PT901593E - Ligador para a ligacao de tubos destinados a instalacao de cabos - Google Patents

Description

$01533 -1 - [/Λη DESCRIÇÃO "LIGADOR PARA A LIGAÇÃO DE TUBOS DESTINADOS À INSTALAÇÃO DE CABOS"

Este invento diz respeito a uma conduta tubular compreendendo um determinado número de troços tubulares {íu i2, 4+;) que são acoplados por meio de um determinado número de ligadores (kj, k2, ..., kn), compreendendo cada ligador um corpo oco alongado (1) com uma abertura em ambas as extremidades, indo uma das extremidades de cada um dos elementos constitutivos de um par de troços tubulares adjacentes acoplados entre si ser recebida numa das referidas aberturas. É conhecida a técnica que consiste em instalar cabos de telecomunicação, em particular cabos de fibra de vidro, no interior de condutas subterrâneas, mediante uma acção combinada de sopragem e impulsão. No interior de subcondutas, além de cabos de telecomunicação também podem ser instalados feixes de fibra de vidro flexíveis por meio de um processo de sopragem. Esta técnicas foram descritas respectivamente, por exemplo, na EP-A-0.292.037 e na EP-A-0.108.590.

Se, por meio de uma unidade de instalação, um cabo ou um feixe de fibra de vidro se destinar a ser instalado ao longo de vários troços tubulares, é conhecido um processo que consiste em ligar esses troços tubulares por meio de ligadores tubulares adequados para esse efeito. Por exemplo, na EP-A-0.349.344 encontra-se descrito um ligador tubular desse tipo. Esse ligador já conhecido compreende um corpo cilíndrico oco e em lados opostos acha-se dotado de uns -2- U<*1 meios que se apresentam sob a forma de um anel de aperto e de uma junta de vedação tórica (O-ring) para efectuar um acoplamento estanque entre os troços tubulares, a fim de que através de fugas no acoplamento não se perca pressão no seio do ar que está a ser utilizado no processo de sopragem.

Um inconveniente do ligador conhecido é o que consiste no facto deste ter um diâmetro exterior bastante grande em comparação com o diâmetro exterior dos tubos a ser ligados. Isto é capaz de criar dificuldades se num espaço de reduzidas dimensões, por exemplo quando se procede à instalação de vários troços tubulares no interior de uma conduta com uma secção transversal de maiores dimensões, se tiver que se colocar muitos acoplamentos num determinado local e também quando for preciso manipular tubos que se encontrem acoplados a outros tubos, especialmente quando isso tem que ser feito num espaço limitado, porque então existe o risco de que um ligador demasiado grande possa ficar preso.

Um problema relacionado com a instalação de cabos e de feixes de fibra de vidro é, geralmente, o que consiste no facto de que, devido ao gradiente não linear da pressão que reina no interior do tubo, a força de sopragem que é exercida sobre o cabo ou sobre o feixe na parte inicial do tubo é menor num factor de cerca de 2 do que a que seria exercida se o gradiente da pressão fosse linear. Em consequência disso, o comprimento do cabo que pode ser instalado é reduzido num factor de cerca de dois. No caso dos cabos de fibra de vidro, este problema pode ser resolvido através de um processo que consiste em exercer sobre o cabo forças de impulso suplementares, conforme foi descrito na EP-A-0.292.037. No entanto, no caso de feixes de fibra flexíveis, isso não é possível porque estes exibem um fenómeno conhecido pelo nome de "contorção”. O objectivo do invento consiste em proporcionar uma conduta -3- l/ίλη tubular com ligadores tubulares que não tenham os inconvenientes dos ligadores conhecidos, isto é, ligadores tubulares que sejam baratos e de pequenas dimensões, e que além disso ofereçam a possibilidade de, pelo menos parcialmente, compensar a não linearidade do gradiente da pressão.

Para esse efeito, o invento proporciona uma conduta tubular do tipo anteriormente referido, caracterizada por cada ligador tubular compreender uns meios próprios para proporcionar uma passagem de ar própria para permitir a passagem de ar de dentro de pelo menos um dos tubos para o meio ambiente exterior. O invento é baseado na surpreendente constatação de que uma conduta tubular compreendendo um determinado número de troços tubulares que são acoplados entre si por meio de ligadores baratos e de pequenas dimensões que, devido à ausência de O-rings, à possibilidade de poderem ter maiores tolerâncias, etc., não promovem a ligação entre os troços tubulares de uma maneira completamente estanque e podem, pelo menos parcialmente, compensar a não linearidade do gradiente da pressão precisamente em virtude da presença de fugas de ar. A passagem de ar pode ser constituída por uma folga entre a abertura de recepção do ligador e o diâmetro exterior do tubo a ser recebido na referida abertura de recepção, mas também pode ser propositadamente proporcionada na parte central do ligador onde os dois troços tubulares se encontram um com o outro. Em principio isso será suficiente para que a passagem de ar seja operativa quando a conduta tubular se acha sob pressão.

Chama-se a atenção para o facto de que, por exemplo através da EP-A-0.318.280, é conhecido um aparelho próprio para efectuar a introdução de -4-

uma fibra óptica no interior de um tubo por meio de um processo de sopragem. O aparelho conhecido consiste num tubo alongado num dos lados do qual é acoplado o tubo no interior do qual deverá ser instalada a fibra e no outro lado do qual é acoplado um tubo hipodérmico através do qual a fibra é introduzida no interior do aparelho. O aparelho ainda compreende uma ligação lateral, localizada a montante da extremidade do tubo hipodérmico localizada no interior do tubo alongado, própria para a ligação a uma fonte de ar comprimido, e umas ligações laterais, localizadas a montante dessa extremidade, próprias para a descarga de uma quantidade controlável de ar comprimido. A fibra é aspirada de dentro do tubo hipodérmico por meio de um efeito de Venturi e as descargas laterais são ajustadas de maneira a que seja obtido esse efeito. Por conseguinte, este aparelho não utiliza o ligador tubular da mesma maneira que o presente pedido de patente e também o fim a que se destinam as descargas laterais é inteiramente diferente do das descargas laterais do presente pedido de patente.

Em seguida o invento irá ser descrito de uma maneira mais pormenorizada com base num modo de realização exemplificativo e com referência aos desenhos, em que: a Fig. 1 é uma vista em corte de um ligador de acordo com o invento; a Fig. 2 é uma representação esquemática de um determinado número de troços tubulares acoplados por meio de ligadores de acordo com o invento; e a Fig. 3 é um gráfico da variação da pressão no interior de um tubo convencional e de um troço tubular de acordo com a Fig. 2. 5. Uuj ^ A Fig. 1 mostra um ligador tubular de acordo com o invento, dotado de um corpo 1, alongado e oco, de preferência cilíndrico, que apresenta num dos lados uma abertura própria para receber a extremidade de um troço tubular 2 com um diâmetro exterior D2 e no outro lado uma abertura própria para receber a extremidade de um troço tubular 3 com um diâmetro exterior D3. Os diâmetros D2 e D3 podem ser iguais um ao outro, mas não é necessário que o sejam. Na superfície interior da parede do corpo cilíndrico 1 encontram-se por exemplo formadas umas projecções metálicas 4 em forma de rebarbas que de uma maneira conhecida per se impedem que a extremidade de um tubo possa deslizar para trás depois de ter sido introduzida no interior do corpo 1 do ligador. Numa posição central no interior do corpo encontra-se disposta uma protuberância anular 5 que em cada um dos seus lados forma um batente para as extremidades dos tubos 2 e 3.

Para os entendidos na matéria será evidente que o ligador de acordo com a Fig. 1 pode ser fabricado a preços muito baixos e que, devido ao seu pequeno diâmetro exterior, permite o agrupamento compacto de feixes de tubos acoplados ou a manipulação de um tubo acoplado num espaço de dimensões muito reduzidas. No caso de ser necessário desfazer-se um acoplamento, este pode ser simplesmente cortado, removido e substituído por um novo acoplamento.

Conforme transparece através da observação da Fig. 1, na protuberância anular 5 encontra-se formada uma passagem de ar 6 que determina a formação de uma ligação entre o interior dos tubos 2 e 3 e o meio ambiente exterior. O fim a que se destina esta abertura será explicado com referência às Figs. 2 e 3. A fim de se impedir a entrada de água no interior do tubo através da -6- passagem de ar 6, ou através de uma passagem de ar entre a superfície exterior do tubo e a superfície interior da parede de uma extremidade do ligador colocada em oposição àquela, é possível dispor uma válvula na passagem 6 ou dispor uma manga flexível sobre uma zona de transição entre a extremidade do tubo e o ligador ou uma virola flexível sobre esta mesma zona de transição. A uma pressão normal, a válvula, a manga ou a virola vai obturar hermeticamente a passagem ou a zona de transição, e quando a pressão ultrapassa um determinado valor limite vai proporcionar uma passagem através da qual o ar se pode escapar para o exterior. A Fig. 2 mostra de uma maneira esquemática um determinado número de troços tubulares êj, t2> ..., £n, #n+i que são sucessivamente acoplados uns aos outros por meio de n ligadores tubulares, ligadores esses que são designados por kj, k2,..., k„. Na abertura de entrada do troço tubular reina uma pressão p0, que é gerada por meio de um compressor. Na abertura de entrada do troço tubular £n+] reina uma pressão pn+t que é igual à pressão atmosférica pa. No local de cada acoplamento reina uma respectiva pressão pi, p2, ..., pn. Se na disposição de acordo com a Fig. 2 os ligadores tubulares k forem de um tipo convencional, por exemplo do tipo descrito na EP-A-0.349.344, que proporciona uma vedação estanque contra a passagem de ar entre os troços tubulares, a variação da pressão em função da posição x no interior de um tubo de comprimento L é conforme se acha representado na curva 1 da Fig. 3. Essa curva mostra que o valor absoluto do gradiente da pressão na parte inicial da conduta tubular é inferior ao valor absoluto que esse mesmo gradiente da pressão apresenta na parte final da conduta tubular, o que é inconveniente no que diz respeito ao comprimento máximo capaz de poder ser atingido pela instalação. Para mais informação acerca deste assunto faz-se referência ao livro "Installation of optical cables in ducts", da autoria de W. Griffioen, Plumettaz, Bex (CH), -7- <~2aÀ*>x~·

Na Fig. 3, a curva 2 representa a variação da pressão no caso em que na conduta tubular de acordo com a Fig. 2 se acham dispostos ligadores tubulares de acordo com o invento, do tipo representado na Fig. 1. Toma-se evidente que, se a passagem 6 for dimensionada de uma maneira correcta, com esses ligadores pode ser obtido um gradiente da pressão virtualmente linear.

Na Fig. 3, a curva 2 mostra a variação da pressão de ar com uma óptima linearidade e a curva 3 mostra a variação da pressão de ar no caso em que as passagens de ar 6 têm as dimensões máximas admissíveis.

Nas curvas 2 e 3, o valor absoluto do gradiente na parte inicial da conduta tubular vai aumentando à medida que as aberturas de passagem de ar se vão tomando cada vez maiores, mas o valor absoluto do gradiente na parte final da conduta tubular vai diminuindo cada vez mais à medida que as aberturas de passagem de ar se vão tomando cada vez maiores. No caso em que as dimensões das passagens de ar têm um valor tal que resultam na curva 2, consegue-se obter o valor máximo para o comprimento da instalação de sopragem, porque o gradiente da pressão é aproximadamente o mesmo ao longo de todo o comprimento da conduta tubular. Na curva 3, obtém-se um aumento do comprimento da instalação de sopragem em relação à curva 1 desde que o valor absoluto do gradiente na parte final da conduta tubular na curva 3 seja maior do que o valor absoluto desse mesmo gradiente na parte inicial da conduta tubular na curva 1. A partir do momento em que o valor absoluto do gradiente da curva 3 na parte final da conduta tubular for o mesmo que o valor absoluto do gradiente da curva 1 na parte inicial da conduta tubular, já não se consegue obter nenhum benefício, e qualquer aumento adicional das dimensões da abertura de passagem de ar deixa dc ter qualquer interesse, porque isso iria dar origem a um pior resultado do que aquele que se obtém quando se faz uso de ligadores de vedação -8-

hermética. 0 valor óptimo do diâmetro da passagem de ar 6 pode ser calculado com base na Fig. 2 da maneira que se indica a seguir. O escoamento de ar no interior dos troços tubulares i é geralmente turbulento: 1/4 3/4 P] ~pI, 7J4 com C,=0,48pa --~ ^ - (1)

Aqui Dê o diâmetro interior do troço tubular l, φν ê o caudal (à pressão atmosférica), μ é a viscosidade dinâmica (l,8xl0'5 Pa para o ar) e p é a densidade (1,3 kg/m3 para o ar) do meio em escoamento. Na maior parte dos casos, o escoamento de ar numa passagem através da qual se regista uma fuga de ar faz-se num regime não turbulento. Se o comprimento da trajectória que o meio tem que percorrer na sua passagem do interior do tubo para o meio ambiente exterior for curto, os efeitos da viscosidade irão ter pouca influência sobre o escoamento de ar e então irá formar-se uma onda de choque, quer dizer que a limitação do escoamento de ar é formada pela velocidade do som c (343 m/s a 20°C no seio do ar) no seio do meio em escoamento. No anteriormente referido livro da autoria de W. Griffioen pode encontrar-se uma outra exposição teórica sobre este assunto. Se numa abertura circular com um raio rh ocorrer uma tal onda de choque, aplica-se o seguinte:

Pi ~C2 Φ Ci com C2 =— 2 (2) U,jo7c rh c

Nos tubos, o caudal φν das fugas é constituído pela soma de φ0Μ na saída e de diferentes φβί nos ligadores tubulares. Com (1) e (2) deduz-se que: -9- ίΜη ρΙ -ν)=c, <, [λ,+^-Σ λ) 1 η '-Σ Λ

Pi ~Ρ2 =C,£2 η Λ Γβ® /-» \ <-7 ΐ~2 / 7/4 ’out A partir deste sistema de equações deduz-se que: . / \ 7/4 p;=a'-c,£< (3) k 1 Λ ' tuí ^ λ j~l \ ^2 i=j /

No caso de /?„+a soma do membro direito em (3) é igual a zero para j = w+/. O exemplo numérico que se apresenta a seguir dá uma ideia das dimensões a que os ligadores podem funcionar no caso de troços tubulares ligados em cascata. Considere-se uma série de sete troços tubulares de comprimentos iguais de 30 m e um diâmetro interior de 5,5 m. Estes troços tubulares são ligados por meio de seis ligadores. A pressão na parte inicial é de 9 bar (pressão absoluta). No caso em que os ligadores são estanques ao ar, obtém-se a curva superior de pressões 1 da Fig. 3. Para uma abertura de passagem 6 com um raio de 0,3 mm num ligador obtém-se (de uma maneira iterativa) um caudal de descarga livre <f>out na saída de 1,21/s no caso da associada curva de pressões 2 da Fig. 3. Neste caso a curva de pressões tomou-se claramente mais linear. Para uma abertura com um raio de 0,4 mm obtém-se um caudal de descarga livre <j>out na saída de 0,81/s no caso da associada curva de pressões 3 da Fig. 3. É fácil de proporcionar uma abertura com as dimensões referidas. No -10- cálculo que se apresenta a seguir partiu-se do pressuposto que a vedação entre o troço tubular e o ligador é substancialxnente estanque ao ar. Uma fenda de 0,01 mm e de 0,02 mm, respectivamente, já produz tantas fugas como uma abertura com um raio de 0,3 mm e de 0,4 mm, respectivamente, de maneira que em vez de uma abertura de passagem 6, uma extremidade do tubo montada com folga no ligador também pode produzir o efeito desejado. A partir das fórmulas e do exemplo numérico pode-se obter as regras práticas que se apresentam a seguir.

Para o valor óptimo da abertura de passagem 6 no ligador:

Neste caso, i é o comprimento médio de um troço tubular. O raio correspondente à abertura com as dimensões máximas admissíveis é cerca de 30% mais alto.

Para o valor máximo da folga AD entre a parede do ligador e a parede do tubo:

O valor máximo da folga é óptimo, isto é, a curva de variação da pressão é virtualmente linear, a aproximadamente metade deste valor.

Lisboa, 8 de Março de 2001

Agenie urraai aa rrupneuaue inousinai RUA VtCTOR CORDON, 14

Claims (8)

1. -1- REIVINDICAÇÕES 1. Conduta tubular compreendendo um determinado número de troços tubulares (£/, £2, , 4» 4+/) que são acoplados por meio de um determinado número de ligadores {kh k2,..., k„), compreendendo cada ligador um corpo oco alongado (1) com uma abertura em ambas as extremidades, indo uma das extremidades de cada um dos elementos constitutivos de um par de troços tubulares adjacentes acoplados entre si ser recebida numa das referidas aberturas, caracterizada por cada ligador tubular compreender uns meios próprios para proporcionar uma passagem de ar (6) própria para permitir a passagem de ar de dentro de pelo menos um dos tubos (2, 3) para o meio ambiente exterior.
2. 2. Conduta tubular de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a passagem de ar ser constituída por uma abertura (6) praticada na parede lateral do ligador, abertura essa cujo raio r* é dado por:

   em que D = diâmetro interior de um troço tubular a ser acoplado; £ = o comprimento médio de um troço tubular; e n = o número de ligadores presentes numa conduta tubular.
3. 3. Conduta tubular de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por o raio da abertura ser dado por: -2- U**j f £)ly/4' 4/14 n » —~— x * \ t )
4. 4. Conduta tubular de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a passagem de ar ser formada por um espaço entre a superfície interior da parede do ligador e a superfície exterior da parede do tubo (2, 3) a ser acoplado colocada em oposição àquela, e por no que diz respeito às dimensões do espaço AD assim formado, ser válido o seguinte:

   em que D = diâmetro do tubo a ser acoplado; £ - o comprimento médio do troço tubular a ser acoplado; e n = o número de ligadores presentes numa conduta tubular.
5. 5. Conduta tubular de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por, no que diz respeito às dimensões do espaço zlD, ser válido o seguinte:
6. 6. Conduta tubular de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-5, caracterizada por as aberturas dos ligadores tubulares próprias para receber as extremidades dos tubos (2, 3) se encontrarem dotadas de umas projecções (4) em forma de rebarbas no lado de dentro dos tubos.
7. 7. Conduta tubular dc acordo com pelo menos uma das reivindicações 1-5, caracterizada por na superfície interior da parede do corpo oco dos ligadores tubulares, aproximadamente na sua parte central, ser proporcionada a existência de uma protuberância anular (5) que forma um batente para as respectivas extremidades dos tubos (2,3) a ser acoplados.
8. 8. Conduta tubular de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3, caracterizada por numa protuberância anular (5) que forma um batente para as respectivas extremidades dos tubos (2, 3) a ser acoplados e que se acha formada na superfície interior da parede do corpo oco do ligador tubular, aproximadamente na sua parte central, ser proporcionada a existência de uma abertura (6) de passagem de ar. Lisboa, 8 de Março de 2001

   Agente unuai aa rroprieuaue inausmai RUA VICTQR CORDON, 14 1200 LISBOA