CN87102361A - 电缆维修装置及其所使用的方法 - Google Patents

Abstract

采用包括聚合物粒料和润滑兼抗粘结物质粒料混和物的混合物来干燥多芯电缆的方法。该聚合物粒料遇水膨胀但不溶于水，遇水时不会因电化学反应而发热。它们将水分封闭起来，使绝缘材料被干燥。所用主要聚合物是一种羧酸盐类。还公开了一种涂敷或绝缘接合金属阳离子型导线的方法。它将导线在有羧酸盐的盐类或其它具有阴离子基团连同一阳离子型物质(例如锂)的适当聚合物存在的情况下放入水中，然后通直流电流，使导线成为阳极。通过电解作用在导线上形成具有聚合物—阳离子接金属—阳离子的结合形式疏水性覆盖层。

Description

本发明是关于电话电缆之类多芯电缆的维修，更具体地说，是关于适于在这类电缆遭水损害之后将其修复运行所使用的装置。

从某一个方面来说，本发明部分是关于对传输电流用的导线的一种处理方法，该方法可以修理裸露了的绝缘导线，使这类导线恢复运行，并保护它们使它们不致因水分而再造成短路。

电话电缆通常由多股导线组成。各股导线照例都单独用纸或塑料包皮加以绝缘。纸包皮可以是纸缠绕的包皮或纸纤维素挤压成的包皮。然后这些单独绝缘的导线成对地有时数目较多地再用纸带缠绕包起来加以绝缘或用其他方法形成第二层绝缘层。最后用塑料或铅制外套或包皮将这些具有双层绝缘的导线包起来。电缆端头还常常藉压力压入绝缘凝胶，以形成防潮层。

使用时，各导线通过转接设备之类的设备，按各自的线对接到一个或多个小直流电源以供应所需要的传输电流，最后接到电话终端设备，即在一端或一处接一个或多个电话送话器，在另一端接一个或多个电话受话器。

尽管如上所述，在电话电缆上设了层层绝缘保护，但潮气还是经常会跑进电缆内部，侵入电缆孔隙中或绝缘中的断裂部分，使各导线之间通过潮气形成导电通道。发生这种情况时，不是导线完全短路就是产生串话，从而破坏了电话通信。

为了干燥各导线和纠正短路或局部短路，首先需要将出问题的电缆段加以隔离。然后将各导线暴露出来，往出问题的部位撒入硅胶，用吹风干燥机进行干燥。硅胶与水发生电化学反应，将该部位加热，从而通过蒸发加速干燥过程。潮气清除之后，将暴露的导线或裸导线重新包起来或绞接起来，将电缆重新封好。上述的一切即费时又费线。

此外，大家都知道，电缆的某一段一旦出问题。按上述方法进行处理之后，问题还会重新出在该同一部位上。一般认为，重新出现同样的问题是与硅胶固有的磨损性、纸绝缘变脆、变硬和易剥落分不开的。塑料包皮也会因受热或溶解而变脆，有时还会熔化或部分熔化。在某些部位上留下的一些磨损性颗粒会使修复过的绝缘层磨损而重新露出金属导线，使潮气再次引起短路。

因此修理因潮气而损坏的电缆的一般方法不能只满足于电缆比损坏前的情况过得去。修理过的电缆段是个薄弱环节。为避免将薄弱环节的电缆段投入运行，必须除去整个损坏了的电缆段。就是说，光干燥和修理原先损坏了的电缆段是不够的。电流干燥法要求相当严格，因而唯一有效的补救办法是确定受潮气损坏部分的起止点。更换该起止点之间的一个或多个全部电缆段。这种更换原来受潮的电缆段的费用可能会很大。

现在让我们看看据说在水分已渗入电缆时，可以保护电缆使水分不在电缆内迁移的所采用的现有技术。专利权授予赫曼等人的美国专利4，308，416介绍了在电缆中或在绝缘纸中采用不溶于水的水胀性聚合物来阻止水分渗入电缆和在电缆中运动，而不会造成电缆因聚合物膨胀而断裂。适合这种用途的聚合物是用丙烯酸烷基酯交联其烯类不饱和羧酸制备出来的，使其用量为电缆空隙体积的1%至10%，最好为空隙体积的2%至6%。然而，电缆中不能加以吸收的渗入的水仍然会渗入绝缘层或绝缘中的任何断裂处而引起短路。

赫曼等人并不建议用其聚合物来修补或干燥原先受潮而损坏的电缆。

还应当指出的是，根据赫曼等人的方法往受影响的部位添加的聚合物量是不足以起电化学绝缘保护的作用的。赫曼等人的聚合物是为了吸收一些水分，产生膨胀效应以阻止水分迁移的。但聚合物量受电缆只寸约束的限制。若聚合物使用量大于赫曼等人所教导的量，则电缆会破裂损坏。

因此本发明的一个特点是提供一种经过改进的装置和用这种装置的方法，用以干燥暴露在潮湿环境中的电缆导线，而不会产生电化学干燥作用，而且没有磨损作用。

本发明的另一个特点是提供在电缆发生短路后修理电缆导线的一种改进方法，这种方法使已修理的部位比未经修理的部位对未来发生的短路能起更好的防护作用。

本发明的又另一个特点是在本发明的一个方面提供了一种经过改进的往裸导线上涂敷电化学保护层的方法，使得即使在某一导线正常绝缘层中进水或破裂时，在该导线和电缆中其它导线之间也不会产生短路。

本发明干燥受潮电缆（包括多根纸绝缘或塑料绝缘的导线）的基本方法是采用一种，由吸收性能优良的非水溶性盐类和/或混合盐类的聚合物颗粒材料，连同适量的非硅石型滑石颗粒材料或其它适宜的润滑兼抗粘物质。这类聚合物颗粒能对水起封闭作用而不产生化学反应，能膨胀，从而发挥除水作用而不致使各导线周围的纸绝缘层或塑料绝缘层变脆或影响这些绝缘层。此外，滑石还起润滑剂的作用，使颗粒材料可以在各导线受潮的间隙中起作用而不会附在绝缘层上或使绝缘磨损。这种粒料没有粘性，不会粘结在各导线之间或在各导线之间形成电气架桥。就这一点而论，滑石粒料还起“抗粘剂”的作用，在受水分影响的部位干燥之后准备恢复运行时，使整个聚合物和滑石粒料的混合物易于从该受影响的部位抖掉。

处理受影响部位的该方法的另一个方面，是通过使用这种吸收性能优良的非水溶性盐类和/或混合盐类组成的聚合物对裸露的导线表面进行电化学处理或进行涂敷。该聚合物的主链上附有终端阴离子。因此该聚合物也包括一个或多个不参与反应的阳离子物质。聚合物和具有阳离子排列的，被进行保护性涂敷的金属导线（例如普通铜导线）都假定是处在有水分的情况下或至少是处在潮湿环境中。当以使导线成为阳极的方向往水中通小直流电流时，在聚合物与导线的金属之间会产生阴离子-阳离子电化学交联作用，结果使导线涂上一层疏水层或绝缘接合层。

当采用上述发明来修理电缆中各导线绝缘被损坏部分时，将粒状聚合物的混合体以足以形成覆盖层的量撒到绝缘损坏的地方，或已确定出的有水分渗入的位置。潮气会就地存在或甚至加到该部位上，通上很小的直流电流。一般的电话电流就足够了。若用仪表测定短路情况，则不难看出，什么时候阳极导线已有绝缘，即什么时候仪表显示各导线之间不再短路了。根据经验，开始出现这个反应约需七分钟。

为了详细理解本发明的上述各特点、优点和目的，以及随后即可明了的其它各方面，这里参照附图（该附图系本说明书的一部分）中列举的实施例，进一步具体介绍上面概述的本发明内容。但这里应该指出，附图仅仅列举了本发明一般最佳实施例，不能视为是对本发明范围的限制，事实上本发明是容许其它具有同样效果的实施例的。

图1是适宜说明本发明用的电缆结构的纵向剖面放大图。

图2是说明本发明在导线上能产生疏水性覆盖层的电化学交联作用示意图。

现在参看附图。先看图1，这是电话电缆段的简化示意图。该电缆段包括多对各自单独有绝缘层的导线对，例如第一导线对10和12及第二线对14和16。这些导线的各自的单独绝缘层可以是纸质的或塑料质的。虽然本发明也适用于它种金属制成的导线，但导线一般是铜质的。导线10和12连同多根图中未示出的其它导线一起用绝缘纸18捆成一束或包起来。同样，导线14和16连同多根图中未示出的其它导线一起也可以分别用绝缘纸20捆成一束或包起来，尽管通常所有绝缘导线10、12、14和16是用公共的第二绝缘层18或20捆成一束。然后将所有经过双重绝缘的导线都封装在电缆外套或外皮22中。

在实用中，电缆中通常有两对以上的导线和一对以上的线对可以用绝缘纸包扎在一起。

假设绝缘处在完好的装态，而且电缆中没有任何损伤，则当电缆长时间浸在水中时，水极有可能侵入电缆中从而引起电缆短路而不能运行。这时必须将受影响的一个或多个电缆段加以隔离，更换或修理这些段电缆，使电缆恢复运行。

下面介绍具有优良吸收性能的非水溶性聚合物盐类和/或混合盐类，例如羧酸盐，这种盐类特别适宜干燥电缆用而不会对绝缘产生任何持久性的损伤。这些盐类的主要性能或特性是能吸水而不致产生放热化学反应。也就是说，这种盐类具有与海绵类似的作用，但和海绵不一样，即挤压时不会放出已封闭了或捕获了的水。当然，它们会因充有捕获到的水而膨胀。

用以干燥电缆时，这些聚合物盐类的制品系粉碎成细粒料，与一定量的非硅石型滑石粒料混合，该滑石料既起润滑剂的作用，也起抗粘结剂的作用（后面即将谈到）。聚合物盐类和/或混合盐的粒度最好为50至150目（mesh）。滑石粒料则小得多。聚合物盐类和/或混合盐类对滑石的体积比约为7∶3至9∶1。

使用上述制品时，将“潮湿”段的电缆加以隔离，剥开，使各个单独绝缘导线暴露出来。然后将聚合物盐类粒料与滑石粒料的混合物撒入剥开处，而将受潮部位覆盖住。小心将各导线分开，没有撕裂绝缘层，使粒料可以在各导线之间的间隙内发挥作用。

若不得不将电缆外套全部拆除时，则可在各导线下垫毡子或垫料，或用垫料松松地包缠各导线，以防过量的粒料到处泛滥。操作要点在于将受潮电缆段完全覆盖住，使粒料与受潮部位保持接触若干分钟。

如上所述，在将各导线小心分开时，滑石的润滑性能使这项工序特别易于进行，而不会撕破绝缘层。

若干分钟后，即7至20分钟后，这取决于受潮部位的潮湿程度，可将粒料从修理的电缆段上抖掉。粒料和滑石的混合物无粘性，因而不会粘结附在导线上。当然，这时聚合粒料由于各粒料中封装有水分，因而比原先开始时大。若粒料就地留在原处是不会出问题的，因为不会因粘性问题而在各导线之间建立引起短路的桥。因此有了滑石就可以防止粘结或起“抗粘结剂”的作用。可能聚积在各导线的粒料可用吹风机或软刷子除去。

应该指出，由于绝缘层不经过加热，因而不会变脆、裂开、剥落或片化。绝缘层无论是纸绝缘层或塑料绝缘层，基本上都可以恢复到受潮前的情况。这时可以按周知的程序重新密封修复部位的外套，或将其复位。

非硅石型滑石历来是与上述聚合物盐类或混合盐类混合使用的值得推荐的抗粘结剂和润滑剂成分;但在这方面也可采用无机白土（clay）。白土类的润滑性能不象其抗粘结性能那样好，而且有时具有磨损性，因而当绝缘纸因过于潮湿而变得特别脆时很少使用白土类。

现在回过头看图1。电缆在运行时，各导线对中会有很小的直流工作电流通过。这在图1中用接到导线10和12的电池24和接到导线14和16的电池26表示。

以上的讨论是假设导线中没有水分入侵，而不是由于绝缘材料自然吸水或固有的多孔性，从而给水造成通道而引起水的侵入。但往往遇到更坏的情况。一根或多根导线会由于绝缘上的缺陷而成为裸露。弯曲或拉伸电缆、绝缘磨损、电缆受冲击等等都会导致各导线周围的绝缘层有水分侵入或破裂。侵入点可以是非常小，例如一个或多个多孔性或针孔大小的裂口，也可以是使绝缘层断开的一主要裂口。图中仅仅是为了达到示意的目的将各断裂点分别画成在导线10、12、14和16上的裸导线部分30、32、34和36。当一个线对的两导线之间有电气通道时，在其间就形成短。应该指出，这个短路可能是两个裸导线直接接触造成的。但短路更普遍的是由于电缆中有潮气形成通道造成的。此外，线对中两根导线绝缘中的裂口不是并且往往不是彼止处在对向的位置，而是在纵向上相隔一段距离。

现在参看图2，图中画出了本发明中一个方面的电化学反应示意图。从图中可以看到可能呈阳离子性的导线，例如铜线，是处在有水和羧酸盐或其它在主链上连接有终端阴离子的适当聚合物存在的情况下的。该聚合物中还含有一种或多种分开且不参与反应的阳离子性物质。即该物质存在于聚合物中但不与该阴离子型聚合物有化学链。

有小直流电流存在时，图示的导线在电气上成了阳极，分离的物质与水留在溶液中，在附在聚合物主链上的阴离子与鳌合在金属导线表面的终端阳离子之间形成结实的交联。就是说，在由水分和电流引起电解的情况下，金属导线在阳极表面产生阳离子。这些阳离子为聚合物链上的阴离子基团（例如羧酸盐基团）所鳌合。然后聚合物和被鳌合的链与金属导线接触，于是导线表面的金属离子取代被鳌合的阳离子，生成-金属-阳离子接羧酸盐-阴离子的聚合物的复盖层，结合或接合到金属表面上。材料的这种电解沉积作用与电镀过程所发生的类似。如此形成的绝缘层对水有排斥作用，从而隔离金属表面使其不致进一步电解、氧化和腐蚀。换言之，阴离子聚合物对导线的这种交联，在导线上建立了一排斥水分的疏水性覆盖层，从而防止在各导线之间形成电气通路或短路。

我们对端部带适当终端阴离子（例如上面谈到的羧酸盐基团）的许多聚合物进行了研究。其它具有适当阴离子特性的聚合物基团有硫酸盐、磷酸盐和磺酸盐。具有适当阳离子排列的导线除铜导线外还有铝、镍、钴、铬和铁等制成的导线。对上述电化学交联起促进作用而其本身不参与化学链的阳离子性物质包括锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡、铝和锌等。应该指出，这些物质有一些是带一个正（阳离子性）电荷，其它有一些是是带两个电荷，有一个甚至带三个电荷。为了能形成覆盖层，聚合物中应有一种或多种上述物质。

更具体地说，（具有终端阴离子结构-CO^- ₂的）交联羧酸盐聚合物和/或共聚物（例如由丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、三甘醇和/或四甘醇二丙稀酸酯、纤维素或纤维素衍生物制成的共价交联阴离子性聚合电解质）吸收性能优异的水溶性盐类和/或混合盐类（例如，碱金属离子，锂，Li⁺;钠，Na⁺;钾，K⁺，或碱土金属离子;镁，Mg⁺⁺;钙，Ca⁺⁺;锶，Sr⁺⁺;钡，Ba⁺⁺;锌，Zn⁺⁺;铝，Al⁺⁺⁺）在由潮气或水分引起的电解条件下，对各种金属“M”物质（例如铜，Cu;镍，Ni;钴，Co;铝，Al;铁，Fe）表面起抗腐蚀剂和抗氧化剂的作用。在由潮气或水分引起的电解条件下，这些金属M在阳极表面生成阳离子（M⁺⁺或M⁺⁺⁺）。然后聚合羧酸盐基团鳌合这些阳离子，羧酸盐聚合物经过交联生成一个与金属表面结合的金属-阳离子接羧酸盐-阴离子聚合物的覆盖层或接合层，从而对水分或潮气起排斥作用，于是将金属表面隔离，使其不致进一步电解、氧化和/或腐蚀。

已经指出过，当所有可能发生的交联过程已发生，且导线被完全包有覆盖层时，电解迁移和交联反应作用就停止。

在现场条件下，可用本发明上述涂敷覆盖导线的方法修理绝缘裂口。在确定绝缘层因有已引起短路的潮气或水分存在而破裂之后，首先应采用本专业周知的方法将破裂点隔离开来，这样就可以对破裂处进行修理。然后将各导线分开，将羧酸盐盐类或其它适当的聚合物40（图1）连同阳离子物质42的盐类或粒料撒到有关部位，将裸导线覆盖上。最好如上述对假设完全没有任何绝缘裂口的导线的处理步骤那样，在其中混以非硅石型滑石。潮气没有被除掉，实际上，如果处理得不充分的话，而是加进去了，从而在这样的裂口的成对导线之间有一定的短路存在。通上小直流电流（这只能是现有的电话电流），使其以上述方式产生电解迁移作用，此电解迁移作用使水分离开阳极导线，从而加速该部位的干燥过程。不久，线对的阳极导线会藉电化学的作用覆上镀层，接在流经短路通道的电流就停止流动。这个作用过程易于用仪表加以计测，以便可以确定何时再没有短路存在。这时可以除去所加的混合物，从而除去了被封闭了的水分。然后按普通方式将电缆封闭起来，重新密封。

应该指出，不会有用机械方法而造成的使导线被刮削和被剥露情况，这会削弱导线的强度。本方法使用的聚合物也不具有磨损性。

因此，最后分析的结论是，无论绝缘是否有大的缺陷，在有电流存在的情况下并没有什么差别的。如果有缺陷，采用本发明的方法可以“治好”。如果没有缺陷，采用本发明的方法仍然可以对有关部位进行干燥而不致损坏绝缘层。

但在许多情况下，电缆没有重大的缺陷，而在进行修理过程中，会将电源切断。在这种情况下，在没有电流存在的情况下仍然可以按上述比现有技术更好的方法进行干燥。这样既不会损害绝缘层，也无需重对大量导线重新装设绝缘层，或花很大的代价更换整个电缆。因此，若有电流存在，导线在大约七分钟时间即可恢复运行。这是由于阳离子的干燥作用使水分子移离或被迫离阳极导线所致，也由于产生上述绝缘覆盖层所致。如果没有电流存在，在任何情况下，有关部位都可以在约10至20分钟的时间内干燥好。

尽管上面介绍了若干实施例和图示了一个简化了的实施例，不言而喻，它们并不因此对本发明起限制作用，而是可以进行许多修改的，熟悉本专业的人士对这一点是清楚的。

Claims (19)

1、一种在多芯电缆处于潮湿环境中，由于水分的桥接作用而使电缆中断正常输电运行之后，使其恢复运行的修理方法，其中电缆中各芯线在电缆内部彼此绝缘，其特征在于，该方法包括下列工序：

剥开电缆外皮，以便检修处在水分潮气环境中的电缆芯导线；

将具有水胀性、不溶于水的聚合物粒料和润滑兼抗粘结物质粒料组成的混合料分布到被检修的各导线间隙中，历时一段足够长的时间，以干燥检修部位的绝缘层--所述聚合物粒料把被吸收的水分封闭起来，但没有因电化学反应而发热；

从检修部位清除带有被封闭水分的所述聚合物粒料，然后

将电缆外皮恢复原状。

2、根据权利要求1的修理电缆的方法，其特征在于，聚合物粒料的聚合物是从附有羧酸盐基团的聚合物、附有硫酸盐基团的聚合物、附有磷酸盐基团的聚合物和附有磺酸盐基团的聚合物中选取的。

3、根据权利要求2的修理电缆的方法，其特征在于，所述聚合物粒料的粒度约为50至150目。

4、根据权利要求1的修理电缆的方法，其特征在于，所述润滑兼抗粘性物质为非硅石型滑石。

5、根据权利要求1的修理电缆的方法，其特征在于，所述润滑兼抗粘结性物质为白土。

6、根据权利要求1的修理电缆的方法，其特征在于，聚合物粒料对润滑兼抗粘结物质粒料的体积比为7∶3至9∶1。

7、一种适宜于填充电缆中各绝缘芯线间的间隙以干燥绝缘材料及其周围水分用的混合物，其特征在于，该混合物包括下列成分：

不溶于水的水胀性聚合物粒料，和

润滑兼抗粘结物质粒料。

8、根据权利要求7的混合物，其特征在于，所述聚合物从包括下列各种聚合物的聚合物群中选择：附有羧酸盐基团的聚合物、附有硫酸盐基团的聚合物、附有磷酸盐团的聚合物和附有磺酸盐基团的聚合物。

9、根据权利要求7的混合物，其特征在于，所述润滑兼抗粘结性物质为非硅石型滑石。

10、根据权利要求7的混合物，其特征在于，所述润滑兼抗粘结性物质为白土。

11、根据权利要求7的混合物，其特征在于，聚合物粒料对润滑兼抗粘结性物质粒料的体积比为7∶3至9∶1。

12、往具有正离子排列的金属导线上加涂复盖层的电化学方法，其特征在于，该方法包括下列工序：

制备一种水溶液，该水溶液含有具有阴离子基团的聚合物和至少一种不参与反应的阳离子物质;

将待进行绝缘涂敷的导线部分全长放入溶液中，然后

往溶液中通小直流电流，使在溶液中的导线变成阳极，带阳离子的物质留在溶液中，在所述聚合物和导线的金属之间形成阴离子-阳离子交联。从而使一疏水的绝缘层鳌合在导线上。

13、根据权利要求12的方法，其特征在于，金属导线的金属从下列各种金属中选择：铜、铝、镍、钴、铬和铁。

14、根据权利要求12的方法，其特征在于，所述聚合物选自下列一组聚合物：附有羧酸盐基团的聚合物、附有硫酸盐基团的聚合物、附有磷酸盐基团的聚合物和附有磺酸盐基团的聚合物。

15、根据权利要求12的方法，其特征在于，阳离子物质从下列一组物质中选择：锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡、铝和锌。

16、修理至少包括一对承载小直流电流用的金属导线的电缆因电缆中有水分而引起短路的方法，其特征在于，该方法包括下列工序：

将有水分的电话电缆段隔离开来;

将各金属导线分离开来;

往有关部位撒聚合物粒料，该聚合物具有阴离子基团和不参与反应的至少一种具有阳离子的物质颗粒;和

往金属导线中通小直流电流，从而使电流促使带阳离子的物质留在溶液中，从而通过与所述阳极导线的阴离子-阳离子交联在该线对的阳极导线上，形成疏水的电化学覆盖层。

17、根据权利要求16的修理电缆的方法，其特征在于，所述阳极导线的金属是从下列各种金属中选择：铜、铝、镍、钴、铬和铁。

18、根据权利要求16的修理电缆的方法，其特征在于，所述聚合物选自下组聚合物：附有羧酸盐基团的聚合物、附有硫酸盐基团的聚合物、附有磷酸盐基团的聚合物和附有磺酸盐基团的聚合物。

19、根据权利要求11的修理电缆的方法，其特征在于，所述具有阳离子的物质选自下列各种物质：锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡、铝和锌。