专利名称：制造电缆接头弹性套管的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造电缆接头弹性套管(elastomeric sleeve)的方法。
特别是本发明涉及一种制造挤压电缆(电力电缆)接头弹性套管的挤压绝缘部件的方法。
另外，本发明涉及一种用于制造电缆接头的弹性套管的装置，所述套管包括挤压绝缘部件。
特别是本发明涉及一种用于制造所述弹性套管的挤压绝缘部件的装置。
通常，用于输送或供给电能，尤其是用于输送或供应中压或高压电能的电缆，从电缆的内侧向外侧包括金属导体、内部半导体层、电绝缘层、外部半导体层、金属屏蔽层(通常，由铝、铅或铜制成)和外部聚合物护套(polymeric sheath)。预定顺序金属导体、内部半导体层、绝缘层和外部半导体层通常以术语“电缆芯”而著称。
为了在规定长度部分将两根如单芯型的电缆连接在一起，则要剥离两根电缆的端部，以便以交错的方式露出其构成部件。
在两根多芯电缆之间进行连接操作时，例如双芯或三芯电缆，要对每一电缆的各个单相重复迄今所述的程序。
在剥离步骤之后，连接操作包括在首尾相连设置的电缆导体之间形成电气连接的步骤和设置弹性套管来安装并紧固在所述电缆连接端上的步骤。
优选的是，通过焊接或使用压夹(compression clamp)或其他类似物来形成电气连接。
通常，所述弹性套管具有在中心部基本为圆柱形并且在其端部为平截头圆锥形的形式，以便在相连接的电缆和该套管本身之间形成最佳的机械连接。
弹性套管包括多个用于恢复第一电缆部分的外露层和第二电缆部分的对应外露层之间的电连接和机械连接的径向重叠部件。
从其最内部分开始，所述弹性套管通常包括·通常已知术语为“电极”的电场控制部件；·围绕所述电极的电绝缘部件，以及·至少一个径向设在所述电绝缘部件外部的半导体部件。
电极是配电部件，其通常为管状外壳，设在电缆连接端的相应之处并且部分覆盖其绝缘层。电极通常由半导体材料制成并且以恒电压产生一种法拉第笼(Faraday cage)来消除由于电极的形状不规则造成的影响。
弹性套管的半导体部件具有连接电缆外部半导体层的作用，因此可以恢复所述电缆的所述第一和第二部分的外部半导体层的连续性。
通常，半导体部件包括两个杯形应力控制屏蔽层(stress controlscreen)和一个绝缘屏蔽层(insulation screen)，应力控制屏蔽层位于所述电绝缘部件的轴向端，绝缘屏蔽层则围绕电绝缘部件并设在所述的应力控制屏蔽层之间。
通常，弹性套管单独制造和提供，在弹性膨胀的条件下装在由刚性塑料制成的中空管状支撑件上，该支撑件可依次取下，以便使套管弹性收缩并夹紧连接区的电缆部分。
该支撑件可通过如带状部件获得，该带状部件螺旋缠绕，以形成多个固定在一起的相邻螺旋，以便在所述带状部件的自由端部上施加拉力时，管状支撑件能够由于螺旋的逐渐分离而瓦解，从而使得套管正确定位。该套管为冷收缩型。所述支撑件的实施例，例如在代表本申请人的文献EP-541,000；EP-735,639；EP-547,656；EP-547,667中有所描述。
另一方面，套管可以由热收缩材料制成，由此制成所谓的热收缩套管，例如在文献US-4,383,131中有描述。
换句话说，如在代表本申请人的文献EP-149,032中所描述的，套管可以通过刚性管状支撑件定位，该支撑件的空腔具有大于要连接的两根电缆外部尺寸的径向尺寸，其与包括刚性板和杆件的装置相配合，所述刚性板和杆件的作用是使管状支撑件的外表面和套管的空腔之间相互滑动，以便在两根电缆接合区的相应之处使套管产生均匀的径向收缩。
因此，连接操作包括在上面所述电缆导体电气连接步骤之前将装在管状支撑件上的套管插入到其中一根电缆要连接的端部上的步骤。
依次将套管置于接合区相应之处再将管状支撑件取下。
此外，因为通常接头还包括用于恢复要接合的电缆金属屏蔽层的部件，故连接操作还包括施加金属带如镀锡铜带的步骤，该金属带从一根电缆第一部分的外露金属屏蔽层开始而在另一根电缆第二部分的外露金属屏蔽层中止。
最后，因为接头通常还包括适于恢复电缆外部机械保护的外部聚合物护套，故连接操作还包括在上述套管的外部径向位置将所述护套装在接合区的步骤，以便防止接头的内层部件与外部的湿气和/或水接触。
所述护套可以是热收缩型或者冷收缩弹性型或者可通过带成型步骤得到，该步骤也可与使用合适的胶粘密封剂(mastic sealant)相结合。
如果所述护套是热收缩型或者是冷收缩弹性型，所述装配步骤则包括将所述护套插入到要接合的所述电缆中一根的一端上的步骤，所述步骤在装有弹性套管的管状支撑件的定位和电缆导体之间的电气连接形成之前。
根据另外的操作方法，接合电缆的外部机械保护的恢复也可通过使用几个护套，例如设置3个实现，使得一对护套装到上面所述接头的平截头圆锥部分，而另外一个护套装到所述接头的基本圆柱形部分上。
用于制造接头的方法，例如在代表本申请人的文献EP-379,056；EP-393,495；EP415,082；EP199,742以及EP-422,567中有所描述。
文献JP10224937中公开了一种用于在两根电缆接合区相应之处获得接头的电绝缘部件的方法。所述方法包括在所述接合区对其中设置配有高压屏蔽电极的电气连接电缆后，将塑性材料注射到金属模型中的步骤，以及模制所述绝缘部件的步骤。所述方法还包括切割由所述模制步骤获得的圆柱形块状构件端部，以便使绝缘部件具有特定形状(即平截头圆锥形)。
用于解决挤压模制接头的绝缘部件的技术方案，例如在文献JP8280115；JP3280374；JP5292624；JP3167773；JP5859030；JP5859029；JP5859027；US-4,377,547；US-4,241,004；US-3,846,578中有所描述。根据所述文献，挤压方法包括将绝缘材料注射到具有所需绝缘部件形状的模腔中的步骤。例如，文献JP8280115和JP3280374公开了压力调节阀的使用，因此，在模腔中可以获得均匀的压力分布并且防止绝缘材料内部空隙的形成。文献JP5292624公开了配有多个注射孔的金属压模，所述孔根据模型的纵向预定间距设置。
文献US-3,880,557公开了一种适于模制用于电气连接两根电缆，优选为两根高压电缆接头的绝缘部件的装置。所述装置包括上板和下板，所述上下板分别配有限定模腔的上下模型，绝缘材料流经上板具有的注射单元导入到所述模腔内。
因为绝缘材料中的一些缺陷，如不均匀性或截留的空气都能在接头的绝缘部件内部形成微空穴，因此接头绝缘部件的制造尤其关键。所述缺陷会使所述绝缘材料的电强度下降，从而在接头绝缘部件中形成放电的可能性会显著增加。结果在接头使用期间绝缘部件被击穿的危险也显著增加。
另外，由于所述缺陷降低了绝缘材料的电强度，因而接头的绝缘部件可能在电场梯度低于该绝缘材料自身可以承受的期望值时而被击穿。
所述的情况是危险的，尤其在认为是高压接头的情况下。事实上，因为高压接头通常就是高电场梯度并且绝缘部件的厚度大，所以被击穿的危险尤其高，所述危险随着绝缘部件的厚度增加，为此，接头随着最大电压而设计。
本技术领域人所共知，在接头上引发的放电通常大部分发生在位于其顶端附近的电极的轴向端，这里电场的通量线(flux line)密度特别高，并且形成最大的电场梯度。
图23部分示出电场的通量线100在电极300顶端200附近的典型分布情况。
根据所述的分布可以预测，在接头绝缘材料中形成的放电路径沿着电场梯度的方向，因此是垂直于电场通量线的，因为这代表放电可能达到的最短路径。
然而，本申请人已注意到，放电路径通常不沿着所述计算的路径，而是更复杂的路径。事实上，本申请人已注意到，对放电路径显著影响的是存在于绝缘材料中的一些缺陷。
因为这意味着放电向绝缘材料的最大缺陷区移动并由此弹性套管的绝缘部件被击穿可能在(甚至是)电压显著低于期望值时发生，所以这种情况特别危险。
本申请人已经认识到，该现象与用于制造绝缘部件的挤压方法相关。
尤其是本申请人已经认识到，该现象与根据绝缘材料被导入用于制造所述绝缘部件模型中的方法相关。
如上所述，结合已知现有技术中用于制造弹性套管绝缘部件的方法，绝缘材料通常经过至少一个入口导入(通过挤压或注射)模型中，这里电极和应力控制屏蔽层已经预先置于芯轴上。
根据所述方法，进入模型的每一部分绝缘材料都通过连续部分的推动作用向其中前进，直到模型填满完成。换句话说，最先导入模型中的绝缘材料由经过模型的一个或多个入口连续进入其内的绝缘材料沿所述模型推进。
由于在连续时间t＞t0连续绝缘材料部分进入模型中，所以在给定时间t0进入模型中的绝缘材料部分产生流程线(flow line)，因为沿模型前进部分的速度在模型、电极和芯轴的壁相应之处低于包含在模型、电极和芯轴壁之间的中心区相应之处部分的速度，所以所述流程线变成基本呈抛物线形状。
本申请人已经认识到，放电路径优选是沿着一条或多条所述流程线或是沿着两条或者多条所述流程线的焊接区。如本技术领域中人所共知，正在前进的熔体前部无论何时相遇焊接线总会形成(例如参见“聚合物加工原理”，Zehev Tadmor，Costas G.Gogos-Wiley-IntersciencePublication，1979，第594页)。
另外，本申请人已经认识到，上述用绝缘材料填充模型以获得弹性套管电绝缘部件的方法在绝缘材料内引起显著的各向异性。所述各向异性至少部分是由于下述事实引起的，即通过在连续瞬间进入模型的绝缘材料部分使绝缘材料的每一部分沿模型前进。众所周知，由于流量条件引起的分子取向，橡胶产品可呈现其物理性能的各向异性和不均匀性(例如参见“腈橡胶中模型—流量引发的各向异性”，W.V.Chang，P.H.Yang，R.Salovey-橡胶化学和工艺第54卷-1981年5/6月，n.2，第449页)。
在弹性套管的电绝缘部件使用条件期间，各向异性是特别危险的。而且，因为通过在将绝缘材料填入模型的步骤之后立即进行固化的步骤，使得以前形成的各向异性仍在绝缘材料中保持“冻结”，所以这种各向异性不能调节或者至少部分不能减少。
因此，本申请人已经认识到，将绝缘材料填入模型的步骤显著影响到电缆接头的绝缘部件被击穿的危险。
特别是本申请人已经认识到，在用绝缘材料填充模型期间，为了基本上避免形成所述各向异性并由此减少弹性套管被击穿的危险，绝缘材料向模型中的输送必须尽可能均匀。
更加特别的是本申请人已经认识到，通过避免由连续瞬间进入模型的绝缘材料部分使每一部分的绝缘材料沿着模型壁推进来进行模型的填充可以显著减少所述各向异性的形成。本申请人已经认识到，这是特别危险的，尤其是在电极轴向端附近，在该处电场梯度到达其最大值，并且在填充步骤一开始进给的绝缘材料和在连续瞬间进给的绝缘材料之间的不均匀性非常高。
本申请人已经发现，通过以这样的方式，即进入模型的每一部分绝缘材料都重叠前一瞬间进入模型的绝缘材料部分以实施填充模型的步骤，可基本避免或者至少显著减少所述各向异性的形成。这样，进入模型中的最后材料具有与先前导入模腔内的材料相同的热量和流变史。
更详细地，为了避免上述各向异性的形成，本申请人已经发现，填充模型以获得弹性套管绝缘部件的步骤必须动态进行，即在导入所述模型的步骤期间，电极和应力控制屏蔽层设在支撑部件上(例如芯轴)。
实际上，根据上述现有技术文献，填充模型的步骤通过将绝缘材料挤压或注射到模型中静态完成，在模型中静态装有弹性套管的电极和应力控制屏蔽层，以使进入模型的所述绝缘材料逐渐填充包含在模型壁、所述电极壁、支撑部件壁以及应力控制屏蔽层壁之间的空间。
相反，根据本发明，因为在所述支撑部件前进到模型中时，绝缘材料进给到模型，以便使绝缘材料逐渐填充在模型壁和装有电极和应力控制屏蔽层的支撑部件壁之间限定的自由空间，所以填充模型的步骤是以动态方式进行的。
因此，根据本发明，进入模型的每一部分绝缘材料都均匀地分布在模型的基本横截面上，并且重叠已存在于模型中的绝缘材料部分，从而避免对绝缘材料部分的任何推动作用，并由此避免产生任何机械/热应力。结果，有利地避免或是显著减少上述流程线的形成。
因此，在第一方面本发明涉及一种用于制造电缆接头弹性套管的方法，所述套管包括·电场控制部件；·围绕所述电场控制部件的电绝缘部件，以及·设在所述电绝缘部件轴向端的至少两个应力控制屏蔽层，所述方法包括步骤·在支撑部件上设置所述电场控制部件和所述应力控制屏蔽层；·将所述支撑部件导入用于模制所述电绝缘部件的模型中，所述电绝缘部件由电绝缘材料制成；·用所述电绝缘材料填充所述电场控制部件径向外部空间和包含在所述电场控制部件和所述应力控制屏蔽层之间的空间，所述填充步骤在所述导入步骤期间进行，以及·固化所述电绝缘材料，以获得所述弹性套管的所述电绝缘部件。
优选的是，该支撑部件移动进入所述模型中，并且相对于所述模型同轴地插入。
更优选的是，所述支撑部件沿基本垂直方向移入模型内。这样做时，因为用绝缘材料填充模型的步骤是配合支撑部件在模型内前进进行的，所述前进通过支撑部件垂直进入模型进行，所以使得进入模型中的绝缘材料每一部分都重叠在前一瞬间进入的绝缘材料部分上。因为绝缘材料的每一部分只是重叠在先前进入模型的部分上，而且这种附着不会引起或显著减少模型填充期间绝缘材料内部流程线的形成，所以这是特别有益的。
优选的是，用绝缘材料填充模型的步骤包括挤压所述绝缘材料的步骤。另一方面，用绝缘材料填充模型的步骤包括注射绝缘材料的步骤。
根据本发明的第一实施例，绝缘材料沿第一方向填充到模型中，而支撑部件沿基本上垂直于所述第一方向的第二方向导入到所述模型中。所述第二方向优选为基本垂直方向。
根据本发明的另一实施例，绝缘材料沿与支撑部件导入到模型中的方向一致的方向填充到模型中，即绝缘材料沿与前进到模型中的支撑部件相同的方向填充到模型中。根据所述实施例，用绝缘材料填充模型和将支撑部件导入到模型中可以以相同或相反的方向(verse)进行。
根据本发明，用绝缘材料填充模型的步骤包括将所述绝缘材料均匀分布在所述模型横截面上的步骤。为了获得均匀的模型填充以使进入模型的绝缘材料填满电极周围和包含在该电极、支撑部件和应力控制屏蔽层之间的自由空间又在绝缘材料中不引起机械/热应力，所述情况是非常重要的。
根据本发明，用绝缘材料填充模型的步骤与用所述绝缘材料必须填充、和围绕电极并包含在电极、支撑部件和应力控制屏蔽层之间的自由空间的容积相关。
更详细地，因为使装有电极和应力控制屏蔽层的支撑部件前进到模型中，同时在所述支撑部件前进期间绝缘材料的进入保持不变，所以面对绝缘材料入口的自由空间容积在支撑部件前进过程中是变化的。
因此，为了完全并均匀地填充所述容积，考虑到其变化，所述填充步骤可以通过保持要进给到模型中的绝缘材料的流量基本恒定和改变支撑部件的前进速度来进行。根据所述使用条件，当面对入口的自由空间容积减少时，要使支撑部件的前进速度增加。这是由于，因为绝缘材料的流量在填充步骤期间保持基本恒定，所以支撑部件的较高速度为填充绝缘材料提供更大自由空间。相反，当面对入口的自由空间容积增大时，要使支撑部件的前进速度减小，以便能提供更大量的绝缘材料。
另一方面，填充步骤可以通过保持支撑部件的前进速度基本恒定和相对于上述容积变化改变要进给到模型中的绝缘材料流量来进行。因此，根据所述使用条件，当面对入口的自由空间容积增大时，要使绝缘材料的流量也增加。这是由于，因为支撑部件的前进速度在填充步骤期间保持基本恒定，所以要填充绝缘材料较大的自由空间需要为此提供较高的绝缘材料流量。相反，当面对入口的自由空间容积减小时，要使绝缘材料的流量减小，以便提供较低量的绝缘材料。
本发明的方法还包括固化绝缘材料获得弹性套管绝缘部件的步骤。所述固化步骤在填充步骤结束，支撑部件完全导入到模型中时进行。固化步骤根据本领域中已知的任何方法通过提供用于使所述绝缘材料交联的合适热量进行。
本发明的方法可以进一步包括固化的绝缘材料冷却步骤。
本发明的方法可以进一步包括将支撑在支撑部件上的弹性套管从所述模型中移出的步骤和依次将所述弹性套管从所述支撑部件上释放的步骤。
在另一方面，本发明涉及一种用于制造电缆接头弹性套管的装置，所述套管包括·电场控制部件；·围绕所述电场控制部件的电绝缘部件，以及·设在所述电绝缘部件轴向端的至少两个应力控制屏蔽层，所述装置包括·用于夹持和移动支撑部件的夹紧操作装置，该支撑部件配有所述电场控制部件和所述两个应力控制屏蔽层；·用于定位模型的托架(housing)，该模型用于模制所述电绝缘部件；·用于将所述支撑部件导入所述模型的控制单元。
现在结合附图对本发明做进一步的描述，其中
图1示出两根电缆接合区的部分轴向截面的示意侧视图；图2到4示出与用绝缘材料填充模型步骤有关的连续操作条件的示意图，用于根据本发明的第一实施例制造弹性套管的绝缘部件；图5到10示出与用绝缘材料填充模型步骤有关的连续操作条件的示意图，用于根据本发明的第二实施例制造弹性套管的绝缘部件；图11到17示出与用绝缘材料填充模型步骤有关的连续操作条件的示意图，用于根据本发明的第三实施例制造弹性套管的绝缘部件；图18示出用于根据本发明的第一实施例制造弹性套管绝缘部件的装置部分横截面示意侧视图；图19到21示出用于根据本发明的第一实施例制造弹性套管绝缘部件的装置部分横截面示意前视图，所述装置示出在其不同和连续操作条件下的情况；图22示出由本发明获得的弹性套管部分横截面的纵向示意图，以及图23部分示出在电极顶端相应之处电场通量线的分布。
为了使描述简单，在附图中，相同的附图标记对应于相似或相同的部件。
在本说明书中，术语高压是指等于或高于45kv的电压(在本领域中有时也用于甚高压来定义高于大约150或220kv和到500kv或更高的电压)；使用术语中压是指一般大约10到大约45kv的电压，而术语低压是指低于10kv一般大于100V的电压。
在图1中，附图标记10表示一对单芯型电缆11、12电气连接的接头。
如上所述，接头10通过将所述电缆11、12的端部同轴相互面对设置获得，所述电缆端部以交错方式逐渐剥离其相关包覆层，该包覆层构成预定部分露出的相应导体13、14的部分。
通过对每根电缆在给定长度上依次露出绝缘层15、16，外部半导体层17、18，金属屏蔽层(图1中未示出)和外部聚合物护套19、20，以去除所述电缆11、12的包覆层。内部半导体层(图1中未示出)径向位于绝缘层的内部，其不必以交错方式去除。
对每根导体13、14露出的端部进行首尾相连的电气连接和机械连接，例如通过金属部件21(例如压夹)或者通过焊接区(未示出)。
接合区由弹性套管25覆盖，该弹性套管在电缆11、12相互连接之前滑动装到其中一根电缆的一端，并且一旦导体13、14的电气连接和机械连接完成之后便依次置于所述接合区上。
套管25包括半导体电极26，该半导体电极置于接合区相应之处，至少部分与电缆11、12的绝缘层15、16相接触。
套管25还包括其内部嵌有所述电极26的绝缘部件27，所述绝缘部件轴向延伸，以便与所述绝缘层15、16的大部分相接触。
套管25还包括半导体部件28和绝缘屏蔽层29，所述半导体部件28包括两个杯型应力控制屏蔽层28a、28b。
应力控制屏蔽层28a、28b具有传递电场的功能，它们部分接触电缆11、12的绝缘层15、16和外部半导体层17、18。
由半导体材料制成的绝缘屏蔽层29与应力控制屏蔽层28a、28b电气连接，以便恢复电缆11、12的半导体层在接合区的连续性。
如上所述，所述套管25通过使用已知任何技术，例如通过可拆支撑部件置于接合区相应之处，以便形成绝缘层15、16外露部分的覆盖层。
图2到4示意示出根据本发明的第一实施例用绝缘材料填充模型制造弹性套管绝缘部件的步骤。
更详细地，图2到4示出部分纵截面的示意前视图，描述某些在不同和连续瞬间所述填充步骤的操作条件。
参照图2，示出配有电极26和两个应力控制屏蔽层28a、28b的支撑部件30(例如芯轴)，只要导入步骤一开始便被导入模型31中。
根据本发明的所述第一实施例，模型31是设有侧壁31a、第一开口端31b和第二封闭端的管状部件，该第一开口端适于将支撑部件30导入模型中，而第二封闭端则设有底壁31c。
两个应力控制屏蔽层28a、28b分别通过两个夹持部件32a、32b同轴固定到支撑部件30上。所述夹持部件32a、32b优选由金属制成，它们是所述应力控制屏蔽层28a、28b的外壳。
另外，在支撑部件30的一端，即在不进入模型31的一端，支撑部件还配有与在导入步骤结束进入模型31的夹持部件32a邻接的板33。所述板33主要具有在支撑部件30完全导入模型33内时将其封闭的功能。
如图2所示，支撑部件30和模型31置于基本垂直方向并同轴设置(如X-X轴所示)。
根据本发明的所述第一实施例，模型开口端31b设有适合用绝缘材料35(在图3和4中示出)进给模型31的环形通道34。
通道34与进给导管36相连接，该导管用来将绝缘材料35进给到模型31中。
进给导管36优选与一个或多个用于获得绝缘材料36的挤压机(未示出)相连。另一方面进给导管36与一个或多个注射器(未示出)相连。
通道34优选呈环形。
通道34优选与支撑部件30同轴。
通道34的平伏平面(equatorial plane)优选基本垂直于支撑部件进入模型31的前进方向(用箭头A表示)。
另外，环形通道34设有通道34与模型内部容积(即空腔)流体连通的狭缝37。该狭缝37具有将进入进给导管36中的绝缘材料35分送到模型31横截面上的功能。
相对于通道34的平伏平面，狭缝37优选设在所述通道的径向圆周内侧面。
所述狭缝优选连续设在通道的整个圆周侧面上。
所述狭缝的尺寸优选沿通道的所述径向圆周内侧面变化。更详细地，所述狭缝的横向尺寸，即狭缝垂直于通道平伏平面的平面尺寸(所述横向尺寸限定进给到模型中的绝缘材料数量)在进给导管36附近达到其最小值，而在离开进给导管时增大，在与所述进给导管位置完全相反的位置相应之处达到其最大值。
在图3中，示出部分导入模型31中的支撑部件30，即图3示出在与图2所示的连续瞬间将支撑部件导入模型的步骤和用绝缘材料填充模型的步骤。
更详细地，图3示出绝缘材料35进入进给导管36(如箭头B所示)，填充环形通道34以及由于狭缝37的存在，因而填充模型，即由模型内壁、电极26壁、应力控制屏蔽层28a、28b壁和支撑部件30壁限定的自由容积。
在图4中，示出在导入步骤和填充步骤结束时，支撑部件30完全导入模型31中，上述自由容积已经被绝缘材料35完全填满。
图4还示出板33是怎样与模型开口端31b相互机械作用来适当地封闭模型31的。
支撑部件30沿X-X方向导入模型31优选是通过将支撑部件向下(箭头A)移动到模型内来完成的。另一方面，根据本发明的导入步骤是通过将支撑部件向上移动到模型内来完成的，即它们相对于图2-4中所示旋转180°。
图5到10示意示出根据本发明的第二实施例用绝缘材料填充模型制造弹性套管绝缘部件的步骤。
更详细地，图5到10示出部分纵截面的示意前视图，描述某些在不同和连续瞬间所述填充步骤的操作条件。
根据所述第二实施例，模型设有用于将绝缘材料导入模腔中的输送器。因此，该模型具有两个不同的功能a)将绝缘材料输送到模型内；b)将用于模制弹性套管绝缘部件的支撑部件(沿箭头A方向前进)接收到其内部容积内。这意味着，根据所述实施例，绝缘材料的输送和模制步骤都由同一装置40完成，该装置40作为输送器和模型工作。
更详细地，装置40(见图5)包括基本为管状的第一部件41，在使用条件下，该部件置于垂直方向并设置成可将支撑部件30同轴接收在其内部。
第一部件41，即模型包括侧壁41a、适于导入支撑部件30的开口端41b和设有杯型底壁41c的封闭端。
另外，装置40包括基本为管状的第二部件42，该部件同轴围绕所述第一部件41，以便在所述第一和第二部件之间获得用于将绝缘材料35输送到模型中的间隙43。
所述第二部件42，即输送器包括侧壁42a，适于导入支撑部件30的开口端42b和开口的杯型底端42c，该杯型底端与用于将绝缘材料35进给到模型41中的进给导管44相连。
进给导管44优选与一个或多个挤压机(未示出)相连。另一方面，进给导管44与一个或多个注射器(未示出)相连。
在图6中示出部分导入模型41的支撑部件30，并且包含在模型41内壁、应力控制屏蔽层28b壁和支撑部件30壁之间的空间随时可以填充进入进给导管44的绝缘材料35，如箭头C所示。
在图6中，绝缘材料35正在沿间隙43移动(如箭头D所示)并且逐渐将其填满。
根据所述第二实施例，进给导管44，并由此与其连接的挤压或注射装置设在模型41的底端41c。而且，由于这种构型，模型41的底端41c呈杯型是有利的，以使通过进给导管44进入的绝缘材料可以均匀地分布到间隙43内。
图7系指相对于图6所示使用条件在连续瞬间的使用条件，描述绝缘材料35在包含在模型41内壁、应力控制屏蔽层28b壁和支撑部件30壁之间的空间的填充。
图7清楚示出，当输送器42完全填满绝缘材料时，由于模型壁相对于输送器壁具有不同的纵向延伸，所以绝缘材料开始填充模型41。实际上，因为模型壁的纵向延伸小于输送器壁的纵向延伸，所以绝缘材料溢到模型41中。因此，当将支撑部件导入模型不断提供要填充的自由容积时，便发生模型逐渐填充。
图8和9示出根据本发明填充步骤的两个连续瞬间。特别是图9示出不再存在要填充的自由容积和模型填充步骤完成的瞬间。
在图10中，示出支撑部件30完全导入模型41而且板33与装置40机械连接以完成该装置的封闭。
支撑部件30沿X-X方向导入模型41优选是通过向下(箭头A)将支撑部件移动到模型内来完成的。另一方面，根据本发明的导入步骤是通过将支撑部件向上移动到模型内来完成的，即它们相对于图5-10中所示旋转180°。
本发明的第二实施例在显著减少弹性套管绝缘部件中任何焊接区的形成方面尤其有益。实际上，输送器42的存在使绝缘材料能分布在模型的横截面上，而不需要如参照图2到4所述，为了通过环形通道将所述绝缘材料分为两个不同物流。
图11到16示意示出根据本发明的第三实施例用绝缘材料填充模型制造弹性套管绝缘部件的步骤。
更详细地图11到16示出部分纵截面的示意前视图，描述某些在不同和连续瞬间所述填充步骤的操作条件。
根据所述实施例，使用装置50，该装置包括(见图11)基本为管状的第一部件51和基本为管状同轴围绕所述第一部件51形成输送绝缘材料35的间隙53的第二部件52。
依据所述第三实施例，在填充步骤开始，将支撑部件30放入装置50内，该装置具有输送绝缘材料35进入(如图12中箭头C所示)进给导管55的功能。模型54与所述装置50相关连，并用来将支撑部件30接收于其中，以便进行弹性套管绝缘部件的模制。
更详细地，如图12所示，进给导管55与所述装置50的所述第二部件52相连接，以便将绝缘材料35输送到在所述第一部件51和第二部件52之间限定的间隙53内。
依据所述实施例，如箭头E所示，当绝缘材料35沿间隙35输送时(如箭头D所示)，引起支撑部件30从装置50中退出并进入模型54。
图13到15示出本发明填充步骤的不同和连续瞬间。
图16示出在本发明填充步骤结束完全导入模型54的支撑部件30。
图17示出在绝缘部件固化步骤之前将模型54从装置50上拆开的步骤。另一方面，将模型54从装置50上拆开的步骤可以在固化步骤之后进行。
支撑部件30沿X-X方向导入模型54优选是通过向下(箭头E)将支撑部件移动到模型内来完成的。另一方面，根据本发明的导入步骤是通过将支撑部件向上移动到模型内来完成的，即它们相对于图11-17中所示旋转180°。
图18示出装置60的部分横截面示意侧视图，该装置用于制造上面结合图2到4所述的本发明第一实施例的弹性套管绝缘部件。
根据图18所示的实施例装置60，包括包含框架61，该框架包括基座62、两个垂直部件63(在图18中只示出一个)和两个横向部件64(在图18中只示出一个)。
另外，装置60还包括控制单元，该单元含有一些合适的装置(例如马达机组和液压回路)，它们可用来使所述装置的任何活动部件都能运动。
更详细地，基座62配置有托架65，其适于将模型31定位在与所述基座62基本垂直的位置。
横向部件64基本垂直于垂直部件63，并且可以沿着所述垂直部件63垂直移动(如箭头F所示)。
所述横向部件64的直线运动优选通过马达机组66来完成。
横向部件64配有夹紧操作装置67(例如锁定紧固件)，在本发明的制造过程中该夹紧操作装置夹持支撑部件30并使其运动。
夹紧操作装置67优选沿横向部件64水平移动(如箭头G所示)，以使支撑部件30可与模型31同轴设置，并导入其内。
所述夹紧操作装置67的直线运动优选通过液压回路68来实现。
根据本发明装置的第一实施例，已装有电极和应力控制屏蔽层的支撑部件由夹紧操作装置67夹持并逐渐导入模型31内。
如上面参照图2到4所述，当支撑部件通过横向部件64的下降作用(如图18中箭头F所示)导入模型中时，绝缘材料35便通过进给导管36进给到通道34中，并由此导致填充包含在支撑部件、电极、模型和应力控制屏蔽层各壁之间的自由空间。
在填充步骤结束，支撑部件已完全导入模型中时，在给定时间内通过模型向绝缘材料提供热量，这对于实施所述绝缘材料的固化步骤是必要的。
为了实施固化步骤，模型31包括有向绝缘材料提供合适热量的加热回路(在图中未示出)。例如，所述回路可包括多根插入模型壁中并使加热流体在其内部流动的导管。
在固化步骤结束，本发明的过程还可包括冷却步骤，该步骤例如可通过使用上述加热回路并使冷却剂在其导管中流动来完成。
接着，支撑部件30通过横向部件64的垂直运动(如箭头F所示)升高并与夹紧操作装置67脱离，使得弹性套管25能通过将夹持部件32a、32b和板33从支撑部件30取下而得以释放。
图19到21示出装置70另一实施例的部分横截面示意前视图，用于制造上面参照图11到17所述本发明第三实施例的弹性套管绝缘部件。
图19到21示出在其操作不同和连续瞬间的装置70。
装置70包括框架71，该框架包括如参照图18所述与基座部件73相连的垂直部件72(在图19中只示出两个)。另一方面，框架71可固定到顶棚上，从而不需要基座部件73。
设置垂直部件72，以支撑用于输送和模制绝缘材料的装置50。更详细地，所述装置50与垂直部件72的上端相连，而横向部件74设置成沿着至少一个所述垂直部件72作垂直移动(如箭头H所示)。
所述横向部件80的直线运动优选通过马达机组75来实现。
横向部件74配有夹紧操作装置80，在本发明的制造过程中该夹紧操作装置夹持支撑部件30，并与装置50同轴设置支撑部件30且将支撑部件30导入所述装置50中。
夹紧操作装置80可沿横向部件74水平移动(见箭头L)，例如通过液压环路(未示出)。
另外，装置70还包括在固化步骤结束时使模型54沿垂直部件72作垂直运动的马达机组81。
根据所述实施例，模型的填充如前面参照图11到17所述的实施。
如上面参照图18所述，已装有电极和应力控制屏蔽层的支撑部件30由夹紧操作装置80夹持并逐渐导入装置50内。
当支撑部件通过横向部件74的升高(如图19中箭头H所示)导入装置50中时，便通过进给导管55将绝缘材料35进给到装置50中，并由此导致填充包含在支撑部件、装置50内壁(即第一部件51的内壁)、电极壁以及应力控制屏蔽层壁之间的自由空间。
在填充步骤结束，支撑部件已完全导入装置50时(如图20所示)，为了完成固化步骤，经由所述装置50向绝缘材料提供适当的热量。
在固化步骤结束时，任选在完成冷却步骤之后，通过横向部件74的垂直运动(如图19中箭头H所示)将支撑部件30降低(如图21所示)，再将弹性套管25从支撑部件30释放出来。
关于包含在模型壁、电极壁、支撑部件壁以及应力控制屏蔽层壁之间的自由容积的填充步骤，下面参照如图2到4所示本发明第一实施例所述的实施所述步骤。显而易见，所述实施例给出的任何信息都能适当地转用到本发明的任何其他实施例。
如图2所示，在绝缘材料的入口由于保持与模型31开口端31b对应的相同高度而无变化时，便导致支撑部件30(配有电极26和应力控制屏蔽层28a、28b)前进(如箭头A所示)到模型31中。如图2所示，绝缘材料通过设在环形通道34的狭缝37进入模型31内。
因此，由于电极和应力控制屏蔽层的存在，上述自由容积在本发明填充步骤的不同和连续瞬间面对狭缝37，因而在支撑部件30前的过程中是变化的。
为了完全和均匀地对计入其变化的所述容积进行填充，根据第一使用条件，可通过使进给到模型内的填充材料的流速保持基本恒定并改变支撑部件的前进速度来实施所述填充步骤。这意味着，例如当面对狭缝的自由空间容积减小时，支撑部件的速度便增加，而当面对狭缝的自由空间的容积增大时，支撑部件的速度则减小。支撑部件的速度与挤压机的流速成正比，而与模型中要填充的体积的导数成反比，即与绝缘部件外形每长度单位的体积成反比。
另一方面，根据另一使用条件，填充步骤可以通过使支撑部件的前进速度保持基本恒定并且通过相对于上述容积的变化来改变进给到模型中的绝缘材料的流量来实施。因此，当面对狭缝的自由空间容积增大时，绝缘材料的流量便增加，而当面对狭缝的自由空间容积减小时，绝缘材料的流量则降低。
为了更好地说明所述使用条件，现通过下面的操作实例来解释本发明。
例1(发明)图22示出弹性套管，并且特别示出包含在支撑部件、模型壁、电极壁和应力控制屏蔽层壁之间的空间几何形状，也就是达到弹性套管绝缘部件的形状。
将绝缘部件分成多个横截面，每一横截面都设在从绝缘材料进给点计算的预定距离Xi处，即从通道34狭缝37的高度X0计算的预定距离Xi处。
更详细地，所述横截面表示要填充绝缘材料的绝缘部件的多个容积。下面表1表示每一横截面(表示为Xi)相对于X0的位置。
参照图22，模型内径为60mm，要填充的自由容积，即绝缘部件的体积为4.683dm3。
填充模型的步骤按照本发明的第一实施例(如参照图2到4公开的)并通过使用进给到模型中的绝缘材料的恒定流量来实施。
环形通道34通过单螺旋挤压机(L/D＝10；D＝90mm；螺旋转速＝10rpm)填充。挤压机的流速设定为0,611dm3/min恒定值。
表1示出与每一横截面相关的填充容积。更详细地，对应于给定横截面的容积值为包含在该横截面和前一横截面之间要填充的容积。例如，对应于横截面S1的数值1,169dm3表示包含在S1和S0之间的容积。
另外，表1还示出支撑部件30在其进入模型中时的速度。更详细地，对应于给定横截面的速度值为支撑部件向其传递用于填充包含在该横截面和前一横截面之间的容积的前进速度。例如，对应于横截面S1的数值26.30mm/min表示在恒定流速0.611dm3/min下必须传递到支撑部件用于填充包含在S1和S0之间的容积的速度。
可以注意的是，相对于在S2的速度值，在横截面S1和S3相应之处，支撑部件的速度显著低。这是由于当导入模型内的支撑部件引起横截面S0面对狭缝37时，在那一瞬间绝缘材料能够进入由弹性套管杯型应力控制屏蔽层限定的平截头圆锥形区。事实上，必须注意的是，在那一瞬间之前，因为应力控制屏蔽层的存在，它实际上阻寒了狭缝37，所以绝缘材料被阻止填充绝缘部件的平截头圆锥形区(即杯型应力控制屏蔽层下面的平截头圆锥形区)。
另外，根据本发明的另一使用条件，在支撑部件前进的给定瞬间，为了使绝缘材料能填充那一瞬间之前不能进入的模型区，支撑部件甚至可以停止(因此速度等于零)。
表1
例2(发明)参照例1的图22，填充模型的步骤按照本发明第一实施例(如参照图2到4所公开的)并通过采用支撑部件进入模型的恒速来实施。
支撑部件的速度设定为45mm/min恒定值。
环形通道由单螺旋挤压机(L/D＝10；D＝90mm)进料。
与表1类似，表2示出与每一横截面相关要填充的容积。
另外，表2还示出在支撑部件前进到模型内的过程中为给定横截面确定挤压机流速，以填充包含在该横截面和前一横截面之间的容积。例如，对应于截面S1的数值1.04dm3/min表示在恒速45mm/min时挤压机的流速，这对于填充包含在S1和S2之间的容积是必要的。
表2
权利要求
1.一种用于制造电缆(11，12)接头的弹性套管(25)的方法，所述套管(25)包括·电场控制部件(26)；·围绕所述电场控制部件(26)的电绝缘部件(27)，以及·设在所述电绝缘部件(27)的轴向端的至少两个应力控制屏蔽层(28a，28b)，所述方法包括步骤·在支撑部件(30)上设置所述电场控制部件(26)和所述应力控制屏蔽层(28a，28b)；·将所述支撑部件(30)导入用于模制所述电绝缘部件(27)的模型(31，41，54)中，所述电绝缘部件(27)由电绝缘材料(35)制成；·用所述电绝缘材料(35)填充所述电场控制部件(26)的径向外部空间和包含在所述电场控制部件(26)和所述应力控制屏蔽层(28a，28b)之间的空间，所述填充步骤在所述导入步骤期间进行，以及·固化所述电绝缘材料(35)，以获得所述弹性套管(25)的所述电绝缘部件(27)。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述导入步骤通过同轴地将所述支撑部件(30)移入所述模型(31，41，54)中来实施。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述导入步骤通过沿基本垂直方向(A，E)移动所述支撑部件(30)来实施。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述填充步骤包括挤压所述电绝缘材料(35)的步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其中根据沿第一方向(B)将所述电绝缘材料(35)填充到所述模型(31)中，而根据第二方向(A)将所述支撑部件(30)导入到所述模型(31)中，所述第二方向(A)基本垂直于所述第一方向(B)。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述第二方向(A)为基本垂直方向。
7.如权利要求1所述的方法，其中将所述绝缘材料(35)填充到所述模型(41，54)中的方向(C)与所述支撑部件(30)导入所述模型(41，54)中的方向(A，E)相对应。
8.如权利要求7所述的方法，其中将所述绝缘材料(35)填充到所述模型(54)中的方向(C)与所述支撑部件(30)导入所述模型(54)中的方向(E)相对应。
9.如权利要求7所述的方法，其中将所述绝缘材料(35)填充到所述模型(41)中的方向(C)与所述支撑部件(30)导入所述模型(41)中的方向(A)相反。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述填充步骤包括将所述绝缘材料(35)分布在所述模型(31，41，54)的横截面上的步骤。
11.如权利要求1所述的方法，还包括使所述填充步骤与用所述绝缘材料(35)要填充的空间容积相关的步骤。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述相关步骤包括相对于所述容积改变所述支撑部件(30)进入所述模型(31，41，54)中的前进速度的步骤。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述相关步骤包括保持进给到所述模型(31，41，54)中的所述绝缘材料(35)流速基本恒定的步骤。
14.如权利要求11所述的方法，其中所述相关步骤包括相对于所述容积改变所述绝缘材料(35)流速的步骤。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述相关步骤包括保持所述支撑部件(30)进入到所述模型(31，41，54)中的前进速度基本恒定的步骤。
16.如权利要求1所述的方法，其中所述固化步骤包括为使所述绝缘材料(35)交联提供热量的步骤。
17.如权利要求1所述的方法，还包括在所述固化步骤之后冷却所述绝缘材料(35)的步骤。
18.如权利要求1所述的方法，还包括将支撑在所述支撑部件(30)上的所述弹性套管(25)从所述模型(31，41，54)中移出的步骤。
19.如权利要求1所述的方法，还包括将所述弹性套管(25)从所述支撑部件(30)上释放的步骤。
20.一种用于制造电缆(11，12)接头的弹性套管(25)的装置(60，70)，所述套管(25)包括·电场控制部件(26)；·围绕所述电场控制部件(26)的电绝缘部件(27)，以及·设在所述电绝缘部件(27)轴向端的至少两个应力控制屏蔽层(28a，28b)，所述装置(60，70)包括·用于夹持和移动支撑部件(30)的夹紧操作装置(67，80)，所述支撑部件(30)设有所述电场控制部件(26)和所述两个应力控制屏蔽层(28a，28b)；·用于模型(31，54)定位的托架(65)，所述模型(31，54)用于模制所述电绝缘部件(27)；·用于将所述支撑部件(30)导入到所述模型(31，54)中的控制单元(66，68，75，81)。
21.如权利要求20所述的装置(60，70)，还包括至少一个垂直部件(63，72)，沿所述垂直部件(63，72)使所述夹紧操作装置(67，80)移动(F，H)。
22.如权利要求21所述的装置(60，70)，还包括至少一个用于将所述夹紧操作装置(67，80)连接到所述垂直部件(63，72)上的横向部件(64，74)。
23.如权利要求22所述的装置(60，70)，其中所述的控制单元(66，68，75，81)包括至少一个用于移动所述横向部件(64，74)的马达机组(66，75)。
24.如权利要求23所述的装置(60，70)，其中所述至少一个马达机组(66，75)沿垂直方向(F，H)移动所述横向部件(64，74)。
25.如权利要求20所述的装置(60，70)，其中所述控制单元(66，68，75，81)包括至少一个用于移动所述夹紧操作装置(67，80)的液压回路(68)。
26.如权利要求25所述的装置(60，70)，其中所述至少一个液压回路(68)沿基本水平方向(G，L)移动所述夹紧操作装置(67，80)
27.如权利要求20所述的装置(60，70)，还包括用于为所述模型(31，54)提供预定热量的加热装置。
28.如权利要求20所述的装置(60，70)，还包括用于冷却固化的绝缘材料的冷却装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造电缆接头弹性套管的方法，该套管包括电场控制部件，围绕电场控制部件的电绝缘部件，以及至少包括两个应力控制屏蔽层的半导体部件。本发明的方法包括步骤在支撑部件上设置电场控制部件和两个应力控制屏蔽层；将支撑部件导入到用于模制电绝缘部件的模型中；用所述电绝缘材料填充所述电场控制部件和所述应力控制屏蔽层的径向外部空间，填充步骤在所述导入步骤期间进行；固化电绝缘材料以获得弹性套管的电绝缘部件。本发明还涉及用于实施所述制造方法的装置。
文档编号H02G1/14GK1695281SQ02829826
公开日2005年11月9日 申请日期2002年10月30日 优先权日2002年10月30日
发明者U·瓦劳里, F·波塔斯 申请人:皮雷利&C.有限公司