专利名称：密封元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境的密封，特别是一种专用作电缆附件，例如电缆接头封闭外套的密封元件。
为了防止水的污染并且有时为保持压力，在电缆附件的设计中通常需要考虑环境的密封。例如在连接电缆时必须除去电缆外壳，以便露出用于联接的导体。另外，必须在暴露的导体周围进行某种形式的封闭，以便代替被除去的电缆外壳。这种接头外罩在有害的环境条件下必须具备与电缆本身的寿命相应的使用寿命，例如二十年。因此，环境密封的问题是决不能轻视的。
本发明可以用于许多领域，但是预期最适用于光纤接头罩和其他电缆或管件附件的密封。电缆接头罩通常需要装设在潮湿或泥泞的环境中，它需要有良好的密封，但是被密封的表面并不要求严格的清洁。
在欧洲专利说明书0159857号(Raychem)中公开了一种特别适合采用本发明的光纤罩。其中描述了一种能够容纳至少两条光纤电缆之间的对接接头的部件，该部件包括由一个基盘和可与该基盘脱离的一个空心盖构成的空心部件，基盘上具有至少两个相互邻近的出口用于分别容纳光纤电缆;该部件具有至少一个装设在部件内部的光纤编组体，用于存放处于一个出口到另一个出口的通路中的一组光纤，上述通路的最小曲率半径不小于上述光纤的最小弯曲半径;以及用于把基盘连接到空心盖上的第一装置以及用于把至少一个光纤编组体连接到基盘上的第二装置，从而在第一和第二装置如此连接之后，使光纤被存放在至少一个存放平面中，其特征是，当第一装置脱离空心盖时，空心盖可以沿一定的方向移动而脱离基盘，该方向与存储平面基本平行，与基盘上每个出口的方向基本平行，并且基本上垂直于基盘。
基盘和盖最好是圆形的，可以用某种机械夹板和选定的某种环境密封装置一起把它们固定成一体，上述环境密封装置可以是密封垫，O形环，树脂密封或粘合剂。
在这种器件中使用O形环当然是广泛公知的，这种方式便于向光纤罩内重复地引线并且容易再次形成密封，可以经受罩内的高压，并且不受压缩作用的损害。
然而，我们也已经认识到了使用O形环的某些缺点，例如，O形环所承受的力以及随之变形的程度对所需的良好密封来说是不可靠的。所需的压力通常很高，从而要求被密封的部件必须很坚固，也就是说，其外壁要厚。在上述光纤罩的情况下，就意味着基盘及至小圆盖的下部边缘必须采用粗糙的构造。进一步的缺点还有，O形环和基盘的表面以及被密封的圆顶都需要仔细地清洗，并且不能有擦痕或模压的缝隙。由压力，受热或额外的机械负荷造成的尺寸上的变化也可能有碍于良好的密封，并且由于大多数用于制做O形环的材料在低温下会失去弹性，其性能也不能满足可靠性的要求。
我们发现，如果把O形环或其他保持元件与一种适当的密封材料结合使用，就可以克服O形环的这些缺点。这种新的结合方式能产生惊人的效果，这种效果在两者单独使用时是没有的。其原因可能是由于保持元件具有存储能量的能力，这将在下面描述。
本发明提供了一种密封元件，它包括(a)一种圆锥渗透量在80至400(10-1mm)之间并且极限伸长度至少为100%的密封材料，以及(b)用于该密封材料的一种弹性保持元件。
上述圆锥渗透量的极限伸长度是按照美国国家标准鉴定ASTM-D217和ASTM-D638测试的结果。
圆锥渗透量至少应为100，最好是至少为120，并且应该小于350，而最好是小于200(10-1mm)。极限伸长度应至少为200，最好是至少为400%。
许多材料都可以被用做密封材料，但我们最喜欢用凝胶。凝胶具有许多优点，例如，由于它们由于在室温下具有类似流体的可弯曲性能，因此其具有高度的适形性能，从而与被密封的衬底相吻合。凝胶具有交链的结构，从而具备弹性，附着强度和形状的稳定性。交链的结构可能来自交链状的化学粘合剂，例如在使用硅胶或聚胺脂胶的情况下，或者是源于其结晶区域的构造，例如在使用以块状共聚物为基础的热塑性凝胶的场合。无论哪种情况，凝胶都包括借助于油或其他物质伸展的某种形式的三维聚合物网络。在美国专利US4600261中所述的凝胶在本文中作为参考。
我们希望使用预塑化的凝胶，或者用其他方式形成其三维结构使其与被保护的衬底脱离。我们发现，最好是把凝胶的成分浇注到要密封的表面之间，然后使其凝固。由此就能使密封元件预先成形，以便在将其定位在基盘和光纤罩的圆顶间之前便于搬运和储存。
O形环或其他保持元件最好能便于在沿着一个方向(例如使接头罩的圆顶和基盘相结合的方向)的压力下安放密封元件，但是能限制密封材料随后沿一个垂直方向的移动。保持元件最好具备储存能量的功能，用于存储在被密封的部件结合到一起的过程中所施加的能量。从而可以在随后通过保持元件的释放来补偿密封材料的轻微移动。采用这种方式可以保持对密封材料的压力，从而防止泄漏通路的形成。
任何适当的材料都可以用做弹性保持元件，但我们认为最好用橡胶，例如天然橡胶，硅橡胶，腈橡胶，EPDM橡胶或是氯丁橡胶。保持元件的材料应该具有30至80的肖氏A级硬度(shawA)，最好是40至70，而50至60由更好。
保持元件可以包括一个O形环，而我们认为最好包括两个基本上同心的O形环，两者之间的环形间隙或容纳密封材料。两个O形环可以通过一个环形连接板相互接合，在这种情况下，放置在连接板的每个表面上。
保持元件可以上粉心的，从而可以靠压缩空气来加压，能量可以以压缩空气的形式或是保持元件本身材料的变形来储存。
还可能需要具有能把密封材料保持在元件上的装置，并且保持元件的这一端的表面上可以具有锯齿，突出物或是处理成有助于在密封材料的保持元件之间形成粘接的形状。
如上所述，本发明的密封元件可以被用于光纤罩的环境保护，并且本发明因此还提供了一种光纤或其他电缆接头的外罩或是其他外壳，它包括(1)具有第一表面的第一部件;
(2)具有第二表面的第二部件，该第二表面可以朝向第一表面移动，从而使外壳闭合;以及
(3)本发明的密封材料，它可以被放置在第一和第二表面之间，从而在第一和第二表面一起移动时使密封元件受到压力，并且使保持元件接触第一和第二表面。
外套还可以包括(4)用于使第一和第二表面与保持元件维持接触的装置。
如果外壳包括了一个光纤接头罩，它就可能包含设在基盘上的，并且最好是用枢轴连接到基盘上的一或多个托架或光纤编组体。基板可以有一或多个用于接收光缆接头的出口，并且可以用任何适当的装置把光缆密封在其出口之内，例如采用可热收缩的管件。
以下将参照附图进一步描述本发明，其中
图1表示现有技术的光纤接头罩;
图2A和2B表示按照本发明的密封元件的安装方式;
图3表示密元件的另一种方案。
图1中示出了EP0159857中所述的光纤接头罩。基盘1和圆顶盖2一起构成了一个用做光纤对接接头盒的封闭体。基盘1最好是用填充了高密度聚乙烯或聚丙烯的玻璃纤维通过模压制成。出口3可以设在供电缆通过的基盘内。在安装时，可能仅需要留出一些出口3，并且有些出口需要按图4所示的情况暂时堵塞。堵塞时可以采用任何适当的装置，但是我们希望把出口做成闭合的端部，并且能根据需要方便地切开。圆顶盖可以用吹模的方式制造，并且可以结合使用一种潮湿的蒸汽阻挡层，例如一种金属薄片。
空心部件包含由一系列托架5组成的光纤编组体。每个托架最好是包括用于与容纳光纤接头的接头管相配合的装置6。托架最好是按一定顺序夹持在一个固定在基板1上的载体7上。如图中所示，托架是沿着其短的边沿用铰链连接到的载体上的，但是也可以采用其他的铰链方式，例如用枢轴，或是绕托架所在的平面的一个角心转动。铰链的方式允许选出的一定的托架使之露出，以便安装接头或进行维修。最好还能具有把托架锁定在其铰链位置的装置。
本发明的部件可以按如下方式使用。首先，把需要连接的两条光缆通过两个出口3按箭方向伸入接头盒内，例如每条电缆伸入1.5米。然后把电缆外壳剥到基盘1处，暴露出1.5米长的光纤。然后切除各条光缆的加强芯，并保留足够的长度以便能分别固定在固定孔8中。接下来把一条光缆的每根光纤接到另一条光缆的对应光纤上。然后可以把单根光纤，成对的光纤，或是一组例如10或12根接头光纤放置在各个托架上。当一个托架被装满后，可以用铰链9使其移动，露出另一个托架。每个托架最好是具有一个承垫10，以确保相邻托加间能充分分离和/或防止光纤从各个托加上滑落。这种接头罩可以附加或换成密封的光纤分线盒。
本发明的密封元件如图2和图3所示，并且这些密封元件可以专门用在图1所示的接头罩中，在基盘1和圆形盖之间形成环境密封。
图2A示出了安装前的密封元件，而图2B示出了这种密封元件在基盘和圆顶盖2之间形成环境密封的情况。为方便起见，没有示出基盘1的出口3，并且仅示出了盖2的局部。
密封元件1)包括两个基本上同心的O形环12、13，最好用一个在二者之间环向延伸的连接板14使它们构成整体。把凝胶或其他密封材实放置在O形环之间以及环形连接板14的上下两侧。可以看出，密封材料15稍微凸出地伸出保持元件的相对表面外(这里这O形环的上方顶端面和下方顶端面)。因此，当圆顶盖2和基盘1以及其间的密封元件被结合到一起时，如图2B所示，密封材料15就受到压力。O形环12和13阻止或限制了密封材料向图示的侧向移动，也就是指图1所示的接头罩的径向方向;并且可以通过O形形的变形至少存储一部分施加的能量，例如使每个O形环的截面变成椭圆形，和/或是使外环径向膨胀和/或是使内环径向压缩。因此，可以通过保持元件的张驰至少部分地补偿密封材料在整个工作寿命期间的蠕动或压缩趋向。
图3所示的密封元件包括两个其间装有密封材料的O形环，省去了图2中的环形连接板。图3中还示出了一个圆环形夹子17，它通常由铰链在一起的两半构成，从而可以装到基盘和圆顶盖的圆周的外围，把它们拉到一起。或以设置一个装置使夹子17的部件面对面地偏置，从而保持对密封材料15的压力。该装置(和保持元件相同，或是作为其替代物)可以存储能量并且对密封材在接头罩工作期间的蠕动进行补偿。图3中的一个O形环是空心的，如16所示。用这种方式可以使O形环受到压缩空气的压力。当然，两个O形环都可以是空心的。
较低的压力就是以形成密封，并且可以在很宽的压力范围内实现密封，圆顶盖2和基盘1间的相对位置可以在较宽的范围内变化，而不会破坏密封。允许圆顶盖，基盘以及密封材料本身在形状上有较小的缺陷，并且在安装之前不需要对各个表面进行仔细的清洗。为了获得较好的密封效果，凝胶最好能润湿基盘和圆顶盖的表面。使用O形环或其他保持元件可以防止由于基盘和圆顶盖的达过移动或是额外的压力造成的危险，并且能避免的过量蠕动。还有，可以避免凝胶的过压缩，因为O形环的弹性模量明显地高于凝胶。
权利要求
1.一种密封元件包括(a)一种密封材产，其圆锥渗透量在80至400(10-1mm)之间，并且极限延伸量至少为100%，以及(b)一个用于上述密封材料的弹性保持元件。
2.如权利要求1的密封元件，其特征是密封材料包括凝胶。
3.如权利要求1或2的密封元件，其特征是保持元件使密封材料处于沿一个方向的压力下，但是能限制其在垂直方向上的移动。
4.如权利要求1，2或3的密封元件，其特征是保持元件的肖氏A级硬度为40至70。
5.如权利要求1至4中任何一项的密封元件，其特征是保持元件包括一个O形环。
6.如权利要求5的密封元件，其特征是保持元件，包括两个基本上同心的O形环，两个O形环之间的环形空隙可容纳密封材料。
7.如权利要求6的密封元件，其特征是，O形环是相互连接的。
8.如权利要求7的密封元件，其特征是O形环通过一个环形连接板连接，密封材料被设置在连接板的相对的表面上。
9.如任一项在前的权利要求所述的密封元件，其特征是，保持元件是空心的，可以用压缩空气加压。
10.如任一项在前的权利要求所述的密封元件，其特征是保持元件具有与密封材料相适应的锯齿或突出部，从而有助于把密封材料固定在保持元件上。
11.一种外壳，包括(1)具有第一表面的第一部件;(2)具有第二表面的第二部件，该第二表面可以朝向第一表面移动，使外壳闭合;(3)一个如权利要求1至10中任何一项所述的密封元件，它可以设置在上述第一和第二表面之间，从而在第一和第二表面相对移向一起时使密封元件受压，并且使保持元件分别接触上述第一和第二表面。
12.如权利要求11的外壳，其特征是进一步包括(4)用于使第一和第二表面与保持元件维持接触的装置。
13.如权利要求11或12的外壳是一个电缆接头罩，上述的第一部件包括一个具有电缆出口的基盘，而上述第二部件包括一个用于基盘的盖。
14.如权利要求13的外壳是一个光纤接头罩，在其基盘上设有光纤编组体。
全文摘要
一种密封元件包括(a)一种密封材料，其圆锥渗透量在80至400(10
文档编号F16J15/10GK1090381SQ9311898
公开日1994年8月3日 申请日期1993年9月4日 优先权日1992年9月4日
发明者J·I·弗兰克斯 申请人:雷伊公司