專利名稱：用于管道段的密封部件和包含這種密封部件的管道的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種權利要求1前序部分的密封部件，這種密封部件在實踐中是已知的。
該已知的密封部件包含一個主體，在它的第一邊設置兩個在相對的邊上延伸的緊固凸緣，而在相對的第二邊設置一突出部。該部件是用橡膠整體制造的。緊靠著兩個相鄰管道段的相對縱向邊緣安裝了Ⅰ型鋼，這個Ⅰ型鋼借助于鉸鏈和隔離板被鑄在相關管道段的混凝土上。該部件的短支柱與管道壁的外部和內部平行，中間的凸緣與管道段的縱向方向成直角。管道段被安裝后，一配合鋼板被焊接在Ⅰ型鋼的打開的一邊，位于短支柱之間，該配合鋼板是以最小的公差被放置的。當然，這應該是極精確的以致在每一邊可在鄰近的配合板之間精確地獲得相同的距離。然后，該部件在一塊配合板上設置由兩個凸緣和部件的中間部分形成的支座。
在基本上管形的混凝土管道段定位期間，不漏水的隔板被放置在它的自由端，從而每一管道段包含一個空氣隔離室。這就使管道段能夠浮動。第一個管道段實現定位以后，第二個管道段被放在靠近它的地方，從而使管道段的突出部分緊貼著相鄰管道段的前板。因此，在已經定位的管道段和將被定位的管道段的不漏水隔板之間就形成了一個充滿水的小室。為了以不漏水的方式關閉這個小室，借助于一種相對輕便的安裝將松馳的管道段拉向靠近已經定位了的管道段。這包含管道段的突出部分被展平貼向前板。隨后，在不漏水的隔板上打開至少一個開口或類似的小口，以使加了壓的水立刻從小室流出來，從而產生一減小的壓力，同時壓向自由管道段的端部隔板的水壓就將該管道段壓向已經定位了的管道段。因此，該管道段基本上完全展平在管道段的相鄰縱向邊緣之間。
已知的密封部件的缺陷是，突出部與部件高度比較相對地低，在主體部分變形之前突出部分允許有相對小的變形。這意味著，在具有相對大的尺寸的管道段的情況下，特別是管道段的自由縱向邊緣的平直度必須特別地精確，以便獲得小室的有效密封。鑒于這個理由，必須在自由縱向邊緣上設置配合部件，這是一件費時和費錢的事情。而且，這還具有水可能沿著配合部件背面流動的危險。
本發明的目的是提供一種在前序部分中所描述的類型的密封部件，在這個部件中上面所提到的缺陷可以避免，同時它的優點被保留。為此，根據本發明的密封部件具有權利要求1的特征。
使用兩種材料制造密封部件、其中突出部分比主體部分更容易變形的優點是，在連接管道段的第一個階段，也就是在充滿水的小室的形成期間，只有突出部變形，這可以以一種相對簡單的方法發生。而且，通過適當地選擇用于突出部的材料達到的優點是，突出部分與主體比較可以相對地高，結果，在欲被彼此緊挨著放置的兩個管道段的縱向邊緣之間的很大的距離變化可以被密封地橋接。因此，配合部件可以被省略，而一個有效地不漏水和不漏氣的小室在不漏水的隔板之間仍然形成。換句話說，縱向邊緣可以以通常的相對大的公差用混凝土制造，縱向邊緣的不平整度可以通過突出部被容易地調節，同時密封部件的兩邊可直接緊貼著混凝土的縱向邊緣。
在一特別有利的實施例中，密封部件進一步具有權利要求4的特征。
獨立于主體制造突出部的優點是，以一種簡單的方式用不同的材料用不同的模具制造兩個部分，例如用擠壓或者模塑，然后可裝配形成所期望的密封部件。再者，這對于組成部分提供了一個相對大的設計自由度，例如可以容易地插入通道。從而可以獲得一個最佳變形特征。
在一較佳實施例中，根據本發明的密封部件具有權利要求7的特征。
帶有彼此相互傾斜的支柱的突出部的優點是，這個突出部分可以被展平差不多完全地緊靠主體，在相對較大的第一變形部分需要相對小的力，也就是，變形的力相對較少地增加，而在變形的最后部分期間變形的力相對地大，也就是增加得很快。支柱將向外彎曲，結果，突出部的前部被壓向在支柱之間的小室并因此相對容易地被迫使分開。
在進一步的較佳實例中，根據本發明的密封部件具有權利要求9的特征。
通過密封部件中的開口，水可以以相對高的壓力流進突出部的小室，引起部件上一過壓，它壓迫突出部緊緊地貼著相鄰近的縱向邊緣，由此提供了一更好的密封。在密封部件進一步變形時，水至少部分地從突出部中的小室被壓出。
在進一步詳盡描述中，根據本發明的密封部件進一步具有權利要求11的特征。
展平了的突出部在突出部和相鄰的縱向邊緣之間提供了一個相對大的接觸表面，而且同時，突出部適當地變形，從而橫向地將突出部壓向縱方向，與突出平面成直角。
本發明進一步涉及到包含一系列管道段的管道，這個管道具有權利要求13的特征。本發明進一步涉及到用于制造根據本發明的密封部件的方法，具有權利要求14的特征，還涉及到一種用于制造包含一系列連接的管道段的管道的方法，這些管道段帶有中間的密封部件，具有權利要求15的特征。
對根據本發明的一密封部件、一個管道和一種方法的進一步詳細描述至少在從屬權利要求中給出。
為了解釋本發明，密封部件的示范實施例將參考附圖在下文描述。在這些圖中
圖1示出一未變形的密封部件的橫截面，安裝在一管道段的縱向邊緣上；圖2示出根據圖1的密封部件的橫截面，在兩個管道段之間部分地被壓縮；圖2A是兩個管道段在連接期間的局部頂部平面視圖；圖3示出在一替換實施例中的一密封部件的橫截面；圖4示出一個已知的密封部件的和一個根據本發明的密封部件的變形特性；圖4A示出根據本發明的密封部件的突出部的變形特征；和圖5是一管道段的頂部平面視圖，在其上有一用于運輸和裝配的密封部件。
圖1示出一密封部件1的橫截面，該部件1有一主體2、在主體2的兩邊靠近部件1的基底3延伸的兩個凸緣4，和在主體2的遠離基底3的邊上延伸出的突出部5。主體2最好用相對剛性的橡膠制造，至少是相對難以變形的橡膠，例如有65肖氏A硬度或者更高的硬度，而該突出部5最好用較小剛性的橡膠制成，至少是比較容易變形的橡膠，例如有45肖氏A硬度。突出部5是細長的，最好通過模塑制造，雖然擠壓也是可能的。
主體2的底邊有兩個槽6，朝向基底3開口并在部件1的縱向方向上延伸，彼此平行。在兩個槽6之間延伸的是一個脊10，它的自由邊與另外平直的基底3平行。借助于凸緣4上的夾子7，部件1可被緊固在一例如由混凝土制成的管形管道段9的縱向邊緣8上，而突出部5在遠離基底的方向上沿第二個管道段9’的縱向邊緣8’的方向延伸。在主體2的中心，設置了一個具有一近似圓形橫截面的通道11。通道11的橫截面的表面面積近似等于槽6的總橫截面積。
主體2有一近似長方形或梯形的橫截面，帶有兩個通道形的槽13，設置在遠離基底3的頂表面12上，該槽有一底邊21近似平行于基底3，在朝外的邊上延伸出一個壁14與頂部表面12近似成直角。在示出的該實施例中，對面的縱向壁15是向內傾斜的。
突出部5有兩個傾斜的支柱16，每一個支柱都有相對寬的支座17并且在其遠離主體2的一邊通過一端板18相互連接。該端板18有一端面19，在其上有一些脊20平行延伸，例如沿著端面19的每一邊一個。突出部5的每個支座17位于一個槽13中，并最好用膠固定在它的底部。還可能有其他的連接方法，例如硫化法，而如果需要，突出部可被松馳地安置在槽中。支座17的寬度稍小于槽13的寬度，并且在它內側的高度稍大于槽13的深度。該支柱相對地細，并且支柱之間及與端板18之間的相對位置關系使得端板18可在支柱16之間移動。因此，在支柱16、端板18和主體2之間，包圍著一個封閉的、不漏氣的和不漏水的突出小室。在開始的時候，在與端面19成直角的方向上突出部的負荷相對地小，支柱16向外彎，端板在與主體2的端面近似垂直的方向上移動(圖2)。這與脊20在變形期間增加了突出部5的穩定性有關系。結果，對于突出部5的基本上全部變形，只需要一個相對輕的力，如圖4左手邊示出的。只有當突出部5完全被壓平緊靠著主體2的時候，主體2才變形，對此需要一相對高的壓力，如在圖4右手邊示出的。這將在下面進一步解釋。
借助于根據圖1的密封部件1，一個管道是由至少兩個如下的分段組成。
在上面描述的方法中，密封部件1是被固定在管道段9的縱向邊緣8上。在鄰近它的兩端之處，管道段9包含一不漏水的隔板22，其間包含一空氣分隔空間23。這就允許管道段9浮動。第一管道段9’已經被放在底座上。接著，具有密封部件1的第二管道段9被放在緊靠第一管道段9’的自由縱向邊緣8’，以使突出部5的脊20放在緊靠著第一管道段9’的自由縱向邊緣8’。結果，一個充滿了水的不漏水小室24在第二管道段9的隔板22和第一管道段9’的隔板22’之間形成。然后，借助于相對輕的拖拉裝置，例如絞盤，第二管道段9被拉向第一管道段的方向，致使突出部5完全變形(圖2A)。脊20提供了一相對高的封閉壓力。在突出部5變形期間，小室42內的水壓增加了。
在突出部差不多完全變形以后，在第一管道段9’上的端部隔板22’上的一開口28’被打開了，導致水從小室24中流出并且小室內的壓力下降了。結果，第二管道段9由遠離第一管道段9’的隔板22”上的水壓進一步壓向第一管道段9’，主體2基本上完全被壓縮。而且，在這個位置上，可在密封部件1的遠離水的邊上設置一附加的密封部件31，位于管道段9,9’之間。
圖4A以實線示出突出部上的壓力(F；左手邊垂直軸)對變形(mm)的關系。在同一圖上，以虛線表示接觸壓力(N/mm2，右手邊垂直軸)對變形的關系。如圖4A清楚示出的，突出部5和縱向邊緣8之間的力和接觸壓力在開始時增加(0-10mm壓縮)，然后它們最好保持不變或慢慢地下降到接近突出部的最大變形。在突出部最后的變形期間(35-40mm)，壓力相對很快地增加，同時接觸壓力輕微地減小。
像在圖4中出現的，在已知的密封部件上，力(kN/m)和接觸壓力在突出部變形期間增加，直到突出部的最大變形(接近25mm)。比較起來，對于在已知的密封部件上的20mm的壓縮(整個突出部)，大約需要50kN/m的壓力，這導致大約0.6N/mm2的接觸壓力。在根據本發明的部件上，突出部的完全變形需要40mm的壓縮，對此僅需要大約7.2KN/m力，同時可由此得到大約0.9N/mm2的接觸壓力(圖4A)。
在部件進一步變形中，已知部件的最大變形(120mm)導致在1800KN/m的封閉力時的大約9N/mm2的接觸壓力，而根據本發明的部件的最大變形(160mm)導致在10000kN/m的封閉力時的大約25N/mm2的接觸壓力。比較起來，在115mm的變形期間，作為一個例子給出的根據本發明的密封部件導致在大約1800kN/m的封閉力時的大約4N/mm2的接觸壓力。這意味著用根據本發明的密封部件，在拖拉裝置的低負荷(低的初始拉力)下可以承受管道9,9’的縱向邊緣8,8’上的更大不平整度，而用于校正部件位置的相對移動可能保持更長的時間，最后一個更大的接觸壓力被獲得了。
槽6和特別是在它們之間的脊10提供了在管道段9的縱向邊緣8上的脊10的相對高的表面壓力。這就以非常合適的方式防止水可能沿著部件1的背面流動，所謂的迂回繞過。
圖3示出根據本發明的密封部件的替換實施例。該密封部件與根據圖1和2的密封部件基本上相同，但在一個支柱16上設置了一系列開口30。每一個開口30連接突出小室29到外部環境。與周圍的壓力(取決于管道段在水下的深度(水壓計))比較在小室24中的壓力是相對低的。在該管道段上，(近似地)大氣壓力將到處存在。由于開口30，在突出小室29中的壓力增加到近似周圍的壓力，結果，帶有脊20的端板18被更牢靠地壓緊縱向邊緣8，因此提供了一個更好的密封。再者，在突出部5的壓縮期間，水不能通過開口很快地流走，從而這也將引起在突出小室中的壓力相對高。
圖5是一易于運輸的管道段9的頂部平面視圖，有一密封部件1定位在其上用于運輸。密封部件基本是O形的，也就是圓形和自封閉的。它例如是由4個彎曲段1A和與彎曲段相連接的一些直線段1B組成，這些直線段彼此牢固地相互連接。根據本發明的密封部件例如可以有以下的尺寸，事實上，無論如何不應該制作成為是有限制的。
例如，主體2是用橡膠制造的，具有65肖氏A的硬度，最大寬度200mm和最小寬度180mm，高度190mm。突出部5是用具有45肖氏A硬度的橡膠制造的，最大寬度120mm(在支座17上測量)，最小寬度40mm(在端板18上測量)，在主體2之外高度70mm。支柱16有一最小的厚度10mm，端板厚度大約25mm，脊部從端面19凸出大約4mm。密封部件的整個長度大約是90mm。突出部5的變形能夠補償縱向邊緣的不平整性達40mm，而這個變形可以通過大約每米密封部件500/90kN的初始拉力或者小一些(50噸以下)實現。在使用期間，密封部件可以容易地承受例如由塑性形變、公差、管道段的移動及溫度變動引起的變形。密封部件的尺寸和材料當然可以有不同的選擇，這依賴于設計的實際情況。
本發明決不限定在說明書中和在圖示中描述的實施例。其中很多變化是可能的。
例如，在主體上并排設置很多突出部，同時，如果必要，突出部的相對的支柱可以設置開口，在壓縮期間，水可以通過開口從中間空間流進突出部的突出小室，用于進一步增加內部的壓力。進而，根據本發明的密封部件可以設置一個閉合的突出部或具有不同橫截面的突出部，例如，半圓的或者另外的彎曲橫截面，同時，主體可以有不同的變形，例如沒有通道，或者相反，有很多通道，這依賴于期望的變形特征。另外，可以設置不同于凸緣的很多種緊固件用于密封部件。突出部可以松馳地安裝在主體中的槽中，但也可以被緊固在其中，例如用膠粘合或焊接或其他緊固設備。主體和突出部兩者都可用不同于橡膠的材料制造，例如用適合的合成材料。根據本發明的管道最好是用混凝土管道段制造的，但也可能用其他的材料，同時管道段可以有所期望的形狀和尺寸。這些和很多其他變型被理解為屬于本發明的范圍之內。
權利要求
1.一用于管道段的密封部件，包含一主體和一從主體伸出的突出部，該主體設有緊固裝置，用于把部件固定在第一管道段的縱向邊緣上，該突出部可以與第二管道段的相對的縱向邊緣相接觸，其特征在于，主體是用第一種材料制造的，突出部是用第二種材料制造的，突出部比主體容易壓縮。
2.根據權利要求1的密封部件，其特征在于，第一種材料比第二種材料的硬度高。
3.根據權利要求2的密封部件，其特征在于，第一種材料是具有大于60肖氏硬度的橡膠，而第二種材料是具有小于60肖氏硬度的橡膠，具體地說是最大50肖氏硬度，最好是大約45肖氏硬度。
4.根據前面的權利要求中的任一個的密封部件，其特征在于，突出部裝配在主體上。
5.根據權利要求4的密封部件，其特征在于，主體有一個基本上近似長方形或梯形的橫截面，緊固裝置被設置在靠近主體的基底處，并且在主體的遠離基體的邊上設置有至少一個槽，在槽中放置突出部的一個支座，突出部從槽中凸出。
6.根據權利要求4或5的密封部件，其特征在于，突出部有一基本上三角形或梯形的橫截面，相對寬的基體連接在主體上。
7.根據權利要求6的密封部件，其特征在于，突出部從橫截面來看包含兩個支柱，在遠離主體的方向上來看，兩個支柱彼此互相傾斜，所述支柱在遠離主體的邊上通過一個接合部分相連接，而至少當突出部不變形的時候，在兩個支柱、接合部分和主體之間圍起一個空腔。
8.根據前面的權利要求中任意一個的密封部件，其特征在于，在使用期間，當突出部在與密封部件的縱向近似成直角的方向上加載時，在主體的這個方向上，在主體變形之前，突出部基本上被完全壓縮。
9.根據前面的權利要求中任意一個的密封部件，其特征在于，突出部設置了一個小室，并在在使用期間面對相對高的水壓的邊上設置若干開口，把小室與外邊的環境連接起來。
10.根據權利要求9的密封部件，其特征在于，當突出部被壓縮時，開口基本上受壓關閉。
11.根據前面的權利要求中任意一個的密封部件，其特征在于，突出部的端頭被展平以形成一個端面，同時至少一個最好是兩個或者更多彼此平行伸展的脊部被設置在端面上。
12.根據前面的權利要求中的任意一個的密封部件，其特征在于，主體有自己的基底，該基底設置有至少兩個平行的槽。
13.一種管道，包含一系列管道段，它們在水下伸展，并且在對應的縱向邊緣上相互連接，在縱向邊緣之間包括一密封部件，它至少由不同的材料組成。
14.用于制造根據權利要求1-12中任意一個的密封部件的方法，其中密封部件的主體和突出部是分開制造的并且最好用膠粘合連接其上或至少互相連接。
15.用于制造根據權利要求13的管道的方法，其特征在于，密封部件以若干部分放置在一管道段上，并被組合形成一個連續的基本上O型的密封部件，其中在要形成的管道位置上，密封部件被放置成相對寬的基體緊靠第一管道段的混凝土縱向邊緣，從而第一和第二管道段彼此相對移動，首先是密封部件的突出部然后是主體被展平從而在管道段之間形成不漏水的密封。
全文摘要
用于管道段的密封部件(1),包括一個主體(2)和一個從主體延伸出來的突出部(5),該主體具有緊固裝置把該部件固定到第一個管道段(9)的縱向邊緣(8)上,該突出部可以與第二個管道段(9’)的相對的縱向邊緣(8’)接觸,主體(2)是用第一種材料制造的而突出部(5)是用第二種材料制造的,突出部(5)比主體(2)容易壓縮。
文檔編號E21D11/38GK1222947SQ98800403
公開日1999年7月14日 申請日期1998年1月30日 優先權日1997年1月30日
發明者亨德里克斯·克拉默 申請人:特雷勒堡-貝克爾公司