Шовный уплотнительный профиль, устройство перекрытия конструкционного шва и способ изготовления шовного уплотнительного профиля - RU2748262C1

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к шовному уплотнительному профилю для устройства перекрытия конструкционного шва, который является упругим и имеет по меньшей мере один удерживающий участок для крепления к устройству перекрытия. Изобретение также относится к устройству перекрытия конструкционного шва с таким шовным уплотнительным профилем. Кроме того, изобретение относится к способу изготовления такого шовного уплотнительного профиля.

Шовные уплотнительные профили в общем известны уже долгое время и используются в разных видах в различных областях применения, например, для уплотнения переходов дорожного полотна или переходов дорожного покрытия на мостах или в общем для швов между частями конструкции. В частности, когда зазоры между конструктивными элементами должны быть загерметизированы от проникновения влаги и/или грязи, плотный контакт между шовным уплотнительным профилем и устройством перекрытия конструкционного шва важен для выполнения функции уплотнения. Обычно такой контакт осуществляется посредством удерживающих участков, например, утолщенных краев, которые образованы на шовном уплотнительном профиле, и которые входят в зацепление с выемками, предусмотренными с этой целью на держателях соответствующего примененного устройства перекрытия конструкционного шва. Контакт устанавливается между внешней поверхностью удерживающего участка и внутренней поверхностью выемки. Выражение «удерживающий участок» в общем следует понимать как участок, подходящий для удержания шовного уплотнительного профиля посредством геометрического или силового замыкания.

Герметичность соединения шовного уплотнительного профиля с устройством перекрытия зависит от степени зажатия удерживающих участков в указанных выемках. На это оказывает влияние контактная поверхность и поверхностное усилие, создаваемое на паре поверхностей: удерживающего участка (внешняя поверхность) и выемки (внутренняя поверхность). Чем сильнее удерживающий участок зажат в выемке, тем лучше эффект уплотнения. Поэтому в случае традиционных шовных уплотнительных профилей предпринимаются попытки максимизации деформации удерживающего участка в установленном состоянии. С этой целью части удерживающего участка делают более толстыми, чем пространство, доступное в выемке. Однако недостатком такого решения является то, что установка и извлечение удерживающего участка из предусмотренной выемки усложняются пропорционально деформации, поскольку абсолютно одинаковая деформация должна быть осуществлена механическим образом во время установки и демонтажа. Это может привести к значительному усилию при установке, особенно в случае, как правило, узких выемок с ограниченным доступом в держателях устройства перекрытия.

Исходя из предпосылок создания изобретения, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить шовный уплотнительный профиль, который может быть легче установлен в устройстве перекрытия при сохранении или даже улучшении характеристик уплотнения.

В соответствии с изобретением задача решается прежде всего шовным уплотнительным профилем по пункту 1 формулы изобретения.

Шовный уплотнительный профиль в соответствии с изобретением имеет характеристику, заключающуюся в том, что удерживающий участок имеет по меньшей мере в сечениях композицию материала, которая может быть целенаправленно активирована химическим, тепловым и/или физическим воздействием, так что объем удерживающего участка изменяется.

Таким образом, изобретение основано на выводах о том, что утолщение удерживающего участка, широко используемое до настоящего времени, не должно быть постоянным. Наоборот, достаточно, чтобы этот объем создавался именно при вставке шовного уплотнительного профиля в соответствующую выемку, или чтобы утолщение было обратимым для извлечения. Это имеет решающее преимущество, заключающееся в том, что форма удерживающего участка может быть разработана более свободно по отношению к условиям установки (например, поперечному сечению отверстия выемки, доступности шва для инструментов, эргономики и т.д.). Это также имеет преимущество, заключающееся в том, что уплотнение, связанное с изменение объема, может быть целенаправленно активировано или деактивировано в любое время. Активация в общем может осуществляться пассивно или активно, один или несколько раз и, если необходимо, с постепенным или поэтапным увеличением или уменьшением. Под композицией материала можно понимать отдельное вещество, смесь веществ, чередование слоев веществ, скопление веществ или химическое соединение нескольких веществ. В широком смысле под воздействием следует понимать приведение композиции материала в контакт со средством воздействия или попадание в зону действия средства воздействия.

В этом контексте под химическим воздействием в общем следует понимать инициацию и/или ускорение химической реакции, в частности, добавление реагента или катализатора. Он может иметь разные агрегатные состояния и может присутствовать в виде химического элемента, соединения или смеси соединений. Добавление может происходить посредством различных процессов переноса, например, посредством гидромеханического или механического потока веществ, или посредством диффузионных процессов. Выражение «тепловое воздействие» следует понимать как тепловой поток в композицию материала. Тем не менее, это выражение также содержит тепловой поток из композиции материала. Выражение «физическое воздействие» описывает любое физическое действие, например, материальное или нематериальное воздействие. В самом широком смысле под материальным воздействием следует понимать добавление материала, который за счет своего присутствия изменяет объем удерживающего участка. Также сюда входит излучение частиц. Также сюда входят волны давления, звуковые волны и т.п. Кроме того, возможно нематериальное воздействие, например, воздействие энергии, воздействие поля или волновое/корпускулярное воздействие. Примеры содержат магнитные поля, электрические поля, электрические волны, световые волны и другие потоки энергии.

Выражение «изменение объема» не обязательно предусматривает внешне заметное изменение объема удерживающего участка при установке. При определенных обстоятельствах в случае реальной установки внешняя поверхность удерживающего участка может полностью контактировать с внутренней поверхностью выемки, что исключает изменение объема удерживающего участка. В таком случае изменение объема удерживающего участка за счет активации определяют в разобранном состоянии.

Целесообразно, чтобы изменение объема представляло собой увеличение объема. Преимущество этого заключается в том, что удерживающий участок может образовывать соединение с геометрическим замыканием в активированном состоянии, если выемка имеет соответствующий вырез, например, в виде утопленной ступеньки или когтя. Это позволяет закрепить удерживающий участок в выемке.

Таким образом, целесообразно, чтобы изменение объема было по меньшей мере частично обратимым. Обратное изменение объема может быть вызвано, например, новой активацией, которая приводит к обратному изменению объема удерживающего участка. Альтернативно обратное изменение может происходить за счет прекращения воздействия. Последнее может иметь место, например, если для изменения объема требуется применение электрического поля или потока энергии. Если электрическое поле отключается, или поток энергии прерывается, это приводит к обратному изменению объема. Следовательно, шовный уплотнительный профиль может быть легко извлечен после уменьшения изменения объема на определенную величину.

Целесообразно, чтобы композиция материала, расположенная в удерживающем участке, имела материал, набухающий в жидкости, так что воздействие может быть осуществлено посредством такой жидкости. В этом случае предпочтительно, чтобы жидкость могла быть легко применена и, например, даже в случае установки в узком пространстве, могла достигать областей, которые должны быть подвергнуты воздействию, за счет капиллярных сил. В дополнение, жидкость может легко вытекать из усадочных полостей между удерживающим участком и выемкой во время изменения объема удерживающего участка, в результате чего можно максимально исключить возможные остатки среды воздействия.

Кроме того, набухающий материал содержит минерал и/или набухающий в воде полимер. Таким образом, воздействие осуществляется посредством воды или водосодержащей жидкости. Решающим преимуществом является то, что эффект уплотнения шовного уплотнительного профиля по отношению к воде, например, дождевой воде, может быть активирован или усилен самой средой. Другим преимуществом является то, что вода обладает особенно хорошими свойствами текучести и смачивания, что облегчает воздействие на удерживающий участок.

Предпочтительно набухающий материал содержит гранулят с суперабсорбентом на основе полиакриловой кислоты и эластомерный материал-носитель. Выражение «суперабсорбент» относится к композиции материала с особенно высокой поглощающей способностью. Гранулят может быть смешан с эластомерным материалом-носителем. Сочетание суперабсорбента и материала-носителя имеет преимущество, заключающееся в том, что может быть получена оптимальная смесь, которая соответствует как требованиям к материалу, связанным с конструктивными характеристиками, таким как прочность на сжатие, механическое сопротивление и/или химическая стойкость, так и требованиям к материалу, связанным с набухаемостью.

Также может быть предпочтительно, чтобы композиция материала содержала материал, который увеличивается в объеме при воздействии химического вещества, так что воздействие может осуществляться посредством такого химического вещества. Это может быть предпочтительно для исключения случайной или непреднамеренной активации для увеличения объема удерживающего участка. В этом случае активацию можно понимать как «защищенную», в том смысле, что она происходит только при воздействии предусмотренного химического вещества на удерживающий участок. Это снижает риск несанкционированной активации или деактивации. Это также может предотвратить непреднамеренное влияние окружающей среды, вызывающее активацию удерживающего участка.

В дополнение, композиция материала может содержать форполимер, так что воздействие может осуществляться посредством воды, при этом форполимер выполнен с возможностью выделения CO₂ в зависимости от набухания. В идеале, форполимер изначально герметично запечатан в удерживающем участке шовного уплотнительного профиля. Форполимер может быть активирован под воздействием наружного воздуха, например, при разрыве уплотнения, и последующего контакта с водой. Как известно из области монтажных пен, форполимер вступает в реакцию с водой с образованием устойчивой пены со значительным и постоянным увеличением объема. Полностью расширившаяся пена в значительной степени устойчива к воздействию окружающей среды. Вода может быть применена в газообразном агрегатном состоянии, и/или в жидком агрегатном состоянии в виде жидкой воды или капель воды, и/или в твердом агрегатном состоянии.

Кроме того, может быть предпочтительно, чтобы композиция материала содержала материал, имеющий сродство к полю, так что воздействие может осуществляться посредством воздействия поля. Выражение «имеющий сродство к полю» в общем следует понимать таким образом, что материал обладает свойством при нахождении под воздействием указанного поля изменять объем удерживающего участка. Например, материал может обладать ферромагнитными свойствами, а поле может представлять собой магнитное поле. При воздействии магнитного поля положение или распределение материала в удерживающем участке может изменяться, что может приводить к изменению объема материала. Таким образом, магнитное поле может быть электрически индуцированным или магнитно индуцированным.

Альтернативно и/или дополнительно, поле может представлять собой электрическое поле, которое при воздействии изменяет электрический заряд материала, имеющего сродство к полю, в результате такого воздействия происходит изменение объема удерживающего участка. Такая активация посредством поля в сочетании с материалом, имеющим сродство к полю, имеет преимущество, заключающееся в том, что материал, имеющий сродство к полю, может присутствовать в удерживающем участке шовного уплотнительного профиля без какого-либо обмена материала с окружающей средой. В этом случае само воздействие лучше всего достигается посредством потоков энергии. Дополнительным преимуществом является возможность гибкого включения и отключения воздействия и регулировки его интенсивности до желаемого уровня. Это особенно предпочтительно для областей с временным уплотнением, уплотнение которых необходимо только на определенный период времени.

Кроме того, задача изобретения решается посредством устройства перекрытия конструкционного шва по пункту 9 формулы изобретения с шовным уплотнительным профилем в соответствии с изобретением, при этом устройство перекрытия конструкционного шва содержит по меньшей мере один держатель с выемкой для приема удерживающего участка шовного уплотнительного профиля. Целесообразно, чтобы держатель был выполнен в виде профиля. Он служит для соединения устройства перекрытия или профиля с конструкцией. Как правило, соответствующий держатель закреплен в теле соответствующей конструкции посредством анкерной конструкции.

Предпочтительно удерживающий участок выполнен таким образом, что, когда он подвергается химическому, тепловому и/или физическому воздействию, он образует прилегающий контакт с соответствующей выемкой (A). Преимуществами такого прилегающего контакта являются, с одной стороны, получаемая адгезия тел друг к другу, а с другой стороны, то, что эффект уплотнения создается при каждом прилегающем контакте.

Предпочтительно удерживающий участок при воздействии образует соединение компонентов с геометрическим замыканием с соответствующем выемкой. Таким образом, выемка может иметь утопленную ступеньку или, как правило, вырез, в который расширяется удерживающий участок в установленном состоянии после воздействия.

Альтернативно или в дополнение, удерживающий участок при воздействии образует соединение компонентов с силовым замыканием с соответствующей выемкой. Преимуществом фрикционного соединения является дополнительная функция уплотнения.

Кроме того, задача, лежащая в основе изобретения, решается способом изготовления шовного уплотнительного профиля, в котором композицию материала вводят в профиль на удерживающем участке. Профиль, например, может быть изготовлен посредством совместной экструзии. Таким образом, профиль может иметь полое пространство в удерживающем участке, в которое вводят композицию материала. В этом случае предпочтительно, что процесс изготовления шовного уплотнительного профиля в соответствии с изобретением в основном идентичен процессу изготовления традиционного шовного уплотнительного профиля. Таким образом, композиции материала, активируемые химическим, тепловым и/или физическим воздействием, могут быть введены в профиль, изготовленный традиционным способом, на последующем технологическом этапе.

Кроме того, по меньшей мере часть удерживающего участка изготавливают с использованием композиции материала в виде отдельного компонента и соединяют с профилем на отдельном технологическом этапе. Сюда также входит способ, в котором материал в удерживающем участке или сам удерживающий участок извлекают, и дополнительный компонент, который содержит или воплощает композицию материала, соединяют с шовным уплотнительным профилем. Это делает изготовление шовного уплотнительного профиля в соответствии с изобретением простым и экономичным с точки зрения затрат и материалов.

Кроме того, может быть предпочтительно, чтобы отдельный компонент был присоединен к профилю вулканизацией. Преимуществом вулканизации является надежное соединение привулканизированных компонентов.

Кроме того, задача, лежащая в основе изобретения, решается способом изготовления устройства перекрытия конструкционного шва с шовным уплотнительным профилем по пункту 16 формулы изобретения, в котором шовный уплотнительный профиль вставляют в выемку, и удерживающий участок подвергают химическому, тепловому и/или физическому воздействию, так что его объем увеличивается. В результате изменение объема удерживающего участка, необходимое для функциональной работоспособности устройства перекрытия конструкционного шва, активируется с задержкой по времени, а именно только после установки шовного уплотнительного профиля. Это позволяет установить его без каких-либо особых усилий и с удобством с точки зрения эргономики. Другим преимуществом является то, что изменение объема удерживающего участка может быть выполнено полностью независимо от размеров зазора, доступного для установки.

Кроме того, задача, лежащая в основе изобретения, решается способом демонтажа устройства перекрытия конструкционного шва с шовным уплотнительным профилем по пункту 17 формулы изобретения, в котором химическое, тепловое и/или физическое воздействие на удерживающий участок шовного уплотнительного профиля, вставленного в выемку, изменяют таким образом, что объем удерживающего участка уменьшается. Аналогично вариантам, описанным в отношении установки шовного уплотнительного профиля, уменьшение объема удерживающего участка имеет преимущество, заключающееся в том, что шовный уплотнительный профиль может быть извлечен также без особых усилий. Выражение «изменяют» в этом контексте означает преднамеренное изменение воздействия. Это может означать, например, прерывание или ослабление постоянного воздействия. В противном случае, это также может означать, что шовный уплотнительный профиль подвергают воздействию нового вещества, что вызывает уменьшение объема удерживающего участка шовного уплотнительного профиля.

Далее изобретение объяснено более подробно посредством двух примерных вариантов выполнения, показанных на чертежах. На чертежах схематически показаны:

Фиг. 1 - поперечное сечение первого варианта выполнения устройства перекрытия конструкционного шва с шовным уплотнительным профилем в соответствии с изобретением;

Фиг. 2 - увеличенный вид поперечного сечения, показанного на Фиг. 1, в активированном состоянии;

Фиг. 3 - частичный вид устройства перекрытия конструкционного шва в поперечном сечении с шовным уплотнительным профилем в соответствии с первым вариантом выполнения в неактивированном состоянии; и

Фиг. 4 - поперечное сечение второго варианта выполнения шовного уплотнительного профиля в соответствии с изобретением.

Устройство 10 перекрытия конструкционного шва, показанное на Фиг. 1, используется для перекрытия или уплотнения шва F, расположенного между двумя частями конструкции. С этой целью устройство 10 перекрытия конструкционного шва имеет шовный уплотнительный профиль 1, продолжающийся по шву F. Шовный уплотнительный профиль 1, в свою очередь, имеет левый удерживающий участок 2 и правый удерживающий участок 3. В соответствии с иллюстрацией, показанной на Фиг. 1, левый удерживающий участок 2 вставлен в левый держатель 11 устройства 10 перекрытия конструкционного шва, и, соответственно, правый удерживающий участок 3 вставлен в правый держатель 12 устройства 10 перекрытия конструкционного шва. Каждый из левого держателя 11 и правого держателя 12 плотно соединен с соответствующим левым компонентом 13 и правым компонентом 14. С этой целью устройство 10 перекрытия конструкционного шва в показанном примере имеет анкерную конструкцию K с каждой стороны шва F, посредством которой соответствующий держатель прикреплен к конструкции.

Фиг. 2 иллюстрирует увеличенный вид в сечении устройства 10 перекрытия конструкционного шва, показанного на Фиг. 1, а именно правый удерживающий участок 3 шовного уплотнительного профиля 1, когда он находится в зацеплении с правым держателем 12 устройства 10 перекрытия конструкционного шва. Удерживающий участок имеет композицию 4 материала, которая находится в активированном состоянии. В соответствии с изобретением композиция материала разработана таким образом, что ее объем и, следовательно, также объем правого удерживающего участка 3 увеличиваются после активации. В результате правый удерживающий участок 3 почти полностью прижимается к внутренней стенке выемки A правого держателя 12. Композиция материала дозирована таким образом, что удерживающий участок 3 в неустановленном состоянии значительно расширяется за пределы объема, доступного в выемке A, после активации. Это гарантирует, что в установленном состоянии не только устанавливается поверхностный контакт, но и что между удерживающим участком 3 и выемкой A может создаваться поверхностное давление в активированном состоянии. Именно за счет поверхностного давления может быть достигнут хороший эффект уплотнения между держателем 12 и шовным уплотнительным профилем 1.

На Фиг. 3 показан такой же вид в сечении устройства перекрытия конструкционного шва, что и на Фиг. 2, но в этом случае композиция 4 материала находится в неактивированном состоянии. Таким образом, показана ситуация вставки профиля в выемку A держателя 12 или извлечения из нее. Можно увидеть, что правый удерживающий участок 3 имеет меньшее поперечное сечение в отличие от активированного состояния, в результате чего удерживающий участок может быть легко вставлен или извлечен из отверстия выемки. При вставке или извлечении удерживающего участка 3 из выемки A удерживающий участок должен деформироваться лишь незначительно или, если возможно, вообще не деформироваться. Однако после активации удерживающий участок 3 в выемке A удерживается как за счет трения, так и за счет посадки с геометрическим замыканием в выемке A, поскольку после активации удерживающего участка он создает когтеобразный вырез.

Второй вариант выполнения шовного уплотнительного профиля в соответствии с изобретением, показанный на Фиг. 4, имеет левый удерживающий участок 2 и правый удерживающий участок 3, форма которых подогнана к форме выемки в держателе, смотри Фигуры 1-3. Композиция 4 материала, которая может быть активирована, также расположена в удерживающих участках 2 и 3, как и в первом варианте выполнения. На иллюстрации, показанной на Фиг. 4, форма удерживающего участка после активации композиции 4 материала обозначена пунктирными линиями на правом удерживающем участке 3. Композиция 4 материала на левом удерживающем участке 3 показана в неактивированном состоянии.

Список ссылочных позиций

A Выемка

F Шов

K Анкерная конструкция

1 Шовный уплотнительный профиль

2 Левый удерживающий участок

3 Правый удерживающий участок

4 Композиция материала

10 Устройство перекрытия шва

11 Левый держатель

12 Правый держатель

13 Левый компонент

14 Правый компонент.

Реферат

Настоящее изобретение относится к шовному уплотнительному профилю для устройства перекрытия конструкционного шва. Устройство (10) перекрытия конструкционного шва для уплотнения переходов дорожного полотна или переходов дорожного покрытия на мостах содержит по меньшей мере один держатель (11, 12) и по меньшей мере один шовный уплотнительный профиль (1). Шовный уплотнительный профиль (1) состоит по меньшей мере частично из упругого материала и имеет по меньшей мере один удерживающий участок (2, 3), выполненный с возможностью крепления к держателю (11, 12) устройства (10) перекрытия конструкционного шва. Держатель (11, 12) содержит выемку для приема по меньшей мере одного удерживающего участка (2, 3) шовного уплотнительного профиля (1). Выемка содержит вырез, при этом по меньшей мере один удерживающий участок (2, 3) шовного уплотнительного профиля (1) вставлен в выемку. Удерживающий участок (2, 3) имеет по меньшей мере в сечениях композицию материала, которая целенаправленно активирована химическим, тепловым и/или физическим воздействием так, что объем удерживающего участка (2, 3) увеличивается для образования соединения компонентов с геометрическим замыканием и силовым замыканием между удерживающим участком (2, 3) и соответствующей выемкой. Изобретение позволяет упростить установку шовного уплотнительного профиля в устройстве перекрытия при сохранении или улучшении характеристик уплотнения. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула