专利名称：用于延伸的电缆的连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于延伸的电缆例如电加热电缆(electrical heating cable)的连接器。
延伸电加热电缆是公知的，并且被用于例如防止管道冻结或者用于维持管道或其它输送管内的温度。特别实用的延伸加热电缆(在这里也称为加热器)包括(a)第一和第二延伸电极、(b)多个在电极之间并联连接的电阻加热元件(element)、以及(c)包绕电极和加热元件的绝缘护套。对于许多应用而言，绝缘护套由金属接地层例如金属编织层包绕。常常需要建立从延伸电加热电缆至另一元件例如另一加热电缆或者电力电缆的电连接。诸如套环、压接件(crimp)或可热缩的套管等常规方法可以用于形成这种电连接，虽然这些方法总体上讲不能充分地消除延伸加热电缆的应力或者提供足够的密封以防止湿汽到达连接处。另外，可以采用诸如美国专利4883945(授予Bautista)和5 174783(授予Stassen等人)中描述的连接模块实现连接。但是，这些连接器具有多种缺点。当使用Bautista公开的连接器时，为形成良好的接触，必须去除电极上的导电聚合物。这种工序是细致的手工工艺并且是漫长的。为使用Stassen公开的连接器，在插入加热电缆之前，必须拆开连接器，这会导致多个零件可能丢失或者容易错位。另外，为装配连接器并在加热电缆与电气构件(component)之间形成充分的连接，需要各种工具。
发明概述我们现已发现，可以制成这样的连接器，它容易使用，需要最低程度的装配和最少的工具，适应宽范围的加热电缆尺寸，提供视觉反馈信息以保证适当安装，并且可以重入(reenterable)。按照第一方面，本发明提供了一种连接器，用于将第一延伸电加热电缆的一端连接至第一延伸电气构件的一端，所述第一加热电缆包括(a)第一和第二延伸电极、 (b)多个在所述电极之间并联连接的电阻加热元件、以及(c)一个包绕所述电极和加热元件的绝缘护套，所述第一电气构件包括用于连接至第一电极的第一延伸部件(member)和用于连接至第二电极的第二延伸部件，所述连接器包括(1)第一和第二壳体部件，它们可以处于
(a)非配合结构状态，或者(b)配合结构状态，在这种状态时，壳体部件彼此接触并形成一个壳体，此壳体具有(i)用于第一加热电缆的第一引入端口和(ii)用于第一电气构件的第二引入端口，第一引入端口是一个空心筒，它具有位于一端的进口和外表面，外表面的至少部分具有螺纹；(2)固定装置(means)，它以可打开方式维持壳体部件于配合结构状态；(3)第一连接装置，用于在壳体内将第一电极连接至所述第一电气构件的第一延伸部件；(4)第二连接装置，用于在壳体内将第二电极连接至所述第一电气构件的第二延伸部件；和(5)密封组件(assembly)，它适于在第一引入端口的进口处密封第一加热电缆，所述组件包括(a)一个空心筒状环，(i)它适于配接至第一引入端口，并且(ii)从其上垂直于环平面延伸出多个指条，(b)一个螺帽，它可以拧至第一引入端口的螺纹上，和(c)一个套环，它由指条固位，并且在装配后围绕第一加热电缆密封，所述第一和第二连接装置设置在第一连接模块内，当第一和第二壳体部件处于配合结构状态时，第一连接模块适于安装在壳体内。
我们还发现，作为按照本发明的第一方面描述的连接器的部分的特定构件本身是有用的，或者作为连接器或其它设备的部分，或者本身单独使用。例如，我们已发现，密封组件提供了比常规的密封组件优越的特点，其中夹持元件即指条和供它们插入的外围件例如引入端口是分离的元件，它们可以由不同的材料制备。为了充分的密封，指条必须是弹性的，以便适应加热电缆的表面和/或在螺帽拧紧时为套环-加热电缆交界处提供足够的密封力。常规组件中的外围件和夹持元件是单个构件，因此由较软的弹性材料制备，这种材料可能不具备必要的强度、刚性或耐热性，以承受安装和冲击。若采用具有两个分离的构件的本发明的组件，指条可以制成弹性的，而外围件可以由具有不同物理特性的材料例如工程塑料制备。另外，密封组件可以采用一个套环。如果按照本发明的第一方面的连接器包括一个独立的减应力系统，则可以采用一个较软的套环，它可以用手充分拧紧而不需要特殊工具。这与常规的密封组件不同，在常规密封组件中，套环必须提供消除应力的功能，因此为消除密封元件的应力，套环应足够硬。为将元件插入硬的套环中，组件必须拆开，并且必须使用工具使螺帽拧得足够紧。因此，按照第二方面，本发明提供了一种密封组件，它包括(1)第一构件，它(a)是一个空心筒，其外表面的至少部分具有螺纹，并且(b)由第一材料构成；(2)第二构件，它(a)是一个空心筒状环，从其上垂直于环平面延伸出多个指条，所述指条由第二材料构成，所述第二材料(i)是聚合物并且(ii)具有最多为500000psi的弹性模量和至少为100％的极限伸长率，并且(b)适于配接至第一构件；和(3)第三构件，它(a)是一个螺帽，并且(b)可以拧至第一构件的螺纹上。
我们还已发现一种提供视觉反馈信息的有用装置，此装置允许安装者确定延伸电气构件或者加热电缆何时正确定位。按照第三方面，本发明提供了一种用于电连接至延伸电气构件的连接器，所述连接器包括(1)一个连接模块；(2)一个连接装置，用于连接至延伸电气构件的第一电极，所述连接装置被插入模块中；和(3)一个镜子，它(a)被插入模块中，并且(b)其定位适于从模块外部可以观察连接装置。
附图简述本发明由附图示出，其中
图1是本发明的连接器的立体图，该连接器适于将一个加热电缆连接至三个延伸电气构件；图2是图1所示的连接器的分解图；图3是本发明的连接器的分解图，该连接器适于将一个加热电缆连接至一个延伸电气构件；图4是本发明的连接模块的局部剖开的立体图，其中带有装配的加热电缆；图5是沿图4中的线V-V截取的剖视图；图6a和6b是本发明的连接器中采用的编织层锁紧装置的立体图，其中图6a示出在加热电缆插入之前的锁紧装置，图6b示出在加热电缆插入之后的锁紧装置；图7是图6所示的编织层锁紧装置的局部剖开的立体图；图8是安装在壳体的第一引入端口中的编织层锁紧装置的剖视图；图9是本发明的密封组件的分解图；图10是本发明的连接模块的立体图，其中包含一个用于视觉监视的镜子图11a和11b是沿图10中的线XI-XI截取的剖视图，其中图11a示出在电连接形成之前的连接装置，图11b示出在电连接形成之后的连接装置；图12a和12b是图10的连接模块的表面的平面图，其中图12a示出电连接形成之前在镜子中的反射图象，图12b示出电连接形成之后在镜子中的反射图象。
发明详述适合与这种连接器联用的延伸电加热电缆(这里也称为加热器)是那样一些电缆，它们包括第一和第二延伸电极、多个在电极之间并联连接的电阻加热元件以及至少一个包绕电极和加热元件的绝缘护套。绝缘护套通常为聚合物材料制备并呈连续的聚合物层方式，虽然也可以采用聚合物编织层或者聚合物带。对于某些应用，聚合物绝缘护套由一个第二层包绕，例如，第二聚合物绝缘层如聚酯带，或者金属化带如敷铝聚酯。加热电缆常常包括可选的金属接地编织层和可选的第二层，编织层包绕绝缘护套。金属接地编织层用于将加热电缆电接地，并且还提供了机械强度和耐磨性。当存在金属接地编织层时，通常是以编织的金属导线的形式设置的，虽然对于电缆柔性不太重要的某些应用而言，也可能采用其它类型的金属层，例如包皮或者金属带。在本说明书中，术语“金属接地编织层”意欲包括非编织的金属层。在某些应用中，接地编织层本身由一个绝缘护套包绕，以为加热电缆提供环境的和电性的绝缘。特别适合的加热电缆是自调节带状加热器，其中，电极是延伸的导线，加热元件包括导电的聚合物。这种类型的加热器在以下美国专利中作了描述3858144(授予Bedard等人)、3861029(授予Smith-Johannsen等人)、4017715(授予Whitney等人)、4242573(授予Batliwalla)、4334148(授予Kampe)、4334351(授予Sopory)、4426339(授予Kamath等人)、4459473(授予Kamath)、4574188(授予Midgley等人)和5111032(授予Batliwalla等人)。加热电缆通常具有大致矩形的断面并具有两个基本平行的表面，虽然也可以采用其它几何形状，例如圆的、卵形或者椭圆的。
要连接至加热电缆的延伸电气构件可以包括一个或者多个加热电缆、一个电力电缆或者电线、一个接地的电源线、多个电缆、或者其它合适的元件。为良好地连接至加热电缆，此构件包括用于连接至第一电极的第一延伸部件和用于连接至第二电极的第二延伸部件。在许多实施例中，此构件还包括第三延伸部件，它连接至连接器中的接地元件，并且连接至金属接地编织层，如果存在的话。此构件和加热电缆的准确构形以及所要求的电连接的类型将决定该连接器的准确构形。可能的连接包括两个加热电缆之间的铰接(splice)；一个加热电缆和一个电力电缆之间的电连接(powerconnection)；一个加热电缆和另外两个加热电缆的T形连接；四个加热电缆的十字连接；电铰接(powered splice)，其中一个加热电缆连接至另一加热电缆和一个电力电缆；以及T形电连接(powered tee)，其中一个电力电缆连接至一个加热电缆和其它两个加热电缆。
该连接器包括第一和第二壳体部件，这两个壳体部件可以处于非配合结构状态或者配合结构状态。在非配合结构状态时，壳体部件可以是分离的部件或者例如借助于铰接件连接。当处于配合状态时，壳体部件彼此接触，直接或者间接地通过一个诸如衬板(gasket)之类的密封部件形成一个壳体，此壳体提供了用于加热电缆的第一引入端口和用于第一延伸构件的第二引入端口。为便于加热电缆和延伸构件的连接，第一和第二引入端口通常设置在壳体的相对端，虽然在有些情况下，优选第一和第二引入端口相互垂直或者在同一侧相邻设置。在某些应用中，壳体还设有用于第二延伸构件的第三引入端口和用于第三延伸构件的第四引入端口。或者，第二引入端口能够适合插入两个或更多的延伸构件，这些延伸构件可以相邻叠置或者并排布置，或者设在壳体的与第一引入端口不同的面上。壳体部件可以借助于一个固定装置维持其间的配合状态，固定装置为例如紧固夹板、锁合件、弹簧夹、卡接支架、一个或多个螺钉、或者一体的卡接件。固定装置可以拆除，以允许壳体部件彼此脱离配合并允许该连接器可以重入。在一个优选实施例中，固定装置包括一个杆和一个锁钩，锁钩用于将杆安装至一个壳体部件。杆的构形适于卡接在另一壳体部件的凸缘上，以保证壳体部件可靠配合。
虽然第一和第二壳体部件可以具有对称的外部形状，但通常是第一壳体部件与管道或者其它基底(substrate)接触，该连接器设置在此管道或者其它基底上。因此，第一壳体部件常常设计成在其外底面具有支撑件，例如支撑腿，以允许合适地定位在基底上。通常还设有辅助安装至基底的元件，例如环，这些环允许电缆或者电缆联线(cable ties)穿过而用于连接至基底，或者这些环可以卡接至安装支架。此外，第一壳体部件通常设有重入指示器，即设置在例如盖卡杆上的或者第一壳体部件的凹口中的薄片，当不正确地重入时，此薄片破裂，由此提供了对试图重入的指示。
一个第一连接模块设置在一个壳体部件内，通常是第一壳体部件内。这个模块最好由聚合物制备，例如聚碳酸酯、聚砜或者聚丙烯(acrylic)，当模块结构成型时是透明的，因此允许安装者在安装过程中监视加热电缆和延伸构件的位置。此模块包括两个主要元件连接装置和减应力装置。虽然此模块总是包括用于将加热电缆的第一电极连接至第一电气构件的第一延伸部件的第一连接装置和用于将第二电极连接至第一电气构件的第二延伸部件的第二连接装置，但当存在多个延伸构件时，还可以包括附加的连接装置，例如第四、第五、第七、第八、第十和第十一连接装置。在一个适用于存在多个延伸构件的情况的优选实施例中，包括第一和第二连接装置的第一连接模块和包括第四和第五连接装置的第二连接模块均设置在一个壳体部件内。连接装置可以包括任何合适的用于形成电连接的构件，例如端子板或者绝缘位移式连接器(IDC)。特别优选的是采用IDC，IDC包括至少两个部分，即第一穿刺单元和第二穿刺单元，这两个穿刺单元通过螺钉进行物理的和电性的连接。穿刺单元被设计成带有金属齿或者其它导电元件。当螺钉被拧紧时，第一和第二穿刺单元刺透加热电缆的外绝缘护套和电阻元件，从而与加热电缆的第一和第二电极形成物理的和电性的接触。(例如)为维持恒定的压力，还可使用其它常规的螺钉连接构件，例如垫圈和弹簧。为保证IDC充分拧紧，通常设置一个视觉指示装置。这个视觉指示装置可以是一个杆，它呈现特定的位置，例如，当IDC合适地紧固时，杆变成与连接模块的表面平齐；或者可以是一个镜子，它允许对连接过程进行视觉监视。此镜子适合用于监视除本发明的连接器外的设备的电性或物理连接，此镜子设置在透明连接模块或者其它透明基体内，其位置适于安装者从上方观察模块的表面，从而监视连接情况。在模块上切出一个空腔，此空腔的面对连接装置的至少一个表面被定位成与允许观察的模块的薄片(1aminar)表面间有一个夹角C，此夹角通常取20-70°，最好是30-60°，例如45°。一个镜子被设置在倾斜的表面的至少部分上，其位置面对连接装置。镜子可以是金属的，例如铝的，或者其它高反射材料制成的，它直接与模块的材料接触。另外，镜子可以由金属化的聚合物构成，它通过粘结层安装在模块上。特别优选的是敷铝的聚合物。在连接的过程中，当安装者观察镜子时，可以看到反映松疏连接的一个间隙，例如IDC的螺钉螺纹。当形成连接时，例如，当IDC螺钉拧紧时，在镜子中就会看到发生了变化，例如，已看不到螺钉螺纹。对于空腔所处的模块或者基体是不透明的应用情况而言，镜子可以如此定位，即在连接装置和镜子之间不设置非透明材料。例如，可以在模块或者基体中切出一个开口，以允许连接装置由镜子反射。
除了第一和第二连接装置之外，连接模块还可包含第三连接装置，用于将第一延伸构件的第三延伸部件连接至一个接地元件。当加热电缆包括一个金属接地编织层时，第三连接装置提供了接地元件和第三延伸部件与编织层的电连接。接地元件可以是任何合适的金属总线(bus)，例如铜或者黄铜条。如果存在多个延伸构件，在第一和第二连接模块的一个或者两者中可以设两个或者多个接地元件。接地元件之间的电连接可以借助于交叉件或者搭接件实现。第三连接装置可以是快断压接端子(例如触刀或者接线片)、螺钉、弹簧夹(snap)、绝缘位移式连接器、铆钉、压接接头(crimp)、销杆和插座、或者其他元件。
在连接模块中还有一个减应力装置。当形成连接时，重要的是加热电缆以足够的强度保持就位，使得它不能被容易地从连接器中拉出。对于常规使用而言，通常所要求的“拉出力”至少为25磅(11.4kg)，优选至少30磅(13.6kg)，最好为至少35磅(15.9kg)。(拉出力可以由InstronTM拉力试验设备测量。加热电缆由Instron试验设备的一个爪夹持，连接器由另一爪夹持。当夹持连接器的爪静止而夹持加热电缆的爪移动时，测量从连接器中拉出加热电缆0.125英寸(3.18mm)所需的力。)当加热电缆安装在连接器中时，减应力装置允许产生足够大的拉出力。在一个优选实施例中，减应力装置包括一个被设置在连接模块中的一个槽孔中的组件。此组件包括至少两个夹齿。第一和第二夹齿如此设置在此组件上，当加热电缆插入连接器中时，第一和第二夹齿挤压加热电缆的相对面。当加热电缆的绝缘护套由至少第一和第二夹齿直接接触时，便实现了完全插入和足够的减应力。第一和第二夹齿并不覆盖加热电缆的整个周边，因此减应力组件适合不同宽度的加热电缆。此外，此组件可以是单体结构，其中第一夹齿固定在的外壳的顶部，第二夹齿固定在外壳的底部。在一个优选实施例中，此组件为L形，第一夹齿固定在L的垂直部分，第二夹齿固定在L的水平部分，垂直和水平部分由一个铰接件分开。这种设计允许减应力装置与不同厚度的加热电缆联用，因为水平部分可以弯曲。在使用时，此组件被插入连接模块的一个开口中，并且通过将垂直部分弯曲至与水平部分平行的位置以及将垂直部分的端部卡接至位于水平部分的端部的闭合装置而实现“闭合”，由此形成了一个用于加热电缆的开口。通过打开闭合装置，此组件可以重入。夹齿具有大致矩形的断面，虽然也可以采用其它形状。夹齿最好与离开开口的夹齿基础部分即加热电缆将插入的方向有一定夹角，于是夹齿面对开口的一侧与开口的轴形成夹角B。夹角B一般为5-20°，优选7-17°，最好为8-14°，例如10°。虽然夹齿的夹持表面(即夹持端)可以是平的并且垂直于夹齿的基础部分，但是夹齿的这个表面最好具有一个角度A，当平行于开口的轴测量时，角度A为15-40°，优选20-35°，最好是25-35°，例如30°。角度A是离开开口的方向，这样当拉出力施加至加热电缆时，夹齿将更牢固地夹紧加热电缆。对于某些应用而言，夹齿可以是锯齿形的。为实现足够的拉出强度，每一夹齿最好刺入最内层的绝缘护套至少0.002英寸(0.050mm)，优选至少0.005英寸(0.130mm)，最好是至少0.0l0英寸(0.25mm)。
用于保持加热电缆固位的另一构件是密封组件，它可以与连接器结合使用或者用作另外的设备的部分。密封组件包括第一构件，它是一个空心筒，由第一材料构成，此第一材料最好是聚合材料，虽然对于某些应用来说金属材料也是合适的。此筒的外表面的至少部分具有螺纹。虽然第一构件可以是一个分离的元件，但当密封组件用作连接器的部分时，第一构件通常是第一引入端口。第二构件可以配接至第一构件；例如，第二构件的至少部分可以插入至第一构件。第二构件是一个空心筒状环，从其上垂直于环平面向外延伸出多个指条或者尖齿。指条起到支撑表面的作用，以通过均匀分布的径向力夹持加热电缆或者一个套环。指条可以具有均匀的截面或者从基础部分至顶端逐渐变细。其尺寸和形状取决于加热电缆或套环的尺寸以及所要求的夹持力。指条是具有较好的弹性的，并且由第二材料构成，此第二材料是聚合物，第一和第二材料可以是相同的材料或者不同的材料。适于用作第一材料和/或第二材料的聚合材料包括聚酯，例如聚丁烯对苯二酸酯和聚乙烯对苯二酸酯、聚碳酸酯、酰胺、聚丙烯、以及聚乙烯。对于这样一些应用而言，即其中重要的是第一和第二材料的物理特性不同，可在第一材料和/或第二材料中添加填料例如玻璃、炭黑或者滑石。第二材料具有最多为500000psi的弹性模量，优选最多为400000psi，特别是最多为300000psi，更佳的是最多为200000psi，这是根据ASTM D790标准测量的；其极限伸长率为至少50％，优选至少100％，特别是至少150％，更佳的是至少200％，这是根据ASTM D638标准测量的。一般情况下，弹性模量至少为100000psi。在一个优选实施例中，第二材料具有的根据ASTM D790标准测量的弹性模量为第一材料的最多0.5倍，优选最多0.4倍，特别是最多0.3倍。此外，在此优选实施例中，第二材料具有的根据ASTM D638标准测量的极限伸长率为第一材料的至少2倍，优选至少5倍，特别是至少10倍。
密封组件还包括第三构件，它可以拧至第一构件的螺纹上而保持此组件就位。在一个优选实施例中，第三构件是一个螺帽，其内表面具有螺纹。此螺帽可以由一件、两件或者多件构成，并且用于在拧紧时挤压指条。除指条外，第二构件通常还包括一个或多个定位件，例如锁合臂，它们从环上以垂直于环平面的方向伸出。这些锁合臂确保第二构件维持相对于第一构件的位置，而不随密封组件的第三构件的拧紧产生旋转。
对于许多应用而言，密封组件最好还包括第四构件，它是一个套环。此套环由第二构件的指条保持就位，并且用于在加热电缆进入点处密封连接器，以防止湿汽侵入。套环开口的表面可以是光滑的，虽然为更好地容纳不同尺寸的加热电缆，内表面可以设有凸棱。
为便于运输和安装，第一构件可以包括一个锁合元件，例如突起件或突耳，它用于配接至第三构件上的第一配合元件。一旦这些构件定位并且锁合元件配合，这些构件便处于安装加热电缆所需的合适位置。因此，在安装时就不需要象常规的组件那样完全拆开第三构件即螺帽，从而允许快速且容易地装配而不丢失构件。另外，在此优选实施例中，由于减应力和密封功能是独立的(通过采用这种密封组件而不是常规的组件)，套环比通常使用的更软是合适的，由此允许在不拆开组件的情况下插入加热电缆。虽然已经参照加热电缆描述了密封组件，但也可采用带有或不带套环的相似密封组件实现延伸构件的定位和/或密封。
当加热电缆由金属接地编织层包绕时，必需使编织层形成良好的电性接地，并且控制编织层的位置，以避免不利的电连接或者物理接触。为此，连接器可以包括编织层锁紧装置。在一个优选实施例中，编织层锁紧组件安装在第一引入端口内，并且位于密封组件和连接模块之间。编织层锁紧组件包括一个金属插座，加热电缆可以插入其中。插座最好是一个闭合的筒，在相对端具有进口和出口，以便加热电缆可以插入。在插入之前，编织层被从加热电缆的将被置于连接模块内的部分上剥除，以备连接。这可以通过在编织层上设置一个刚性夹子并在夹子上回折编织层而方便地实现，设置的位置处于编织层应能成功连接的端接点上，夹子可以是陶瓷的或者塑料的，但当要求金属-金属-金属连接时夹子最好是金属的。然后，带夹子的加热电缆被插入插座中。至少一个金属弹簧安装至插座中，接触由夹子支撑的编织层，并由此形成所希望的金属-金属-金属连接。弹簧在编织层和插座之间形成电连接。夹子起到抵抗使编织层偏移的弹簧力的作用。在某些实施例中，可以采用两个或者多个弹簧，它们最好围绕加热电缆对称设置。一个金属接地杆在金属插座和接地元件之间形成电接触。接地杆可以是金属插座整体的一部分，或者借助于设在接地杆端部的一个弹簧插入插座中。
为保证湿汽不侵入连接器，可以在编织层锁紧组件和连接器之间安装一个内套环。虽然此套环可以是任何形状，但其内表面最好是带凸棱，由此允许一种尺寸的套环适用于不同尺寸的加热电缆。对于某些应用而言，最好采用一个薄的聚合物膜片覆盖套环的开口，膜片的厚度例如为0.005-0.020英寸(0.13-0.51mm)。膜片应当足够薄，通常约为0.10英寸(0.25mm)，以允许当加热电缆插入连接器中时不需要特殊工具就能容易地刺透它，但也要足够厚，以起到在加热电缆插入之前阻止湿汽侵入的作用。为便于安装，膜片最好由与套环相同的材料制成，膜片覆盖的套环特别适于密封多引入端口连接器的未使用引入端口。
本发明的连接器还可以包括其它构件。例如，可以设置一个或者多个由诸如云母或硅橡胶材料制成的薄片，以在相配合的结构中提供电绝缘。
壳体部件和连接器的其它构件可以由绝缘的金属或陶瓷制成，但最好由聚合物制成，当成型为连接器结构时，它具有按照UL 746C标准测量的至少5英尺-磅的冲击强度。优选的聚合物是轻质的，可以通过注模或传递模制或类似加工技术成型，并且将能够承受所要求的间歇使用和连续使用温度。合适的聚合物包括聚碳酸酯、尼龙、聚酯、聚苯撑硫、聚苯撑氧和其它工程塑料。可以含有合适的填料和稳定剂。为提高连接器的冲击强度，诸如凸棱和突起之类的内部元件和诸如沟槽之类的外部元件可以结合至壳体部件的设计中。
对于某些应用而言，要求连接器的部分或全部填充粘性密封材料，以提供加热电缆和电气构件之间的良好环境密封。合适的材料包括脂膏、粘合剂、乳香、凝胶和其它材料，在受到挤压时，这些材料趋于附和加热电缆和构件的表面，从而形成密封。特别优选的密封材料是凝胶，例如硅胶，这些材料公开于下列文献中美国专利4600261(授予Debbaut)、4690831(授予Uken等人)、4716183(授予Gamarra等人)4777063(授予Dubrow等人)、4864725(授予Debbaut等人)、4865905(授予Uken等人)、5079300(授予Dubrow等人)、5104930(授予Rinde等人)和5149736(授予Gamarra)；以及国际专利公开WO86/01634(授予Toy等人)、WO88/00603(授予Francis等人)、WO90/05166(授予Sutherland)、WO91/05014(授予Sutherland)和WO93/23472(授予Hammond等人)。凝胶可以在使用前放置于第一和/或第二壳体部件上。当壳体部件形成相配合的结构时，凝胶被挤压至连接处和绝缘护套以及设在壳体内的任一接地编织层上。凝胶的存在最大程度地减少了通过加热电缆和接地编织层从外部侵入的湿汽。由于凝胶是柔性的，并且不会粘附至基底上也不会围绕连接处形成硬壳，因此凝胶允许壳体重入并允许在不破坏连接器的连接的情况下监视连接。在某些应用中，要求将凝胶置于内模块空腔内加热电缆的端部。此凝胶密封加热电缆的端部，从而防止湿汽接触电极。
本发明由附图示出，其中图1是本发明的连接器1处于非配合(demated)结构状态的立体图，图2是图1所示的本发明的连接器1处于非配合结构状态的分解图。图1和2中示出的连接器1适于按照T形电连接结构将第一加热电缆40连接至三个延伸的电气构件第一延伸构件46，它是一根电力电缆；第二延伸构件47，它是第二加热电缆；以及第三延伸构件48，它是第三加热电缆。第一壳体部件3借助于铰接件7和铰接销9连接至第二壳体部件5。定位杆71穿过盖衬板(lidgasket)74伸出，其作用是保证第二壳体部件5和盖衬板74相互配合时的定位。在该连接装置不正确或者不完全装配的情况下，定位杆71防止第二壳体部件5完全闭合。为保证壳体部件的紧密闭合，安装至盖锁钩(lid bail)72的盖卡杆(lid snap lever)73锁合在第一壳体部件3的凸缘65上。塑料膜片(plastic snap)形式的重入指示器66设置在盖卡杆73的角部。一次重新打开相互配合的第一和第二壳体部件3、5的不成功尝试将导致重入指示器破裂。图中还示出一个绝缘薄片68，其作用是将此连接电绝缘。安装元件67沿第一壳体部件3的侧面设置，并且在安装至管道、输送管或者其它基底时允许电缆联线或者导线穿过。安装元件67还具有接纳卡接式安装支架的卡接件的功能，如果存在这种安装支架的话。
在第一壳体部件3内设置有第一连接模块11和第二连接模块12。两个连接模块均是由塑料制成的，并且这种塑料在模制时是透明的。第一连接模块11包含第一连接装置80和第二连接装置88，第二连接模块12包含第四连接装置90、第五连接装置91、第七连接装置93和第八连接装置94。第一、第二、第四、第五、第七和第八连接装置80、88、90、91、93、94是绝缘位移式连接器(IDC)，它们被设置于两个U形元件上，其中第一、第四和第七连接装置80、90、93设置在一个U形元件上，而第二、第五和第八连接装置88、91、94设置在第二U形元件上。正如图2中以分解图示出的，用作第一连接装置80的IDC具有第一穿刺单元83，此单元位于第二穿刺单元84顶部并且借助于螺钉81连接至第二穿刺单元。(在图1中只能看到螺钉81的顶部)。垫圈82和连接弹簧86也是此IDC的构成部分，连接弹簧86用于在此IDC和电源总线85之间形成电连接。图中还示出，在第一、第二、第四、第五、第七和第八连接装置80、88、90、91、93、94的每一个上设有一个指示杆(indicator pin)87。指示杆87的初始位置是这样的它伸出连接模块的顶表面。在加热电缆和延伸构件装配于连接器中并且每一IDC合适紧固之后，指示杆87变成与连接模块的顶表面平齐，由此指示正确的装配。图中还示出，当装配时在第一连接模块11内设有一个第三连接装置，它是第一接地元件61。一个接地元件互联件63将第一接地元件61连接至第二接地元件62，第二接地元件62用作第六连接装置并在图中示出。接地杆33、弹簧39、弹簧49、插座31、弹簧32和夹子35用于将第二接地元件62连接至第二加热电缆47的接地编织层。对于第一加热电缆40和第三加热电缆48设有相似的元件。应力释放(strain relief)装置95被插入至第二连接模块12中的一个槽孔中，在第一连接模块11中设有一个相同的应力释放装置。第一夹齿96和第二夹齿97位于铰接组件98上，当加热电缆插入该连接器中时，这些夹齿可以锁合至加热电缆。
用于第一加热电缆40的第一引入端口13和用于第二延伸构件47的第三引入端口15彼此相邻设置，并且位于第一壳体部件3的与用于第一延伸构件46的第二引入端口14和用于第三延伸构件48的第四引入端口16相对的一侧。当密封组件就位并且密封加热电缆和/或延伸构件时，合适的引入端口用作密封组件的第一构件。为辅助连接至密封组件(密封组件的半部由元件20以分解图方式示出)，第二引入端口15的外表面的至少部分具有螺纹。这些螺纹配接螺帽21(密封组件的第三构件)，它可以包括一件或者多件。如图1和2中所示，螺帽21包括一个夹持部分24。密封组件的第二构件是一个空心环22，其上伸出有多个指条23。还有一个套环25，它由指条23维持就位。第二加热电缆47穿过环开口26，开口26的构形适于允许不同尺寸的加热电缆进入。套环25在两个位置处提供密封围绕加热电缆的绝缘护套(或者其它构件)以及借助于套环边缘125在空心环22的周边。为保证装配时的合适定位并允许带有这些就位部分的连接器安全装运，螺帽21上的第一配合元件27与第一引入端口13上的锁合元件29配合。环22上的定位元件28与凹口17(以及一个相对的未示出凹口)配合，以便在拧紧螺帽2 1时保持套环25和环22不旋转。对于第一加热电缆40设有相同的密封组件，对于第一延伸构件或者任一其它延伸构件也可以设有相同的密封组件。
在连接器1中还设有编织层锁紧组件30，它安装在第三引入端口15内，用于控制金属接地编织层的位置并且电连接至编织层。由(例如)铍铜合金制成的弹簧32设置在金属插座31内，就象编织层锁紧件34那样。在编织层锁紧夹子35置于加热电缆上后，它也被安装在金属插座31内。金属接地杆33借助于弹簧39电连接至金属插座31，并且借助于弹簧49电连接至第二接地元件62。一个带膜片37的内套环36被置于金属插座31和位于第二连接模块12上的第三引入端口15的底部处的壳体壁之间，用于防止湿汽到达电连接处。在加热电缆47穿过时，膜片37才被打开。当第一加热电缆40插入第一引入端口13时，以及当第三加热电缆48插入第四引入端口16时，也具有相同的编织层锁紧组件。
图3是与图2相似的连接器1的分解图，该连接器1适于将单根加热电缆连接至一个延伸的电气构件。在图3中可以看到支撑件64，这些支撑件允许连接器位于基底之上。
图4是在第一加热电缆40装配之后连接模块11的局部剖开的立体图。第一和第二延伸电极41、42由导电聚合物43包绕。一个绝缘护套44包绕导电聚合物。图5是沿图4中的线V-V获取的剖视图，如图5中所示，减应力装置95的第一和第二夹齿96、97夹持绝缘护套44。作为一个IDC示出的第一连接装置80借助于第一和第二穿刺单元83、84以及螺钉81电接触第一电极41。由于此IDC是充分紧固的，指示杆87的顶部与第一连接模块11的表面平齐。
图6a和6b是立体图，它们详细地示出本发明的编织层锁紧组件30。如图6a所示，在第一加热电缆40插入至金属插座31之前，编织层锁紧夹子35被置于金属接地编织层45上，并且编织层被拉回至夹子上。然后，第一加热电缆40被插入金属插座31，当夹子35在弹簧32下面居中定位时(见图7)，便形成了加热电缆40的合适定位。
图7是在加热电缆插入后图6所示的编织层锁紧组件30的局部剖开的立体图。在该图中可以看到弹簧32，它电连接至编织层45和夹子35，从而形成金属-金属-金属连接，此图中还可以看到编织层锁紧件34，它是一个锁紧机构，用于保持第一加热电缆40在金属插座31中的合适定位。在此图中，为清楚起见，在夹子35侧面看不到编织层，尽管在使用时编织层基本上均匀地围绕夹子布置。金属接地杆33通过弹簧39连接至编织层插座31，并且通过弹簧49连接至第一接地元件61。
图8以剖面图方式更详细地示出安装在第一壳体部件3的第一引入端口13中的编织层锁紧组件30。还示出了内套环36，它包括设置在其内表面上的凸棱38。这些凸棱起到弹性叶片的作用，以允许不同尺寸的加热电缆插入套环36。
图9是本发明的密封组件20的分解图，它包括第一构件，它是第一引入端口13；第二构件22，它是具有连体的指条23的筒状环；第三构件，它是螺帽21(包括夹持部分24)；以及第四构件，它是套环25。与第一引入端口上的锁合元件29联用的第一配合元件27允许预先装配的组件的安装、定位和装运。定位元件28与凹口17配合，以在拧紧密封组件时阻止第二构件和套环25转动。
图10是本发明的连接模块100的立体图，连接模块100包括一个镜子，用于视觉监视。所示的实施例示出了第一镜子101和第二镜子102，第一镜子设在第一空腔108中，用于第一连接装置80，第二镜子设在第二空腔109中，用于第二连接装置88。图11a和11b是沿图10的线XI-XI截取的第一连接装置80的剖视图，图11a是未形成电连接之前的状态，图11b是形成电连接之后的状态。图12a和12b是图10中的连接模块的表面的平面图，其中图12a示出在形成电连接之前第一镜子101中的反射(图象)，图12b示出在形成电连接之后的反射(图象)。第一镜子101在这里是以金属层104示出的，它设在第一空腔108的壁105上，并且如果需要的话通过粘结或者其它手段安装至壁105。第一空腔108的壁110是由透明塑料制成的，尽管在其它实施例中壁110不必存在或者基本上是不透明的但具有一个开口或者透明材料的窗口。壁105相对于连接模块的薄片表面的角度C约为45°。在加热电缆40插入之前，第一连接装置80(这里作为一个IDC示出)的螺钉螺纹106是可以在间隙107(图12a)中看到的。在加热电缆40插入第一连接装置80之后，采用改锥103拧紧IDC的螺钉81，从而通过第一和第二穿刺单元83和84形成与加热电缆40的第一延伸电极的电连接(图11b)。如图12b中所示，在间隙107中看不到螺钉螺纹，这表明已完成连接。
权利要求
1.一种连接器(1)，用于将第一延伸电加热电缆(40)的一端连接至第一延伸电气构件(46)的一端，所述第一延伸加热电缆包括(a)第一和第二延伸电极(41，42)、(b)多个在所述电极之间并联连接的电阻加热元件(43)以及(c)一个包绕所述电极和加热元件的绝缘护套(44)，所述第一电气构件包括用于连接至第一电极的第一延伸部件和用于连接至第二电极的第二延伸部件，所述连接器包括(1)第一和第二壳体部件(3，5)，它们可以处于(a)非配合结构状态，或者(b)配合结构状态，在这种状态时，壳体部件(3，5)彼此接触并形成一个壳体，此壳体具有(i)用于第一加热电缆(40)的第一引入端口(13)和(ii)用于第一电气构件的第二引入端口(14)，第一引入端口是一个空心筒，它具有位于一端的进口和外表面，外表面的至少部分具有螺纹；(2)固定装置(7)，它以可打开方式维持壳体部件(3，5)于配合结构状态；(3)第一连接装置(80)，用于在壳体内将第一电极(41)连接至所述第一电气构件(46)的第一延伸部件；(4)第二连接装置(88)，用于在壳体内将第二电极(42)连接至所述第一电气构件(46)的第二延伸部件；和(5)密封组件(20)，它适于在第一引入端口(13)的进口处密封第一加热电缆(40)，所述组件包括(a)一个空心筒状环(22)，(i)它适于配接至第一引入端口，并且(ii)从其上垂直于环平面延伸出多个指条(23)，(b)一个螺帽(21)，它可以拧至第一引入端口的螺纹上，和(c)一个套环(25)，它由所述指条固位，并且在装配后围绕第一加热电缆密封，所述第一和第二连接装置(80，88)设置在第一连接模块(11)内，当第一和第二壳体部件处于配合结构状态时，第一连接模块适于安装在壳体内。
2.根据权利要求1的连接器，还包括(6)第三连接装置(89)，它在壳体内在第一接地元件(61)和所述第一电气构件(46)的第三延伸部件之间形成电连接。
3.根据权利要求1或2的连接器，其中，第一加热电缆(40)还包括围绕所述绝缘护套(44)的金属接地编织层(45)。
4.根据权利要求1、2或3的连接器，其中，第一引入端口(13)包括编织层锁紧装置(30)，此锁紧装置包括(a)金属插座(31)；(b)弹簧(32)，它安装至金属插座并接触和连接至接地编织层；以及(c)金属接地杆(33)，它在金属插座和接地元件之间提供电连接，并且最好还包括一个夹子(35)，它与编织层物理接触并保证编织层和弹簧的接触。
5.根据权利要求1、2或3的连接器，其中，第一延伸电气构件(46)为(i)第二延伸电加热电缆，它包括(a)第一和第二延伸电极、(b)多个在所述电极之间并联连接的电阻加热元件、(c)包绕所述电极和加热元件的绝缘护套、以及(d)包绕所述绝缘护套的金属接地编织层，或者(ii)接地的电力电缆。
6.根据权利要求1、2或3的连接器，用于将电加热电缆(40)连接至第二和第三电加热电缆(47，48)，第二和第三电加热电缆各自包括(a)第一和第二延伸电极、(b)多个在所述电极之间并联连接的电阻加热元件、(c)包绕所述电极和加热元件的绝缘护套、以及(d)包绕所述绝缘护套的金属接地编织层，该连接器具有位于壳体的相对端的第一和第二引入端口，该连接器还包括(7)第三引入端口(15)，用于第二加热电缆，所述第三引入端口位于壳体的与第一引入端口相同的一端；(8)第四引入端口(16)，用于第三加热电缆，所述第四引入端口位于壳体的与第二引入端口相同的一端；(9)第四连接装置(90)，用于在壳体内将第二加热电缆的第一电极连接至(i)第三加热电缆的第一电极、(ii)第一加热电缆的第一电极、以及(iii)第一电气构件的第一延伸部件；(10)第五连接装置(91)，用于在壳体内将第二加热电缆的第二电极连接至(i)第三加热电缆的第二电极、(ii)第二加热电缆的第二电极、以及(iii)第一电气构件的第二延伸部件；和(11)第六连接装置(92)，用于在第二接地元件与(i)第二加热电缆的接地编织层、(ii)第三加热电缆的接地编织层以及(iii)第三连接装置之间形成电连接；所述第四和第五连接装置设置在第二连接模块(12)内，当第一和第二壳体部件(3，5)处于配合结构状态时，第二连接模块与第一连接模块(11)相邻安装在壳体内。
7.根据前述任一权利要求的连接器，其中，第一和第二连接装置(80，88)包括绝缘位移式连接器。
8.根据前述任一权利要求的连接器，其中，(i)第一连接模块(11)是透明的，并且(ii)包括应力释放装置(95)。
9.一种密封组件(20)，它包括(1)第一构件，它(a)是一个空心筒(13)，其外表面的至少部分具有螺纹，并且(b)由第一材料构成；(2)第二构件(22)，它(a)是一个空心筒状环，从其上垂直于环平面延伸出多个指条(23)，所述指条由第二材料构成，所述第二材料(i)是聚合物并且(ii)具有最多为500000 psi的弹性模量和至少为100％的极限伸长率，并且(b)适于配接至第一构件；和(3)第三构件(21)，它(a)是一个螺帽，并且(b)可以拧至第一构件的螺纹上，并且最好还包括(4)一个套环(25)，它可以由第二构件的指条保持就位。
10.一种连接器，用于电连接至一个延伸电气构件，所述连接器包括(1)一个连接模块(100)，它最好至少部分是透明的；(2)一个连接装置(80)，用于连接至延伸电气构件的第一电极，所述连接装置插入模块中，并且最好包括一个绝缘位移式连接器；和(3)一个镜子(101)，它(a)被插入模块中，并且(b)其位置适于从模块外部可以看到连接装置。
全文摘要
一种连接器(1)，用于将第一延伸电加热电缆(40)的一端连接至第一延伸电气构件(46)的一端，第一延伸电气构件例如是另一加热电缆或者电力电缆，该连接器包括第一和第二壳体部件(3，5)，它们可以处于配合结构状态或者非配合结构状态，其中当配合时形成一个壳体，此壳体具有用于第一加热电缆(40)的第一引入端口(13)和用于第一电气构件的第二引入端口(14)。此外，该连接器包括连接装置(80)和密封组件(20)，连接装置(80)用于将第一加热电缆(40)的电极连接至第一电气构件(46)的延伸部件，密封组件(20)用于保持第一加热电缆(40)在第一引入端口(13)中的位置。该密封组件(20)包括一个空心筒状环(22)，从其上垂直于环平面延伸出多个指条形的紧固部件(23)；一个螺帽(21)，用于连接至第一引入端口(13)；以及一个套环(25)，它由指条固位，并且夹紧第一加热电缆(40)。本发明还公开了这样一种连接器，它包括一个镜子(101)，镜子被插入一个连接模块(100)中，后者包含一个连接装置(80)，所述镜子的定位适于从模块外部观察连接装置。镜子(101)可被用作视觉监视器，以允许装配者确定延伸电气构件或者加热电缆何时达到正确连接定位。
文档编号H01R4/38GK1161763SQ95195869
公开日1997年10月8日 申请日期1995年10月23日 优先权日1994年10月25日
发明者A·弗伦尼卡, R·S·黄, L·M·爱德华兹, C·F·兰特斯, W·董, F·维斯利瓦斯基 申请人:雷伊化学公司