DE2543338C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine wärmerückstellfähige, nach Rückstellung abdichtende Umhüllung für Verbindungsstellen langgestreckter Substrate wie Kabel oder Rohre, die eine elektrische Heizvorrichtung aufweist, deren Länge und Breite groß gegenüber ihrer Dicke ist und die eine elektrisch leitende Polymermasse enthält. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung dieser Umhüllung zum Abdichten von Verbindungsstellen langgestreckter Substrate wie Kabel oder Rohre.

Es gibt zahlreiche Anwendungen, bei denen es erwünscht ist, eine Abdichtung, Isolierung oder eine schützende Einkapselung oder Umhüllung für langgestreckte Objekte, z. B. Kabel oder Rohre, zur Verfügung zu haben. Eine solche Einhülsung ist besonders wichtig, wenn Rohre oder Kabel verbunden oder gespleißt werden, besonders, wenn eine Verbindung einer Vielzahl von Rohren oder Kabeln vorgenommen wird. In vielen Fällen sind die Enden des langgestreckten Objektes (nachfolgend wird der Ausdruck Kabel verwendet, obwohl die Erfindung selbstverständlich zur Umhüllung oder Einkapselung von Rohren, Kabeln, Führungen, Leitungen und ähnlichen langgestreckten Substraten, insbesondere Verbindungen zwischen ihnen, verwendet werden kann) nicht leicht zugänglich, um einen rohrförmigen Verschluß darüber anzubringen. Zur Überwindung dieses Nachteils wurden Umhüllungen entwickelt, die um die langgestreckten Objekte herumgewickelt werden können (z. B. US-PS 33 79 218, 34 55 336 und 37 70 556). Diese sogenananten "Wickel"-Dichtungen können um einen langgestreckten Gegenstand herum ohne Zugang zu einem freien Ende installiert werden. Dennoch besteht ein erheblicher Bedarf für einen Verschluß, nachfolgend als "Spleißungshülle" bezeichnet, die zur Umhüllung von elektrischen Kabelverbindungen oder Spleißungen geeignet ist und einen wirksamen Schutz gegen Umgebungseinflüsse gewährleistet, insbesondere für eine Spleißung von mehr als zwei eingehenden Kabelenden und/oder Spleißungen zwischen unterschiedlichen Kabelgrößen, die ohne Zugang zu einem freien Ende des Kabels angebracht werden kann.

Viele Anwendungen für Spleißhülsen betreffen die Verwendung am Ort, wo die Spleißung relativ unzugänglich ist oder in einer potentiell gefährlichen Umgebung und wo große Sorgfalt auf die Installation verwendet werden muß.

So ist z. B. bei der Verbindung von Freileitungstelefonkabeln oder in Bergwerken und anderen Örtlichkeiten, die entzündliche Gase enthalten können, die Verwendung einer offenen Flamme für die Rückstellung oft nicht nur gefährlich, sondern manchmal verboten. Unter solchen Umständen wäre eine Spleißhülle, welche nicht die Anwendung von äußerer Wärme, insbesondere einer Flamme, erfordert, besonders vorteilhaft.

Aus der DE-OS 19 41 327 ist eine abdichtende Umhüllung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Eine solche Umhüllung weist jedoch noch Nachteile auf:

Wenn die leitfähige Masse nicht absolut gleichförmig und die Extrusion des Rohres nicht vollständig einwandfrei ist (was in der Praxis kaum zu erzielen ist), weisen einige Teile des Rohres eine höhere Strombelastung auf als andere, so daß diese Teile sehr viel heißer als die anderen Teile werden und sogar ausbrennen können.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufagabe der Erfindung, die durch fertigungstechnische Unvollkommenheiten bei der Herstellung der leitfähigen Heizmasse und bei der Rohrfertigung auftretende ungleichmäßige Strombelastung zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.

Für die Erfindung exemplarisch ist eine wärmerückstellfähige Spleißhülse, die in zahlreichen Ausführungsformen eine Vielzahl von Kabeln unterschiedlicher Größe, d. h. Außendurchmesser, beherbergt, die entfernt werden und bei einigen Ausführungsformen wieder angebracht werden kann und die keinen freien Zugang am Kabelende erfordert. Die vorliegende Bauweise wird nicht als "Umwicklung" bezeichnet, da eine Spleißung in etwas anderer Weise als bei den vorbeschriebenen Wickelverschlüssen eingekapselt wird. In anderen Ausführungsformen der Spleißungshülse gemäß der Erfindung wird entweder die Bauweise eines Klappgehäuses oder die einer getrennten Basisplatte und einer Abdeckung verwendet.

Die wärmerückstellfähige Umhüllung gemäß der Erfindung weist daher eine eingebaute Heizvorrichtung auf, d. h., die Spleißhülse enthält als Bestandteil ein elektrisches Widerstandsheizungselement, welches nach Verbindung mit einer geeigneten äußeren Stromquelle in der Lage ist, ausreichend Wärme zur Rückstellung der Spleißhülse und zur Spleißverbindung zu erzeugen. Diese wärmerückstellfähige Spleißhülse erfordert keine externe Wärmequelle, sondern kann statt dessen einfach durch Verbindung mit einer Stromquelle, ob Batterie oder Netz, z. B. eine 12- bis 24- Volt-Batterie oder eine 115-Volt-Wechselstromquelle, zur Rückstellung gebracht werden. Dabei kann gleichzeitig ein Klebstoff oder Dichtungsmittel auf der inneren Oberfläche der Spleißhülse aktiviert werden.

Bei der Einstellung der Materialien, die das Heizelement der Spleißhülse bilden, sind die Anordnung und die Zusammensetzung für die gleichförmige Heizung wichtig. Weiter müssen bei Anwendungen, wo das Heizelement eine Wärmeaktivierung des Klebstoffes oder Dichtungsmittels ebenso wie die Wärmerückstellung des Gegenstandes bewirken muß, relativ hohe Temperaturen in der Größenordnung von 120 bis 200°C erhalten werden, die jedoch sorgfältig kontrolliert werden müssen. Wenn Temperaturen oberhalb der für die Wärmerückstellung und Klebstoffaktivierung notwendigen erreicht werden, kann eine dauernde Beschädigung des Verschlusses, d. h., der Spleißhülse und/oder des zu verschließenden Teils, z. B. des Kabels, eintreten, wobei eine solche Beschädigung häufig mit dem bloßen Auge an der Hülse und den unmittelbar angrenzenden Bereichen des Kabels nicht erkennbar ist.

Thermostate und/oder andere Wärmeregelungsvorrichtungen können zur Temperaturkontrolle angewendet werden, für viele Anwendungen jedoch verhindert dies die Verwendung eines selbstheizenden Verschluß-Systems, so daß teure, empfindliche und/oder sperrige äußere Temperaturkontrollvorrichtungen an manchmal schlecht zugänglichen Plätzen verwendet werden müssen. Außerdem ist die mittels der Regeleinrichtung gemessene Temperatur stets nur die der unmittelbaren Umgebung, während andere Bereiche der Hülse eine beträchtlich niedrigere oder höhere Temperatur aufweisen können.

In den letzten Jahren stellten die selbstregulierenden Heizungssysteme eine Neuerung bei elektrischen Heizungen dar. Hierbei werden Kunststoffe mit positiven Temperturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes (nachfolgend als Materialien mit PTC-Eigenschaften bezeichnet), verwendet. Solche Materialien enthalten im allgemeinen kristalline Thermoplaste mit einem feinteiligen leitenden Füllstoff.

Die kennzeichnende Eigenschaft dieser PTC-Materialien besteht darin, daß bei Erreichung einer bestimmten Temperatur ein rascher Anstieg des Widerstandes eintritt. Die Temperatur, bei der der Widerstand scharf ansteigt, wird oft als die Schalttemperatur (T _s ) bezeichnet, da der Strom an diesem Punkt abschaltet, wodurch eine dauernde Schädigung der Heizeinrichtung selbst oder des beheizten Gegenstandes durch weiteren Teperturanstieg verhindert wird.

Obwohl zahlreiche Theorien für den scharfen Anstieg des Widerstandes von PTC-Material gewöhnlich etwa an seinem kristallinen Schmelzpunkt vorgeschlagen worden sind, wird allgemein angenommen, daß ein solches Verhalten mit dem Unterschied der Wärmeausdehnung zwischen leitfähigem Füllstoff und thermoplastischer Matrix am Schmelzpunkt zusammenhängt. Eine detailliertere Diskussion einer Anzahl von möglichen Mechanismen zur Erklärung des PTC-Phänomens findet sich in "Glass Transition Temperatures as a Guide to the Selection of Polymere Suitable for PTC Materials", J. Meyers, Polymer Engineering in Science, November, 1973, 13, no. 6.

Die meisten selbstregulierenden Heizvorrichtungen auf der Basis eines PTC-Materials sehen eine steile R=f (T )-Kurve bei etwa T _s vor, so daß oberhalb dieser Temperatur die Vorrichtung tatsächlich vollständig abschaltet, während unterhalb dieser Temperatur eine relativ konstante Wattzahl bei gegebener Spannung abgegeben wird. Bei niedrigen Temperaturen ist der Widerstand relativ niedrig und konstant, während der Strom bei gegebener Spannung relativ hoch ist. Die erzeugte Energie wird in Wärme umgewandelt, wodurch das Material erhitzt wird. Der Widerstand bleibt auf relativ niedrigem Niveau bis T _s, wo ein rascher Anstieg erfolgt. Mit dem Anstieg des Widerstandes ist eine Abnahme der Energie verbunden, wodurch die Menge der erzeugten Wärme beschränkt wird und bei extrem steiler R=f (T )- Kurve das Heizen tatsächlich aufhört. Nach Erniedrigung der Tempratur fällt seinerseits der Widerstand, und die Energieabgabe steigt.

Im allgemeinen bewirkt die umgewandelte Energie bei Anlegung einer Spannung an ein PTC-Heizelement ein rasches Aufheizen bis zur Schalttemperatur, worauf ein geringer weiterer Temperaturanstieg wegen des steilen Anstiegs des Widerstandes stattfindet. Wegen dieses steilen Anstiegs des Widerstandes erreicht das Heizelement theoretisch einen stationären Zustand bei etwa der Schalttemperatur, wodurch die Wärmeabgabe ohne Sicherungen oder Thermostaten selbst reguliert wird.

Thermoplastische PTC-Materialien des Standes der Technik sind hochkristallin und weisen eine T _s etwa am Kristallschmelzpunkt auf. Die meisten dieser Materialien zeigen jedoch in Wirklichkeit einen sogenannten "curl over"- Effekt, d. h., der Widerstand fällt bei Temperturen weit oberhalb des Schmelzpunktes wieder ab. Dieser Abfall oberhalb des Schmelzpunktes ist im allgemeinen unerwünscht, insbesondere in Fällen, wo das PTC-Material selbst wärmerückstellfähig ist oder in enger Nachbarschaft zu einem wärmerückstellfähigen Material zwecks dessen Rückstellung verwendet wird. Unter diesen Umständen wird es nämlich bevorzugt, das wärmeschrumpffähige Material so schnell wie möglich bis zu seinem Schmelzpunkt (d. h. mittels hoher Energiedichten) aufzuheizen und darauf die Heiztempratur ganz geringfügig oberhalb des Schmelzpunktes des thermoplastischen Bestandteils der Heizvorrichtung zu halten, um ein rasches und wirksames Schrumpfen des wärmerückstellfähigen Gegenstandes zu bewirken. Die wärmerückstellfähigen Gegenstände gemäß der Erfindung sind jedoch zur Einkapselung und zum Verschluß gegen die Umwelt von Kabelspleißungen zwischen beispielsweise Telefonkabeln vorgesehen, indem sie auf diese aufschrumpfen und, gewöhnlich unter Verwendung eines Klebstoffes, fest mit dem Kabelmantel verkleben, der im allgemeinen eine niedrigschmelzende, teilweise kristalline thermoplastische Masse enthält, z. B. ein rußgefülltes Äthylen/Vinylacetat-Polymer. Solche Kabelmäntel sind beinahe immer unvernetzt und fließen und verformen sich daher leicht, wenn sie durch die Heizvorrichtung auf zu hohe Temperaturen (d. h. oberhalb ihrer Schmelzpunkte) während der Zeit erhitzt werden, bei der hohe Temperatur zur Aktivierung des Klebstoffes erforderlich ist. Noch ernsthafter ist es, wenn die Heizvorrichtung nicht wirklich abschaltet, wenn vergessen wurde, die Verbindung zwischen wärmeschrumpffähigem Gegenstand und Stromquelle zu unterbrechen. Unter diesen Umständen ist es verständlich, daß die PTC-Heizvorrichtung für wesentlich längere Zeiträume als die zur Vervollständigung der Einkapselung, die nur beispielsweise 10 Minuten dauert, unter Energie steht. Dies ist noch wichtiger, wenn, was oft vorkommt, die einzelnen Leiter innerhalb des Telefonkabels jeder mit ähnlichen thermoplastischen Massen isoliert ist. Jede Verbiegung eines solchen Leitermantels ist unannehmbar, da hierdurch der Abschnitt des Kabels für seine Funktion ausfällt. Die Heizvorrichtung für die Spleißhülse unterliegt vorzugsweise einem steilen und extensiven Anstieg des Widerstandes oberhalb der T _s des Heizelementes und steigt weiter, wenn die Temperatur des Heizelementes über den Schmelzpunkt des thermoplastischen Bestandteils erhöht wird, anstatt den sogenannten "curling over"-Effekt zu ergeben, d. h., mehr oder weniger steil abzunehmen, wie das bei den meisten bekannten Heizvorrichtungen der Fall ist. Das "curl over"-Phänomen und die dadurch hervorgerufenen Probleme sind bisher nicht allgemein erkannt worden.

Weiter wurde bisher angenommen, daß leitfähige Polymermaterialien mit PTC-Eigenschaften keine ausreichende Heizkraft zur Rückstellung der relativ dicken Abschnitte des wärmerückstellfähigen Materials haben, wie sie für die Spleißhülse der Erfindung vorgesehen ist, noch das Vermögen aufweisen, die Hochtemperturklebstoffe, die erfindungsgemäß vorgesehen sind, zu aktivieren.

Die Nachteile des bekannten PTC-Materials für Gegenstände wie Spleißhülsen gemäß der Erfindung können zum großen Teil durch die Verwendung von Massen, die in der DE-OS 25 43 346, sowie durch Verwendung von Bauweisen, beschrieben in der DE-OS 25 43 314, überwunden werden. Bekannte PTC-Materialien werden zwar nicht bevorzugt, sind jedoch zur Verwendung in Spleißhülsen gemäß der Erfindung unter gewissen Umständen geeignet.

Während des Betriebes von Telefonkabeln, insbesondere, wenn die einzelnen Leiter mit einem Dielektrikum auf der Basis von Papier umwickelt sind, ist es erforderlich, daß Feuchtigkeit ferngehalten wird, da, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Drahtisolierung über ein relativ niedriges kritisches Niveau hinaus ansteigt, die elektrischen Eigenschaften des Drahtes unannehmbar beeinträchtigt werden. Aus diesem Grund ist es üblich, bei der Kabelspleißung unmittelbar vor dem Verschließen in die Montagegruppe einen kleinen Papierbeutel eines wasserentziehenden Mittels (gewöhnlich Silicagel) in einer Menge einzubringen, die die Innenfeuchtigkeit der Verbindung über ihre gesamte Lebensdauer unabhängig von der Außenfeuchtigkeit auf einem sehr niedrigen Niveau hält. In einem typischen Beispiel werden etwa 50 g Silicagel verwendet. Häufig wird das Trocknungsmittel jedoch vergessen, oder die Beutel (die gewöhnlich für die Lagerung verschlossen sind) werden manchmal über längere Zeiträume vor ihrer Anwendung unverschlossen gelassen oder im Extremfall in Wasser oder feuchten Schlamm geworfen und dennoch verwendet. Die Erfindung bietet eine Lösung dieses Problems.

Überschüssige Feuchtigkeit führt zu einem unannehmbaren Abfall der Eigenschaften von papierisolierten Kabeln. Bei 30% relativer Feuchte und 15°C verschlechtert sich der Isolationswiderstand von papierisolierten Leitern des Typs, der oft in Telefonkabeln verwendet wird, auf ein nicht annehmbares Niveau von etwa 0,5 Gigaohm/km. Unterhalb von 30% realtiver Feuchte ist das Betriebsverhalten annehmbar. Es wurde gefunden, daß die Feuchtigkeit innerhalb der Spleißhülse nicht auf einem Wert gehalten zu werden braucht, der so niedrig wie möglich ist, sondern einfach, wenn irgend möglich, unterhalb von 30%. Unerwartete und überraschende Vorteile werden erhalten, wenn das wasserentziehende Mittel in einem Behälter eingeschlossen wird, dessen Wasserdampf-Durchlässigkeitseigenschaften sorgfältig denjenigen der Spleißhülse selbst angepaßt worden sind, so daß die relative Feuchte innerhalb der Spleißhülse unter allen normalerweise auftretenden Umständen unabhängig von der äußeren relativen Luftfeuchte unterhalb von 30% gehalten wird, wie nachfolgend gezeigt wird.

Bei 100% relativer Luftfeuchte (R.F.) außerhalb und 0% R.F. innerhalb muß ein Behälter für das Trocknungsmittel, wenn eine typische Spleißhülse gemäß der Erfindung eine Wasserdampfdurchlässigkeit (MVT) von 100 µg/Stunde bei 15°C hat, eine MVT <100 µg/Stunde bei 30% R.F. oder <333 µg/ Stunde bei 100% R.F. haben. Daher ist das Erfordernis erfüllt, wenn der Trockenmittelbehälter eine MVT von 500 µg/ Stunde aufweist.

Es sei ein Behälter angenommen, der etwa 100 g des Trocknungsmittels wie Silicagel faßt, welches etwa 50 g Wasser absorbieren kann. Unter Lagerbedingungen bei 100% R.F. mit keiner weiteren Schutzhülle verliert das Trocknungsmittel daher etwa die Hälfte seines Absorptionsvermögens in etwa 6 Jahren. Ein Behälter dieses Typs, der ständig innerhalb der Spleißhülse befestigt ist, erleidet daher keine nennenswerte Verschlechterung der Wirksamkeit, selbst wenn die Spleißhülse von ihrer schützenden Umhüllung während der Lagerung entfernt wird und Zeiträume von mehreren Monaten bis zu ihrer Anwendung vergehen.

Ein besonders nützlicher Aspekt von bestimmten selbstheizenden Spleißhülsen gemäß der Erfindung ist ihre potentielle Wiedereinsetzbarkeit. Die Hülse kann wieder eingesetzt werden durch bloße Verbindung der installierten Spleißhülse mit einer Stromquelle, einige Minuten Warten zwecks Erweichung des Klebstoffes, Entfernung der elektrischen Kontakte und der Seiten- und Endverschlüsse (wenn sie drangelassen worden sind) und Trennung der oberen und unteren Spleißhülsenhälfte. Falls gewünscht, kann die ganze Spleißhülse nach dem notwendigen Wechsel der einzelnen Spleißungen oder dem Ersatz aller beliebigen Komponenten wieder wie vorher zusammengebaut und eine kurze Zeit an eine Stromquelle angeschlossen werden, wodurch die Klebstoffschicht wieder gebildet wird und eine unversehrte Baueinheit zurückerhalten wird. Diese Leichtigkeit der Wiedereinsetzbarkeit bedeutet, daß, wenn nicht alle Kabelglieder bei der ersten Installation erforderlich sind, Stöpsel verwendet werden können, um die überflüssigen Glieder während der ersten Installation im expandierten Zustand zu halten. Beim nachfolgenden Wiedereinsatz können zusätzliche Kabel jederzeit hinzugefügt werden und neu hinzugefügte Komponenten genauso wirksam wie die Originalkomponenten abgedichtet werden. Der Wiedereinsatz von nicht selbstheizenden Spleißhülsen kann auch durch die Verwendung einer externen Wärmequelle zum Schmelzen des Klebstoffes bewirkt werden.

Gegenstand der Erfindung ist weiter die Schaffung eines wärmerückstellfähigen Verschluß-Bausatzes, der eingesetzt oder um Kabel herumgewickelt werden kann und der die Selbstheizkapazität hat, um solche Kabel ohne äußere Wärmequelle zu verschließen.

Da die Heizvorrichtung der erfindungsgemäßen wärmerückstellfähigen Umhüllung ein Material mit positivem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes (PTC) enthält, kann die Wärmeabgabe ohne eine äußere Temperaturkontrollvorrichtung reguliert werden. Die Umhüllung wird um eine Spleißung herum angeordnet und dann zum Verschließen der Spleißverbindung zur Wärmerückstellung veranlaßt. Der Ausdruck "darin selbst enthaltene Heizeinrichtungen" oder "selbstheizend" bedeutet, daß die damit ausgestattete Spleißhülse eine Einheit einer elektrischen Widerstandsheizung enthält, die durch Verbindung mit einer geeigneten Stromquelle, z. B. einer Batterie oder Wechselstrom, ausreichend Wärme zur Schrumpfung des schrumpfbaren Anteils der Spleißhülse und zur Aktivierung (z. B. zum Schmelzen) eines beliebigen, in der Spleißhülse vorhandenen Klebstoffes erzeugt.

Vorzugsweise weist das leitfähige Polymermaterial die Form einer Schicht oder Platte auf. Die Elektroden sind so angeordnet, daß der Strom durch die Dicke des Materials, d. h. im Fall einer Schicht oder Folie, von einer Stirnfläche zur anderen fließt.

Vorteilhaft enthalten die wärmerückstellfähigen Teile des Gegenstandes ein Polymermaterial, das von einer hitzestabilen Konfiguration zu einer hitzeinstabilen Form verändert worden ist, die bei Anwendung von Wärme die stabile Form wieder annimmt.

Vorzugsweise bildet wenigstens ein Teil des Materials, das die Heizvorrichtung bildet, auch den gegen Wärmeeinwirkung dimensionsinstabilen Anteil des Gegenstandes.

Die besonderen Heizeinrichtungen und die Eigenschaften der Masse und Elektroden werden je nach dem besonderen Fall unter Berücksichtigung der Art der Stromquelle gewählt.

Die Masse ist vorteilhaft ein kristallines Polymermaterial, in dem vorteilhaft Kohlenstoffteilchen, insbesondere Ruß, dispergiert sind. Die Polymermasse ist vorteilhaft durch chemische Methoden oder durch Strahlung vernetzt. Polymeres, leitfähige Teilchen und ihre Anteile werden im Hinblick auf die vorgesehene Benutzung und die verfügbare Energiequelle gewählt.

Die Anteile der Oberfläche des Gegenstandes, die der zu beschichtenden Unterlage gegenüberliegen, und diejenigen Teile, die miteinander in Berührung stehen, wenn der Gegenstand über die Unterlage in Stellung gebracht wird, weisen vorteilhaft eine Beschichtung eines durch Wärme aktivierbaren Verschlußmittels oder Klebstoffes auf, der vorzugsweise etwa bei der Rückstelltemperatur des Gegenstandes aktiviert wird. Die Teile, die einander erfassen, weisen vorteilhaft Einrichtungen auf, die sie während der Rückstellung in Berührung halten. Der zentrale Teil des Gegenstandes kann mit einem wärmestabilen Einsatz versehen sein, der einen Hohlraum für die Umgebung der Spleißstelle bildet, während die Endteile so geformt sind, daß sie einzeln um jedes der Kabel, z. B. die an der Spleißstelle zusammenlaufenden, sich zurückstellen.

Die Heizeinrichtungen sind selbstregulierend und enthalten:
Eine erste Schicht eines leitfähigen Polymermaterials mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes und, in Kontakt von Oberfläche zu Oberfläche, mit wenigstens einer Stirnfläche der Schicht;
eine zweite Schicht eines leitfähigen Polymermaterials mit im wesentlichen konstanten Widerstand wenigstens bis zu der Rückstelltemperatur des Gegenstandes, um eine im wesentlichen konstante Wattzahl bei gegebener Spannung zu liefern, sowie wenigstens ein Paar Elektroden, die so angeordnet sind, daß der Strom zwischen ihnen durch wenigstens einen Teil des Materials konstanter Wattzahl und von einer Stirnfläche zur anderen der ersten Schicht geht.

Vorzugsweise steht die Schicht konstanter Wattzahl mit der ersten Schicht von Stirnfläche zu Stirnfläche in Berührung, und die Elektroden sind jede in Berührung mit einer Schicht konstanter Wattzahl.

Die Umhüllung gemäß der Erfindung enthält vorzugsweise eine Isolierschicht, die ebenfalls wärmerückstellfähig sein kann.

Die Heizeinrichtungen weisen vorteilhaft ein Polymeres auf, das einen elektrisch leitenden Füllstoff dispergiert enthält, um es bei einer gegebenen Spannung (z. B. 12 oder 20 Volt einer Batterie) leitfähig zu machen, während es ausreichenden Widerstand bei seiner Betriebstemperatur aufweist, so daß seine Wärmeerzeugung imstande ist, einen relativ dicken Abschnitt des wärmerückstellfähigen Matrials in der Größenordnung von einigen Millimetern Dicke auf seine Rückstellfähigkeit der Temperatur aufzuheizen und um die einzukapselnde Spleißstelle zurückzustellen. Weiter gibt die Heizvorrichtung vorteilhaft ausreichend Wärme ab, um einen thermoplastischen Hochtemperatur-Klebstoff oder einen hitzehärtbaren Klebstoff zu aktivieren.

Wenn ein PTC-Material eine Form aufweist, be ider zwei Dimensionen gegenüber der dritten vergleichsweise groß sind, z. B. bei einer Schicht oder einer Platte, wird ein Stromweg entlang der kleinsten Dimension zwecks einer gleichförmigeren Heizung bevorzugt. Wenn der Stromfluß entlang einer Ebene der PTC-Schicht verläuft, kann örtliches Aufheizen entlang bestimmter Leitwege auftreten, was zu einer nicht gleichförmigen Wärmeerzeugung führt. Dies kann seinerseits ein noch größeres Problem hervorrufen, wodurch die gesamte Heizvorrichtung für den größten Teil ihrer Heizzyclen nutzlos wird. Wenn durch örtliches Erhitzen das Material eine T _s entlang einer Linie senkrecht zum Stromweg erreicht, wird hierdurch der Stromfluß entlang des Stromweges verhindert, wodurch die Heizvorrichtung tatsächlich ausschaltet, bis die Temperatur der so gebildeten "Heißlinie" aufgrund der T _s abfällt. Mit anderen Worten schaltet die "Heißlinie" quer zur Schicht zwischen den Elektroden die Heizvorrichtung wirksam ab, selbst wenn nur ein kleiner Bereich der Oberfläche der Schicht T _s erreicht hat. Hierdurch wird die Heizvorrichtung so ineffizient, dßa der Anschein einer sehr niedrigen Heizkraft erweckt wird. Das Heißlinienproblem kann zu einem Minimum verringert werden, wenn das PTC-Material in einer Weise zwischen den Elektroden angeordnet wird, daß die Länge des Leitweges, entlang dessen Heißlinienbildung auftreten kann, ein Minimum ist. Für maximale Wirksamkeit mit minimalem Stromweg sollte das Verhältnis von Länge zu Dicke der Schicht auf ein Minimum gebracht werden. Das wird beispielsweise durch eine Platte erreicht, bei der die Elektroden sandwichartig das PTC- Material einschließen. Wegen des kurzen Stromweges und der für manche Anwendungen geforderten begrenzten Oberfläche kann jedoch eine unzureichende Heizung bei einer solchen Bauweise bei niedrigen Energieeingängen auftreten. Um diesen Mangel zu beheben, wird vorteilhaft ein Material mit einer konstanten Wattzahl oder Abgabe von Joule'scher Wärme bei gegebener Spannung, d. h., ein Material, das keine PTC-Eigenschaften hat, vorteilhaft mit der PTC-Schicht laminiert, so daß Schichtkörper mit guten Heizeigenschaften, die selbstregulierend sind, auch ohne Heißlinienbildung erhalten werden. Ausführlicher sind die Vorteile eines Stromflusses durch, anstelle entlang einer Schicht und die Herstellung von Schichtkörpern in der DE-OS 25 43 346 beschrieben. Eine ausführlichere Erörterung von geeigneten PTC-Gemischen, die vorteilhaft als Schichten in der vorliegenden Anmeldung, insbesondere für relativ hohe Temperaturen, verwendet werden können, findet sich in der DE-OS 25 43 314.

Solche Massen enthalten Gemische von thermoplastischen und elastomeren Materialien mit darin dispergierten leitenden Materialien. Wie in der Beschreibung ausgeführt, weisen solche Gemische einen steilen Anstieg des Widerstandes bei ungefähr dem Schmelzpunkt der thermoplastischen Komponente auf, wobei der Widerstand danach weiter mit der Temperatur ansteigt. Wegen des vergrößerten Sicherheitsspielraumes, der durch den weiteren Anstieg des Widerstandes oberhalb des Schmelzpunktes angegeben ist, können solche Heizvorrichtungen zur Kontrolle (Abschaltung) bei Temperaturen oberhalb der theoretischen T _s gebaut werden. Sie haben Widerstände wesentlich höher als den Widerstand bei T _s ; dennoch wird das Risiko eines thermischen Durchgehens und/oder Ausbrennens vermieden, welches bei herkömmlichen Bauweisen mit bekannten PTC-Massen auftritt. Solche Heizeinrichtungen, insbesondere, wenn der Anstieg des Widerstandes mit der Temperatur oberhalb T _s sehr steil ist, sind sehr lastunabhängig, d. h., die Betriebstemperatur des PTC-Materials ändert sich nur sehr wenig mit der thermischen Belastung. Sie können ebenfalls gebaut werden, um hohe Energien bis zu T _s zu erzeugen, wenn sie mit einer Stromquelle verbunden werden. Wegen ihrer hervorragenden Temperaturkontrolle können sie zur Aktivierung von Klebstoffen und zur Wärmerückstellung von wärmerückstellfähigen Gegenständen rund um Substrate wie thermoplastische Kabelummantelungen von Telefonkabeln mit vermindertem Risiko eines Schmelzens oder einer Deformierung des Substrats verwendet werden, selbst wenn die Verbindung mit der Stromquelle für eine erhebliche Zeit bestehen bleibt.

Eine Vielzahl von Verschlüssen einschließlich Klebstoffen kann für die Spleißhülse verwendet werden. Der Verschluß sollte den Wärmerückstellkräften bei der Rückstelltemperatur widerstehen. Beispiele hierfür sind in den US-PS 33 79 218 und 34 55 336 gegeben.

Die Vorrichtung und Methode zur Einkapselung von Spleißstellen gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich wesentlich vom Stand der Technik. So umhüllen bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die wärmerückstellfähigen Falten das Substrat (z. B. das Kabel) in einer solchen Weise, daß die gegenüberliegenden wärmerückstellfähigen Oberflächen nicht miteinander in Berührung kommen, sondern an gegenüberliegende Oberflächen von beispielsweise lange Finger bildende Rücken auf den zueinander passenden Oberflächen des nicht wärmerückstellfähigen Grundteils anstoßen. Die Bildung des Verschlusses oder der Spleißhülse aus einer Kombination eines wärmeschrumpffähigen Teils mit einem wärmestabilen Teil, wie in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen, so daß die Flächen der Teile, die zur Bildung des die Kabelspleißstelle enthaltenden Hohlraums aneinanderstoßen, selbst nicht wärmeschrumpfbar sind, ist eine weitere wesentliche Abweichung vom Stand der Technik, wie nachfolgend ausführlicher geschildert wird.

Es ist bereits seit langem bemerkt worden, daß, wenn ein wärmeschrumpfbares Teil um eine Unterlage gefaltet oder gewickelt und geschrumpft wird, der Bereich, in dem das wärmerückstellfähige Teil mit einem Verschlußteil zusammengebracht und gesichert wird, eine Schwachstelle sowohl mechanisch als auch hinsichtlich Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen, z. B. gegenüber dem Eindringen von Wasser, darstellt. Es wurde bereits zur Lösung dieses Problems eine Bauweise vorgeschlagen, bei der eine überlappende Klappe unter den angrenzenden Kanten des wärmerückstellfähigen Teils vorgesehen ist, die an der darüberliegenden Schicht mittels eines Klebstoffes zur Erzielung eines langen Leckweges befestigt ist. Jedoch schlägt diese Lösung fehl, wenn die Unterlage kein festes Fundament aufweist, gegen das die wärmerückstellfähige Umhüllung die Klappe pressen kann, um ein Fließen des Klebstoffes und Benetzen der Oberfläche zu bewirken. Wenn man hierzu die Schwierigkeit der Konstruktiuon einer Spleißhülse mit mehrfachem Eingang zählt, die überlappende wärmerückstellfähige Bereiche aufweist, sieht man, daß ein Gegenstand nach dem Stand der Technik zwar für viele Fälle sehr nützlich ist, jedoch nicht alle Probleme, die erfindungsgemäß gelöst werden, lösen kann.

Diese Probleme werden auf überraschend einfache und sehr wirksame Weise durch die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gelöst. Die mögliche Anordnung von Zwischenrücken oder Fingern auf den nicht wärmerückstellfähigen Grundteilen in Kombination mit den Klemmen bzw. Schellen und Flanschen oder Stegen auf dem wärmerückstellfähigen Teil, wobei die Flansche oder Stege präzise sein können,, weil das wärmerückstellfähige Teil in diesen Bereichen nicht wärmerückstellfähige Abschnitte aufweist, erleichtert die Erzielung dieses sehr erwünschten Ergebnisses.

Die Erfindung wird nachfolgend ausführlicher durch Beispiele in Verbindung mit den Figuren erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wo in einer Umhüllung von Kabeln verschiedene Dimensionen angeordnet und verbunden sind;

Fig. 2 ist eine Endansicht des Gegenstandes von Fig. 1 vor der Expansion in den wärmeinstabilen Zustand, d. h., in die wärmerückstellfähige Form;

Fig. 3 ist eine Endansicht des Gegenstandes nach der Expansion in die wärmeinstabile Form;

Fig. 4 ist eine Endansicht des Gegenstandes nach der Rückstellung über Kabel;

Fig. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie 5-5 von Fig. 3 und zeigt ausführlicher die Schichtbauweise des Gegenstandes;

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Gegenstandes vor dem Einsatz der Kabel;

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gegenstandes.

Mit Ausnahme von Fig. 5 und dem schematischen elektrischen Leiterkreis in der Fig. 6 zeigen die Fig. 1 bis 7 eine Umhüllung mit oder ohne Selbstheizungseinrichtung. Fig. 5 zeigt eine Schichtbauweise, die eine Ausführungsform veranschaulicht, die eine Heizvorrichtung enthält. Die Fig. 8 bis 11 zeigen Bauweisen einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 8 ist ein Querschnitt durch ein Ende der Umhüllung;

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines abgeschnittenen Endes, um die Details der Bauweise zu zeigen;

Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht der Umhüllung von unterhalb des nicht wärmerückstellfähigen Grundteils;

Fig. 11 ist ein Längsschnitt durch die Umhüllung, der Einzelheiten des inneren Hohlraumes zeigt.

Die Fig. 12 bis 19 zeigen Einzelheiten des bevorzugten Verfahrens zur Herstellung einer dritten bevorzugten Form von Umhüllung gemäß der Erfindung.

Fig. 12 zeigt die Bildung von bevorzugten umflochtenen Elektroden;

Fig. 13 zeigt die Anordnung der Elektroden und ihre Befestigung an einer Sammelschiene;

Fig. 14 zeigt verschiedene Schichten (zum besseren Verständnis abgebrochen) des Rohlings für das wärmerückstellfähige Teil, angeordnet in einer Spannvorrichtung vor der Laminierung;

Fig. 15 zeigt den Rohling, verformt in die Grundgestalt des wärmerückstellfähigen Teils;

Fig. 16 zeigt den wärmerückstellfähigen Teil in seiner wärmestabilen Konfiguration nach der Vernetzung;

Fig. 17 zeigt die Bauweise der Verstärkungsstege für die Enden und Seiten des wärmerückstellfähigen Teils;

Fig. 18 zeigt die Stege an dem wärmerückstellfähigen Teil, das vor der Expansion in einer Einspannvorrichtung angeordnet ist;

Fig. 19 zeigt das wärmerückstelfähige Teil am Ende des Expansionsschrittes;

Fig. 20 zeigt die oberen Unterteile der Umhüllung in perspektivischer Ansicht zwecks Veranschaulichung zusätzlicher Details des Inneren;

Fig. 21 zeigt die besonders bevorzugte Ausführungsform nach der Installation um eine Kabelspleißung.

Fig. 1 zeigt eine wärmerückstellfähige Umhüllung gemäß der Erfindung, die für die Aufnahme einer Vielzahl von Kabeln eingerichtet ist und die einen vergrößerten zentralen Abschnitt für die Aufnahme einer Spleißung zwischen den Kabeln aufweist. Eine solche Bauweise ist besonders geeignet für Niederspannungs-Telefonkabel, wo eine Vielzahl von Kabeln schnell und wirksam bei minimalen Kosten verbunden werden müssen. Die Umhüllung von Fig. 1 kann vollständig aus wärmerückstellfähigem Material bestehen und weist vorzugsweise eingelagerte Schichten einer selbstheizenden Masse, wie in Fig. 5 gezeigt, auf, die nachfolgend ausführlicher erörtert werden. Andererseits kann auch nur der Teil von jedem Ende der Umhüllung, der die Falten enthält, d. h., der Teil zwischen den Enden der Umhüllung und der gestrichelten Linie 18, wärmerückstellbar gemacht werden, während der mittlere Teil nicht wärmerückstellfähig ist. Die Schichten des wärmerückstellfähigen Materials sind vernetzt, beispielsweise durch Strahlung, um sie wärmerückstellfähig zu machen. Ein wärmerückstellfähiger Teil, der die Schicht 10 enthält, wird in seinem stabilen, nicht expandierten Zustand mit Falten 11, wie in Fig. 2 gezeigt, angeordnet. Die nicht expandierten Falten können selbstverständlich jede Konfiguration einnehmen, einschließlich der allgemeinen Konfiguration des Kabels, vorausgesetzt, daß ein ausreichender Überschuß von Material für die Expansion vorhanden ist. Die Falten werden mittels bekannter Techniken zu einer Dimension, die größer als der Durchmesser des zu verschließenden Kabels ist, expandiert, wie in Fig. 3 gezeigt. Das Material hat ausreichende Rückprallelastizität, so daß das Kabel in die Öffnung des Falz einschnappen kann. Wie am besten in den Fig. 3 und 4 gezeigt, können die Öffnungen verschiedene Dimensionen in Abhängigkeit von der Größe der einzusetzenden Kabel aufweisen, obwohl eine Öffnung einer Größe über einen weiten Bereich von Kabelgrößen rückstellfähig ist und diese verschließt. Dem wärmerückstellfähigen Teil 10 entspricht ein Bodenteil der Hülse 12, der nicht wärmerückstellfähig ist, jedoch, wie beispielsweise in Fig. 7 gezeigt, bei einigen Ausführungsformen wärmerückstellfähig sein kann. Der Bodenteil 12 kann als Unterlage für die Kabelspleißung dienen und dem System Steifigkeit verleihen. Die Teile 10 und 12 können aber auch an einer Kante 14 (Fig. 4) eine Angel mit einer Verschlußeinrichtung an der gegenüberliegenden Kante 16 aufweisen. Wenn die Teile 10 und 12 aus dem gleichen Material gebildet sind, können sie an der Kante 14 zusamenhängen, wobei an der Kante 16 ein Verschluß angebracht ist oder die Teile 10 und 12 können an beiden Kanten 14 und 16 getrennt sein, wobei der wärmeschrumpffähige Teil 10 vom Teil 12 lediglich für den Einsatz der Kabel abgehoben wird. Falls gewünscht, können die Teile 10 und 12 Verstärkungsstreifen enthalten, die entlang der Längsachse vorzugsweise benachbart zu den Kanten 14 und 16 eingebettet sind. Solche Streifen können auch als Stromschiene dienen. Beim Verschließen von Kabelspleißungen gemäß dem Verfahren der Erfindung werden die Teile 10 und 12 getrennt und die Kabel 20, 22 und 24 eingelegt. In den Fig. 2, 3 und 6, wo die Teile 10 und 12 weder in einem Stück noch über eine Angel zusammenhängen, sind Klemmvorrichtungen, z. B. Gelenkklemmen 52 und 54, vorgesehen, wobei diese Klemmen mittels einer Schraube 56 und einer Flügelmutter 58 befestigt sind. Die Klemmen können dazu dienen, die Teile 10 und 12 während der Expansion (Fig. 2) ebenso wie während des Einsetzens der Kabel und der Rückstellung (Fig. 4) zusammenzuhalten. Obwohl solche Klemmen einen ständigen Teil der Installation bilden können, werden sie vorzugsweise nach der Installation entfernt, und ein Klebstoff, wie beispielsweise in der US-PS 37 70 556 beschrieben, wird zur dauerhaften Abdichtung der Kanten verwendet.

Auch an den Enden wird der richtige Abstand zwischen den Kabeln am besten durch Klemmvorrichtungen sichergestellt. Fig. 6 zeigt einen Plattenseparator 62 mit Öffnungen zur Aufnahme der Falten 11 (Fig. 2), der die Teile 10 und 12 fest durch die Klemmvorrichtungen 64 und 66 während der Expansion und der Verschlußoperation abdichtet. Um dem System Festigkeit und weiteren Schutz, wo nötig, gegen Wasserdampfdurchtritt oder Abschirmung gegen Radiofrequenzen zu verleihen, kann die Kabelspleißung selbst gegebenenfalls in einem steifen Behälter mit der Hülse eingekapselt sein, der einen durch die gestrichelten Linien 18 und 18 A definierten Umfang hat und der unterhalb des zentralen Teils des wärmerückstellfähigen Teils 26 in Fig. 1 angeordnet ist. Wenn der zentrale Teil 26 wärmerückstellfähig ist, trägt er zur Form des Behälters bei, der auf geeignete Weise aus jedem beliebigen steifen Material einschließlich Metall oder Kunststoff hergestellt werden kann. Die Endenöffnungen 19, 21 und 23 sind für die Aufnahme einzelner Kabel verschiedener Abmessungen ausgestaltet. Das andere Ende des wärmerückstellfähigen Teils enthält im allgemeinen Öffnungen von ähnlichen Dimensionen, um die zu verbindenden Kabel aufzunehmen, obwohl alle Öffnungen auf eine Seite beschränkt sein können.

Wenn eine steife Dose für die Umhüllung der Spleißung verwendet wird, ist eine Abdichtung im mittleren Teil durch das wärmerückstellfähige Teil nicht notwendig. Aus diesem Grund kann, wie bereits erwähnt, der wärmerückstellfähige Teil des Gegenstandes der Erfindung auf die Endteile beschränkt sein, so daß die eingehenden Kabel bis zu dem Behälter abgedichtet werden. In diesem Fall kann der mittlere Teil 26 aus einem nicht wärmerückstellfähigen Material bestehen oder, wenn das Material rückstellfähig ist, braucht es nicht rückgestellt zu werden. Das Material braucht sich auch nicht über den Behälter zu erstrecken, so daß der Behälter freiliegt oder lediglich eine Isolierschicht, z. B. die Schichten 30 oder 31 von Fig. 5, sich über den Behälter erstreckt, während die restlichen Schichten auf die Enden beschränkt sind.

In Fig. 5 weist die wärmerückstellfähige Umhüllung bevorzugt ein selbstheizendes Schichtgebilde mit darin eingebetteten Elektroden auf, die mit einer geeigneten Energiequelle verbunden werden können.

Der Schichtkörper besteht aus einer äußeren Isolierschicht 30, die wärmerückstellfähig ist. Eine Schicht 34 enthält ein Polymeres oder eine Polymermischtung, z. B. ein Gemisch eines hochkrsitallinen Polyolefins mit einem Äthylen-Propylen- Kautschuk, in der leitfähige Rußteilchen dispergiert sind. Die Schicht 34 weist vorzugsweise einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes zur Kontrolle des Aufheizens auf. Die Schicht 34 ist bevorzugt zwischen den Schichten 32 und 36 angeordnet, die ebenso aus Polymergemischen mit darn dispergiertem Ruß bestehen können und vorzugsweise eine konstante Wattzahl bei einer gegebenen Spannung über einen weiten Temperturbereich abgeben und keine merklichen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes haben. Eine innere Isolierschicht 31 kann ebenfalls vorgesehen sein. Die Schichten 31, 32, 34 und 36 sind vorzugsweise ebenfalls wärmerückstellfähig. Die innere Schicht kann vorteilhaft einen Klebstoffüberzug (nicht gezeichnet) auf ihrer freien Oberfläche zur Verbindung und Abdichtung mit dem Kabel aufweisen.

Eingebettet in die Schichten konstanter Wattzahl 32 und 36 sind die gitterförmigen Elektroden 38 und 40, die mit einer geeigneten Stromquelle, z. B. einer Batterie, wie schematisch in Fig. 6 gezeigt, verbunden sind. Bedingt durch diese Bauweise fließt der Strom durch die PTC-Schicht 34 von der Elektrode 38 zur Elektrode 40. Ein bevorzugter Elektrodentyp wird weiter unten ausführlicher beschrieben.

In Fig. 7 wird eine andere Bauweise der Erfindung gezeigt. Eine solche Bauweise kann aus einer einzigen Materialfolie gebildet und expandiert werden, die die gleiche Schichtkonfiguration wie Fig. 5 aufweist. Nach dem Einsatz der Kabel durch die Öffnungen 44, 46 und 48 wird die Umhüllung verschlossen, indem die gegenüberliegende Kante 50 der Platte durch einen geeigneten Verschluß 51 verschlossen wird. Eine solche Umhüllung kann selbstverständlich an verschiedene Kabeldurchmesser und Kabelformen angepaßt werden. Er kann die Bauweise eines Greifers mit einer Schließvorrichtung bei 50 und einer Angel bei 47 haben.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im Querschnitt in Fig. 8 gezeigt. Sie enthält obere und untere Teile 96 und 80. Das obere Teil 96 enthält eine äußere Umhüllungsschale 67, die fest an einer Heizvorrichtung befestigt ist, welche aus äußeren und inneren Schichten eines Materials konstanter Wattabgabe 68 und 70 und einer Kernschicht aus PTC-Material 69 besteht. An der inneren Oberfläche der inneren Schicht 70 ist eine Klebstoffschicht 71 aufgebracht. Die Kernschicht 69 ist mit den Schichten konstanter Wattleistung 68 und 70 kombiniert, die aus Massen bestehen, deren Bestandteile an thermoplastischen Polymeren, wenn vorhanden, einen niedrigeren Schmelzpunkt als den Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymeranteils der PTC-Masse aufweist. Die Schichten konstanter Wattleistung, wenn sie thermoplastische Polymere enthalten, können wärmerückstellfähig sein und vorzugsweise eine zusätzliche äußere Schale 68 aufweisen, die eine Schicht einer wärmerückstellfähigen Polymermasse mit einer Rückstelltemperatur unterhalb des Schmelzpunktes des thermoplastischen Anteils der PTC-Masse aufweist. Eine zusätzliche Schicht 71 eines Heißschmelzklebers oder Kitts kann ebenso vorhanden sein, wobei der Heißschmelzkleber einen Schmelzpunkt ähnlich dem des wärmerückstellfähigen Teils und eine Aktivierungstemperatur unterhalb des Schmelzpunktes der thermoplastischen Komponente der PTC- Masse hat. Eine solche Ausführungsform hat sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Substrat wärmeempfindlich ist, d. h., wenn es sich beim Erwärmen auf oberhalb seines Schmelzpunktes deformiert oder fließt.

Wie ausführlicher in Fig. 9 gezeigt, sind in die Schichten konstanter Wattleistung flexible und nachgiebige Elektroden 72 eingebettet, die vorteilhaft aus umflochtenen Drähten bestehen. Jede wärmeschrumpfbare Endfalte enthält sechs Elektroden 72. Je drei davon sind miteinander und jeweils mit einem Endstück verbunden und einander gegenüberliegend paarweise quer zur Längsachse der Hülse angeordnet. Elektroden der ersten Polarität werden (durch Schweißen, Löten oder Verleimen mit einem leitfähigen Klebstoff an den Berührungspunkten) mit den Schienenelektroden 73 und 73 a und die der anderen Polarität mit den Schienenelektroden 74 und 74 a verbunden, die in Richtung der Längskanten der Hülse verlaufen. Die Elektroden 73, 73 a, 74 und 74 a können aus umflochtenem Draht oder aus dünnen Metallstreifen, die gegebenenfalls perforiert sind, bestehen. An den mittleren Teilen der Elektrode 73 auf einer Seite und dem Mittelteil der Elektrode 74 auf der anderen Seite sind Laschen 75 und 76 für eine rasche Verbindung mit einer Stromquelle befestigt. Auf der ersten wärmeschrumpffähigen Schicht (siehe auch Fig. 8) entlang jeder Seite und zwischen den wärmerückstellfähigen Endfalten sind (durch Verleimen oder auf sonstige Weise) Verstärkungsstege 77, 78 und 79 angebracht, die aus jedem beliebigen steifen Material hergestellt sein können. Besonders geeignete Materialien sind Metalle und Thermoplaste, z. B. Polycarbonate, Acrylnitril-Butadien- Styrol oder SAN-Harze sowie gefüllte Polymere, z. B. Polyamide oder Polyolefine. Besonders bevorzugt ist ein glasgefülltes Polyaid (Nylon). Der untere Teil 80, der nicht wärmerückstellfähig ist, weist vorzugsweise äußere Rippen 81 für die Erhöhung der Steife und gegebenenfalls interne Rücken 82 auf, die den offenen Seiten der wärmerückstellfähigen Falten, wie in Fig. 10 gezeigt, entsprechen und angepaßt sind. Die Umhüllung wird zusammengebaut, indem die obere und untere Hälfte zusammengebracht und mittels der Federn (83, 84 und 85, die aus ähnlichem Material wie die Stege 77, 78 und 79 bestehen) befestigt.

Fig. 11 zeigt einen Längsschnitt durch die Umhüllung. Ein zentraler Hohlraum 86 nimmt die einzelnen gespleißten Drähte der Kabel auf. Gegebenenfalls und vorteilhaft ist ein kleiner Behälter 95 (gefüllt mit einem Trocknungsmittel) vorhanden, dessen Wandungen die Diffusion von Wasser mit einer Geschwindigkeit erlauben, die größer ist als die Diffusionsgeschwindigkeit in den inneren Hohlraum, wie weiter oben ausführlicher beschrieben wurde. Ein Ventil zwecks Zugang zum Hohlraum 86 kann vorhanden sein, um einen Drucktest der installierten Spleißhülse vornehmen zu können.

Die bevorzugte Methode zur Herstellung der Umhüllung wird unter besonderer Bezugnahme auf die Ausführungsformen der Fig. 8 bis 11 in den Fig. 12 bis 21 beschrieben. Das Elektrodenmaterial, vorzugsweise eine metallische Leitungsschnur, wird rund um ein dünnes leitendes oder nichtleitendes thermoplastisches Rohr geformt. Das Elektrodenmaterial kann beispielsweise aus sechzehn Trägern, von denen jeder aus vier Litzen verzinntem Kupferdraht von 38 AWG (ungefähr 0,010 cm Durchmessr) besteht, die unter einem möglichst großen Umflechtungswinkel (zur Erzielung einer hohen Nachgiebigkeit) geflochten worden sind, gebildet sein. Hervorragende Ergebnisse werden mit einem Umflechtungswinkel von 75° um ein Rohr eines Außendurchmessers von 6,25 mm und einer Wandstärke von 0,25 mm erhalten, das die gleiche Zusammensetzung wie die Schicht konstanter Wattleistung hat. Das umsponnene Rohr wird dann auf oder auf oberhalb der Erweichungstemperatur des Thermoplasten erhitzt und abgeflacht, wobei Sorge dafür getragen wird, daß die Umflechtung nicht gereckt wird. Diese Schritte sind in Fig. 12 dargestellt.

Der nächste Verfahrensschritt ist die Herstellung des Elektroden/Schienen-Systems, das die Schritte der Anbringung der Lasche 75 an der seitlichen Elektrode 73 a und die darauffolgende Befestigung der Endelektroden 72 umfaßt. Geeignete Befestigungsmethoden sind Punktschweißen, Löten und Verleimen. Wenn die Elektroden eine Drahtumflechtung um einen leitenden Kern herum enthalten, der aus dem gleichen Material wie die Schicht konstanter Wattzahl besteht, werden hervorragende Ergebnisse durch Heißverkleben des leitenden Thermoplastkerns mit den Elektroden erzielt. Die Befestigung der Elektroden aneinander zur Herstellung des Grundbausteins wird durch die Verwendung einer Einsapnnvorrichtung (Fig. 14) erleichtert. Das für die Endelektroden verwendete Material kann außer aus flachen Litzen aus gewirkten oder gewebten oder plattierten Metalldrähten, leitfähigen Fasern oder metallplattierten Polymerfasern oder leitfähige Teilchen enthaltenden Polymerfasern bestehen, die so behandelt worden sind, daß sie in der Faserrichtung gut leiten.

Bei all diesen Ausführungsformen ist bevorzugt, daß die erhaltene Elektrode möglichst dehnbar und nachgiebig ist, um der Ausdehnung oder Rückstellung der wärmerückstellfähigen Teile der Umhüllung keinen nenenswerten Widerstand entgegenzusetzen.

Ähnliche Materialien können für die Seiten- oder Schienenelektroden verwendet werden. Da diese Elektroden keiner nennenswerten Deformation während Herstellung und Installation unterworfen sind, können sie aus relativ nicht dehnbaren und unnachgiebigen Materialien, wie Metallbändern oder sonstigen hochleitfähigen Streifen, die vorzugsweise perforiert sind, sowie aus einfach oder mehrfach verlitzten Drähten bestehen.

Die Herstellung des Rohlings für die Umhüllung wird in Fig. 13 und 14 gezeigt. Die verschiedenen Heizschichten, hergestellt beispielsweise durch Extrusion, Coextrusion oder Heißkalandrieren, werden üblicherweise in einem Spannrahmen montiert. In der gezeigten Ausführungsform wird eine Randschicht 67 in dem Rahmen angeordnet, gefolgt von einer Schicht konstanter Wattzahl 68 a, einem ersten Satz Elektroden 73/73 a (mit der nach rechts zeigenden Lasche 75), einer weiteren Schicht konstanter Wattzahl 68 b, der PTC- Kontrollschicht 69, einer weiteren Schicht konstanter Wattzahl 70 a, dem zweiten Satz Elektroden 74/74 a (mit der nach links zeigenden Lasche 76) und einer darüberliegenden Abschlußschicht konstanter Wattzahl 70 b. Die gesamte Bauweise wird sandwichartig zwischen Schutzschichten 97 aus Polytetrafluoräthylen eingeschlossen und unter Anwendung von Hitze und Druck laminiert. Ein Spannrahmen hält die verschiedenen Schichten und die Elektroden während der Laminierung in ihrer Anordnung zueinander fest, wobei ein Minimum an Druck angewendet wird. Nach der Laminierung und der Entfernung der Polytetrafluoräthylenschichten wird der montierte Rohling vorzugsweise zwischen Schaumgummiplatten 100 sandwichartig eingeschlossen und beispielsweise bei etwa 185°C über einen ausreichenden Zeitraum unter Anwendung von minimalem Druck einer Vergütungsbehandlung unterworfen, damit sich die Schichten vollständig entspannen können. In Abhängigkeit von den verwendeten Materialien sind Zeiträume von 2 Minuten bis über eine Stunde für die Vergütungsbehandlung geeignet, wobei fünf bis fünfzehn Minuten bevorzugt werden. Der Rohling wird noch mit der Vergütungstemperatur über eine Patrize (Fig. 15) angeordnet, worauf Druck in Pfeilrichtung ausgeübt wird, um die nicht expandierte Umhüllungskonfiguration 87 von Fig. 16 zu erhalten. Bei dieser Operation muß darauf geachtet werden, daß die Heizeinrichtung nicht während des Verformungsschrittes gereckt wird. Falls gewünscht, kann eine Vielzahl von vorzugsweise keilförmigen Rücken auf der oberen Oberfläche der Stege 77, 78 und 79 angeordnet sein, die zur Richtung der durch die Klemmen 83 und 85 ausgeübten Kompressionskräfte dienen.

Die Basishülse 87 wird dann mit ionisierender Bestrahlung unter Anwendung bekannter, eine gleichförmige Bestrahlung gewährleistender Techniken, bestrahlt. Geeignete ionisierende Strahlen sind Gammastrahlen, Röntgenstrahlen und beschleunigte Elektronen. Die erforderliche Dosis muß ausreichen, um die Unversehrtheit der Konfiguration oberhalb des Kristallschmelzpunktes jedes der polymeren Bestandteile zu gewährleisten, darf jedoch nicht so hoch sein, um das Dehnungsverhalten während des Expansionsschrittes bei der Überführung in die wärmerückstellfähige Konfiguration zu beeinträchtigen. Ein geeigneter Bestrahlungsbereich liegt zwischen 2 bis 50 Megarads, wobei 5 bis 20 Megarad bevorzugt werden.

Der Rohling, der nach der Bestrahlung als "wärmestabile" Konfiguration angesehen werden kann, wird dann in eine "wärmerückstellfähige" Konfiguration 88 in der Reihenfolge von Operationen gebracht, die in Fig. 17 bis 19 geschildert sind. Nach einer Vorwärmung des Gegenstandes 87 auf etwa den Schmelzpunkt der kristallinen Polymerbestandteile wird der Rohling in eine Spannvorrichtung 89, wie in Fig. 18 gezeigt, gebracht. Die Verstärkungsstege 77, 78 und 79, deren Kontaktoberflächen mit einem Klebstoff 90 (siehe Fig. 17) beschichtet sind, werden an den Seiten und Enden des Rohlings 87 angeordnet. Der Endsteg 78 (und der entsprechende Steg am anderen Ende der Hülse) ist mit einer langen Abbrechlasche 91 versehen, die Bohrungen 92 für die Montage in der Spannvorrichtung 89 aufweist, wie in den Fig. 17 und 18 gezeigt ist. Alle Stege haben umgeschlagene Ränder 98 an ihren äußeren Kanten, um die Kanten der Heizvorrichtung vor mechanischer Beschädigung zu schützen. Die seitlichen Stege 77 und 79 haben einen schmalen Verstärkungssteg 99 in der Mitte der äußeren Kante, der die Elektrodenlaschen 75 und 76 umgibt und für die Aufnahme einer Anschlußklemme 6,3×0,8 mm bestimmt ist (die als "quick disconnect"-Klemme, hergestellt von Arc-Less-Company, bezeichnet wird).

Auf die Seit- und Endstege und die Umhüllungsfalten und den zentralen Hohlraum wird durch geeignete Expansionseinrichtungen Druck ausgeübt. Solche Expansionstechniken sind bekannt und umfassen Expansion über einen Dorn oder pneumatsiche Verformung oder Vakuumverformung. Bei diesem Verfahren ist darauf zu achten, daß bei Verwendung eines Dornes eine Kompression der Falten in Längsrichtung vermieden wird. Zur Beschränkung der Kompression auf ein Minimum kann eine radial expandierbare oder nach Umfang segmentierte Muffe zwischen dem Dorn und der Falte dienen. Sie bewirkt eine Endkopplung der in Längsrichtung wirkenden Einsatzkräfte, die vom Dorn auf die Falten ausgeübt wird. Auch eine pneumatische oder hydraulische Expansion eines in Längsrichtung eingespannten elastomeren Rohres kann verwendet werden. Der zentrale Hohlraum der Umhüllung wird vorzugsweise pneumatisch erzeugt. Der expandierte Rohling wird dann, wie in Fig. 19 gezeigt, im eingespannten Zustand gekühlt, aus der Spannvorrichtung entfernt, worauf eine Klebstoffschicht 93 auf die Oberflächen aufgebracht wird, die an den unteren Teil und an die inneren Oberflächen der Falten angrenzt. Ebenso kann eine Klebstoffschicht an der angrenzenden Oberfläche des Teils 80 angebracht werden. In diesem Stadium kann, falls erwünscht, ein Behälter 95 mit einem Trocknungsmittel an der inneren Wand des zentralen Hohlraumes 94 von Fig. 20 befestigt werden, die eine Ansicht des vollständigen oberen wärmerückstellfähigen Teils 96 darstellt und die Anordnung der Falten und des zentralen Hohlraumes verdeutlicht. Das Trocknungsmittel kann auch, wie in Fig. 11 gezeigt, an der Grundplatte befestigt werden.

Nach Vervollständigung der Spleißung und Einbringen der fertigen Spleißverbindungen in die Umhüllung wird die Umhüllung wie oben beschrieben zusammengebaut, indem obere und untere Teile 96 und 80 zusamengebracht und mit den seitlichen Klemmen 83 und 85 und den Endklemmen 84 a und 84 b miteinander befestigt werden. Dann wird die Heizvorrichtung mit einer Stromquelle verbunden.

Wegen der Anordnung der Elektroden in dem oberen Teil der Umhüllung und des relativen Widerstandes der Schichten mit konstanter Wattzahl und der PTC-Schichten, tritt eine Rückstellung und/oder Aktivierung des Klebstoffes vorwiegend an den Falten und in den Bereichen der Stege bei der Verbindung mit einer Stromquelle, z. B. einer 12- oder 24- Vol-Bleibatterie ein. Der zentrale Hohlraum entwickelt daher nicht ausreichend Energie, um wesentlich erwärmt zu werden.

Die Zusammensetzung der Heizschichten kann so gewählt werden, daß ein extrem rasches Aufheizen der Umhüllung erreicht wird. Unter Verwendung der bevorzugten PTC-Massen des vorstehend beschriebenen Typs wurde beispielsweise gefunden, daß die Heizeinrichtung in dem Bereich der Falten bis auf 115 bis 120°C in weniger als einer Minute aufheizt. Beim Erreichen dieser Temperatur beginnt der Faltenbereich zu schrumpfen. In etwa zwei Minuten ist der Faltenbereich um das Substrat, z. B. das Kabel, geschrumpft, und nach weiteren acht bis dreizehn Minuten sind die Klebstoffschichten vollständig aktiviert und haben Kabelumhüllung und den nicht wärmerückstellfähigen Basisteil benetzt und abgedichtet. In einem typischen Beispiel wird die Heizvorrichtung mit einer Stromquelle für etwa zehn bis fünfzehn Minuten verbunden, während dieser Zeit die Vorrichtung unbeaufsichtigt gelassen werden kann und der Monteur andere Operationen vornehmen kann. Die Zeitdauer, für die die Heizvorrichtung mit der Energiequelle verbunden sein muß, hängt vom Klebstoff, der thermischen Belastung und anderen Faktoren ab. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die erforderliche Zeit relativ unempfindlich gegenüber der Umgebungstemperatur ist. Es wird angenommen, daß dies auf das extrem scharfe PTC-Verhalten ("cut off") zurückgeht, das durch die besonders vorteilhafte Bauweise gemäß der Erfindung erzielt wird.

Nach einer ausreichenden Zeit wird die Stromquelle entfernt und die Umhüllung auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Jetzt können Seiten- und Endklemmen entfernt oder auch an Ort und Stelle gelassen werden, falls zusätzlicher mechanischer Schutz erwünscht ist.

Ein besondrs vorteilhaftes Ergebnis der Kombination von Elementen gemäß der Erfindung liegt darin, daß, da die Vorrichtung sich in einem besonderen beschränkten Temperaturbereich unabhängig von der thermischen Belastung der Umgebung selbst regelt, selbst wenn dieser Temperaturbereich sehr nahe am Schmelzpunkt der thermoplastischen Kabelumhüllung oder einzelner Drahtisolierungsmaterialien liegt, die Umhüllung mit einer Stromquelle für Zeiträume (z. B. von mehreren Stunden) verbunden bleiben kann, nachdem die Verbindung hergestellt ist und dennoch eine Beschädigung der Telefondrähte oder Kabel vermieden wird.

Um die Wiedereinsetzbarkeit zu erleichtern, kann die Umhüllung mit Einrichtungen ausgestattet sein, die eine vollständige Rückstellung des rückstellfähigen Teils verhindern, wenn der installierte Teil zwecks Erweichung und Erweichung eines Klebstoffes wieder erhitzt wird. Solche Einrichtungen können aus starren Zungen (z. B. aus Metall) bestehen, die unter den Teilen liegen, die das Kabel umgeben. In Fig. 9 ist eine Zunge, die die gleiche Breite wie der flache Teil 78 zwischen den Kabeleingängen aufweist und die einen sich axial davon nach außen erstreckenden Anteil aufweist, auf der Oberfläche des flachen Teils angeordnet. Ähnliche Zungen können auf den äußeren flachen Oberflächen 77 und 79 angeordnet sein, wobei sich alle axial erstreckenden Teile durch geeignet geformte Verbindungsglieder zu einer einzigen Rückhalteeinrichtung zusammenfassen lassen. Diese Einrichtung kann während des Gebrauchs in ihrer Stellung belassen werden, falls das gewünscht ist.

Claims (8)

1. Wärmerückstellfähige, nach Rückstellung abdichtende Umhüllung für Verbindungsstellen langgestreckter Subtrate, wie Kabel oder Rohre, die eine elektrische Heizvorrichtung aufweist, deren Länge und Breite groß gegenüber ihrer Dicke ist und die eine elektrisch leitende Polymermasse enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymermaterial einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes aufweist und selbstregelnd ist und daß ferner Elektroden vorhanden sind, die derart angeordnet sind, daß bei Anlegen einer Stromquelle der Strom durch die Dicke der Heizvorrichtung fließt.

2. Umhüllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Klebstoff oder ein Dichtungsmittel enthält und die elektrische Heizvorrichtung eine zur Aktivierung des Klebstoffes oder des Dichtungsmittels ausreichende Wärmemenge erzeugen kann.

3. Umhüllung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet durch erste und zweite, einander gegenüberliegende, unter Bildung eines Rohres zusammengehaltene Kantenbereiche sowie Einrichtungen zum Zusammenhalten während der Rückstellung.

4. Umhüllung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Klebstoff oder Dichtungsmittel wenigstens auf der an die zu umhüllende Unterlage angrenzenden Oberfläche und/oder in den Kantenbereichen der in Eingriff stehenden Oberflächen angebracht ist.

5. Umhüllung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen mittleren Teil für die Einkapselung einer Spleißverbindung und wenigstens ein über eine Vielzahl von Kabeln individuell rückstellbares Endteil.

6. Umhüllung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im mittleren Teil ein starrer Behälter für die Einkapselung der Spleißverbindung vorgesehen ist, an dessen Form sich die rückstellfähige Umhüllung bei der Rückstellung anpaßt.

7. Umhüllung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Öffnungen für den Eintritt von Kabeln am gleichen Ende der Umhüllung vorgesehen sind und während der Rückstellung zwei gegenüberliegende Teile der Umhüllung zwischen zwei Kabeln von Klammern zusammengehalten werden.

8. Verfahren zur Umhüllung einer Spleißverbindung zwischen wenigstens zwei Kabeln, vorzugsweise Telefonkabeln, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Umhüllung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 über der zu umhüllenden Spleißstelle anordnet, die Heizeinrichtung an eine Stromquelle anschließt und die Verbindung so lange aufrechterhält, bis sich die Umhüllung über die Spleißverbindung zurückgestellt hat.