製造電纜接頭彈性套管的方法及其裝置的製作方法

2023-06-07 05:10:01 4

專利名稱：製造電纜接頭彈性套管的方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種製造電纜接頭彈性套管(elastomeric sleeve)的方法。
特別是本發明涉及一種製造擠壓電纜(電力電纜)接頭彈性套管的擠壓絕緣部件的方法。
另外，本發明涉及一種用於製造電纜接頭的彈性套管的裝置，所述套管包括擠壓絕緣部件。
特別是本發明涉及一種用於製造所述彈性套管的擠壓絕緣部件的裝置。
通常，用於輸送或供給電能，尤其是用於輸送或供應中壓或高壓電能的電纜，從電纜的內側向外側包括金屬導體、內部半導體層、電絕緣層、外部半導體層、金屬屏蔽層(通常，由鋁、鉛或銅製成)和外部聚合物護套(polymeric sheath)。預定順序金屬導體、內部半導體層、絕緣層和外部半導體層通常以術語「電纜芯」而著稱。
為了在規定長度部分將兩根如單芯型的電纜連接在一起，則要剝離兩根電纜的端部，以便以交錯的方式露出其構成部件。
在兩根多芯電纜之間進行連接操作時，例如雙芯或三芯電纜，要對每一電纜的各個單相重複迄今所述的程序。
在剝離步驟之後，連接操作包括在首尾相連設置的電纜導體之間形成電氣連接的步驟和設置彈性套管來安裝並緊固在所述電纜連接端上的步驟。
優選的是，通過焊接或使用壓夾(compression clamp)或其他類似物來形成電氣連接。
通常，所述彈性套管具有在中心部基本為圓柱形並且在其端部為平截頭圓錐形的形式，以便在相連接的電纜和該套管本身之間形成最佳的機械連接。
彈性套管包括多個用於恢復第一電纜部分的外露層和第二電纜部分的對應外露層之間的電連接和機械連接的徑向重疊部件。
從其最內部分開始，所述彈性套管通常包括·通常已知術語為「電極」的電場控制部件；·圍繞所述電極的電絕緣部件，以及·至少一個徑向設在所述電絕緣部件外部的半導體部件。
電極是配電部件，其通常為管狀外殼，設在電纜連接端的相應之處並且部分覆蓋其絕緣層。電極通常由半導體材料製成並且以恆電壓產生一種法拉第籠(Faraday cage)來消除由於電極的形狀不規則造成的影響。
彈性套管的半導體部件具有連接電纜外部半導體層的作用，因此可以恢復所述電纜的所述第一和第二部分的外部半導體層的連續性。
通常，半導體部件包括兩個杯形應力控制屏蔽層(stress controlscreen)和一個絕緣屏蔽層(insulation screen)，應力控制屏蔽層位於所述電絕緣部件的軸向端，絕緣屏蔽層則圍繞電絕緣部件並設在所述的應力控制屏蔽層之間。
通常，彈性套管單獨製造和提供，在彈性膨脹的條件下裝在由剛性塑料製成的中空管狀支撐件上，該支撐件可依次取下，以便使套管彈性收縮並夾緊連接區的電纜部分。
該支撐件可通過如帶狀部件獲得，該帶狀部件螺旋纏繞，以形成多個固定在一起的相鄰螺旋，以便在所述帶狀部件的自由端部上施加拉力時，管狀支撐件能夠由於螺旋的逐漸分離而瓦解，從而使得套管正確定位。該套管為冷收縮型。所述支撐件的實施例，例如在代表本申請人的文獻EP-541,000；EP-735,639；EP-547,656；EP-547,667中有所描述。
另一方面，套管可以由熱收縮材料製成，由此製成所謂的熱收縮套管，例如在文獻US-4,383,131中有描述。
換句話說，如在代表本申請人的文獻EP-149,032中所描述的，套管可以通過剛性管狀支撐件定位，該支撐件的空腔具有大於要連接的兩根電纜外部尺寸的徑向尺寸，其與包括剛性板和杆件的裝置相配合，所述剛性板和杆件的作用是使管狀支撐件的外表面和套管的空腔之間相互滑動，以便在兩根電纜接合區的相應之處使套管產生均勻的徑向收縮。
因此，連接操作包括在上面所述電纜導體電氣連接步驟之前將裝在管狀支撐件上的套管插入到其中一根電纜要連接的端部上的步驟。
依次將套管置於接合區相應之處再將管狀支撐件取下。
此外，因為通常接頭還包括用於恢復要接合的電纜金屬屏蔽層的部件，故連接操作還包括施加金屬帶如鍍錫銅帶的步驟，該金屬帶從一根電纜第一部分的外露金屬屏蔽層開始而在另一根電纜第二部分的外露金屬屏蔽層中止。
最後，因為接頭通常還包括適於恢復電纜外部機械保護的外部聚合物護套，故連接操作還包括在上述套管的外部徑向位置將所述護套裝在接合區的步驟，以便防止接頭的內層部件與外部的溼氣和/或水接觸。
所述護套可以是熱收縮型或者冷收縮彈性型或者可通過帶成型步驟得到，該步驟也可與使用合適的膠粘密封劑(mastic sealant)相結合。
如果所述護套是熱收縮型或者是冷收縮彈性型，所述裝配步驟則包括將所述護套插入到要接合的所述電纜中一根的一端上的步驟，所述步驟在裝有彈性套管的管狀支撐件的定位和電纜導體之間的電氣連接形成之前。
根據另外的操作方法，接合電纜的外部機械保護的恢復也可通過使用幾個護套，例如設置3個實現，使得一對護套裝到上面所述接頭的平截頭圓錐部分，而另外一個護套裝到所述接頭的基本圓柱形部分上。
用於製造接頭的方法，例如在代表本申請人的文獻EP-379,056；EP-393,495；EP415,082；EP199,742以及EP-422,567中有所描述。
文獻JP10224937中公開了一種用於在兩根電纜接合區相應之處獲得接頭的電絕緣部件的方法。所述方法包括在所述接合區對其中設置配有高壓屏蔽電極的電氣連接電纜後，將塑性材料注射到金屬模型中的步驟，以及模製所述絕緣部件的步驟。所述方法還包括切割由所述模製步驟獲得的圓柱形塊狀構件端部，以便使絕緣部件具有特定形狀(即平截頭圓錐形)。
用於解決擠壓模製接頭的絕緣部件的技術方案，例如在文獻JP8280115；JP3280374；JP5292624；JP3167773；JP5859030；JP5859029；JP5859027；US-4,377,547；US-4,241,004；US-3,846,578中有所描述。根據所述文獻，擠壓方法包括將絕緣材料注射到具有所需絕緣部件形狀的模腔中的步驟。例如，文獻JP8280115和JP3280374公開了壓力調節閥的使用，因此，在模腔中可以獲得均勻的壓力分布並且防止絕緣材料內部空隙的形成。文獻JP5292624公開了配有多個注射孔的金屬壓模，所述孔根據模型的縱向預定間距設置。
文獻US-3,880,557公開了一種適於模製用於電氣連接兩根電纜，優選為兩根高壓電纜接頭的絕緣部件的裝置。所述裝置包括上板和下板，所述上下板分別配有限定模腔的上下模型，絕緣材料流經上板具有的注射單元導入到所述模腔內。
因為絕緣材料中的一些缺陷，如不均勻性或截留的空氣都能在接頭的絕緣部件內部形成微空穴，因此接頭絕緣部件的製造尤其關鍵。所述缺陷會使所述絕緣材料的電強度下降，從而在接頭絕緣部件中形成放電的可能性會顯著增加。結果在接頭使用期間絕緣部件被擊穿的危險也顯著增加。
另外，由於所述缺陷降低了絕緣材料的電強度，因而接頭的絕緣部件可能在電場梯度低於該絕緣材料自身可以承受的期望值時而被擊穿。
所述的情況是危險的，尤其在認為是高壓接頭的情況下。事實上，因為高壓接頭通常就是高電場梯度並且絕緣部件的厚度大，所以被擊穿的危險尤其高，所述危險隨著絕緣部件的厚度增加，為此，接頭隨著最大電壓而設計。
本技術領域人所共知，在接頭上引發的放電通常大部分發生在位於其頂端附近的電極的軸向端，這裡電場的通量線(flux line)密度特別高，並且形成最大的電場梯度。
圖23部分示出電場的通量線100在電極300頂端200附近的典型分布情況。
根據所述的分布可以預測，在接頭絕緣材料中形成的放電路徑沿著電場梯度的方向，因此是垂直於電場通量線的，因為這代表放電可能達到的最短路徑。
然而，本申請人已注意到，放電路徑通常不沿著所述計算的路徑，而是更複雜的路徑。事實上，本申請人已注意到，對放電路徑顯著影響的是存在於絕緣材料中的一些缺陷。
因為這意味著放電向絕緣材料的最大缺陷區移動並由此彈性套管的絕緣部件被擊穿可能在(甚至是)電壓顯著低於期望值時發生，所以這種情況特別危險。
本申請人已經認識到，該現象與用於製造絕緣部件的擠壓方法相關。
尤其是本申請人已經認識到，該現象與根據絕緣材料被導入用於製造所述絕緣部件模型中的方法相關。
如上所述，結合已知現有技術中用於製造彈性套管絕緣部件的方法，絕緣材料通常經過至少一個入口導入(通過擠壓或注射)模型中，這裡電極和應力控制屏蔽層已經預先置於芯軸上。
根據所述方法，進入模型的每一部分絕緣材料都通過連續部分的推動作用向其中前進，直到模型填滿完成。換句話說，最先導入模型中的絕緣材料由經過模型的一個或多個入口連續進入其內的絕緣材料沿所述模型推進。
由於在連續時間t＞t0連續絕緣材料部分進入模型中，所以在給定時間t0進入模型中的絕緣材料部分產生流程線(flow line)，因為沿模型前進部分的速度在模型、電極和芯軸的壁相應之處低於包含在模型、電極和芯軸壁之間的中心區相應之處部分的速度，所以所述流程線變成基本呈拋物線形狀。
本申請人已經認識到，放電路徑優選是沿著一條或多條所述流程線或是沿著兩條或者多條所述流程線的焊接區。如本技術領域中人所共知，正在前進的熔體前部無論何時相遇焊接線總會形成(例如參見「聚合物加工原理」，Zehev Tadmor，Costas G.Gogos-Wiley-IntersciencePublication，1979，第594頁)。
另外，本申請人已經認識到，上述用絕緣材料填充模型以獲得彈性套管電絕緣部件的方法在絕緣材料內引起顯著的各向異性。所述各向異性至少部分是由於下述事實引起的，即通過在連續瞬間進入模型的絕緣材料部分使絕緣材料的每一部分沿模型前進。眾所周知，由於流量條件引起的分子取向，橡膠產品可呈現其物理性能的各向異性和不均勻性(例如參見「腈橡膠中模型—流量引發的各向異性」，W.V.Chang，P.H.Yang，R.Salovey-橡膠化學和工藝第54卷-1981年5/6月，n.2，第449頁)。
在彈性套管的電絕緣部件使用條件期間，各向異性是特別危險的。而且，因為通過在將絕緣材料填入模型的步驟之後立即進行固化的步驟，使得以前形成的各向異性仍在絕緣材料中保持「凍結」，所以這種各向異性不能調節或者至少部分不能減少。
因此，本申請人已經認識到，將絕緣材料填入模型的步驟顯著影響到電纜接頭的絕緣部件被擊穿的危險。
特別是本申請人已經認識到，在用絕緣材料填充模型期間，為了基本上避免形成所述各向異性並由此減少彈性套管被擊穿的危險，絕緣材料向模型中的輸送必須儘可能均勻。
更加特別的是本申請人已經認識到，通過避免由連續瞬間進入模型的絕緣材料部分使每一部分的絕緣材料沿著模型壁推進來進行模型的填充可以顯著減少所述各向異性的形成。本申請人已經認識到，這是特別危險的，尤其是在電極軸向端附近，在該處電場梯度到達其最大值，並且在填充步驟一開始進給的絕緣材料和在連續瞬間進給的絕緣材料之間的不均勻性非常高。
本申請人已經發現，通過以這樣的方式，即進入模型的每一部分絕緣材料都重疊前一瞬間進入模型的絕緣材料部分以實施填充模型的步驟，可基本避免或者至少顯著減少所述各向異性的形成。這樣，進入模型中的最後材料具有與先前導入模腔內的材料相同的熱量和流變史。
更詳細地，為了避免上述各向異性的形成，本申請人已經發現，填充模型以獲得彈性套管絕緣部件的步驟必須動態進行，即在導入所述模型的步驟期間，電極和應力控制屏蔽層設在支撐部件上(例如芯軸)。
實際上，根據上述現有技術文獻，填充模型的步驟通過將絕緣材料擠壓或注射到模型中靜態完成，在模型中靜態裝有彈性套管的電極和應力控制屏蔽層，以使進入模型的所述絕緣材料逐漸填充包含在模型壁、所述電極壁、支撐部件壁以及應力控制屏蔽層壁之間的空間。
相反，根據本發明，因為在所述支撐部件前進到模型中時，絕緣材料進給到模型，以便使絕緣材料逐漸填充在模型壁和裝有電極和應力控制屏蔽層的支撐部件壁之間限定的自由空間，所以填充模型的步驟是以動態方式進行的。
因此，根據本發明，進入模型的每一部分絕緣材料都均勻地分布在模型的基本橫截面上，並且重疊已存在於模型中的絕緣材料部分，從而避免對絕緣材料部分的任何推動作用，並由此避免產生任何機械/熱應力。結果，有利地避免或是顯著減少上述流程線的形成。
因此，在第一方面本發明涉及一種用於製造電纜接頭彈性套管的方法，所述套管包括·電場控制部件；·圍繞所述電場控制部件的電絕緣部件，以及·設在所述電絕緣部件軸向端的至少兩個應力控制屏蔽層，所述方法包括步驟·在支撐部件上設置所述電場控制部件和所述應力控制屏蔽層；·將所述支撐部件導入用於模製所述電絕緣部件的模型中，所述電絕緣部件由電絕緣材料製成；·用所述電絕緣材料填充所述電場控制部件徑向外部空間和包含在所述電場控制部件和所述應力控制屏蔽層之間的空間，所述填充步驟在所述導入步驟期間進行，以及·固化所述電絕緣材料，以獲得所述彈性套管的所述電絕緣部件。
優選的是，該支撐部件移動進入所述模型中，並且相對於所述模型同軸地插入。
更優選的是，所述支撐部件沿基本垂直方向移入模型內。這樣做時，因為用絕緣材料填充模型的步驟是配合支撐部件在模型內前進進行的，所述前進通過支撐部件垂直進入模型進行，所以使得進入模型中的絕緣材料每一部分都重疊在前一瞬間進入的絕緣材料部分上。因為絕緣材料的每一部分只是重疊在先前進入模型的部分上，而且這種附著不會引起或顯著減少模型填充期間絕緣材料內部流程線的形成，所以這是特別有益的。
優選的是，用絕緣材料填充模型的步驟包括擠壓所述絕緣材料的步驟。另一方面，用絕緣材料填充模型的步驟包括注射絕緣材料的步驟。
根據本發明的第一實施例，絕緣材料沿第一方向填充到模型中，而支撐部件沿基本上垂直於所述第一方向的第二方向導入到所述模型中。所述第二方向優選為基本垂直方向。
根據本發明的另一實施例，絕緣材料沿與支撐部件導入到模型中的方向一致的方向填充到模型中，即絕緣材料沿與前進到模型中的支撐部件相同的方向填充到模型中。根據所述實施例，用絕緣材料填充模型和將支撐部件導入到模型中可以以相同或相反的方向(verse)進行。
根據本發明，用絕緣材料填充模型的步驟包括將所述絕緣材料均勻分布在所述模型橫截面上的步驟。為了獲得均勻的模型填充以使進入模型的絕緣材料填滿電極周圍和包含在該電極、支撐部件和應力控制屏蔽層之間的自由空間又在絕緣材料中不引起機械/熱應力，所述情況是非常重要的。
根據本發明，用絕緣材料填充模型的步驟與用所述絕緣材料必須填充、和圍繞電極並包含在電極、支撐部件和應力控制屏蔽層之間的自由空間的容積相關。
更詳細地，因為使裝有電極和應力控制屏蔽層的支撐部件前進到模型中，同時在所述支撐部件前進期間絕緣材料的進入保持不變，所以面對絕緣材料入口的自由空間容積在支撐部件前進過程中是變化的。
因此，為了完全並均勻地填充所述容積，考慮到其變化，所述填充步驟可以通過保持要進給到模型中的絕緣材料的流量基本恆定和改變支撐部件的前進速度來進行。根據所述使用條件，當面對入口的自由空間容積減少時，要使支撐部件的前進速度增加。這是由於，因為絕緣材料的流量在填充步驟期間保持基本恆定，所以支撐部件的較高速度為填充絕緣材料提供更大自由空間。相反，當面對入口的自由空間容積增大時，要使支撐部件的前進速度減小，以便能提供更大量的絕緣材料。
另一方面，填充步驟可以通過保持支撐部件的前進速度基本恆定和相對於上述容積變化改變要進給到模型中的絕緣材料流量來進行。因此，根據所述使用條件，當面對入口的自由空間容積增大時，要使絕緣材料的流量也增加。這是由於，因為支撐部件的前進速度在填充步驟期間保持基本恆定，所以要填充絕緣材料較大的自由空間需要為此提供較高的絕緣材料流量。相反，當面對入口的自由空間容積減小時，要使絕緣材料的流量減小，以便提供較低量的絕緣材料。
本發明的方法還包括固化絕緣材料獲得彈性套管絕緣部件的步驟。所述固化步驟在填充步驟結束，支撐部件完全導入到模型中時進行。固化步驟根據本領域中已知的任何方法通過提供用於使所述絕緣材料交聯的合適熱量進行。
本發明的方法可以進一步包括固化的絕緣材料冷卻步驟。
本發明的方法可以進一步包括將支撐在支撐部件上的彈性套管從所述模型中移出的步驟和依次將所述彈性套管從所述支撐部件上釋放的步驟。
在另一方面，本發明涉及一種用於製造電纜接頭彈性套管的裝置，所述套管包括·電場控制部件；·圍繞所述電場控制部件的電絕緣部件，以及·設在所述電絕緣部件軸向端的至少兩個應力控制屏蔽層，所述裝置包括·用於夾持和移動支撐部件的夾緊操作裝置，該支撐部件配有所述電場控制部件和所述兩個應力控制屏蔽層；·用於定位模型的託架(housing)，該模型用於模製所述電絕緣部件；·用於將所述支撐部件導入所述模型的控制單元。
現在結合附圖對本發明做進一步的描述，其中

圖1示出兩根電纜接合區的部分軸向截面的示意側視圖；圖2到4示出與用絕緣材料填充模型步驟有關的連續操作條件的示意圖，用於根據本發明的第一實施例製造彈性套管的絕緣部件；圖5到10示出與用絕緣材料填充模型步驟有關的連續操作條件的示意圖，用於根據本發明的第二實施例製造彈性套管的絕緣部件；圖11到17示出與用絕緣材料填充模型步驟有關的連續操作條件的示意圖，用於根據本發明的第三實施例製造彈性套管的絕緣部件；圖18示出用於根據本發明的第一實施例製造彈性套管絕緣部件的裝置部分橫截面示意側視圖；圖19到21示出用於根據本發明的第一實施例製造彈性套管絕緣部件的裝置部分橫截面示意前視圖，所述裝置示出在其不同和連續操作條件下的情況；圖22示出由本發明獲得的彈性套管部分橫截面的縱向示意圖，以及圖23部分示出在電極頂端相應之處電場通量線的分布。
為了使描述簡單，在附圖中，相同的附圖標記對應於相似或相同的部件。
在本說明書中，術語高壓是指等於或高於45kv的電壓(在本領域中有時也用於甚高壓來定義高於大約150或220kv和到500kv或更高的電壓)；使用術語中壓是指一般大約10到大約45kv的電壓，而術語低壓是指低於10kv一般大於100V的電壓。
在圖1中，附圖標記10表示一對單芯型電纜11、12電氣連接的接頭。
如上所述，接頭10通過將所述電纜11、12的端部同軸相互面對設置獲得，所述電纜端部以交錯方式逐漸剝離其相關包覆層，該包覆層構成預定部分露出的相應導體13、14的部分。
通過對每根電纜在給定長度上依次露出絕緣層15、16，外部半導體層17、18，金屬屏蔽層(圖1中未示出)和外部聚合物護套19、20，以去除所述電纜11、12的包覆層。內部半導體層(圖1中未示出)徑向位於絕緣層的內部，其不必以交錯方式去除。
對每根導體13、14露出的端部進行首尾相連的電氣連接和機械連接，例如通過金屬部件21(例如壓夾)或者通過焊接區(未示出)。
接合區由彈性套管25覆蓋，該彈性套管在電纜11、12相互連接之前滑動裝到其中一根電纜的一端，並且一旦導體13、14的電氣連接和機械連接完成之後便依次置於所述接合區上。
套管25包括半導體電極26，該半導體電極置於接合區相應之處，至少部分與電纜11、12的絕緣層15、16相接觸。
套管25還包括其內部嵌有所述電極26的絕緣部件27，所述絕緣部件軸向延伸，以便與所述絕緣層15、16的大部分相接觸。
套管25還包括半導體部件28和絕緣屏蔽層29，所述半導體部件28包括兩個杯型應力控制屏蔽層28a、28b。
應力控制屏蔽層28a、28b具有傳遞電場的功能，它們部分接觸電纜11、12的絕緣層15、16和外部半導體層17、18。
由半導體材料製成的絕緣屏蔽層29與應力控制屏蔽層28a、28b電氣連接，以便恢復電纜11、12的半導體層在接合區的連續性。
如上所述，所述套管25通過使用已知任何技術，例如通過可拆支撐部件置於接合區相應之處，以便形成絕緣層15、16外露部分的覆蓋層。
圖2到4示意示出根據本發明的第一實施例用絕緣材料填充模型製造彈性套管絕緣部件的步驟。
更詳細地，圖2到4示出部分縱截面的示意前視圖，描述某些在不同和連續瞬間所述填充步驟的操作條件。
參照圖2，示出配有電極26和兩個應力控制屏蔽層28a、28b的支撐部件30(例如芯軸)，只要導入步驟一開始便被導入模型31中。
根據本發明的所述第一實施例，模型31是設有側壁31a、第一開口端31b和第二封閉端的管狀部件，該第一開口端適於將支撐部件30導入模型中，而第二封閉端則設有底壁31c。
兩個應力控制屏蔽層28a、28b分別通過兩個夾持部件32a、32b同軸固定到支撐部件30上。所述夾持部件32a、32b優選由金屬製成，它們是所述應力控制屏蔽層28a、28b的外殼。
另外，在支撐部件30的一端，即在不進入模型31的一端，支撐部件還配有與在導入步驟結束進入模型31的夾持部件32a鄰接的板33。所述板33主要具有在支撐部件30完全導入模型33內時將其封閉的功能。
如圖2所示，支撐部件30和模型31置於基本垂直方向並同軸設置(如X-X軸所示)。
根據本發明的所述第一實施例，模型開口端31b設有適合用絕緣材料35(在圖3和4中示出)進給模型31的環形通道34。
通道34與進給導管36相連接，該導管用來將絕緣材料35進給到模型31中。
進給導管36優選與一個或多個用於獲得絕緣材料36的擠壓機(未示出)相連。另一方面進給導管36與一個或多個注射器(未示出)相連。
通道34優選呈環形。
通道34優選與支撐部件30同軸。
通道34的平伏平面(equatorial plane)優選基本垂直於支撐部件進入模型31的前進方向(用箭頭A表示)。
另外，環形通道34設有通道34與模型內部容積(即空腔)流體連通的狹縫37。該狹縫37具有將進入進給導管36中的絕緣材料35分送到模型31橫截面上的功能。
相對於通道34的平伏平面，狹縫37優選設在所述通道的徑向圓周內側面。
所述狹縫優選連續設在通道的整個圓周側面上。
所述狹縫的尺寸優選沿通道的所述徑向圓周內側面變化。更詳細地，所述狹縫的橫向尺寸，即狹縫垂直於通道平伏平面的平面尺寸(所述橫向尺寸限定進給到模型中的絕緣材料數量)在進給導管36附近達到其最小值，而在離開進給導管時增大，在與所述進給導管位置完全相反的位置相應之處達到其最大值。
在圖3中，示出部分導入模型31中的支撐部件30，即圖3示出在與圖2所示的連續瞬間將支撐部件導入模型的步驟和用絕緣材料填充模型的步驟。
更詳細地，圖3示出絕緣材料35進入進給導管36(如箭頭B所示)，填充環形通道34以及由於狹縫37的存在，因而填充模型，即由模型內壁、電極26壁、應力控制屏蔽層28a、28b壁和支撐部件30壁限定的自由容積。
在圖4中，示出在導入步驟和填充步驟結束時，支撐部件30完全導入模型31中，上述自由容積已經被絕緣材料35完全填滿。
圖4還示出板33是怎樣與模型開口端31b相互機械作用來適當地封閉模型31的。
支撐部件30沿X-X方向導入模型31優選是通過將支撐部件向下(箭頭A)移動到模型內來完成的。另一方面，根據本發明的導入步驟是通過將支撐部件向上移動到模型內來完成的，即它們相對於圖2-4中所示旋轉180°。
圖5到10示意示出根據本發明的第二實施例用絕緣材料填充模型製造彈性套管絕緣部件的步驟。
更詳細地，圖5到10示出部分縱截面的示意前視圖，描述某些在不同和連續瞬間所述填充步驟的操作條件。
根據所述第二實施例，模型設有用於將絕緣材料導入模腔中的輸送器。因此，該模型具有兩個不同的功能a)將絕緣材料輸送到模型內；b)將用於模製彈性套管絕緣部件的支撐部件(沿箭頭A方向前進)接收到其內部容積內。這意味著，根據所述實施例，絕緣材料的輸送和模製步驟都由同一裝置40完成，該裝置40作為輸送器和模型工作。
更詳細地，裝置40(見圖5)包括基本為管狀的第一部件41，在使用條件下，該部件置於垂直方向並設置成可將支撐部件30同軸接收在其內部。
第一部件41，即模型包括側壁41a、適於導入支撐部件30的開口端41b和設有杯型底壁41c的封閉端。
另外，裝置40包括基本為管狀的第二部件42，該部件同軸圍繞所述第一部件41，以便在所述第一和第二部件之間獲得用於將絕緣材料35輸送到模型中的間隙43。
所述第二部件42，即輸送器包括側壁42a，適於導入支撐部件30的開口端42b和開口的杯型底端42c，該杯型底端與用於將絕緣材料35進給到模型41中的進給導管44相連。
進給導管44優選與一個或多個擠壓機(未示出)相連。另一方面，進給導管44與一個或多個注射器(未示出)相連。
在圖6中示出部分導入模型41的支撐部件30，並且包含在模型41內壁、應力控制屏蔽層28b壁和支撐部件30壁之間的空間隨時可以填充進入進給導管44的絕緣材料35，如箭頭C所示。
在圖6中，絕緣材料35正在沿間隙43移動(如箭頭D所示)並且逐漸將其填滿。
根據所述第二實施例，進給導管44，並由此與其連接的擠壓或注射裝置設在模型41的底端41c。而且，由於這種構型，模型41的底端41c呈杯型是有利的，以使通過進給導管44進入的絕緣材料可以均勻地分布到間隙43內。
圖7係指相對於圖6所示使用條件在連續瞬間的使用條件，描述絕緣材料35在包含在模型41內壁、應力控制屏蔽層28b壁和支撐部件30壁之間的空間的填充。
圖7清楚示出，當輸送器42完全填滿絕緣材料時，由於模型壁相對於輸送器壁具有不同的縱向延伸，所以絕緣材料開始填充模型41。實際上，因為模型壁的縱向延伸小於輸送器壁的縱向延伸，所以絕緣材料溢到模型41中。因此，當將支撐部件導入模型不斷提供要填充的自由容積時，便發生模型逐漸填充。
圖8和9示出根據本發明填充步驟的兩個連續瞬間。特別是圖9示出不再存在要填充的自由容積和模型填充步驟完成的瞬間。
在圖10中，示出支撐部件30完全導入模型41而且板33與裝置40機械連接以完成該裝置的封閉。
支撐部件30沿X-X方向導入模型41優選是通過向下(箭頭A)將支撐部件移動到模型內來完成的。另一方面，根據本發明的導入步驟是通過將支撐部件向上移動到模型內來完成的，即它們相對於圖5-10中所示旋轉180°。
本發明的第二實施例在顯著減少彈性套管絕緣部件中任何焊接區的形成方面尤其有益。實際上，輸送器42的存在使絕緣材料能分布在模型的橫截面上，而不需要如參照圖2到4所述，為了通過環形通道將所述絕緣材料分為兩個不同物流。
圖11到16示意示出根據本發明的第三實施例用絕緣材料填充模型製造彈性套管絕緣部件的步驟。
更詳細地圖11到16示出部分縱截面的示意前視圖，描述某些在不同和連續瞬間所述填充步驟的操作條件。
根據所述實施例，使用裝置50，該裝置包括(見圖11)基本為管狀的第一部件51和基本為管狀同軸圍繞所述第一部件51形成輸送絕緣材料35的間隙53的第二部件52。
依據所述第三實施例，在填充步驟開始，將支撐部件30放入裝置50內，該裝置具有輸送絕緣材料35進入(如圖12中箭頭C所示)進給導管55的功能。模型54與所述裝置50相關連，並用來將支撐部件30接收於其中，以便進行彈性套管絕緣部件的模製。
更詳細地，如圖12所示，進給導管55與所述裝置50的所述第二部件52相連接，以便將絕緣材料35輸送到在所述第一部件51和第二部件52之間限定的間隙53內。
依據所述實施例，如箭頭E所示，當絕緣材料35沿間隙35輸送時(如箭頭D所示)，引起支撐部件30從裝置50中退出並進入模型54。
圖13到15示出本發明填充步驟的不同和連續瞬間。
圖16示出在本發明填充步驟結束完全導入模型54的支撐部件30。
圖17示出在絕緣部件固化步驟之前將模型54從裝置50上拆開的步驟。另一方面，將模型54從裝置50上拆開的步驟可以在固化步驟之後進行。
支撐部件30沿X-X方向導入模型54優選是通過向下(箭頭E)將支撐部件移動到模型內來完成的。另一方面，根據本發明的導入步驟是通過將支撐部件向上移動到模型內來完成的，即它們相對於圖11-17中所示旋轉180°。
圖18示出裝置60的部分橫截面示意側視圖，該裝置用於製造上面結合圖2到4所述的本發明第一實施例的彈性套管絕緣部件。
根據圖18所示的實施例裝置60，包括包含框架61，該框架包括基座62、兩個垂直部件63(在圖18中只示出一個)和兩個橫向部件64(在圖18中只示出一個)。
另外，裝置60還包括控制單元，該單元含有一些合適的裝置(例如馬達機組和液壓迴路)，它們可用來使所述裝置的任何活動部件都能運動。
更詳細地，基座62配置有託架65，其適於將模型31定位在與所述基座62基本垂直的位置。
橫向部件64基本垂直於垂直部件63，並且可以沿著所述垂直部件63垂直移動(如箭頭F所示)。
所述橫向部件64的直線運動優選通過馬達機組66來完成。
橫向部件64配有夾緊操作裝置67(例如鎖定緊固件)，在本發明的製造過程中該夾緊操作裝置夾持支撐部件30並使其運動。
夾緊操作裝置67優選沿橫向部件64水平移動(如箭頭G所示)，以使支撐部件30可與模型31同軸設置，並導入其內。
所述夾緊操作裝置67的直線運動優選通過液壓迴路68來實現。
根據本發明裝置的第一實施例，已裝有電極和應力控制屏蔽層的支撐部件由夾緊操作裝置67夾持並逐漸導入模型31內。
如上面參照圖2到4所述，當支撐部件通過橫向部件64的下降作用(如圖18中箭頭F所示)導入模型中時，絕緣材料35便通過進給導管36進給到通道34中，並由此導致填充包含在支撐部件、電極、模型和應力控制屏蔽層各壁之間的自由空間。
在填充步驟結束，支撐部件已完全導入模型中時，在給定時間內通過模型向絕緣材料提供熱量，這對於實施所述絕緣材料的固化步驟是必要的。
為了實施固化步驟，模型31包括有向絕緣材料提供合適熱量的加熱迴路(在圖中未示出)。例如，所述迴路可包括多根插入模型壁中並使加熱流體在其內部流動的導管。
在固化步驟結束，本發明的過程還可包括冷卻步驟，該步驟例如可通過使用上述加熱迴路並使冷卻劑在其導管中流動來完成。
接著，支撐部件30通過橫向部件64的垂直運動(如箭頭F所示)升高並與夾緊操作裝置67脫離，使得彈性套管25能通過將夾持部件32a、32b和板33從支撐部件30取下而得以釋放。
圖19到21示出裝置70另一實施例的部分橫截面示意前視圖，用於製造上面參照圖11到17所述本發明第三實施例的彈性套管絕緣部件。
圖19到21示出在其操作不同和連續瞬間的裝置70。
裝置70包括框架71，該框架包括如參照圖18所述與基座部件73相連的垂直部件72(在圖19中只示出兩個)。另一方面，框架71可固定到頂棚上，從而不需要基座部件73。
設置垂直部件72，以支撐用於輸送和模製絕緣材料的裝置50。更詳細地，所述裝置50與垂直部件72的上端相連，而橫向部件74設置成沿著至少一個所述垂直部件72作垂直移動(如箭頭H所示)。
所述橫向部件80的直線運動優選通過馬達機組75來實現。
橫向部件74配有夾緊操作裝置80，在本發明的製造過程中該夾緊操作裝置夾持支撐部件30，並與裝置50同軸設置支撐部件30且將支撐部件30導入所述裝置50中。
夾緊操作裝置80可沿橫向部件74水平移動(見箭頭L)，例如通過液壓環路(未示出)。
另外，裝置70還包括在固化步驟結束時使模型54沿垂直部件72作垂直運動的馬達機組81。
根據所述實施例，模型的填充如前面參照圖11到17所述的實施。
如上面參照圖18所述，已裝有電極和應力控制屏蔽層的支撐部件30由夾緊操作裝置80夾持並逐漸導入裝置50內。
當支撐部件通過橫向部件74的升高(如圖19中箭頭H所示)導入裝置50中時，便通過進給導管55將絕緣材料35進給到裝置50中，並由此導致填充包含在支撐部件、裝置50內壁(即第一部件51的內壁)、電極壁以及應力控制屏蔽層壁之間的自由空間。
在填充步驟結束，支撐部件已完全導入裝置50時(如圖20所示)，為了完成固化步驟，經由所述裝置50向絕緣材料提供適當的熱量。
在固化步驟結束時，任選在完成冷卻步驟之後，通過橫向部件74的垂直運動(如圖19中箭頭H所示)將支撐部件30降低(如圖21所示)，再將彈性套管25從支撐部件30釋放出來。
關於包含在模型壁、電極壁、支撐部件壁以及應力控制屏蔽層壁之間的自由容積的填充步驟，下面參照如圖2到4所示本發明第一實施例所述的實施所述步驟。顯而易見，所述實施例給出的任何信息都能適當地轉用到本發明的任何其他實施例。
如圖2所示，在絕緣材料的入口由於保持與模型31開口端31b對應的相同高度而無變化時，便導致支撐部件30(配有電極26和應力控制屏蔽層28a、28b)前進(如箭頭A所示)到模型31中。如圖2所示，絕緣材料通過設在環形通道34的狹縫37進入模型31內。
因此，由於電極和應力控制屏蔽層的存在，上述自由容積在本發明填充步驟的不同和連續瞬間面對狹縫37，因而在支撐部件30前的過程中是變化的。
為了完全和均勻地對計入其變化的所述容積進行填充，根據第一使用條件，可通過使進給到模型內的填充材料的流速保持基本恆定並改變支撐部件的前進速度來實施所述填充步驟。這意味著，例如當面對狹縫的自由空間容積減小時，支撐部件的速度便增加，而當面對狹縫的自由空間的容積增大時，支撐部件的速度則減小。支撐部件的速度與擠壓機的流速成正比，而與模型中要填充的體積的導數成反比，即與絕緣部件外形每長度單位的體積成反比。
另一方面，根據另一使用條件，填充步驟可以通過使支撐部件的前進速度保持基本恆定並且通過相對於上述容積的變化來改變進給到模型中的絕緣材料的流量來實施。因此，當面對狹縫的自由空間容積增大時，絕緣材料的流量便增加，而當面對狹縫的自由空間容積減小時，絕緣材料的流量則降低。
為了更好地說明所述使用條件，現通過下面的操作實例來解釋本發明。
例1(發明)圖22示出彈性套管，並且特別示出包含在支撐部件、模型壁、電極壁和應力控制屏蔽層壁之間的空間幾何形狀，也就是達到彈性套管絕緣部件的形狀。
將絕緣部件分成多個橫截面，每一橫截面都設在從絕緣材料進給點計算的預定距離Xi處，即從通道34狹縫37的高度X0計算的預定距離Xi處。
更詳細地，所述橫截面表示要填充絕緣材料的絕緣部件的多個容積。下面表1表示每一橫截面(表示為Xi)相對於X0的位置。
參照圖22，模型內徑為60mm，要填充的自由容積，即絕緣部件的體積為4.683dm3。
填充模型的步驟按照本發明的第一實施例(如參照圖2到4公開的)並通過使用進給到模型中的絕緣材料的恆定流量來實施。
環形通道34通過單螺旋擠壓機(L/D＝10；D＝90mm；螺旋轉速＝10rpm)填充。擠壓機的流速設定為0,611dm3/min恆定值。
表1示出與每一橫截面相關的填充容積。更詳細地，對應於給定橫截面的容積值為包含在該橫截面和前一橫截面之間要填充的容積。例如，對應於橫截面S1的數值1,169dm3表示包含在S1和S0之間的容積。
另外，表1還示出支撐部件30在其進入模型中時的速度。更詳細地，對應於給定橫截面的速度值為支撐部件向其傳遞用於填充包含在該橫截面和前一橫截面之間的容積的前進速度。例如，對應於橫截面S1的數值26.30mm/min表示在恆定流速0.611dm3/min下必須傳遞到支撐部件用於填充包含在S1和S0之間的容積的速度。
可以注意的是，相對於在S2的速度值，在橫截面S1和S3相應之處，支撐部件的速度顯著低。這是由於當導入模型內的支撐部件引起橫截面S0面對狹縫37時，在那一瞬間絕緣材料能夠進入由彈性套管杯型應力控制屏蔽層限定的平截頭圓錐形區。事實上，必須注意的是，在那一瞬間之前，因為應力控制屏蔽層的存在，它實際上阻寒了狹縫37，所以絕緣材料被阻止填充絕緣部件的平截頭圓錐形區(即杯型應力控制屏蔽層下面的平截頭圓錐形區)。
另外，根據本發明的另一使用條件，在支撐部件前進的給定瞬間，為了使絕緣材料能填充那一瞬間之前不能進入的模型區，支撐部件甚至可以停止(因此速度等於零)。
表1

例2(發明)參照例1的圖22，填充模型的步驟按照本發明第一實施例(如參照圖2到4所公開的)並通過採用支撐部件進入模型的恆速來實施。
支撐部件的速度設定為45mm/min恆定值。
環形通道由單螺旋擠壓機(L/D＝10；D＝90mm)進料。
與表1類似，表2示出與每一橫截面相關要填充的容積。
另外，表2還示出在支撐部件前進到模型內的過程中為給定橫截面確定擠壓機流速，以填充包含在該橫截面和前一橫截面之間的容積。例如，對應於截面S1的數值1.04dm3/min表示在恆速45mm/min時擠壓機的流速，這對於填充包含在S1和S2之間的容積是必要的。
表2

權利要求
1.一種用於製造電纜(11，12)接頭的彈性套管(25)的方法，所述套管(25)包括·電場控制部件(26)；·圍繞所述電場控制部件(26)的電絕緣部件(27)，以及·設在所述電絕緣部件(27)的軸向端的至少兩個應力控制屏蔽層(28a，28b)，所述方法包括步驟·在支撐部件(30)上設置所述電場控制部件(26)和所述應力控制屏蔽層(28a，28b)；·將所述支撐部件(30)導入用於模製所述電絕緣部件(27)的模型(31，41，54)中，所述電絕緣部件(27)由電絕緣材料(35)製成；·用所述電絕緣材料(35)填充所述電場控制部件(26)的徑向外部空間和包含在所述電場控制部件(26)和所述應力控制屏蔽層(28a，28b)之間的空間，所述填充步驟在所述導入步驟期間進行，以及·固化所述電絕緣材料(35)，以獲得所述彈性套管(25)的所述電絕緣部件(27)。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述導入步驟通過同軸地將所述支撐部件(30)移入所述模型(31，41，54)中來實施。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述導入步驟通過沿基本垂直方向(A，E)移動所述支撐部件(30)來實施。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述填充步驟包括擠壓所述電絕緣材料(35)的步驟。
5.如權利要求1所述的方法，其中根據沿第一方向(B)將所述電絕緣材料(35)填充到所述模型(31)中，而根據第二方向(A)將所述支撐部件(30)導入到所述模型(31)中，所述第二方向(A)基本垂直於所述第一方向(B)。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述第二方向(A)為基本垂直方向。
7.如權利要求1所述的方法，其中將所述絕緣材料(35)填充到所述模型(41，54)中的方向(C)與所述支撐部件(30)導入所述模型(41，54)中的方向(A，E)相對應。
8.如權利要求7所述的方法，其中將所述絕緣材料(35)填充到所述模型(54)中的方向(C)與所述支撐部件(30)導入所述模型(54)中的方向(E)相對應。
9.如權利要求7所述的方法，其中將所述絕緣材料(35)填充到所述模型(41)中的方向(C)與所述支撐部件(30)導入所述模型(41)中的方向(A)相反。
10.如權利要求1所述的方法，其中所述填充步驟包括將所述絕緣材料(35)分布在所述模型(31，41，54)的橫截面上的步驟。
11.如權利要求1所述的方法，還包括使所述填充步驟與用所述絕緣材料(35)要填充的空間容積相關的步驟。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述相關步驟包括相對於所述容積改變所述支撐部件(30)進入所述模型(31，41，54)中的前進速度的步驟。
13.如權利要求12所述的方法，其中所述相關步驟包括保持進給到所述模型(31，41，54)中的所述絕緣材料(35)流速基本恆定的步驟。
14.如權利要求11所述的方法，其中所述相關步驟包括相對於所述容積改變所述絕緣材料(35)流速的步驟。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述相關步驟包括保持所述支撐部件(30)進入到所述模型(31，41，54)中的前進速度基本恆定的步驟。
16.如權利要求1所述的方法，其中所述固化步驟包括為使所述絕緣材料(35)交聯提供熱量的步驟。
17.如權利要求1所述的方法，還包括在所述固化步驟之後冷卻所述絕緣材料(35)的步驟。
18.如權利要求1所述的方法，還包括將支撐在所述支撐部件(30)上的所述彈性套管(25)從所述模型(31，41，54)中移出的步驟。
19.如權利要求1所述的方法，還包括將所述彈性套管(25)從所述支撐部件(30)上釋放的步驟。
20.一種用於製造電纜(11，12)接頭的彈性套管(25)的裝置(60，70)，所述套管(25)包括·電場控制部件(26)；·圍繞所述電場控制部件(26)的電絕緣部件(27)，以及·設在所述電絕緣部件(27)軸向端的至少兩個應力控制屏蔽層(28a，28b)，所述裝置(60，70)包括·用於夾持和移動支撐部件(30)的夾緊操作裝置(67，80)，所述支撐部件(30)設有所述電場控制部件(26)和所述兩個應力控制屏蔽層(28a，28b)；·用於模型(31，54)定位的託架(65)，所述模型(31，54)用於模製所述電絕緣部件(27)；·用於將所述支撐部件(30)導入到所述模型(31，54)中的控制單元(66，68，75，81)。
21.如權利要求20所述的裝置(60，70)，還包括至少一個垂直部件(63，72)，沿所述垂直部件(63，72)使所述夾緊操作裝置(67，80)移動(F，H)。
22.如權利要求21所述的裝置(60，70)，還包括至少一個用於將所述夾緊操作裝置(67，80)連接到所述垂直部件(63，72)上的橫向部件(64，74)。
23.如權利要求22所述的裝置(60，70)，其中所述的控制單元(66，68，75，81)包括至少一個用於移動所述橫向部件(64，74)的馬達機組(66，75)。
24.如權利要求23所述的裝置(60，70)，其中所述至少一個馬達機組(66，75)沿垂直方向(F，H)移動所述橫向部件(64，74)。
25.如權利要求20所述的裝置(60，70)，其中所述控制單元(66，68，75，81)包括至少一個用於移動所述夾緊操作裝置(67，80)的液壓迴路(68)。
26.如權利要求25所述的裝置(60，70)，其中所述至少一個液壓迴路(68)沿基本水平方向(G，L)移動所述夾緊操作裝置(67，80)
27.如權利要求20所述的裝置(60，70)，還包括用於為所述模型(31，54)提供預定熱量的加熱裝置。
28.如權利要求20所述的裝置(60，70)，還包括用於冷卻固化的絕緣材料的冷卻裝置。
全文摘要
本發明涉及一種用於製造電纜接頭彈性套管的方法，該套管包括電場控制部件，圍繞電場控制部件的電絕緣部件，以及至少包括兩個應力控制屏蔽層的半導體部件。本發明的方法包括步驟在支撐部件上設置電場控制部件和兩個應力控制屏蔽層；將支撐部件導入到用於模製電絕緣部件的模型中；用所述電絕緣材料填充所述電場控制部件和所述應力控制屏蔽層的徑向外部空間，填充步驟在所述導入步驟期間進行；固化電絕緣材料以獲得彈性套管的電絕緣部件。本發明還涉及用於實施所述製造方法的裝置。
文檔編號H02G1/14GK1695281SQ02829826
公開日2005年11月9日 申請日期2002年10月30日 優先權日2002年10月30日
發明者U·瓦勞裡, F·波塔斯 申請人:皮雷利&C.有限公司