CN107924735A - 具有包括密封段的介电层的同轴电缆及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同轴电缆，包括：中心导体；沿周向包围所述中心导体的介电层；和沿周向包围所述介电层的外导体。所述介电层包括沿周向覆盖所述中心导体的内套筒和沿周向覆盖所述内导体的外套筒。所述外套筒接触所述内套筒以形成纵向间隔的多个接缝，以沿所述电缆的纵向轴线形成多个密封段。

Description

具有包括密封段的介电层的同轴电缆及其制造方法
相关申请
本申请要求来自美国临时专利申请No.62/237954的优先权及其权益，该申请于2015年10月6日提交，该申请的公开在此完整包含在本文中。
技术领域
本发明总体上涉及电缆，更具体地涉及同轴电缆。
背景技术
同轴电缆典型地包括内导体、外导体、分隔内导体和外导体的介电层和包围外导体的护套。外导体可以采用多种形式，包括扁平的、编织的和波纹的。
介电层一般由泡沫聚合物材料形成。但是，在一些实例中，由于介电层中的材料减少/空气增多可减少信号损失和/或增大信号的传播速度，已作出增大介电层中存在的空气的含量的尝试。然而，这些方法具有一些缺点，诸如不能阻止进入的水的纵向迁移、高材料成本、实际应用中的低可靠性和缓慢的制造速度。例如，图1中示出的现有同轴电缆10包括固体聚乙烯的连续螺旋翅片，该翅片用作包围中心导体12的介电层14。外导体16覆盖介电层14，且聚合物护套18覆盖外导体16。除制造缓慢外，这一设计不能阻止进入的水的纵向迁移。作为另一示例，图2示出现有电缆10’，在该电缆中，中心导体12’由用作介电层的周围PTFE管14’的阵列保持在中心纵向轴线处，同时外导体16’和护套18’包围管14’。这一设计也不能阻止进入的水，且进一步显示在现场发生重度弯曲时不可靠；这一不可靠性是由于机械弯曲力引起的，该机械弯曲力使得中心导体12’相对邻近的管14’移动，由此造成内导体和外导体之间的短路。类似的使用“辐条”将中心导体保持就位的设计也无法阻止进入的水。图3示出使用沿中心导体12’间隔开的固体盘14″的电缆10″(在Slusher的美国专利No.2992407中讨论，该专利的公开通过在此完整引用包含在本文中)，外导体16″和护套18″使电缆10″完成。这一设计能够阻止水，但由于盘单独注塑成型并随后置于中心导体12″上，制造相对缓慢。固体盘14″一般由聚乙烯形成，还包含会减缓传播速度并降低电缆的电气特性的大量物质。
考虑到上述内容，可以期望提供另外的在介电层中使用空气的介电层设计。
发明内容
作为第一方面，本发明的实施例涉及同轴电缆，包括：中心导体；介电层，所述介电层沿周向包围中心导体；和外导体，所述外导体沿周向包围介电层。介电层包括轴向覆盖中心导体的内套筒和沿周向覆盖内导体的外套筒。外套筒接触内套筒以形成纵向间隔的多个接缝，以沿电缆的纵向轴线形成多个密封段。
作为第二方面，本发明的实施例涉及同轴电缆，包括：中心导体；介电层，所述介电层沿周向包围中心导体；和外导体，所述外导体沿周向包围介电层。介电层包括沿周向覆盖中心导体的内套筒和沿周向覆盖内导体的外套筒。外套筒包括一系列交替的顶部和根部，该根部接触内套筒以沿电缆的纵向轴线形成多个密封段。
作为第三方面，本发明的实施例涉及制造同轴电缆的方法，包括以下步骤：(a)沿纵向轴线推进中心导体和介电层的内套筒；(b)挤压介电层的外套筒以沿周向包围内套筒，外套筒与内套筒径向间隔开；并(c)间歇地引导外套筒的各部分与内套筒接触以沿纵向轴线形成段，每个段与紧邻的段密封隔开，所述段包括介电层。
附图说明
图1是现有同轴电缆的正剖视图。
图2是另一现有同轴电缆的端剖视图。
图3是又一现有同轴线缆的正剖视图。
图4是根据本发明的实施例的同轴电缆的一部分的正剖视图。
图5是图4中的同轴电缆的中心导体和介电层的正剖视图，示意性地示出了制造技术。
具体实施方式
本发明参照附图描述，图中显示本发明的某些实施例。但是，本发明可以许多不同的方式体现且不应被理解为限于本文中图示和描述的实施例；反之，提供这些实施例使得本公开充分而完整并将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。还将理解本文中公开的实施例可以任何方式和/或组合组合以提供许多额外的实施例。
除非另有限定，本公开中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常所理解的相同的含义。上文的描述中使用的术语仅用于描述具体实施例的目的而不意在成为本发明的限制。如本公开中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”意在也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解当元件(例如，装置、线路等)被提到“连接”或“联接”到另一元件时，它可直接连接或联接到其他元件或可存在中间元件。相比之下，当被提到“直接连接”或“直接联接”到另一元件时，不存在中间元件。
现参照图4，同轴电缆的一部分，概括地标记为110，显示在本文中。电缆110包括中心导体112、外导体116和护套118，其中的每个都可具有常规构造；举例来说，外导体116可如所显示的具有光滑的壁，或可替换地为波纹的、编织的或类似的。纵向轴线A穿过中心导体112延伸。
介电层114置于中心导体112和外导体116之间。介电层114包括内套筒120和外套筒122。如图4中所见，内套筒120沿周向覆盖中心导体112。外套筒122沿周向覆盖内套筒120且为波纹状或扇贝状的，具有交替的径向向外的顶部124和径向向内的根部126。外套筒122的根部126在大体均匀纵向间隔的多个接缝128处接触并附接到内套筒120。结果是一系列互相分离的单独的充气段或隔室130，和将邻近的段130相互密封隔开以防止气体(例如，空气)从段130逸出的接缝128。
内套筒120和外套筒122可由任意的介电材料形成，一般为聚烯烃和其他聚合物材料。在一些实施例中，内套筒120和外套筒122之一或两者都可包括EAA或其他填充物以增进黏性/黏着力。内套筒120和外套筒122都可相当薄；内套筒120的厚度可介于约0.002和0.030英寸之间，外套筒122的厚度可介于0.002和0.030英寸之间。段130的长度可介于约0.375和12英寸之间(例如，在邻近的接缝128之间)，高度可介于约0.250和4英寸之间(例如，在顶部124和根部126之间)。在一些实施例中，内套筒120包括施加到中心导体112的涂层。
现参照图5，其中示出用于电缆110的示例性制造技术。沿纵向轴线A推进具有应用于其上的内套筒120的中心导体112，如箭头150所示。使外套筒122在熔融状态下穿过环形模200的圆孔挤压。环形模200具有中心开口202，中心导体112和内套筒114穿过该中心开口。中心模200也可选择性地具有开口204，加压气体可穿过该开口泵入。一种示例性加压气体包括(但不限于)空气、氮气和二氧化碳。
在退出环形模200时，外套筒122处于与内套筒120径向间隔开的管状形式。通过利用离开开口204的加压气体加压腔122a，管保持在充气状态。本领域技术人员将认识到有多个适用于扩张和拉伸管以实现期望的厚度和特性的技术。
推进管到工作站208，该工作站包括环绕压缩工具210。环绕压缩工具210举例来说可包括能够通过受控模式闭合和打开的机械。环绕压缩工具210向中心导体112径向向内移动，由此径向向内拖动管的截面与内套筒120接触。由于两个套筒120、122是粘性的，它们基于接触而粘附并包围内套筒120的圆周形成气密密封128。压缩工具210随后退回非接触位置(以虚线表示并标记为210’)。中心导体112和介电层114向前推进，压缩工具210持续循环一段时间以重复该模式。外导体116和护套118可随后以常规方式被添加。
特别地，高度排空段130的存在提供主要是空气(或其他气体)的介电层，该层可如上文描述地改进电气特性。此外，存在接缝128以提供邻近的段130之间的密封可防止水分沿电缆进入。另外，通过在介电层中包括数量减少的材料(与泡沫介电层相比)，电缆更可能能够通过烟雾和/或耐火测试(例如，NFPA-262)，并由此可定级为用于具有泡沫或固体介电层的电缆无法使用的环境(诸如增压室)。
本领域技术人员将理解电缆可采用除本文中和示出的和/或上文所讨论的以外的形式。例如，段130可长于或短于上文所讨论的。内套筒120可与外套筒122同时应用。压缩工具210可被配置为在单一压缩作用中形成多段，并/或可配置为形成具有不同形状(例如，三角形)的段。或者，多个压缩工具210可同时作用以提高吞吐量。
可供选择的是，内套筒可以上文描述的外套筒的方式成波纹状或扇贝形，同时外套筒也是扇贝形的或波纹的或者外套筒是光滑的。
在另一实施例中，介电层可由条带中提供的预制长度的介电材料形成，该条带已经包含充气的气囊。这些条带可包围推进中心导体卷绕并通过施加外导体116紧固就位。
上述内容是说明本发明的而不应被理解为对其限制。尽管已经描述了本发明的示例性实施例，本领域技术人员将易于理解，在示例性实施例中很多调整是可能的而不是背离本发明的创新指导和优势的。相应地，所有此类调整意在包含在权利要求中所限定的本发明的范围内。本发明由下文的权利要求限定，等同于该权利要求包含在此。

Claims (26)

1.一种同轴电缆，包括：
中心导体；
介电层，所述介电层沿周向包围所述中心导体；和
外导体，所述外导体沿周向包围所述介电层；
其中，所述介电层包括沿周向覆盖所述中心导体的内套筒和沿周向覆盖所述内导体的外套筒，其中，所述外套筒接触所述内套筒，以形成纵向间隔开的多个接缝，以沿所述电缆的纵向轴线形成多个密封段。
2.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述内套筒包括施加到所述中心导体的涂层。
3.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述内套筒具有介于约0.002与0.030英寸之间的厚度。
4.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述外套筒具有介于约0.002与0.030英寸之间的厚度。
5.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述接缝是周向接缝。
6.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述接缝沿所述电缆的长度大体均匀间隔开。
7.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述密封段具有介于约0.375和12英寸之间的长度。
8.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述密封段填充有气体。
9.一种同轴电缆，包括：
中心导体；
介电层，所述介电层沿周向包围所述中心导体；和
外导体，所述外导体沿周向包围所述介电层；
其中，所述介电层包括沿周向覆盖所述中心导体的内套筒和沿周向覆盖所述内导体的外套筒，其中，所述外套筒包括一系列交替的顶部和根部，所述根部接触所述内套筒，以沿所述电缆的纵向轴线形成多个密封段。
10.根据权利要求9所述的同轴电缆，其中，所述内套筒包括施加到所述中心导体的涂层。
11.根据权利要求9所述的同轴电缆，其中，所述内套筒具有介于约0.002与0.030英寸之间的厚度。
12.根据权利要求9所述的同轴电缆，其中，所述外套筒具有介于约0.002与0.030英寸之间的厚度。
13.根据权利要求9所述的同轴电缆，其中，所述接缝是周向接缝。
14.根据权利要求9所述的同轴电缆，其中，所述密封段沿所述电缆的长度大体均匀地间隔开。
15.根据权利要求9所述的同轴电缆，其中，所述密封段具有介于约0.375与12英寸之间的长度。
16.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述密封段填充有气体。
17.一种制造同轴电缆的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)沿纵向轴线推进中心导体和介电层的内套筒；
(b)挤压所述介电层的外套筒以沿周向包围所述内套筒，所述外套筒与所述内套筒沿径向间隔开；以及
(c)间歇地引导所述外套筒的各部分与所述内套筒接触，以沿所述纵向轴线形成段，每个段与紧邻的段密封隔开，所述段包括所述介电层。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括在步骤(c)之前在所述外套筒中引入气体以保持所述内套筒和外套筒之间的间隔的步骤。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，利用环形模执行步骤(b)，并且其中在所述外套筒中经由所述环形模引入气体。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，利用压缩工具执行步骤(c)。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，所述内套筒包括施加到所述中心导体的涂层。
22.根据权利要求17所述的方法，其中，所述内套筒具有介于约0.002与0.030英寸之间的厚度。
23.根据权利要求17所述的方法，其中，所述外套筒具有介于约0.002与0.030英寸之间的厚度。
24.根据权利要求17所述的方法，其中，所述接缝是周向接缝。
25.根据权利要求17所述的方法，其中，所述段沿所述电缆的长度大体均匀地间隔开。
26.根据权利要求17所述的方法，其中，所述段具有介于约0.375与12英寸之间的长度。
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