专利名称：用于充油电缆的过渡接头的制作方法
技术领域：
本发明通常是涉及电缆接头连接的包复，尤其是在具有油浸层电缆连接或端接时所采用的过渡接头。
电缆，如用于电话线、高压线、电缆电视等的电缆，由于制造的缺陷或环境因素会发生线路故障或断线。故障会出现在地下和架空电缆中。这不用更换整个该电缆部分，而最好是使电缆的一部分裸露，维修故障，并将电缆盒设置在连接处，电线的连接在连续的电缆部分连接中以及在该电缆端接中同样是有用的。
这些电缆中最早的结构之一，尤其是对于地下的电话和电力电缆，它是由一个或多个导体周围的铅护套，和设置在铅护套及导体之间的油浸绝缘层组成的。虽然现代地下电缆具有挤出的介质(塑料)护套，其内无液体，但仍有一定量的纸绝缘铅护套电缆(“PILC”)在应用中，这样在PILC电缆需要维修或端接时，会由于油或其它介电液体的流出产生的不利影响而出现问题。
几篇现有技术专利是关于PILC电缆的连接，它包括的美国专利号是，Di Pietro的专利4，110，550，Gregory的专利4，354，050，Silver等人的专利4，375，577，Clabburn的专利4，383，131，Giorgio等人的专利4，638，112，和Lawrence等人的专利4，695，676。然而，这些专利中的每一个都会有某些的缺陷，例如，在Clabburn的专利中所公开的过滤接头(见图4)，它除采用内部充气材料和外金属编织物以外，还采用四层分离的聚合材料层。很明显，这种结构过分复杂，并且需要大量时间来装配。本技术领域普通专业人员将进一步了解到，当公开了弹性管的使用时，Clabburn结构需要在任何这样的弹性管和油浸纸之间设置阻油层。如果油直接与弹性材料层接触的话，油将被吸入弹性体中，从而使其膨胀并最终降质，这又促使了在弹性体与电缆交接面上的气隙产生。从而导致高压故障，基于这样的事实，在现有技术的接头部件中需要这样的阻油层。最后，Clabburn专利依靠与电缆相接触的热收缩材料。这种结构是不必要的，因为，在材料受热时，电缆内的油容易蒸发并在电缆表面与阻油(可热收缩)层之间留下有害气隙。
Di Pietro，Gregory，Silver等人和Giorgio等人的组件中，每个都需要若干金属部件，如线杆、线环、线夹及类似物，它们也是难以提供的，并且比Clabburn专利所用材料要贵的多。Lawrence等人的专利所述结构稍微简单点，但仍需要放置大量的密封特殊材料。另外，Lawrence等人专利所示的连接(以及Clabburn专利所示的)均不适合于端部的接头，即有效地密封充液电缆端部并允许各种各样电缆附件连接其上的接头。因此需要并最好设计一种用于充液电缆的过渡接头，它要比上述连接部件装配的简单(并且便宜)，并且可以广泛应用于两根这样的电缆连接在一起，应用于一根这样的电缆与一根塑料绝缘电缆的连接，应用于端接充液电缆，或应用于接受各种各样其它电缆的附件。
上述目的可以如此获得，即过渡接头部件工具包括，一弹性预拉伸管，它适于放置在PILC电缆裸露端部的周围，并直接与油浸纸相接触和一个可热恢复的管式套管，它适于完全围绕并限制弹性管。可热恢复套管机械地限制了弹性管，防止了弹性管的膨胀，并阻止了降质油的吸收。由此，在接头中只采用两层便获得了油的完全密封，而无需耐油膏、环氧密封树脂，或金属线夹。
这种结构在设计和应用上提供的极为简单，并且能够节省成本和省时，新型过渡接头部件实质上将PILC电缆的端部变换成塑料(挤出绝缘)电缆，然后它与另外的电缆(PILC或挤出绝缘)相连接。或安装上终端。预成形或挤出的电缆附件，它是设计用于挤出绝缘电缆并且一般不适用于PILC电缆，它可以用来完成这些连接。
发明的新特征和范围将在所附的权利要求中予以陈述，而发明本身将参照附图更好地来理解，其中
图1是绝缘铅护套同轴电缆末端的侧面正视图，它已除去了各层的部分使中心导体露出;
图2是与图1类似的正视图，其中根据本发明，消除电应力带已提供到铅护套和中间半导电层的端部上，纸绝缘已被缠绕紧以防止散开;
图3是类似于上述附图的另一正视图，但进一步示出了根据本发明的工具和方法应用弹性管形成了过渡接头部分;
图4也是另一正视图，进一步描绘了与PILC电缆紧密结合的弹性管;
图5仍是一正视图，它示出了形成本发明过渡接头一部分的可热恢复套管的应用;
图6是一纵向截面，它示出了PILC电缆上的过渡接头，并且进一步示出了PILC电缆与第二根电缆的连接;以及图7是本发明过渡接头的俯视图，它描绘出PILC电缆与“T”型组件的连接。
现参照附图，特别是参照附图1，其中已描绘出了典型的同轴电缆10，它包含有绝缘液体，这样的电缆通常是由外铅护套12，由附有碳的纸形成中间半导电层14，由油浸纸形成绝缘层16，并且还有中心导体或导体组18共同构成。本发明最初的设计是针对这样的充油电缆的过渡，然而，还应该理解，本发明将同具有其它液体的电缆一同工作，其中包括填充有绝缘膏的电缆。一些PILC电缆还具有围绕铅套的塑料护套。
如图1所示，为连接而准备PILC电缆，它首先切掉铅护套12的一个大截面(如，28厘米)，由此露出半导电层14。在铅护套12边缘上的尖角应该敲掉。半导电层14的略小的截面(如，22厘米)同样除去，露出绝缘层16。最后除去绝缘层16的更小些的截面，露出中心导体18。
如图2所示，绝缘层16可以通过(绝缘)粘接常20来固定，以保持纸绝缘不散开。带20应提供粘着侧，以便在其绕包第二层时拉紧。一种适用于本目的的带由明尼苏达矿业制造有限公司(3M)出售，它是本发明的受让人，产品号是33+乙烯电气带。第二条带22可以放置在铅护套12并靠近其边缘(如，1-2厘米)的位置上;带22可用来标注铅护套12的边缘位置，如下面解释。带22可采用与带20相同的带的类型。
当进一步准备安装本发明的过渡接头时，电缆10最好提供一些绝缘应力消除形式。这通过围绕铅护套12和半导电层14的端部缠绕一高介电常数带24来很容易地完成。应力控制带24应完全包覆半导电层14;并略微搭接(如，1厘米)绝缘层16;最好是以1/2搭接缠绕两层。适应于该目的的带可由3M得到，产品号为2220应力控制带。
现参照图3，过渡接头工具的第一个部件以及本发明的方法是一弹性管26。弹性管26典型地是由挤出制成的，在其松弛状态下，它通常是圆筒形。它可以由任何弹性材料制成，如天然橡胶、合成(硅)橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶或尿脘橡胶(这里列出的并不完全)。最适用于弹性管26的材料是乙烯-丙烯非共轭二烯三聚物(EPDM)，它是电气绝缘的。可以理解术语“管”和“管形”不限于具有圆形截面的物体，而是指一空心的任何截面的伸长部件。
弹性管26的尺寸可以有很大变化，这取决于所连接电缆的尺寸。弹性管26的长度应该大于半导电层14和绝缘层16裸露部分的总长度;基于上面给出的典型尺寸，弹性管26应大约是20厘米长。弹性管26(处于松弛状态)的直径应小于中心导体18的直径，典型地应在1-5厘米的范围内。由于弹性管26的弹性特性，单一直径管可便于用在变化直径的电缆上，当然，在处于图3所示的膨胀状态时，弹性管26的直径大于电缆10的直径。弹性管26的厚度(处于松弛状态)可以改变。
虽然弹性管26没有预先膨胀就可以提供，如，通过采用润滑剂将其滑到电缆10上，或通过将管外翻而将其滚到电缆10上，最好是弹性管26预加载地加到可移动线芯28上，正如Sievert的美国专利3，515，798中所描述的。可移动线芯28保持弹性管26处于径向膨胀状态，并且它通常也是圆筒形并略长于弹性管26。可移动线芯28的直径可以变化很宽，实际只要求它大于电缆10的外径，并且为未卷绕线芯提供足够的空隙。可移动线芯28可以由任何耐用的柔软材料构成，如，乙酸丁酸纤维素、聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯，并且它具有由连续的带形成的螺旋槽，相邻于内连的线材。类似的线芯可以通过螺旋穿孔制成一空心圆筒。典型的线芯28的壁具有1-5毫米范围的厚度，线芯28可以通过稳固地拉和解开带的端部30而紧裹。
如图所示，弹性管26的一端保持与标志带22相邻，当拉可移动线芯28的端部30时，弹性管26缓慢地收缩就位到电缆10上，直到它紧密地与电缆10接合，如图4所示。应当注意，弹性管26是直接与绝缘层16(油浸纸)相接触的。现可以安装本发明过渡接头的第二个部件，即可热恢复套管32，如图5所示。
现参照图5，可热恢复套管32放置在电缆10上，完全包覆弹性管26(标志带22最好在安装套管32以前除去)。然后提供热源，如通过喷灯34，使热恢复套管32收缩而紧密地与弹性管26接合，热源应均匀地提供，首先是在热恢复套管32的中部，使套管32受热直到其不起皱并收缩，从而使其一端与铅护套12接触，而另一端与中心导体18接触。在本技术领域普通专业人员将会了解到，弹性管26起着热阻挡层的作用，也就是说，当给套管32提供热量时，在电缆10内的油不会过热，这样它也就不会蒸发而产生有害的空隙，而这在现有技术的过渡连接中是往常产生的。
热恢复套管32还可以由各种各样的材料制成，特别是聚合树脂，如聚四氟乙烯、聚氯丁二烯、含氟弹性体或交联聚烯烃(这里列出的并不完全)。最好的材料是聚偏氟乙烯，它满足了热恢复和电气绝缘的最初必要条件，并且它具有高于电缆10处于紧急过载条件下所产生的结晶熔点。该材料由3M出售，商标名称是Kynar。如果其它热恢复材料的熔点高于125℃，并最好约为175℃，那么它们也可以应用。这里所用的术语“热恢复”是指任何热弹性材料，即，任何材料在热的应用下，或是回到它原来的(较小的)形状，或没有预先变形地收缩。
当采用弹性管26时，热恢复套管32的尺寸可以有相当的变化，这取决于待连接电缆的尺寸。处于收缩状态的套管32的长度应大于弹性管26的长度，并最好搭接铅护套口约2厘米，和搭接中心导体18约1厘米。由于上面所列的许多热弹性材料具有相当准确的收缩比率，所以处于收缩状态的套管32的长度可以很容易地确定。在收缩以后的剩余套管长度可以被修整掉，这最好是在套管32仍由喷灯加热时来完成。当然，处于膨胀状态的套管32的直径必须足够大以适应电缆10。而其处于收缩状态下的直径应小于中心导体18的直径。
在热恢复套管32就位以后，本发明的过渡接头就完成了，这样的安装建立了可靠的密封，并且尽管事实上渗油弹性管26是紧密地与油浸纸相接触的(与通常知识相反)，但还是防止了任何由绝缘层16渗出的油的外流，人们可以看到，由热恢复套管32给予的绕弹性管26的周围的机械限制压力防止了油吸入弹性材料中，换句话说，这种限制压力大于油/弹性体交界面上的渗透压力，试验已经表明，采用这种结构，弹性管26不会吸收大量的油，也不会发生降质。事实上，本发明的过渡接头成功地通过了若干次热循环和升压试验，这些是在极为苛刻的条件下做出的，即110℃和25PSI(≈1.7.105Pa);这超过了工业试验要求。
本发明的过渡接头有效地将PILC电缆的端部变换成一种塑料电缆，所变换的电缆然后可以适应于各种电缆附件的应用，而其中附件通常只限用于挤出绝缘电缆。例如，如图6所示，连接器可用于将终端端子与中心导体18连接，或者分隔连接部件可以用来将电缆10连接到另一电缆40上。电缆40可以是挤出绝缘电缆，或者是也具有过渡接头的PILC电缆。
在图4中，电缆10的中心导体18通过连接器44，最好是卷边型连接器，而连接到电缆40的中心导体42上。在应用弹性管26或热恢复套管32之前先形成这样的连接。当然，那两个部件在连接器44连接之前必须先穿到电缆10上，但它们要保护处于它们的膨胀状态直到连接被完成。在图6所示的连接中，管26和套管32最好搭接在连接器44上。在管26下，纸层16的末端和连接器44之间还需要采用另一纸层51;这防止了管26向内的膨胀，并由此进一步阻止了弹性管26对油的吸附。然后，连接器44可由一封闭件46(如，另一弹性的或热恢复管)来包覆，并且由大的连接壳体48来环绕整个连接。连接壳体48提供了对于环境的影响、特别是潮气渗透的防护，并且提供了电屏蔽和连接性。连接壳体可以由一种绝缘材料50来提供。对于附加的环境保护，可以在电缆10上与壳体48的端部搭接地放置两弹性管(未示出)。所未连接壳体是3M的QS-ⅡTM5451A中压模制橡皮接头;在该接头中，封闭件46、绝缘材料50和壳体48都是在工厂整体制成的，并且封闭件46和壳体48是导电的。
图7描绘了变换的PILC电缆10与“T”型组件52的连接，T型组件52具有一内连接器，它是与电缆10的中心导体18相连接的。T型组件52的自由端可以由其它连接器提供。在图7中，所示出的一端是用一可移动帽54来覆盖的，而另一端是用一连接插头55提供的，它可以进一步与其它电缆相连接。所示T型组件是3M的600A不露带电部分的弯曲电缆终端，另一弹性管56环绕于T型组件52的主开口端，进一步提供了完善的阻止影响。
虽然参照特殊实施例对本发明予以了描述，但本说明书不意味着构成了限定的意向。在参照了本发明说明书以后，所公开实施例的各种改型，以及发明可能的实施例对于本技术领域的普通专业人员来说都将是明显的。例如，电缆附件的几何形状将要求在终端端子与第一热恢复套管32端部之间的空隙上绕中心导体18应用一附加弹性部件;这还将需要绕第二弹性部件上的附加热恢复套管的应用。因此可以设想所附权利要求将覆盖了落于本发明范围的这样的改型。
权利要求
1.一种密封同轴电缆末端的工具，其中同轴电缆具有一外护套，部分露出的中心导体和护套与导体之间浸有液体的部分露出的层，它包括一弹性管状部件放置在(i)完全裸露的浸液层部分上，(ii)外护套部分上和(iii)一个部分导体上；和一热恢复管状部件放置在所述弹性部件上，所述热恢复部件的尺寸和收缩比率可以选择，当所述热恢复部件处于收缩状态时，它限制了所述弹性部件并防止了所述弹性部件对液体的大量吸附。
2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于在可移动线芯上的所述弹性部件是预加载地处于径向膨胀状态。
3.根据权利要求1所述的工具，其特征在于电缆的外护套是导电的，并且进一步包括在护套末端上的高介电常数，使绝缘强度降低。
4.根据权利要求1的所述的工具，其特征在于进一步包括用于连接中心导体与终端端子的装置。
5.根据权利要求1的所述工具，其特征在于进一步包括用于连接中心导体与第二同轴电缆导体的装置。
6.根据权利要求5的所述工具，其特征在于进一步包括一用于封闭所述连接装置的连接外壳。
7.一种在同轴电缆末端的过渡接头，其中同轴电缆具有一个部分露出的中心导体，一个绕于该导体的部分露出的油浸电绝缘纸层，绕于该纸层的一个部分露出的半导电层和环绕该半导电层的一个铅护套，该过渡接头包括一围绕包裹铅护套末端和半导电层的露出部分上的高介电常数带;一具有一定长度的电气绝缘弹性管，其长度大于半导电层和纸层露出部分的总长，所述弹性管接触并环绕于所述绝缘带和纸层露出部分上;和一具有一定长度的电气绝缘热恢复管状套管，处于收缩状态时，其长度大于所述弹性管的所述长度，所述热恢复套管接触、环绕并限制所述弹性管。
8.根据权利要求7的所述过渡接头，其特征在于所述弹性管是由乙烯-丙烯非共非二烯三聚物所组成的。
9.根据权利要求7的所述过渡接头，其特征在于所述热恢复套管具有大于约125℃的熔化点。
10.根据权利要求7的所述过渡接头，其特征在于所述热恢复套管给予所述弹性管足够的限制压力，以防止弹性管对油的大量吸附。
11.根据权利要求7的所述过渡接头，其特征在于所述热恢复套管进一步环绕于一部分铅护套和一部分中心导体上。
12.根据权利要求7的所述过渡接头，其特征在于进一步包括用于连接中心导体与终端端子的装置。
13.根据权利要求7的所述过渡接头，其特征在于进一步包括用于连接中心导体与第二同轴电缆导体的装置。
14.一种变换同轴电缆末端方法，其中同轴电缆具有一中心导体，绕于该导体上的油浸纸层，和绕于该纸层上的一个导电护套，包括的步骤为除去一部分护套，由此部分地露出纸层;去掉一部分纸层，由此部分地露出中心导体;将电气绝缘的弹性管紧密接合地放置在纸层整个露出部分的周围;和绕弹性管提供一电气绝缘的热恢复管状套管，由此热恢复套管给予弹性管足够的限制压力，以防止弹性管对油的大量吸附，热恢复套管足够长以使其一端搭接在导电护套上，而另一端搭接在中心导体上。
15.根据权利要求14的所述方法，其特征在于同轴电缆在其导电护套和纸层之间进一步具有一半导电层，所述除去部分地露出半导电层的步骤外，包括附加的步骤在切掉纸层部分的所述步骤之前，修整半导电层部分;和在绕纸层放置弹性管的所述步骤之前，绕导电护套的末端并绕半导体电层的露出部分围裹一层绝缘强度控制材料。
16.根据权利要求14的所述方法，其特征在于进一步包括绕铅护套并接近其末端围裹一标志带的步骤，并且其中绕纸层放置弹性管的步骤包括使弹性管的一端与标志带邻接的步骤。
17.根据权利要求14的所述的方法，其特征在于进一步包括将终端端子与中心导体连接的步骤。
18.根据权利要求14的所述方法，其特征在于进一步包括借助于电气连接器将第二电缆的导体与同轴电缆的中心导体连接的步骤。
19.根据权利要求18的所述方法，其特征在于进一步包括在纸层和连接器之间绕中心导体提供一层带的步骤，并且其中弹性管和热恢复套管部分地绕于连接器上，带层防止了弹性管的向内膨胀。
20.根据权利要求18的所述方法，其特征在于进一步包括采用连接外壳封闭两导体之间的连接的步骤。
全文摘要
一种用于密封具有油浸或充液层的同轴电缆的过滤接头。过滤接头具有两个部件，一电气绝缘弹性管和一热恢复套管。在将纸绝缘铅护套电缆与挤出绝缘电缆连接中，弹性管放置在纸层周围并紧密接合，它稍搭接铅护套和中心导体上，并且部分地搭接在连接电缆导体的连接器上，然后，在弹性管上的热恢复套管收缩，它搭接在铅护套和中心导体上，并部分地搭接在连接器上，热恢复套管机械地限制了弹性管，防止了弹性管的膨胀，并且防止了可能引起弹性体降质的油的吸附。
文档编号H02G15/24GK1060931SQ9110993
公开日1992年5月6日 申请日期1991年10月18日 优先权日1990年10月25日
发明者卡尔·J·温特泽尔 申请人:明尼苏达州采矿制造公司