способ водонепроницаемого уплотнения соединения между двумя элементами с помощью эластичного уплотнения, уплотнение и уплотнительное устройство

Формула изобретения

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.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение давления внутри эластичного уплотнения осуществляют в помещенных в нем непроницаемых для сжатой среды шлангах.

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.

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.

Описание изобретения к патенту

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.

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.

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.

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.

Задачей изобретения является создание средства для герметизации крышек корабельных люков.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Ниже приведено подробное описание примера реализации принципов изобретения.

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.

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.

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.

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.