CN1251222A - 可复原的物件 - Google Patents

Abstract

一种可复原物件,包括内弹性管状件(2),它通过与外膨胀装置(6,8)接合使其处于横向膨胀状态。其中内部件(2)的外表面设置有许多凹槽,而膨胀装置(6,8)放入凹槽中,从而形成了张紧接合。膨胀装置至少包括一起始部分(6),该起始部分在结构上不同于至少与一个相关凹槽接合的余留部分。通过起始部分(6)从凹槽中的取出,便于随后将膨胀装置的余留部分(8)取出。

Description

可复原的物件

本发明涉及密封细长基体的可复原的物件及其方法。例如基体可包括电力电缆或通讯电缆，尤其是电缆连接。电缆连接可包括二个或多个电缆之间的接头，或位于连接到电气设备(如配电装置或变压器)上的终端盒或高压套管上的电缆终端。终端可包括连接装置(如弯头)。

本发明将参照二个电力电缆之间的串联式连接作进一步描述，但应当懂得，这只是一个实例，并不限于此。

二个电力电缆(一个或二个为聚合绝缘电缆或纸绝缘电缆)之间的接头需放在带有电绝缘层的保护装置中。多年来，为达到此目的采用了热缩技术，热缩产品可从Raychem公司和其他公司获得。然而，也可采用不需要加热的技术。推进式套管和弯头也是有效的，但与热缩产品不同，由于它们需要大的设备进行安装，因此在布局上受到严格限制。其它所谓的冷施压法需要管状弹性套管，以便径向膨胀并安装到刚性膨胀件上，其内径大于要密封的电缆接头的最大外径。作为后者的实例(如US-A-3515798所述)是从3M公司获得的PST套管。此套管具有一内膨胀件，膨胀件是由刚性柔软材料制成的连续窄带以刚性闭合的螺旋线形式组成，从而形成了相邻的相互连接的带卷。该膨胀套管安装到电缆接头上，然后将螺旋窄带松开，因此，可使膨胀的弹性绝缘保护套收缩从而套在接头上。然而，要使膨胀窄带沿着延伸的电缆螺旋松开，尤其是如果在电缆沟或检查孔的有限空间内工作时，这是很困难的。冷施压法的另一个实例在US-A-3824331(AMP公司)中进行了描述，其中弹性管状保护套由一块易于取出的外支撑件支成膨胀状态，保护套的每一端都包在支撑件的外侧上。保护套和支撑件通过工字钢形的隔离带安装到纵向开缝的大直径的内套管上。当电缆接头定位时，隔离带沿纵向从开缝处取出，从而使内管受到挤压，然后将其从保护套中自由抽出。此时保护套端部不再包盖住相邻的电缆部位，并移去外支撑件。还将意识到这种布置需要内、外膨胀件，并且每个膨胀件必须能卸下。EP-B-0 530952(3M公司)揭示了保护套组装件，其中，弹性管靠内支撑芯体保持在膨胀状态。芯体是易碎的，因此，弹性管产生的作用力使芯体破碎，从而使弹性管在基体上收缩。破损芯体的碎片留在弹性管内，因此必须尽可能的小，以便容纳在其中。

采用上述这些结构，膨胀件均放置在与基体电缆接触的套管的内部。因此，套管不宜于采用凝胶、树脂或粘结剂类型的内涂层。此问题已由US-A-4410009(Sigmaform公司)中所述的可复原的套管组装件得到了解决，在该专利中内弹性管通过外部硬管保持在径向膨胀状态，外管环绕并固定到内弹性管的外表面上。外管是用刚性的热固化粘结的聚氨基甲酸(乙)酯制成，因此，外管具有足够的粘性将内管保持膨胀状态，但受外力作用时，它将从内管上剥落下来。US-A-4070746(Raychem公司)揭示了可复原的管状物件，其中弹性套管通过粘结其上的外部约束件使其处于径向膨胀状态。其约束力很大，在正常的存放情况下，足以使套管处于膨胀状态，而这种约束件易于被削弱粘性的溶剂腐蚀，从而使弹性套管摆脱此约束力，并复原到原始状态。US-A-4233731(Raychem公司)揭示了包括空心弹性件的尺寸可复原的物件，其中空心弹性件膨胀到尺寸不稳定的状态，此状态可由一保持器保持，此保持器位于离开复原轨迹的空心件的分开的二部分之间。保持件由在加热和/或化学处理(例如受到溶剂作用时进行化学裂变)时变弱或形状易改变的材料制成。在一实施例中，易熔材料的一楔块放入到铜铍合金的对开管周边上的裂缝中。在另一实施例中，由工程塑料制成的管状部件的外表面具有楔形突起部分，聚碳酸酯的窄带插入二突起部分之间，以保持膨胀状态。EP-A 0590469(Kabelmetal公司)揭示了可复原的弹性管状物件，通过以一定的图形螺旋设置在膨胀管的外表面上的热塑加强件使其处于膨胀状态。

本发明的目的就是提供一可复原的物件及其制造方法，其中物件通过有利的外膨胀装置处于膨胀状态，而不与里面的诸如凝胶、粘结或树脂层相干涉，所述层施加于内部，可作为内部涂层或可设置在要包封的基体周围。

因此，本发明提供了一包括内弹性管状件的可复原物件，弹性管状件通过与外膨胀装置接合使其处于横向膨胀状态，其中内部件的外表面设置有许多凹槽，而膨胀装置放入槽中，从而形成了张紧接合，膨胀装置至少包括一起始部分，该起始部分在结构上不同于至少与一个相关凹槽接合的余留部分，通过起始部分从凹槽中的取出，便于随后将膨胀装置的余留部分取出。

在膨胀的弹性件内产生的力(趋向于使其复原)可以比较大，而且材料的壁越厚，恢复力越大。因此，虽然可以使凹槽膨胀，并通过保持凹槽的膨胀尺寸而使其处于膨胀状态，但是在某些情况下，可以发现由于摩擦力很大，将膨胀装置取出使得内部件复原(或在不存在下面的基体的情况下)到起始形状变得极其困难。膨胀装置和内部件之间的界面越大，这种困难就越为加剧，例如膨胀装置由一填充(以长槽形式存在的)凹槽的窄带组成的情况。要使窄带从槽中取出几乎是不可能的。通过提供带有在结构上不同于余留部分的起始(或触发)部分的膨胀装置，起始部分可以设置成在人工操作情况下很容易取出的形式，因此减小了保持膨胀装置的余留部分的摩擦力，进而也可采用人工操作使其取出。

每个起始部分最好包括二部分，使得：(a)当二部分彼此连接时，可维持膨胀装置的完整性，(b)当二部分之一从与槽接合的另一部分取出时，该另一部分则从内部件中取出。在该物件中，从另一部分中取出一部分可因弹性件的恢复力而使另一部分从凹槽中弹出。

在一实施例中，膨胀装置(起始部分或其他部分)至少包括许多由模数高的材料制成的窄带，它们与内部件的齿形外表面的相应槽相接合，每个窄带嵌在保持润滑剂的模数低的外罩内。膨胀装置的取出可由从外罩一端到另一端开缝来实现，因此，润滑剂可促使内部件的恢复力将窄带推出槽。开缝可由带有与一个以上膨胀窄带相接合的向内凸起的切削表面的环形圈来实现。

起始部分中的一部分取出后最好是使另一部分的形状发生改变(例如通过枢轴式或铰接转动)，以便于其从凹槽中取出。

这两个部分可以是内联铰接式的，及可以是整体式的。这两个部分中的一个发生破裂(例如切断)就可使形状发生变化，从而可使另一部分从凹槽中取出。另外，一个部分可以插入到另一部分中，以维持另一部分的形状而防止凹槽的损坏或复原。在后一实施例中，插入件的移出可使内部件的恢复力下降并将另一部分弹出。

膨胀装置可以包括多个对称放置在弹性件外表面上的起始部分，因此，膨胀装置的余留部分在取出所有起始部分之后也比较易于取出。然而，目前最好是只有一个起始部分。

凹槽包括多个沿物件纵向延伸，且最好相互平行，尤其最好与管状件纵轴平行的槽。此外，槽也可以环绕着弹性件螺旋延伸。槽可以为基本矩形形状，但它们应是凹形的，以提高膨胀装置的保持性。槽最好是由具有齿形外表面的弹性件提供。

膨胀装置的每个起始部分和/或余留部分可以包括多个保留在各槽中的窄带。窄带最好是通过将其从一端向另一端剥离的方式取出。

在一个特殊的最佳实施例中，起始部分可包括单个窄带(可以包括两个或更多部分)，膨胀装置的余留部分包括多个其它窄带。通过取出起始窄带以及随后取出其它窄带，最好是沿管状件圆周方向顺序取出，而使弹性管状件复原。这种管状件的复原(收缩)方法所具有的优点是可以防止空气在复原过程中进入管状件之下。

在膨胀装置包括多个窄带的实施例中，物件可包括一个或多个(最好是二个)支撑件(例如以环的形式)，以便保持基本为环形断面结构的管状件(最好通过膨胀带)。每个支撑件最好沿径向向内放在膨胀带和/或管状件上。每个支撑件可放在靠近管状件的端部，最好是管状件的外部。

膨胀装置的一部分可以是具有流动性的材料(如砂子或其他粒状材料)，并通过聚合材料或其他适宜材料包装定位。这种流动性材料为可固化材料(如烧石灰、水泥、可硬化环氧树脂系列或其他热凝材料)，它们需要或不需要包装。

然而，无论膨胀装置最初是否是流动性的，理想的是将本发明的物件密封在外罩内，以便在存放或运输过程中提高膨胀装置的保持性。

膨胀装置的一部分可以是泡沫材料，最好是高密度的泡沫材料，它可制成带的形式，以与内部件的外表面上的槽相配合，或在现场制成泡沫状，以填充膨胀的凹槽。

在另一实施例中，膨胀装置可由绕着内部件的整个圆周延伸的层而构成，并粘结其上以延伸到凹槽项部以上。在此膨胀结构中，该层可折入凹槽中，也可向外翻，例如从物件的一端逐渐到另一端，以便铰接成使物件复原的结构。

膨胀装置的一部分可由沿横向具有很好的耐压性的材料制成，尤其是制成窄带状，同时沿内部件的纵向呈现更好的柔性或脆性，因此便于控制其取出，进而控制内部件的复原。已经发现卡纸板是适宜的材料，例如材料包括约0.9mm厚的复合的牛皮纸。木板、纤维板或灰泥板也是适宜的材料。在后一种情况下，灰泥板包括夹在卡纸板之间的一层9mm厚的灰泥，并发现整个厚度约为10mm是合适的。此膨胀装置比较便宜，而且可生物降解。然而，还可以设想，本发明的物件的膨胀装置可以由最好可生物降解的聚合材料制成。

膨胀装置可模压在内管状部件的外表面上。

内部件的外表面上的凹槽(例如纵向槽)最好是凹形的，以提高膨胀装置的保持性。

将会意识到，凹槽的形状必须保证在存放和运输过程中，使内部件处于膨胀状态，当物件放在基体上时，不需要过大的力，最好用人工即可松开。内部件和膨胀装置之间的接面形状取决于以下因素：(i)内管状件和膨胀装置的材料，尤其是相对硬度；(ii)在膨胀的管状件内部的趋使其复原的力，它本身将取决于材质、部件的膨胀率以及其厚度。因此，例如，由膨胀率高、模数较高的材料制成的厚壁内部件由于其恢复力很大，因而需要膨胀装置提供相当大的机械联锁。

内部件最好是由聚合材料，尤其是弹性材料制成。

内管状件的一端或二端最好具有斜(尤其是带倒角)的内表面。这有助于防止环绕基体(如电缆)的管状件在复原时其端部插入到基体中。

内部件可作为电力电缆接头、终端或类似部分的包覆件，并且可由导电材料制成，例如形成接头的导电连续断面，和/或电屏。内管状件的内表面上具有一层或多层材料，例如可用共挤出的方式形成。例如电绝缘层和/或电应力分级聚合层可与内部件的内部共同挤出形成。该附加层与内部件具有不同的机械性能，如更有弹性，因而提高了与基体(如电缆接头)的一致性。最里面还可以有一导电层，例如只沿其他层的长度方向延伸，以提供法拉第筒。里面的凝胶、树脂或粘结层可增加与基体的一致性和密封性，如排除了空气和/或水份。而且可以设想，该密封层可与基体分离。

根据本发明的另一方面，还提供了一种基体，例如本发明的可复原物件密封的电气元件(包括电缆接头、终端或弯头)。

本发明还相应于基体提供了一种使可复原物件复原的方法，包括从凹槽中取出膨胀装置的一个起始部分，随后取出膨胀装置的余留部分的步骤，且最好是沿物件圆周方向顺序取出。当膨胀装置为窄带时，膨胀装置最好是通过将其由一端向另一端剥离的方式取出。最好是提供一单个的用于先取出的起始部分，然后依次取出膨胀装置的余留部分。

下面参照附图作为实例将对本发明的每个实施例的可复原物件和制造方法及其应用进行描述，其中：

图1是处于膨胀状态的物件的端面图；

图2是图1所示物件的等角投影图，示出复原时的第一步骤；

图3是等角投影图，示出图2所示物件处于复原形状一个部分长度；

图4和图5为可供选择的可复原物件的部分端面图；

图6示出用于图4和图5所示物件的取出用件；

图7是作为串联式电力电缆接头部分的复原后的物件的等角投影图。

参照图1、图2和图3，可复原物件包括最里层的弹性电绝缘圆柱形管套2，粘接在其外部具有齿形外表面的弹性导电件4。外膨胀装置由十二个刚度相对较高的聚合材料制成的窄带组成，这些窄带从齿形件4的十二个凹槽的一端填充至另一端。膨胀窄带有两种类型。膨胀窄带的第一种类型包括沿管状件4圆周等距分布的四个起始带6，有八条具有不同结构的余留窄带8间隔在其间。

每一窄带6有两个部分，一个是H形内部部分10(其与膨胀了的管状件4的凹槽啮合)，另一个为扣盖12。每一窄带8包括一空心矩形截面部分，其放置于凹槽之中。

使复合式可复原元件2和4(可采用模制法或模压法制成)膨胀，从而使其外表面的凹槽张开。然后将膨胀窄带6，8推入其中，并将膨胀件(可以是一芯轴)移去。此后弹性可复原件的轻微松弛使窄带6，8牢牢地保持定位，并且它们具有一定刚度，防止了元件2，4的进一步复原。采用人工操作将窄带8移去是极其困难的，因为在齿形凹槽(或槽)之间的大面积中存在有很大的摩擦力。然而起始带6的设计结构是不同的，从而采用人工操作可以比较容易地将其取出，然后作用在窄带8上的恢复力减小，从而便于用人工方法将余留窄带8取出。

当外保持扣盖12移去后，窄带6的内部件10的H形起到铰接的作用。这样在用如图2所示的剥离方法将扣盖12移去时，将使在弹性件4内的圆周恢复力作用在H形部件10的径向内支杆上，使得部件10绕其桥接件折合，从而促使部件10离开其所在的槽中。

可以设想，如果将扣盖12从各窄带6的一端至另一端完全移去将会使四条窄带6均被弹出(或移去)。这将使复合物件2，4部分复原，从而使恢复力相应减小。因此作用在刚性管状窄带8上的力减小，从而可将窄带8移出，由此使物件2，4完全复原。还将意识到，在自由复原，即不存在基体的情况下，物件趋向于复原到其最初的原始尺寸。然而，实际应用时，物件将复原于基体的横向尺寸上(常用直径表示)，因此物件仍未完全复原，从而增强了在基体上的保持性和密封性。

图3示出物件处于复原中间过程的另一种复原方式。在这种方式中，四条起始窄带6沿物件长度方向部分先取出。然后将窄带8沿同样的长度取出。沿物件长度方向连续交替取出这两种类型的窄带，直至沿整个长度复原。

图4示出可复原物件的另一实施例的局部端面图，其中处于弹性内部件外表面相邻凸台82之间的槽80由两部分组合的细长膨胀窄带84填充。窄带84的中间支撑部分86一般呈H形，其中较窄的中间桥接部分形成铰接。膨胀窄带84的另一部分是一对侧边带88，其作用是使侧边带与中间部分86的摩擦界面小于中间部分86与凸台82的摩擦界面。

通过图6所示的起始环100可将膨胀装置84移出。起始环100是用硬塑料制成，它具有环形部分102，其尺寸大到足以环绕图4所示物件的外侧，和由十二个锥形指件组成的一套部件104，这些指件沿轴向延伸并且沿圆弧定位，从而当起始环100在图4所示的物件的一端轴向定位时，锥形指件104分别啮入位于中心支撑部分86和相应槽80底部之间的空间。这样，当环形部分102沿可复原物件的长度方向移动时，中间支撑部分86就会被带动，以至与槽分离，从而使物件得以复原。侧边带88可单独将其移去，或可留在原位，只要它们不会妨碍物件的复原以及槽80横向尺寸随后减小。

图5示出图4所示物件的另一种改型，其中间部分90为外角进行了倒角处理的中空矩形，而且侧边带92为楔形，以便与齿形内部件的槽的侧壁形状相一致，并增强膨胀部分90的保持性。

图6所示的起始环100将咬入中心部分90的中空区域，并且其内角的圆角将有助于它的弹出。

在另一个实施例中，采用侧膨胀块(如侧边带88或92)可减小摩擦，也可在内部件的槽或膨胀部分84，90的侧面喷涂低摩擦材料，或用润滑脂来减小摩擦力。

在本发明的最后一个实施例中，可以采用一个保持罩将膨胀窄带保持定位，直至需要将其取出。在这种情况下可以不需要图6中的环100。

图7表示根据上述实施例，在串联式的电力电缆接头上处于复原状态的物件140。物件140包括齿形导电的弹性件142，和最里面的聚合绝缘材料层144。每个电缆都有聚合外套146，折回的接地屏蔽线148，以及主要绝缘材料150。在物件140复原之前，绕着电缆线(未示出)接头的区域被密封在应力控制材料层152中，并且由于物件140的复原使其受压而与下面的部件相一致，因而将空气从接头处排出。尽管没有示出，但将会理解到可将保护外套加到接头上(如图7所示)，因而包围物件140，并密封到每个电缆外套146上。在屏蔽线148之间通过导电层142可使电连续通过接头。此外，保护外套采用英国专利申请No.9626364.5中公开的那种，所有内容在此将作为参考内容引用。

将会认识到本发明的膨胀装置的所述起始部分最好是对称环绕着内管状件，但是情况不一定总是这样。此外，可根据余留部分的个数改变起始部分的数量，从而适用于特定物件。复原方式可以不同于所给范例，例如一些余留部分可以在所有起始部分全部取出之前取出。另一种取出方式是所有的起始部分(例如四个起始窄带6)可以基本上同时取出，然后几乎同时将余留的膨胀部分(例如膨胀窄带8)取出。在后一个实施例中，功能上对应于图6所示的取出装置可以设计为先取出窄带6的扣盖12，随后取出窄带8。

Claims (34)

1.一种可复原物件，包括内弹性管状件，它通过与外膨胀装置接合使其处于横向膨胀状态，其中内部件的外表面设置有多个凹槽，而膨胀装置放入凹槽中，从而形成了张紧接合，膨胀装置至少包括一起始部分，该起始部分在结构上不同于至少与一个相关凹槽接合的余留部分，其中通过将该起始部分从凹槽中取出，可方便随后将膨胀装置的余留部分取出。

2.根据权利要求1中所述的物件，其中每个起始部分包括二部分，使得：(a)当二部分彼此连接时，可维持膨胀装置的完整性；(b)当二部分之一与跟凹槽接合的另一部分分出时，该另一部分可从内部件中移去。

3.根据权利要求2中所述的物件，其中在起始部件的二部分取出时可因内部件的恢复力而使另一部分从凹槽中弹出。

4.根据权利要求2或3中所述的物件，其中起始部分中的一部分取出后，另一部分的形状发生改变，以便于其从凹槽中取出。

5.根据权利要求4中所述的物件，其中形状的改变可通过起始部分的另一部分的枢轴式转动来实现。

6.根据权利要求2至5中的任何一项所述的物件，其中起始部分的所述一部分是另一部分的联锁盖。

7.根据权利要求2至6中的任何一项所述的物件，其中起始部分的二部分彼此为一整体。

8.根据权利要求2至7中的任何一项所述的物件，其中起始部分的二部分是铰接而成的。

9.根据权利要求2至7中的任何一项所述的物件，其中一部分损坏可使另一部分取出。

10.根据权利要求2至5中的任何一项所述的物件，其中所述一部分插入到另一部分中，从而防止其变形。

11.根据上述权利要求中的任何一项所述的物件，其中膨胀装置的余留部分由内部件保持，直至至少一起始部分从中取出。

12.根据上述权利要求中的任何一项所述的物件，其中凹槽包括多个沿物件纵向延伸且最好相互平行的槽。

13.根据权利要求12中所述的物件，其中膨胀装置的每个起始部分和/或余留部分可以包括多个分别保留在各槽中的窄带。

14.根据权利要求13中所述的物件，其中至少膨胀装置的余留部分的窄带相对于内部件材料是刚性的。

15.根据权利要求13或14中所述的物件，其中设单个起始部分，包括单个窄带。

16.根据权利要求12至14中的任何一项所述的物件，还包括一个或多个放在膨胀带径向向内的支撑件，以保持管状件基本为环形断面结构。

17.根据权利要求13至16中的任何一项所述的物件，其中每个窄带包括一些沿纵向具有一定间隔的膨胀件，它们大体可沿长度方向以不连续的方式填充凹槽，并且每个窄带的膨胀件彼此连接在一起。

18.根据权利要求中的任何一项所述的物件，其中内部件的外表面为齿形的。

19.根据权利要求中的任何一项所述的物件，其中膨胀装置的至少一部分包括：

(a)粒状材料；或

(b)可固化材料；或

(c)高密度的泡沫材料；或

(d)致密的纤维材料。

如果需要，所述材料可保持在外罩中。

20.根据权利要求中的任何一项所述的物件，其中膨胀装置包括形状稳定的，最好是生物降解的材料。

21.根据权利要求20中所述的物件，其中膨胀材料是聚合材料。

22.根据权利要求中的任何一项所述的物件，其中内管状件是导电。

23.根据权利要求中的任何一项所述的物件，其中内管状件是由聚合材料，最好是弹性材料制成。

24.根据权利要求中的任何一项所述的物件，包括一个其上安装有所说内管状件的辅助的径向向内的弹性管状结构，最好两者形成一整体。

25.根据权利要求24中所述的物件，其中辅助的管状结构至少包括一管状件，其弹性比内弹性管状件更大。

26.根据权利要求24或25中所述的物件，其中辅助的管状结构包括电绝缘管状件和/或导电应力控制管状件。

27.根据权利要求24至26中的任何一项所述的物件，包括最里面的导电层，其沿径向位于辅助管状结构的内部，且最好只放在物件的纵向中心区域内，以提供法拉第筒。

28.根据权利要求24至27中的任何一项所述的物件，其中辅助的管状结构由聚合材料制成。

29.根据上述任何权利要求所述的物件，其中内管状件的至少一端，最好是每一端具有斜的内表面。

30.根据上述权利要求中的任何一项所述的物件，其基本上为直圆柱结构。

31.一种基本上参照附图的如上描述的可复原物件。

32.一种包括电缆接头、终端或弯头可由根据上述权利要求中的任何一项所述的可复原物件密封的电气元件。

33.一种使上述任何权利要求所述的可复原物件复原的方法，其步骤为：先从凹槽中取出膨胀装置的每个起始部分，随后将膨胀装置的余留部分取出。

34.根据权利要求33的方法，其中膨胀装置的余留部分包括多个窄带，这些窄带的取出方法是沿圆周顺序取出。

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