczyźnie ściany (na przykład pod kątem względem ściany mniejszym niż 45°). Materiał uszczelniający, na przykład żel lub kit może zostać umieszczony pomiędzy klapką i ścianą, na przykład jako pokrycie klapki.

171 144

Klapka może zostać przyklejona lub przyspawana do ściany wzdłuz dwóch linii rozdzielonych małym odstępem (na przykład 5-20 mm) w taki sposób, że rurka może zostać włożona przez otwór w ścianie i pomiędzy ścianą i klapką ogólnie wzdłuż osi kanału utworzonego pomiędzy dwoma liniami sklejenia. lub zespawania.

Otwór może zostać umieszczony pomiędzy przykrywającymi się ścianami połączenia na zakładkę, jakkolwiek to rozwiązanie nie jest preferowane, gdyż połączenie na zakładkę może zbyt pogrubić uszczelkę podczas tworzenia otoczki z płata materiału. Otwór, który wystaje poza szerokość połączenia zakładkowego może mieć zmniejszony wymiar poprzeczny w kierunku zewnętrznej powierzchni uszczelki. Otwór może wówczas mieć kształt lejka lub spłaszczonego lejka. Materiał uszczelniający (korzystnie kit lub żel) może zostać wciśnięty do otworu o kształcie lejka lub temu podobnego, wskutek czego materiał uszczelniający wciśnięty działaniem ciśnienia od wewnątrz może zablokować otwór. Rozmiar otworu oraz własności fizyczne i ilość materiału uszczelniającego mogą zostać dobrane tak, że materiał uszczelniający nie zostanie wyciśnięty z otworu w ilości niepożądanej. Klapki omówiona powyżej może zostać zastosowana dla tego rodzaju otworu.

Jak wspomniano powyżej, pierwszy materiał uszczelniający zawiera żel. Żelem może być polimer z wypełniaczem olejowym. Polimer może być wiązany poprzecznie. Korzystnie Żel ma twardość w temperaturze pokojowej określoną z pomocą analizatora układu włókien StevensVolland większą niż 45 g, szczególnie większą niż 50 g, a zwłaszcza większą niż 60 g. Odprężenie powinno być mniejsze niż 12% szczególnie mniejsze niż 10%, a zwłaszcza mniejsze niż 8%. Wydłużenie niszczące, również w temperaturze pokojowej, powinno być większe niż 60%, zwłaszcza większe niż 1000%, a szczególnie większe niż 1400% zgodnie z ASTM D638. Moduł sprężystości przy 100% odkształceniu powinien wynosić korzystnie przynajmniej 1,8, bardziej korzystnie przynajmniej 2,2, MPa. Trwałe odkształcenie przy ściskaniu powinno być mniejsze niż 35%, a zwłaszcza mniejsze niż 25%. Najkorzystniejsze żele są wykonane z wypełniaczami z blokowych kopolimerów olejowych o twardych i kauczukowych blokach. Jako przykład można wymienić kopolimery trójblokowe typu styren-etylen-butylen-styren (takie jak Shell Trade Mark Karton, na przykład G1650, 1651 i 1652). Ilość kopolimeru blokowego może wynosić na przykład od 5-35% całkowitego ciężaru żelu, korzystnie 4-15%, zwłaszcza 6-12%, a szczególnie około 7%. Ilość kopolimeru i jego ciężar cząsteczkowy można zmieniać celem uzyskania odpowiednich własności fizycznych, na przykład twardości. Im mniejsza jest zawartość polimeru, a w następstwie tego większa zawartość oleju, tym mniejsza potrzebna jest nadwyżka ciśnienia wewnętrznego dla uszczelniania otworu po wyjęciu rurki.

Rozwiązanie omówione powyżej znajdzie zastosowanie zwłaszcza dla uszczelnienia względem otoczenia linii zasilających rurowych i kablowych, zwłaszcza kabli telekomunikacyjnych. W szczególności może zostać użyte do wykonywania uszczelnień kanałowych lub skrzynek przyłączy. W przypadku uszczelnień kanałowych pierwszym elementem uszczelnianym, zgodnie z powyższym opisem, jest kabel prowadzony w kanale, a drugim elementem, w stosunku do którego jest uszczelniany pierwszy element, jest kanał. Uszczelnienie kanałowe uszczelnia pierścieniową przestrzeń pomiędzy kablem i kanałem i uniemożliwia zanieczyszczeniom, zwłaszcza wodnym przedostanie się wzdłuż kanału do na przykład włazu lub budynku, lub innego pomieszczenia, które powinno być suche i czyste. W kanale może wzrastać ciśnienie i dlatego jest pożądane zastosowanie elementów uniemożliwiających ruch uszczelnienia wzdłuż kanału wywołany różnicą ciśnienia po obu stronach uszczelnienia.

Drugi materiał uszczelniający jest umieszczony na skierowanej na zewnątrz powierzchni uszczelki tworząc uszczelnienie względem kanału. Jeżeli jako drugi materiał uszczelniający jest użyty kit, to może być pożądane zastosowanie warstwy zrywanej dla łatwego operowania uszczelką, zwłaszcza dla jej wprowadzenia do kanału w stanie odpowiednio przygotowanym. Na skierowanej na zewnątrz powierzchni, na przykład na warstwie kitu może zostać umieszczona cienka sprężysta polimerowa błona. Taka błona pozwoli na odkształcenie kitu i wypełnienie pustych miejsc, eliminując szczeliny i eliminując potrzebę użycia elementów mocujących. Ma bardzo duży współczynnik tarcia, szczególnie w stosunku do sztucznych tworzyw, takich jak polichlorek winylu i polietylen, z których zwykle są wykonywane kable i kanały. Uprzywilejowanymi błonami są polietylen o małej gęstości liniowej, znany pod nazwą błony przylepnej (cling film). Powierzchnia uszczelki skierowana w stronę kanału może zostać pokryta taką błoną na większej powierzchni (korzystnie całkowicie), zapewniając większe tarcie względem kanału niż, kabla Błona może mieć otwory, pozwalając na pewien bezpośredni styk pomiędzy materiałem uszczelniającym i pierwszą lub drugą powierzchniami uszczelnianymi. Błona może zostać umieszczona pomiędzy warstwami kitu lub innego materiału uszczelniającego zapewniając odpowiednią wytrzymałość utworzonego laminatu. W takim przypadku otwory w błonie pozwalają na bezpośrednie związanie się ze sobą dwóch warstw.

W czasie eksploatacji może wystąpić tendencja materiału uszczelniającego znajdującego się na uszczelce do przemieszczenia się, spowodowanego ciśnieniem wewnątrz kanału. Przemieszczenia można uniknąć przez zastosowanie na powierzchni uszczelki warstwy pianki, która zadziała jak zapora.

Wynalazek może zostać zastosowany również do uszczelniania względem otoczenia takiego pierwszego elementu jak kabel lub wiązka kabli. W tym przypadku uszczelka może zostać użyta wraz z zasadniczo sztywną osłoną, wewnątrz której może zostać umieszczona przynajmniej część pierwszego elementu uszczelniającego.

Osłona może być zaślepiona z jednej strony, a na otwartym zakończeniu może zostać użyta jedna lub więcej uszczelek dla uszczelnienia wejścia i wyjścia kabli. W ten‘sposób może zostać wykonana skrzynka przyłączy z uszczelnieniem znanym jako promieniowy punkt rozdzielczy sieci telekomunikacyjnej. Takie rozwiązanie może być również zastosowane do uszczelniania złącz kabli światłowodowych. W tym przypadku osłona może zawierać jeden lub więcej zespołów złącz kabli światłowodowych.

W innym rozwiązaniu osłona ma przynajmniej dwa otwarte zakończenia, pozwalające na wytwarzanie ciągłych (raczej niż końcowych) skrzynek przyłączy dla kabli miedzianych lub światłoczułych. Takie osłony mogą być typu rurowego lub zawijanego. W przypadku uszczelniania odgałęzień kabli uszczelka może zostać umieszczona pomiędzy odgałęzieniami kabli i pomiędzy tymi kablami i osłoną, lub innym drugim elementem uszczelnianym. Uszczelka przejdzie wówczas pomiędzy odgałęzieniami kabli i zostanie owinięta dokoła wszystkich kabli.

Wynalazek proponuje również sposób uszczelniania względem otoczenia pierwszego elementu uszczelnianego, na przykład kabla, obejmujący:

- przynajmniej częściowe umieszczenie pierwszego elementu uszczelnianego w drugim elemencie uszczelnianym, na przykład kanale lub obejmie zawijanej lub innego typu,

-umieszczenie pomiędzy pierwszym i drugim elementem uszczelnianym uszczelki według wynalazku,

- nadmuchanie uszczelki celem wypełnienia szczeliny pomiędzy pierwszym i drugim elementem uszczelnianym.

Nadmuchiwanie może zostać dokonane przez dołączenie rurki do źródła płynu znajdującego się pod ciśnieniem, oraz, jeżeli rurka nie jest wprowadzona do uszczelki, włożenie jej do otworu w ścianie lub pomiędzy ścianami uszczelki. Płyn znajdujący się pod ciśnieniem powinien być korzystnie ściśliwy, przy czym korzystnie jest to powietrze, azot lub inny gaz obojętny. Jeżeli użyty zostanie płyn taki jak woda, to jest konieczne by uszczelka była rozciągliwa, celem stworzenia rezerwy ciśnienia kompensującej ruch pierwszej i drugiej powierzchni. Jeżeli uszczelka jest rozciągliwa, to nastąpi pełzanie lub przytrzymywanie. Korzystniejsza jest minimalna rozciągliwość i użycie gazu do nadmuchiwania.

Sprężysta uszczelka odkształci się po nadmuchaniu uszczelniając pierwszy i drugi element uszczelniany, na przykład wypełniając pustą pierścieniową przestrzeń pomiędzy kablem i kanałem, w którym kabel jest umieszczony. Uszczelnienie może być skuteczne pomimo braku koncentryczności pomiędzy kanałem i kablem i niezależnie od owalizacji lub innego kształtu przekroju poprzecznego kabla oraz ewentualnie kanału. Gdy zostanie osiągnięte odpowiednie ciśnienie wewnętrzne rurka może zostać wyciągnięta a wewnętrzne ciśnienie automatycznie zamknie otwór. Mogą zostać zastosowane duże ciśnienia wewnętrzne i tym sposobem można uzyskać uszczelnienia eksploatowane w ciągu wielu lat.

Jest pożądane, by nadmuchiwanie nie było przeprowadzane zbyt szybko, ponieważ sama uszczelka, jak i każdy materiał uszczelniający umieszczony na niej, muszą mieć czas na prawidłowe dopasowanie się do uszczelnianych powierzchni kabla i kanału. Może zostać użyta pompka ręczna ( na przykład rowerowa), elektryczna, butla ze sprężonym gcz/m, lub ϊοο/ urządz/oia. Sitoiejsne pompy mogą być użyte ale wraz z reduktorem ąiśni/nic.

Ściany uszczelki powiooy być sprężyste i dzięki temu ndzto/ do przystosowania się do ,ntmicmypO nlemnmtów o różnych wi/lkzściapO oraz /w/mtuclnie o oi/regutaroyąO i skomplikowa-ych kształtach. Ściamy uszczelki powiooy się składać z przynajmniej trzech warstw, z których j/dnc powioma ncpewuicć wytrzymałość, przede wszystkim oa ronpiąwcoi/ wywołane ąiśoleniem wewnętrznym, wytrzymałość na rozdarcie i prn/bipie, a i-oc powiooa stanowić uszcnntuinoin względem etnmeotu uszpnetuicungz wypełniając drobne oieregularoości ma powierzchni el/mentz uszpz/lulcu/gz. Tak więc ściana może się składać z pierwszej warstwy metalowej (lub metcllnzwcmewz sztucznego tworzywa, lub sztucznego tworzywa pokrytego metalem), korzystnie stykającej się z płynem, i z drugiej warstwy wzmacniającej, ma przykład z poli/tytemu o dużej gęstości, oraz z trzeciej warstwy, będącej w bezpośrednim lub pośrednim ko-takci/ z pierwszą warstwą i umieszczonej pomiędzy pierwszą warstwą i etementem uszczelnianym. Zgzdmin z powyższym trzecia warstwa może zawierać materiał odksztcłccloy, taki jak kauczuk lub immy elastomer, lub piankę. Jako trzepic warstwa mogą zostać użyte rówmież imme materiały, ma przykład materiały uszczelniające wyminmioon powyżej. Korzystne jest w wielu zastosowaniach, j/ż/H -i/ ma stałej przyczepności pomiędzy uszczelką i kablem lub kcmcłnm. Jest korzystne gdy druga warstwa mc twardość od 35-85, korzystniej 40-80, c szczególnie 45-74 stopni S0ore'g. Różme funkcje mogą być zgodmie z powyższym pełniom/ rówmież przez mniejszą ilość warstw wówczas, gdy jedma warstwa pełmi dwie lub więcej funkcji.

Ścia-c może się składać ma przykład z tgmimctu utworzonego z błomy metalowej i warstw ze sztuczoego tworzywa umieszczonych po obu stronach błony. Takie warstwy ze szcztuczmngo tworzywa mogą być spawane termicznie ze sobą tworząc nadmuchiwaną powłokę. Klapka spcwamc lub klejo-c, raczej ści-cmc miż odrywana po nadmuchc-iu uszczelki, korzystnie wydłuża się w kierunku podłużnym i w rejzmin walcowym uszczelki. Pojndympze spoimy odrywa-e powiomy zostać blisko swych końców sprasowane ma gorąco.

Dla uzyskania wytrzymałości mepha-ipz-ej mogą zostać zastosowane dodatkowe warstwy o odpowi/d-lej zrientccjll -a przykład dwuosiowe lub dwie warstwy jed-zosiown z polletyln-u o dużej gęstości, -a przykład o znamej nazwie fabrycznej Yalerom. Korzystna budowa i wymiary są następujące:

Kopolimer U e 30 mikronów

Vcleroo (mazwc fabryczna) 40 - 160 mikronów

Mylar (nazwa fabryczna) 11-30 mikronów

Alumimium (jedma lub winln warstw) 5-60 mikronów

Mylar (mczwa fabryczna) 11^0 mikronów

Pztietylem o mcłej gęstości li-iowej 0-80 mikronów

Kopolimer H-30 mikronów

Budowa alternatywna:

Rcyofix T (oazwc fabrycz-c) 75 - 112 mikronów

Poly/ster O (taki jak Mylar) 75 - 1 ^55 mikronów

Aluminium 8 - 60 mikronów

Poliester O (taki jak Mylcr) 75 - 115 mikronów

Rcyofix T 75-115 mikronów

Rayofix jest terpolimerem zcwierającym etylenowy ckrylcot butylu, kwas akrylowy i grupy ntyleuzwe

Tckie budowy mogą być modyfikowane, nc przykład przez usunięcie mylaru i zastosowanie różnych mctericłów na jego miejsce. Pozc tym, każda warstwa może zostać wyposażoma w pokrycie pomagające w klej/niu lub spawamiu, na przykład może zostać zastosowany poliuretan o gęstości 3,7 g/m e. Kopolimer powioieo pozwolić -a termiczne klejenin lub spawanie i może zawierać kleje topliwe, na przykład oa bazie /tyl/ozwegz octcnu wioylu. Większa grubość kopolimeru (na przykład do 200 mikronów) może zostać zastosowana do limii klejzoypO orcz ewe-tucl-ie spawanych, c/l/m lepszego wyp/łniemig oieregularoości pokrycia. Dodatkowo lub cltnrogtywoi/ może zostać użyty klej mc bazie poliamidu. Budowa powimoa pozwalać oa osiągnięci/ wydłuż/nia przyoajmoi/j 20%, korzystni/ przy-cjm-iej 20%. Takc budowc może

171 144 zostać zastosowana wewnątrz powłoki, na przykład zawierającej polimer w rodzaju elastomeru, kauczuku, korzystnie wzmocnionej na przykład nylonem. Alternatywnie nylon może zostać przylaminowany do takiego polimeru, lub może zostać użyty oddzielnie. Dodatkowy materiał może zmniejszyć pełzanie.

Jest jednak konieczne, by styk uszczelniający ściany kanału i kabla lub innego elementu uszczelniającego miał miejsce wzdłuż linii przecinającej potencjalne szczeliny, oraz pożądana jest powierzchnia styku o znaczącej szerokości. Jednakże może być wystarczające, by uszczelka miała cienki pasek kauczuku lub innej warstwy takiej jak żel lub kit, omówionej powyżej, pokrywającej tylko część powierzchni uszczelki.

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uszczelkę uszczelniającą kanał, fig. 2 - montaż uszczelki, fig. 3 - poszczególne warstwy uszczelki w stanie częściowo zawiniętym, fig. 4A, 4B i 4C - użycie rurki dla uszczelki, fig. 5A, 5B i 5C wkładanie pierścienia typu O w ścianę uszczelki, fig. 6A i 6B - korzystny kształt pierwszego materiału uszczelniającego według wynalazku, fig. 7A, 7B, 7C i 7D - uszczelnianie rozgałęźnego złącza kabli z użyciem uszczelki.

Figura 1 przedstawia uszczelkę 1 służącą do uszczelnienia kanału, uszczelniającą obwodową szczelinę pomiędzy kablem 1 i kanałem. 3. Uszczelka 1 ma sprężyste i korzystnie zasadniczo merozciągliwe ściany 4, pomiędzy które wprowadza się sprężony płyn 5, na przykład powietrze. Zewnętrzna strona ścian 4 jest pokryta materiałem uszczelniającym 6 takim jak kit, celem wypełnienia nierówności na powierzchni kanału.

Figura 2 przedstawia sposób wytwarzania uszczelki 1.

Płat 7 materiału, korzystnie laminatu, ma otwór 8, przez który zostanie później wprowadzona mika do nadmuchania uszczelki. Otwór 8 jest przykryty klapką 9, a korzystnie pomiędzy płat i klapkę 9 jest wprowadzony materiał uszczelniający 10. Następnie, płat 7 jest zawijany tworząc otoczkę ze złączem zakładkowym 11 spawanym lub klejonym. W następnym kroku rurkę 12 potrzebną do późniejszego nadmuchania umieszcza się wzdłuż powierzchni płata 7 i wewnątrz otworu 8. W tym przypadku produkt jest dostarczany wraz z rurką. Alternatywnie rurka może być dostarczana oddzielnie. W takim przypadku z pewnych powodów może być pożądane zabezpieczenie przyszłej swobodnej drogi dla rurki, ewentualnie wskazanie miejsca, w którym iurka powinna zostać później włożona, ponieważ otwór 8 ogólnie nie będzie widoczny.

Po włożeniu rurki 12 wykonuje się zakończenia uszczelki (13), również przy pomocy spawania lub klejenia, korzystnie z zaginaniem. Kolejny krok obejmuje umieszczenie wewnętrznego materiału uszczelniającego 6 pomiędzy pianką lub innymi ogranicznikami.! 14, uniemożliwiającymi przemieszczanie się tego materiału uszczelniającego podczas eksploatacji. Zewnętrzny materiał uszczelniający 6 umieszcza się w ostatnim kroku. Taka warstwa może zostać pokryta błoną przylepną lub innego rodzaju odpowiednią bardzo cienką i bardzo sprężystą warstwą. Powinna ona zmniejszać poślizg i powiększać tarcie. Zewnętrzna i wewnętrzna warstwy mogą być zamieniane.

Uszczelka 1 jest przedstawiona na fig. 3 w stanie częściowo zawiniętym. Oznaczenia elementów są takie same jak poprzednio. Dodatkowo na powierzchni skierowanej do wewnątrz, stykającej się z kablami, jest umieszczona warstwa materiału uszczelniającego 15, na przykład kitu.

Figura 4A, 4B i 4C przedstawiają wkładanie i wyjmowanie rurki 12. Rurkę wyjmuje się zwykłym wyciąganiem a nie wykręcaniem, lub temu podobnym, co było konieczne, gdy wcześniej rurka była utrzymywana zwykłym tarciem lub słabą przyczepnością. Zadawalające nadmuchiwanie i wynikające z tego uszczelnienie może zostać uzyskane bez gwintu lub połączenia bagnetowego lub innego złącza mechanicznego pomiędzy rurką i ścianą. Na fig. 4C wewnętrzne ciśnienie spowodowało wypłynięcie pewnej ilości materiału uszczelniającego 10 przez otwór 8, zapewniając doskonałe uszczelnienie. Fig. 5 i 6 uwidoczniają jak to jest zapewnione dzięki wynalazkowi.

Uszczelka według wynalazku jest przedstawiona w częściach na fig,n5A, w widoku perspektywicznym na fig. 5B i w przekroju na fig. 5C.

Na₍tym rysunku jest przedstawiona ściana 4 uszczelki, drugi materiał uszczelniający 6, na przykład kit, na powierzchni skierowanej na zewnątrz, warstwa zrywana 17 pokrywająca materiał uszczelniający 6, rurka 12 przechodząca przez otwór 8 w ścianie i pierścień typu O służący jako element oddzielający ścianę 4 od uszczelnianej powierzchni, na przykład wnętrza kanału 3 według fig. 1. Pierścień typu O tworzy komorę 19 dokoła otworu 8 pozostawiając przestrzeń, przez którą materiał uszczelniający 10 może wydostać się z otworu. Ponieważ ściana 4 nie może szybko przylgnąć do zewnętrznej powierzchni, na przykład ściany kanału, na zewnątrz otworu utrzymuje się niskie ciśnienie (ogólnie 1 bar), pozwalające na to, by nadmiar ciśnienia wewnętrznego (na przykład 2-3 bar), wynikający z nadmuchania spowodował przemieszczenie się żelu 10 zgodnie z wymaganiem.

Figura 6A przedstawia mocowanie przez klejenie lub innym sposobem materiału uszczelniającego 10 z żelu lub z innego materiału do skierowanej do wewnątrz powierzchni ściany 4 uszczelki. Żel zostaje umieszczony pod otworem 8, przez który zostanie przesunięta rurka do nadmuchania uszczelki. Powierzchnia poniżej uwidocznionego rejonu ściany 4, znajduje się wewnątrz uszczelki, a powierzchnia powyżej tego rejonu znajduje się na zewnątrz uszczelki. Aby materiał uszczelniający 10, na przykład żel, nie przykleił ściany 4 do przeciwnej (nie pokazanej) ściany, żel powinien być przykryty warstwą zrywaną 20, zawierającą kopolimer taki, jak użyty na błonę przylepną. Warstwa zrywana może mieć otwór przelotowy według rysunku, aby rurka do nadmuchiwania mogła przejść przez żel i przez warstwę zrywaną zasadniczo prostopadle do powierzchni ściany. Fig. 6B przedstawia żel, warstwę zrywaną i ścianę w stanie złożonym.

Figura 7A, 7B, 7C i 7D przedstawiają uszczelkę zastosowaną do uszczelnienia skrzynki przyłączowej 21 kabli, zawierającej odgałęzienia wiązek kabli. Figura 7A przedstawia dwa kable 22 wychodzące z osłony 23. Przekrój zbliżony do zakończenia osłony jest przedstawiony na fig. 7B i 7C. Na fig. 7B jedna uszczelka 1 została owinięta dokoła dwóch kabli i jest pokazana przed nadmuchaniem. Na fig. 7C zostały użyte dwie uszczelki 1, każda dla jednego kabla. Po nadmuchaniu uszczelka jest pokazana na fig. 7D. Uszczelka uszczelnia przestrzeń pomiędzy osłoną 23 i kablami 22 zabezpieczając skrzynkę przyłączową 21 przed przedostaniem się do niej zanieczyszczeń. Zakładające się na siebie warstwy są dla jasności rysunku pokazane jako nieco oddzielone od siebie. Osłona 23 według fig. 7D jest typu owijającego z zamknięciem 24.

Celem rozwiania wątpliwości należy zaznaczyć, że wynalazek przewiduje różne uszczelki, materiały uszczelniające i elementy oraz sposoby wytwarzania i eksploatacji z przeznaczeniem dla uszczelniania lub blokowania względem otoczenia. W szczególności może zostać zastosowany każdy materiał, konstrukcja elementu, warstwy uszczelniające i zawory.

Fig 2 — 6

171 144

Fg 4-c

Fig 5B

Fig 5C

Fig 6B

171 144

22FlC. 7A

Fc.7&

171 144

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Uszczelka z poduszką powietrzną, sprężysta, nadmuchiwana przez otwór w jej ścianie celem uszczelnienia pierwszego elementu uszczelnianego, znamienna tym, że zawiera: pierwszy materiał uszczelniający (6) na skierowanej do wewnątrz powierzchni ściany (4), który to pierwszy materiał uszczelniający jest odkształcony blokując otwór (8) pod działaniem ciśnienia wewnątrz nadmuchanej uszczelki (1), ponadto elementy utrzymujące odstęp, które podczas odkształcenia pierwszego materiału uszczelniającego (6) oddzielają element uszczelniany od skierowanego na zewnątrz rejonu powierzchni ściany (4) sąsiadującego bezpośrednio z otworem (8).
2. 2. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że elementy utrzymujące odstęp zawierają element odległościowy umieszczony przy otworze (8).
3. 3. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że elementy utrzymujące odstęp tworzą dokoła otworu (8) komorę (19).
4. 4. Uszczelka według zastrz. 3, znamienna tym, ze elementy utrzymujące odstęp zawierają pierścień typu O (18) albo podkładkę.
5. 5. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że ma dodatkowo drugi materiał uszczelniający (6) na skierowanej na zewnątrz powierzchni ściany (4), który to materiał uszczelniający nie jest umieszczony ponad otworem (8) i dokoła niego.
6. 6. Uszczelka według zastrz. 5, znamienna tym, że pierwszy materiał uszczelniający zawiera materiał z wypełniaczem olejowym, drugi materiał uszczelniający jest rozpuszczalny w oleju, natomiast element utrzymuj ące odstęp stanowią przegrodę pomiędzy otworem (8) i drugim materiałem uszczelniającym.
7. 7. Uszczelka według zastrz. 1 albo 6. znamienna tym, że pierwszy materiał uszczelniający zawiera żel.
8. 8. Uszczelka według zastrz. 5 albo 6, znamienna tym, ze drugi materiał uszczelniający zawiera kit.
9. 9. Uszczelka według zastrz. 2 albo 3, znamienna tym, że elementy oddzielające zawierają kauczuk.
10. 10. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, ze skierowana do wewnątrz powierzchnia pierwszego materiału uszczelniającego jest pokryta warstwą zrywaną (16).
11. 11. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że pomiędzy ścianą (4) i klapką (9) przymocowaną do tej ściany jest umieszczony materiał uszczelniający (10).
12. 12. Uszczelka według zastrz. 11, znamienna tym, że ściana (4) zawiera laminat z metalu i materiału polimerowego.
13. 13. Uszczelka według zastrz. 12, znamienna tym, że ściana (4) jest zasadniczo nierozciągliwa w warunkach montażu i eksploatacji.
14. 14. Uszczelka według zastrz. 1 do 13, znamienna tym, że uszczelka (1) ma kształt wydłużonej powłoki owijanej dokoła kabla i nadmuchiwanej dla stworzenia uszczelnienia kanałowego pomiędzy kablem i kanałem otaczającym kabel.
15. 15. Uszczelka według zastrz. 1do 14, znamienna tym, że uszczelka (1) ma dodatkowo rurkę (12), przez którą może być wprowadzony do uszczelki płyn tworzący poduszkę powietrzną.
16. 16. Uszczelka według zastrz. 15, znamienna tym, ze rurka (12) jest wstępnie, przed nadmuchaniem, wprowadzona przez otwór (8) i przez pierwszy materiał uszczelniający (6).