包括應力消除的電纜密封罩蓋的製作方法

2023-07-27 12:53:46 1

專利名稱：包括應力消除的電纜密封罩蓋的製作方法
技術領域：
本發明涉及電氣布線和光學纖維傳輸結構，以布線護套和光學纖維網絡等為代表，它們包括信號網絡設計所要求的由從多線或多纖維電纜分叉進入連接分支產生的過渡區段。更具體地說本發明提供保護性的、密封的、包括應力消除的電纜過渡罩蓋，以便適應在信號和電力攜帶結構中分支信號載體過渡區段的反覆彎曲和相應的扭曲。
背景技術：
電力分配網和通信網絡的發展依賴於以電纜為基礎的信號和電力載體，而載體處於從有害環境隔離的保護性護套中。用於傳統電纜的保護性外部護套材料典型地呈現低的表面能量。適當的護套聚合物包括，例如，聚乙烯、聚丙烯或其共聚物或混合物。低表面能量外部護套象徵對於信號載體與在外部環境中損害成份接觸的屏障，它能夠損害信號載體元件的功能。
電流攜帶線或者信號攜帶光學纖維可能以各種不同方式變得暴露在環境中。在通常情況下包含多個信號的電纜可能由於磨損而損壞，這些磨損通過電纜罩蓋逐漸發展直到信號載體暴露為止。造成信號載體暴露的第二種情況是在建造電力分配網或通信網絡中對於電纜或信號載體的連接。這種建造活動產生多個拼接的電纜部分，它們需要應用保護罩蓋以便代替電纜護套並且為隔絕環境而重新密封信號和電力載體。如果沒有適當的保護，電纜的運行和期望壽命可能有不利影響。
存在各種保護電纜的封裝設施，包括拼接部分或者顯示護套損壞的磨損部分。封裝設施採取罩蓋或殼體形式以便在電纜的信號或電力載體元件的暴露部分位置上放置。放置在電纜的拼接或磨損部分周圍的封裝設施可以採用已知的工藝在需要保護部分外部表面上收縮罩蓋或者殼體。美國專利No.5,080,942及No.4,380,440描述用作保護性電纜封裝的預先伸展可收縮的罩蓋。
預先伸展可收縮罩蓋，也稱為冷收縮罩蓋或管子或預先伸展管(PST)，是開發用來克服熱收縮產品中某些缺點。熱收縮產品，雖然提供有效的密封和保護，在產品復原到符合電纜外形輪廓或電纜拼接表面中需要材料流動的條件。在復原中，熱收縮罩蓋形狀改變並且不能保持其模製的特徵，這些特徵在被保護電纜部分使用期內可能是有用的。例如，熱收縮罩蓋最好緊密地包圍電纜部分而對於在拼接連接點上的反覆彎曲提供很少的疲勞強度。結果，主幹電纜與分叉電線的交叉點成為弱點而在應力下破壞。同樣對於傳統上設計中沒有考慮模製特性中應力消除的冷收縮罩蓋也是如此。因此，需要一種不易在應力下損壞的密封電纜封裝設施。這樣的封裝將延長電纜拼接或磨損部分的保護壽命並且抵禦由於在安裝過程中的粗暴處理。
發明概要本發明提供一種保護性的、密封的、較佳地為彈性體的電纜過渡罩蓋，其包括應力消除，以便應用於線束之類。按照本發明的電纜過渡罩蓋可適應在製造、安裝和隨後布線結構的使用中反覆彎曲和相關的扭曲，布線結構包括在布線結構設計中所需由於從多線芯電纜中分叉線芯連接到分支而產生的部分。
在電纜過渡罩蓋中綜合應力消除在預先伸展的狀態下，為伸展留出額外的餘量，以便放置彈性體電纜罩蓋，從而促進電線的插入。利用在預先伸展管路(PST)產品中通常採用的可摺疊的、一次性線芯可以在伸展狀態下保持電纜罩蓋，其中PST產品也稱做冷收縮產品並在電纜敷設中應用。對於電纜過渡罩蓋應用應力消除有利於線芯裝載而不必破壞彈性體罩蓋。由於比較不容易被破壞，按照本發明的電纜過渡罩蓋提供增強的多功能性並且可在較寬廣的範圍內應用預先伸展的結構。
綜合應力消除的改進在於製造具有更加複雜設計的電纜罩蓋以便增加從初始電纜分叉的數量。這種改進也轉換成為相對地較低輪廓的過渡罩蓋，其尺寸可以通過在電纜過渡部分所通過的牆壁或隔艙壁上形成的較小尺寸通孔。減少尺寸在布線結構和運載工具或設備設計的整合中可以導致有效的空間利用和設計靈活性。
更具體地說本發明提供一種模塑器件用於保護多線電纜的過渡區段。該器件包括具有彈性體表皮的過渡罩蓋，並且還包括接受電纜的管子，其中具有開放的溝槽。電纜接受管具有與多個電線罩蓋套管連通的交叉點，以便提供從電纜接受管開放的溝槽到多個電線罩蓋套管的通路開口，用於插入多線電纜中的至少一條電線。形成在彈性體表皮上的應力消除凹穴鄰近各交叉點的至少一部分，向開口溝槽延伸並且包括至少一條摺痕，以便適應應力消除凹穴從部分地摺疊狀態下的膨脹，從而當過渡部分罩蓋從松馳狀態運動到伸展狀態時減少在交叉點上的應力集中。
定義名詞「電纜過渡罩蓋」涉及敷設在電纜區段周圍的器件，用來保護下面電纜護套的拼接或磨損的電纜區段。電纜過渡罩蓋，最好在預先伸展狀態下提供，可以通過在電纜周圍收縮的方法安裝，此時須拆去通常在PST產品中使用的一條或多條支承線芯。按照本發明電纜過渡罩蓋包括附著在一個或多個電線罩蓋套管的電纜容納管，用來容納包括在主電纜中多信號或電力載體分出的分支電線或纖維。
在此使用的名詞「電線罩蓋套管」涉及包含並密封從主幹電纜延伸的分支電線或纖維的電纜過渡罩蓋部分。
按照本發明「彈性體表皮」是用來形成電纜過渡罩蓋的一層彈性體可重複使用的材料。
包括「應力消除凹穴」或「摺疊」或「碟」或「杯」或類似名稱的名詞可以在這裡交換應用於描述按照本發明的電纜過渡罩蓋部分，它們提供關於一個或多個電線罩蓋套管相對於電纜接受管的反覆彎曲或嚴重摺疊中的應力消除。應力消除凹穴可以包括一個或多個摺痕或部分摺疊，它們可用於消除所施加的應力。這些摺痕或摺疊一般難以綜合在模塑的彈性體結構中。
應用在電纜罩蓋中諸如「保護」和「保護性」等名詞涉及這些罩蓋從信號攜帶電線和光學纖維周圍中密封潮氣和汙染物的能力。
「過渡區段」指電纜包含拼接或者一個或多個分支信號載體的部分，這些部分在電纜改制後需要隨後保護，名詞「多線電纜」描述包含多個信號或電力載體的電氣或通信電纜，其中有一些可以分離而產生分支布線構造。
名詞「應力」涉及由於在此描述的物件彎曲或相似的位移而產生的機械應力。
附圖簡要說明不管任何屬於本發明範圍的形式如何，現在將僅僅通過例子描述本發明的較佳形式，並參照附圖，其中

圖1顯示由傳統電纜過渡罩蓋保護的電纜過渡區段的剖面圖；圖2為包括置於通過嚴重摺疊電線罩蓋套管大約180°引起的應力下的電纜過渡區段和傳統電纜過渡罩蓋的剖面圖；圖3顯示由按照本發明的電纜過渡罩蓋所保護的電纜過渡區段的剖面圖，包括應力消除凹穴；圖4為包括置於通過嚴重摺疊電線罩蓋套管大約180°引起的應力下的電纜過渡區段和按照本發明的電纜過渡罩蓋的剖面圖；圖5顯示由按照另一實施例的電纜過渡罩蓋所保護的電纜過渡區段的剖面圖，包括應力消除凹穴；圖6為包括置於通過嚴重摺疊電線罩蓋套管大約180°引起的應力下的電纜過渡區段和圖5所示電纜過渡罩蓋的剖面圖；圖7為按照本發明的電纜過渡罩蓋的立體圖，包括在電纜接受管和兩條電線罩蓋套管的交叉點上的應力消除凹穴；圖8為按照本發明的電纜過渡罩蓋的立體圖，包括在電纜接受管和三條電線罩蓋套管的交叉點上的應力消除凹穴。
具體的實施方式按照本發明的物件包括用壓縮、轉移或注塑方法(具有或者沒有可見的分界線)從彈性體模塑製成的過渡罩蓋。模製的罩蓋基本上為空心的，使其當應用於電纜的過渡區段結構時，罩蓋提供保護性表皮使過渡區段的電纜和電線密封在裡面而防止潮氣和汙染物的侵入。按照本發明用模塑製成的過渡罩蓋的表皮或壁部包括應力消除區域，在此稱為應力消除凹穴或摺痕等，如前面所述。當過渡罩蓋在松馳狀態和伸展狀態之間處於反覆循環時，應力消除凹穴可以按需要包括摺痕或摺疊以減少在交叉點上的應力集中。應力消除區域可以減少模製過渡罩蓋表皮或壁部的損壞概率，如果電纜過渡區段在製造和安裝中或者當電纜結構包括反覆的彎曲和結構扭曲時遇到粗暴的處理。
對於承受連續或反覆彎曲的物件，要求應力消除區域，雖然容易認同，是對於模具設計提出挑戰，這種模具設計要提供一種模製零件，它具有在電纜接受管或電纜過渡罩蓋桿身和分支罩蓋或從桿身延伸的電線罩蓋套管之間所需要的應力消除作用。在模製應力消除的能力上，按照本發明電纜過渡罩蓋有別於傳統的罩蓋，後者在應力下呈現彈性體的疲勞和分裂損壞。本發明另外的區別特徵在於發現適當地放置在鄰近桿身和電纜過渡罩蓋的交叉點附近的應力消除凹穴，產生受保護的電纜過渡區段與傳統相似過渡區段比較具有減小的體積。具有減小體積的電纜過渡區段在安裝中要求較小的空間。因此當採用按照本發明電纜過渡罩蓋時，要求容納電線護套的空間等可以更有效地利用。
現在參考附圖，其中在所有的視圖中同樣的數字標識同樣零件，圖1提供顯示包含多條電線的電纜10剖面，這些電線可以分類並單獨地用絕緣套管保護。用於電纜和電線保護的物件在此稱為電纜過渡罩蓋12。電纜過渡罩蓋12包括在電線罩蓋套管16之間的壁部`18。在壁部18上的彎頭20作為保持件使單獨的電線22分開。電纜10在電纜過渡罩蓋12上的安裝，為利用電線罩蓋套管分別保護個別的電線22，可以利用已知的方法完成。適當的方法包括手工插入電纜10和電線22或者預先伸展電纜過渡罩蓋12以便提供可以反覆使用的物件等。適當的可反覆使用物件具有管狀開口，徑向地設置以便在收縮伸展的電纜過渡罩蓋以前方便地插入電纜10和電線22而完成密封和保護罩蓋。預先伸展的、可重複使用物件，通常稱為冷收縮罩蓋或管，在需要絕緣和保護的電纜和電線應用中是眾所周知的。
圖2提供置於通過彎曲兩個電線罩蓋套管16大約180。下引起的應力中的電纜過渡罩蓋12的剖面圖。在這種情況下彎頭20變成伸展部分24。由於彎曲電線罩蓋套管16形成的大部分應力集中在伸展部分24中。利用顯示在圖1和圖2中電纜罩蓋12的設計，有很高的概率，即在伸展部分24中的應力集中將超過壁部18的抗拉強度，其結果為在該點的壁部18破裂。如果不改變電纜過渡罩蓋12的設計，在電纜安裝中過分的彎曲將導致損壞，有時甚至是災難性的，這些將損壞下面電纜過渡區域的密封和保護。
按照本發明電纜過渡罩蓋30通過改變包括在電線罩蓋套管之間的壁部34的彎頭32的構造克服壁部的破裂問題。圖3顯示按照本發明電纜過渡罩蓋30的剖面圖，其中彎頭包括向電纜接受管40延伸的凹穴38。
圖4以剖面形式顯示凹穴38容許電線罩蓋套管36嚴重彎曲而沒有如圖2所示施加於伸展部分24同樣大小的伸展量。另一方面，彎頭32和介入的凹穴38提供在小於電纜過渡罩蓋30材料抗拉強度應力下的伸展部分42。
圖5提出本發明一種改型實施例的電纜過渡罩蓋30，其中彎頭32包括加厚部分44。該實施例當放置在如圖6所示應力下時進一步提供由於存在凹穴38和加厚部分44而對於壁部34的保護，加厚部分預期將加強延伸部分42。
圖7提出按照本發明的電纜過渡區段的立體圖，顯示各電線罩蓋套管36向後朝電纜接受管40彎曲。如圖中顯示，彎曲區域的構造明顯地顯示應力消除凹穴46為在一對加強凸脊48之間的部分摺疊或杯形區域，如以前所描述加強凸脊由壁部加厚後所造成。
圖8為本發明中顯示按照本發明的電纜過渡罩蓋可以包括多於兩個電線罩蓋套管36的立體圖。如圖中所示，在彎曲各電線罩蓋套管36大約180°的角度後，彎頭32區域似乎包括在三個凸脊52之間的部分地摺疊或杯形區域的應力消除凹穴50，這些凸脊當彎頭區域32包括加厚部分時提供附加的加強。
按照本發明電纜過渡罩蓋的可用模塑材料典型地為高度彈性體的聚合物，包括硫化彈性體和熱塑性彈性體(TPE)，其蕭氏(Shore)A彈性硬度在大約100以下。在張力模數(在橡膠工業中稱為「橡膠模數」)和伸長之間基本上具有線性關係。張力對於伸長作圖製成的曲線產生直線的斜率代表揚氏彈性模數(Young’s modulus)E。E大約為3×G，式中G為材料的剪切模數，它與蕭氏A硬度之間具有大致線性關係。對於彈性體材料較佳的G值範圍大致從0.2MN/平方米到5MN/平方米。(MN為百萬牛頓)這換算成剪切模數為從0.2MN/平方米(29psi)到5MN/平方米(725psi)或者揚氏彈性模數從0.6MN/平方米(87psi)到15MN/平方米(2175psi)。(psi為磅/平方英寸)利用這些判別準則的線性換算給出100％橡膠模數值在0.6MN/平方米(87psi)到15MN/平方米(2175psi)之間，而300％模數範圍從1.8MN/平方米(261psi)到45MN/平方米(6525psi)。
較佳的材料通過施加0.62MN/平方米(92psi)到1.77MN/平方米(257psi)的力可呈現100％無破壞伸長，而施加2.34MN/平方米(340)到6.5MN/平方米(1000psi)的力時呈現300％的無破壞伸長。適當的聚合物還可在450％到850％之間的伸長。按照本發明可用於模塑電纜過渡罩蓋的材料包括三元乙丙橡膠(含雙環戊二烯)(EPDM)、矽酮彈性體、氟矽酮彈性體、含氟彈性體和其它屬於硫彈性體和熱塑性彈性體的類別。
以前描述的利用彈性體產生的保護結構，通過利用圓柱形管子形狀的一次性線芯放置在保護結構的開口內，已經放置在預先伸展的狀態。根據保護結構形狀的複雜性，由於材料的疲勞也許不可能保持預先伸展狀態，材料疲勞導致在伸展應力集中點上彈性體薄膜的破壞。按照本發明包括應力消除區域的電纜過渡罩蓋，諸如應力消除凹穴或摺疊或杯形區域等，容許具有增加複雜性的預先伸展結構中不破壞彈性體表皮。例如企圖預先伸展包括電纜接受管分離成為三條或更多電線罩蓋套管的彈性體罩蓋相對地不容易成功。利用按照本發明電纜過渡罩蓋，與至少三條或更多電線罩蓋套管交叉的電纜接受管可以伸展以便接受支承線芯插入各管子和套管區段而不致破壞彈性體薄膜或者在交叉區域中的表皮，在該交叉區域中認為伸展應力集中。
按照需要，本發明的細節已在此披露，不過，應該理解按照本發明的電纜過渡罩蓋所披露的實施例僅作為例子說明。因此，這裡披露的特定結構和功能細節不能理解為限制性，而僅僅作為權利要求的根據，並且作為典型基礎用來教授本行業熟練人士以各種不同方式應用本發明。
權利要求
1.一種用來保護多線電纜過渡區段的模塑物件，所述物件包括過渡罩蓋，包括彈性體表皮，所述過渡罩蓋還包括，電纜接受管；多個電線罩蓋套管，各具有與所述電纜接受管的交叉點，以便提供從所述電纜接受管到所述多個電線罩蓋套管中各管的通路，用於插入多線電纜中的至少一條電線；和應力消除部分，形成在所述彈性體表皮中，鄰近各所述交叉點的至少一部分，所述應力消除部分在所述過渡罩蓋從松馳狀態到伸展狀態的運動中減少在所述交叉點上的應力集中。
2.按照權利要求1所述的模塑物件，其特徵在於，所述應力消除部分為向所述電纜接受管的所述開放溝槽延伸的應力消除凹穴，所述應力消除凹穴還包括至少一個摺痕，以適應所述應力消除凹穴從部分地摺疊狀態的膨脹，從而在所述過渡罩蓋從松馳狀態到伸展狀態的運動中減少在所述交叉點上的應力集中。
3.按照權利要求1所述的模塑物件，其特徵在於，所述彈性體表皮具有揚氏彈性模數從0.6MN/平方米(87psi)到15MN/平方米(2175psi)。
4.按照權利要求1所述的模塑物件，其特徵在於，所述彈性體表皮具有從450％和850％的伸長。
5.按照權利要求1所述的模塑物件，其特徵在於，所述彈性體表皮包括從由三元乙丙橡膠(含雙環戊二烯)(EPDM)、矽酮彈性體、氟矽酮彈性體、含氟彈性體組成的集合中選出的材料。
6.按照權利要求1所述的模塑物件，其特徵在於，所述多個電線罩蓋套管的數目超過2。
7.一種覆蓋的電纜過渡區段，包括電纜，包括多條電線；多個分支電線區段，通過有選擇地分隔所述多條電線形成；和過渡罩蓋，包括彈性體表皮，所述過渡罩蓋還包括，電纜接受管，具有開放溝槽以便接受所述電纜；多個電線罩蓋套管，各具有與所述電纜接受管的交叉點，以便提供從所述電纜接受管的所述開放溝槽到所述多個電線罩蓋套管中的各管的通路開口，用於插入所述電纜中的至少一條分支電線；和應力消除凹穴，形成在所述彈性體表皮中，鄰近各所述交叉點的至少一部分，所述應力消除凹穴向所述開放溝槽延伸，所述應力消除凹穴還包括至少一個摺痕，以適應所述應力消除凹穴從部分地摺疊狀態的膨脹，從而在所述過渡罩蓋從松馳狀態到伸展狀態的運動中減少在所述交叉點上的應力集中。
8.按照權利要求7所述的覆蓋的電纜過渡區段，其特徵在於，所述彈性體表皮具有揚氏彈性模數從0.6MN/平方米(87psi)到15MN/平方米(2175psi)。
9.按照權利要求7所述的覆蓋的電纜過渡區段，其特徵在於，所述彈性體表皮具有從450％到850％的伸長。
全文摘要
一種用於保護多線電纜(10)過渡區段的模塑物件。該物件包括具有彈性體表皮的過渡罩蓋(30)，還包括具有開放溝槽的電纜接受管(40)。電纜接受管具有與多個電線罩蓋套管(36)中各管的交叉點，以便提供從所述電纜接受管的所述開放溝槽到所述多個電線罩蓋套管(36)中各管的通路開口，用於插入多線電纜中至少一條電線。形成在所述彈性體表皮中的應力消除凹穴(50)鄰近各所述交叉點的至少一部分，並向所述開放溝槽延伸，還包括至少一個摺痕，以適應所述應力消除凹穴從部分地摺疊狀態的膨脹，以便在所述過渡罩蓋從鬆弛狀態到伸展狀態的運動中減少在交叉點上的應力集中。
文檔編號H02G15/04GK1643756SQ03806951
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月4日 優先權日2002年3月26日
發明者D·G·布蘭南, J·A·凱姆貝爾, C·J·埃費紐克, D·R·吉爾德, E·A·侯普庫斯 申請人:3M創新有限公司