RU2040723C1 - Method of watertight sealing of joint between members by means of flexible seal, seal and sealing device - Google Patents

Abstract

FIELD: shipbuilding. SUBSTANCE: changing the pressure inside flexible seal is effected through reducing it to level of pressure of medium surrounding the seal at which form of cross section of seal increases under action of elastic forces and is pressed to adjacent surface of joint component. Pressure is changed in hoses placed in seal which are tight for compressed medium. Hollow sealing member is made in form of thin-walled upper part and rigid thick-walled lateral parts which are connected to each other and to mounting part; thin-walled bearing parts are used for connection. Member is secured on base and forms hollow structure together with it. Inner hose for compressed medium is closely mounted between lateral parts. EFFECT: enhanced reliability. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к способам образования водонепроницаемого уплотнения стыка между двумя элементами с использованием эластичного уплотнительного средства, форма поперечного сечения которого изменяется под действием создаваемого внутри этого средства давления. The invention relates to methods for forming a waterproof joint seal between two elements using an elastic sealing means, the cross-sectional shape of which changes under the action of pressure created inside this means.

На морских грузовых судах стыки между крышками люков и корпусом судна или стыки между крышками люков, которые часто открываются, обычно герметизируются с помощью резиновых профилированных уплотнений, которые прижимаются либо к фиксированной упорной поверхности, либо к другому уплотнению. На судах с многоблочными палубами над грузовыми трюмами, один палубный блок включает в себя крышку люка с уплотнениями на краях, обращенных к смежным крышкам люков. В этих условиях движение крышки люка непосредственно не вызывает сжатия уплотнения. Направление движения крышки люка перпендикулярно направлению деформации уплотнения. Таким образом, вес крышки люка непосредственно в направлении деформации уплотнения не действует. Существует ситуация, когда некоторые блоки многоблоковой палубы необходимо открывать и закрывать, тогда как остальные блоки остаются закрытыми и сверху заставлены палубным грузом. Такая ситуация часто возникает на судах, совершающих контейнерные перевозки, когда в каждом порту с судна выгружаются только несколько контейнеров. Изобретение направлено на решение проблем уплотнения. On marine cargo ships, joints between manhole covers and the hull of a ship, or joints between manhole covers that frequently open, are usually sealed with rubber profiled seals that are pressed against either a fixed thrust surface or another seal. On ships with multi-unit decks above cargo holds, one deck unit includes a manhole cover with seals at the edges facing adjacent manhole covers. Under these conditions, the movement of the manhole cover does not directly cause compression of the seal. The direction of movement of the manhole cover is perpendicular to the direction of deformation of the seal. Thus, the weight of the manhole cover directly in the direction of deformation of the seal is not valid. There is a situation when some blocks of a multi-block deck need to be opened and closed, while the remaining blocks remain closed and are loaded with deck cargo from above. This situation often arises on ships engaged in container transportation, when in each port only a few containers are unloaded from the ship. The invention addresses the problems of compaction.

Цель в создании сжатия уплотнения такова, чтобы при открывании и закрывании крышки люка уплотнение не находилось в контакте с упорной поверхностью. В такого рода ситуациях профилированные уплотнения должны иметь достаточно большую полость, позволяющую уплотнению при отрицательном давлении достаточно сильно сокращаться [1 и 2] В данном случае необходимая герметизация стыка создается тогда, когда нормальное атмосферное давление превышает давление во внутренней полости уплотнения. При открывании крышки люка сначала производится откачка воздуха из внутренней полости уплотнения в целях создания внутри уплотнения отрицательного давления. В результате откачки воздуха уплотнение сжимается и отходит от упорной поверхности. The purpose of creating compression of the seal is such that when opening and closing the manhole cover, the seal is not in contact with the abutment surface. In such situations, profiled seals should have a sufficiently large cavity that allows the seal to be reduced sufficiently at negative pressure [1 and 2] In this case, the necessary joint seal is created when normal atmospheric pressure exceeds the pressure in the inner cavity of the seal. When opening the manhole cover, air is first pumped out from the internal seal cavity in order to create negative pressure inside the seal. As a result of evacuation of air, the seal contracts and moves away from the thrust surface.

Недостатком такой конструкции уплотнения является то, что вся система уплотнений должна быть абсолютно герметичной, а это требует очень тщательного монтажа системы. Однако в сложных условиях эксплуатации во время погрузочно-разгрузочных работ уплотнения такого типа легко повреждаются. Кроме того, для создания отрицательного давления во внутренней полости уплотнения требуется использование специального насоса и системы трубопроводов. Мощность насоса, используемого для откачки воздуха из внутренней полости уплотнения, ограничивается тем фактом, что теоретически максимальная разность давления составляет всего лишь 1 бар. The disadvantage of this design of the seal is that the entire sealing system must be absolutely tight, and this requires a very careful installation of the system. However, in difficult operating conditions during loading and unloading, seals of this type are easily damaged. In addition, the use of a special pump and piping system is required to create negative pressure in the internal seal cavity. The power of the pump used to pump air from the internal seal cavity is limited by the fact that theoretically the maximum pressure difference is only 1 bar.

Задачей изобретения является создание средства для герметизации крышек корабельных люков. The objective of the invention is to provide means for sealing the covers of ship hatches.

Способ создания герметизации стыка между двумя элементами предусматривает увеличение давления во внутренней полости уплотнения, в результате чего уплотнение деформируется в поперечном сечении и отделяется от упорной поверхности, и выравнивание давления во внутренней полости уплотнения с давлением окружающей атмосферы, в результате чего благодаря упругости материала уплотнения форма уплотнения восстанавливается до нормальной и уплотнение плотно прижимается к упорной поверхности. The method of creating a joint seal between two elements involves increasing the pressure in the inner cavity of the seal, as a result of which the seal is deformed in cross section and is separated from the abutment surface, and equalizing the pressure in the inner cavity of the seal with the pressure of the surrounding atmosphere, resulting in a seal shape due to the elasticity of the seal material restores to normal and the seal is firmly pressed against the abutment surface.

В предпочтительном варианте реализации принципов изобретения повышенное давление создается внутри уплотнения таким образом, что ширина уплотнения в поперечном сечении увеличивается, а высота соответственно уменьшается, в результате чего уплотнение выходит из контакта с упорной поверхностью. При уменьшении повышенного давления внутри уплотнения до нормального уровня под действием сил упругости материала форма поперечного сечения уплотнения восстанавливается до нормальной так, что уплотнение поджимается и плотно прижимается к упорной поверхности. In a preferred embodiment of the principles of the invention, increased pressure is created inside the seal so that the width of the seal in the cross section increases and the height decreases accordingly, as a result of which the seal comes out of contact with the abutment surface. When reducing the increased pressure inside the seal to a normal level under the action of the elastic forces of the material, the cross-sectional shape of the seal is restored to normal so that the seal is pressed and tightly pressed against the abutment surface.

В другом предпочтительном варианте реализации принципов изобретения повышенное давление внутри уплотнения создается текучей средой, подаваемой под давлением в герметичные шланги, помещенные внутри уплотнения и простирающиеся по всей его длине. In another preferred embodiment of the principles of the invention, increased pressure inside the seal is created by fluid supplied under pressure to the airtight hoses placed inside the seal and extending along its entire length.

Изобретение касается также конструкции уплотнения, реализующей указанные выше принципы действия. Уплотнение представляет собой пустотелый эластичный элемент, имеющий средства для его прикрепления. Уплотнение, сконструированное в соответствии с принципами предлагаемого изобретения, в поперечном сечении имеет сравнительно тонкие стенки у основания, переходящие в сравнительно жесткие и толстые боковые стенки, которые сверху соединены между собой сравнительно тонкой стенкой так, что при этом при закреплении уплотнения на некотором основании внутри уплотнения образуется замкнутая полость. The invention also relates to a seal design that implements the above principles of operation. The seal is a hollow elastic element having means for attaching it. A seal constructed in accordance with the principles of the present invention, in cross section, has relatively thin walls at the base, turning into relatively rigid and thick side walls, which are connected to each other by a relatively thin wall so that while fixing the seal on some base inside the seal a closed cavity is formed.

В предпочтительном варианте уплотнения внутри уплотнения помещается по меньшей мере один герметичный шланг, который под действием давления заполняющей его текучей среды деформируется, действуя при этом на внутренние поверхности боковых стенок уплотнения, которые при этом выполняют функции упорных поверхностей шланга. In a preferred embodiment of the seal, at least one airtight hose is placed inside the seal, which is deformed under the pressure of the fluid filling it, acting on the inner surfaces of the side walls of the seal, which at the same time act as the contact surfaces of the hose.

В другом предпочтительном варианте уплотнения внутри уплотнения между его боковыми стенками помещаются два продольных шланга, которые под действием давления заполняющей их текучей среды деформируются, и жесткий внутренний каркасный элемент, разделяющий указанные шланги и служащий основанием, к которому прикрепляется нижняя часть уплотнения. In another preferred embodiment of the seal, two longitudinal hoses are placed inside the seal between its side walls, which are deformed by the pressure of the fluid filling them, and a rigid inner frame element separating these hoses and serving as a base to which the lower part of the seal is attached.

Уплотнение, воплощающее в себе принципы изобретения, допускает применение внутреннего давления 5-6 бар, обладает достаточной жесткостью, обеспечивает применение необходимых для надежной водонепроницаемости стыков усилий и характеризуется сравнительно низкой стоимостью. Одновременно уплотнение обладает достаточной механической прочностью. Дополнительное преимущество предлагаемого уплотнения состоит в том, что используемые в нем заполненные текучей средой шланги изолированы от внешней среды стенками уплотнения так, что при возможности повреждений уплотнения обязательного повреждения действующей под давлением системы не происходит. Дополнительные преимущества уплотнения заключаются в простоте его конструкции и низкой стоимости. Несмотря на то, что уплотнение состоит из нескольких отдельных частей, сборка уплотнения не вызывает затруднений и в случае необходимости ремонта, например, при необходимости замены шлангов, уплотнение легко вскрывается. Поскольку уплотнение во время плавания судна обеспечивает необходимую водонепроницаемость без поддержания в нем повышенного давления, т.е. при выключенном компрессоре никаких возражений со стороны служб безопасности не возникает. The seal, embodying the principles of the invention, allows the use of an internal pressure of 5-6 bar, has sufficient rigidity, ensures the use of the forces necessary for reliable waterproofing of joints, and is characterized by a relatively low cost. At the same time, the seal has sufficient mechanical strength. An additional advantage of the proposed seal is that the hoses filled with the fluid used in it are isolated from the external environment by the walls of the seal so that, if possible damage to the seal, the mandatory damage to the pressure system does not occur. Additional advantages of the seal are the simplicity of its design and low cost. Despite the fact that the seal consists of several separate parts, the assembly of the seal is not difficult and, if necessary, repairs are required, for example, when it is necessary to replace hoses, the seal is easily opened. Since the seal during the navigation of the vessel provides the necessary waterproofness without maintaining high pressure in it, i.e. when the compressor is off, no objections from the security services.

Ниже приведено подробное описание примера реализации принципов изобретения. The following is a detailed description of an example implementation of the principles of the invention.

На фиг.1 показан поперечный разрез уплотнения, находящегося в нормальном рабочем состоянии; на фиг.2 поперечный разрез уплотнения, находящегося в нейтральном состоянии, когда внутри него действует повышенное давление. Figure 1 shows a cross section of a seal in normal operating condition; 2 is a cross-sectional view of a seal in a neutral state when increased pressure is acting within it.

Эластичное уплотнение 1 имеет две монтажных части 2, параллельных краю 3 подлежащего герметизации объекта, например, крышки люка, тонкостенные опорные части 4, толстостенные боковые части 5, образующие одно целое с тонкостенными опорными частями 4, и тонкостенную верхнюю часть 6. В поперечном сечении уплотнение 1 имеет симметричную форму относительно центральной оси далее центральной оси уплотнения, перпендикулярной основанию. Уплотнение изготавливается из резины. Поскольку уплотнение во время плавания судна совершает некоторое скользящее движение относительно упорной поверхности, для придания ему необходимой жесткости в его конструкцию включен каркасный элемент 7, имеющий Т-образную форму поперечного сечения и простирающийся по всей длине уплотнения. Каркасный элемент 7 служит также в качестве монтажного основания. Уплотнение 1 с использованием усилительных полос 8 и болтов 9 своими монтажными частями 2 прикрепляется к каркасному элементу 7 и к герметизируемой конструкции, например, к краю 3 крышки люка. Вертикальная часть Т-образного профиля каркасного элемента 7 проходит внутри уплотнения 1 вдоль его центральной оси и симметрично относительно этой оси. По обе стороны от вертикального элемента Т-образного каркаса внутри уплотнения 1 располагаются два эластичных непроницаемых шланга 10, простирающихся по всей длине уплотнения. Шланги 10 располагаются симметрично относительно центральной оси уплотнения. Когда уплотнение 1 находится в его нормальном рабочем состоянии, давление снаружи и внутри шлангов одинаково, шланги находятся в сплющенном состоянии, так как они зажаты между вертикальным элементом Т-образного каркаса и боковыми частями 5 уплотнения. Наружная поверхность каждого шланга 10 с одной стороны контактирует с вертикальным элементом Т-образного каркасного элемента 7, а с другой с внутренней поверхностью соответствующей боковой части 5 уплотнения 1. На внутренней поверхности каждой боковой части 5 уплотнения 1 имеется продольная канавка 11, в которой помещается соответствующая выпуклость шланга 10. Канавки 11 облегчают установку шлангов 10 внутри уплотнения и обеспечивают фиксацию шлангов в требуемых положениях и ориентацию сил давления в перпендикулярном боковым стенкам уплотнения направлении. Система уплотнения включает в себя соответствующее оборудование, к которому относятся клапаны для подачи в шланги 10 текучей среды под давлением и для стравливания из шлангов текучей среды, когда требуется уменьшение давления в шлангах по уровню давления окружающей атмосферы. The elastic seal 1 has two mounting parts 2 parallel to the edge 3 of the object to be sealed, for example, manhole covers, thin-walled support parts 4, thick-walled side parts 5, which are integral with the thin-walled support parts 4, and a thin-walled upper part 6. In cross section, the seal 1 has a symmetrical shape with respect to the central axis further than the central axis of the seal perpendicular to the base. The seal is made of rubber. Since the seal during the voyage of the vessel makes some sliding movement relative to the abutment surface, in order to give it the necessary rigidity, a frame element 7 having a T-shaped cross-section and extending along the entire length of the seal is included in its design. The frame element 7 also serves as a mounting base. The seal 1 using reinforcing strips 8 and bolts 9 with its mounting parts 2 is attached to the frame element 7 and to the sealed structure, for example, to the edge 3 of the manhole cover. The vertical part of the T-shaped profile of the frame element 7 extends inside the seal 1 along its central axis and is symmetrical about this axis. On both sides of the vertical element of the T-shaped frame inside the seal 1 are two elastic impermeable hoses 10, extending along the entire length of the seal. Hoses 10 are located symmetrically with respect to the central axis of the seal. When the seal 1 is in its normal working condition, the pressure outside and inside the hoses is the same, the hoses are in a flattened state, as they are sandwiched between the vertical element of the T-shaped frame and the side parts 5 of the seal. The outer surface of each hose 10 is on one side in contact with the vertical element of the T-shaped frame element 7, and on the other with the inner surface of the corresponding side part 5 of the seal 1. On the inner surface of each side part 5 of the seal 1 there is a longitudinal groove 11 in which the corresponding the convexity of the hose 10. The grooves 11 facilitate the installation of the hoses 10 inside the seal and ensure that the hoses are fixed in the required positions and the pressure forces are oriented in the seal perpendicular to the side walls Nia direction. The sealing system includes appropriate equipment, which includes valves for supplying pressure fluid to the hoses 10 and for bleeding fluid from the hoses when pressure reduction in the hoses is required in relation to the pressure level of the atmosphere.

Необходимое сжатие уплотнения 1 достигается созданием в шлангах 10 повышенного давления. В уплотнении шланги 10, заполненные текучей средой под давлением, представляют собой отдельные элементы, действие которых обеспечивает герметизация стыка между двумя сопрягаемыми элементами. При подаче сжатого воздуха в сплющенные между вертикальным элементом Т-образного каркаса 7 и боковыми частями 5 уплотнения 1 шланга 10 последние, раздуваясь, приобретают круглую форму, оказывая при этом давление на боковые части 5 и заставляя последние удаляться от центральной оси уплотнения. В результате такого смещения боковых стенок от центральной оси верхняя тонкостенная часть уплотнения разгибается и высота уплотнения в направлении центральной оси уменьшается. При таком уменьшении высоты или при сжатии уплотнения между уплотнением и его упорной поверхностью 12 образуется некоторый зазор так, что снабженная этим уплотнением крышка люка может быть открыта без повреждения уплотнения. После закрывания крышки люка первоначальный зазор между уплотнением и смежной упорной поверхностью устраняется уменьшением давления воздуха в шлангах 10 до уровня давления окружающей атмосферы. Благодаря упругости материала уплотнения при уменьшении давления в шлангах 10 до уровня атмосферного давления восстанавливается нормальная форма уплотнения 1 и его высота в направлении центральной оси достигает максимального уровня, в результате чего верхняя тонкостенная часть 6 уплотнения плотно прижимается к упорной поверхности смежного элемента. The necessary compression of the seal 1 is achieved by creating high pressure in the hoses 10. In the seal, the hoses 10, filled with fluid under pressure, are separate elements, the action of which ensures the sealing of the joint between the two mating elements. When compressed air is fed into the seals 1 of the hose 10 which are squeezed between the vertical element of the T-frame 7 and the side parts 5, the latter, having inflated, acquire a round shape, while exerting pressure on the side parts 5 and causing the latter to move away from the central axis of the seal. As a result of such a displacement of the side walls from the central axis, the upper thin-walled part of the seal extends and the height of the seal in the direction of the central axis decreases. With such a decrease in height or during compression of the seal between the seal and its abutting surface 12, a certain gap is formed so that the manhole cover provided with this seal can be opened without damaging the seal. After closing the manhole cover, the initial clearance between the seal and the adjacent thrust surface is eliminated by reducing the air pressure in the hoses 10 to the pressure level of the surrounding atmosphere. Due to the elasticity of the seal material, with a decrease in pressure in the hoses 10 to atmospheric pressure, the normal shape of the seal 1 is restored and its height in the direction of the central axis reaches the maximum level, as a result of which the upper thin-walled part 6 of the seal is firmly pressed against the abutment surface of the adjacent element.

Монтаж и техническое обслуживание уплотнения не вызывают затруднений. Для уплотнения описанной выше конструкции максимальное сжатие достигает приблизительно 30 мм, что является вполне достаточным для образования между сопрягаемыми деталями зазора, необходимого для свободного смещения одного элемента относительно другого. Такого сжатия уплотнения достаточно для компенсации производственных и монтажных допусков стальных конструкций. Installation and maintenance of the seal are straightforward. To seal the design described above, the maximum compression reaches approximately 30 mm, which is quite sufficient for the clearance between the mating parts to be necessary for the free movement of one element relative to another. Such compression of the seal is sufficient to compensate for the manufacturing and installation tolerances of steel structures.

Claims (4)

1. Способ водонепроницаемого уплотнения соединения между двумя элементами с помощью эластичного уплотнения, внутри которого изменяют давление, приводящее к изменению формы его поперечного сечения, отличающийся тем, что изменение давления внутри эластичного уплотнения осуществляют уменьшением его до уровня давления окружающей уплотнение среды, при котором форма поперечного сечения уплотнения под действием сил упругости увеличивается и уплотнение прижимается к смежной поверхности элемента соединения. 1. The method of waterproof sealing of the connection between two elements using an elastic seal, inside of which the pressure is changed, leading to a change in the shape of its cross section, characterized in that the pressure change inside the elastic seal is carried out by reducing it to the pressure level of the medium surrounding the seal, in which the shape of the cross the cross-section of the seal under the action of elastic forces increases and the seal is pressed against the adjacent surface of the connection element. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение давления внутри эластичного уплотнения осуществляют в помещенных в нем непроницаемых для сжатой среды шлангах. 2. The method according to p. 1, characterized in that the pressure change inside the elastic seal is carried out in hoses that are impermeable to the compressed medium. 3. Уплотнение, содержащее пустотелый уплотняющий элемент с монтажной частью, отличающееся тем, что пустотелый уплотняющий элемент выполнен в виде соединенных между собой тонкостенной верхней части и жестких толстостенных боковых частей, соединенных с монтажной частью тонкостенными опорными частями. 3. A seal containing a hollow sealing element with a mounting part, characterized in that the hollow sealing element is made in the form of interconnected thin-walled upper part and rigid thick-walled side parts connected to the mounting part by thin-walled supporting parts. 4. Уплотнительное устройство, содержащее пустотелый уплотняющий элемент с монтажной частью, закрепленный на основании и образующий с ним замкнутую пустотелую структуру, отличающееся тем, что пустотелый уплотняющий элемент выполнен в виде соединенных между собой тонкостенной верхней части и жестких толстостенных боковых частей, соединенных с монтажной частью тонкостенными опорными частями, при этом между боковыми частями уплотняющего элемента без зазора установлен по меньшей мере один внутренний шланг для сжатой среды. 4. A sealing device comprising a hollow sealing element with a mounting part, fixed to the base and forming a closed hollow structure with it, characterized in that the hollow sealing element is made in the form of a thin-walled upper part interconnected and rigid thick-walled side parts connected to the mounting part thin-walled supporting parts, while at least one inner hose for compressed medium is installed between the side parts of the sealing element without a gap.

Images