專利名稱：用于在管道中密封管道的內(nèi)壁和延伸通過(guò)管道的至少一個(gè)管或纜線之間的空間的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在管道中密封管道的內(nèi)壁和延伸通過(guò)管道的至少 一個(gè)管或纜線之間的空間的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
密封系統(tǒng)通常應(yīng)用在管道中，此管道本身結(jié)合到分隔例如兩個(gè)隔 室的結(jié)構(gòu)元件中。管或纜線可從這兩個(gè)隔室中的一個(gè)延伸通過(guò)管道到 另一個(gè)隔室內(nèi)。這樣的管道通常存在于船和/或其它近海應(yīng)用如石油鉆 塔的板上。這些管道通常被稱為管或纜線貫穿或穿行系統(tǒng)。這些貫穿 在這樣的結(jié)構(gòu)中被認(rèn)為是不受歡迎的必需的事。例如，用于水分配和 廢水系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、液壓和氣動(dòng)控制、噴灑器等的管，且還有 用于輸送氣體或油的管需要延伸通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，即使這必定在隔室 的分離處中引入"弱點(diǎn)"。纜線可為電纜。
這樣的弱點(diǎn)的作用在很大程度上并不在于結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度，而是 更多的在于穿過(guò)結(jié)構(gòu)的不期望的物理現(xiàn)象的傳輸。這些物理現(xiàn)象之一 是引起火災(zāi)，火災(zāi)需要盡可能長(zhǎng)地被限制到僅一個(gè)區(qū)域，以便不僅允 許控制和撲滅火災(zāi)，而且還為存在于靠近火災(zāi)的隔室中的人提供時(shí)間， 以在火災(zāi)進(jìn)一步蔓延之前到達(dá)距離火災(zāi)的安全距離。為了防止煙霧和/ 火穿過(guò)管道從一個(gè)隔室到達(dá)另一隔室，管道通常設(shè)置有當(dāng)管道由于火 災(zāi)而暴露于熱下時(shí)至少在一段時(shí)間內(nèi)閉合管道的材料。
盡管上面參考了具有管道并分隔兩個(gè)隔室的結(jié)構(gòu)元件，但是結(jié)構(gòu) 元件將隔室從周圍環(huán)境中分開也是有可能的。因此，結(jié)構(gòu)元件的一側(cè) 很可能被暴露在大氣條件中。應(yīng)理解，延伸通過(guò)管道的管、管道自身和管道所結(jié)合的結(jié)構(gòu)元件 的每個(gè)通常都由熱傳導(dǎo)材料，例如鋁或鋼制成。 一般情況是，在這些 情況下，熱仍舊僅通過(guò)從暴露到火的一側(cè)延伸進(jìn)入管道的管或多個(gè)管 進(jìn)入管道套管。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)制成管道的材料的熱的進(jìn)入經(jīng)常被貼著 管道的外壁和管道所結(jié)合的結(jié)構(gòu)元件設(shè)置的絕熱襯里阻止。
然而，到目前為止，絕熱襯里不經(jīng)常施加到管道周圍，并且因此 熱可通過(guò)管道材料由管道外側(cè)傳導(dǎo)到內(nèi)側(cè)。因此斷定，熱可通過(guò)至少 兩種途徑提供到管道的內(nèi)部空間。第一種途徑是通過(guò)延伸到管道內(nèi)的 管的供給，而第二種途徑是通過(guò)制成管道的熱傳導(dǎo)材料將熱提供到管 道的內(nèi)部空間。因?yàn)闊峥山?jīng)由兩種途徑提供，所以熱可以很迅速地提 供到管道套管的內(nèi)部空間。這些情況經(jīng)常出現(xiàn)在近海結(jié)構(gòu)和船上，其 中結(jié)構(gòu)材料實(shí)際上由金屬，即熱傳導(dǎo)材料制成。在除了近海結(jié)構(gòu)和船 之外的結(jié)構(gòu)中，例如陸上結(jié)構(gòu)，如果當(dāng)真發(fā)生的話，熱通過(guò)第二種途 徑的進(jìn)入通常很少發(fā)生。
WO 2006/097290描述了一種在一定程度上適合于設(shè)置在上面描述 的管道內(nèi)的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括可熱膨脹橡膠套管。橡膠通過(guò)將可熱 膨脹石墨結(jié)合到該橡膠內(nèi)而被制成可熱膨脹的。該系統(tǒng)還包括用于密 封管道兩端的耐火和/或者水密密封填充物。當(dāng)暴露于近火下時(shí)，傳導(dǎo) 到管道的熱導(dǎo)致可膨脹套管膨脹并因此通過(guò)形成軟的近乎粉狀塊來(lái)密 封管道，而不提供密封的機(jī)械穩(wěn)定性。膨脹可導(dǎo)致密封填充物破裂。 這種破裂自身并不是問(wèn)題，因?yàn)樵诿芊馓畛湮锲屏岩郧?，膨脹的套?已經(jīng)密封了管道。有時(shí)，密封填充物也被制成可熱膨脹的。
為了允許快速和無(wú)限制的熱膨脹，橡膠套管的組成部分在套管的 尺度內(nèi)被保持在一起，但是并不一定保持在剛性內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)。所以， 套管相當(dāng)軟。因?yàn)槿藗儾恢烙卸嗌贌彷斎胩峁┙o密封系統(tǒng)，且為了 確保其及時(shí)且充分地響應(yīng)，此系統(tǒng)使得甚至當(dāng)僅經(jīng)歷了相當(dāng)小的溫度升高時(shí)，系統(tǒng)的一部分膨脹，且管道的閉合發(fā)生。換句話說(shuō)，由于無(wú) 法確定到達(dá)密封系統(tǒng)的熱量，所以系統(tǒng)被制作得相當(dāng)靈敏。因此，熱 的"過(guò)量"導(dǎo)致過(guò)度響應(yīng)的膨脹，甚至朝向管道外膨脹。
盡管這樣的系統(tǒng)使用起來(lái)令人滿意，并通過(guò)了許多火災(zāi)安全測(cè)試， 但是可供選擇的和或許甚至進(jìn)一步改進(jìn)的系統(tǒng)仍舊是期望的，因?yàn)榻?海結(jié)構(gòu)和/或船的板上的安全在實(shí)踐中總是在貫穿的一側(cè)貫穿必須經(jīng)受 火災(zāi)的過(guò)程中的成本和時(shí)間之間的折衷。
本發(fā)明的目的是提供一種可供選擇的且在一定環(huán)境中更適用的系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
提供了一種用于密封管道的內(nèi)壁和延伸通過(guò)管道的至少一個(gè)管或 纜線之間的管道空間的系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括至少一個(gè)橡膠元件，該橡膠 元件用于在管道中提供可夾緊在內(nèi)壁和至少一個(gè)管或纜線之間的支撐 結(jié)構(gòu)；以及密封填充物，其貼著支撐結(jié)構(gòu)施加并用于在內(nèi)壁和至少一 個(gè)管或纜線之間密封管道的至少一端。每個(gè)橡膠元件由遇熱基本不可 膨脹類型的耐火硫化橡膠制成。密封填充物由耐火聚合物制成，此聚 合物在室溫下暴露在潮濕下可硫化，并且也為遇熱基本不可膨脹類型。
當(dāng)硫化橡膠被夾緊在管道中時(shí)，硫化橡膠的一個(gè)或多個(gè)橡膠元件 具有高機(jī)械穩(wěn)定性。正因?yàn)槿绱?，?dāng)貼著此結(jié)構(gòu)施加時(shí)，此密封填充 物形成不僅防氣味和煙的屏障，而且還形成防水的屏障。
結(jié)果是，在暴露于近火之前，由支撐結(jié)構(gòu)支撐的此密封填充物可 容易的承受住7巴的壓力，而不會(huì)致使密封填充物在被暴露側(cè)膨脹到 管道內(nèi)。進(jìn)一步的結(jié)果是，此密封填充物為隔熱的。進(jìn)一步變得清楚 的是，在使用和暴露在近火下，這樣的系統(tǒng)經(jīng)歷很小的熱膨脹，以至 于由一個(gè)或多個(gè)橡膠元件提供的支撐結(jié)構(gòu)夾緊在管道中，由密封填充當(dāng)位置并且繼續(xù)提供合適的密封。在暴露 到近火之后，大量的密封保持未被消耗，且在一定程度上仍舊起密封 的作用。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是密封的充足性可容易地被任何安 裝此系統(tǒng)的工人"當(dāng)場(chǎng)"評(píng)估。在安裝之前，在基于熱管理考慮和/或 熱膨脹考慮使用計(jì)算機(jī)的辦公室中，即在模擬火災(zāi)下確定密封系統(tǒng)的 性能的因素的設(shè)計(jì)是不必要的。 一旦根據(jù)本發(fā)明的密封系統(tǒng)的穩(wěn)定性 在暴露在近火之前，即在安裝密封期間被建立，暴露在近火期間的穩(wěn) 定性幾乎不變。換句話說(shuō)，機(jī)械穩(wěn)定性和隔熱性在暴露在近火期間很 大程度上保持不變。密封系統(tǒng)仍舊在原位且仍舊起到密封系統(tǒng)的功能。 沒有密封系統(tǒng)的部件從管道掉出。
如在實(shí)施例的描述中迸一步詳盡說(shuō)明的，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)也可 應(yīng)用在其中管道或者管道所結(jié)合的結(jié)構(gòu)元件沒有應(yīng)用隔熱的情況。結(jié) 果證明，該密封系統(tǒng)能夠承受很高的溫度。
遇熱基本不可膨脹類型的橡膠或聚合物包括不含如下成分的橡膠 或聚合物，即這種成分在加熱時(shí)導(dǎo)致橡膠或聚合物膨脹的程度比橡 膠或聚合物自身在這樣的加熱時(shí)膨脹的程度更大。
在一實(shí)施方式中，橡膠元件是縱向元件?？v向橡膠元件很容易放 置在管道內(nèi)，并允許以容易的方法構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)。畢竟，縱向元件可 平行于延伸通過(guò)管道的管放置。通過(guò)沿管的所有方位堆積這樣的縱向 元件，可以在管中方便地得到支撐結(jié)構(gòu)。通過(guò)將越來(lái)越多的這些元件 添加到管道內(nèi)(這在給定已成形的結(jié)構(gòu)和額外的元件的形狀時(shí)并不是 太困難)，此結(jié)構(gòu)將夾緊在管道內(nèi)。
在一實(shí)施方式中，縱向橡膠元件是管狀元件，或者許多縱向元件 可一起形成至少一個(gè)管狀元件。這種元件的管形提供的優(yōu)點(diǎn)是，密封系統(tǒng)比較輕，且元件可在橫向方向變形。其允許將元件牢固地夾緊在 管道中，進(jìn)一步提高支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致密封填充物更大的穩(wěn)定 性。橡膠元件的彼此貼著夾緊的部分由于在接觸位置的高法向力和高 摩擦力而阻止這些部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這也適用于橡膠元件和管或纜線， 或者管道內(nèi)壁之間的接觸。這都有助于將支撐結(jié)構(gòu)"固定"在管道內(nèi)。 支撐結(jié)構(gòu)也可對(duì)延伸通過(guò)管道的管或纜線提供支撐。管狀元件的另一 個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，空氣將被圈在管狀元件內(nèi)，從而在使用中為密封系統(tǒng)提供 最佳的隔熱。
在一實(shí)施方式中，橡膠的硬度在70到78肖氏A的范圍內(nèi)，優(yōu)選 為約74肖氏A。結(jié)果證明，這樣的硬度提供橡膠元件非常好的機(jī)械性 能，但仍允許橡膠元件變形，且因此有助于形成管道中穩(wěn)定的支撐結(jié) 構(gòu)。
在一實(shí)施方式中，套壁(mantle-wall)自身閉合，即無(wú)裂口，其 優(yōu)選具有2-5 mm的厚度，或者甚至更優(yōu)選為3-4 mm的厚度。這確保 橡膠元件的形狀的穩(wěn)定性。
在一實(shí)施方式中，至少一個(gè)橡膠元件的每個(gè)元件和/或密封填充物 的顏色與黑色形成對(duì)比。如在優(yōu)選實(shí)施方式的描述過(guò)程中進(jìn)一步描述
的，橡膠元件在暴露于近火時(shí)不被消耗。盡管正常情況下當(dāng)暴露于近 火時(shí)每件東西變黑，但是橡膠元件和密封填充物(尤其是在管道的未 暴露側(cè)的)在管道暴露于近火的過(guò)程中將不改變顏色，且因此快速地 表明火災(zāi)過(guò)程中和火災(zāi)之后密封的狀態(tài)。這使得能夠快速理解火災(zāi)過(guò) 程中發(fā)生的現(xiàn)象。這進(jìn)一步提高船上和其它近海結(jié)構(gòu)的防火規(guī)范。
將基于示例性實(shí)施方式參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的進(jìn)一步 有利特征，附圖顯示
圖l示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施方式的截面；圖2示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施方式的截面； 圖3示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施方式在安裝該系統(tǒng)的 過(guò)程中的透視圖和半分解視圖部分；
圖4示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施方式在安裝該系統(tǒng)的
過(guò)程中的透視圖5示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施方式在安裝該系統(tǒng)的 最終階段中的透視圖6示意性顯示了當(dāng)安裝時(shí)根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施方式的透視
圖和部分分解圖7示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施方式的截面；以及 圖8示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施方式的截面。 在附圖中，相同的部件提供有相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地顯示了穿行系統(tǒng)TS的截面圖的例子，如所示，其中根 據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可應(yīng)用于穿行系統(tǒng)中。穿行系統(tǒng)TS通常結(jié)合到金屬制 成的大致板形結(jié)構(gòu)元件P中。該板形結(jié)構(gòu)元件P可位于兩個(gè)空間SI和SII 之間，這兩個(gè)空間由結(jié)構(gòu)元件P分開。該板形結(jié)構(gòu)元件可以例如是基本 由金屬如鋼制成的、船或另一結(jié)構(gòu)的隔板、壁或者甲板的一部分。穿 行系統(tǒng)TS包括管道1，在此例中，管道l由熱傳導(dǎo)材料制成。管道l可焊 接到結(jié)構(gòu)元件P的開口中。盡管如此例所示，管道l結(jié)合到金屬制成的 大致板形結(jié)構(gòu)元件P，但是管道l也可以結(jié)合到例如混凝土墻或者由任 何其它材料制成的分離件。
管2延伸通過(guò)管道1。如稍后討論的，代替管2，也可以是一個(gè)或 多個(gè)纜線延伸通過(guò)開口。管2可以由鋼、銅、銅鎳合金制造，或者例 如為所謂的玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GRP)管。當(dāng)安裝在管道1中時(shí)，此系 統(tǒng)在管道1的內(nèi)壁3和管2之間的空間中(通常是環(huán)形空間)包括至 少一個(gè)橡膠元件4，以用于在管道1中提供支撐結(jié)構(gòu)。 一個(gè)或多個(gè)橡膠 元件4可夾緊在內(nèi)壁3和管2之間。實(shí)際中，支撐結(jié)構(gòu)因此被夾緊在管道1內(nèi)。每個(gè)橡膠元件4被夾緊在中間，全部都是支撐結(jié)構(gòu)的部分。 系統(tǒng)還包括密封填充物5，該密封填充物5用于貼著支撐結(jié)構(gòu)施加，并
且用于在內(nèi)壁3和管2之間密封管道1的至少一個(gè)端部6。如所示，優(yōu) 選地，兩個(gè)端部6都被密封填充物5密封。
每個(gè)橡膠元件4由遇熱基本不可膨脹類型的耐火硫化橡膠制成。 該橡膠優(yōu)選為硅基橡膠。該橡膠可通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的標(biāo)準(zhǔn)工 藝并基于商業(yè)上可廣泛購(gòu)得的成分制造。密封填充物5由耐火聚合物 制成，該聚合物在室溫下暴露于潮濕下可硫化，并且也為遇熱基本不 可膨脹類型。該聚合物優(yōu)選為硅基聚合物。而且，這樣的密封填充物 也能夠通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的標(biāo)準(zhǔn)工藝并基于商業(yè)上可廣泛購(gòu)得 的成分制造。遇熱基本不可膨脹類型的橡膠包括不含如下成分的橡膠， 即這種成分在加熱時(shí)導(dǎo)致橡膠膨脹的程度比橡膠自身在這樣的加熱 時(shí)膨脹的程度更大。同樣的，遇熱基本不可膨脹類型的聚合物包括不
含如下成分的聚合物，即這種成分在加熱時(shí)導(dǎo)致聚合物膨脹的程度
比聚合物自身在這樣的加熱時(shí)膨脹的程度更大。
優(yōu)選地，每個(gè)橡膠元件4都是縱向元件。這允許容易將這樣的元 件放置在管道l內(nèi)并且與管2平行。當(dāng)密封系統(tǒng)包含一個(gè)橡膠元件時(shí)， 其可為設(shè)置有縱向狹縫以允許與管2同軸放置的大致環(huán)形元件。然而， 橡膠元件還可以是能纏繞管2并且沿管2和管道1的縱向方向被推入 內(nèi)壁3和管2的之間的空間內(nèi)的元件。如圖1所示對(duì)齊的縱向橡膠元 件4提供了密封填充物5可貼著施加的支撐結(jié)構(gòu)。當(dāng)在管道1和管2 的縱向方向上施加壓力時(shí)，由一個(gè)或多個(gè)橡膠元件4提供的支撐結(jié)構(gòu) 為密封填充物5提供很好的支撐。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)還可以應(yīng)用于關(guān)于結(jié)構(gòu)元件P不對(duì) 稱定位的管道1中。
圖3-5顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可如何安裝在管2所延伸通過(guò)的管道1中。在這些圖中顯示的橡膠元件4可以是具有管狀形狀的縱向 橡膠元件。每個(gè)橡膠元件4優(yōu)選地包括套壁，當(dāng)套壁本身閉合時(shí)，即 無(wú)裂口時(shí)，管狀橡膠元件的強(qiáng)度比其中套壁設(shè)置有縱向狹縫的情形時(shí)
更大。套壁的厚度優(yōu)選為在2-5 mm的范圍，甚至更好地為3-4 mm。 盡管可以提供管狀元件4例如使得截面是方形、三角形或者不同的有 角形狀，但是也可以具有更圓化形的，例如橢圓形或者圓形截面的截 面。優(yōu)選地，每個(gè)橡膠元件的形狀是柱狀的。這種形狀有助于使管狀 元件4在每個(gè)橫向方向同等堅(jiān)固。 一旦管道1充滿這樣的縱向柱狀形 狀的管狀橡膠元件，由這些元件4所形成的支撐結(jié)構(gòu)可自身夾緊在管 道1的內(nèi)壁3和管2之間的空間內(nèi)。這提高支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。 因此，支撐結(jié)構(gòu)也可支撐延伸通過(guò)管道1的管2。由于用于建構(gòu)這種支 撐結(jié)構(gòu)的材料的非凡特性，機(jī)械沖擊可以容易地由這種支撐結(jié)構(gòu)吸收。 振動(dòng)，尤其是橫向方向的振動(dòng)最有可能由支撐結(jié)構(gòu)完全緩沖掉。同時(shí)， 由該支撐結(jié)構(gòu)在縱向方向上提供的強(qiáng)度是相當(dāng)高的。而且，聲音也可 被緩沖掉，且因此由根據(jù)本發(fā)明的密封系統(tǒng)吸收。
強(qiáng)度隨著夾緊在內(nèi)壁3和管2之間的空間內(nèi)的橡膠元件4的緊密 度進(jìn)一步增強(qiáng)。橡膠元件4在其軸向方向的相對(duì)移動(dòng)由在其接觸表面 產(chǎn)生的較大的摩擦力抑制。橡膠元件還具有低壓縮形變，此特性與橡 膠可經(jīng)歷的最大變形相關(guān)，且其可從最大變形仍完全放松恢復(fù)到其原 始尺寸。壓縮形變相當(dāng)?shù)?，大約為40%，使得所提供的夾緊可在密封 系統(tǒng)的使用期限內(nèi)保持。
還必須意識(shí)到，除了該支撐結(jié)構(gòu)的好的機(jī)械特性外，這樣的結(jié)構(gòu) 包括彼此完全隔離的多個(gè)通道，且尤其是當(dāng)密封填充物5被應(yīng)用在管 道1的兩個(gè)端部6，封閉兩端時(shí)，使得支撐結(jié)構(gòu)還變成很好的隔熱體。 由非連接的通道形成的空氣腔也增加了支撐結(jié)構(gòu)自身的高的隔熱性。
結(jié)果是，當(dāng)多個(gè)柱狀形狀的橡膠元件的外徑在16-30mm的范圍時(shí)， 可形成最佳的支撐結(jié)構(gòu)。根據(jù)該外徑，內(nèi)徑優(yōu)選為在10-22mm之間的范圍。耐火硫化硅橡膠的硬度優(yōu)選為在70-80肖氏A的范圍。非常適 合的硬度是74肖氏A。為了易于生產(chǎn)、排序、堆積和安裝這些橡膠元 件，這些元件優(yōu)選為具有全都相同的形狀。然而，元件可以包括兩種 類型的橡膠元件。所有元件在縱向方向可具有相似的尺寸，但是兩種 類型中的一種的元件和兩種類型中的另一種的元件的橫向尺寸可以不 同。這允許管道以最佳方式填充橡膠元件4，不僅在易于安裝方面，而 且在得到具有最佳特性的支撐結(jié)構(gòu)方面。
應(yīng)指出，具有如下使用管狀橡膠元件的結(jié)構(gòu)特性的支撐結(jié)構(gòu)也可 通過(guò)使用具有例如WO 03/067136的圖2所示形狀的縱向元件實(shí)現(xiàn)。
如圖4所示， 一旦內(nèi)壁3和管2之間的空間完全填滿橡膠元件4， 由耐火聚合物，優(yōu)選為硅基聚合物制成且在室溫下暴露于潮濕下可硫 化的密封填充物5在內(nèi)壁3和管2之間被應(yīng)用在管道1的端部6，并且 貼著由橡膠元件4形成的支撐結(jié)構(gòu)。
密封填充物可制造成使得密封填充物的外層8在暴露于大氣濕度 中大約1到2個(gè)小時(shí)的時(shí)間段內(nèi)固化。當(dāng)密封填充物被應(yīng)用用于密封 管道1的端部6且在暴露于大氣濕度中大約1到2個(gè)小時(shí)內(nèi)被硫化時(shí)， 密封填充物的硬度大約40-45肖氏A。
如圖5所示，在密封填充物5完全固化，即硫化之前，可以將密 封填充物5進(jìn)一步手動(dòng)壓入管道1內(nèi)，使得密封材料最終在管狀元件4 內(nèi)，也在管狀元件4之間。當(dāng)然，當(dāng)貼著該結(jié)構(gòu)應(yīng)用密封填充物5時(shí)， 尤其是當(dāng)使用由所謂的高壓施加器應(yīng)用密封填充物5時(shí)，密封填充物5 可以最終位于支撐結(jié)構(gòu)的腔中。這在某種程度上在圖6示出。密封填 充物5可繼續(xù)壓到管道1內(nèi)，直到密封填充物5與管道1的外端6平 齊。在密封填充物5固化之后，支撐結(jié)構(gòu)和密封填充物5機(jī)械上可為 單一結(jié)構(gòu)。密封填充物5到形成支撐結(jié)構(gòu)的橡膠元件4和到管道1的 內(nèi)壁3的結(jié)合都非常好。當(dāng)管道1的一側(cè)暴露在近火，而使管道的該側(cè)吸收了大量的熱時(shí)， 密封系統(tǒng)的性能也相當(dāng)好。開始時(shí)，暴露在近火后的第一個(gè)小時(shí)內(nèi)， 沒有煙從發(fā)生火災(zāi)的一側(cè)通過(guò)密封處。也沒有氣味通過(guò)。事實(shí)上，管 道的一側(cè)暴露在近火后的第一個(gè)小時(shí)內(nèi)，僅僅金屬管道1和鋼結(jié)構(gòu)元 件P為紅熱顏色，這說(shuō)明管道1的另一側(cè)有火災(zāi)發(fā)生。
在未暴露于火的一側(cè)， 一個(gè)小時(shí)后，在管道1的內(nèi)壁3和管2(都 是鋼)之間的中間部位，密封系統(tǒng)溫度僅上升了約16(TC。由于硅橡膠 和密封填充物在40(TC或更低溫度下不可燃燒，所以密封系統(tǒng)的這部分 依然完好。密封的機(jī)械穩(wěn)定性也在很大程度上不受發(fā)生在管道另一側(cè) 的火災(zāi)的影響。每個(gè)橡膠元件4和密封填充物5優(yōu)選地具有45%或者 更高的氧指數(shù)(oxygen index)。結(jié)果證明，在所描述的這樣的條件中， 根據(jù)本發(fā)明的密封系統(tǒng)的這種實(shí)施方式在管道1的任一側(cè)暴露在近火 的過(guò)程中無(wú)消耗。結(jié)果證明，在沒有任何隔熱應(yīng)用到管道和/或者結(jié)構(gòu) 元件P的情況下(使得熱可通過(guò)結(jié)構(gòu)元件P和管2進(jìn)入管道1),密封 系統(tǒng)在管道一端可容易地經(jīng)受住暴露于火超過(guò)一個(gè)小時(shí)，而沒有任何 煙或者氣味通過(guò)管道1，并且沒有任何火焰穿過(guò)管道1到未暴露側(cè)。在 由該密封系統(tǒng)提供的這種優(yōu)異的隔熱過(guò)程中可保持的時(shí)間可在隔熱材 料貼著管道和/或結(jié)構(gòu)元件P應(yīng)用時(shí)被延長(zhǎng)。這種材料通過(guò)圖6中的附 圖標(biāo)記8示出，并且通常是礦棉的形式。然而，此系統(tǒng)主要發(fā)明用于 非隔熱結(jié)構(gòu)元件P。很顯然，如果應(yīng)用隔熱的話，那么管道l可在縱向
方向上更短。
密封系統(tǒng)優(yōu)選為使得橡膠元件4和/或密封填充物5具有與黑色形 成對(duì)比的顏色。這允許在管道1的一側(cè)暴露到近火之后快速辨認(rèn)出密 封系統(tǒng)。這允許評(píng)估火災(zāi)的嚴(yán)重性，并且允許評(píng)估密封系統(tǒng)暴露在十 分高的溫度中的時(shí)間。換言之，其允許從熱輻射量方面理解火災(zāi)中所 發(fā)生的情形。與黑色形成對(duì)比的顏色優(yōu)選為紅棕色，類似赤褐色。這 種顏色很容易追溯，甚至是在全部變黑和燒壞的隔室中。圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的密封系統(tǒng)的可選實(shí)施方式。在此情況下， 系統(tǒng)進(jìn)一步包括遇熱基本可膨脹類型的元件10。如所示，該元件10在 使用時(shí)可圍繞管2同軸地放置。這尤其適合于其中管2是設(shè)置有隔熱
層9，例如隔熱泡沫如Armaflex的銅管的情況。這種銅管通常為冷淬 的"水管"(water line)。 一方面，期望不要移除沿延伸通過(guò)管道1 的部分的隔熱層，因?yàn)楣艿?中的相對(duì)較冷的管部分會(huì)引起冷凝，這 又可能開始腐蝕管道l。另一方面，隔熱層9在管道1中形成弱化，因 為當(dāng)熱經(jīng)由銅從近火傳遞時(shí)其將作出反應(yīng)。實(shí)際上，然后，隔熱泡沫 將繼續(xù)燃燒。根據(jù)如圖7所示實(shí)施方式的密封系統(tǒng)用于進(jìn)一步設(shè)置有 遇熱基本可膨脹類型的元件10的這樣的應(yīng)用，在此情形為套管10，或 者包括可熱膨脹橡膠，例如設(shè)置有可熱膨脹石墨的EVA或EPDM橡膠 的套管狀裝置10。當(dāng)近火發(fā)生且銅管將熱傳遞到管道時(shí)，隔熱泡沫9 仍舊繼續(xù)燃燒，但可熱膨脹橡膠套管將徑向膨脹。由于支撐結(jié)構(gòu)的夾 緊力，膨脹被徑向向內(nèi)引導(dǎo)。由于如由橡膠元件4提供的支撐結(jié)構(gòu)的 隔熱保持熱經(jīng)由管2傳遞到靠近管2定位的管道。為此，元件10的熱 膨脹也被徑向向內(nèi)即沿較高溫度的方向引導(dǎo)。
根據(jù)由所涉及材料的制造者的例行試驗(yàn)和指導(dǎo)，技術(shù)人員能夠發(fā) 現(xiàn)遇熱基本可膨脹類型的元件10的尺寸、管2的直徑和管道1的尺寸 之間的恰當(dāng)平衡。
可熱膨脹類型的元件10通常比管2的直徑相對(duì)更細(xì)。如由夾緊的 橡膠元件4提供的支撐結(jié)構(gòu)將仍舊能夠?qū)?施加徑向壓力。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，元件10也可為多部件的元件10，其可 通過(guò)合適定位該元件10的每個(gè)部件而同軸地包圍管。
將進(jìn)一步清楚的是，遇熱基本可膨脹類型的元件IO包括具有在加 熱時(shí)導(dǎo)致材料膨脹的程度比材料自身在這樣的加熱時(shí)膨脹的程度更大的成分的材料。例如，如所提到的，這樣的成分為可熱膨脹石墨。
進(jìn)一步指出的是，如圖7所示的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可同等地用于 電纜線延伸通過(guò)的管道l。畢竟，以類似于設(shè)置有隔熱的冷淬水管類似 的方式，這樣的纜線通常具有銅芯和套在其周圍的塑料。
圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的密封系統(tǒng)的另一實(shí)施方式的管道1。該 密封系統(tǒng)適合于"多個(gè)貫穿"，即適合于多于一個(gè)管(或纜線)延伸 通過(guò)的管道l。當(dāng)然，更多個(gè)管2或纜線可以延伸通過(guò)管道1。此外， 遇熱基本可膨脹類型的元件11相對(duì)于管道1的長(zhǎng)度較短，且相對(duì)于更
徑向遠(yuǎn)離管(或纜線)2地放置在管道中的縱向元件4的長(zhǎng)度較短。在 縱向方向，元件11還放置在硫化橡膠元件4'之間，硫化橡膠元件4' 比更徑向遠(yuǎn)離管(或纜線)的硫化橡膠元件4更短。因?yàn)楦痰牧蚧?橡膠元件4，也在使用中被夾緊，所以同樣這些元件4'有助于可熱膨脹 元件11的徑向向內(nèi)膨脹。如圖8所示的系統(tǒng)適合于塑料管2延伸通過(guò) 的管道。當(dāng)塑料由于暴露于熱而弱化時(shí)，可熱膨脹元件11也由于暴露 于熱而膨脹，并且擠壓管2并閉合管2。對(duì)于該實(shí)施方式的這樣的使用， 其還應(yīng)用于技術(shù)人員將通過(guò)例行試驗(yàn)并基于所涉及材料的性能規(guī)格能 夠發(fā)現(xiàn)所涉及的所有元件的相應(yīng)尺寸的恰當(dāng)平衡。 一般而言，可熱膨 脹元件11的厚度相對(duì)于塑料管2的直徑必須是相對(duì)較高的。
進(jìn)一步指出的是，根據(jù)本發(fā)明的密封系統(tǒng)的實(shí)施方式不僅適合于 多個(gè)纜線或多個(gè)管延伸通過(guò)的管道，而且還適合于管和纜線的混合物 延伸通過(guò)的管道以及適合于不同材料，例如塑料和金屬的管延伸通過(guò) 的管道。
本發(fā)明不限于上述基于圖和附圖所描述的任何實(shí)施方式。許多修 改是可能的。
具體地說(shuō)，橡膠元件4可具有與所示和所述不同的形狀。例如，可以提供能繞在管上的片狀材料。片可設(shè)置有墊片，以仍舊以形成在 管道內(nèi)的支撐結(jié)構(gòu)的腔結(jié)束?？梢蕴峁╊A(yù)定結(jié)構(gòu)構(gòu)成的塊，例如通過(guò) 將多個(gè)管狀元件夾緊在一起獲得的塊，并且將這樣的塊切成合適尺寸 的部分以插入到管道內(nèi)。這樣的變化形式全都被理解為落入由所附權(quán) 利要求界定的本發(fā)明的框架內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于在管道中密封管道的內(nèi)壁和延伸通過(guò)管道的至少一個(gè)管或纜線之間的空間的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)橡膠元件，其用于在管道中提供能夠夾緊在所述內(nèi)壁和所述至少一個(gè)管或纜線之間的支撐結(jié)構(gòu)；以及密封填充物，其用于貼著所述支撐結(jié)構(gòu)施加并用于在所述內(nèi)壁和所述至少一個(gè)管或纜線之間密封管道的至少一端，其中每個(gè)橡膠元件由遇熱基本不可膨脹類型的耐火硫化橡膠制成，且其中所述密封填充物由耐火聚合物制成，所述耐火聚合物在室溫下暴露于潮濕下能夠硫化且也為遇熱基本不可膨脹類型。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中遇熱基本不可膨脹類型的橡膠 或聚合物分別包括不含這樣成分的橡膠或聚合物，即所述成分在加 熱時(shí)導(dǎo)致所述橡膠或聚合物膨脹的程度比所述橡膠或聚合物自身在這 樣的加熱時(shí)膨脹的程度更大。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中所述橡膠包括硅基橡膠。
4. 如權(quán)利要求1、 2或3所述的系統(tǒng)，其中所述聚合物包括硅基 聚合物。
5. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述橡膠元件為縱 向元件。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述縱向橡膠元件為管狀元件， 或者其中多個(gè)所述縱向橡膠元件能夠一起形成一個(gè)管狀元件。
7. 如權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述橡膠的硬度 在70-78肖氏A的范圍內(nèi)，優(yōu)選為約74肖氏A。
8. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述橡膠元件包括 套壁。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述套壁自身閉合。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其中所述套壁具有在約2mm 到5mm的范圍的厚度，優(yōu)選為3mm到4mm的范圍的厚度。
11. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)橡 膠元件包括全部都具有相同形狀的橡膠元件。
12. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)橡 膠元件包括兩種類型的橡膠元件。
13. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述兩種類型中的一種類型 的元件和所述兩種類型中的另一種類型的元件在橫向尺寸上不同。
14. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)元 件的所有元件在縱向方向具有相似的尺寸。
15. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述橡膠元件的 形狀為柱狀。
16. 如前述權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述柱狀形狀的橡膠元 件的外徑在16 mm到30 mm的范圍內(nèi)。
17. 如權(quán)利要求15或16所述的系統(tǒng)，其中所述柱狀形狀的橡膠 元件為內(nèi)徑在10 mm到22 mm范圍內(nèi)的管狀元件。
18. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)應(yīng)用密封填充物用于密封管道的至少一端時(shí)，所述密封填充物的硬度在35-50肖氏A 的范圍內(nèi)，優(yōu)選為40-45肖氏A。
19. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)橡膠元件和/ 或密封填充物在40(TC溫度下不可點(diǎn)燃。
20. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)橡膠元件和/ 或密封填充物具有45%或更高的氧指數(shù)。
21. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)橡膠元件和/ 或密封填充物具有與黑色形成對(duì)比的顏色。
22. 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述顏色為棕紅色。
23. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中對(duì)于多個(gè)所述至 少一個(gè)管或纜線，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括遇熱基本可膨脹類型的元件， 所述元件可圍繞所述管或纜線同軸地放置。
24. 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述遇熱基本可膨脹類型的 元件包括具有這樣成分的材料，即所述成分在加熱時(shí)導(dǎo)致所述材料 膨脹的程度比所述材料自身在這樣的加熱時(shí)膨脹的程度更大。
25. 如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述材料為EVA或EPDM 橡膠。
26. 如權(quán)利要求24或25所述的系統(tǒng)，其中所述成分為可熱膨脹石墨。
27. —種如前述權(quán)利要求1-22的任一項(xiàng)所述的縱向橡膠元件。
28. —種如前述權(quán)利要求1-22的任一項(xiàng)所述的密封填充物。
29. —種管道，其設(shè)置有如前述權(quán)利要求1-26的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)。
30. —種用于在管道中密封管道的內(nèi)壁和延伸通過(guò)管道的至少一 個(gè)管或纜線之間的空間的方法，其中所述方法包括將如權(quán)利要求1-15 的任一項(xiàng)所描述的所述至少一個(gè)橡膠元件放置在管道內(nèi)并用如權(quán)利要 求1-23的任一項(xiàng)或27所述的密封填充物密封管道的至少一端。
31. 如權(quán)利要求30所述的用于密封的方法，其中所述方法進(jìn)一步 包括圍繞管或纜線同軸地放置遇熱基本可膨脹類型的元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在管道中密封管道的內(nèi)壁和延伸通過(guò)管道的至少一個(gè)管或纜線之間的空間的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)橡膠元件，其用于在管道中提供可夾緊在所述內(nèi)壁和所述至少一個(gè)管或纜線之間的支撐結(jié)構(gòu)；以及密封填充物，其貼著支撐結(jié)構(gòu)施加，并用于在所述內(nèi)壁和所述至少一個(gè)管或纜線之間密封管道的至少一端。
文檔編號(hào)F16L5/02GK101617158SQ200780051889
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2007年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日
發(fā)明者約翰內(nèi)斯·阿爾佛雷德·貝勒 申請(qǐng)人:貝勒工程公司