專(zhuān)利名稱(chēng)：電連接件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到對(duì)電連接件進(jìn)行保護(hù)。所說(shuō)的連接件可位于兩條或多條電纜之間(即是串聯(lián)或分支接頭)、可位于兩個(gè)或多個(gè)諸如變壓器及配電裝置之類(lèi)的其它電氣設(shè)備之間，上述連接件還可包括另一條電纜或者位于電纜與包括有電纜適配器和端頭的設(shè)備之間。上述連接件通常需要加以保護(hù)以免潮氣進(jìn)入互連的導(dǎo)線內(nèi)并且需要在該連接件周?chē)峁╇娊^緣。此外，當(dāng)電壓超過(guò)約10KV時(shí)，通常還希望有某種形式的電應(yīng)力控制。本發(fā)明普遍適用于通常約為1至10KV的低壓下的電連接件，通常約為10至36KV的中壓下的電連接件以及通常大于36KV的高壓下的電連接件。
存在有用于保護(hù)上述連接件的多種技術(shù)，其中某些技術(shù)更適用于一定的電壓范圍而不適用于其它的電壓范圍，并且，某些技術(shù)例如適用于諸如聚合物之類(lèi)的一種材料制成的電纜而不適用于例如紙質(zhì)電纜之類(lèi)的其它電纜。上述技術(shù)中包括有聚合物的熱裝冷縮系統(tǒng)、合成橡膠的推進(jìn)穿軋系統(tǒng)、合成橡膠的保持系統(tǒng)、卷帶系統(tǒng)、熱瀝青填充系統(tǒng)以及樹(shù)脂低溫澆注系統(tǒng)。其內(nèi)容已公布于國(guó)際申請(qǐng)文件第WO95/11543號(hào)的未決的Reychem的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第08/138360號(hào)公開(kāi)了一種電力電纜接頭，這種接頭填充有諸如凝膠之類(lèi)業(yè)已發(fā)現(xiàn)有非常良好性能的可壓縮密封材料。
本發(fā)明具體涉及到位于電纜與其它電氣設(shè)備之間的連接件，其中，使用了可壓縮的并且最好能油膨脹的聚合物密封材料，以便在該連接件周?chē)纬擅芊獠⑻峁╇娊^緣，并且，以一法拉第盒的方式將一導(dǎo)電部件設(shè)置在上述連接件周?chē)?br> 因此，依照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種包封件，它設(shè)置成能包封住兩個(gè)導(dǎo)電組件之間的連接件，上述包封件包括一剛性外罩以及一設(shè)置在該外罩內(nèi)的導(dǎo)電部件，此導(dǎo)電部件設(shè)置成能在使用中與所述連接件作電接觸并以密封的方式包封住該連接件，其中，上述導(dǎo)電部件與外罩之間的空間內(nèi)在使用時(shí)基本上填滿了可壓縮的密封材料，并且，上述導(dǎo)電部件是彈性的，從而能在使用中基本上防止有空穴形成在所述導(dǎo)電部件外側(cè)的外罩之內(nèi)。
上述彈性導(dǎo)電部件可設(shè)置成能對(duì)所述密封材料施加壓力，以便基本上防止在該密封材料內(nèi)或在上述密封材料與前述連接件的其它部分之間形成空穴。
至少一個(gè)空穴或氣體截留部分完全形成在前述導(dǎo)電部件之間和/或該導(dǎo)電部件與所說(shuō)的兩個(gè)導(dǎo)電組件的連接件之間。
上述包封件可包封住位于一電力電纜與另一電氣設(shè)備之間的連接件，所述電力電纜的導(dǎo)線構(gòu)成了本發(fā)明的導(dǎo)電組件之一，而所述電氣設(shè)備本身可以是另一條電力電纜。此后，所說(shuō)的導(dǎo)電部件起一法拉第盒(Faraday Cage)的作用并且例如可包封住位于一電纜接頭處的一對(duì)已連接好的導(dǎo)線。
本發(fā)明的包封件還可包括一應(yīng)力消除錐，它設(shè)置在一電纜的周?chē)?，而所說(shuō)的電纜則例如構(gòu)成了前述導(dǎo)電組件中的一個(gè)組件。所述應(yīng)力錐最好包括彈性開(kāi)口裝置，它設(shè)置成能根據(jù)密封材料的體積變化而改變自身的體積。
上述包封件還可包括一外罩，該外罩的至少一部分壁面是彈性的，從而能與密封材料的體積變化相適應(yīng)。
所說(shuō)的連接件可包括定位裝置，它設(shè)置成能支承所說(shuō)的導(dǎo)電部件并保持該部件在密封材料內(nèi)的位置。
所說(shuō)的包封件可包括例如起應(yīng)力消除錐作用的密封部件，該密封部件最好包括(a)一相對(duì)有剛性的組件；以及，(b)一相對(duì)有彈性的組件，此組件上帶有至少一個(gè)開(kāi)口。上述相對(duì)有剛性的組件設(shè)置成能將相對(duì)有彈性的組件推擠成基本上完全地貼合在前述包封對(duì)象周?chē)虼?，上述密封部件可以容納不同尺寸、通常是不同直徑的多種對(duì)象，該對(duì)象例如是電力電纜，同時(shí)能保持該對(duì)象周?chē)辛己们一旧蠠o(wú)空穴的密封。
本發(fā)明所使用的最好由兩個(gè)相互接合的對(duì)開(kāi)外殼構(gòu)成的外罩，最好由具有約103歐姆-厘米體積電阻率的導(dǎo)電聚合物材料制成。其材料最好是摻有碳的聚丙烯。此外，所述外罩可帶有一絕緣的內(nèi)部組件以及一導(dǎo)電的外部組件，以便提供必要的屏蔽功能。至于外罩的其它可選方案，還有在連接件上延伸的推進(jìn)結(jié)構(gòu)或者如美國(guó)專(zhuān)利4868967號(hào)所公開(kāi)的轉(zhuǎn)動(dòng)套管。封住電連接件的外罩最好具有至少一部分這樣的壁面，它受到撓性密封材料的壓力而彎曲，從而能適應(yīng)該密封材料的體積變化。上述彈性壁面部分可從外部粘合于一非彈性壁面部分以便在兩者之間限定一位移空腔，此空腔內(nèi)可包含有彈性裝置。還可以想象，大部分外罩表面(即＞50％)、最好基本上是從外緣封住密封材料的整個(gè)外罩表面都有彈性。所說(shuō)的外罩可以變形，因此，它可以從一種形狀的截面變成能封住較大體積的另一種形狀的截面。例如，該外罩可設(shè)置成能從普通橢圓形截面變成基本上為圓形的截面。
具體地說(shuō)，盡管不是排它的，但在密封材料是諸如油膨脹的聚合物之類(lèi)的材料時(shí)，如果密封材料在封住由例如兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼構(gòu)成的外罩的周?chē)鷷r(shí)受到壓力，則為了能包含住該密封材料，外罩的閉合邊緣最好在最終合攏之前、從而在有顯著的位移壓力作用到上述密封材料之前相重合。例如，就兩個(gè)縱向延伸的對(duì)開(kāi)外殼而言，沿半個(gè)外殼縱向邊的凸緣可嵌入沿另半個(gè)外殼邊緣的凹槽。因此，上述密封材料會(huì)在有足夠壓力作用于該密封材料從而將其橫向地?cái)D出外罩之前按圓周包含在封閉的外罩內(nèi)。
還提供了用于限制外罩相對(duì)其包封對(duì)象作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和/或縱向運(yùn)動(dòng)的裝置，而所說(shuō)的包封對(duì)象則例如是一電連接件。
封閉外罩的撓性部分或位于受到密封材料的壓力并包含有該密封材料的接頭內(nèi)的其它組件的撓性部分按這樣的方式設(shè)置，即該撓性部分可使密封材料任意地收縮，以避免形成任何氣穴。
法拉第盒(Faraday Cage)部件最好由導(dǎo)電的熱塑材料構(gòu)成，該材料具有與導(dǎo)電外罩相似的電阻率，但上述部件也可以由金屬或鍍以金屬的塑料材料構(gòu)成。上述導(dǎo)電的法拉第盒部件最好是彈性的以便對(duì)密封材料施加壓力，從而能基本阻止在上述外罩內(nèi)位于包含在該外罩內(nèi)的上述導(dǎo)電部件的外側(cè)處形成空穴。上述導(dǎo)電部件最好帶有至少一個(gè)完全包含在該部件內(nèi)并受到密封材料壓力的空穴或氣體截留部分。用于法拉第盒的支架最好由絕緣的熱塑材料構(gòu)成。上述支承部件可適當(dāng)?shù)嘏c外罩相連以便能確實(shí)地使上述導(dǎo)電的法拉第盒部件定位于可塑性變形的密封材料之內(nèi)。
本發(fā)明中使用的應(yīng)力錐可由導(dǎo)電橡膠或彈性材料構(gòu)成，例如由通常體積電阻率為103歐姆-厘米的EPDM構(gòu)成。
所述包封件可包括一電應(yīng)力錐，該電應(yīng)力錐包括彈性開(kāi)口裝置，它設(shè)置成能根據(jù)密封件料的體積變化而改變自身的體積，從而，能在使用中保持基本上完全填滿上述電連接件周?chē)耐庹侄粫?huì)在其中形成空穴。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明中使用的上述各種成分的材料都應(yīng)選擇成和與之相接觸的任何成分相兼容并且特別是在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)與該成分沒(méi)有有害的反應(yīng)。
通常需要所說(shuō)的密封以阻擋空氣、潮氣或其它流體的通過(guò)。
本發(fā)明的密封材料一般包括任何可壓縮的密封材料例如樹(shù)脂或油脂(特別是諸如硅脂之類(lèi)相當(dāng)粘稠的油脂)。但是，所述密封材料最好包括硬凝膠。
所說(shuō)的凝膠例如包括硅凝膠、尿素凝膠、SEBS、SBS、二嵌段和三嵌段共聚物以及它們的混合物、尿烷凝膠或者任何適當(dāng)?shù)哪z或膠態(tài)密封材料。最佳的凝膠包括油膨脹的共聚物合成物。正如使用斯蒂文森-沃蘭德結(jié)構(gòu)分析儀(Stevens-Voland Texture Analyser)所確定的那樣，所述凝膠在室溫下最好有一定的硬度，該硬度大于48g，具體地說(shuō)大于14g，特別是大于18g，例如在18g與29g之間。上述分析儀的測(cè)試設(shè)定值應(yīng)該是速度＝0.2毫米/秒；穿透深度＝4毫米；球體直徑＝0.25英寸。最好具有一定的應(yīng)力松弛，該應(yīng)力松弛小于60％，具體地說(shuō)小于50％，特別是小于40％且最好大于10％。正如根據(jù)ASTM D638所確定的那樣，室溫下的臨界延伸率最好大于100％，特別是大于200％，具體地說(shuō)大于400％。100％變形時(shí)的拉伸系數(shù)較好地是至少為1.8MPa，更好地是至少為2.2MPa。一般地說(shuō)，壓縮永久變形應(yīng)小于25％，特別是小于15％。最佳的是，所說(shuō)的凝膠具有如ASTM D217所測(cè)定的錐入度，該錐入度至少為50(10-1mm)，較好為至少100(10-1mm)，更好為至少200(10-1mm)且最好不大于400(10-1mm)，特別是不大于350(10-1mm)。就其它的凝膠參數(shù)而言，可參照美國(guó)專(zhuān)利4852646號(hào)，特別是參照該專(zhuān)利的圖3，它示出于沃蘭德硬度(Voland Hardness)與錐入度(Cone Penetration)值之間的關(guān)系，本文引用了上述專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容。此外，還可參照美國(guó)專(zhuān)利5079300號(hào)所公開(kāi)的適當(dāng)材料，本文引用了該專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容。
此外，由凝膠構(gòu)成的共聚物合成物可例如包括合成橡膠或嵌段共聚物，該嵌段共聚物具有相對(duì)較硬的嵌段以及相對(duì)較軟的彈性嵌段。上述共聚物的實(shí)例包括例如苯乙烯-丁二烯或苯乙烯-異戊二烯兩嵌段或三嵌段共聚物等苯乙烯-二烯嵌段共聚物，或者包括如國(guó)際專(zhuān)利文件WO88/00603號(hào)所公開(kāi)的苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。但是，所說(shuō)的共聚物合成物最好包括一種或多種苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物，例如包括日本Kuraray公司用Septon商標(biāo)出售的共聚物。具體地說(shuō)，Septon 2006是一種最佳的品牌。凝膠中所使用的膨脹劑液體最好包括通常用于使彈性材料膨脹的油。所說(shuō)的油可以是如烷族或環(huán)烷油之類(lèi)的碳?xì)溆?、如聚丁烯或聚丙烯油之?lèi)的合成油以及上述碳?xì)溆团c合成油的混合物。最佳的油是非芳香族的鏈烷烴與環(huán)烷碳?xì)溆偷幕旌衔?。所說(shuō)的凝膠包含有諸如除濕劑(例如芐基氯)、防氧化劑、著色劑以及殺菌劑之類(lèi)的公知添加劑。
本發(fā)明所使用的凝膠最好具有一定的絕緣擊穿強(qiáng)度，該強(qiáng)度至少為18KV/mm，最好大于24KV/mm，最佳范圍在24至50KV/mm之內(nèi)，甚至可以高達(dá)100KV/mm。上述數(shù)值不僅適用于成塊的凝膠本身，而且適用于凝膠和在所述連接件內(nèi)凝膠與之相接觸的其它材料之間的任何接合面。最佳的凝膠材料包括硅凝膠，它是一種摻有惰性硅油的硅聚合物。
依照本文件，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，文中密封材料的“可壓縮”這一術(shù)語(yǔ)是指這樣的材料，這種材料在受到外部壓力時(shí)是可壓縮的，從而能在所包封的對(duì)象周?chē)苄宰冃?。所說(shuō)的壓力源于包含有密封材料的外罩，而密封材料則例如以在周?chē)忾]的方式作用于電連接件，或者，上述壓力源于密封材料的熱膨脹。在最佳密封材料是凝膠的情況下，所述壓力會(huì)導(dǎo)致基本上與前述對(duì)象完全一致的變形和/或移動(dòng)，即使在熱周期性變化的情況下也能保持這種一致性。
所說(shuō)的連接件通常具有基本上為圓柱形的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明特別適用于這樣的連接件，在該連接件中，外罩包括兩個(gè)或多個(gè)相互接合的組件，例如包括兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼。在這種結(jié)構(gòu)中，應(yīng)力錐也最好由多個(gè)組件構(gòu)成，例如由兩個(gè)在外罩合攏時(shí)相拼合的對(duì)開(kāi)錐構(gòu)成，因此，所說(shuō)的連接件會(huì)以環(huán)繞的方式適當(dāng)?shù)匦纬稍诶缡菈航悠鞯某善冯娺B接件周?chē)＿m當(dāng)?shù)氖?，將凝膠密封材料提供成包含在外罩各個(gè)部分內(nèi)的填充物，然后該密封材料封住外罩的各個(gè)部分之間的接合面。未決的Raychem的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)08/138360(WO95/11543)公開(kāi)了特別是在將凝膠用作密封材料時(shí)的這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，本文引用了上述專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容。具體地說(shuō)，兩部分凝膠的接合面處的非常高的絕緣強(qiáng)度以及凝膠對(duì)諸如電纜材料(通常是聚乙烯或聚偏二氯乙烯)之類(lèi)的連接件組件的優(yōu)良粘合力可基本上防止在它們之間出現(xiàn)氣穴并提供一種電纜接頭，它例如具有比先前接頭短很多的長(zhǎng)度。較短長(zhǎng)度的接頭需要較少的電纜預(yù)處理，從而需要較少的加工時(shí)間，在把電纜系統(tǒng)埋在地下時(shí)特別是如此。
依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種位于電纜與其它電氣設(shè)備之間的連接件，該連接件包封在本發(fā)明第一個(gè)方面的包封件內(nèi)。
所說(shuō)的其它電氣設(shè)備可以例如是另一種電纜或者諸如與上述電纜相連的配電器或變壓器之類(lèi)的設(shè)備，或者是上述電纜所端接的其它設(shè)備。
下文中將特別參照附圖中的

圖1至圖3來(lái)說(shuō)明包封件和連接件，但是，可以想像，其它附圖的特征例如與應(yīng)力錐(圖1至圖6以及圖8)、法拉第盒(圖1和圖3)及其支承部件(圖1、圖21和圖22)以及外罩(圖1、圖6、圖14至圖20以及圖23至圖25)相關(guān)的特征也包括在用于上述包封件的連接件內(nèi)。這些特征中的某些特征是我們用參考文獻(xiàn)號(hào)RK502、RK505和RK506同時(shí)提交的專(zhuān)利申請(qǐng)的主題，本文引用了上述參考文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容。
以下參照附圖以舉例的方式說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中圖1概略地顯示了位于兩個(gè)屏蔽的15KV電力電纜接頭之間的串聯(lián)式接頭的剖面圖，它用于顯示本發(fā)明的一般原理；圖2、圖2A概略地顯示了本發(fā)明的第一實(shí)施例，其中，圖1所示接頭的應(yīng)力消除錐設(shè)置成能適應(yīng)該接頭的密封材料的膨脹；圖3顯示了圖2中應(yīng)力消除錐的另一種形式；圖4、圖4A分別以剖面圖和等角投影圖的方式顯示了應(yīng)力錐的又一種形式；圖5、圖5A分別以剖面圖和等角投影圖的方式顯示了圖1中電纜連接件的另一種形式，其中，可以適應(yīng)密封材料的膨脹；圖6顯示了一種改進(jìn)型接頭的一半的局部剖面；圖7顯示了供圖1中接頭使用的應(yīng)力錐的再一種形式；圖7A顯示了圖7中應(yīng)力錐的剖視圖；圖7B顯示了圖7中應(yīng)力錐的顛倒的等角投影圖；圖8顯示了圖1接頭內(nèi)用于適應(yīng)密封材料膨脹的應(yīng)力錐的再一種改進(jìn)形式；圖9顯示了圖1中普通接頭結(jié)構(gòu)內(nèi)所使用的外罩及應(yīng)力消除錐的改進(jìn)結(jié)構(gòu)的一半的分解圖；圖10顯示了連好后的接頭的剖面圖，該接頭使用了圖9所示的應(yīng)力錐；圖11和圖12是一改進(jìn)型調(diào)距應(yīng)力錐的一半的后端的等角投影圖；圖13A、圖13B和圖13C概略地說(shuō)明了可應(yīng)用于圖1中接頭的法拉第盒的裝置，該裝置用于適應(yīng)所述接頭的密封材料的膨脹；圖14概略地顯示了圖1接頭的外罩的一種改進(jìn)形式，它用于適應(yīng)密封材料的膨脹；圖15顯示了圖1外罩的另一種改進(jìn)形式；圖16顯示了再一種改進(jìn)形式的一半的等角投影圖，其中，一完整的插入件保證了凝膠的膨脹并包括應(yīng)力錐；圖17和圖18顯示了分別沿圖16中B-B線和A-A線的剖面；圖19和圖20概略地顯示了上述接頭的外罩的一種改進(jìn)形式，它由三個(gè)組件組成；圖21概略地顯示了這樣一種結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)用非剛性材料包封住電纜接頭的法拉第盒時(shí)，可以支承住該法拉第盒；圖22顯示了用于法拉第盒的支承件的另一實(shí)施例；圖22A顯示了一種接頭的一部分的剖面圖，該接頭使用了圖22中的支承件；圖23和圖23A以剖面圖的形式顯示了一沿上述接頭的外罩的兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼的縱向邊緣的密封件的實(shí)施例；圖23B顯示了一改進(jìn)型接頭的剖面圖，它示出了一縱向包封裝置；圖24是接好后的接頭的一個(gè)實(shí)施例的等角投影圖；以及圖25是外罩的又一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。
參照?qǐng)D1，所說(shuō)的串聯(lián)式接頭形成在兩個(gè)基本上相同的聚合物電纜2、4之間。以標(biāo)準(zhǔn)的方式依次修剪相應(yīng)的外部護(hù)套6、8、屏蔽線10、12、屏蔽層(半導(dǎo)電或?qū)щ姷?14、16、主絕緣層18、20以及導(dǎo)線22、24，屏蔽線10、12彎折到相應(yīng)的護(hù)套6、8上以便進(jìn)行隨后的跨接于上述接頭兩端的相互連接(未示出)，從而保持接地的連續(xù)性。盡管可以使用任何其它適當(dāng)類(lèi)型的連接器，但使用了一壓接連接器來(lái)實(shí)施導(dǎo)線22、24的電連接。用包括兩個(gè)通常為半圓柱形的對(duì)開(kāi)外殼28、30的部件對(duì)所形成的導(dǎo)線連接進(jìn)行電應(yīng)力控制，所說(shuō)的對(duì)開(kāi)外殼由導(dǎo)電的聚合物材料構(gòu)成并在上述兩條電纜之間的殼體26周?chē)系揭黄?，而且，上述?duì)開(kāi)外殼在電纜絕緣層18、20上縱向地延伸一小段距離。每個(gè)對(duì)開(kāi)外殼28、30均帶有三個(gè)向內(nèi)的凸緣32，它們與壓接連接件26作電接觸，從而保證了所述對(duì)開(kāi)外殼28、30與包封在該對(duì)開(kāi)外殼內(nèi)的導(dǎo)電組件有相同的電位即有著上述電纜導(dǎo)線的電位。因此，對(duì)開(kāi)外殼28、30會(huì)在壓接件26以及外露的導(dǎo)線22、24周?chē)峁┓ɡ诤行?yīng)。應(yīng)該注意，對(duì)開(kāi)外殼28、30并未密封在電纜絕緣層18、20上。
為相應(yīng)的電纜2、4提供了應(yīng)力消除錐34、36，它們定位成能以通常的方式提供錐形表面，此表面背離相應(yīng)屏蔽件14、16的切削端。應(yīng)力錐34、36由導(dǎo)電橡膠制成，每個(gè)應(yīng)力錐均設(shè)置成一對(duì)對(duì)開(kāi)錐，以便在形成了電纜2、4之間的電連接之后組裝到電纜2、4的周?chē)?br> 應(yīng)力錐34、36以及法拉第盒28、30被完全包封在一對(duì)通常為半圓柱形的外部鉸接對(duì)開(kāi)外殼38、40內(nèi)，這對(duì)外殼由導(dǎo)電的聚合物材料即摻有碳的聚丙烯構(gòu)成，它們嵌在一起以便形成一夾持在電纜2、4周?chē)膱A柱形外罩，從而能密封到朝向接頭各側(cè)的相應(yīng)電纜接套6、8上。
按兩個(gè)半圓柱形組件42、44來(lái)形成的電絕緣支架與法拉第盒28、30的外表面相連并且與外罩38、40的內(nèi)表面相連，從而能確實(shí)使法拉第盒28、30在縱向和徑向上定位在所述接頭之內(nèi)，以便確保法拉第盒電絕緣于上述外部外罩。
外罩38、40中處在支架42、44與法拉第盒28、30周?chē)爸畠?nèi)的、并在縱向上與應(yīng)力錐34、36相連的空間填滿了電絕緣的硅凝膠46。
通過(guò)將相應(yīng)的支架42、44、法拉第盒28、30以及應(yīng)力錐34、36放置到相應(yīng)的外罩對(duì)開(kāi)外殼38、40內(nèi)，將液體、未凝固形式的凝膠46倒進(jìn)各個(gè)對(duì)開(kāi)外殼直至該外殼的邊緣，然后使凝膠凝固，就可以將前述接頭的組件裝配起來(lái)。然后，通過(guò)切削來(lái)處理電纜2、4，用壓接件26將導(dǎo)線22、24連在一起，此后，通過(guò)將準(zhǔn)備好的外罩對(duì)開(kāi)外殼38、40夾持到電纜2、4的周?chē)峁┙^緣，減少應(yīng)力并形成屏蔽。將對(duì)開(kāi)外殼38、40連到一起會(huì)使得各部分凝膠46通常為平面的表面結(jié)合到一起，這就不僅能在半開(kāi)外殼相交處提供凝膠對(duì)凝膠的高絕緣強(qiáng)度的接合面，而且能在電纜2、4的諸如絕緣體18、20之類(lèi)被包封起來(lái)的組件上提供高絕緣強(qiáng)度的接合面。
當(dāng)上述兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼38、40在連好的電纜2、4周?chē)忾]起來(lái)時(shí)，凝膠46就會(huì)受到壓力，因而會(huì)在上述所有組件的周?chē)苄宰冃尾⑶遗c這些組件相貼合。因此，會(huì)將已連好的電纜周?chē)目諝鈹D走，變形了的凝膠46會(huì)占據(jù)上述空氣的位置。應(yīng)該注意，凝膠46會(huì)在包封之前基本上填到了對(duì)開(kāi)外殼38、40的邊緣。所以，一旦在連好的電纜周?chē)M(jìn)行包封，就會(huì)有一定量的凝膠46產(chǎn)生位移，所說(shuō)的接頭的結(jié)構(gòu)必須能適應(yīng)這種情況。此外，電力電纜2、4的熱周期變化也會(huì)導(dǎo)致凝膠膨脹，也必須能適應(yīng)這種情況。下文所公開(kāi)的接頭的實(shí)施例解決了上述問(wèn)題。
Raychem公司的未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)08/138360(WO95/11543)號(hào)給出了上述接頭的一般結(jié)構(gòu)與組件的細(xì)節(jié)和特征，本文引用了該專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容。
以下圖2至圖25更詳細(xì)地示出了圖1中電纜接頭的具體特征以及這些裝置中的每一種的依照本發(fā)明不同方面的變化形式。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本文所述的兩種或多種特征的所有組合均被認(rèn)為是本發(fā)明的實(shí)施例，除非這種組合是明顯不可操作的。
參照?qǐng)D2和圖2A，呈兩個(gè)通常為半圓柱部件形式的應(yīng)力錐34A是圖1中具有基本結(jié)構(gòu)的應(yīng)力錐34的改進(jìn)形式。該應(yīng)力錐形成在外罩40內(nèi)從而和該外罩一道限定了一環(huán)形空穴。錐34A向離開(kāi)隔層14邊緣的方向延伸，而錐34A的前緣53則密封在外罩40上。
可以看出，凝膠46圍繞電纜的絕緣體18填滿了外罩40內(nèi)的容積。圖2所示出了電纜接頭在安裝時(shí)的結(jié)構(gòu)，其中，電纜未被加電并且是冷卻的。在使用過(guò)程中，電纜的導(dǎo)線會(huì)達(dá)到高達(dá)95℃的工作溫度，在某些情況下甚至?xí)_(dá)到更高的溫度。在這種情況下，接頭內(nèi)通常在約200克至約300克之間的凝膠的體積會(huì)膨脹高達(dá)20％。在有剛性外罩40的情況下，這種膨脹必須能被包容在接頭的結(jié)構(gòu)之內(nèi)。在本實(shí)施例中，凝膠46作用于應(yīng)力錐34A的相對(duì)柔軟的橡膠上的膨脹會(huì)擠壓空穴50，如圖2A所示。當(dāng)凝膠46因冷卻而收縮時(shí)，錐34A的彈性、具體地說(shuō)是其前緣52的彈性，會(huì)作用于凝膠從而會(huì)保持凝膠在接頭的各個(gè)組件周?chē)拿芊鈮毫ΑＲ虼?，由于在所有情況下凝膠46上都會(huì)保持有足夠的壓力，所以，可阻止在接頭組件周?chē)艿捷^高電應(yīng)力的區(qū)域內(nèi)形成空穴，而所述受到較高電應(yīng)力的區(qū)域則位于兩個(gè)對(duì)稱(chēng)地設(shè)置于接頭兩端的應(yīng)力錐34A與36A(后者未示出)之間。應(yīng)該注意，通過(guò)使空穴50適當(dāng)?shù)囟ㄎ唬梢允箲?yīng)力錐34A的前緣52在電纜2外部的一定徑向距離處產(chǎn)生變形，因此，至少不會(huì)以任何顯著的方式減少對(duì)屏蔽層14的切削端處的電場(chǎng)的控制。
圖3示出了位于外罩40內(nèi)的另一種改進(jìn)型應(yīng)力錐34B，其中，被彈簧64向外偏壓的活塞62使得該應(yīng)力錐徑向向外的端部處的開(kāi)口60靠近凝膠46的入口。因此，當(dāng)凝膠46膨脹時(shí)，施加于活塞62上的壓力會(huì)使得該活塞逆著彈簧64的彈力進(jìn)入開(kāi)口60，當(dāng)凝膠體46松弛時(shí)，彈簧64的恢復(fù)力會(huì)保持對(duì)凝膠體46的壓力，從而能阻止在接頭易受電干擾的區(qū)域內(nèi)形成任何不希望有的空穴。
圖4和圖4A示出了應(yīng)力消除錐的又一實(shí)施例，該應(yīng)力消除錐設(shè)置成可適應(yīng)通常具有圖1結(jié)構(gòu)的接頭內(nèi)的凝膠的膨脹。圖中的彈性錐34C安裝在外罩40內(nèi)并帶有一開(kāi)口70，此開(kāi)口與該錐的內(nèi)壁相鄰。開(kāi)口70是開(kāi)放的，以便接收凝膠46并允許凝膠進(jìn)出在后端處即在遠(yuǎn)離接頭壓接區(qū)域的端部處粘合于壁面部分72的應(yīng)力錐的內(nèi)部，而壁面部分72則起一膨脹室74的隔層的作用。所以，在使用過(guò)程中，凝膠46的體積增加會(huì)通過(guò)開(kāi)口70將壓力施加到隔層72上，隔層72會(huì)因此而擴(kuò)張，而在凝膠松弛時(shí)，隔層72則會(huì)恢復(fù)至其自然的未擴(kuò)張的狀態(tài)。
圖5和圖5A的改進(jìn)型接頭結(jié)構(gòu)示出了一應(yīng)力錐34D，該應(yīng)力錐的前端上配備有一圓柱形的管狀延伸部80，該延伸部終止于一凸緣82，此凸緣則固定在外罩40D的內(nèi)壁上。外罩40D在圍繞錐延伸部80附近的圓周上有一部分呈拱形從而形成了一凹腔84，而延伸部80則安裝成跨越該凹腔的撓性隔層。因此，接頭內(nèi)凝膠46的體積增加會(huì)將延伸部80推擠成部分地伸進(jìn)凹腔84內(nèi)。所以，當(dāng)溫度變化導(dǎo)致凝膠體積增加或減小時(shí)，凝膠46上會(huì)保持有連續(xù)的壓力。如圖5A所示，凹腔84通過(guò)一通道86與位于錐34D后部的區(qū)域相通以防止形成真空。從圖5A中可以看出，膨脹凹腔84僅繞外罩的各個(gè)對(duì)開(kāi)外殼38D、40D的圓周部分地延伸，從而使得包含在接頭的對(duì)開(kāi)外殼內(nèi)的凝膠能夠在邊緣上封住該對(duì)開(kāi)外殼。如圖所示是應(yīng)力錐34D的整體延伸部但也可以是一獨(dú)立組件的部分80沿外罩38D、40D的縱邊在兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼相拼合的位置處直接粘合于外罩38D、40D，以阻止空氣被截留到部分80與外罩之間。
在具有圖5和圖5A原理的一種改進(jìn)形式中，外罩38、40不呈限定諸如標(biāo)號(hào)84之類(lèi)凹腔的拱形，而是作為一個(gè)直圓柱體在隔層部分80上延伸并與該部分相接觸。在這種結(jié)構(gòu)中，可以是獨(dú)立于應(yīng)力錐34、36的組件的延伸部分80除沿前述縱邊以外不粘合于相重疊的外罩。因此，在凝膠46收縮時(shí)，部分80會(huì)在經(jīng)由通孔86的空氣壓力的作用下隨凝膠朝向接頭中心的運(yùn)動(dòng)而在實(shí)際上移離外罩的內(nèi)壁。可以想象，組件80包括一沿接頭縱向方向完全線性延伸的部分。在本實(shí)施例中，組件80也可以在包圍法拉第盒28、30的區(qū)域內(nèi)粘合于外罩38、40，以便在這一區(qū)域內(nèi)保持接頭的電幾何形狀。
圖6示出了接頭600的一半的一部分，所說(shuō)的接頭綜合了圖3和圖4實(shí)施例的原理。接頭600的包封用對(duì)開(kāi)外殼602帶有一縱向延伸的通道604，此通道位于該對(duì)開(kāi)外殼的外壁內(nèi)并在一圓周位置處沿上述對(duì)開(kāi)外殼的幾乎整個(gè)長(zhǎng)度延伸。定長(zhǎng)通道604的每一半內(nèi)(僅示出了該通道的一半)均固定有一彈簧606和活塞608。一基本上剛性的對(duì)開(kāi)應(yīng)力錐610位于對(duì)開(kāi)外殼602內(nèi)并帶有一通道612，上通道位于上述應(yīng)力錐的外表面上并從錐610朝向接頭的凝膠填充體614的前端延伸至錐610的后部且與外罩通道604相通連。因此，凝膠614可流經(jīng)位于錐610與外罩602之間的通道612并進(jìn)入外罩通道604，從而作用于或受作用于彈簧偏壓的活塞608，以便容納凝膠體的移動(dòng)或膨脹。
圖7、圖7A和圖7B中的再一種改進(jìn)型應(yīng)力錐34E配備有如以上參照?qǐng)D5和圖5A所述的改進(jìn)型隔層裝置以及某種調(diào)距裝置。因此，錐34E前端即朝向凝膠的錐形表面上帶有一開(kāi)口90(圖7A和圖7B)，具體如圖7A所示，圖7A示出了上述應(yīng)力錐的剖面。凝膠46(未示出)進(jìn)入開(kāi)口90并將力施加到應(yīng)力錐起隔層92作用的外表面上，從而延伸進(jìn)一個(gè)以與參照?qǐng)D5和圖5A所述相似的方式形成在外罩(未示出)上的位移凹腔內(nèi)，所說(shuō)的凹腔形成在外罩包封住錐34E主體的那部分上。此外，開(kāi)口90的后表面以與參照?qǐng)D4和圖4A所述相似的方式起一隔層的作用。
應(yīng)力錐34E還帶有調(diào)距裝置，調(diào)距裝置能使得上述應(yīng)力錐用于給定范圍內(nèi)的不同直徑的電纜。因此，應(yīng)力錐34E內(nèi)帶有三個(gè)開(kāi)口96、98、100，這些開(kāi)口通向應(yīng)力錐的后表面(圖7和圖7A)并限定了兩個(gè)位于這些開(kāi)口之間的通道102、104，這兩個(gè)通道橫向地延伸進(jìn)所說(shuō)的應(yīng)力錐內(nèi)并從前述后表面以縱向的方式部分地延伸進(jìn)上述應(yīng)力錐。以下將參照?qǐng)D9和圖10說(shuō)明應(yīng)力錐34E調(diào)距能力的操作及其與外罩的配合。
當(dāng)凝膠46因包封后的電纜在使用中溫度升高和/或因外罩40周?chē)沫h(huán)境溫度升高而溫度有所上升時(shí)，前述實(shí)施例允許接頭內(nèi)的凝膠46體積膨脹。但是，由于在接頭的通常狀態(tài)下，也即對(duì)接頭使用壽命的大部分時(shí)間而言，凝膠46總是處于受熱狀態(tài)并因此而膨脹，所以，可以想象，應(yīng)能適應(yīng)某些情況下例如經(jīng)由電纜的電力中斷時(shí)的收縮。上述凝膠體移動(dòng)結(jié)構(gòu)取決于一彈性部件的運(yùn)動(dòng)，可將該移動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)置成在凝膠膨脹時(shí)處于松弛狀態(tài)并且在凝膠冷卻及體積減小時(shí)延展開(kāi)來(lái)，以便保持凝膠上的壓力。圖8示出了上述結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例，其中，應(yīng)力消除錐34F帶有一開(kāi)口110，此開(kāi)口部分地位于上述應(yīng)力消除錐與外罩壁面60F相鄰的外圓周上。外罩60F帶有一切口部分112，此切口部分與開(kāi)口110相鄰但卻通過(guò)固定在所述切口部分上的撓性隔膜114與前述開(kāi)口相分隔。切口部分112通向應(yīng)力錐34F的后部。將隔膜114及其與外罩60F的連接設(shè)置成能使得在接頭的正常操作狀態(tài)下膨脹后的凝膠46可填滿開(kāi)口110且隔膜114處于松弛狀態(tài)。在冷卻從而凝膠46收縮時(shí)，隔膜114就會(huì)受到來(lái)自氣室(未示出)的過(guò)量空氣壓力的擠壓，從而擴(kuò)展、延伸進(jìn)開(kāi)口110并處于虛線所示的位置，因此能保持凝膠46上的壓力。
應(yīng)該注意，參照?qǐng)D8所述的原理也適用于其它結(jié)構(gòu)，例如適用于參照?qǐng)D5和圖5A所述的結(jié)構(gòu)。
圖9和圖10以應(yīng)用于供例如圖1中接頭使用的應(yīng)力消除錐為例示出了一調(diào)距結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，所說(shuō)的調(diào)距結(jié)構(gòu)用于在具有不同直徑的細(xì)長(zhǎng)包封對(duì)象的一個(gè)上形成密封。外罩160由有相對(duì)剛性的導(dǎo)電聚合物即聚丙烯材料構(gòu)成并且呈兩個(gè)通常為圓柱形的對(duì)開(kāi)外殼的形式(只示出了其中的一個(gè))。外罩160的各端上均配備有兩個(gè)基本上平行且朝內(nèi)的平面凸緣或凸棱162，它們用于和相應(yīng)的應(yīng)力消除錐164相接合，每個(gè)應(yīng)力消除錐也形成為兩個(gè)對(duì)開(kāi)的錐體。應(yīng)力錐164由有相對(duì)撓性的導(dǎo)電橡膠材料構(gòu)成并帶有凹槽166，這些凹槽用于接收相應(yīng)的凸緣162。從圖10中可以看出，當(dāng)參照?qǐng)D9所述的兩個(gè)結(jié)構(gòu)在電纜168周?chē)系揭黄饡r(shí)，已成形的應(yīng)力錐164的較柔軟的材料會(huì)在電纜168的外徑上延展并且會(huì)沿接頭包封件的兩半的接合表面170相分離。但是，延伸進(jìn)位于電纜168兩側(cè)的應(yīng)力錐164內(nèi)的凸棱162的剛性會(huì)阻止應(yīng)力錐164在接合面170處移離電纜168。
在圖9和圖10所示的實(shí)例中，應(yīng)力錐164的撓性材料內(nèi)帶有開(kāi)口172，這些開(kāi)口通向錐形表面的后部即處在遠(yuǎn)離接頭壓接區(qū)域的表面上并且位于在裝配好的結(jié)構(gòu)中被凸棱162所加強(qiáng)的凹槽166的旁邊。開(kāi)口172可促使應(yīng)力錐164的內(nèi)表面在電纜168上擴(kuò)展以便容納較大尺寸的電纜，同時(shí)在接合面170處保持電纜周?chē)牧己妹芊?。中心開(kāi)口172具體限定了一內(nèi)部半圓柱形隔膜，它可在電纜168的周?chē)煺?，而剛性的加?qiáng)凸緣162則將錐體164的兩半推擠成與在接合面170處被包封起來(lái)的電纜168保持一致。
應(yīng)該注意，圖9和圖10的相互接合的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)不使用應(yīng)力消除錐就能與細(xì)長(zhǎng)的包封對(duì)象保持一致。這種原理可例如用于在一轉(zhuǎn)軸的周?chē)峁┟芊饣蛘哂米饕惶坠?，在該套管中，具有多種直徑中的一種直徑的電纜貫穿一護(hù)罩。
參照?qǐng)D11和圖12，由導(dǎo)電橡膠材料制成的半個(gè)錐體800是圖9和圖10中半個(gè)錐體164的改進(jìn)形式。應(yīng)該注意，與半個(gè)錐體164相似，半個(gè)錐體800帶有封閉的前端，并且，上述錐體將放置在各個(gè)對(duì)開(kāi)外殼的一端，而所說(shuō)的對(duì)開(kāi)外殼則構(gòu)成了電纜接頭周?chē)陌饧?圖1和圖12只示出了一個(gè)對(duì)開(kāi)外殼的一部分)。一較大的開(kāi)口802在半個(gè)錐體800的后端(如圖所示)處延伸至該錐體的封閉的前表面并且在徑向上被半個(gè)殼體804所封住。開(kāi)口802被一對(duì)凸棱806分成三部分。而這對(duì)凸棱則以與如圖9實(shí)施例所示凸棱162相對(duì)外罩的半個(gè)錐體160延伸相類(lèi)似的方式相對(duì)半個(gè)殼體804的內(nèi)表面大致徑向地延伸。凸棱806設(shè)置成在使用中位于接頭內(nèi)電纜的兩側(cè)。半個(gè)錐體800內(nèi)側(cè)處的相對(duì)較薄的壁面部分808呈拱形，從而能在使用中貼合于被包封的電纜并接收和引導(dǎo)凸棱806的內(nèi)部自由端。如圖11所示，凸棱定位于比較靠近接頭縱軸的位置，從而使得半個(gè)錐體800的內(nèi)壁808的拱形部分的長(zhǎng)度為最小。在凸棱806的上述位置處，半個(gè)錐體800會(huì)與有最小直徑的電纜(未示出)保持一致。從圖12中可以看出，凸棱806具有一定的撓性，這種撓性可使得凸棱向外傾斜并使得較大的一段拱形壁面部分808在上述凸棱之間延伸。在這種狀態(tài)下，半個(gè)錐體800會(huì)與最大直徑的電纜相致。應(yīng)該注意，與圖9和圖10的實(shí)施例有所不同，本實(shí)施例中半個(gè)錐體的內(nèi)表面808不會(huì)延展。但是，凸棱806的存在仍然可以在沒(méi)有氣穴出現(xiàn)在電纜表面附近的兩個(gè)對(duì)開(kāi)錐的接合面處的情況下確保合起來(lái)的錐體在多種尺寸的電纜周?chē)挠谢旧贤暾馁N合性。應(yīng)該注意，凸棱806的撓性會(huì)使得凸棱在較大直徑的電纜周?chē)蛲鈨A斜但能使得凸棱相對(duì)于對(duì)開(kāi)錐體800的較為柔軟的彈性材料有相對(duì)的剛性。
圖13A以及圖13B和圖13C示出了用以保證凝膠46在圖1中接頭內(nèi)膨脹的另一種方法，上述每個(gè)附圖均未出了根據(jù)圖1中標(biāo)號(hào)28、30所示法拉弟盒改進(jìn)而成的法拉第盒。參照?qǐng)D13A，兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼28A、30A由撓性的導(dǎo)電聚合物材料構(gòu)成并且包括有三個(gè)開(kāi)口120。當(dāng)凝膠46膨脹時(shí)，會(huì)有增加了的壓力作用于對(duì)開(kāi)的外殼28A、38A，而上述外殼則會(huì)因開(kāi)口120的擠壓而變形。凝膠的冷卻會(huì)導(dǎo)致開(kāi)口120的體積膨脹從而能保持凝膠46上的壓力。
圖13B和圖13C示出了圖13A中結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)形式，其中，對(duì)開(kāi)外殼28B和30B的端部均密封在電纜的絕緣體18、20上，從而限定了兩個(gè)開(kāi)口122，這兩個(gè)開(kāi)口位于圍繞著壓接后導(dǎo)線的法拉第盒28B、30B之內(nèi)。如圖13C所示，當(dāng)凝膠46膨脹時(shí)，開(kāi)口122通過(guò)使對(duì)開(kāi)外殼28B、30B向內(nèi)彎曲來(lái)適應(yīng)凝膠壓力的增加。
圖14和圖15公開(kāi)了具有圖1中接頭原理的兩個(gè)實(shí)施例，其中，外罩40結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)形式可適應(yīng)密封材料46的體積變化。
在圖14的實(shí)施例中，通常為剛性的外罩40C配備有撓性壁面130作為其表面的一部分，上述撓性壁面要受到包括在所述外罩內(nèi)的凝膠46(未示出)的壓力。為了使得在使用中可埋入地下的整個(gè)外罩40C具有剛性，將一剛性的罩蓋132設(shè)置成能套在撓性壁面130上以便與該壁面一道限定一凹腔。由橡膠構(gòu)成的彈性塊134放置在所說(shuō)的凹腔之內(nèi)。因此，當(dāng)凝膠46膨脹時(shí)，撓性壁面130會(huì)逆著剛性外罩40C的阻力使得有壓力去壓縮彈性塊134，而在凝膠46收縮時(shí)，則壁面130會(huì)保持凝膠上的壓力以阻止在接頭周?chē)纬煽昭ā?br> 圖15的實(shí)施例設(shè)置成能取得與圖14的實(shí)施例相同的效果，但是，為了達(dá)到這一目的，每半個(gè)外罩40D均由橡膠材料構(gòu)成并在應(yīng)力錐142的附近帶有一具有較薄截面的圓周部分140，以便能以最佳的方式膨脹從而適應(yīng)凝膠體積的任何增加并對(duì)凝膠施加回復(fù)力。
參照?qǐng)D16、圖17和圖18，一細(xì)長(zhǎng)的半圓柱形整體橡膠模件1000具有一較薄的壁面中間部分1002(圖17)以及一對(duì)較厚的壁面端部部分1004，這對(duì)端部部分的內(nèi)側(cè)上形成有一對(duì)開(kāi)應(yīng)力錐1006(圖18)。模件1000設(shè)置成能嵌進(jìn)一剛性的塑料外部殼體1008內(nèi)，此殼體沿中間部分1002的至少一部分與模件1000相分離。模件1000內(nèi)的凝膠填充材料的移動(dòng)或膨脹會(huì)使得中間部分1002彎曲進(jìn)由上述外部殼體提供的膨脹室，而所說(shuō)的殼體則最好由接合后的接頭的一對(duì)對(duì)開(kāi)外殼構(gòu)成。
將在下文中參照?qǐng)D21、圖22和圖22A予以說(shuō)明的剛性?xún)?nèi)部支承件150、160可合并進(jìn)橡膠模件1000并通過(guò)以卡接配合的方式嵌入上述塑料的外部殼體內(nèi)而定位。
參照?qǐng)D19和圖20，概略地示出了兩條電纜1140和1142在標(biāo)號(hào)1144處連到了一起。一卷繞的彈性絕緣體114的端部上帶有指狀件1148，這些指狀件逐漸變細(xì)以便與接頭區(qū)1114兩側(cè)的電纜1140、1142的減小了的直徑相一致。一圓柱形的包封件1150在開(kāi)始時(shí)卷滾到各個(gè)電纜1140、1142上。包封件1150由導(dǎo)電的橡膠構(gòu)成。
圖20示出了部分接合好的接頭。可以包括一對(duì)相拼合的對(duì)開(kāi)外殼而不是如圖所示那樣由卷繞結(jié)構(gòu)構(gòu)成的絕緣體1146封住了絕緣的凝膠材料1152并且還可包含有封住該凝膠密封材料的固態(tài)絕緣材料。絕緣體1146包封在接頭1144周?chē)?，而指狀?148則收縮到電纜1140、1142上。圖中示出了一導(dǎo)電的包封件1150業(yè)已相對(duì)其在電纜1140上的停留位置伸展，從而延伸成剛好跨越絕緣體1146的一多半。此后，仍停留在電纜1142上的另一包封件1150也會(huì)伸展以便與上述第一個(gè)包封件相重疊。通過(guò)這種方式，包括有指狀端部1148的絕緣體1146以及整個(gè)的電纜接頭區(qū)均會(huì)被包封在兩個(gè)導(dǎo)電的外部部件1150之內(nèi)。
圖21、圖22和圖22A公開(kāi)了電纜接頭的實(shí)施例，其中，諸如法拉第盒之類(lèi)的導(dǎo)電組件在由非剛性材料所包封時(shí)會(huì)被支承在所述的接頭之內(nèi)，具體地說(shuō)，上述導(dǎo)電組件可以以確定的方式相對(duì)一導(dǎo)電外罩定位。
在圖21中，拱形的法拉第盒280由導(dǎo)電的聚合物材料制成，并如前所述那樣設(shè)置在硅凝膠密封材料46內(nèi)，上述法拉第盒(通過(guò)未示出的裝置)徑向地間隔于被包封起來(lái)的壓接導(dǎo)線(未示出)并軸向地定位在應(yīng)力錐34G與36G之間。所說(shuō)的這些組件均包封在外罩40之內(nèi)，而外罩40則由加了導(dǎo)電填料的聚丙烯構(gòu)成。在某些情況下，特別是在凝膠46的溫度增加時(shí)，就會(huì)存在這樣的可能性即導(dǎo)電的法拉第盒28C在凝膠46內(nèi)橫向地移向處于地電位的外罩40，從而相對(duì)電纜導(dǎo)線的高壓形成了一短路。在本實(shí)施中，利用一絕緣的聚合物支承或分隔件150可阻止法拉第盒28C移動(dòng)。支架150呈拱形并安裝在法拉第盒28C與外罩40之間的環(huán)形間隙內(nèi)，而且與前述組件相似，是以?xún)蓚€(gè)對(duì)開(kāi)外殼的形式構(gòu)成的。分隔件150的每一半上都配備有一系列凸緣，這些凸緣位于分隔件的彎曲表面上，從而將分隔件150與法拉第盒28C及外罩40分開(kāi)，以使得凝膠46基本上完全填滿該分隔件周?chē)目臻g。分隔件150設(shè)置成能例如通過(guò)互鎖凸緣及開(kāi)口和/或一卡接配合裝置而與法拉第盒28C及外罩40作良好的物理接合，從而在徑向上和縱向上都將導(dǎo)電的法拉第盒28C牢固地保持在接頭內(nèi)的適當(dāng)位置處。
圖22和圖22A示出了供法拉第盒使用的支承件的另一種變化形式。參照這兩個(gè)附圖，絕緣的聚合物支承件160具有局部的半圓柱形結(jié)構(gòu)并在端部處帶有凸緣，以便在使用中用于支承法拉第盒28時(shí)提供一位于支承件160與外罩60之的環(huán)形通道162。如圖22A所示，該圖是接頭的對(duì)開(kāi)外殼組件中的一個(gè)的剖面，法拉第盒28和外罩60均呈完全的半圓柱形，因此，當(dāng)它們?cè)趬航拥膶?dǎo)線(未示出)周?chē)c相應(yīng)的對(duì)并外殼合在一起時(shí)，它們的圓柱形表面就會(huì)合攏。但是，上述支承件的兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼(只示出了其中的一個(gè)160)延伸小于180度，且這兩個(gè)外殼之間的區(qū)域及通道162由凝膠46所填充，從而能在將這兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼包封到壓接區(qū)域時(shí)于法拉第盒28與外罩60之間提供凝膠對(duì)凝膠的徑向接合面。支承件160可以如參照?qǐng)D21的實(shí)施例所說(shuō)明的那樣以機(jī)械的方式與其相應(yīng)的半個(gè)外殼的法拉第盒28及外罩40相互鎖，從而使法拉第盒28牢固地定位于接頭之內(nèi)。
不過(guò)，支承分隔件150、160不必以與相關(guān)的法拉第盒有共同邊界的方式縱向延伸。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可以想象，所述支承件可與法拉第盒和/或外罩模制成整體。在這種結(jié)構(gòu)中，支承件的模制操作可將空氣排出該支承件的模制表面，從而避免了需要使凝膠46能進(jìn)出支承件與法拉第盒和/或外罩之間的任何接合面。
圖23和圖23A示出了兩種不同的結(jié)構(gòu)，利用這兩種結(jié)構(gòu)，可以使電纜接頭的外罩的兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼的縱邊互鎖到一起。在上述兩種情況中，一個(gè)邊緣180、180A均配備有沿其延伸的凹槽182、182A，它們具有圖23所示的梯形截面和圖23A所示的鎖眼式截面。凹槽182、182A內(nèi)充滿了凝膠，所說(shuō)的凝膠最好與能構(gòu)成接頭的成塊絕緣體的那種凝膠體相同。外罩的相對(duì)的邊緣184、184A上配備有相應(yīng)形狀的凸緣186、186A。在將外罩的兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼包封到所述電連接件周?chē)鷷r(shí)，凸緣186、186A就會(huì)與相關(guān)的凹槽182、182A相接合，而所說(shuō)的凝膠則會(huì)在它們之間形成密封。
參照?qǐng)D23B，它在標(biāo)號(hào)200處概略地示出了一連接好的電纜的截面，上述電纜部分地嵌在凝膠202內(nèi)，而凝膠202則包含在一對(duì)對(duì)開(kāi)外殼204、206的各個(gè)部分內(nèi)。對(duì)開(kāi)外殼204、206基本上呈半圓柱形并且沿著一對(duì)縱向邊緣在標(biāo)號(hào)208處鉸接在一起。由上述兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼構(gòu)成的已鉸接起來(lái)的圓柱形外罩包封在所述已連接好的電纜周?chē)?，圖23B表示剛好在合攏外罩之前的情形。對(duì)開(kāi)外殼204，206與鉸接件208相對(duì)向的縱向邊緣上沿著外罩的大部分長(zhǎng)度配備有相配合的榫舌210和凹槽212，而外罩則包含有要被推擠成貼合于被包封起來(lái)的已連好的電纜周?chē)哪z202。榫舌210沿圓周方向具有這樣的長(zhǎng)度即當(dāng)合上兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼204、206時(shí)，該榫舌就會(huì)在凝膠202上的壓力足以將凝膠側(cè)向地?cái)D出外罩之前與凹槽212相接合。通過(guò)這種方式，所有的凝膠202都會(huì)完全地包含在以圓形方式合攏的外罩之內(nèi)，從而避免了對(duì)凝膠的任何可能切剪，這種剪切在以后會(huì)導(dǎo)致外罩內(nèi)有空穴形成。
利用沿榫舌210外表面的多個(gè)分立式凸緣214可將兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼204、206確實(shí)地鎖定到一起，而所說(shuō)的凸緣則卡在凹槽212外壁上的相配合的開(kāi)口216內(nèi)。
通過(guò)在半個(gè)外殼206的整個(gè)邊緣周?chē)峁┮煌辜?18，可以密封住外罩，以防該外罩邊緣周?chē)某睔狻⒖諝?、灰塵或其它雜質(zhì)在兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼204、206的接合面處侵入，而上述凸脊則以密封的方式與半個(gè)外殼204上的配對(duì)用的邊緣凹陷部220相接合。
最后，可以用曲柄鉗或可在合攏了的外罩外部使用的其它適當(dāng)緊固裝置將上述兩個(gè)對(duì)開(kāi)外罩固定到一起。
參照?qǐng)D24，位于兩條屏蔽電纜1160、1162之間的接頭被包封在一雙組件外罩1164內(nèi)。在外罩1164的每一端處均以縱向?qū)R的方式軸向地切出一狹縫1166，電纜1160、1162的屏蔽線1168、1170分別經(jīng)由狹縫166露出并在外罩的表面上于標(biāo)號(hào)1172處壓接在一起。通過(guò)上述方式將屏蔽線1168、117連到一起并且將它們嵌在狹縫1166內(nèi)，可以阻止外罩1164以旋轉(zhuǎn)的方式或以縱向的方式相對(duì)于連好的電纜運(yùn)動(dòng)。
參照?qǐng)D25，外罩1180由兩個(gè)半圓柱形的對(duì)開(kāi)外殼構(gòu)成，這兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼沿外罩的中心部分于標(biāo)號(hào)1182處鉸接在一起并被位于這兩個(gè)外殼的拼合邊緣周?chē)拈旧嗪桶疾劢Y(jié)構(gòu)所密封。在朝向外罩1180端部的錐形部分的外部，有一圓柱形部分1186形成在一對(duì)肋條1188之間，而所說(shuō)的這對(duì)肋條則圍繞著外罩的圓周延伸。用膠帶、封裝條、卷繞彈簧或能夠纏繞在圓柱形外罩部分1186周?chē)念?lèi)似裝置將外罩1180固定到被包封起來(lái)的已連好的電纜上。為了將外罩密封到電纜上并有助于將外罩固定在電纜上，外罩部分1186與底下的電纜護(hù)套之間放置有樹(shù)脂或其它密封材料。所說(shuō)的密封材料可作為包層應(yīng)用于電纜，或者由外罩1180所夾持。
權(quán)利要求
1.一種包封件，它設(shè)置成能包封住兩個(gè)導(dǎo)電組件之間的連接件，上述包封件包括一剛性外罩以及一設(shè)置在該外罩內(nèi)的導(dǎo)電部件，此導(dǎo)電部件設(shè)置成能在使用中與所述連接件作電接觸并以密封的方式包封住該連接件，其中，上述導(dǎo)電部件與外罩之間的空間內(nèi)在使用時(shí)基本上填滿了可壓縮的密封材料，并且，上述導(dǎo)電部件是彈性的，從而能在使用中基本上防止有空穴形成在所述導(dǎo)電部件外側(cè)的外罩之內(nèi)。
2.一種包封件，它設(shè)置成能包封住兩個(gè)導(dǎo)電組件之間的連接件，上述包封件包括一剛性外罩以及一設(shè)置在該外罩內(nèi)的導(dǎo)電部件，此導(dǎo)電部件設(shè)置成能在使用中與所述連接件作電接觸并以密封的方式包封住該連接件，其中，上述導(dǎo)電部件與外罩之間的空間內(nèi)在使用時(shí)基本上填滿了可油膨脹的聚合物密封材料，并且，上述導(dǎo)電部件是彈性的，從而能在使用中基本上防止有空穴形成在所述導(dǎo)電部件外側(cè)的外罩之內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的包封件，其特征在于，所說(shuō)的彈性部件設(shè)置成能在使用過(guò)程中對(duì)前述密封材料施加壓力。
4.如前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的包封件，其特征在于，所說(shuō)的導(dǎo)電部件帶有至少一個(gè)空穴或氣體截留部分，它完全包含在該導(dǎo)電部件之內(nèi)并通過(guò)該彈性導(dǎo)電部件承受所述密封材料的壓力。
5.如權(quán)利要求1至3中任何一個(gè)所述的包封件，其特征在于，至少有一個(gè)空穴或氣體截留部分在使用中設(shè)置成以密封的方式包含在前述導(dǎo)電部件與連接件之間，而該連接件則位于所說(shuō)的兩個(gè)導(dǎo)電組件之間，并且，上述空穴或氣體截留部分通過(guò)前述彈性導(dǎo)電部件來(lái)承受所述密封材料的壓力。
6.如前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的包封件，其特征在于，所說(shuō)的密封材料包括凝膠。
7.如前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的包封件，其特征在于，該包封件包括一應(yīng)力消除錐，此錐在使用時(shí)設(shè)置在所述外罩內(nèi)的導(dǎo)電組件之一的周?chē)?，并且，該?yīng)力錐包括彈性開(kāi)口裝置，它設(shè)置成能根據(jù)上述密封材料的體積變化而改變自身的體積。
8.如前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的包封件，其特征在于，所說(shuō)的外罩包括一導(dǎo)電的外表面。
9.如前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的包封件，其特征在于，所說(shuō)的外罩包括一彈性部分以適應(yīng)所述密封材料的體積變化或移動(dòng)。
10.如前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的包封件，其特征在于，所說(shuō)的外罩包括至少兩個(gè)相互接合的部分，每個(gè)部分均可包封住上述導(dǎo)電部件的一部分以及密封材料的一部分。
11.如前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的包封件，其特征在于，該包封件包括定位裝置，此裝置設(shè)置成能支承前述導(dǎo)電部件并保持該導(dǎo)電部件在所述密封材料內(nèi)的位置。
12.如前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的包封件，其特征在于，所說(shuō)的應(yīng)力錐包括(a)一相對(duì)剛性的組件；以及，(b)一相對(duì)有彈性的組件，并且，所述剛性組件在使用時(shí)設(shè)置成能將上述彈性組件推擠成基本上完全地貼合在所述電纜的周?chē)?br> 13.一種電連接件，其中，電連接在一起的兩個(gè)導(dǎo)電組件在它們的連接處附近包封在前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的包封件之內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的包封件，其特征在于，所述導(dǎo)電組件中的至少一個(gè)組件最好是兩個(gè)組件均包括一電力電纜。
全文摘要
一個(gè)15KV的電纜接頭包封在兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼(38，40)內(nèi)，而這兩個(gè)對(duì)開(kāi)外殼則填滿了密封材料(46)。應(yīng)力錐的不同結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)密封材料(46)的移動(dòng)或熱膨脹，所述應(yīng)力錐帶有開(kāi)口或表面，它們是撓性的并設(shè)置成能例如在前述接頭的熱周期性變化過(guò)程中保持密封材料(46)上的壓力。
文檔編號(hào)H02G15/103GK1163018SQ9519486
公開(kāi)日1997年10月22日 申請(qǐng)日期1995年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月10日
發(fā)明者P·R·溫菲爾德, D·楊斯, J·P·里德, C·基爾邁耶, B·克拉克 申請(qǐng)人:雷伊化學(xué)有限公司