CN1235705A - 缠绕型电缆包壳末端密封 - Google Patents

Abstract

一种用于电缆接头或线端包括柔软弹性材料核心部分(20)的末端密封(15)。核心部分(20)具有外周界和穿越核心(20)的开口(24)。开口(24)与外周界连通。拖尾部分(22)与核心周界连成一体并从核心周界向外延伸,以覆盖核心(20)和置于开口(24)内的电缆。密封胶带在电缆周围和核心(20)的邻接周界表面与拖尾部分(22)之间延伸。该密封胶带对电刺激或电磁刺激是敏感的,以便给密封胶带加热、使密封胶带与电缆和密封体邻接的接触表面胶合。

Description

缠绕型电缆包壳末端密封

本发明的技术领域

本发明一般地涉及电缆包壳末端密封，更具体地说，涉及用于包壳末端区和电缆周围区域密封的缠绕型末端密封，通过这种密封使电缆定位并防止潮气和其它污染物进入包壳。

有各种各样的接线方法将通信电缆连接起来。在这样做时需要考虑许多重要的问题，诸如使用的材料是否兼容？有多少根电缆需要连接？连接起来的电缆是埋在地下、浸没在水里、还是悬挂在空中？完成接线需要哪种热源(即使用哪种可燃气体)？接头是否需要在不中断工作电路的情况下重新打开和翻新？接头是否有足够的强度？以及成本是否可行？

通信电缆的结构通常包括被用于补强和抗干扰的金属铠装包围的导线束和外部的防护涂层(通常是聚乙烯涂层)。在对接和重接这种电缆时，重接的电缆强度和完整性是关键的。包壳或封闭体被用于密封地包裹着接头。

在使用这种接头包壳时长期存在的一个问题是需要在接头或封闭体周围提供完全密封。许多早期技术的接头包壳是以各种各样的组合提供螺钉螺帽、夹具、垫圈和热收缩管的复杂配置以及灌封胶和树脂来实现密封的。除了这种包封方法需要充足的组装时间这一事实之外，这些包壳还经常遭受泄漏或破裂的损害，特别是沿着它们的焊缝。在包壳与电缆铠装的焊缝处这个问题甚至更尖锐，在这个地方甚至最轻微的缺陷都可能导致潮气沿着铠装或包壳的内表面迁移。缺乏完全的(气密的)密封对于加压的包壳可能也是特别有害的。

虽然使用粘接剂可以使这些焊缝得到增强，但是由于包壳和电缆的材料(通常是聚乙烯)的表面能低，在正常情况下粘接剂的粘接是脆弱的。代替热塑材料(如聚乙烯)热合技术的是熔融胶合。这项技术通常涉及将材料加热到热合表面的材料变成能够在界面上一起流动的熔体，这项技术可以用于对接焊、接缝焊接和维修套筒。熔融胶合的两种具体方法：(ⅰ)直接加热和(ⅱ)感应加热还可以用于激活热固性的和热塑性(热熔性)的粘接剂以及热弹性(热收缩)管。感应加热有时也被称为电磁焊接(EMB)。

在直接加热(也称之为电阻加热)时，给待焊接的热塑制品加热的方法是将加热元件直接附着在制品上。流过加热元件的电流给它们加热。电流是由直接与元件相连的供电电源提供的，但这种加热并非总是有效的。这种系统的一个优点是它不涉及辐射，但也有一些缺点，例如材料加热不均匀。

感应加热已经广泛地用于聚合物材料的热合和焊接。复合胶合材料(CMB)的形成方法是将磁性感受体分散在与待焊接的热塑体相容的(可溶混的)热塑载体中。在将这种材料放进交变电磁场中时，H场在磁性材料中诱发加热。加热是由下述两种作用之一引起的：磁滞损耗或感应涡流引起的电阻损耗。E场与磁性颗粒之间没有相互作用。直接加热技术与感应加热技术可以结合起来。

作为替代粘接材料热熔体可以与末端密封一起使用。热熔体在电阻丝之间，给电阻丝加热在电缆与末端密封表面之间形成粘合体。热熔体粘接可以与不同的末端密封材料(诸如泡沫塑料、弹性体和热塑材料)一起使用，但是粘接强度比熔融胶合焊缝低。

有关接头包壳末端密封的早期技术几乎全是与各种各样的包壳末端密接的系统。这些密封之一包括由柔软的弹性自粘接材料制成的核心部分。这个核心部分具有外周界和穿过该核心部分的开口。这些开口与外周界连通。柔软的长拖尾部分与核心周界连成一体并从核心周界向外延伸，以便覆盖核心部分和置于开口中的电缆。但是，这种材料可能不适合某些应用。

遗憾的是，借助早期技术尚未找到适当的办法解决与安装的简易性、焊缝的完整性以及强度有关的问题。所以，需要的是在密封包壳末端区和电缆周围区域时使用的末端密封，通过这种密封使电缆定位和防止潮气和其它污染物进入包壳。此外，提供一种容易安装、能够保持焊缝的完整性和强度而且能够适应各种各样的电缆和电缆尺寸的器材也是非常符合需要的。

本发明的概述

因此，本发明提供一种密封电缆封闭体末端的装置，用于密封地覆盖和保护电缆接头，以防止潮气和其它污染物进入该封闭体。为了这个目的，电缆的末端密封包括与延伸的拖尾部分相连的核心部分。这个核心部分具有外周界表面和上下端面。周界表面包括众多在两端面之间穿越核心部分的圆柱形开口。每个开口的刃边都与核心部分的外周界表面相连，定义每个开口的入口槽。拖尾部分是柔软的并且具有对置端。对置端的第一端与核心的外周界部分连成一体并且从该部分沿切线方向延伸。拖尾具有足够的长度，以便覆盖与其邻接的核心的周界表面，覆盖每个开口的入口槽和置于其中的电缆。拖尾的第二端是厚度逐渐减小的自由端。提供一种在拖尾部分与核心部分之间的接界附近延伸并沿着每个圆柱形开口的环形表面展开的器材，该器材对电刺激是敏感的，以便给毗邻的材料加热将每根电缆与密封体胶合成密封单元。

本发明的主要优点是一个整体式末端密封就能抓住许多根穿越末端密封开口的电缆。电刺激可以用于给邻接的电缆表面和密封表面加热，并将它们胶合在一个密封单元中。利用嵌入导线的连续的密封胶带在电缆和封闭体连成一体时给开口内的电缆和封闭体的衔接表面加热并将它们焊接起来，借此可以增强这种密封。

附图的简要说明

图1是说明依据本发明的末端密封实施方案的透视图。

图2是说明依据本发明的末端密封另一个实施方案的端面视图，其中拖尾部分被截断。

图3是说明依据本发明的末端密封又一个实施方案的端面视图，其中拖尾部分被截断。

图4是说明依据本发明的末端密封第四个实施方案的端面视图，其中拖尾部分被截断。

图5是说明图4所示末端密封的端面视图，其中拖尾部分覆盖着核心部分和穿过每个电缆口延伸的电缆。

图6是说明依据本发明的末端密封实施方案的仰视图。

图7是沿着图1所示的7-7线剖开的剖视图，说明依据本发明的拖尾剖面的实施方案。

图8是说明依据本发明的拖尾截面的实施方案的局部视图。

图9是说明依据本发明的拖尾剖面的另一个实施方案的剖面图。

图10是说明依据本发明的末端密封第五个实施方案的端面视图。

图11是说明图10所示末端密封的端面视图，其中拖尾部分覆盖着核心部分和穿过两个电缆口延伸的电缆。

图12是说明安装在接头封闭外壳内的图5所示末端密封的透视图。

图13是说明依据本发明的密封胶带实施方案的透视图。

图14是说明依据本发明的密封胶带另一个实施方案的透视图。

图15是说明依据本发明开槽拖尾的实施方案的局部透视图。

图16是说明依据本发明的密封胶带实施方案的局部透视图。

图17至图21是一些局部平面图，说明几种依据本发明的金属丝的形态。

本发明的优选方案

参照图1，该图是一张通常用15表示的末端密封的等比例视图，它是由聚烯烃弹性体材料制成的一个包括核心部分20和拖尾部分22的密封体18。核心部分20是圆形的并且有许多开口24，在一对对置端26之间延伸的弧形壁25定义这些开口24，图1只展示这对对置端26中的一端。壁面25始于核心部分20的外周界表面30并且在该表面上终止，从而形成与开口24连通的切口状开口，以允许核心部分20接受无末端的电缆或电线。拖尾部分22的内表面32通常从其中一个开口24的切口状开口位置开始沿着与壁面25相切的方向延伸。拖尾部分22通常沿其长度至其自由端36附近始终保持均匀一致的厚度和横截面，在自由端附近厚度开始朝自由边逐渐减小，以便在它覆盖核心部分20的周界表面30和配置在每个开口24内的电线或电缆的暴露部分(如果有)之后平滑地过渡到它本身的外表面。

图2说明依据本发明的末端密封15，其中核心部分20有一对开口24。图3说明依据本发明的末端密封15，其中核心部分20有不同直径的开口24临近外周界表面30。图4说明核心部分20具有众多不对称的开口24。拖尾部分22也可以有各种各样的构型变化。但是，重要的是拖尾部分22的长度至少足以围绕着核心部分20的外周界表面30盘绕一圈(围绕中心大约360°)。但是，拖尾部分22可以具有大于核心部分20的外周界周长的任何给定长度。图5说明盘绕在核心部分20周围的拖尾部分22和配置在该末端密封15中的三根电缆28，其中拖尾部分22不止一次地覆盖核心部分20。

图6说明拖尾部分22可以沿着长度方向逐渐变细，以便改变拖尾部分的宽度，致使它越接近自由端36变得越窄。图7说明不论拖尾部分22的宽度是均匀一致的还是逐渐缩小的，它都可以在横向逐渐变细，以使末端密封的内端具有与其外端不同的外径，形成逐渐变细的即锥形的末端密封。在这个实施方案中，拖尾部分22的对置边缘沿着拖尾部分的长度具有不同的宽度。此外，边缘的厚度或尺寸也可以朝自由端减小。这种拖尾部分适合于多次缠绕核心部分。

图8说明一种提供预制切口31的拖尾部分22，其中预制切口31允许借助在切口31的外侧将末端部分掰开很容易地将拖尾部分22断裂成不同的长度。如图9中的横截面视图所示，拖尾部分22还可以在拖尾部分22的对置表面上形成配对的脊或肋33和沟槽35。在这个实施方案中，脊33呈梯形并且在盘绕起来时沿着拖尾部分的外表面34延伸，而沟槽33在随后的盘绕中覆盖脊33，借此增长多次盘绕之间的焊缝轨迹和摩擦系数，使沿末端密封轴线的轴向力更大和使拖尾部分22的多个盘绕层彼此之间不会滑移或伸缩。

图10说明末端密封15，其中核心部分20是长的，与通常的圆形相反。这种核心部分20的形状通常具有这样的凸表面，它使拖尾部分22能够紧紧地包裹着外表面为包壳形成潮气密封。核心部分20有许多容纳电缆的开口24。在图11中，末端密封15有一对包含一根或多根导线的电缆28置于两个开口24中，而在第三个开口中有一个插头40，以此表明本发明的末端密封是多用途的，而且即使不需要电缆，该密封仍然起作用。插头40(一个圆柱形固体零件)可以放在有拖尾部分缠绕的附加开口24中。开口24可以在围绕其轴线展开的内表面上形成沟槽，而插头40可以有环绕圆柱形外表面的肋，这些肋与沟槽搭配致使该插头不容易被顶出开口24。

选择适合本发明末端密封的材料要求具有良好的胶合能力，以便提供适当的密封以及抗污染、潮气和压力的性能。待密封接缝的胶合涉及选定材料自身、选定材料与电缆铠装、选定材料与可能使用的密封胶的胶合。由于焊接是借助加热完成的，所以选定的材料还必需是对熔融胶合相当敏感的。例如，聚烯烃弹性体是其中一类适当的材料，Dow Chemical Company of Midland,Michigan以ENGAGE名义出售的柔软的乙烯-α链烯共聚物是优选的。

为了产生令人满意的熔融胶合，本发明所用密封胶的材料选择要求亲和性。因此，在本发明中使用密封胶的场合都有若干种替代方案。但是，应当理解在某些实例中将镍铬丝放在邻接表面或其附近借助电阻加热邻接表面可以实现适当的胶合。镍铬丝的电刺激将给周围的材料加热到足以胶合全部受热表面的程度，而在固化过程中施加压力则能够产生适当的焊缝。

镍铬丝可以是通常的圆断面金属丝或扁平的金属带，可以用适当的密封胶材料(如聚乙烯)涂敷，或者将它镶嵌或层压在适当的密封胶材料(如聚乙烯)中。电刺激该金属丝将给周围的密封胶材料以及待密封的邻接表面加热。在熔融过程中施加压力的条件下，所有邻接表面都能以这种依靠附加的或额外的密封胶材料补强的方式焊接在一起，其中密封胶将有助于提供适当密封。

除了采用涂敷密封胶材料(如聚乙烯)的或镶嵌、层压在密封胶材料(如聚乙烯)中的金属丝之外，还可以在密封胶中添加包含感受体的材料，其中感受体能够吸收RF能量并将它转化成热能。在这种情况下，金属丝优先选用起天线作用的铜丝。所产生的热量将包括聚乙烯粘合剂的含有感受体的材料与邻接表面焊接起来。再次在熔融过程中施加压力的条件下借助有助于提供适当密封的附加的或额外的材料增强焊缝。

尽管讨论每种密封胶材料、感受体材料和金属丝类型组合可能产生的综合作用并非必要，但是，按上述观点焊缝显然得到加强。

按照本发明，熔融胶合的焊缝是沿着在核心20和外周界表面30与拖尾22的内表面32之间的邻接部分50(见图5)提供的。此外还沿着每个圆柱形开口24的环形壁面25(例如图2)提供熔融胶合的焊缝。这种焊接是借助提供电阻丝(在图2和图10中用虚线52表示)实现的，该电阻丝象前面讨论的那样施于或镶嵌在适当的表面上。电阻丝52形成可适用交流(AC)或直流(DC)供电的闭合电路。此外电阻丝52还可以施加在图1所示的拖尾22的外表面34上。采用这种方式，在拖尾22缠绕在核心20上时，拖尾的外周界表面34具有胶合到邻接的接头封闭外壳54(图12)上，而末端密封15被置于该接头封闭外壳之中。再者，电缆28被胶合在开口24之中。电阻丝52可以是圆断面的，也可以呈编织线或扁平长条的形态(图13和图14)。电阻丝52可以被模塑在聚乙烯材料的密封胶带56之中，也可以放在聚乙烯片叠层之间形成叠层密封胶带58。因此，胶带56或58可以如上所述沿着适当的表面放置。

可以在包括突台62的拖尾22的内表面32上提供沟槽60(图15)。胶带56和58都可以定位在沟槽60中并且保持借助在胶带上提供与突台62保持咬合的开口64(图16)保持在沟槽60中。图17至21所示的各种形态和图案的电阻丝52都可以应用于核心15。人们已经注意到为了增加在圆柱形开口24内的电阻丝密度以保证在电缆28的环形外表面66周围(图11和12)适当的加热和适当地将电缆28密封在开口24中考虑这种图案是有利的。

在作业时，将电缆放在末端密封的适当的开口中并且将拖尾部分缠绕在核心部分上。沿着拖尾与核心之间的邻接表面上延伸的和在开口的环形壁面与其中的电缆表面之间延伸的电阻丝在供电时提供充足的热量，使周围的密封材料与所有的接触表面胶合。类似地，在将该末端密封放进接头封闭体时，在盘绕起来的拖尾的外周界附近的电阻丝可以提供在封闭体内焊接末端密封所需要的胶合。为了增强焊缝，可以以密封胶带形式提供附加的密封胶材料，其中电阻丝隐没在该密封胶带中。添加的密封胶以这种方式增强熔融胶合过程和密封的完整性。

正象人们看到的那样，本发明的主要优点是它提供一种整体式器件，该器件与穿过开口延伸的电缆结合时在电缆的周界表面与开口之间形成密封而且在那些部分结合起来时在末端密封的各个活动部分之间形成密封。

熔融胶合的末端密封具有超越以前解决末端密封完整性的方法的优点。按照本发明，末端密封是柔软的，适应多种电缆直径范围。在电缆和焊缝之间的熔融胶合强度高于采用常规的热熔体系统。这种末端密封是一种整体式设计，对于多种电缆直径它不需要调整。这种末端密封材料可以收回和借助切削从电缆上除去。本发明的末端密封不要求使用喷灯进行加热。

利用本发明允许用末端密封作为电缆封闭体的主要密封零件，其中它密封电缆表面，还被密封到相连的电缆封闭体上。这形成一种对外部零部件气密的压力和潮气密封。这种末端密封的基本特征在相对活动的末端密封体各部分、穿过末端密封的电缆和安装末端密封的封闭体之间提供固有的应变消除、对不同电缆直径的适应性和总体密封完整性。此外，使用连续的密封胶带密封开口内的电缆和密封密封体各部分的衔接表面提供了一种便利的安装方法。

虽然已经展示和介绍本发明的一些示范实施方案，但是在前面的揭示和某些实例中各种各样的修改方案、变型和替代方案都在预料之中，本发明的某些特征可以在不采用相应的其它特征的情况下使用。因此，以与本发明的范围保持一致的方式概括本发明的权利要求书是适当的。

Claims (21)

1．一种电缆末端密封，包括：

一个密封体，该密封体包括与拖尾部分相连的核心部分；

核心部分具有外周界表面和上下端面，该周界表面包括众多在两端面之间穿越所述核心部分的开口，每个开口的刃边都与核心部分的外周界表面相连，以便定义每个开口的入口槽；

拖尾部分是柔软的并且具有对置端，所述拖尾部分对置端的第一端与核心部分的外周界表面连成一体并且从该表面沿切线方向延伸足够的长度，以便覆盖与其邻接的核心部分的周界表面，覆盖每个开口的入口槽和放在其中的电缆，拖尾的第二端是厚度逐渐减小的自由端；以及

沿着拖尾部分与核心部分之间的邻接部分以及沿着每个圆柱形开口的环形表面延伸的器材，所述器材对电刺激是敏感的，以便给毗邻的材料加热，将密封体与置于其中的每根电缆胶合成密封单元。

2．根据权利要求1的末端密封，其中每个圆柱形开口具有各不相同的直径。

3．根据权利要求1的末端密封，其中拖尾部分沿其长度提供等间隔分布的斜切口，以便在斜切口处有选择地截断拖尾部分、缩短拖尾部分长度。

4．根据权利要求1的末端密封，其中核心部分通常是圆的。

5．根据权利要求1的末端密封，其中核心部分通常是长方形(或椭圆形)的。

6．根据权利要求5的末端密封，其中所形成的拖尾部分在一个表面上有肋，而在对置表面上有槽。

7．一种电缆末端密封，包括：

一个密封体，该密封体包括与拖尾部分相连的核心部分；

核心部分具有外周界表面和上下端面，该周界表面包括众多在两端面之间穿越所述核心部分的圆柱形开口，每个开口的刃边都与核心部分的外周界表面相连，以便定义每个开口的入口槽；

拖尾部分是柔软的并且具有对置端，所述拖尾部分对置端的第一端与核心部分的外周界表面连成一体并且从该表面沿切线方向延伸足够的长度，以便覆盖与其毗邻的核心部分的周界表面，覆盖每个开口的入口槽和放在其中的电缆，拖尾的第二端是厚度逐渐减小的自由端；

密封胶带，它沿着拖尾部分与核心部分之间的接界以及沿着每个圆柱形开口的环形表面延伸；以及

在密封胶带中的器材，该器材对电刺激是敏感的，以便给密封胶带加热，将密封体与置于其中的每根电缆胶合成密封单元。

8．根据权利要求7的末端密封，其中每个圆柱形开口具有各不相同的直径。

9．根据权利要求7的末端密封，其中拖尾部分沿其长度等间隔地提供斜切口，以便有选择地在斜切口处截断拖尾部分、缩短拖尾部分长度。

10．根据权利要求7末端密封，其中核心部分通常是圆的。

11．根据权利要求7末端密封，其中核心部分通常是长方形(或椭圆形)的。

12．根据权利要求7的末端密封，其中所形成的拖尾部分在一个表面上有肋，而在对置表面上有槽。

13．根据权利要求1的末端密封，其中所形成的拖尾部分在一个表面上有槽。

14．根据权利要求13的末端密封，其中密封胶带在该槽中定位。

15．根据权利要求14的末端密封，其中槽包括突起而密封胶带上有容纳该突起的孔，以便使密封胶带保持在槽中。

16．根据权利要求7的末端密封，其中对电刺激敏感的器材是导电线。

17．根据权利要求7的末端密封，其中对电刺激敏感的器材是导电带。

18．根据权利要求1的末端密封，进一步包括缠绕核心的拖尾，而且围绕核心的拖尾的外周界表面进一步包括在其附近延伸的对电刺激敏感的器材，以便给拖尾的外周界表面加热，致使拖尾的外周界表面能够与毗邻的接头密闭包壳胶合成置于该包壳内的末端密封。

19．根据权利要求7的末端密封，进一步包括缠绕核心的拖尾，而且围绕核心的拖尾的外周界表面进一步包括密封胶带，在该密封胶带中有对电刺激敏感的器材，以便给密封胶带加热，致使拖尾的外周界表面能够与毗邻的接头密闭包壳胶合成置于该包壳内的末端密封。

20．一种电缆末端密封，包括：

一个密封体，该密封体包括与拖尾部分相连的核心部分；

核心部分具有外周界表面和上下端面，该周界表面包括众多在两端面之间穿越所述核心部分的圆柱形开口，每个开口的刃边都与核心部分的外周界表面相连，以便定义每个开口的入口槽；

穿过至少一个开口的电缆；

拖尾部分是柔软的并且具有对置端，所述拖尾对置端的第一端与核心部分的外周界表面连成一体并且从该表面沿切线方向延伸足够的长度，以便覆盖与其毗邻的核心部分的周界表面，覆盖每个开口的入口槽和其中的每根电缆，该拖尾的第二端是厚度逐渐减小的自由端；以及

沿着拖尾部分与核心部分之间的接界以及沿着每个圆柱形开口的环形表面延伸的器材，所述器材对电刺激是敏感的，以便给毗邻的材料加热，将密封体和其中的每根电缆胶合成密封单元。

21．一种电缆末端密封，包括：

一个密封体，该密封体包括与拖尾部分相连的核心部分；

核心部分具有外周界表面和上下端面，周界表面包括众多在两端面之间穿越所述核心部分的圆柱形开口，每个开口的刃边都与核心部分的外周界表面相连，以便定义每个开口的入口槽；

穿过至少一个开口的电缆；

至少一个密封在开口中的插头；

拖尾部分是柔软的并且具有对置端，所述拖尾对置端的第一端与核心部分的外周界表面连成一体并且从该表面沿切线方向延伸足够的长度，以便覆盖与其毗邻的核心部分的周界表面，覆盖每个开口的入口槽和其中的每根电缆，拖尾的第二端是厚度逐渐减小的自由端；

密封胶带，它沿着拖尾部分和核心部分之间以及每个圆柱形开口的环形表面与其中的每根电缆之间的接界延伸；以及

在密封胶带中的器材，所述器材对电刺激是敏感的，以便给密封胶带加热，将每根电缆与密封体胶合密封单元。

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