专利名称：用于管道段的密封部件和包含这种密封部件的管道的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种权利要求1前序部分的密封部件，这种密封部件在实践中是已知的。
该已知的密封部件包含一个主体，在它的第一边设置两个在相对的边上延伸的紧固凸缘，而在相对的第二边设置一突出部。该部件是用橡胶整体制造的。紧靠着两个相邻管道段的相对纵向边缘安装了Ⅰ型钢，这个Ⅰ型钢借助于铰链和隔离板被铸在相关管道段的混凝土上。该部件的短支柱与管道壁的外部和内部平行，中间的凸缘与管道段的纵向方向成直角。管道段被安装后，一配合钢板被焊接在Ⅰ型钢的打开的一边，位于短支柱之间，该配合钢板是以最小的公差被放置的。当然，这应该是极精确的以致在每一边可在邻近的配合板之间精确地获得相同的距离。然后，该部件在一块配合板上设置由两个凸缘和部件的中间部分形成的支座。
在基本上管形的混凝土管道段定位期间，不漏水的隔板被放置在它的自由端，从而每一管道段包含一个空气隔离室。这就使管道段能够浮动。第一个管道段实现定位以后，第二个管道段被放在靠近它的地方，从而使管道段的突出部分紧贴着相邻管道段的前板。因此，在已经定位的管道段和将被定位的管道段的不漏水隔板之间就形成了一个充满水的小室。为了以不漏水的方式关闭这个小室，借助于一种相对轻便的安装将松驰的管道段拉向靠近已经定位了的管道段。这包含管道段的突出部分被展平贴向前板。随后，在不漏水的隔板上打开至少一个开口或类似的小口，以使加了压的水立刻从小室流出来，从而产生一减小的压力，同时压向自由管道段的端部隔板的水压就将该管道段压向已经定位了的管道段。因此，该管道段基本上完全展平在管道段的相邻纵向边缘之间。
已知的密封部件的缺陷是，突出部与部件高度比较相对地低，在主体部分变形之前突出部分允许有相对小的变形。这意味着，在具有相对大的尺寸的管道段的情况下，特别是管道段的自由纵向边缘的平直度必须特别地精确，以便获得小室的有效密封。鉴于这个理由，必须在自由纵向边缘上设置配合部件，这是一件费时和费钱的事情。而且，这还具有水可能沿着配合部件背面流动的危险。
本发明的目的是提供一种在前序部分中所描述的类型的密封部件，在这个部件中上面所提到的缺陷可以避免，同时它的优点被保留。为此，根据本发明的密封部件具有权利要求1的特征。
使用两种材料制造密封部件、其中突出部分比主体部分更容易变形的优点是，在连接管道段的第一个阶段，也就是在充满水的小室的形成期间，只有突出部变形，这可以以一种相对简单的方法发生。而且，通过适当地选择用于突出部的材料达到的优点是，突出部分与主体比较可以相对地高，结果，在欲被彼此紧挨着放置的两个管道段的纵向边缘之间的很大的距离变化可以被密封地桥接。因此，配合部件可以被省略，而一个有效地不漏水和不漏气的小室在不漏水的隔板之间仍然形成。换句话说，纵向边缘可以以通常的相对大的公差用混凝土制造，纵向边缘的不平整度可以通过突出部被容易地调节，同时密封部件的两边可直接紧贴着混凝土的纵向边缘。
在一特别有利的实施例中，密封部件进一步具有权利要求4的特征。
独立于主体制造突出部的优点是，以一种简单的方式用不同的材料用不同的模具制造两个部分，例如用挤压或者模塑，然后可装配形成所期望的密封部件。再者，这对于组成部分提供了一个相对大的设计自由度，例如可以容易地插入通道。从而可以获得一个最佳变形特征。
在一较佳实施例中，根据本发明的密封部件具有权利要求7的特征。
带有彼此相互倾斜的支柱的突出部的优点是，这个突出部分可以被展平差不多完全地紧靠主体，在相对较大的第一变形部分需要相对小的力，也就是，变形的力相对较少地增加，而在变形的最后部分期间变形的力相对地大，也就是增加得很快。支柱将向外弯曲，结果，突出部的前部被压向在支柱之间的小室并因此相对容易地被迫使分开。
在进一步的较佳实例中，根据本发明的密封部件具有权利要求9的特征。
通过密封部件中的开口，水可以以相对高的压力流进突出部的小室，引起部件上一过压，它压迫突出部紧紧地贴着相邻近的纵向边缘，由此提供了一更好的密封。在密封部件进一步变形时，水至少部分地从突出部中的小室被压出。
在进一步详尽描述中，根据本发明的密封部件进一步具有权利要求11的特征。
展平了的突出部在突出部和相邻的纵向边缘之间提供了一个相对大的接触表面，而且同时，突出部适当地变形，从而横向地将突出部压向纵方向，与突出平面成直角。
本发明进一步涉及到包含一系列管道段的管道，这个管道具有权利要求13的特征。本发明进一步涉及到用于制造根据本发明的密封部件的方法，具有权利要求14的特征，还涉及到一种用于制造包含一系列连接的管道段的管道的方法，这些管道段带有中间的密封部件，具有权利要求15的特征。
对根据本发明的一密封部件、一个管道和一种方法的进一步详细描述至少在从属权利要求中给出。
为了解释本发明，密封部件的示范实施例将参考附图在下文描述。在这些图中
图1示出一未变形的密封部件的横截面，安装在一管道段的纵向边缘上；图2示出根据图1的密封部件的横截面，在两个管道段之间部分地被压缩；图2A是两个管道段在连接期间的局部顶部平面视图；图3示出在一替换实施例中的一密封部件的横截面；图4示出一个已知的密封部件的和一个根据本发明的密封部件的变形特性；图4A示出根据本发明的密封部件的突出部的变形特征；和图5是一管道段的顶部平面视图，在其上有一用于运输和装配的密封部件。
图1示出一密封部件1的横截面，该部件1有一主体2、在主体2的两边靠近部件1的基底3延伸的两个凸缘4，和在主体2的远离基底3的边上延伸出的突出部5。主体2最好用相对刚性的橡胶制造，至少是相对难以变形的橡胶，例如有65肖氏A硬度或者更高的硬度，而该突出部5最好用较小刚性的橡胶制成，至少是比较容易变形的橡胶，例如有45肖氏A硬度。突出部5是细长的，最好通过模塑制造，虽然挤压也是可能的。
主体2的底边有两个槽6，朝向基底3开口并在部件1的纵向方向上延伸，彼此平行。在两个槽6之间延伸的是一个脊10，它的自由边与另外平直的基底3平行。借助于凸缘4上的夹子7，部件1可被紧固在一例如由混凝土制成的管形管道段9的纵向边缘8上，而突出部5在远离基底的方向上沿第二个管道段9’的纵向边缘8’的方向延伸。在主体2的中心，设置了一个具有一近似圆形横截面的通道11。通道11的横截面的表面面积近似等于槽6的总横截面积。
主体2有一近似长方形或梯形的横截面，带有两个通道形的槽13，设置在远离基底3的顶表面12上，该槽有一底边21近似平行于基底3，在朝外的边上延伸出一个壁14与顶部表面12近似成直角。在示出的该实施例中，对面的纵向壁15是向内倾斜的。
突出部5有两个倾斜的支柱16，每一个支柱都有相对宽的支座17并且在其远离主体2的一边通过一端板18相互连接。该端板18有一端面19，在其上有一些脊20平行延伸，例如沿着端面19的每一边一个。突出部5的每个支座17位于一个槽13中，并最好用胶固定在它的底部。还可能有其他的连接方法，例如硫化法，而如果需要，突出部可被松驰地安置在槽中。支座17的宽度稍小于槽13的宽度，并且在它内侧的高度稍大于槽13的深度。该支柱相对地细，并且支柱之间及与端板18之间的相对位置关系使得端板18可在支柱16之间移动。因此，在支柱16、端板18和主体2之间，包围着一个封闭的、不漏气的和不漏水的突出小室。在开始的时候，在与端面19成直角的方向上突出部的负荷相对地小，支柱16向外弯，端板在与主体2的端面近似垂直的方向上移动(图2)。这与脊20在变形期间增加了突出部5的稳定性有关系。结果，对于突出部5的基本上全部变形，只需要一个相对轻的力，如图4左手边示出的。只有当突出部5完全被压平紧靠着主体2的时候，主体2才变形，对此需要一相对高的压力，如在图4右手边示出的。这将在下面进一步解释。
借助于根据图1的密封部件1，一个管道是由至少两个如下的分段组成。
在上面描述的方法中，密封部件1是被固定在管道段9的纵向边缘8上。在邻近它的两端之处，管道段9包含一不漏水的隔板22，其间包含一空气分隔空间23。这就允许管道段9浮动。第一管道段9’已经被放在底座上。接着，具有密封部件1的第二管道段9被放在紧靠第一管道段9’的自由纵向边缘8’，以使突出部5的脊20放在紧靠着第一管道段9’的自由纵向边缘8’。结果，一个充满了水的不漏水小室24在第二管道段9的隔板22和第一管道段9’的隔板22’之间形成。然后，借助于相对轻的拖拉装置，例如绞盘，第二管道段9被拉向第一管道段的方向，致使突出部5完全变形(图2A)。脊20提供了一相对高的封闭压力。在突出部5变形期间，小室42内的水压增加了。
在突出部差不多完全变形以后，在第一管道段9’上的端部隔板22’上的一开口28’被打开了，导致水从小室24中流出并且小室内的压力下降了。结果，第二管道段9由远离第一管道段9’的隔板22”上的水压进一步压向第一管道段9’，主体2基本上完全被压缩。而且，在这个位置上，可在密封部件1的远离水的边上设置一附加的密封部件31，位于管道段9,9’之间。
图4A以实线示出突出部上的压力(F；左手边垂直轴)对变形(mm)的关系。在同一图上，以虚线表示接触压力(N/mm2，右手边垂直轴)对变形的关系。如图4A清楚示出的，突出部5和纵向边缘8之间的力和接触压力在开始时增加(0-10mm压缩)，然后它们最好保持不变或慢慢地下降到接近突出部的最大变形。在突出部最后的变形期间(35-40mm)，压力相对很快地增加，同时接触压力轻微地减小。
像在图4中出现的，在已知的密封部件上，力(kN/m)和接触压力在突出部变形期间增加，直到突出部的最大变形(接近25mm)。比较起来，对于在已知的密封部件上的20mm的压缩(整个突出部)，大约需要50kN/m的压力，这导致大约0.6N/mm2的接触压力。在根据本发明的部件上，突出部的完全变形需要40mm的压缩，对此仅需要大约7.2KN/m力，同时可由此得到大约0.9N/mm2的接触压力(图4A)。
在部件进一步变形中，已知部件的最大变形(120mm)导致在1800KN/m的封闭力时的大约9N/mm2的接触压力，而根据本发明的部件的最大变形(160mm)导致在10000kN/m的封闭力时的大约25N/mm2的接触压力。比较起来，在115mm的变形期间，作为一个例子给出的根据本发明的密封部件导致在大约1800kN/m的封闭力时的大约4N/mm2的接触压力。这意味着用根据本发明的密封部件，在拖拉装置的低负荷(低的初始拉力)下可以承受管道9,9’的纵向边缘8,8’上的更大不平整度，而用于校正部件位置的相对移动可能保持更长的时间，最后一个更大的接触压力被获得了。
槽6和特别是在它们之间的脊10提供了在管道段9的纵向边缘8上的脊10的相对高的表面压力。这就以非常合适的方式防止水可能沿着部件1的背面流动，所谓的迂回绕过。
图3示出根据本发明的密封部件的替换实施例。该密封部件与根据图1和2的密封部件基本上相同，但在一个支柱16上设置了一系列开口30。每一个开口30连接突出小室29到外部环境。与周围的压力(取决于管道段在水下的深度(水压计))比较在小室24中的压力是相对低的。在该管道段上，(近似地)大气压力将到处存在。由于开口30，在突出小室29中的压力增加到近似周围的压力，结果，带有脊20的端板18被更牢靠地压紧纵向边缘8，因此提供了一个更好的密封。再者，在突出部5的压缩期间，水不能通过开口很快地流走，从而这也将引起在突出小室中的压力相对高。
图5是一易于运输的管道段9的顶部平面视图，有一密封部件1定位在其上用于运输。密封部件基本是O形的，也就是圆形和自封闭的。它例如是由4个弯曲段1A和与弯曲段相连接的一些直线段1B组成，这些直线段彼此牢固地相互连接。根据本发明的密封部件例如可以有以下的尺寸，事实上，无论如何不应该制作成为是有限制的。
例如，主体2是用橡胶制造的，具有65肖氏A的硬度，最大宽度200mm和最小宽度180mm，高度190mm。突出部5是用具有45肖氏A硬度的橡胶制造的，最大宽度120mm(在支座17上测量)，最小宽度40mm(在端板18上测量)，在主体2之外高度70mm。支柱16有一最小的厚度10mm，端板厚度大约25mm，脊部从端面19凸出大约4mm。密封部件的整个长度大约是90mm。突出部5的变形能够补偿纵向边缘的不平整性达40mm，而这个变形可以通过大约每米密封部件500/90kN的初始拉力或者小一些(50吨以下)实现。在使用期间，密封部件可以容易地承受例如由塑性形变、公差、管道段的移动及温度变动引起的变形。密封部件的尺寸和材料当然可以有不同的选择，这依赖于设计的实际情况。
本发明决不限定在说明书中和在图示中描述的实施例。其中很多变化是可能的。
例如，在主体上并排设置很多突出部，同时，如果必要，突出部的相对的支柱可以设置开口，在压缩期间，水可以通过开口从中间空间流进突出部的突出小室，用于进一步增加内部的压力。进而，根据本发明的密封部件可以设置一个闭合的突出部或具有不同横截面的突出部，例如，半圆的或者另外的弯曲横截面，同时，主体可以有不同的变形，例如没有通道，或者相反，有很多通道，这依赖于期望的变形特征。另外，可以设置不同于凸缘的很多种紧固件用于密封部件。突出部可以松驰地安装在主体中的槽中，但也可以被紧固在其中，例如用胶粘合或焊接或其他紧固设备。主体和突出部两者都可用不同于橡胶的材料制造，例如用适合的合成材料。根据本发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，同时管道段可以有所期望的形状和尺寸。这些和很多其他变型被理解为属于本发明的范围之内。
权利要求
1.一用于管道段的密封部件，包含一主体和一从主体伸出的突出部，该主体设有紧固装置，用于把部件固定在第一管道段的纵向边缘上，该突出部可以与第二管道段的相对的纵向边缘相接触，其特征在于，主体是用第一种材料制造的，突出部是用第二种材料制造的，突出部比主体容易压缩。
2.根据权利要求1的密封部件，其特征在于，第一种材料比第二种材料的硬度高。
3.根据权利要求2的密封部件，其特征在于，第一种材料是具有大于60肖氏硬度的橡胶，而第二种材料是具有小于60肖氏硬度的橡胶，具体地说是最大50肖氏硬度，最好是大约45肖氏硬度。
4.根据前面的权利要求中的任一个的密封部件，其特征在于，突出部装配在主体上。
5.根据权利要求4的密封部件，其特征在于，主体有一个基本上近似长方形或梯形的横截面，紧固装置被设置在靠近主体的基底处，并且在主体的远离基体的边上设置有至少一个槽，在槽中放置突出部的一个支座，突出部从槽中凸出。
6.根据权利要求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横截面，相对宽的基体连接在主体上。
7.根据权利要求6的密封部件，其特征在于，突出部从横截面来看包含两个支柱，在远离主体的方向上来看，两个支柱彼此互相倾斜，所述支柱在远离主体的边上通过一个接合部分相连接，而至少当突出部不变形的时候，在两个支柱、接合部分和主体之间围起一个空腔。
8.根据前面的权利要求中任意一个的密封部件，其特征在于，在使用期间，当突出部在与密封部件的纵向近似成直角的方向上加载时，在主体的这个方向上，在主体变形之前，突出部基本上被完全压缩。
9.根据前面的权利要求中任意一个的密封部件，其特征在于，突出部设置了一个小室，并在在使用期间面对相对高的水压的边上设置若干开口，把小室与外边的环境连接起来。
10.根据权利要求9的密封部件，其特征在于，当突出部被压缩时，开口基本上受压关闭。
11.根据前面的权利要求中任意一个的密封部件，其特征在于，突出部的端头被展平以形成一个端面，同时至少一个最好是两个或者更多彼此平行伸展的脊部被设置在端面上。
12.根据前面的权利要求中的任意一个的密封部件，其特征在于，主体有自己的基底，该基底设置有至少两个平行的槽。
13.一种管道，包含一系列管道段，它们在水下伸展，并且在对应的纵向边缘上相互连接，在纵向边缘之间包括一密封部件，它至少由不同的材料组成。
14.用于制造根据权利要求1-12中任意一个的密封部件的方法，其中密封部件的主体和突出部是分开制造的并且最好用胶粘合连接其上或至少互相连接。
15.用于制造根据权利要求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，并被组合形成一个连续的基本上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对宽的基体紧靠第一管道段的混凝土纵向边缘，从而第一和第二管道段彼此相对移动，首先是密封部件的突出部然后是主体被展平从而在管道段之间形成不漏水的密封。
全文摘要
用于管道段的密封部件(1),包括一个主体(2)和一个从主体延伸出来的突出部(5),该主体具有紧固装置把该部件固定到第一个管道段(9)的纵向边缘(8)上,该突出部可以与第二个管道段(9’)的相对的纵向边缘(8’)接触,主体(2)是用第一种材料制造的而突出部(5)是用第二种材料制造的,突出部(5)比主体(2)容易压缩。
文档编号E21D11/38GK1222947SQ98800403
公开日1999年7月14日 申请日期1998年1月30日 优先权日1997年1月30日
发明者亨德里克斯·克拉默 申请人:特雷勒堡-贝克尔公司