电缆连接的制作方法

专利名称：电缆连接的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于单芯或多芯电力电缆和控制电缆的电缆连接，在这种连接中电绝缘密封外皮借助一种浇铸树脂套管或是一种收缩套管以公知的方法制造出来。
由DE 3533375C2已知这样一种电缆连接，在连接器范围的电缆芯线通过一种形状坚固的由无机和/或陶瓷纤维材料制成的覆层所包围，其外部再被一个包封芯线绝缘层的收缩套管所包围。这种纤维材料覆层应具有阻火能力，可以由绕带或成形体所构成。
在这类电缆连接中，当电缆连接的塑料组成部分在火灾中已熔化或燃烧的时候，基本上形状坚固的覆层得以保留，并能够阻止导致短路的芯线接触。当电缆芯线通过已知的装置(DE 9004349U1)相互间以一定的间距保持在其位置上时，可以减少由于受热引起长度变化而产生的机械力所导致的芯线有害接触的危险。
然而这种电缆连接在较高的热负荷情况下却没有表现出足够的抵抗能力和作用能力。
这种电缆连接也是为公众所知的，其中的收缩套管采用了一种具有一定的防火作用的自熄灭材料。然而这种材料在火灾中也不能抵抗高的热负荷；在被火焰燃烧一定时间后这种材料也开始燃烧，因而不再能够保证电缆连接的作用能力。即使是对于添加有自熄灭用添加剂的浇铸树脂成形材料在火灾中也只表现出有限的作用，并不适于满足在有关的标准IEC 331或DIN 4102第12部分中所提出的要求。
这种塑料以超量的含卤素防火剂和以双三氧化二锑作为辅助剂来制造。此外，还已知一种含有脱卤素防火剂，如氢氧化物或磷化物的塑料。通过这些材料，再与其它的耐火材料如云母绕线等相结合，对于单芯线来说电缆的耐火性是能够满足足够的时间要求了。
对于电缆或电缆连接的防火性和作用能力的高要求，尤其是在公共建筑物及建筑部分中，例如电梯井，或是用于石油钻井平台中对电缆或电缆连接的要求，需要电缆连接有着特殊的结构。通过这种特殊结构使电缆连接的绝缘保持性(FE)和功能保持性(E)依据不同场合的条件保证达到至少30至180分钟。
由于在火灾中出现的热负荷和机械负荷，即使是前面所援引的DE3533375C2中的电缆连接(其中在芯线连接处收缩套管下使用了防火纤维材料)也不能可靠地满足所提出的作用能力要求。
采用充分填充防护绕线的解决方法是为公众所知的，其缺点是，绕线在加热作用下烧结。由此产生一防火然而透气的覆层。尽管该覆层有着良好的抗热能力，但它还是有这样的缺陷，即由于电缆及电缆连接可燃烧部分所产生的潮气扩散进透气层，由此形成单芯线之间或单芯及多芯电缆与地电位之间的导通途径，从而可能会导致短路。
此外业已证实，尽管采用了间距装置，在火灾中热效应产生的强烈机械应力作用下，单芯线连接可能相对产生位移，或者纤维材料覆层受到挤压，从而不能保证没有短路的可靠电连接。
这种为公众所知的电缆连接的另一显著缺陷还在于，装配是很麻烦和耗时的。为了建立安全和可靠的电缆连接，不论是单芯线连接的单独绕线还是电缆的整体连接都要求在现场对经常出现的复杂装配状况要很细心且花费很多时间。电缆支撑元件经常位于很难够到的地方，如紧挨在天花板下或房间的拐角处，因此装配工人必须在很狭窄局促的条件下去完成各种工作步骤。特别是对于在芯线连接处上将阻燃纤维材料构成的防火绕线涂覆上去已被证实是复杂的，因为对此必须要有足够大的装配空间，这种先决条件在某些地点通常是不可能的。
由于这种现状以下引出本发明的目的，即创造一种电缆连接，这种连接不仅对于公共建筑和相似的设施能够满足足够高的防火要求，同时也能简单而且可靠地进行装配。在此必须满足基本条件，即各单芯线连接能够在火灾中出现的高热负荷下受到可靠的保护。为此单芯连接通过相应的阻燃成形件相互间被保护，使得防潮绝缘的且保证机械稳定性的构件在火灾中因热分解所释放出的燃烧产物(主要由水蒸汽和其它导电气体组成)，导电接触，尤其是各根导线间的短路能得以可靠地避免。由此实现，电缆连接即便在火焰的直接作用下也还能够在相当长的时间内持续工作。
由此可以最可靠地实现电缆连接即便在火灾中很高温度的作用下也能具有完好的使用寿命。按照本发明的理论这一点是这样来实现的，即单芯线连接相互间不仅防潮绝缘，而且另外用一具有高阻燃和隔潮性能的成形件来保护。在此这种电缆连接不仅可以采用浇铸树脂技术而且也可采用收缩技术来制造。
按照本发明的电缆连接能够满足前述要求，其中以上述现有技术为基础，在每个芯线连接处上除了设有防潮电绝缘保护以外，还设有一电绝缘的，疏水的，耐高温及阻燃的，在高温下形状坚固的成形件作为各个通过耐热衬垫长期保持间距的芯线连接的外壳。
这种衬垫例如通过DE 9004349U1已为公众所知。这种衬垫大多数是由不耐热和不耐火的塑料制成的注塑件。
具有热应力保护的电缆连接除了上述的专利内容以外还通过其它公开文件为公众所知。
对于已知的电缆连接在火灾中由于高热应力同时在机械应力作用下，电缆外皮和芯线绝缘，如收缩套管和浇铸树脂成形件可能燃烧和变形，导致芯线之间及一根或多根芯线与周围环境，地电位之间相当迅速地短路，使得电缆连接的功能不再能获得保证。
由一种用于绝缘的自熄灭材料构成的收缩套管和一定的防火措施也经常被应用于电缆连接。然而在火灾中这些也不能有效地阻止高热应力，在被火焰燃烧一定时间后这种材料也开始燃烧，因而不再能够保证电缆连接的作用能力。在此所用的塑料和用防火材料制成的部件在专业文献，以及DE1494922A1和DE 1569123A1中描述过。
浇铸树脂成形件作为带有自熄灭添加剂的绝缘材料是为公众所知的，然而如同已提到的，其在火灾中表现出的有限耐火性，也不能适应和满足在有关标准IEC 331或DIN 4102第12部分中所提出的要求。
用于本发明的电缆连接的这种塑料必须以含卤素的防火剂和以双三氧化二锑作为辅助剂来制造。一种含有脱卤素防火剂，如氢氧化物或磷化物的塑料产品也可满足这一目的。通过这些材料，再与其它的耐火性材料如缠绕在单根芯线上的云母绕线等相结合，电缆的耐火性能够满足足够的时间要求。
作为现有技术，由上述DE 3533375C2(相应于EP 0216613A2)所提及的设计结构也不能满足所提出的要求，因为就如同实际实验所表明的那样，即便在收缩套管下面所采用的防火纤维材料由于其纤维结构也不能承受较强烈的火焰负荷，因为这种结构不能承受热应力和机械应力。
采用充分填充防护绕线的电缆连接是为公众所知的，其最大的缺点是，防护绕线由于火焰负荷发生烧结，从而形成一防火透气覆层。尽管这一覆层有着一定的抗热能力，但同时有这样的倾向，即由于电缆及电缆连接中可燃部分所产生的潮气扩散进透气层，由此形成单芯电缆之间或单芯及多芯电缆与地电位之间的导通途径，可能会导致短路。
通过GB 2295501A还公开了一种带有浇铸树脂接头的高压电缆连接，其中单芯线连接器被树脂填料所包围，再用收缩接头(RAYVOLVE)套上。单根电缆连接通过衬垫相互间固定，在树脂接头内部是一个由聚合物，如PE或PVC，丙烯或其它聚合物所制成的，具有3至10毫米壁厚的形状坚固的绝缘套管。
然而这种结构方式在火灾中的耐久力，或者说功能稳定性没有达到期望值，因而在本文中未对上述这一文献予以考虑。
已知电缆连接的其它缺点还在于，装配是很麻烦和耗费时间的。不论是单芯线连接的单独绕线还是电缆的整体连接即便在不易看清的安装位置都必须进行安全而可靠的现场装配。电缆支架元件经常会位于很难够到的地点，如紧靠在天花板下或房间的拐角处，因此装配工人必须在很狭窄局促的条件下去完成各项工序。特别是将由阻燃纤维材料构成的防火绕线涂覆在芯线连接处上已表明是很困难的，因为对此必须要有比通常所用的空间更大的空间。
通过本发明所创造的这种电缆连接克服了这些困难，它不仅能完全满足用于公共建筑和其它相关设施的较高的防火性能要求，同时可以简便而可靠地装配。
浇铸树脂技术对于浇铸树脂连接接头的装配过程，首先要仔细的去掉所连接电缆端部的绝缘层，在去除电缆安装元件之后使单芯线剥露出来，然后准备好连接器。由阻燃材料构成的绝缘成形体被推放到电缆的每根单芯线上，然后将单根芯线的端部以通常的技术通过压式或螺纹连接器相互电连接。紧接着将阻燃成形体推到连接位置上，将成形件与芯线绝缘之间的空间用粘合料或密封料封闭，以可靠防止浇铸时浇铸树脂渗入。若所有的芯线连接以上述方式完成后，在一有利的电缆连接结构中就可以用熟悉的衬垫，然而是由不可燃或者阻燃，因而受热形状坚固且不吸潮的材料所构成的衬垫来使成形体间隔地位于芯线连接处上。衬垫是多齿星状或多边U形截面造型的长段状成形部件，并且最好沿着电缆的轴向在单芯线连接处的两侧向外延伸。接着浇铸树脂配件的成形薄壳用通常的方式装在电缆连接位置上并固定在电缆薄壳上。在电缆外皮上的成形薄壳的密封同样可以充分已知的方法来进行。然后根据生产厂家的制造规章准备可硬化的绝缘成形材料，并浇铸到成形薄壳中。当浇铸树脂充分硬化以后电缆连接不仅可承受重机械负荷而且可承受大电负荷，并且可靠地保证在较长时间内的耐火性。
收缩技术如同在浇铸树脂技术中用于连接一样，首先准备好电缆端部。其中的区别在于，不仅将阻燃成形体安设在单芯线上，而且还将一热收缩套设置在所谓的停靠位置。在以通常的方法借助连接器建立起芯线电连接以后，热收缩套作为电绝缘和防潮密封外壳推到连接器上，并借助于一热源，热风或火焰收缩在连接器上。在此热收缩套的尺寸应这样确定，使其在收缩后其两侧都达到芯线绝缘体。接着将防火成形体定位在收缩套上，需要的话采用相应的材料，如一段绝缘带进行固定。在一种有利的电缆连接结构中可以在芯线连接的收缩套上附加缠绕一层云母带。
当接头或全部芯线连接制作完成后，可以用一防火衬垫按上述方式将单芯线连接间隔固定，然后在接头上另一收缩套收缩，其尺寸应这样确定，即使其两侧都能够到电缆外皮。电缆连接的另一有利结构在于，在外部收缩套收缩以前，将另一耐火成形件推到接头上并加以固定。这个附加的耐火成形件的尺寸应这样确定，即使得接头两侧被完全包封。当本发明的防火接头被冷却到室温下后就完全可以承受机械和电载荷。
所采用的用于单芯线连接绝缘的防火成形件和用于保持间距的辅助材料同样都是由电绝缘的，不吸潮抗高温的受热形状坚固的材料，且最好由一种如防火陶瓷，或耐高温石英玻璃或石英制品组成。
在借助收缩技术制成的电缆连接中，收缩套管最好备有一种防火材料。
另一优点在于，内接头不是相互直接重叠搭接，而是在纵轴方向上相互错置。
因此各内接头相互间及所形成的整个连接不仅电绝缘和密封防潮，而且能可靠地防火，同时整个电缆连接相对于火灾负荷产生一大的抵抗力。因而对于这种电缆连接的高防火负荷检验准则，对于公共建筑在1000℃时可超过90分钟(保持功能)，而对于例如石油钻井平台在750℃时可超过180分钟(保持绝缘)。
采用本发明的电缆连接可以在不伤害原有系统的绝缘保持性和功能保持性的情形下，避免在楼房扩建中或在机械损伤修复中对已布好的电缆整体进行更换。同时可以节省大量的材料和降低维护费用。
在建立本发明的电缆连接过程中，各必要的工作步骤即便在难以达到的工作位置和狭小空间中也可以较为方便地完成，使得装配工作相对于现有技术来说不仅显著变得容易而且最终也更加可靠。
通过按照本发明使用尺寸准确设计过的绝缘密封收缩套管部件以及由防火材料制成的成形件及由同样的防火材料所制成的用来间隔内接头的相对来说较小尺寸的辅助件，利用收缩技术使所制作完成的电缆连接在形状上很细长，容易实现而且可以毫无问题地在紧密铺设的电缆架内拆卸。
以收缩和浇铸树脂技术所制造出的这种电缆连接不仅在电路上是可靠的，而且在火灾中的机械负荷和抵抗高热负荷的能力也受到赞赏。
下面借助附图所示实施例对本发明作进一步的详细说明，附图中

图1是为了以浇铸树脂技术进行电缆连接装配已准备好的和已部分装配好的电缆连接中的单芯线连接；图2是用于一浇铸树脂成形薄壳的位于单芯线的连接器上的一内接头的局部截面图；图3是带有四根单芯线的电缆已完成安装连接的示图，其中这四根单芯线位于一用于浇铸入一种可充分硬化的绝缘材料的浇铸树脂成形薄壳中；图4是为了以收缩技术进行装配已准备好的和已部分装配好的三根单芯线的连接图；图5是用于一收缩套管的位于单芯线的连接器上的一内接头的局部截面图；图6是采用已经收缩完毕并可投入使用的收缩套筒的带多根单芯线的电缆连接的局部截面示图。
按照本发明采用浇铸树脂技术进行的防火电缆连接安装将通过下面的工作步骤来完成就象主要由接头生产厂家的安装指示所提示的那样，通过某种方式去掉要连接电缆处的外皮1。随后就如同图1所示那样将单芯线8弯曲矫形，以腾出安装作业空间。然后去掉单芯线绝缘。在每根待连接单芯线上将一内绝缘管2设置在一所谓的“停靠位置”上，然后各根导线13借助所提供的一连接器5相互电连接起来，在图1至图3中选用挤压式连接器，以便随后能够将内绝缘管2居中地推到连接器上，如同图2所示那样。
现在内绝缘管2与芯线绝缘皮8之间的环形空腔可以在两侧利用一种密封胶11进行封闭。由此可以防止绝缘材料在硬化前渗入内绝缘管端与芯线绝缘层之间的空腔内，并且在绝缘管下流动；从而避免在火灾中在单芯线连接区域上施加一大的机械负荷。
在将所有的内绝缘管2以此种方法密封后，将浇铸树脂成形薄壳12环绕在电缆连接位置处，并予以固定和密封，以便能够将可硬化绝缘材料浇注进去。在硬化期结束后防火电缆连接就可承受电的和机械的负荷。
按照本发明的采用收缩技术的防火电缆连接的装配过程是如下进行的与浇铸树脂技术相同，作为准备工作同样要将待连接电缆端部的绝缘层去掉，使之剥露和弯曲起来，以便首先使外绝缘管9和外收缩套管6可以推到连接电缆端部上，如图4所示。
具有优点的是如同图4的实施例所示，单芯线8的连接点沿纵向相互错置。然后在每个要连接的单芯线8上分别将一个内绝缘管2和一个内收缩套管3设置到一“停靠位置上”，进而可以将单芯导线13用连接器5采用已知的方法电连接起来。
然后借助一热源将内收缩套管4收缩在连接器5上，使得收缩套管4足以在两侧遮盖住单芯线的绝缘体。具有优点的是按照本发明可以在收缩套管4上缠绕上防火绕带10，如云母带。之后将内绝缘套管2推到在两侧足以遮盖收缩套管4的位置上，而后将外绝缘管9放置在整个连接范围上，以使所有内接头在两侧均被遮盖住。
最后是外收缩套管9的收缩成形，以使外绝缘管在两侧被均匀对称地遮盖，并且实现外收缩套管9与外皮1之间的密封连接。若希望在火灾中电缆连接只有很小的机械负荷，也可以放弃使用外绝缘管，以形成一特别细的电缆连接。
权利要求
1．一种单芯或多芯电力电缆和控制电缆的电连接，在这种连接中电绝缘密封外壳由一种浇铸树脂套管或是一种收缩套管(12,9)构成，其中连接器(5)区域内的芯线(8)由一形状坚固的外壳(2)所围绕，这个外壳再由一包封芯线绝缘体(1)的外壳所围绕，其特征在于在每个电芯线连接处上除了防潮电绝缘保护以外，还有一电绝缘的，疏水的，耐高温因而阻燃的，在高温下形状坚固的成形体(2)作为各个单独的通过耐热衬垫持久保持间距的芯线连接(5)的外壳。
2．按照权利要求1所述的电缆连接，其特征在于形状坚固的成形体(2)由一防火陶瓷或一耐高温石英玻璃或石英制品所构成。
3．按照权利要求1或2所述的电缆连接，其特征在于作为每根芯线连接的外壳的形状坚固的防火成形体(2)由空心的成形件构成。
4．按照权利要求3所述的电缆连接，其特征在于所述空心的成形件最好为管状。
5．按照权利要求1或2所述的电缆连接，其特征在于用于持久使芯线连接(8,5)保持间距的耐高温的成形件具有一多齿星形或多U形的截面。
6．按照上述任一项权利要求所述的电缆连接，其特征在于单芯线连接(5)沿电缆轴线纵向相互错置。
7．按照权利要求1或2所述的采用浇铸树脂技术的电缆连接，其特征在于推放在芯线连接(5)上的一形状坚固的防火成形体(2)相对于芯线绝缘体(8)可用一种密封胶(11)来密封。
8．按照权利要求7所述的采用浇铸树脂技术的电缆连接，其特征在于由电连接器(5)和形状坚固的防火的，相对于芯线绝缘层(8)密封的成形体(2)所组成的内接头相互间由耐热的成形件间隔开。
9．按照权利要求1至6中任一项所述的采用收缩技术的电缆连接，其特征在于外收缩套管(6,7)和内收缩套管(3,4)由一种防火材料制成，其内部由一种密封材料，首选热熔粘合剂所涂覆。
10．按照权利要求9所述的采用收缩技术的电缆连接，其特征在于所有芯线连接(5)的收缩外壳(9)为空心截面的成形件。
11．按照权利要求10所述的电缆连接，其特征在于内收缩套管(4)在两侧覆盖单芯导线(13)的绝缘体(8)，并由形状坚固的防火成形件(2)完全包封。
12．按照权利要求9所述的电缆连接，其特征在于各单芯线(8,13)的连接器(5)由一防火绕带(10)，首选云母带所缠绕，两端一直缠绕到绝缘体(8)上。
全文摘要
一种单芯或多芯电力电缆和控制电缆的连接,在这种连接中电绝缘密封外壳由一种浇铸树脂套管或是一种收缩套管(12,9)所构成,其中在连接器(5)区域内的芯线(8)由一形状坚固的外壳(2)所围绕,这个外壳再由一包封芯线绝缘层(1)的外壳所围绕,在这种连接中,每个芯线连接处除了防潮电绝缘保护以外,还有一电绝缘的,疏水的,耐高温及阻燃的,在高温下形状坚固的成形体(2)作为各个单独的通过耐热衬垫持久保持间距的芯线连接(8,5)的外壳,其中形状坚固的成形体(2)最好由防火陶瓷或耐高温石英玻璃或石英制品所构成。
文档编号H02G15/08GK1214808SQ97193260
公开日1999年4月21日 申请日期1997年4月10日 优先权日1996年4月15日
发明者吉索·森斯, 弗兰克·M·克雷奇马尔, 亨利·米查克, 汉斯·霍夫曼 申请人:塞尔帕克有限责任公司