Капсула для соединительного или нагрузочного конца электрического кабеля с ленточным нагревателем и способ ее изготовления
Изобретение относится к области электротехники, в частности для соединительного или нагрузочного конца кабеля с ленточным нагревателем, в середине которого расположено несколько электрических проводников (21, 24), а над ними предусмотрена изолирующая наружная оболочка (25) из фторполимерного материала. Капсула (10) включает в себя фасонную деталь (30), которая состоит из того же фторполимерного материала, что и наружная оболочка (25) ленточного нагревателя. Фасонная деталь (30) закрепляет концевой участок центральной части ленточного нагревателя, сварена с наружной оболочкой так, что плотно окружает нагрузочный конец. Техническим результатом изобретения является повышение герметичности и надежности соединения с ленточным нагревателем. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
Данное изобретение касается капсулы для соединительного или нагрузочного конца электрического кабеля с ленточным нагревателем, в середине которого расположено несколько электрических проводников, а над ними предусмотрена изолирующая наружная оболочка из термопластичного фторполимерного материала. Изобретение касается также способа изготовления такой капсулы.
Уровень техники
Обычно у кабелей с ленточными нагревателями внутри и параллельно друг другу расположены два провода, которые также называются шинами (buswires). Они заделаны, например, в пластмассу, которая за счет соответствующих примесей выполнена слабо проводящей. Если к обеим шинам прикладывается напряжение (например, обычное напряжение сети переменного тока), то это приводит к прохождению тока с потерями между обеими шинами за счет слабо проводящего материала и к возникновению нагрева от потерь. Этот тип ленточных нагревателей также называют самоограничивающим кабелем с ленточным нагревателем или нагревателем с параллельными проводами. Вместо слабо проводящей пластмассы обе шины могли бы быть также соединены проводом высокого сопротивления, который навит по спирали вокруг них и через регулярные расстояния сварен с ними.
Обычно кабели с ленточным нагревателем рассматриваемого типа также экранированы по типу коаксиального кабеля и над промежуточной изоляцией имеют еще один проводящий слой, например, в виде проволочной оплетки. Сверху этого экрана проходит тогда упомянутая наружная оболочка.
Для подключения обеих шин, а также экранирования они частично обнажаются и затем каждая соединяется с многожильным гибким проводом, например, посредством опрессовочных соединителей. Для изоляции, а также для защиты от внешних воздействий зона соединения затем чаще всего капсюлируется, что обычно производится просто склеиванием. Посредством склеивания капсюлируются также свободные концы ленточных нагревателей.
Упомянутые вначале, очень термостойкие термопластичные фторполимеры с их особыми поверхностными свойствами с крайне низкой адгезией все же только относительно герметично и прочно могут склеиваться современными способами склейки. В частности, изготовленные таким образом капсулы весьма чувствительны к механическим нагрузкам.
Изложение изобретения
Предлагаемая изобретением капсула в том виде, как она охарактеризована в п.1 формулы изобретения, включает в себя фасонную деталь из термопластичного фторполимерного материала, который может свариваться с таким же материалом наружной оболочки кабеля с ленточным нагревателем, и приварена герметично плотно и надежно. Капсула в соответствии с изобретением пригодна, в частности, для применений в условиях, предъявляющих повышенные требования к технике безопасности, например, в самолетостроении.
При ленточных нагревателях рассматриваемого типа наружная оболочка обычно напрессовывается на содержащую провода центральную часть. Применяемая для капсюлирования в соответствии с изобретением фасонная деталь предпочтительно выполнена так, что во время процесса экструзии наружной оболочки ленточного нагревателя она может проходиться экструдером и, таким образом, также покрывается наружной оболочкой ленточного нагревателя. Соответствующий способ охарактеризован в п.11.
Преимущественные и предпочтительные исполнения и усовершенствования изобретения соответственно охарактеризованы в зависимых пунктах.
Изобретение ниже будет объяснено подробнее с помощью примеров исполнения в связи с чертежами.
Фиг.1 - частичный вырыв в виде капсулы по изобретению на соединительном конце кабеля с ленточным нагревателем, а именно, а) в виде сверху и б) в виде сбоку;Фиг.2 - фасонная деталь для капсулы в соответствии с Фиг.1, а именно, а) в виде сверху, б) в сечении по 1-1 и в) в сечении II-II;
Фиг.3 - участки бесконечной ленты, состоящие из нескольких кабелей с ленточными нагревателями и многожильных гибких проводов, с единой и напрессованной над местами соединения наружной оболочкой и
Фиг.4 - фасонная деталь для капсюлирования в соответствии с изобретением на нагрузочном конце кабеля с ленточным нагревателем.
Варианты исполнения изобретения
На Фиг.1 позицией 10 обозначена капсула по изобретению на соединительном конце кабеля 20 с ленточным нагревателем. От кабеля 20 представлен только короткий отрезок. К тому же, его компоненты изображены различными по длине, чтобы выделить их. Кабель 20 имеет центральную часть, которая включает в себя два параллельных друг другу и уложенных в материал резистивного типа (материал центральной части) 22 проводника (шины) 21, изоляцию 23 и экран 24. Центральная часть 21-24 окружена наружной оболочкой 25 из термопластичного фторполимера. Для материала центральной части 22 и изоляции 23 также может быть использован термопластичный полимер, причем материал центральной части тогда должен быть снабжен известными примесями, чтобы сделать его частично проводящим.
Позицией 30 обозначена фасонная деталь, которая имеет средний участок 31, а также два других, прилегающих к нему с двух сторон участка 32 и 33. Средний участок 31 до трех проходных отверстий (37 на Фиг.2) выполнен относительно массивным и имеет форму полого цилиндра. Участок 32, прилегающий со стороны ленточного нагревателя к первому участку 31, выполнен в форме получаши. На участке 33 приформованы три цилиндрических патрубка 34 к среднему участку 31 соосно с его проходными отверстиями.
Через патрубки 34, а также проходные отверстия в первом участке 31 фасонной детали 30 проведены три отдельно изолированных многожильных гибких провода 40. Материалом для изолирующей оболочки этих гибких проводов снова является термопластичный фторполимер, который удобен с точки зрения технологии сварки с материалом фасонной детали 30. Очищенные от изоляции концы многожильных гибких проводов 40 соединены на участке 32 фасонной детали 30 с также зачищенными концами проводников ленточного нагревателя 21, а также со скрученным концом экрана 24 посредством спрессованных соединителей 50. Спрессованные соединители 50 с наружной стороны снабжены изолирующим слоем и поэтому могут, как представлено на Фиг.1, размещаться вплотную друг к другу для экономии места, а также стабильно по положению в участке 32.
Наружная оболочка 25 кабеля с ленточным нагревателем над участком 32 фасонной детали 30 и расположенными в нем спрессованными соединителями 50 вытащена до среднего участка 31 и там сварена с цилиндрической поверхностью оболочки этого участка по всему ее периметру. Соответственно также патрубки 34 по объему сварены с изолирующей оболочкой многожильных гибких проводов 40. Одно из этих сварных соединений изображено схематически и обозначено позицией 36. Сварка возможна, так как для фасонной детали 30, наружной оболочки ленточного нагревателя и изолирующей оболочки гибких проводов использован либо тот же самый, либо во всяком случае совместимый по технологии сварки друг с другом материал.
Наружная оболочка образует вместе с фасонной деталью 30 герметичное для газа и влаги капсюлирование для соединительной зоны между проводниками 21,24 ленточного нагревателя и многожильными гибкими проводами 40. Это очень важно, так как за счет влаги в зоне соединения может образовываться так называемое дуговое сопровождение (arc-tracking) в кабеле с ленточным нагревателем (типа распространяющегося кабельного горения). Для этого при известных обстоятельствах уже может быть достаточным доступ содержащей соль воздушной влаги. За счет термостойкости фторполимерного материала капсюлирование также является чрезвычайно термостойким. За счет сваривания наружной оболочки 25 на и с относительно массивной средней частью 31, а также за счет установки спрессованных соединителей на участке 32 в целом получается хорошая механическая стабильность, которая также является устойчивой к изгибающим и вибрационным нагрузкам.
Чтобы избежать упомянутого дугового сопровождения также тогда, когда, например, после повреждения наружной оболочки 25 ленточного нагревателя влага где-либо проникает в кабель и, например, проникает вдоль его экрана до области соединения, дополнительно может быть предусмотрено наполнение капсюлирования уплотняющим средством. Подходящим, например, уплотняющим средством является полиуретановый гель. Он является гибким и надежно уплотняет соединения проводов в капсюлировании. С другой стороны, зона соединения также может заливаться термостойкой эпоксидной смолой или цианакрилатным клеем. Эти изоляционные материалы являются или становятся, разумеется, твердыми и герметичными только тогда, когда они имеют определенное сцепление с фторполимерным материалом в области соединения. За счет введения в наружное капсюлирование механическая прочность этого сцепления все же значительно меньше критической, чем при упомянутом вначале состоянии техники, где исключительно использованы такого рода клеящие массы. Сцепление этих материалов впрочем еще может улучшаться за счет предварительной обработки коронным разрядом или плазменной обработки фторполимерных материалов.
На Фиг.2 в трех видах показана фасонная деталь 20, как она предпочтительно применяется для капсюлирования 10 по изобретению. С помощью этого представления предыдущие объяснения для фасонной детали 20 на Фиг.1 понятны еще лучше. В частности, на Фиг.2в) также можно видеть проходные отверстия 37 для гибких проводов 40 в первом участке 31 фасонной детали 30.
С помощью Фиг.3 теперь следует пояснить, как особенно просто может изготавливаться капсула по изобретению. При этом сначала множество деталей центральной части ленточного нагревателя (компоненты 21-24), многожильные гибкие провода 40, а также фасонные детали 30 соответственно с двумя соединительными или двумя нагрузочными концами соединены ориентированно по отношению друг к другу в квазибесконечную ленту, как это видно на Фиг.3. Затем подходящим экструдером напрессовывается вдоль наружная оболочка 25 на ленту, т.е. также над фасонной деталью 20 и гибкими проводами 40. Чтобы сделать возможным это или облегчить, фасонная деталь 30 предпочтительно выполнена как продолговатая деталь с примерно тем же поперечным сечением, что и кабель 20 с ленточным нагревателем. Затем получающаяся лента разделяется на отдельные отрезки, а именно так, что соответственно получается один кабель с ленточным нагревателем с капсулой 10 по изобретению, по крайней мере, на одном конце. Затем удаляется часть наружной оболочки 25, которая покрывает патрубки 34, а также гибкие провода 40. Наконец выполняется упомянутая сварка.
На Фиг.4 показана фасонная деталь 70, как она используется с преимуществом для капсюлирования по изобретению на нагрузочном конце кабеля ленточного нагревателя. Фасонная деталь 70 состоит из термопластичного фторполимерного материала. В отличие от фасонной детали 30 фасонная деталь 70 не имеет патрубков, а имеет в своем отрезке 71 только глухое отверстие 72, в которое может вставляться конец центральной части ленточного нагревателя. Соответствующий участку 32 фасонной детали 30 участок 72 в форме получаши все же предусмотрен. Как при описанном ранее капсюлировании на соединительном конце здесь также наружная оболочка кабеля ленточного нагревателя вытащена в зону участка 71 и там сварена с поверхностью оболочки фасонной детали 70.
1. Капсула (10) для соединительного или нагрузочного конца электрического кабеля (20) с ленточным нагревателем, в середине которого расположены несколько электрических проводников (21, 24), а над ними предусмотрена изолирующая наружная оболочка (25) из термопластичного фторполимерного материала, отличающаяся тем, что предусмотрена деталь (30, 70), которая закрепляет концевой участок центральной части ленточного нагревателя, при этом деталь (30, 70) выполнена из термопластичного фторполимерного материала с возможностью сваривания с наружной оболочкой (25) ленточного нагревателя так, что она вместе с оболочкой герметично плотно окружает конец электрического кабеля (20).
2. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что деталь (30, 70) имеет первый участок (31, 71) в форме полого цилиндра и прилегающий к нему со стороны ленточного нагревателя второй участок (32, 72), выполненный в форме получаши, при этом концевой участок центральной части ленточного нагревателя вложен во второй участок в форме получаши, а наружная оболочка (25) нагревательной ленты проведена над вторым участком (32, 72) и на другой его стороне сварена с цилиндрической поверхностью первого участка (31,71).
3. Капсула по п.2, отличающаяся тем, что на соединительном конце кабеля (20) с ленточным нагревателем свободные концы проводников кабеля по отдельности соединены с очищенными от изоляции концами изолированных многожильных гибких проводов (40), причем соединительные многожильные гибкие провода (40) проведены, по меньшей мере, через одно отверстие (37) в первом участке (31) детали (30).
4. Капсула по п.3, отличающаяся тем, что свободные концы проводников (21, 24) кабеля (20) с ленточным нагревателем посредством спрессованных соединителей (50) соединены с очищенными от изоляции концами многожильных гибких проводов (40), а спрессованные соединители (50) расположены во втором участке (32) детали (30), выполненном в форме получаши.
5. Капсула по одному из п.3 или 4, отличающаяся тем, что деталь (30) в третьем диаметрально противоположном второму участку (32) участке (33) имеет несколько приформованных к первому участку (31) цилиндрических патрубков (34) для проведения многожильных гибких проводов (40).
6. Капсула по п.5, отличающаяся тем, что изоляция многожильных гибких проводов (40) состоит из того же материала, что и деталь (30), причем изоляция многожильных гибких проводов (40) в третьем участке (33) герметично сварена с внутренней поверхностью патрубков (34).
7. Капсула по п.1 или 2, отличающаяся тем, что концевой участок центральной части ленточного нагревателя в детали (30, 70) заполнен уплотняющим материалом, в частности полиуретановым гелем или термостойкой эпоксидной смолой или цианакрилатным клеем.
8. Капсула по п.1 или 2, отличающаяся тем, что центральная часть кабеля (20) содержит два предусмотренных для подведения тока, уложенных параллельно друг другу в материале токопроводящей части резистора (22) проводника (21), окружающую эти провода изоляцию (23) и проводящий экран (24) вокруг нее.
9. Капсула по п.1 или 2, отличающаяся тем, что на нагрузочном конце кабеля (20) с ленточным нагревателем концевой участок центральной части ленточного нагревателя в детали (70) из ее второго участка (72) вставлен в глухое отверстие (73) в ее первом участке (71).
10. Капсула по п.1 или 2, отличающаяся тем, что деталь (30, 70) выполнена как продолговатая деталь с примерно тем же поперечным сечением, что и кабель (20) с ленточным нагревателем.
11. Способ изготовления капсулы (10) по одному из пп.1-10, отличающийся тем, что деталь (30, 70) совместно с центральной частью кабеля с ленточным нагревателем проходит через экструдер при нанесении наружной оболочки (25) ленточного нагревателя.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что наружная оболочка (25) кабеля (20) с ленточным нагревателем сваривается с деталью (30, 70) при помощи нагреваемого двухщечечного инструмента, причем сварка, преимущественно, проводится в две ступени так, что на первой ступени фторполимерный материал детали (30, 70) и наружной оболочки только расплавляется, а на второй ступени они свариваются друг с другом под воздействием давления.
13. Способ по одному из п.11 или 12, отличающийся тем, что в случае изготовления капсулы (10) по одному из пп.6-8 изоляция многожильных гибких проводов (40) в отдельном этапе сварки сваривается с внутренней поверхностью патрубков (24).
