专利名称：包括应力消除的电缆密封罩盖的制作方法
技术领域：
本发明涉及电气布线和光学纤维传输结构，以布线护套和光学纤维网络等为代表，它们包括信号网络设计所要求的由从多线或多纤维电缆分叉进入连接分支产生的过渡区段。更具体地说本发明提供保护性的、密封的、包括应力消除的电缆过渡罩盖，以便适应在信号和电力携带结构中分支信号载体过渡区段的反复弯曲和相应的扭曲。
背景技术：
电力分配网和通信网络的发展依赖于以电缆为基础的信号和电力载体，而载体处于从有害环境隔离的保护性护套中。用于传统电缆的保护性外部护套材料典型地呈现低的表面能量。适当的护套聚合物包括，例如，聚乙烯、聚丙烯或其共聚物或混合物。低表面能量外部护套象征对于信号载体与在外部环境中损害成份接触的屏障，它能够损害信号载体元件的功能。
电流携带线或者信号携带光学纤维可能以各种不同方式变得暴露在环境中。在通常情况下包含多个信号的电缆可能由于磨损而损坏，这些磨损通过电缆罩盖逐渐发展直到信号载体暴露为止。造成信号载体暴露的第二种情况是在建造电力分配网或通信网络中对于电缆或信号载体的连接。这种建造活动产生多个拼接的电缆部分，它们需要应用保护罩盖以便代替电缆护套并且为隔绝环境而重新密封信号和电力载体。如果没有适当的保护，电缆的运行和期望寿命可能有不利影响。
存在各种保护电缆的封装设施，包括拼接部分或者显示护套损坏的磨损部分。封装设施采取罩盖或壳体形式以便在电缆的信号或电力载体元件的暴露部分位置上放置。放置在电缆的拼接或磨损部分周围的封装设施可以采用已知的工艺在需要保护部分外部表面上收缩罩盖或者壳体。美国专利No.5,080,942及No.4,380,440描述用作保护性电缆封装的预先伸展可收缩的罩盖。
预先伸展可收缩罩盖，也称为冷收缩罩盖或管子或预先伸展管(PST)，是开发用来克服热收缩产品中某些缺点。热收缩产品，虽然提供有效的密封和保护，在产品复原到符合电缆外形轮廓或电缆拼接表面中需要材料流动的条件。在复原中，热收缩罩盖形状改变并且不能保持其模制的特征，这些特征在被保护电缆部分使用期内可能是有用的。例如，热收缩罩盖最好紧密地包围电缆部分而对于在拼接连接点上的反复弯曲提供很少的疲劳强度。结果，主干电缆与分叉电线的交叉点成为弱点而在应力下破坏。同样对于传统上设计中没有考虑模制特性中应力消除的冷收缩罩盖也是如此。因此，需要一种不易在应力下损坏的密封电缆封装设施。这样的封装将延长电缆拼接或磨损部分的保护寿命并且抵御由于在安装过程中的粗暴处理。
发明概要本发明提供一种保护性的、密封的、较佳地为弹性体的电缆过渡罩盖，其包括应力消除，以便应用于线束之类。按照本发明的电缆过渡罩盖可适应在制造、安装和随后布线结构的使用中反复弯曲和相关的扭曲，布线结构包括在布线结构设计中所需由于从多线芯电缆中分叉线芯连接到分支而产生的部分。
在电缆过渡罩盖中综合应力消除在预先伸展的状态下，为伸展留出额外的余量，以便放置弹性体电缆罩盖，从而促进电线的插入。利用在预先伸展管路(PST)产品中通常采用的可折叠的、一次性线芯可以在伸展状态下保持电缆罩盖，其中PST产品也称做冷收缩产品并在电缆敷设中应用。对于电缆过渡罩盖应用应力消除有利于线芯装载而不必破坏弹性体罩盖。由于比较不容易被破坏，按照本发明的电缆过渡罩盖提供增强的多功能性并且可在较宽广的范围内应用预先伸展的结构。
综合应力消除的改进在于制造具有更加复杂设计的电缆罩盖以便增加从初始电缆分叉的数量。这种改进也转换成为相对地较低轮廓的过渡罩盖，其尺寸可以通过在电缆过渡部分所通过的墙壁或隔舱壁上形成的较小尺寸通孔。减少尺寸在布线结构和运载工具或设备设计的整合中可以导致有效的空间利用和设计灵活性。
更具体地说本发明提供一种模塑器件用于保护多线电缆的过渡区段。该器件包括具有弹性体表皮的过渡罩盖，并且还包括接受电缆的管子，其中具有开放的沟槽。电缆接受管具有与多个电线罩盖套管连通的交叉点，以便提供从电缆接受管开放的沟槽到多个电线罩盖套管的通路开口，用于插入多线电缆中的至少一条电线。形成在弹性体表皮上的应力消除凹穴邻近各交叉点的至少一部分，向开口沟槽延伸并且包括至少一条折痕，以便适应应力消除凹穴从部分地折叠状态下的膨胀，从而当过渡部分罩盖从松驰状态运动到伸展状态时减少在交叉点上的应力集中。
定义名词“电缆过渡罩盖”涉及敷设在电缆区段周围的器件，用来保护下面电缆护套的拼接或磨损的电缆区段。电缆过渡罩盖，最好在预先伸展状态下提供，可以通过在电缆周围收缩的方法安装，此时须拆去通常在PST产品中使用的一条或多条支承线芯。按照本发明电缆过渡罩盖包括附着在一个或多个电线罩盖套管的电缆容纳管，用来容纳包括在主电缆中多信号或电力载体分出的分支电线或纤维。
在此使用的名词“电线罩盖套管”涉及包含并密封从主干电缆延伸的分支电线或纤维的电缆过渡罩盖部分。
按照本发明“弹性体表皮”是用来形成电缆过渡罩盖的一层弹性体可重复使用的材料。
包括“应力消除凹穴”或“折叠”或“碟”或“杯”或类似名称的名词可以在这里交换应用于描述按照本发明的电缆过渡罩盖部分，它们提供关于一个或多个电线罩盖套管相对于电缆接受管的反复弯曲或严重折叠中的应力消除。应力消除凹穴可以包括一个或多个折痕或部分折叠，它们可用于消除所施加的应力。这些折痕或折叠一般难以综合在模塑的弹性体结构中。
应用在电缆罩盖中诸如“保护”和“保护性”等名词涉及这些罩盖从信号携带电线和光学纤维周围中密封潮气和污染物的能力。
“过渡区段”指电缆包含拼接或者一个或多个分支信号载体的部分，这些部分在电缆改制后需要随后保护，名词“多线电缆”描述包含多个信号或电力载体的电气或通信电缆，其中有一些可以分离而产生分支布线构造。
名词“应力”涉及由于在此描述的物件弯曲或相似的位移而产生的机械应力。
附图简要说明不管任何属于本发明范围的形式如何，现在将仅仅通过例子描述本发明的较佳形式，并参照附图，其中
图1显示由传统电缆过渡罩盖保护的电缆过渡区段的剖面图；图2为包括置于通过严重折叠电线罩盖套管大约180°引起的应力下的电缆过渡区段和传统电缆过渡罩盖的剖面图；图3显示由按照本发明的电缆过渡罩盖所保护的电缆过渡区段的剖面图，包括应力消除凹穴；图4为包括置于通过严重折叠电线罩盖套管大约180°引起的应力下的电缆过渡区段和按照本发明的电缆过渡罩盖的剖面图；图5显示由按照另一实施例的电缆过渡罩盖所保护的电缆过渡区段的剖面图，包括应力消除凹穴；图6为包括置于通过严重折叠电线罩盖套管大约180°引起的应力下的电缆过渡区段和图5所示电缆过渡罩盖的剖面图；图7为按照本发明的电缆过渡罩盖的立体图，包括在电缆接受管和两条电线罩盖套管的交叉点上的应力消除凹穴；图8为按照本发明的电缆过渡罩盖的立体图，包括在电缆接受管和三条电线罩盖套管的交叉点上的应力消除凹穴。
具体的实施方式按照本发明的物件包括用压缩、转移或注塑方法(具有或者没有可见的分界线)从弹性体模塑制成的过渡罩盖。模制的罩盖基本上为空心的，使其当应用于电缆的过渡区段结构时，罩盖提供保护性表皮使过渡区段的电缆和电线密封在里面而防止潮气和污染物的侵入。按照本发明用模塑制成的过渡罩盖的表皮或壁部包括应力消除区域，在此称为应力消除凹穴或折痕等，如前面所述。当过渡罩盖在松驰状态和伸展状态之间处于反复循环时，应力消除凹穴可以按需要包括折痕或折叠以减少在交叉点上的应力集中。应力消除区域可以减少模制过渡罩盖表皮或壁部的损坏概率，如果电缆过渡区段在制造和安装中或者当电缆结构包括反复的弯曲和结构扭曲时遇到粗暴的处理。
对于承受连续或反复弯曲的物件，要求应力消除区域，虽然容易认同，是对于模具设计提出挑战，这种模具设计要提供一种模制零件，它具有在电缆接受管或电缆过渡罩盖杆身和分支罩盖或从杆身延伸的电线罩盖套管之间所需要的应力消除作用。在模制应力消除的能力上，按照本发明电缆过渡罩盖有别于传统的罩盖，后者在应力下呈现弹性体的疲劳和分裂损坏。本发明另外的区别特征在于发现适当地放置在邻近杆身和电缆过渡罩盖的交叉点附近的应力消除凹穴，产生受保护的电缆过渡区段与传统相似过渡区段比较具有减小的体积。具有减小体积的电缆过渡区段在安装中要求较小的空间。因此当采用按照本发明电缆过渡罩盖时，要求容纳电线护套的空间等可以更有效地利用。
现在参考附图，其中在所有的视图中同样的数字标识同样零件，图1提供显示包含多条电线的电缆10剖面，这些电线可以分类并单独地用绝缘套管保护。用于电缆和电线保护的物件在此称为电缆过渡罩盖12。电缆过渡罩盖12包括在电线罩盖套管16之间的壁部`18。在壁部18上的弯头20作为保持件使单独的电线22分开。电缆10在电缆过渡罩盖12上的安装，为利用电线罩盖套管分别保护个别的电线22，可以利用已知的方法完成。适当的方法包括手工插入电缆10和电线22或者预先伸展电缆过渡罩盖12以便提供可以反复使用的物件等。适当的可反复使用物件具有管状开口，径向地设置以便在收缩伸展的电缆过渡罩盖以前方便地插入电缆10和电线22而完成密封和保护罩盖。预先伸展的、可重复使用物件，通常称为冷收缩罩盖或管，在需要绝缘和保护的电缆和电线应用中是众所周知的。
图2提供置于通过弯曲两个电线罩盖套管16大约180。下引起的应力中的电缆过渡罩盖12的剖面图。在这种情况下弯头20变成伸展部分24。由于弯曲电线罩盖套管16形成的大部分应力集中在伸展部分24中。利用显示在图1和图2中电缆罩盖12的设计，有很高的概率，即在伸展部分24中的应力集中将超过壁部18的抗拉强度，其结果为在该点的壁部18破裂。如果不改变电缆过渡罩盖12的设计，在电缆安装中过分的弯曲将导致损坏，有时甚至是灾难性的，这些将损坏下面电缆过渡区域的密封和保护。
按照本发明电缆过渡罩盖30通过改变包括在电线罩盖套管之间的壁部34的弯头32的构造克服壁部的破裂问题。图3显示按照本发明电缆过渡罩盖30的剖面图，其中弯头包括向电缆接受管40延伸的凹穴38。
图4以剖面形式显示凹穴38容许电线罩盖套管36严重弯曲而没有如图2所示施加于伸展部分24同样大小的伸展量。另一方面，弯头32和介入的凹穴38提供在小于电缆过渡罩盖30材料抗拉强度应力下的伸展部分42。
图5提出本发明一种改型实施例的电缆过渡罩盖30，其中弯头32包括加厚部分44。该实施例当放置在如图6所示应力下时进一步提供由于存在凹穴38和加厚部分44而对于壁部34的保护，加厚部分预期将加强延伸部分42。
图7提出按照本发明的电缆过渡区段的立体图，显示各电线罩盖套管36向后朝电缆接受管40弯曲。如图中显示，弯曲区域的构造明显地显示应力消除凹穴46为在一对加强凸脊48之间的部分折叠或杯形区域，如以前所描述加强凸脊由壁部加厚后所造成。
图8为本发明中显示按照本发明的电缆过渡罩盖可以包括多于两个电线罩盖套管36的立体图。如图中所示，在弯曲各电线罩盖套管36大约180°的角度后，弯头32区域似乎包括在三个凸脊52之间的部分地折叠或杯形区域的应力消除凹穴50，这些凸脊当弯头区域32包括加厚部分时提供附加的加强。
按照本发明电缆过渡罩盖的可用模塑材料典型地为高度弹性体的聚合物，包括硫化弹性体和热塑性弹性体(TPE)，其萧氏(Shore)A弹性硬度在大约100以下。在张力模数(在橡胶工业中称为“橡胶模数”)和伸长之间基本上具有线性关系。张力对于伸长作图制成的曲线产生直线的斜率代表扬氏弹性模数(Young’s modulus)E。E大约为3×G，式中G为材料的剪切模数，它与萧氏A硬度之间具有大致线性关系。对于弹性体材料较佳的G值范围大致从0.2MN/平方米到5MN/平方米。(MN为百万牛顿)这换算成剪切模数为从0.2MN/平方米(29psi)到5MN/平方米(725psi)或者扬氏弹性模数从0.6MN/平方米(87psi)到15MN/平方米(2175psi)。(psi为磅/平方英寸)利用这些判别准则的线性换算给出100％橡胶模数值在0.6MN/平方米(87psi)到15MN/平方米(2175psi)之间，而300％模数范围从1.8MN/平方米(261psi)到45MN/平方米(6525psi)。
较佳的材料通过施加0.62MN/平方米(92psi)到1.77MN/平方米(257psi)的力可呈现100％无破坏伸长，而施加2.34MN/平方米(340)到6.5MN/平方米(1000psi)的力时呈现300％的无破坏伸长。适当的聚合物还可在450％到850％之间的伸长。按照本发明可用于模塑电缆过渡罩盖的材料包括三元乙丙橡胶(含双环戊二烯)(EPDM)、硅酮弹性体、氟硅酮弹性体、含氟弹性体和其它属于硫弹性体和热塑性弹性体的类别。
以前描述的利用弹性体产生的保护结构，通过利用圆柱形管子形状的一次性线芯放置在保护结构的开口内，已经放置在预先伸展的状态。根据保护结构形状的复杂性，由于材料的疲劳也许不可能保持预先伸展状态，材料疲劳导致在伸展应力集中点上弹性体薄膜的破坏。按照本发明包括应力消除区域的电缆过渡罩盖，诸如应力消除凹穴或折叠或杯形区域等，容许具有增加复杂性的预先伸展结构中不破坏弹性体表皮。例如企图预先伸展包括电缆接受管分离成为三条或更多电线罩盖套管的弹性体罩盖相对地不容易成功。利用按照本发明电缆过渡罩盖，与至少三条或更多电线罩盖套管交叉的电缆接受管可以伸展以便接受支承线芯插入各管子和套管区段而不致破坏弹性体薄膜或者在交叉区域中的表皮，在该交叉区域中认为伸展应力集中。
按照需要，本发明的细节已在此披露，不过，应该理解按照本发明的电缆过渡罩盖所披露的实施例仅作为例子说明。因此，这里披露的特定结构和功能细节不能理解为限制性，而仅仅作为权利要求的根据，并且作为典型基础用来教授本行业熟练人士以各种不同方式应用本发明。
权利要求
1.一种用来保护多线电缆过渡区段的模塑物件，所述物件包括过渡罩盖，包括弹性体表皮，所述过渡罩盖还包括，电缆接受管；多个电线罩盖套管，各具有与所述电缆接受管的交叉点，以便提供从所述电缆接受管到所述多个电线罩盖套管中各管的通路，用于插入多线电缆中的至少一条电线；和应力消除部分，形成在所述弹性体表皮中，邻近各所述交叉点的至少一部分，所述应力消除部分在所述过渡罩盖从松驰状态到伸展状态的运动中减少在所述交叉点上的应力集中。
2.按照权利要求1所述的模塑物件，其特征在于，所述应力消除部分为向所述电缆接受管的所述开放沟槽延伸的应力消除凹穴，所述应力消除凹穴还包括至少一个折痕，以适应所述应力消除凹穴从部分地折叠状态的膨胀，从而在所述过渡罩盖从松驰状态到伸展状态的运动中减少在所述交叉点上的应力集中。
3.按照权利要求1所述的模塑物件，其特征在于，所述弹性体表皮具有扬氏弹性模数从0.6MN/平方米(87psi)到15MN/平方米(2175psi)。
4.按照权利要求1所述的模塑物件，其特征在于，所述弹性体表皮具有从450％和850％的伸长。
5.按照权利要求1所述的模塑物件，其特征在于，所述弹性体表皮包括从由三元乙丙橡胶(含双环戊二烯)(EPDM)、硅酮弹性体、氟硅酮弹性体、含氟弹性体组成的集合中选出的材料。
6.按照权利要求1所述的模塑物件，其特征在于，所述多个电线罩盖套管的数目超过2。
7.一种覆盖的电缆过渡区段，包括电缆，包括多条电线；多个分支电线区段，通过有选择地分隔所述多条电线形成；和过渡罩盖，包括弹性体表皮，所述过渡罩盖还包括，电缆接受管，具有开放沟槽以便接受所述电缆；多个电线罩盖套管，各具有与所述电缆接受管的交叉点，以便提供从所述电缆接受管的所述开放沟槽到所述多个电线罩盖套管中的各管的通路开口，用于插入所述电缆中的至少一条分支电线；和应力消除凹穴，形成在所述弹性体表皮中，邻近各所述交叉点的至少一部分，所述应力消除凹穴向所述开放沟槽延伸，所述应力消除凹穴还包括至少一个折痕，以适应所述应力消除凹穴从部分地折叠状态的膨胀，从而在所述过渡罩盖从松驰状态到伸展状态的运动中减少在所述交叉点上的应力集中。
8.按照权利要求7所述的覆盖的电缆过渡区段，其特征在于，所述弹性体表皮具有扬氏弹性模数从0.6MN/平方米(87psi)到15MN/平方米(2175psi)。
9.按照权利要求7所述的覆盖的电缆过渡区段，其特征在于，所述弹性体表皮具有从450％到850％的伸长。
全文摘要
一种用于保护多线电缆(10)过渡区段的模塑物件。该物件包括具有弹性体表皮的过渡罩盖(30)，还包括具有开放沟槽的电缆接受管(40)。电缆接受管具有与多个电线罩盖套管(36)中各管的交叉点，以便提供从所述电缆接受管的所述开放沟槽到所述多个电线罩盖套管(36)中各管的通路开口，用于插入多线电缆中至少一条电线。形成在所述弹性体表皮中的应力消除凹穴(50)邻近各所述交叉点的至少一部分，并向所述开放沟槽延伸，还包括至少一个折痕，以适应所述应力消除凹穴从部分地折叠状态的膨胀，以便在所述过渡罩盖从松弛状态到伸展状态的运动中减少在交叉点上的应力集中。
文档编号H02G15/04GK1643756SQ03806951
公开日2005年7月20日 申请日期2003年3月4日 优先权日2002年3月26日
发明者D·G·布兰南, J·A·凯姆贝尔, C·J·埃费纽克, D·R·吉尔德, E·A·侯普库斯 申请人:3M创新有限公司