CN101218728B - 用于进入端口的密封元件 - Google Patents

Abstract

一种密封元件(10)，包括弹性内部(30)以及刚性外部(32)。至少一个通道(34)从密封元件(10)的第一端(26)至其第二端(28)延伸通过弹性内部(30)。所述通道(34)配置成将至少一个纵向元件容纳在通道(34)中。弹性内部(30)配置成与延伸通过它的纵向元件密封接合，并且刚性外部(32)配置成与机壳(14)的进入端口(12)密封接合。

Description

用于进入端口的密封元件

技术领域

本发明总的涉及机壳，机壳具有供诸如缆线等的元件穿过进入和穿出离开机壳的开口或者进入端口。更具体的是，本发明涉及一种用在这种机壳的进入端口中的密封元件，所述密封元件配置成在一个或者多个元件通过机壳的壁部中的进入端口时，对它们的周围进行密封。

背景技术

缆线，比如电信缆线和电力分配缆线是普遍存在的并且被用于电力分配和分配通过大型网络的所有形式的数据。尽管随着越来越大量的数据被传输，光纤缆线在通信系统中的应用正在迅速增长，但是大多数的缆线都是导电的缆线(通常为铜)。当缆线经过电力网络或数据网络进行布线时，需要定期地打开或者拼接缆线，以便使得电力或数据可以被分配至网络的其他的缆线或者分支。缆线分支可以被进一步分配，直到网络达到个人家庭，企业，办公室等等。

在所述缆线打开的每个位置处，为保护暴露出来的缆线内部，需要提供某种类型的机壳。一般地，机壳具有一个或多个供缆线通过以进入和/或离开机壳的端口。为了便于描述，这里这些端口通常被称为“进入端口”。但是，可以理解和意识到术语“进入端口”包括任意的和所有的供缆线或者其他元件通过以进入和/或离开机壳的端口。根据机壳中进入端口的数量，进入端口的尺寸，进入机壳的缆线的数量，以及缆线的尺寸，通过每个进入端口的缆线数量会发生改变。通常，尤其是在分配线路中通常使用较小直径的线缆时，多根缆线会被捆绑在一起，以便放置到一个单个的较大进入端口中。这在多根小缆线从一个点被布线至多个位置(诸如个人家庭，建筑物，办公室等)时尤为普遍。

在每个进入端口处，不管通过的缆线的数目如何，为防止湿气，灰尘，昆虫以及类似的物体进入机壳，通常需要设置围绕缆线的密封。目前的在缆线周围设置密封的方法通常是用胶粘材料、类似橡胶的带、自硫化带，凝胶、封装材料等材料将缆线捆扎在一起。这种密封方法的缺点很多。所形成的密封的质量在很大程度上取决于安装者的技术，且因此密封的可靠性通常因不同的安装者而不一致。另外，随着缆线数量的增大，形成可靠的密封变得越来越困难。在需要再次进入机壳时，诸如增加或去除缆线到进入端口中时，用于形成密封的许多技术还存在困难。具体地说，必须在不损坏线缆的情况下去除旧的密封材料，并且必须形成新的密封。密封的去除和重新形成需要使用额外的时间和材料，且因此增加了维护或者扩展网络的成本。

为了解决如上所述用胶粘剂，类似橡胶的带及类似物形成密封的缺点，已经利用预制的索环来扩展机壳中的进入端口的容量。通常，所述索环的尺寸被设置适合于装配在机壳的进入端口内，并且具有预定数量的孔，以用于接纳小直径缆线。缆线被旋入穿过索环中的孔，且索环又在进入端口内被固定。现有的索环密封装置也存在缺陷。特别是，很多机壳的进入端口都衬有柔软或柔性的衬垫材料，诸如氯丁橡胶或橡胶，用于建立与延伸通过进入端口的线缆的压缩性密封。形成与进入端口的衬垫材料和延伸通过索环的缆线的可靠的密封是比较困难的。如果索环足够柔性，令人满意地围绕馈入的缆线进行密封，那么这种索环通常太柔软，以致于不能与进入端口衬垫形成令人满意的密封。另一方面，如果索环足够硬，相对于进入端口衬垫令人满意地密封，那么这种索环太硬，以致于不能充分地围绕馈入的缆线进行密封。

需要这样一种密封元件，其能使安装者与带衬垫的机壳进入端口产生可靠的密封，而与安装者的技术水平无关。另外，还需要这样的密封元件，其能被容易且迅速地安装，并且能容易地多次再进入和重新使用，而不会降低密封性。

发明内容

一方面，这里描述的发明提供了一种用在机壳的进入端口中的密封元件。在根据本发明的一个实施例中，所述密封元件包括本体，本体具有弹性内部以及刚性外部。至少一个通道从所述本体的第一端至第二端延伸通过所述弹性内部。所述至少一个通道配置成在其中容纳至少一个纵向元件。所述弹性内部配置成与延伸通过的纵向元件形成密封接合，并且所述刚性外部配置成与机壳的进入端口形成密封接合。

根据本发明的另一实施例，应用于机壳的进入端口的密封组件包括纵向的弹性本体和刚性的套筒。所述弹性本体具有外圆周表面以及第一端和第二端。至少一个通道从所述第一端至所述第二端纵向延伸通过所述弹性本体，所述至少一个通道配置成密封接合位于其中的部件。所述刚性套筒具有内圆周表面以及外圆周表面。所述套筒的内圆周表面与所述弹性本体的外圆周表面密封接合，并且所述套筒的外圆周表面配置成与机壳的进入端口密封接合。

在另一方面，这里描述的发明还提供一种组件，其包括具有衬有柔性垫圈的进入端口的机壳。刚性套筒具有内圆周表面和外圆周表面。所述套筒的外圆周表面密封接合衬垫所述机壳的进入端口的柔性垫圈。弹性本体具有外圆周表面，第一端以及第二端，以及至少一个通道，通道从第一端至第二端纵向延伸通过弹性本体。所述至少一个通道配置成密封接合位于其中的部件，所述弹性本体的外圆周表面密封接合所述刚性套筒的内圆周表面。

附图说明

参考如下附图可以更好地理解本发明的实施方式。图示的元件不需要相互成比例。相同的附图标记表示相应的相类似的部分。

图1是具有多个进入端口的机壳和根据本发明实施例的密封元件的分解立体图；

图2是根据本发明的密封元件的一个实施例的立体图；

图3是根据本发明的密封元件的一个实施例的分解立体图；

图4是具有缆线和位于密封元件的开口中的插塞的密封元件的立体图；

图5是图3的密封元件的剖面示意图，示出密封元件安装于机壳的进入端口的情况。

具体实施方式

在下面关于优选实施例的详细描述中，参照了作为本发明一部分的附图，在所述附图中通过示出可以实践本发明的具体实施例来图示本发明。示出的实施例并不旨在穷举根据本发明的所有实施例。应理解，在不背离本发明的范围的情况下，可以利用其他的实施例并且可以进行结构或逻辑上的变化。因此，下面的详细说明并不是限定，并且本发明的范围由所附的权利要求书进行限定。

为了清楚的目的，这里描述的本发明与缆线一起使用。然而，这种应用仅是作为例子，而这里使用的术语“缆线”可被理解并意指包括任何通过机壳中的进入端口的元件或者部件，包括但不限于，例如电信缆线，电力缆线，光纤缆线，铜线缆线，同轴缆线，下引线，分支线，配电线，管路和管道等。

图1至图5中示出了密封件10的一个实施例，该密封件用于恒定并且可靠地将多根缆线捆扎在一起，以便放置在机壳14的单个开口或进入端口12中。最佳如图1所示，机壳14包括可分离的底部16和顶部18，限定出进入端口12。进入端口12允许单个缆线通过，或者多根缆线与密封元件10结合通过。图1所示的机壳14具有三个进入端口12，但是在其他的实施例中，根据特定机壳14的要求，机壳14可具有一个，两个或者任意其他数目的进入端口12。虽然图1示出的是完全可分离的，但在其他实施例中，底部16和顶部18可以是以可移动方式接合起来的，例如通过铰接或类似方式。在其他实施例中，机壳14可以具有任意尺寸或形状。在一个实施例中，机壳包括建筑物，且进入端口12延伸通过建筑物的墙壁。

机壳14由任何合适的材料构成。合适的材料可以包括，例如聚合材料，金属板材以及铸造金属等。材料的选择将依赖于下列因素，包括，但不限于，化学暴露条件，包括温度和湿度条件的环境暴露条件，以及阻燃要求等。在一个实施例中，机壳14是由具有大约35％的钙和碳酸盐的聚丙稀形成。在一个实施例中，机壳14的材料具有在175000～300000psi的范围之内的弹性模量。在一个实施例中，机壳14的材料屈服的拉伸强度在3200psi范围内。

密封垫圈20设置在底部16和顶部18之间，形成密封，以在底部16与顶部18通过锁闭螺栓、夹紧元件等而连接在一起时阻止湿气，灰尘，昆虫以及类似物进入机壳14中。垫圈20包括环绕每个进入端口12圆周的进入端口部分22，从而保持垫圈与围绕机壳14周围所形成的密封之间的连续性。在一个实施例中，进入端口部分22包括延伸贯穿它的纵向狭缝24。狭缝24允许垫圈20的进入端口部分22打开，并且允许将密封元件10设置于其中。在其他实施例中，当垫圈20的材料具有足够的弹性时，垫圈20的进入端口22中并不设置狭缝24，而是通过拉伸垫圈20的进入端口部分22来简单地将密封元件10通过进入端口分22插入。在示出的实施例中，垫圈20的进入端口部分22大致上比垫圈20的其余部分宽，从而使得进入端口部分22大致沿着进入端口12的全长延伸。在其他实施例中，进入端口部分22具有与垫圈20的其余部分基本相同的宽度。

垫圈20由任意合适的材料构成。合适的材料可包括，例如弹性聚合物材料，诸如热塑性弹性体，硫化橡胶，聚亚氨酯泡沫，反应性以及非反应性聚合物，硅树脂，三元乙丙橡胶(EPDM)以及软性塑料等。材料的选择所取决的因素包括、但并不限于，化学暴露条件，包括温度和湿度条件的环境暴露条件，以及阻燃要求等。在一个实施例中，垫圈20由PVC或腈类材料构成。在一个实施例中，垫圈20的材料的硬度在40～60(肖氏‘A’硬度)范围内。在一个实施例中，垫圈20的材料的拉伸强度在1000～1600psi的范围内。

如图2中的最佳单独示出，密封元件10包括第一端26和第二端28。密封元件10具有弹性内部30以及相对较硬或刚性的外部32。通道34从第一端26至第二端28延伸通过弹性内部30，并且配置成将至少一个纵向元件，诸如缆线容纳在其中。弹性内部30配置成与延伸贯穿它的纵向元件密封接合，并且刚性外部32用于与机壳14的进入端口12密封接合，并且特别是用于与衬垫进入端口12的垫圈20密封接合。当由柔软、柔韧性材料制成的垫圈20被夹在机壳14的进入端口12中时，刚性外部32为垫圈20提供了刚性的密封表面36。在一个实施例中，刚性外部32从第一端26至第二端28完全地围绕着弹性内部30。在另一实施例中，刚性外部32在第一端26至第二端28之间只是部分地围绕着弹性内部30。

在一个实施例中，环形脊部38绕密封元件10的外部32周向地延伸。当密封元件10设置在进入端口12内时，环形脊部38用于将进入端口垫圈20卡在它们之间。环形脊部38由此防止了柔软、柔韧性的垫圈20沿进入端口12的轴线突出。垫圈20的突出导致对密封元件10的径向压缩力减小，并且因此降低或消除了密封元件10与机壳14之间的密封能力。因此，环形脊部38之间的纵向间距将与垫圈20的进入端口部分22的宽度一致。在另一实施例中，密封元件10不具有任何环形脊。而是，设置了诸如脊部的包含垫圈的特征，作为机壳14的一部分。

参看图3，在根据本发明的密封元件10的一个实施例中，弹性内部30是具有外圆周表面42的纵向弹性索环40。密封元件10的刚性外部32是具有内圆周表面46和外圆周表面48的刚性套筒44。套筒44的内圆周表面46配置成密封地接合弹性索环40的外圆周表面42。套筒44的外圆周表面48配置成密封地接合机壳14的进入端口12，而且尤其是配置成与衬垫进入端口12的垫圈20密封接合。在一个实施例中，套筒44的内圆周表面46和弹性索环40的外圆周表面42的尺寸被设置成使得弹性索环40压配于套筒44中。在另一实施例中，套筒44被模压在弹性索环40上。在其他实施例中，弹性索环40通过诸如粘合，超声焊接或熔焊的方式而联接于套筒44。

在一个实施例中，套筒44在索环40上纵向延伸，覆盖索环40的长度的1/3至2/3的范围。在另一实施例中，套筒44在索环40上纵向延伸，覆盖超过索环40长度的大约2/3。在另一实施例中，套筒44在索环40上纵向延伸，覆盖不到索环40长度的大约1/3。

在示出的实施例中，索环40示出为整体的结构，要求缆线50旋入通过索环40的通道34。在其他实施例中，索环40形成为使得缆线可以被放置到纵向延伸通过索环的通道中。例如，如在美国专利申请号10/929,659，递交日为2004年8月30日、题目为“Sealing MemberFor Enclosures，，的申请中示出和描述的一样，索环40可以为分段的索环，上述申请被共同转让并且其全文被结合在本文中。在其他实施例中，索环40可以为如在美国专利No.6242700，题目为”End SealAssembly For A Splice Case”中示出并描述的滚压索环，上述专利被共同转让并且其全文被结合在本文中。

在一个实施例中，密封元件10由单个元件构成。例如，密封元件10可由具有满足与延伸通过通道34的纵向元件密封接合所需求的弹性特性的聚合材料模制而成。密封元件10的外表面36可以进行处理，形成更硬或更刚性的外表面36。例如，外表面36可进行辐照，使密封元件10的材料交联于从外表面36的有限的径向深度。或者，密封元件10的外表面36可以被暴露至反应性单体或低聚物，从而胀大或使外表面36的特性改变。例如，低聚物的补充反应会形成互相贯通的网，当其为适当的低聚物质时，可以产生更为坚硬的表面区域。或者，密封元件10可采用共注塑模制工艺来制造，这种工艺利用两种不同材料来提供弹性内部30以及刚性外部32所需的特性，其中这两种不同材料之间没有明确限定出的相界。

在每个实施例中，密封元件10尺寸和形状被选择成与机壳14的进入端口12的尺寸和形状相匹配，以便使得在密封元件10被安装和固定在进入端口12内时(诸如夹在底部16和顶部18之间时)，密封元件10的外部32相对于绕着进入端口12的圆周延伸的垫圈20的进入端口部分22密封。虽然图1至图5中示出的密封元件10，套筒44以及索环40具有大致圆形的横切截面形状，但是在本发明的范围内，密封元件10，套筒44，和/或索环40也可根据需要而具有其他横切截面形状，以与机壳14的进入端口12的尺寸和形状互补。另外，密封元件10具有在第一端26和第二端28之间变化的尺寸和/或形状，使得密封元件10的外部32的不同部分能够密封接合不同形状和尺寸的进入端口12。例如，密封元件10的外部32可具有阶梯状的直径，或者可从例如圆形变成椭圆形。在一些实施例中，外部32具有的横切面形状可以不同于内部30的横切面形状。例如，纵向弹性索环40具有大致圆柱形的形状，以使索环40的外部圆周表面42具有圆形横切面。形成外部32的套筒44可具有内圆周表面46和外圆周表面48，内圆周表面46具有圆形的横切面，以用于接纳套筒44，而外部圆周表面48具有非圆形的横切面的形状，比如椭圆形。

在密封元件10的示范性实施例中，示出了六个通道34。另外，通道34被示出为均具有大致相同的尺寸和形状。但是，在其他实施例中，通道34的数目可为一个或者多个，并且通道34可以根据容纳与机壳14一起使用的缆线的类型和尺寸的需要选择而具有不同的尺寸和不同的形状。通道34沿其长度可具有不规则的横切面形状。例如，通道34可具有脊部，用来提高密封，可为非线性的(诸如，迷宫式通道)，或者沿着其长度为锥形，使得通道的横切面积在密封元件10的第一端26和第二端28之间变化。

在示出的密封元件10中，通过将缆线50的自由端旋入穿过通道34而将缆线安装在通道34内。如果缆线50不能填充每个通道34，则可以将插塞60插入另外空的通道34中，以使通道34被阻塞，从而防止湿气，灰尘，昆虫以及类似物通过通道侵入并进入机壳。通常，密封元件10与各种尺寸和形状的缆线一起使用。一般的缆线形状包括、但不限于，圆形，椭圆形，长椭圆形以及大致矩形的横截面。如上所述，单个密封元件10内的通道34可具有根据容纳与机壳14一起使用的不同类型和尺寸的缆线的需要选择而具有不同尺寸和形状。

在每个通道34均已被填充了缆线50或插塞60之后(图4)，密封元件10准备好以便安装在机壳14的进入端口12中，就好像单个较大的线缆一样。通过首先分离机壳14的底部16和顶部18，将密封元件10安装在进入端口12中。将垫圈20设置在底部16上，并且使垫圈20的进入端口部分22沿其狭缝24打开。将密封元件10通过开口的狭缝24插入，并且使其纵向定位，以使得垫圈20的进入端口部分22定位在密封元件10的脊部38之间。由此，将密封元件10以及垫圈20的环绕进入端口部分22定位在由底部16形成的进入端口12的那部分中。利用传统的固定装置71(例如缆线扎带，管夹或类似物)，可以将密封元件10和/或延伸通过它的缆线选择性地固定到机壳14内部的应变消除支架70上(参看图5)。用于将密封元件10固定到应变消除支架70上的固定装置71还可有益地对延伸通过通道34的缆线50或/和插塞提供额外的密封压力。在一个实施例中，机壳14可设置有外部应变消除装置，诸如示出在底部16上的应变消除支架72。利用传统的固定装置73(诸如缆线扎带，管夹，或类似物)，可以将密封元件10和/或延伸通过它的缆线固定到外部应变消除支架72上(参看图5)。最后，利用螺栓，夹子或者类似物，将顶部18安装并固定到底部16上，并且由此将密封元件10和垫圈20夹紧在顶部和底部之间。

最后的密封如图5所示。在缆线50与插塞60通过密封元件10时，弹性内部30(即，图5中的索环40)环绕缆线50和/或插塞60建立起顺应性的、压缩密封。同时，进入端口12的柔软、柔韧性的垫圈20由刚性外部32(即，图5中的套筒44)的脊部38牢靠地容纳并且被压缩在机壳14和刚性外部32之间，从而形成紧密的密封。

这里描述的密封元件10可以通过多种传统的方法制造，包括、但不限于，注塑成型，挤压成型，铸造成型以及机加工。密封元件10可以作成一个单个单元，并且可由单一材料形成，或者可以由被模制或挤压成单个单元的多种材料的组合形成。密封元件10可以被制造为多个部件，这多个部件可以被装配在一起而形成完整的密封元件。

用于制造密封元件10及其元件的材料的选择取决于所要用的应用。弹性内部30可由例如，弹性聚合材料形成，例如热塑性弹性体，硫化橡胶，聚亚氨酯泡沫，反应性以及非反应性聚合物以及软性塑料等。材料选择所取决的因素包括、但不限于，缆线硬度，化学暴露条件，包括温度和湿度条件的环境暴露情况，以及阻燃要求等。在优选的实施例中，内部30的材料为弹性材料，这种材料能充分变形，以允许通道34如上所述一样打开和关闭，并且提供了相对于缆线50和插塞60的弹性密封作用。在一个实施例中，所述材料的硬度在20到90的硬度(肖氏“A”硬度)范围内。在一个实施例中，所述材料的硬度在40到60的硬度(肖氏“A”硬度)范围内。在一个实施例中，弹性内部30的材料特性基本上与垫圈20的材料特性相同。

刚性外部32可由例如，模制塑料，加工金属，或铸造金属或聚合物制成。示例性的合适的聚合物材料包括烯烃，聚酯，复合物，环氧树脂，以及工程树脂。示例性的合适的金属材料包括铝和不锈钢。材料选择所取决的因素包括、但不限于，化学暴露条件，包括温度和湿度条件的环境暴露情况，以及阻燃要求等。在一个实施例中，刚性套筒44的硬度大于约90硬度(肖氏‘A’硬度)。在一个实施例中，套筒44由Celcon

Acetal copolymer UV90Z(可从Ticona EngineeringPolymers of Florence公司，美国肯塔基州获得)。在一个实施例中，刚性外部32具有大于300000psi的拉伸模量。在一个实施例中，刚性外部32的屈服拉伸应力大于大约8000psi。在一个实施例中，刚性外部32的材料特性与机壳14的材料特性大致相同。

虽然这里关于缆线进行了描述，但是在本发明的范围内，密封元件10可以被用于各种需要围绕穿过机壳的进入端口的元件进行密封的应用中，包括(但不限于)电信缆线，电力缆线，光纤缆线，铜线缆线，下引线，分支线，配电线，管路和管道等。

尽管为了说明优选实施例，示出并描述了具体实施例，但是本领域技术人员应明白：在不背离本发明的范围内，对于示出和描述的具体实施例可以用各种不同的替代方案或等同的应用来代替。本领域技术人员将很容易地明白：本发明可以各种不同的实施例来实施。本申请旨在覆盖这里所论述的实施例的所有修改或变化。因此，本发明仅由权利要求书及其等同物来限定。

Claims (11)

1.一种用于将缆线密封在机壳内的组件，其包括：

机壳，其具有衬有柔性垫圈的进入端口，所述柔性垫圈具有进入端口部分，所述进入端口部分具有大致延伸所述进入端口的纵向长度的宽度；

整体刚性套筒，其具有内圆周表面和外圆周表面，所述套筒的外圆周表面与垫衬所述机壳的进入端口的所述柔性垫圈密封接合，其中所述套筒的外圆周表面在其上包括第一周向脊部和第二周向脊部，所述第一和第二周向脊部将垫衬所述进入端口的所述柔性垫圈容纳在所述脊部之间，其中所述第一和第二周向脊部之间的间距与所述柔性垫圈的进入端口部分的宽度一致；

弹性本体，其具有外圆周表面，第一端以及第二端，所述弹性本体的外圆周表面与所述刚性套筒的内圆周表面密封接合；

至少一个通道，所述通道从所述第一端至所述第二端纵向延伸通过所述弹性本体，所述至少一个通道配置成将至少一个纵向元件密封地接合在其中，其中所述弹性本体通过粘接，超声波焊接，熔焊中之一而联接于所述刚性套筒，并且干涉压配合在所述套筒的内圆周表面和所述弹性本体的外圆周表面之间。

2.根据权利要求1所述的组件，还包括：从所述弹性本体的第一端至第二端延伸通过所述弹性内部的多个通道，所述多个通道中的每一个都配置成将至少一个纵向元件容纳在其中。

3.根据权利要求1所述的组件，其中所述弹性本体压配合在所述刚性套筒中。

4.根据权利要求1所述的组件，其中所述弹性本体的硬度在20至90硬度(肖氏“A”硬度)的范围内，并且所述刚性套筒的硬度大于90硬度(肖氏“A”硬度)。

5.根据权利要求1所述的组件，还包括：用于插入到所述至少一个通道中的插塞，所述插塞用于阻塞所述通道。

6.根据权利要求1所述的组件，其中所述弹性本体为整体结构。

7.根据权利要求1所述的组件，其中所述弹性本体由从下列材料中选择的材料形成，热塑性弹性体，反应性聚合物，非反应性聚合物，以及软性塑料。

8.根据权利要求1所述的组件，其中所述弹性本体由从下列材料中选择的材料形成，热塑性硫化橡胶，聚亚氨酯泡沫，硅树脂，以及三元乙丙橡胶。

9.根据权利要求1所述的组件，其中所述刚性套筒由从烯烃，聚酯，工程树脂，复合材料，环氧树脂以及金属中选择的材料形成。

10.根据权利要求1所述的组件，其中形成所述套筒的材料的硬度与形成所述机壳的材料的硬度大致相同。

11.根据权利要求1所述的组件，其中形成所述垫圈的材料的硬度与形成所述弹性本体的材料的硬度大致相同。

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