CN106660264A

CN106660264A - 电缆接头和用于连接电力线缆的方法

Info

Publication number: CN106660264A
Application number: CN201480080891.4A
Authority: CN
Inventors: D.赫利格; T.罗德; L.凯尔
Original assignee: Tyco Electronics Raychem GmbH
Current assignee: Tyco Electronics Raychem GmbH
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2017-05-10
Also published as: EP3172035A1; US20170133832A1; WO2016012052A1

Abstract

本发明涉及一种用于电连接至少两个电力线缆的电缆接头，以及一种用于电连接至少两个电力线缆的相对应的方法。电接头连接至少两个电力线缆(102、104)，其导电芯部(106、108)在连接区域(114)中被剥离裸露，其中所述线缆芯部(106、108)通过具有预定长度的重叠的区域(114)连结在一起。接头包括至少一个尺寸复原套筒(116)，至少一个尺寸复原套筒至少在其重叠的区域(114)中覆盖被连结的电力线缆芯部(106、108)，并且将线缆彼此机械地连接和电气地连接。

Description

电缆接头和用于连接电力线缆的方法

技术领域

本发明涉及一种用于电连接至少两个电力线缆的电缆接头，以及一种用于电连接至少两个电力线缆的相对应的方法。

背景技术

对于许多应用，期望的是在电力线缆的两个或更多个导线之间形成导电连接。为此目的，本领域熟知的是，通过锡焊或焊接、压接或借助于包含压接件、环、螺母或螺栓的机械连结部(joint)来连接待连结的导线。然而，特别地，当在紧急情况下重新连接电力线缆时，这些已知的技术过于复杂和昂贵。

因此，在本领域中需要一种简单的、并且有成本效益的电缆接头，其允许安全地电连接电力线缆、并且具有足够的机械稳定性。

发明内容

上述目的通过独立权利要求的主题来解决。本发明的有利的实施例是从属权利要求的主题。

本发明是基于这样的想法，至少两个电力线缆可以通过以下方式彼此连接：在连接区域中简单地剥离暴露其导电芯部，通过具有预定长度的重叠的区域连结在一起，借助于尺寸复原(dimensionally recovering)套筒固定该连接，所述尺寸复原套筒至少在其重叠的区域中覆盖被连结的电力线缆芯部、并且将电缆彼此固定。通过适当地选择尺寸复原套筒的材料，可以达到大约2.5kN的抽取力。当然，待连接的两个电力线缆也可以是一个断开的线缆的两个部分。此外，可以借助于根据本发明的线缆接头来建立一个线缆与两个线缆或多个线缆的任何其他组合的连接。

根据本发明的电连接的重要参数是重叠的区域的长度。由该重叠产生的接触面积首先确定连接的电性能，并且进一步经由所产生的摩擦力而有助于破坏电连接所需的抽取力。作为粗略估计，总连接表面积应当等于待连接的导线的截面积。对于大约10mm的导线截面，大约10cm的重叠长度可以是足够的。

确定接头连接的强度的另一重要因素是覆盖被连结的电力线缆芯部的安装套筒的机械强度。

特别地，材料必须是半结晶的和可交联的(cross-linkable)。被交联的和结晶的区域用作膨胀状态下的支撑框架结构。因此，材料具有热可复原的必要特性，以便固定连结的电力线缆。替代地，也可以使用冷收缩材料，只要其在径向方向上施加足够高的接触压力以将待接合的电缆压在一起。然而，将需要额外的保持(hold-out)，以将套筒保持在膨胀状态。

在最终的安装状态，尺寸复原套筒应当具有大约4mm的壁厚度。在热可复原材料的情况下，必须考虑三个标准，以便优化接触压力：

第一，在最大应用温度附近或之上的热膨胀系数必须足够高。例如，对于90℃的应用温度，大于300μm/m·K的热膨胀系数被发现是有利的。有利地，热膨胀系数应当处于400μm/m·K至600μm/m·K的范围。最佳地，它应当在最大应用温度之前几乎恒定，并且在该温度之上快速地升高，以便在热复原之后当冷却至最大应用温度时实现高度的收缩。

第二，杨氏模量应当在应用温度的整个范围内足够高，并且甚至高于该范围，以便实现足够高的拉伸强度，以及热收缩率。可以显示出，杨氏模量应当高于600N/mm²，且优选地处于900N/mm²至1100N/mm²的范围。

第三，材料的熔化温度必须高于最大应用温度。通常，对于三相电力线缆，温度稳定性需要高达90℃，优选地，材料应当在高达110℃至120℃下是稳定的。

满足所有上述标准的合适材料是高密度聚乙烯(HDPE)。HDPE具有高达130℃的温度稳定性。当然，如果需要的应用温度较低，也可以使用其他材料。例如，对于60℃的最大温度，低密度聚乙烯(LDPE)、聚甲醛(POM)或聚酰胺12(PA12)也是合适的材料。当导线的截面较小时，也可以使用其他材料。

根据本发明的有利的实施例，在重叠的区域的至少一部分中，接触元件布置在导电芯部之间。这一接触元件可以由平坦的导电片形成，所述导电片在两侧上具有粗糙的表面。这样的接触元件增强摩擦力，并改善线缆的重叠的区域中的两个线缆的电接触。接触元件可以例如由冲压的铜铍(beryllium)片形成，其具有在两个方向上延伸的冲压突起，以形成夹紧到电力线缆的导线中的锋利的齿部。这些齿部能够刺穿电力线缆芯部的外表面，因此首先改善电接触，且其次增强摩擦力。

根据进一步有利的实施例，电缆接头还包括导电柔性护套，其在安装尺寸复原套筒之前在重叠区域的至少一部分中被布置在两个电力线缆上。这样的导电护套具有以下优点：其可以用作安装辅助件，并且还与热可复原套筒相互作用，以便电气地优化连接和机械地优化连接。特别地，导电柔性护套可以由机织或编织金属制造。其可以是管状的，或者形成为围绕连接缠绕的矩形件。当使用接触元件时，后面的实施例还可以用于在附接第二电缆之前将元件固定在电力线缆中的一个上，然后围绕两个线缆缠绕柔性护套。

本发明可以用于具有整块(massive)刚性金属导线的所有通常的电力线。特别地，借助于本发明构思，可以容易地进行具有扇形截面的两个线缆的连接。然而，使用根据本发明的电接头技术，也可以将具有圆形截面的两个线缆、或一个具有圆形截面且一个具有扇形截面的线缆、以及具有任意截面的两个以上的电缆彼此连接。

本发明还旨在提供一种应急套件，其包括根据本发明的线缆接头以修复断开的电力线缆。电力的可用性是从大规模灾难的情况下快速复原的关键，这是由于在没有电力的情况下，难以维持医疗援助和饮用水的供给。线路通常可能已经中断，且修复可能由于缺少备用部件和绝缘工具而延迟。一种连接套件，其易于安装且可以便宜地保持库存，可以在紧急情况下覆盖从最迫切需要电力到线路的最终修复的时间。其中根据本发明的应急套件可以证明是有用的其他紧急情况可能是船舶或任何其他隔离网络上的电力线缆损坏。这种用于断开的低压能量线的易于安装的应急套件可以协助援助组织在受影响地区中建立快速援助。

套件仅包括少量的部件，且没有有限的保质期。其易于安装，且不需要任何特殊的工具。在必须取下线缆绝缘的情况下，刀具和热源(例如明火或镁炬)即是足够的。安装可以由受过基本安全程序培训的受训人员执行，例如救灾工作人员。不需要电工。然而，出于安全原因，建议使用一些个人防护装备。根据本发明的套件包括一件刚性热收缩管、一件铜网或铜套筒、以及可选地一件接触带。

上述解决方案的优点在于，可以提供一种仅需要小空间的便宜的应急套件，所有的部件都可以嵌套，并且通过热收缩包装防止灰尘。此外，套件可以用于地下线缆以及空中导线的大范围的线缆直径。

虽然下文中总是假设套件仅提供两个线缆之间的临时连接，然而，可以显示出，稳定性是足够高的，从而根据测试时有效的连接器的相关标准，甚至满足低压连接器的相应的要求。因此，对于使用根据本发明的电缆接头的持续时间没有特别的限制。

附图说明

附图并入说明书中并形成说明书的一部分，以说明本发明的若干实施例。这些附图和描述一起用于解释本发明的原理。附图仅用于说明如何制造和使用本发明的优选和替代示例，而不应被解释为将本发明限制为仅示出和描述的实施例。此外，实施例的若干方面可以单独地或以不同的组合形成根据本发明的解决方案。如附图中所示，通过本发明的各种实施例的以下更具体的描述，其他特征和优点将变得显而易见，在附图中，相同的附图标记指代相同的元件。

图1示出了根据本发明的电缆接头的示意截面图；

图2示出了根据本发明的电缆接头所需的必要和可选部件的示意图；

图3示出了当组装电缆接头时的第一步骤；

图4示出了当组装线缆接头时的第二步骤；

图5示出了图4的截面图；

图6示出了当组装电缆接头时的下一步骤；

图7示出了图6的布置的截面图；

图8示出了组装电缆接头的最终步骤；

图9示出了最终安装的电缆接头的截面图。

具体实施方式

现在参考图1，示出了根据本发明的有利实施例的电缆接头的示意截面图。特别地，两个电力线缆102、104借助于线缆接头100彼此连接。电力线缆102、104中的每一个具有导电芯部106、108，以及覆盖相应的导电的电芯部的绝缘层110、112，芯部106、108必须通过剥离连接区域114中的绝缘层而露出。

根据本发明，两个线缆芯部106、108通过以预定的重叠长度使得它们重叠而彼此接触。在图1中，重叠长度等于连接区域114的长度。根据本发明，两个导电芯部106、108可以借助于尺寸可复原套筒直接彼此连接，所述套筒至少在其重叠区域中覆盖被连结的电力线缆芯部。

这一尺寸复原套筒116可以由热缩材料形成。对于这样的热缩材料，可以使用半结晶和可交联的塑料材料。在图1所示的最终安装状态下，达到大约4mm的壁厚度。当然也可以使用任何其他合适的厚度。

可以显示出，可以使用根据图1中的布置容易地到达2.5kN的抽取力。为了在导体之间实现足够高的接触压力，对于最大应用温度及以上，材料的热膨胀系数应当足够高。特别地，大于300μm/m·K、且优选地处于400μm/m·K至600μm/m·K的范围的值将是有利的。这样的热膨胀系数甚至将更好，其在达到最大应用温度之前近似恒定，并且在该温度之上快速地降低。

另外，为了实现与热膨胀率相连结的足够高的拉伸强度，杨氏模量应当至少为600N/mm²，优选地处于900N/mm²至1100N/mm²的范围。在常用的电力线缆的操作期间产生的通常温度为大约70℃。因此，额定的最大应用温度应当高于90℃，优选在110和120℃之间。

用于热可复原套筒的适合的材料的示例是高密度聚乙烯(HDPE)。该材料具有附加的优点，它显示出热致变色行为，即在临界温度以上是半透明的，且在该温度以下是乳白色的。因此，在操作期间，通过使用套筒作为温度指示器，还可以容易地检测到通过接触的过热。

附加地，但不是必须地，线缆接头100还可以包括接触元件118，其至少在连接区域114的一部分之间布置在两个导电芯部106、108之间。这样的接触元件(其例如，由具有用于接触相应的电力线缆的两个接触平面的穿通突起的金属片形成)具有以下优点，它首先增强了电接触，其次增加了摩擦力且从而增加了电缆接头100的抽取力。

另外，导电柔性护套120可以设置在两个芯部106、108与套筒116之间。这样的柔性护套(其可以是机织或编织金属网，例如由铜制造)进一步优化了线缆接头100的机械和电气性能。

图2示出了处于预组装状态的用于形成根据图1的电缆供给100的部件。基本上，仅需要电力线缆102、104和尺寸可复原套筒116。优选地，如图2所绘示的，尺寸可复原套筒116是热可复原套筒、并且以膨胀状态储存。然而，也可以使用冷收缩材料。在这种情况下，套筒将被储存在例如由可移除的弹簧支撑的膨胀状态，如本领域所熟知的。另外，多层结构(例如，在欧洲专利EP 1 702 391 B1中所公开的双层结构)可以用于将根据本发明的接头中的电力线缆保持在一起。

另外，如已经提到的，接触元件118可以布置在两个芯部106、108之间，以便增强摩擦力并降低欧姆电阻。为此，例如金属片可以用作接触元件118，其具有穿通孔122，穿通孔122从两个相反的侧面穿出，以便在接触元件118的两个表面上提供尖锐边缘。

为了进一步优化两个电力线缆的电气和机械接触，可以附加地设置导电柔性护套120。在目前的实施例中，柔性护套120由围绕芯部缠绕的铜网的基本上矩形的件形成。特别地，当组装线缆接头100时，首先，将元件118定位在芯部106、108中的一个上，并将柔性护套120的一部分围绕芯部和接触元件缠绕一次或两次。接下来，将相应的另一个芯部106、108定位在接触元件118上，并将剩余的柔性护套120围绕两个电力线缆芯部缠绕。

现在将参考图3至图9来解释用于形成根据本发明的线缆接头的单独步骤。

在已经使两个或更多个电力线缆102、104的芯部106、108的端部被剥离裸露之后，组装方法开始与将尺寸可复原套筒定位在待连接的电力线缆中的一个之上。该步骤在图3中绘示。

在下一步骤中，接触元件118被定位在电力线缆芯部中的一个之上。图5以示意截面图示出了该步骤。如从图5可进一步得出的，形成芯部106、108的导线的截面的三角形的。然而，任何其他合适的截面形式当然也与本发明的原理兼容。特别地，圆形或截面形式也可以通过根据本发明的线缆接头彼此连接。在任何情况下，有利的但不是必需的是，截面具有用于建立接触的扁平的区域。

然后，如图6和图7所示，可以附接导电柔性护套120。如上文已经提到的，也可以使少量的层仅围绕接触元件和两个芯部中的一个缠绕，以便于安装接触元件。

在图8和图9中示出了最终步骤。借助于热源124来使热可复原套筒116收缩，且从而电气地固定和机械地固定两个芯部106、108之间的接触。如上文已经提到的，作为热源的替代，支撑结构的移除也可以导致套筒116恢复其初始形状。

优选地，套筒足够长，以牢固地接触第一电力线缆102和第二电力线缆104的绝缘层110、112。如果必要，在周边区域中，可以设置附加的夹持件(未在图中示出)，其包围尺寸复原套筒，以进一步改善机械稳定性。

使用根据本发明的电缆接头允许提供用于断开的低压能量线的应急套件，其易于安装并且便宜地保持库存。例如，根据本发明的方法，用于电连接至少两个电力线缆的接头套件包括尺寸可复原套管、可选的接触元件和/或导电柔性护套。另外，组装不需要特殊工具，并且可通过同一个套件将大范围的电缆直径和截面形式彼此连接。因此，在紧急情况下，可以实现断开的电力线的快速和可靠的重新连接。本发明特别有利于与形成电力线缆的芯部的刚性铝线和条棒一起使用。

附图标记：

附图标记	描述
		100	线缆接头
102	第一电力线缆
		104	第二电力线缆
106	第一电力线缆的芯部
		108	第二电力线缆的芯部
110	第一电力线缆的绝缘层
		112	第二电力线缆的绝缘层
114	连接区域
		116	尺寸复原套筒
118	接触元件
		120	导电柔性护套
122	穿孔
		124	热源

Claims

1.一种用于电连接至少两个电力线缆(102、104)的电缆接头，其导电芯部(106、108)在连接区域(114)中被剥离裸露，其中所述线缆芯部(106、108)通过具有预定长度的重叠的区域(114)连结在一起，

所述线缆接头(100)包括至少一个尺寸复原套筒(116)，所述尺寸复原套筒至少在其重叠的区域(114)中覆盖被连结的电力线缆芯部(106、108)、并且将所述线缆彼此机械地连接和电气地连接。

2.根据权利要求1所述的电缆接头，其中所述尺寸复原套筒(116)包括热可复原材料或冷收缩材料。

3.根据权利要求1或2所述的电缆接头，其中在所述重叠的区域(114)的至少一部分中，接触元件(118)布置在所述导电芯部(106、108)之间，所述接触元件(118)由平坦的导电片形成、在两侧上具有粗糙的表面。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电缆接头，还包括导电柔性护套(120)，其在所述重叠的区域的至少一部分中被布置在所述尺寸复原套筒和所述两个电力线缆之间。

5.根据权利要求4所述的电缆接头，其中所述导电柔性护套(120)包括机织金属或编织金属。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电缆接头，其中所述至少两个线缆芯部中的至少一个由具有带有至少一个扁平区域的截面的整块金属线制造。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电缆接头，其中所述尺寸复原套筒(110)具有大于300μm/m·K的热膨胀系数，优选地处于400μm/m·K至600μm/m·K的范围。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电缆接头，其中所述尺寸复原套筒(116)具有大于600N/mm²的杨氏模量，优选地处于900N/mm²至1100N/mm²的范围。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电缆接头，其中所述尺寸复原套筒(116)具有高于90℃的熔点，优选地处于110℃至120℃的范围。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电缆接头，其中所述尺寸复原套筒(116)由高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚甲醛(POM)或聚酰胺12(PA 12)制造。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电缆接头，还包括至少一个夹持件，其在外围区域中包围所述尺寸复原套筒(116)，用于提供附加的机械稳定性。

12.一种用于电连接至少两个电力线缆的方法，所述方法包括以下步骤：

提供所述电力线缆的导电芯部(106、108)，其在连接区域(114)中被剥离裸露；

通过具有预定长度的重叠的区域(114)将所述至少两个导电芯部连结在一起；

将套筒(116)尺寸复原，使得所述套筒至少在其重叠的区域中覆盖被连结的电力线缆芯部(106、108)、并且将所述线缆彼此机械地固定。

13.根据权利要求12所述的方法，其中将所述套筒(116)尺寸复原的步骤包括热收缩热可复原材料或复原被膨胀的冷收缩材料。

14.根据权利要求12或13所述的方法，还包括以下步骤：

当将所述至少两个导电芯部(106、108)连结在一起时，将接触元件(118)布置在所述导电芯部(106、108)之间，所述接触元件(118)由平坦的导电片形成、在两侧上具有粗糙的表面。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，还包括以下步骤：在所述重叠的区域(114)的至少一部分中将布置在所述尺寸复原套筒(116)和所述两个电力线缆芯部(106、108)之间的导电柔性护套(120)附接。

16.根据权利要求15所述的方法，其中将导电柔性护套(120)附接包括以下步骤：围绕被连结的导电芯部缠绕机织金属片或编织金属片。

17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，还包括以下步骤：附接至少一个夹持件，所述至少一个夹持件在外围区域中包围所述尺寸复原套筒(116)，用于提供附加的机械稳定性。