RU2807418C1 - Fibre optic tunneling - Google Patents
Fibre optic tunneling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807418C1 RU2807418C1 RU2023120398A RU2023120398A RU2807418C1 RU 2807418 C1 RU2807418 C1 RU 2807418C1 RU 2023120398 A RU2023120398 A RU 2023120398A RU 2023120398 A RU2023120398 A RU 2023120398A RU 2807418 C1 RU2807418 C1 RU 2807418C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- filled
- pressure side
- hermetic
- cavity
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title abstract description 10
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 title description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims abstract description 29
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 15
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 15
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 25
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 25
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 8
- 101100123584 Caenorhabditis elegans hda-2 gene Proteins 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000012945 sealing adhesive Substances 0.000 description 4
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 3
- 101150001918 hda-4 gene Proteins 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 2
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к волоконно-оптической технике, а именно к проходным устройствам для герметичного ввода оптических волокон через перегородку, и может быть использовано для ввода оптических волокон между областями с различным давлением.The invention relates to fiber optic technology, namely to pass-through devices for hermetically sealed input of optical fibers through a partition, and can be used to introduce optical fibers between areas with different pressures.
Из области техники известен узел продольной герметизации оптических кабелей [патент РФ №2091828, МПК G02B 6/24, 6/44, опуб. 27.09.1997 г.], содержащий корпус (оболочку), внутренняя полость которого заполнена герметизирующим материалом с помещенными в нем оптическими волокнами (кабелями). Герметизирующий материал и корпус, представляющие единое целое, выполнены из одного и того же компаунда. С наружной стороны корпуса выполнены диаметральные канавки для уплотнительных колец. Наличие резиновых колец позволяет многократно устанавливать и демонстрировать элементы волоконно-оптических линий передач без нарушения герметичности узла.A unit for longitudinal sealing of optical cables is known from the field of technology [RF patent No. 2091828, IPC
Достоинством данного узла является простота конструкции и отсутствие разнородных материалов в составе, что минимизирует возникновение и накопление внутренних напряжений, препятствует снижению прочности и повышает срок эксплуатации.The advantage of this unit is the simplicity of the design and the absence of dissimilar materials in the composition, which minimizes the occurrence and accumulation of internal stresses, prevents a decrease in strength and increases service life.
Однако, известное устройство имеет следующие недостатки: низкая надежность герметизации, за счет наличия единственной герметичной полости, а также за счет выполнения корпуса из компаунда, являющегося хрупким материалом для ударных или взрывных воздействий, а также материалом невысокой прочности и износостойкости, что способствует повреждению или полному разрушению корпуса при эксплуатации узла. Также недостатком известного узла является возможность соприкосновения оптических волокон между собой и образования пустот и прочих неоднородностей при заливке компаунда (за счет не контролируемого перемещения волокон во время помещения их в герметизирующий материал), что снижает прочность корпуса и повышает вероятность потери герметичности. Формирование канавок под уплотнительные кольца осуществляется при заливке компаунда, что снижает качество поверхности канавок, а последующая механическая обработка появившихся дефектов затруднительна или невозможна за счет вклеенных оптических волокон.However, the known device has the following disadvantages: low reliability of sealing, due to the presence of a single sealed cavity, as well as due to the body being made of a compound, which is a fragile material for impact or explosive effects, as well as a material of low strength and wear resistance, which contributes to damage or complete destruction of the housing during operation of the unit. Also, a disadvantage of the known unit is the possibility of optical fibers coming into contact with each other and the formation of voids and other inhomogeneities when pouring the compound (due to uncontrolled movement of the fibers while placing them in the sealing material), which reduces the strength of the housing and increases the likelihood of loss of tightness. The formation of grooves for sealing rings is carried out when pouring the compound, which reduces the quality of the surface of the grooves, and subsequent mechanical processing of the defects that appear is difficult or impossible due to glued optical fibers.
Также известен оптоволоконный герметичный переход [патент РФ №2685083, МПК G02B 6/24, опуб. 16.04.2019 г.], содержащий корпус с проходящими сквозь него со стороны высокого до стороны низкого давления оптическими волокнами, в корпус введены гермоблоки (сепараторы), которыми образованы полости, по меньшей мере две из которых заполнены эпоксидным герметизирующим составом, при этом гермоблоки выполнены с индивидуальными под каждое оптическое волокно сквозными заполненными герметизирующим составом отверстиями. Корпус в данном устройстве герметично установлен в проходное отверстие герметичного устройства. По меньшей мере одна полость между сепараторами образует воздушный зазор. Для уменьшения внутренних тепловых напряжений, обусловленных разнородными материалами, отверстия в сепараторах расположены равномерно по всей поверхности сепараторов. Причем отверстия в паре сепараторов, ограничивающих каждую полость, выполнены различного диаметра. В одной паре сепараторов диаметр отверстий равен диаметру оптических волокон, проходящих через отверстия, а в другой паре сепараторов диаметр отверстий превышает диаметра проходящих через них оптических волокон, обеспечивая заданный зазор для создания условий качественной сплошной заливки и контролируемого выхода излишков герметизирующего материала. Данное устройство принято за прототип.A fiber optic sealed junction is also known [RF patent No. 2685083, IPC
Недостатком прототипа является относительно низкая эксплуатационная надежность в условиях взрывных экспериментов в подземных защитных сооружений, предполагающая длительный срок службы и длительную эксплуатацию. В прототипе в полостях между сепараторами имеется большой объем герметизирующего материала (клей ЭЛ-20), который со временем (по истечении двух лет с даты изготовления) полимеризуется, вследствие чего происходит его усадка. Происходит образование микротрещин, отслоение клея от внутренней поверхности корпуса и оптических волокон, что при эксплуатации в условиях избыточного давления приведет к утечке продуктов взрыва, снижая эксплуатационную надежность перехода. Данные процессы происходят одновременно в обеих полостях, ограниченных сепараторами. Кроме того, в описании прототипа указано, что отверстия в сепараторах для герметизации оптического волокна имеют диаметры, обеспечивающие зазор с проходящими через них волокнами. Диаметр данных отверстий, исходя из условий минимизации клеевого шва между внутренними поверхностями каждого отверстия и оптическим волокном, должен обеспечивать свободный проход клея ЭЛ-20. Этот минимальный диаметр, как правило, определяется возможностями технологии изготовления. Например, при изготовлении отверстий по технологии резания для прохода текучего клея при диаметре оптического волокна диметром 0,125 мм диаметр отверстия может быть 0,3…0,4 мм. При этом при герметизации сепараторов излишки клея выдавливаются через зазоры и создают вокруг волокон клеевые потеки. При взрывных экспериментах, где ударные линейные ускорения достигают 4000 g, излишки клея, адгезионно связанные с оптическими волокнами и не связанные механически с корпусом сепаратора, перемещаются, механически воздействуя на оптическое волокно. Данные явления могут привести как к искажению светового сигнала, так и потере герметичности, отрицательно влияя на эксплуатационную надежность перехода. Технологически, при показанных выше размерах клеевого шва обеспечить надежную герметизацию оптических волокон при минимальных излишках выдавливаемого клея крайне затруднительно.The disadvantage of the prototype is its relatively low operational reliability under conditions of explosive experiments in underground protective structures, which requires a long service life and long-term operation. In the prototype, in the cavities between the separators there is a large volume of sealing material (EL-20 glue), which polymerizes over time (after two years from the date of manufacture), resulting in its shrinkage. Microcracks form, glue peels off from the inner surface of the housing and optical fibers, which, when operated under conditions of excess pressure, will lead to leakage of explosion products, reducing the operational reliability of the junction. These processes occur simultaneously in both cavities limited by the separators. In addition, the description of the prototype indicates that the holes in the separators for sealing the optical fiber have diameters that provide clearance with the fibers passing through them. The diameter of these holes, based on the conditions for minimizing the adhesive seam between the internal surfaces of each hole and the optical fiber, should ensure free passage of EL-20 glue. This minimum diameter is usually determined by the capabilities of the manufacturing technology. For example, when making holes using cutting technology for the passage of flowable glue with an optical fiber diameter of 0.125 mm in diameter, the hole diameter can be 0.3...0.4 mm. In this case, when sealing the separators, excess glue is squeezed out through the gaps and creates adhesive drips around the fibers. During explosive experiments, where shock linear accelerations reach 4000 g, excess glue, adhesively connected to the optical fibers and not mechanically connected to the separator body, moves, mechanically affecting the optical fiber. These phenomena can lead to both distortion of the light signal and loss of tightness, negatively affecting the operational reliability of the junction. Technologically, with the dimensions of the adhesive seam shown above, it is extremely difficult to ensure reliable sealing of optical fibers with minimal excess of squeezed out glue.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение является повышение эксплуатационной надежности проходки в условиях взрывных экспериментов в подземных защитных сооружений при увеличении ее срока службы.The technical result to which the claimed invention is aimed is to increase the operational reliability of tunneling under conditions of explosive experiments in underground protective structures while increasing its service life.
Технический результат достигается тем, что проходка волоконно-оптическая, содержащая корпус с проходящими сквозь него со стороны высокого до стороны низкого давления оптическими волокнами, в корпус введены гермоблоки, которыми образованы полости, по меньшей мере две из которых заполнены эпоксидным герметизирующим составом, при этом гермоблоки выполнены с индивидуальными под каждое оптическое волокно сквозными заполненными герметизирующим составом отверстиями, согласно изобретения по крайней мере одна корпусная полость между гермоблоками заполнена вязким жидким материалом, при этом внутренняя поверхность корпуса в указанной корпусной полости оснащена поперечными кольцевыми проточками, а каждое отверстие в гермоблоках, ограничивающих указанную корпусную полость, имеет гантелеобразную форму.The technical result is achieved by the fact that a fiber-optic penetration containing a housing with optical fibers passing through it from the high pressure side to the low pressure side; hermetic blocks are introduced into the housing, which form cavities, at least two of which are filled with an epoxy sealing compound, while the hermetic blocks made with individual through holes filled with a sealing composition for each optical fiber, according to the invention, at least one housing cavity between the HDAs is filled with a viscous liquid material, while the inner surface of the housing in the specified housing cavity is equipped with transverse annular grooves, and each hole in the HDAs limiting the specified the body cavity has a dumbbell shape.
Заполнение по крайней мере одной корпусной полости между гермоблоками вязким жидким материалом, при этом внутренняя поверхность корпуса в указанной корпусной полости оснащена поперечными кольцевыми проточками, дает возможность организовать «ловушки» для мелкодисперсных аэрозолей (активного газа), которые будут накапливаться внутри корпуса в виде «пузыря» из-за вязкости жидкого материала. Величина «пузыря» будет определяться наличием воздуха, растворенного в вязкой жидкости и возможно появившегося при заливке жидкости в корпус. Надо отметить, что вакуумирование жидкости исключает наличие воздуха лишь частично. Таким образом, газовый «пузырь» будет увеличиваться до тех пор, пока давление внутри корпуса не уравновесится высоким внешним давлением. Как известно, при эксплуатации в подземном сооружении положение проходки близко к горизонтальному. Исходя из этого газовый «пузырь» будет подниматься вверх, накапливаться внутри корпуса и перемещаться по верхней образующей корпусной полости в сторону гермоблока низкого давления, в том числе и в места захода оптических волокон. Наличие «ловушек» создает дополнительное сопротивление продвижению активного газа, исключая его перемещение от стороны высокого давления в сторону низкого давления, тем самым локализует возможный прорыв газа через клеевую герметизацию оптических волокон со стороны низкого давления, повышая тем самым эксплуатационную надежность проходки. При длительной эксплуатации проходки (увеличение срока службы) в условиях взрывных экспериментов в подземных защитных сооружений существует вероятность разгерметизации гермоблоков по причинам, свойственных прототипу. Однако в заявляемом решении, когда молекулы активного газа будут непрерывно просачиваться в микропоры клеевого соединения гермоблока со стороны высокого давления в области «клей (эпоксидный герметизирующий состав) - оптическое волокно -корпус», из-за разницы размеров молекул вязкой жидкости и величин микрозазоров, молекулы жидкости в зазоры не проникнут.В зазоры будут диффундировать молекулы активного газа из-за разницы давлений - высокого снаружи корпуса, первоначально нормального внутри корпуса.Filling at least one housing cavity between the HDAs with a viscous liquid material, while the inner surface of the housing in said housing cavity is equipped with transverse annular grooves, makes it possible to organize “traps” for fine aerosols (active gas), which will accumulate inside the housing in the form of a “bubble” » due to the viscosity of the liquid material. The size of the “bubble” will be determined by the presence of air dissolved in the viscous liquid and possibly appearing when the liquid is poured into the housing. It should be noted that evacuation of the liquid eliminates the presence of air only partially. Thus, the gas "bubble" will increase until the pressure inside the housing is balanced by the high external pressure. As is known, when operating in an underground structure, the position of the penetration is close to horizontal. Based on this, the gas “bubble” will rise upward, accumulate inside the housing and move along the upper generatrix of the housing cavity towards the low-pressure hermetic block, including to the points where optical fibers enter. The presence of “traps” creates additional resistance to the movement of active gas, excluding its movement from the high pressure side to the low pressure side, thereby localizing a possible gas breakthrough through the adhesive sealing of optical fibers on the low pressure side, thereby increasing the operational reliability of the penetration. During long-term operation of the penetration (increasing service life) under conditions of explosive experiments in underground protective structures, there is a possibility of depressurization of the pressurized units for reasons inherent to the prototype. However, in the claimed solution, when active gas molecules continuously leak into the micropores of the adhesive joint of the HDA from the high pressure side in the area “adhesive (epoxy sealing composition) - optical fiber - housing", due to the difference in the sizes of the molecules of the viscous liquid and the sizes of the microgaps, the molecules liquids will not penetrate into the gaps. Active gas molecules will diffuse into the gaps due to the difference in pressure - high outside the housing, initially normal inside the housing.
Выполнение каждого отверстия в гермоблоках, ограничивающих указанную корпусную полость, гантелеобразной формы повышает эксплуатационную надежность в условиях взрывных экспериментов в подземных защитных сооружений. Гантелеобразная форма каждого отверстия, в котором узкая (средняя) часть является основным элементом герметизации, обеспечивающего минимизацию масштабного фактора клеевого шва, а крайние части (большего диаметра) необходимы для подачи клея и контроля качества заливки. Клеевой состав под давлением подается в указанные отверстия через общую полость внутри гермоблока, при этом в месте входа клея в среднюю часть каждого отверстия скорость их заполнения возрастает, гарантируя качественную, без полостей, заливку оптических волокон. В прототипе при заливке отверстий в гермоблоках эпоксидным герметизирующим составом о качестве заливки судят по выходу клея из указанных отверстий, при этом снаружи образуются излишки (наплывы) клея, которые при ударных ускорениях в условиях взрывных экспериментов могут резко переместиться, подхватывая волокно, что может привести к искажению оптического сигнала и разгерметизации соединения. Важно исключить наличие излишек клея, механически не связанных с корпусом гермоблока снаружи отверстий, это позволяет осуществить выполнение в заявляемом техническом решении отверстий гантелеобразной формы. В отверстиях гантелеобразной формы излишки клея размещаются в «раструбе» (крайних частях большего диаметра отверстия) без выхода клея наружу. По уровню выхода клея из узкой (средней) части отверстий можно судить о наличии клея и качестве заливки в заливаемых отверстиях. Значительный объем «раструба» гантелеобразного отверстия, который может быть заполнен герметизирующим клеевым составом полностью или частично, позволяет это обеспечить технологически. При этом клеевой объем создаваемой клеевой «пробки» механически связан с внутренней поверхностью отверстия, что при ударных нагрузках препятствует ее перемещению, при этом воздействие на оптическое волокно минизируется. Кроме того, гантелеобразная форма отверстия указывает на то, что диаметр его узкой части соизмерим с диаметром проходящего сквозь него оптического волокна, а длина узкой части превышает диаметр узкой части отверстия, что также оказывает положительное влияние на обеспечение герметичности проходки, обеспечивая эксплуатационную надежность в условиях эксплуатации во взрывных экспериментах. Это связано с увеличением поверхности сопряжения каждого оптического волокна с металлической поверхностью узкой части каждого гантелеобразного отверстия. Диаметр отверстия под оптическое волокно минимизируется, его величина минимизируется существующей технологией изготовления. Поверхности сопряжения заполняются клеем, при этом надежность соединения зависит от протяженности клеевого шва. За счет усадки клея возможная разгерметизация носит локальный характер, создавая так называемый «туннельный» эффект, когда герметичность сохраняется за счет сохранения возможных перемычек в клеевом шве. На качество герметизирующего клеевого ввода влияет объем клея (толщина клеевого шва), обволакивающего оптическое волокно. Чем меньше толщина клеевого шва, тем меньше усадка и выше надежность соединения, а соответственно и дольше срок службы.Making each hole in the hermetic blocks delimiting the specified hull cavity shaped like a dumbbell increases operational reliability under conditions of explosive experiments in underground protective structures. The dumbbell-shaped shape of each hole, in which the narrow (middle) part is the main element of sealing, ensuring minimization of the scale factor of the adhesive seam, and the outer parts (larger diameter) are necessary for supplying glue and controlling the quality of the fill. The adhesive composition is fed under pressure into the indicated holes through a common cavity inside the HDA, and at the point where the glue enters the middle part of each hole, the filling speed increases, ensuring high-quality, cavity-free filling of optical fibers. In the prototype, when filling holes in hermetic blocks with an epoxy sealing composition, the quality of the filling is judged by the release of glue from the indicated holes, while excess (sagging) glue is formed outside, which, under shock acceleration in conditions of explosive experiments, can move sharply, picking up the fiber, which can lead to distortion of the optical signal and depressurization of the connection. It is important to exclude the presence of excess glue that is not mechanically connected to the HDA body outside the holes; this allows the implementation of dumbbell-shaped holes in the claimed technical solution. In dumbbell-shaped holes, excess glue is placed in the “socket” (the outermost parts of the larger diameter of the hole) without the glue coming out. By the level of glue release from the narrow (middle) part of the holes, one can judge the presence of glue and the quality of the fill in the holes being filled. The significant volume of the “socket” of the dumbbell-shaped hole, which can be filled completely or partially with a sealing adhesive composition, allows this to be achieved technologically. In this case, the adhesive volume of the created adhesive “plug” is mechanically connected to the inner surface of the hole, which prevents its movement under shock loads, while the impact on the optical fiber is minimized. In addition, the dumbbell-shaped shape of the hole indicates that the diameter of its narrow part is commensurate with the diameter of the optical fiber passing through it, and the length of the narrow part exceeds the diameter of the narrow part of the hole, which also has a positive effect on ensuring the tightness of the penetration, ensuring operational reliability under operating conditions in explosive experiments. This is due to the increase in the interface surface of each optical fiber with the metal surface of the narrow part of each dumbbell-shaped hole. The diameter of the hole for the optical fiber is minimized, its size is minimized by the existing manufacturing technology. The mating surfaces are filled with glue, and the reliability of the connection depends on the length of the adhesive seam. Due to the shrinkage of the glue, possible depressurization is local in nature, creating the so-called “tunnel” effect, when the tightness is maintained due to the preservation of possible bridges in the adhesive seam. The quality of the sealing adhesive inlet is affected by the volume of glue (thickness of the adhesive seam) enveloping the optical fiber. The smaller the thickness of the adhesive seam, the less shrinkage and the higher the reliability of the connection, and accordingly the longer the service life.
Таким образом, совокупность указанных отличительных признаков заявляемого устройства обеспечивает повышение эксплуатационной надежности проходки в условиях взрывных экспериментов в подземных защитных сооружений при увеличении ее срока службы.Thus, the combination of these distinctive features of the proposed device ensures an increase in the operational reliability of tunneling under conditions of explosive experiments in underground protective structures while increasing its service life.
Наличие в заявляемом изобретение признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».The presence in the claimed invention of features that distinguish it from the prototype allows us to consider it to meet the “novelty” condition.
Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».New features contained in the distinctive part of the claims have not been identified in technical solutions for a similar purpose. On this basis, we can conclude that the claimed invention complies with the “inventive step” condition.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 приведен осевой разрез заявляемой проходки волоконно-оптической, а на фиг. 2 показано гантелеобразное отверстие в гермоблоке.The invention is illustrated by drawings, where in FIGS. 1 shows an axial section of the proposed fiber optic penetration, and FIG. Figure 2 shows a dumbbell-shaped hole in the HDA.
На фиг. 1-2 приняты следующие обозначения:In fig. 1-2 the following notations are adopted:
1 - корпус;1 - body;
2 - гермоблок со стороны высокого давления;2 - hermetic block on the high pressure side;
3 - заглушка со стороны высокого давления;3 - plug on the high pressure side;
4 - гермо блок со стороны низкого давления;4 - hermetic block on the low pressure side;
5 - заглушка со стороны низкого давления;5 - plug on the low pressure side;
6 - оптическое волокно;6 - optical fiber;
7 - резиновое уплотнительное кольцо;7 - rubber sealing ring;
8 - гайка;8 - nut;
9 - пробка;9 - plug;
10 - резиновое уплотнение;10 - rubber seal;
11 - полость между гермоблоком и заглушкой со стороны высокого давления, заполненная эпоксидным клеевым составом;11 - cavity between the HDA and the plug on the high pressure side, filled with epoxy adhesive;
12 - полость между гермоблоком и заглушкой со стороны низкого давления, заполненная эпоксидным клеевым составом;12 - cavity between the HDA and the plug on the low pressure side, filled with epoxy adhesive;
13 - корпусная полость, заполненная вязким жидким материалом;13 - body cavity filled with viscous liquid material;
14 - кольцевая проточка в корпусной полости;14 - annular groove in the body cavity;
15 - гантелеобразное отверстие;15 - dumbbell-shaped hole;
16 - отверстие под оптическое волокно в заглушке;16 - hole for optical fiber in the plug;
17 - втулка;17 - bushing;
18 - кевларовая защитная трубка на оптическом волокне;18 - Kevlar protective tube on optical fiber;
19 - вязкий жидкий материал.19 - viscous liquid material.
Устройство выполнено следующим образом.The device is designed as follows.
Проходка волоконно-оптическая (фиг. 1-2) содержит корпус 1, выполненный в виде стального полого цилиндра с проходящими сквозь него со стороны высокого до стороны низкого давления оптическими волокнами 6 (до 48 шт.). Для установки проходки в стенку, например герметичного устройства (не показано), на внешней поверхности корпус 1 имеет кольцевые канавки для установки резиновых уплотнительных колец 7. В корпус 1 введены гермоблоки 2, 4 с заглушками 3, 5, которыми образованы полости. По крайней мере две полости 11, 12 заполнены эпоксидным герметизирующим составом, а одна корпусная полость 13 заполнена вязким жидким материалом 19 (например маслом), который удерживается в корпусе 1 пробками 9. Гермоблоки 2, 4 с заглушками 3, 5 выполнены с индивидуальными под каждое оптическое волокно 6 сквозными заполненными эпоксидным герметизирующим составом отверстиями 15, 16 соответственно. Гермоблоки 2, 4 установлены в корпусе 1 посредством резиновых уплотнений 10. Заглушки 3, 5 зафиксированы в корпусе 1 со стороны высокого и низкого давлений гайками 8. Внутренняя поверхность корпуса 1 в корпусной полости 13 оснащена поперечными кольцевыми проточками 14. Каждое отверстие 15 в гермоблоках 2, 4, ограничивающих полость 13, имеет гантелеобразную форму. Узкая часть каждого отверстия 15 имеет диаметр, соизмеримый диаметру проходящего сквозь него оптического волокна 6 и длину, значительно превышающую диаметр узкой части отверстия 15.The fiber optic penetration (Fig. 1-2) contains a
Сборка проходки осуществляется следующим образом.The penetration is assembled as follows.
Вначале оптические волокна 6 продевают в соответствующие проходные отверстия 15 гермоблока 2 и отверстия 16 в заглушке 3. Сборку ориентируют вертикально и под давлением через отверстия 16 в заглушке 3, в дальнейшем заглушаемое втулкой 17, заполняют клеевым составом полость 11 между гермоблоком 2 и заглушкой 3, при этом герметизируя оптические волокна 6 в гантелеообразных отверстиях 15. В процессе герметизации контролируют количество необходимого для герметизации клея без выхода его из отверстий 15.First, the
После полимеризации клея гермоблок 2 с заглушкой 3 через резиновые уплотнения 10 устанавливают в корпус 1 и фиксируют гайкой 8. Далее оптические волокна 6 через полость 13 продевают в соответствующие отверстия 15, 16 гермоблока 4 и заглушки 5, помещая их в корпус 1. Заглушку 5 фиксируют гайкой 8. Герметизацию оптических волокон 6 в гермоблоке 4 с заглушкой 5 осуществляют аналогично герметизации гермоблока 2 с заглушкой 3. Так как конструкции гермоблоков 2, 4 и заглушек 3, 5 одинаковы, то для заливки гермоблока 4 с заглушкой 5 используется объем клеевого состава, определенный при герметизации гермоблока 2 с заглушкой 3.After polymerization of the glue, the
После полимеризации клея в гермоблоке 4 с заглушкой 5 корпус 1 ориентируют вертикально гермоблоком 4 вверх и заливают полость 13 вязким жидким материалом 19 через отверстия, закрываемые в дальнейшем пробками 9. На внешней поверхности корпуса 1 в кольцевые канавки устанавливают резиновые уплотнительные кольца 7. На свободные концы оптических волокон 6 надевают кевларовые защитные трубки 18, которые фиксируют клеем в соответствующие отверстия 16 в заглушках 3, 5.After polymerization of the glue in the
Проверка проходки на герметичность проводится подачей избыточного давления газа (хладона, гелия) на торец корпуса 1 (со стороны высокого давления) с контролем извне в областях выхода из корпуса 1 защитных трубок 16 оптических волокон 6 (со стороны низкого давления). После проверки проходки на герметичность, по отсутствию молекул газа со стороны высокого давления, судят о годности проходки к эксплуатации.The penetration is checked for leaks by applying excess gas pressure (freon, helium) to the end of housing 1 (from the high pressure side) with external control in the areas where
Существенным фактором, влияющим на надежность клеевого соединения, является подбор эпоксидного герметизирующего клеевого состава и качество заливки оптических волокон 6 в отверстиях 15. Практически все клеевые составы имеют растянутый период полной полимеризации, время которого зависит от температуры эксплуатации: ускоряется при положительных температурах и замедляется при отрицательных. Полимеризация клеевого состава сопровождается уменьшением его объема, что при длительной эксплуатации проходки приводит к появлению микрозазоров по оболочке каждого оптического волокна 6 и собственно микротечи - диффундированию сверх текучих опасных аэрозолей во внутреннюю полость корпуса 1. Для минимизации величин микротечи за срок общей эксплуатации проходки герметизирующий клеевой состав подбирают из условий повышенной текучести и замедленной полимеризации. Так как срок службы проходки в условиях подземного сооружения характеризуется длительной эксплуатацией (15 лет и более) при отрицательных температурах - минус 5°С, то в этих условиях текущая полимеризация, сопровождающая усадкой клеевого объема, значительно замедлена и растянута во времени эксплуатации. При этом ограничивают время изготовления, хранение на складе и транспортирование к месту использования при положительных температурах.A significant factor influencing the reliability of the adhesive joint is the selection of the epoxy sealing adhesive composition and the quality of the filling of
Проходка работает следующим образом.The passage works as follows.
При проведении взрывных экспериментов в условиях подземных сооружений возможны несколько сценариев использования предлагаемого технического решения:When conducting explosive experiments in underground structures, several scenarios for using the proposed technical solution are possible:
- проведение непосредственно взрывного эксперимента и дальнейшая длительная эксплуатация проходки, соответствующая общему сроку эксплуатации (обеспечение герметичности при постоянном избыточном давлении);- carrying out a direct explosive experiment and further long-term operation of the penetration, corresponding to the total service life (ensuring tightness at constant excess pressure);
- эксплуатация проходки в течение 2…3 лет и более, затем проведение взрывного эксперимента и дальнейшая эксплуатация проходки в течение общего срока эксплуатации (обеспечение герметичности при постоянном избыточном давлении).- operation of the penetration for 2...3 years or more, then conducting an explosive experiment and further operation of the penetration during the total service life (ensuring tightness at constant excess pressure).
Наиболее критичным для обеспечения надежной эксплуатации является второй сценарий. В данном сценарии клеевые составы герметизирующих соединений уже подвержены полимеризации до эксперимента, далее проведен взрывной эксперимент, в результате чего на соединение воздействует ударная нагрузка, а по защитным оболочкам на оптических волокнах воздействует высокое давление. При последующей эксплуатации происходит дальнейшая полимеризация клеевых составов с неизбежной усадкой герметизирующих объемов. В данном сценарии, в случае разгерметизации гермоблока 2 со стороны высокого давления и появления микротечи в клеевом соединении сверхтекучие аэрозоли через гермоблок 2 начнут проникать во внутренний объем корпусной полости 13 проходки, заполненной вязким жидким материалом 19. Пузырьки газа будут накапливаться в месте выхода оптического волокна из гермоблока 2, объединяться между собой в общий «пузырь», величина которого будет увеличиваться до уравновешивания давлений внешнего и давления создаваемого в вязком жидким материале 19, вследствие наличия воздушных включений. При этом вследствие своей повышенной вязкости жидкий материал 19 не будет выдавливаться через возможные микрозазоры в герметизированном соединении. При относительно горизонтальном расположении проходки «пузырь» может перемещаться, преодолевая сопротивление вязкой среды 19, в сторону гермоблока 4 со стороны низкого давления, где качественное состояние клеевых соединений аналогично гермоблоку 2. «Пузырь» газа будет подниматься в верхнюю область внутреннего объема корпусной полости 13 и улавливаться в ней кольцевыми проточками 14. При достижении описанного выше равновесия давления, объем и положение газового «пузыря» будут стабилизированы. Газовые включения будут фиксироваться в кольцевых проточках 14 корпусной полости 13, не достигая гермоблока 4. Таким образом, возможная разгерметизация клеевых соединений будет локализована вязким жидким материалом 19. Герметичность, эксплуатационная надежность проходки на основе заявляемого технического решения будут сохранены.The second scenario is the most critical for ensuring reliable operation. In this scenario, the adhesive compositions of the sealing joints are already subject to polymerization before the experiment, then an explosive experiment is carried out, as a result of which an impact load is applied to the joint, and high pressure is applied to the protective shells on the optical fibers. During subsequent operation, further polymerization of the adhesive compositions occurs with inevitable shrinkage of the sealing volumes. In this scenario, in the event of depressurization of the
В настоящее время разработана конструкторская документация, изготавливаются опытные образцы проходки волоконно-оптической, выполненной в соответствии с заявляемым изобретением. Работоспособность заявляемой проходки подтверждена расчетами.Currently, design documentation has been developed, and prototypes of fiber-optic penetrations made in accordance with the claimed invention are being manufactured. The performance of the proposed penetration is confirmed by calculations.
Представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:The information presented indicates that the following set of conditions are met when using the claimed invention:
- заявляемая проходка относится к волоконно-оптической технике, а именно к проходным устройствам для герметичного ввода оптических волокон через перегородку, и может быть использована для ввода оптических волокон между областями с различным давлением;- the claimed penetration relates to fiber-optic technology, namely, feed-through devices for hermetically sealed input of optical fibers through a partition, and can be used to introduce optical fibers between areas with different pressures;
- заявляемая проходка при использовании способна повысить эксплуатационную надежность проходки в условиях взрывных экспериментов в подземных защитных сооружений при увеличении ее срока службы;- the claimed penetration, when used, is capable of increasing the operational reliability of the penetration under conditions of explosive experiments in underground protective structures while increasing its service life;
- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.- for the claimed device in the form in which it is characterized in the claims, the possibility of its implementation has been confirmed using the means and methods described in the application and known before the priority date.
Следовательно, заявленная проходка волоконно-оптическая соответствует условию «промышленная применимость».Consequently, the declared fiber-optic penetration meets the condition of “industrial applicability”.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2807418C1 true RU2807418C1 (en) | 2023-11-14 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1051482A1 (en) * | 1982-08-17 | 1983-10-30 | Предприятие П/Я А-1001 | Versions of plug-in sealed coupler for fibre light guide |
US20060210231A1 (en) * | 2005-03-16 | 2006-09-21 | Christian Wittrisch | Sealed feedthrough assembly for optical fiber |
RU2685083C1 (en) * | 2018-06-18 | 2019-04-16 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Fiber-optic tight transition |
RU2746311C1 (en) * | 2020-09-07 | 2021-04-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Fiber-optic sealed passage |
RU2781766C1 (en) * | 2021-07-05 | 2022-10-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Fibre-optic penetration |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1051482A1 (en) * | 1982-08-17 | 1983-10-30 | Предприятие П/Я А-1001 | Versions of plug-in sealed coupler for fibre light guide |
US20060210231A1 (en) * | 2005-03-16 | 2006-09-21 | Christian Wittrisch | Sealed feedthrough assembly for optical fiber |
RU2685083C1 (en) * | 2018-06-18 | 2019-04-16 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Fiber-optic tight transition |
RU2746311C1 (en) * | 2020-09-07 | 2021-04-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Fiber-optic sealed passage |
RU2781766C1 (en) * | 2021-07-05 | 2022-10-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Fibre-optic penetration |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4172212A (en) | Submarine housing for submarine cable system repeater components or the like | |
US20030192707A1 (en) | Field weldable connections | |
WO2013109301A1 (en) | Pressure-balanced subsea junction box and cable termination apparatus and method | |
CN104345418B (en) | Flexible hermetic package for optical devices | |
RU2807418C1 (en) | Fibre optic tunneling | |
CN102109644A (en) | Optical module with fiber feedthrough | |
CN103135178B (en) | Anti-compression optical fiber air-tight-seal interconnecting box body | |
JPS6332363B2 (en) | ||
CN103278390A (en) | Material testing device under high-pressure hydrogen environment based on ionic liquids and operation method | |
CN107402120B (en) | The quality determining method of pipeline clamping device and seal clamp | |
US9291779B2 (en) | Optical device having liquid-core optical fiber and method for producing such a device | |
EP1703308B1 (en) | Device with hermetic feed-through for optical fibre | |
CA2548828C (en) | Optical waveguide feedthrough assembly | |
RU191877U1 (en) | Thermal insulating direction of a vacuum well borehole | |
CN113325535B (en) | Optical fiber airtight interface device and manufacturing method thereof | |
RU2685083C1 (en) | Fiber-optic tight transition | |
US10527812B2 (en) | Fiber optic cable for inhibiting breaching fluid flow | |
US9588314B2 (en) | Optical transducer with integrated feedthrough | |
CN114002072B (en) | Fracture rock hydraulic coupling test device and method for applying constant fracture water pressure | |
RU2660775C1 (en) | Adapter for optical fibers | |
RU2781766C1 (en) | Fibre-optic penetration | |
GB2217871A (en) | Optical fibre seals in walls of a chamber | |
US20100092142A1 (en) | Hermetic optical connection | |
CN213633905U (en) | Optical fiber coupler | |
CN105422083A (en) | Sealing method of temperature sensor interface and sealing structure of temperature sensor interface |