МОДУЛЬНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ ДЛЯ КАБЕЛЕЙ ИЛИ ТРУБ И СИСТЕМА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЙ МОДУЛЬНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ
MODULAR CONNECTOR FOR CABLES OR PIPES AND SYSTEM COMPRISING SUCH MODULAR CONNECTOR

Область техники
Настоящее изобретение относится к модульному соединителю, обеспечивающему возможность эффективного заземления или соединения труб или кабелей, имеющих защитную оболочку, экран или броню. Настоящее изобретение также относится к системе, содержащей один или несколько модульных соединителей указанного типа.
Уровень техники
Электрически экранированные кабели или кабели, содержащие экран кабеля или защитную оболочку, изготовленный или изготовленную из электропроводящего материала, имеют несколько применений. Назначение экрана может заключаться в сохранении качества сигнала, проходящего по экранированному кабелю или в экранировании окружающей среды от электромагнитных помех, вызванных сигналом, проходящим по кабелю, или наоборот. Кабели могут быть также снабжены броней, металлической оболочкой, окружающей кабель. С небольшими оговорками можно говорить о том, что экран или защитная оболочка непрерывно выполняет свою функцию, препятствуя входу электромагнитных помех в кабель или выходу из него, тогда как броня выполняет свою функцию, заключающуюся в предотвращении возникновения внезапной неисправности, поскольку она механически защищает кабель от повреждения, или в предотвращении более серьезной неисправности, поскольку она зачастую используется для соединения кабеля с землей (потенциал Земли).
Практически, и в контексте настоящего изобретения, указанное назначение нечасто так хорошо выражено, поскольку экран или защитная оболочка также по меньшей мере до некоторой степени препятствуют повреждению кабеля (что является функцией брони), а броня также будет препятствовать прохождению электромагнитных помех (что является функцией экрана или защитной оболочки). Данное обстоятельство будет раскрыто более детально в приведенном ниже подробном описании.
Согласно своду норм и правил по электрической установке и нескольким национальным и международным стандартам, такие экранированные или бронированные кабели могут быть заземлены при прохождении ими структуры или при подключении их к клемме, например, для соединения кабеля с окружением или для предотвращения прохождения радиочастотных помех (RFI) через переборку. Примеры таких стандартов содержат IEC 62305-х, EN 50164, UL 514В и CSA22.2.
Описание настоящей заявки в основном относится к применениям, в которых должно быть предусмотрено заземление и/или отвод потенциально сильных токов, например заземление при высокомощных применениях, заземление брони и эквипотенциальное соединение и защита от искрового разряда. В общем, настоящее изобретение может быть использовано в электрических установках, к которым предъявляются требования высокой токонесущей способности. Примером типичных используемых кабелей являются металлические бронированные кабели и ТЕСК кабели, а также кабели с проволочной броней (например, SWA кабели) и кабели с металлической оплеткой (например, SWB кабели), т.е. высокоэффективные кабели с металлической оболочкой, которые могут быть использованы в опасной окружающей среде.
Для данного типа кабелей обычно доступны следующие две типовые группы соединителей:
1) Решение устаревшего уровня техники, в котором используется обычный кабельный соединитель и в котором функция заземления обеспечена посредством заземления провода, соединенного с кабелем за пределами ограничений соединителя.
Такое решение обладает преимуществами в том, что качество функционирования легко поддается проверке, поскольку местоположение заземления открыто и досягаемо. Некоторые недостатки вытекают из данного преимущества, а именно из того, что провод заземления и местоположение заземления открыто. Риск намеренных или случайных повреждений увеличивается, и если отказ происходит таким образом, что ток направляется по кабелю заземления, то открытое положение или кабель заземления может представлять угрозу вторичного повреждения (повреждение находящемуся рядом человеку или оборудованию).
2) Соединитель, например, по документу US 5059747 или US-RE 38294 Е, в котором элемент заземления прижат к экрану кабеля в виде пары упорных гаек, прижатых друг к другу, либо подобным способом. Одно преимущество такого решения состоит в том, что положение заземления скрыто внутри соединителя. Одним из недостатков данного решения является то, что такие соединители не обладают способностью быстрой подгонки к кабелям различных размеров. Установки, использующие такой тип соединителей, могут быть недостаточно эффективными в данной области. Каждое уплотнительное кольцо должно быть доступно таким образом, чтобы к нему могло быть приложено вращающее усилие, обеспечивающее надлежащее функционирование.
Дополнительное описание предшествующего уровня техники отражено в Ер-А-058876, в котором раскрыто устройство для защиты от электрических и электромагнитных волн.
Настоящее изобретение относится к новому кабельному соединителю, направленному на устранение известных недостатков предшествующего уровня техники, а также обеспечивающему дополнительные благоприятные особенности, которые станут очевидными из представленного ниже описания.
Сущность изобретения
Цели настоящего изобретения достигаются новой технологией, обладающей характерными особенностями, изложенными в независимых пунктах приложенной формулы изобретения; предпочтительные варианты реализации определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Таким образом, настоящее изобретение относится к модульному соединителю, имеющему сжимаемый корпус и подходящему для использования с экранированными или бронированными кабелями или трубами. Сжимаемый корпус имеет выполненную в нем осевую канавку, предназначенную для размещения экранированного кабеля, проходящего от первого конца до второго конца, а канавка имеет размеры или выполнена с возможностью принятия размеров для плотного прилегания к экранированному или бронированному кабелю или трубе по их периферии. Для выполнения необходимого заземления или снятия напряжения модульный кабельный соединитель содержит проводящее устройство, расположенное между первым концом и вторым концом таким образом, чтобы оно было зажато между сжимаемым корпусом и кабелем, причем проводящее устройство дополнительно проходит к наружной стороне модульного соединителя. Проводящее устройство содержит по меньшей мере два провода, проходящих по нелинейной траектории. Использование сжимаемого корпуса (который достаточно эластичен) в качестве прижимающих средств для прижатия проводящего устройства к кабелю (трубе или проводу) представляет собой конкретную благоприятную особенность, так как в этом случае может быть оптимизирована контактная поверхность между проводящим устройством и кабелем. Такая особенность возникает вследствие того, что проводящее устройство выполнено с возможностью полной подгонки по форме кабеля (трубы или провода) для обеспечения надлежащего примыкания и благоприятных условий для электрического контакта. Одно дополнительное преимущество заключается в том, что поскольку проводящее устройство зажато между сжимаемым корпусом и кабелем (трубой или проводом), количество воздуха, имеющего доступ к кабелю (трубе или проводу), будет ограничено. Кроме того, проводящее устройство может быть очень устойчиво к коррозии и иметь высокую проводимость.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения выполнен модульный соединитель для кабелей или труб, содержащий сжимаемый корпус, имеющий выполненную в нем осевую канавку для размещения экранированного или бронированного кабеля или трубы, проходящую от первого конца до второго конца, причем канавка имеет размеры или выполнена с возможностью принятия размеров для плотного прилегания к экранированному или бронированному кабелю или трубе по их периферии, причем модульный кабельный соединитель содержит плетеный провод, расположенный между первым концом и вторым концом, при этом плетеный провод выполнен с возможностью размещения между сжимаемым корпусом и экраном кабеля или броней кабеля или трубой, причем плетеный провод дополнительно проходит к наружной стороне модульного соединителя для кабелей или труб.
Согласно по меньшей мере одному варианту реализации сжимаемый корпус содержит углубление, через которое проводящее устройство, например, в виде плетеного провода, проходит к наружной стороне модульного кабельного соединителя, обеспечивая возможность использования плетеного провода больших размеров, например, ввиду того, что углубление будет рассчитано на соединение двух половин модуля, даже если плетеный провод будет зажат между ними. Кроме того, углубление задает фиксированное положение плетеного провода в сжимаемом модуле.
По меньшей мере в одном варианте реализации соответствующее углубление проходит по внешней стороне сжимаемого корпуса таким образом, что оно определяет направление прохождения плетеного провода. Ширина углубления соответствует ширине плетеного провода, а глубина углубления предпочтительно соответствует полной толщине плетеного провода или меньше ее. Углубление обеспечивает размещение плетеного провода, одновременно предохраняя его при помощи уплотнительных свойств модульного соединителя от постороннего воздействия.
Согласно одному или нескольким вариантам реализации модульный соединитель на своем первом конце имеет размер, обеспечивающий плотное прилегание к неповрежденному экранированному или бронированному кабелю или трубе по их периферии. В альтернативном варианте реализации отслаиваемые листы, по меньшей мере один отслаиваемый лист, расположены в осевой канавке или в ее осевом секции для подгонки диаметра к размерам экранированного или бронированного кабеля или трубы. Таким образом, соединитель также выполнен с возможностью уплотнения с еще более высокой степенью, а отслаиваемые листы обеспечивают возможность уплотнения кабелей (труб или проводов), имеющих несколько различных диаметров.
Согласно по меньшей мере одному варианту реализации настоящего изобретения для подгонки диаметра к изменяющимся размерам экранированного или бронированного кабеля или трубы вдоль осевой канавки расположены по меньшей мере два отдельных участка, имеющих по меньшей мере один отслаиваемый лист. Преимущества данного варианта реализации понятны без разъяснений и, главным образом, связаны с повышенной адаптируемостью модульного соединителя.
По меньшей мере в одном варианте реализации отслаиваемые листы, или по меньшей мере один отслаиваемый лист, могут быть расположены в канавке между проводящим устройством и сжимаемым корпусом, например, для изменения усилия прижатия, с которым проводящее устройство поджимается к кабелю или трубе.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображен вид спереди уплотнительной системы, оснащенной сжимаемым уплотнительным модулем по первому варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг.2 изображен вид в перспективе первой половины модульного соединителя в соответствии со вторым вариантом реализации настоящего изобретения.
На фиг.3 изображен вид в перспективе первой половины модульного соединителя в соответствии с третьим вариантом реализации настоящего изобретения.
На фиг.4 изображен вид в перспективе первой половины модульного соединителя в соответствии с четвертым вариантом реализации настоящего изобретения.
На фиг.5 изображен схематический вид сбоку кабеля, для которого настоящее изобретение может быть особенно полезным.
На фиг.6 изображен сердечник, который может быть использован в узле по одному варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг.7 изображен вид в перспективе системы, содержащей модульный соединитель в соответствии с пятым вариантом реализации настоящего изобретения.
На фиг.8 изображен вид в перспективе первой половины модульного соединителя в соответствии с шестым вариантом реализации настоящего изобретения.
На фиг.9 изображен схематический вид в перспективе отрезка проводящего устройства, показывающий направление высоты и направление ширины проводящего устройства.
Подробное описание вариантов реализации
Для дополнительного раскрытия настоящего изобретения в тексте приведенного ниже описания будут подробно представлены несколько вариантов реализации со ссылкой на приложенные чертежи. Ссылочные номера были выбраны таким образом, что первая цифра указывает на номер чертежа, а остальные две цифры указывают тип компонента, независимого от упоминаемого чертежа или варианта реализации. Приведенное ниже описание ориентировано на кабели, однако следует подчеркнуть, что настоящее изобретение также может быть использовано для труб, так как на них также распространяются регламенты и стандарты относительно заземления и соединения и поскольку они достаточно часто устанавливаются в соединители или пролеты, разработанные для кабелей. Такое утверждение справедливо и для многожильных проводов, которые также могут подчиняться стандартам в контексте настоящего изобретения.
На фиг.1 изображен вид с первой стороны уплотнительной системы, содержащей несколько модульных кабельных соединителей 102 согласно первому варианту реализации настоящего изобретения. Система содержит раму 101, в которой расположены сжимаемые модульные кабельные соединители 102. Модульные кабельные соединители 102 по меньшей мере на одном из своих концов имеют отслаиваемые слои 105 из материала для их подгонки к внешним размерам кабеля, расположенного в таких соединителях. В настоящем варианте реализации каждый соединитель содержит два идентичных сжимаемых корпуса или две половины соединителя, которые расположены взаимно противоположно для формирования соединителя. Отслаиваемые слои расположены в канавке, выполненной в каждой половине соединителя, причем такая канавка в данном варианте реализации имеет полукруглую форму. Следует отметить, что модульный соединитель может содержать более двух сжимаемых корпусов, или только один сжимаемый корпус, не отступая от объема настоящего изобретения. Применение по меньшей мере двух сжимаемых корпусов имеет преимущество, заключающееся в упрощении сборки. Кабель может иметь очень большую длину, а наличие делящегося соединителя обеспечивает возможность свободной установки соединителя в любом месте вдоль кабеля. Такая компоновка также упрощает подгонку соединителя к существующей кабельной системе.
Сжимаемый корпус должен быть выполнен упругим, а подходящим материалом может выступать натуральный или синтетический каучук, такой как каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM), с содержанием при необходимости дополнительных наполнителей, хотя возможны и другие варианты. Модульный соединитель, обозначенный как 110, относится к варианту реализации, который будет представлен далее в приведенном ниже описании. В отсутствии кабеля может быть установлена резиновая сердцевина 106 для обеспечения герметичности и размещения отслаиваемых слоев 105. Между рядами модульных кабельных соединителей 102 также могут быть установлены соединительные пластины 104. В данном случае соединительные пластины 104 расположены с возможностью скольжения и влияют на положение модульных соединителей 102 и распределяют усилие сжатия от блока 103 сжатия. Во избежание снижения объема настоящего изобретения следует отметить, что существует несколько типов сжимающих средств, пригодных для сжатия модульных соединителей. Кроме того, доступны также системы, в которых не используются соединительные пластины 104, и настоящее изобретение не должно быть ограничено этими компонентами.
Использование упругого сжимаемого корпуса обеспечивает плавное соединение с кабелем, трубой или другой линией связи, проходящей через соединитель. Кроме того, упругая природа сжимаемого корпуса обеспечивает гашение вибрации, что также является преимуществом. Сжимаемый корпус может быть изготовлен под заказ для гашения конкретных вибраций.
Такая система обеспечивает эффективное решение в данной области техники, особенно по сравнению с предшествующим уровнем техники. Кроме того, значительно возрастает степень защищенности и безопасности по сравнению с решением предшествующего уровня техники согласно описанию, приведенному в разделе уровня техники настоящего изобретения.
Особенность, очевидно вытекающая из приведенного выше и ниже описания, заключается в том, что независимо от того будет ли направлен ток напрямую к раме или через соединительную пластину 104 и затем к раме 101, либо (как станет более понятно из приведенного ниже описания фиг.2-4) если ток сначала будет протекать между проводящими устройствами, например, плетеными проводами, смежных соединителей и затем к раме (при использовании рамы), то рама будет действовать в качестве собирательной шины, которая, в свою очередь, соединена с землей. Встроенная таким образом собирательная шина в виде рамы в меньшей степени открыта для доступа, чем обычная собирательная шина, что может быть существенным с точки зрения безопасности.
Следует отметить, что не все модульные соединители, содержащиеся в раме, должны соответствовать соединителям по настоящему изобретению, при условии наличия электрического контакта с землей у соответствующих модульных соединителей. В системе по настоящему изобретению ток может протекать по нескольким направлениям для достижения заземления, при этом внутреннее сопротивление системы остается низким. Такая особенность определяет фактор, который приводит в результате к высокой токонесущей способности без отказа.
Соединитель по настоящему изобретению в большинстве вариантов реализации будет обеспечивать уплотнительную функцию, однако в реальном применении такая уплотнительная способность может быть не использована, поскольку свойства соединителя по настоящему изобретению как соединителя самого по себе достаточно высоки по сравнению с системами предшествующего уровня техники.
На фиг.2 изображен второй вариант реализации настоящего изобретения, который может соответствовать варианту реализации, изображенному на фиг.1, или который может быть реализован в системе, по меньшей мере подобной системе, изображенной на фиг.1. На виде в перспективе по фиг.2 по существу изображена одна из двух половин 208 соединителя, используемых для модульного кабельного соединителя 200 согласно второму варианту реализации. Как показано на фиг.2, сжимаемый корпус 208 имеет осевую полукруглую канавку, проходящую от первого конца до второго конца сжимаемого корпуса, в которой расположены отслаиваемые листы 205 материала. На фиг.2 также показана заглушка 206 или резиновый сердечник, извлекаемый перед укладкой кабеля в корпус. В изображенном варианте реализации заглушка 206 не проходит по всей длине соединителя и, в частности, не проходит по той части, в которой располагается проводящее устройство в виде плетеного провода 210. По меньшей мере в одном варианте реализации заглушка может иметь прорезь, которая изображена и будет подробно описана со ссылкой на фиг.6. Отрезок плетеного провода 210 проходит в поперечном направлении приблизительно от середины канавки, по периферии половины 208 соединителя и приблизительно до середины канавки таким образом, чтобы первый конец указанного отрезка был обращен ко второму концу и таким образом, чтобы провод 210 с оплеткой соединял «внутреннюю сторону» соединителя (которая скрыта в процессе использования) с внешней стороной (которая может быть открыта в процессе использования или по меньшей мере может быть в контакте с окружающим оборудованием). Плетеному проводу 210 могут быть приданы определенные размеры для применения в конкретной области. При использовании внешнюю оболочку экранированного кабеля 520 удаляют на небольшом его участке так, чтобы обнажить экран кабеля (экран или броню в зависимости от того, что применено) на данном участке. Кроме того, существует несколько вариантов плетеных проводов и самого проводящего устройства, однако луженая медная проволока является подходящим выбором для нескольких применений, например, в силу того, что покрытие медного провода оловом обеспечивает такому проводу еще большую стойкость, долговечность и прочность вдобавок к существенным свойствам медных проводов как таковых. Затем кабель 520 размещают в соединителе 200 таким образом, чтобы плетеный провод 210 соприкасался с зачищенным участком, обеспечивая надлежащее электрическое соединение. По мере сжатия модульного кабельного соединителя 200 плетеный провод 210 прижимается к экрану, и поскольку сжимаемый корпус 208 и плетеный провод 210 выполнены гибкими, площадь контакта будет максимально увеличиваться. Такая особенность может иметь особое значение, так как металлическая броня зачастую обладает неровной поверхностью, например гофрированной или рифленой. Максимально увеличенная площадь контакта будет снижать электрическое сопротивление и обеспечит возможность протекания сильных токов от экрана 522 (см. фиг.5 и соответствующее описание) к плетеному проводу 210, не вызывая излишнего тепловыделения. Кроме того, даже если область электрического соединения не будет полностью освобождена от воздуха, количество присутствующего воздуха будет снижаться вследствие значительного сжатия. Кроме того, площадь контакта будет окружена электроизоляционным материалом. Предполагается, что последние два эффекта будут способствовать обеспечению возможности протекания сильных токов без риска искрообразования или того, что кабель заземления (например, плетеный провод) сплавится, что могло бы произойти при открытой площади контакта. Снижение риска искрообразования имеет особую пользу при применении кабельного соединителя в местах, в которых риск взрыва неизбежен (из-за большого количества огнеопасных паров и т.д.). Даже в случае возникновения искры изоляция между кабелем и окружающей средой была бы довольно маленькой для предотвращения распространения потенциального воспламенения.
Предполагается, что в варианте реализации по фиг.2 упругая природа сжимаемого корпуса 208 и плетеного провода 210 совместно с уменьшением диаметра кабеля, вызванным удалением экрана или внешней оболочки 522 (см. фиг.5 и соответствующее описание), будет способствовать реализации герметичного уплотнения.
Третий вариант реализации, изображенный на фиг.3, не основывается полностью на таком предположении. Во-первых, поскольку изображение на фиг.3 очень похоже на изображение, представленное на фиг.2, то повтор описания компонентов, наглядно представленных ссылочными номерами в комбинации с описанием фиг.2, будет излишним, хотя можно отметить, что на фиг.3 отсутствует заглушка или тем не менее фокус будет обращен на основное различие, которое заключается в компоновке отслаиваемых листов 305, 305'. В настоящем варианте реализации отслаиваемые листы расположены в двух отдельных секциях 305 и 305', разделенных поперек осевого продольного направления половины 308 соединителя. Плетеный провод 310 расположен в одной секции 305 или на ней. Таким образом, изменения внутренних размеров модульного соединителя 300 могут быть установлены за пределом интервала, достигаемого посредством внутренней устойчивости сжимаемого корпуса 308 и плетеного провода 310. Такое изменение может возникать при значительном изменении диаметра (или периферии) кабеля 520 при сравнительно небольшой длине соединителя 300. Предполагаемая причина изменения заключается в том, что один или несколько слоев кабеля были удалены на части длины соединителя, и в таком случае число отслаиваемых листов, подлежащих удалению, может отличаться между этими двумя секциями таким образом, что эффективный диаметр канавки 332 изменяется по длине.
В этом отношении более подробно описан вариант реализации по фиг.4, поскольку в данном варианте реализации содержится три таких секции 405, 405' и 405", в которых эффективный диаметр канавки 432 может быть разным. В варианте реализации по фиг.4 плетеный провод 410 расположен в средней секции 405', которая обеспечивает возможность получения с обеих ее сторон герметичного уплотнения посредством окружающих секций. Одна из секций 405" может также обеспечить расположение отдельных проводов (см. «внутренние провода 528» на фиг.5), если они оголены. Таким образом, можно предотвратить механическое повреждение в результате трения, приводящее в результате к пробою и короткому замыканию кабеля. В альтернативном варианте реализации данная секция 405" может иметь одно отверстие для каждого отдельного провода. Вариант реализации, согласно которому имеется три секции, может быть полезен для кабеля со значительными изменениями размеров, например при толстой внешней оболочке 522 (таким образом, что эффективный диаметр значительно изменится при удалении внешней оболочки 522), либо при ступенчатом уменьшении размера кабеля по мере его прохождения модульного соединителя 400.
Эффект от вариантов реализации, изображенных на фиг.3 и 4, может быть частично достигнут с помощью менее приспосабливаемого соединителя. По меньшей мере в одном таком варианте реализации осевая канавка каждой половины соединителя содержит секции различных эффективных диаметров. Следовательно, получающийся соединитель будет специально изготовленным для кабелей с очень конкретными свойствами и, в некотором смысле, менее приспосабливаемым, чем в вариантах реализации, в которых используются отслаиваемые листы. Канавка с различными эффективными диаметрами по ее длине может быть также выполнена путем размещения в канавке половины соединителя одного или более внутренних слоев различной толщины, такой вариант реализации абсолютно понятен при замене отслаиваемых листов на фиг.3 и 4 единственным внутренним слоем (с разным диаметром для различных секций) по всей длине модуля или единственным внутренним слоем для каждой секции.
Согласно любому из данных вариантов реализации соединитель может обеспечивать водонепроницаемое уплотнение, что может иметь важное значение при практическом применении.
Согласно представленным вариантам реализации проводящее устройство в целом проходит перпендикулярно осевой канавке сжимаемого корпуса, как правило, по внутренней периферии канавки (или отслаиваемых листов материала, расположенных в канавке). Следует отметить, что варианты реализации, в которых проводящее устройство проходит параллельно осевой канавке, также являются выполнимыми. В таком варианте реализации проводящее устройство может быть загнуто вокруг одного конца половины соединителя, чтобы достигнуть внешней ее стороны (стороны, противоположной стороне, содержащей канавку). Такая особенность обозначена ссылочным номером 110 на фиг.1. Таким образом, плетеный провод может быть соединен с заземлением через соседние модульные соединители, соединительные пластины или непосредственно через раму и т.д. В других вариантах реализации плетеный провод не загнут вокруг конца, а скорее соединен напрямую с землей. Возможный недостаток второй группы вариантов реализации состоит в сложности выполнения уплотнения между кабелем, расположенным в соединителе, и соединителем на конце соединителя, из которого выходит плетеный провод (данный конец видим на фиг.1). Преимущество может заключаться в том, что плетеный провод полностью доступен для испытания, например соединение между плетеным проводом и землей может быть легко проверено и испытано.
В большинстве практических вариантов реализации проводящее устройство, например в виде плетеного провода, представленного в качестве примера в приведенном ниже описании, может иметь толщину, которая может препятствовать образованию уплотнения, или укладки, модуля, в котором такое проводящее устройство расположено, и/или смежных модулей. Кроме того, плетеный провод может усложнить сборку. Для снижения такого нежелательного влияния по всей или части внешней периферии модульного соединителя или половины соединителя (или скорее его сжимаемого корпуса) может проходить углубление, направляющее провод из модульного соединителя или половины соединителя. На чертежах такое углубление явно не просматривается, поскольку в нем расположено проводящее устройство. Таким образом, система, содержащая по меньшей мере один модульный соединитель, может быть собрана без плетеных проводов, затрудняющих сборку или негативно воздействующих на уплотняющие способности модульного соединителя или системы модульных соединителей. В случае практического применения, уменьшение контактной поверхности, обусловленное углублением, безусловно, снижает уплотнительные способности, однако такие уплотнительные свойства могут быть улучшены по сравнению со случаем, в котором плетеный провод попросту направлен вдоль внешней периферии. Углубление имеет ширину (в осевом направлении соединителя) немного большую, чем ширина плетеного провода для обеспечения возможности соответствия отклонениям ширины плетеного провода. Глубина углубления предпочтительно немного меньше, чем толщина плетеного провода (измеренная в растянутом состоянии) для обеспечения беспрепятственного электрического контакта между плетеным проводом и окружающей структурой. В одном конкретном примере глубина углубления меньше, чем толщина плетеного провода приблизительно на 0,05-0,5 мм, предпочтительно меньше чем примерно на 0,3 мм и по меньшей мере в одном варианте реализации приблизительно на 0,1 мм. Размеры могут зависеть от упругости сжимаемого корпуса, и в некоторых вариантах реализации глубина углубления может быть даже равной или превышать толщину плетеного провода. По меньшей мере в одном варианте реализации плетеный провод может быть прикреплен к углублению посредством клеящего вещества. Кроме того, клеящее вещество может быть нанесено на свободных концах плетеного провода (соответствующих частей провода, заходящих в канавку на фиг.2-4). По меньшей мере в одном варианте реализации свободные концы плетеного провода снабжены пленкой с переносом клеящего вещества, содержащей покрытие, таким образом, чтобы пользователь мог удалить покрытие и прикрепить свободный конец к канавке после подгонки ее эффективного диаметра.
Углубление может быть подвергнуто механической обработке с использованием абразивных средств, таких как шлифовальный круг или шлифовальная лента, обладающих соответствующими размерами. Кроме того, углубление может быть сформовано в процессе изготовления сжимаемого корпуса.
В других вариантах реализации может быть выполнено более одного углубления, например два или три. Кроме того, одному или каждому углублению могут быть приданы определенные размеры для приема более одного проводящего устройства. Посредством добавления нескольких проводящих устройств может быть увеличена токопроводящая способность соединителя.
С этой целью настоящее изобретение также относится к способу изготовления соединительного модуля согласно любому варианту реализации, раскрытому в настоящем описании. Согласно данному способу:
выполняют сжимаемый корпус, имеющий осевую канавку, причем сжимаемый модуль сформирован из упругого материала,
располагают проводящее устройство в сжимаемом корпусе.
Согласно способу предпочтительно выполняют углубление в сжимаемом корпусе, в котором впоследствии размещают проводящее устройство.
По меньшей мере в одном варианте реализации углубление проходит от одной боковой кромки осевой канавки, перпендикулярно к осевой канавке, по периферии сжимаемого корпуса, к противолежащей боковой кромке осевой канавки.
По меньшей мере в одном варианте реализации согласно способу дополнительно размещают клеящее вещество между углублением и проводящим устройством для приклеивания проводящего устройства к углублению.
В дополнительных вариантах реализации способ может содержать этап размещения отслаиваемых слоев в осевой канавке, а в других вариантах реализации способ может также содержать этап разделения таких отслаиваемых слоев перпендикулярно к направлению осевой канавки для формирования по меньшей мере двух секций отслаиваемых слоев.
Модульный соединитель может иметь форму параллелепипеда (или форму бруска) или цилиндрическую форму, которые в настоящий момент представляют собой наиболее распространенные формы, хотя другие формы также охватываются объемом настоящего изобретения, заданным формулой изобретения.
Для понимания применимости или даже необходимости настоящего изобретения и его конкретных вариантов реализации можно рассмотреть типичный кабель 520, который может быть проложен по соединителю. Схематический вид сбоку такого кабеля 520 изображен на фиг.5. Следует подчеркнуть, что для специалиста в данной области техники, изображенный кабель не представляет собой не только кабель типа кабеля 520, для которого может быть использован соединитель согласно любому предыдущему варианту реализации.
Кабель 520 по фиг.5 имеет внешнюю оболочку 522, которая может быть изготовлена из ПВХ. Такая внешняя оболочка 522 защищает броню 524, которая, в свою очередь, изготовлена из электропроводного материала, такого как намотанный по спирали сцепленный металл или непрерывная металлическая труба. Броня 524 защищает внутреннюю оболочку 526, которая может быть изготовлена из такого же материала, как внешняя оболочка 522. Экранирующая металлическая лента 527 может электрически защищать три внутренних кабеля, проходящие во (вдоль) внутренней оболочке 526, в которой каждый внутренний кабель 528, в свою очередь, может содержать изоляционный экран, дополнительную изоляцию, экран провода и провод (на фиг.5 ни один из них не показан). Важно еще раз отметить, что типичный кабель может представлять собой такое комплексное соединение, однако для настоящего изобретения и его используемых вариантов реализации кабель не должен иметь такую сложную структуру. Одно назначение брони 524 заключается в защите внутренней проводки от механических повреждений, и она также будет выполнять функции экрана для предотвращения возникновения электромагнитных помех, даже если с этой же целью может быть добавлен отдельный экран (например, «экранирующая металлическая лента 527», указанная в примере приведенного выше описания). Другое назначение брони 524 заключается в выполнении ею функции защитного средства в случае какого-либо электрического отказа, и, таким образом, кабель выполнен с возможностью переноса токов высокого напряжения при возникновении такого отказа таким образом, что он может соединять броню 524 с заземлением. Настоящее изобретение направлено на отклонение таких сильных токов от брони кабеля в случае такого электрического отказа. Существуют кабели, не имеющие такого типа брони 524, в которых защита или экран выполняет функцию защиты от электромагнитных помех и средств заземления брони кабеля. Несомненно, настоящее изобретение выполняет свое назначение и для такого типа кабелей. Кроме того, кабель может не иметь специальный экран от электромагнитных помех и может быть обеспечен только броню, и в данном случае настоящее изобретение также может быть предпочтительно. Форма поперечного сечения и размеры таких кабелей имеют большие допустимые отклонения, что делает использование предлагаемого соединительного модуля по настоящему изобретению с его упругостью и адаптируемостью существенным преимуществом.
Специалист в данной области техники, изучающий настоящее описание, поймет, что в зависимости от того, заключается ли назначение соединителя (-00) просто в заземлении кабеля 500 (в случае присутствия внешней оболочки на кабеле при прохождении его в соединитель и из него (и зачищен для открытия брони между ними), или в наличии кабеля, входящего в соединитель с внешней оболочкой с одного конца и с внутренними кабелями, или в обнажении внутренних проводников с другого конца и заземлении кабеля между концами, тип необходимого соединителя (-00) может измениться. Относительно настоящего описания, соединитель 200 согласно второму варианту реализации может быть достаточным в первой ситуации, тогда как для второй ситуации может быть необходим соединитель 400 по четвертому варианту реализации, в частности, если необходимо уплотнение с обоих концов модульного соединителя.
Настоящее изобретение, согласно нескольким его вариантам реализации, обеспечивает соединитель, обладающий низким сопротивлением и устойчивостью к большим мощностям, изготовленный из крепкого и надежного материала, обеспечивающего соответствующие уплотнительные свойства и доказанную долговечность. По сути, соединитель обеспечивает превосходную оконечную муфту для биметаллических кабелей, ТЕСК кабелей или других армированных кабелей. Оконечная муфта в значении, использующемся в рамках настоящего изобретения, относится к устройству, используемому для завершения внешнего экрана или оболочки кабеля, т.е. для соединения защитной оболочки с заземлением и прерывания экрана или оболочки с другой стороны соединителя. На основании данного описания, очевидно, что настоящее изобретение согласно нескольким его вариантам реализации полезно, когда ток должен или может протекать от трубы, экрана кабеля, защитного экрана, оболочки или подобного к заземлению, будь то в оконечной муфте или просто переходе, расположенном вдоль кабеля или трубы. В варианте реализации, в котором назначение заключается в предотвращении распространения радиочастотных помех, необходимость в высокой токонесущей способности может даже отсутствовать, однако низкое внутреннее сопротивление и удобство самого соединительного модуля по-прежнему будут обеспечивать преимущества для пользователя.
На фиг.6 представлен вид в перспективе сердечника 606, который может быть включен в узел, содержащий соединитель по любому варианту реализации настоящего изобретения. Сердечник 606 имеет прорезь 612. Прорезь 612 соответствует части, расположенной вдоль сердечника 606, в которой была удалена значительная часть основного материала. Положение прорези 612 соответствует положению проводящего устройства в соединителе по настоящему изобретению. Конструкция сердечника 606 позволяет образовать узел, содержащий две половины соединителя по настоящему изобретению с установленным между ними сердечником 606. При углублении прорези 612 за осевую линию сердечника 612 согласно фиг.6, прорезь 612 может вмещать плетеный провод обеих половин соединителя. Такое исполнение также может быть реализовано, даже если прорезь не проходит так далеко, однако локально воздействовало бы на уплотнительную способность модуля, что не представляло бы важнейшего вопроса для большинства применений. Такое решение имеет больше, чем одну преимущественную особенность. Одна из них заключается в том, что узел, и расположенный в нем сердечник, будет защищать (внутренние) концы плетеного провода от повреждения и ненужного оголения. Данную особенность можно полностью понять при совместном рассмотрении, например, фиг.4 и 6. Кроме того, сердечник 606 будет обеспечивать поддержку для отслаиваемых листов материала, если такие листы будут расположены в канавке сжимаемого корпуса. Наличие сердечника 606, выполненного цельным, также предпочтительно с точки зрения сборки.
В раскрытых вариантах реализации сжимаемый корпус 708 имеет внешнюю форму в виде параллелепипеда. Однако настоящее изобретение не ограничено точным описанием вариантов реализации. В других вариантах реализации сжимаемый корпус может иметь цилиндрическую внешнюю форму и может состоять из двух полуцилиндрических или полукруглых сжимаемых корпусов, аналогичных вариантам реализации, изображенным на фиг.2-4. Один такой пример изображен на фиг.7, на котором показан модульный соединитель 700 по пятому варианту реализации настоящего изобретения. Данный модульный соединитель подобен уже описанным модульным соединителям, за исключением половин соединителя, имеющих полуцилиндрическую форму. Модульный соединитель 700 имеет соединительные элементы 714 и 716 соответственно на его противоположных концах в осевом направлении, такие соединительные элементы соединены болтами 718, проходящими через осевые отверстия соответствующего сжимаемого корпуса 708. При использовании узел, изображенный на фиг.7, может быть вставлен в отверстие, причем узел, содержащий кабель или трубку, и путем затягивания болтов сжимаемый корпус 708 (каждый полукольцевой сжимаемый корпус) будет сжат в осевом направлении, а вследствие радиального расширения (внутрь и наружу) будет происходить уплотнение кабеля или трубки и схватывание структуры. При отсутствии кабеля или трубы соответствующее уплотнение будет обеспечивать сердечник 706. Проводящее устройство, например плетеный провод 710, проходит по периферии сжимаемого корпуса 708, в основном так же, как в предыдущих вариантах реализации.
По меньшей мере в одном указанном выше варианте реализации плетеный провод может быть заменен другим электрическим соединителем. Одна из важных особенностей такого альтернативного электрического соединителя заключается в том, что он должен быть достаточно гибким с тем, чтобы воспринимать продольное сжатие или растяжение, не оказывая значительного влияния на свои свойства. Кроме того, соединитель должен содержать по меньшей мере два провода. Здесь можно отметить, что металлическая лента или полоска могут иметь ограничения по своим характеристикам, поскольку растяжение может привести в результате к образованию видимого или невидимого разрыва, а сжатие может привести к формированию складок, что может стать проблемой для очень сильных токов. Кроме того, можно отметить, что даже сам процесс укладывания ленты или полоски вокруг угла значительно влияет на внутреннее сопротивление, что также может выступать проблемой в присутствии сильных токов. При рассмотрении такого эффекта в широком контексте; прохождение током угла, как правило, будет значительно сложнее, нежели прохождение им от кабеля к ленте или полоске, что приводит в результате к тому, что угол будет выступать ограничивающим фактором для качества функционирования такой системы. Такая особенность может и не быть проблемой для большинства применений, и существующее системы, использующие ленту или полоску, могут выполнять свое назначение. Использование нескольких (по меньшей мере двух и, как правило, намного больше двух) проводящих устройств в соединителе не будет вызывать такой проблемы, так как частично каждый провод имеет меньшие размеры и более гибок. Дополнительное преимущество использования нескольких проводов состоит в том, что для такой же эффективной площади поперечного сечения, как один большой провод, несколько меньших проводов продемонстрируют в значительной степени большую площадь поверхности. Такая особенность имеет несколько благоприятных влияний, например, для переноса высоких частот вследствие так называемого скин-эффекта, использование множества проводов также является преимущественным и для других ситуаций.
Некоторые альтернативные варианты выполнения плетеного провода представляют собой, например, спаянный провод, тканую проволочную сетку, проволочную ткань или проволочную сетку; или в более общем смысле, по меньшей мере два эффективных провода, расположенные по нелинейным траектории. Некоторые или даже большинство спаянных проводов фактически используют только одно проводящее устройство, однако такое единственное проводящее устройство расположено с образованием более одного эффективного проводящего устройства, что представляет собой одну соответствующую особенность для достижения цели настоящего изобретения и его вариантов реализации. Даже если отдельные соединители такого альтернативного проводящего устройства могут идти по нелинейной траектории, само по себе проводящее устройство, несомненно, может иметь общее направление. Плетеный провод может все-таки обладать преимуществом по отношению к другим альтернативным вариантам, заключающимся в том, что нелинейная траектория его проводников не приводит к чрезмерно длинному пути для переноса тока.
Согласно фиг.9, поперечное сечение проводящего устройства, предпочтительно удлиненно, причем ширина, W, превышает высоту, Н (или толщину). Предпочтительный диапазон для высоты составляет меньше, чем 50% ширины, по меньшей мере в одном варианте реализации меньше, чем 30% ширины, и по меньшей мере в одном варианте реализации приблизительно 20% ширины. Предусмотрены даже более сплюснутые поперечные сечения. Некоторые используемые плетеные провода имеют отношение высоты к ширине приблизительно от 1/20 до 1/10 в сплюснутом состоянии.
Специалист в данной области техники поймет, что существуют пределы для величины сжатия или растяжения, которые может выдержать любое проводящее устройство, тем не менее специалист в данной области техники также понимает, что такие параметры должны учитываться в пределах контекста настоящего изобретения. В раскрытых вариантах реализации был использован плетеный провод, так как в настоящий момент такой провод представляет собой предпочтительное решение. Однако следует повторить, что любой из альтернативных проводящих устройств или его общая характеристика может заменить плетеный провод в данных вариантах реализации. Практическое выполнение варианта реализации может изменяться в зависимости от выбора проводящего устройства, однако для описания различных конфигураций может быть применена процедура прямой замены. Таким образом, полное описание каждого альтернативного варианта реализации считается излишним.
Особенности модульного соединителя по настоящему изобретению и согласно приложенной формуле изобретения могут быть выполнены каждой половиной соединителя, и более конкретно, модульный соединитель может содержать две половины соединителя согласно изображениям на чертежах настоящего изобретения. Однако следует отметить, что характерные особенности заявленного изобретения будут воплощены для узла, содержащего одну половину соединителя по настоящему описанию и одну обычную половину соединителя. Под обычной половиной понимается половина соединителя, не имеющая плетеного провода и устройств, вмещающих плетеный провод, т.е. половина соединителя по предшествующему уровню техники. Однако предпочтительный узел действительно содержит две половины соединителя согласно настоящему описанию.
Согласно способу сборки модульного соединителя по меньшей мере по одному его варианту реализации:
выполняют модульный соединителя для кабелей или труб, содержащий сжимаемый корпус, имеющий выполненную в нем осевую канавку для размещения экранированного или бронированного кабеля или трубы, проходящую от первого конца до второго конца, причем канавке приданы размеры для плотного прилегания по периферии экранированного или бронированного кабеля или трубы, причем модульный соединитель содержит проводящее устройство (-10), расположенное между первым концом и вторым концом;
укладывают кабель или трубу в осевой канавке, надежно зажимая часть проводящего устройства между кабелем или трубой и осевой канавкой.
Согласно по меньшей мере одному варианту реализации согласно способу могут выполнять одно или несколько приведенных ниже действий:
- удаляют электроизоляционный внешний слой кабеля или трубы до укладки его в канавке,
- подгоняют эффективный диаметр осевой канавки посредством удаления отслаиваемых слоев материала, расположенных в осевой канавке,
- размещают свободный конец проводящего устройства вдоль поверхности канавки, и дополнительно:
- подгоняют эффективный диаметр осевой канавки разной величины вдоль осевой канавки путем удаления или добавления различного числа слоев, либо путем вставки по меньшей мере одного внутреннего слоя переменной толщины по длине осевой канавки.
Применение настоящего изобретения по любому его варианту реализации обеспечивает соответствующее уплотнение. Конечно, существуют различные степени уплотнения (отсюда и термин «соответствующее»), однако в объеме настоящего изобретения модульный соединитель может быть выполнен герметичным для текучей среды, газа, огня, грызунов, термитов, пыли, влажности и т.д. и в нем могут быть размещены кабели или провода для электричества, связи, компьютеров и т.д., трубы для различных газов или жидкостей, например воды, сжатого воздуха, гидравлической жидкости и бытового газа или провода для удержания груза. В большинстве вариантов реализации может быть предпочтительно, чтобы свободные концы плетеного провода, или альтернативного используемого проводящего устройства, сходились в канавке. Такая особенность максимально увеличивает площадь контакта между плетеным проводом и кабелем. Если свободные концы плетеного провода или любого другого альтернативного проводящего устройства, определенного в настоящем описании, соответствуют длине плетеного провода, проходящего внутрь за кромки канавки, то предпочтительно, чтобы общая длина свободных кромок соответствовала внутренней периферии канавки. Если канавка имеет полуцилиндрическую форму, то она соответствует половине периферии соответствующего круга или П*D*0,5, где D соответствует диаметру канавки. В вариантах реализации, в которых размеры канавки могут быть изменены, общая длина свободных концов соответствует вышеупомянутому требованию, выполняемому для канавки самого большого размера. При использовании канавки небольшого размера проводящее устройство подрезается.
Предпочтительно, чтобы свободные концы не перекрывались, и следует отметить, что расстояние между свободными концами в собранном состоянии будет приемлемым для большинства вариантов реализации. Общая длина свободных концов проводящего устройства может составлять приблизительно 50-100% от внутренней периферии канавки, предпочтительно 70-100% ее внутренней периферии и более предпочтительно между 90-100%. На фиг.2 ссылочным номером 234 обозначена двунаправленная стрелка, указывающая длину первого свободного конца и добавление длины противоположного свободного конца, определенного таким же образом, с образованием в результате общей длины свободных концов.
В любом варианте реализации соединительный модуль может иметь дополнительную функциональность, как описано со ссылкой на фиг.8. В случае оснащения соединительно модуля 800 секцией из проводящего материала, он может обеспечивать защиту от радиочастотных помех. Проводящий материал должен находиться в электрическом контакте с плетеным проводом 810, который на фиг.8 был извлечен из своего углубления 811 для демонстрации проводящей секции 830. Секция из проводящего материала может быть обеспечена как фактическая секция, а именно так, чтобы проводящий слой 830 зажат или, иными словами, расположен в сжимаемом модуле 800 в направлении по существу перпендикулярном к осевой канавке. В таком варианте реализации секция выступает через слои отслаиваемого материала 805', которые по существу поделены на два пакета отслаиваемого материала (при размещении таких слоев). Практически такое исполнение соответствует размещению сжимаемого корпуса 808 на любой стороне секции проводящего материала, причем канавка каждого сжимаемого корпуса расположена соосно, а отслаиваемые слои 805' материала необязательно расположены в каждой канавке. Посредством расположения углубления 811 и плетеного провода 810 в области проводящей секции 830 обеспечивается электрический контакт между проводящей секцией и плетеным проводом. Кроме того, в варианте реализации по фиг.8 проводящая секция 830 имеет прямоугольную форму и заходит в канавку, обеспечивая, таким образом, электрический контакт с кабелем или трубой, расположенными в данной канавке. Количество проводящего материала, заходящего в канавку, может быть уменьшено путем простого отрывания или отрезания данной части материала. В других вариантах реализации проводящая секция может быть выполнена посредством добавления проводящих частиц во весь объем, например сжимаемого корпуса 805' и размещения любых отслаиваемых листов материала, расположенных между сжимаемым корпусом 805' и кабелем или трубой, расположенным в канавке. Как правило, последнее решение более дорогостоящее, чем первое, что делает его менее выгодным, по крайней мере, в настоящее время. Данные варианты реализации обеспечивают защиту от электромагнитных помех или радиочастотных помех, и, таким образом, соединительный модуль в целом будет обеспечивать защиту от многих отказов электрооборудования (искрового разряд, коротких замыканий и т.д.) и бортовых помех. Должно быть понятно, что вариант реализации по фиг.8 представляет собой лишь примерный вариант и что раскрытие, например, может быть применено к вариантам реализации по фиг.2, 3 и 5, а также их комбинациям.
В описании вариантов реализации кабель, имеющий экран или оболочку, использовался в качестве примера, поскольку такое исполнение имеет фактическое применение в настоящее время. Тем не менее трубы (из электрически проводящего материала), а также другие проводящие устройства, такие как сборные шины и обычная проводка, могут быть также использованы в комбинации с настоящим изобретением согласно по меньшей мере одному его варианту реализации. Отслаиваемые листы согласно приведенному описанию настоящего изобретения предпочтительно изготовлены из упругого материала, подобного материалу сжимаемого корпуса, предпочтительно из каучука на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM) с подходящим наполнителем.
Модульная система согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность размещения нескольких кабелей или труб в пределах одной единственной рамы, хотя она также обеспечивает возможность свободного расположения одного кабеля. Согласно одному или нескольким вариантам реализации могут быть выполнены рама и блок сжатия согласно описанию, приведенному выше в отношении фиг.1, хотя существуют несколько блоков сжатия и конфигураций, которые могут быть использованы. Специалист в данной области техники сможет найти больше информации в предыдущих патентных заявках настоящего заявителя, а информация о продукте полностью доступна на домашней странице настоящего заявителя.