專利名稱：密封元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境的密封，特別是一種專用作電纜附件，例如電纜接頭封閉外套的密封元件。
為了防止水的污染并且有時為保持壓力，在電纜附件的設(shè)計中通常需要考慮環(huán)境的密封。例如在連接電纜時必須除去電纜外殼，以便露出用于聯(lián)接的導(dǎo)體。另外，必須在暴露的導(dǎo)體周圍進行某種形式的封閉，以便代替被除去的電纜外殼。這種接頭外罩在有害的環(huán)境條件下必須具備與電纜本身的壽命相應(yīng)的使用壽命，例如二十年。因此，環(huán)境密封的問題是決不能輕視的。
本發(fā)明可以用于許多領(lǐng)域，但是預(yù)期最適用于光纖接頭罩和其他電纜或管件附件的密封。電纜接頭罩通常需要裝設(shè)在潮濕或泥濘的環(huán)境中，它需要有良好的密封，但是被密封的表面并不要求嚴格的清潔。
在歐洲專利說明書0159857號(Raychem)中公開了一種特別適合采用本發(fā)明的光纖罩。其中描述了一種能夠容納至少兩條光纖電纜之間的對接接頭的部件，該部件包括由一個基盤和可與該基盤脫離的一個空心蓋構(gòu)成的空心部件，基盤上具有至少兩個相互鄰近的出口用于分別容納光纖電纜;該部件具有至少一個裝設(shè)在部件內(nèi)部的光纖編組體，用于存放處于一個出口到另一個出口的通路中的一組光纖，上述通路的最小曲率半徑不小于上述光纖的最小彎曲半徑;以及用于把基盤連接到空心蓋上的第一裝置以及用于把至少一個光纖編組體連接到基盤上的第二裝置，從而在第一和第二裝置如此連接之后，使光纖被存放在至少一個存放平面中，其特征是，當(dāng)?shù)谝谎b置脫離空心蓋時，空心蓋可以沿一定的方向移動而脫離基盤，該方向與存儲平面基本平行，與基盤上每個出口的方向基本平行，并且基本上垂直于基盤。
基盤和蓋最好是圓形的，可以用某種機械夾板和選定的某種環(huán)境密封裝置一起把它們固定成一體，上述環(huán)境密封裝置可以是密封墊，O形環(huán)，樹脂密封或粘合劑。
在這種器件中使用O形環(huán)當(dāng)然是廣泛公知的，這種方式便于向光纖罩內(nèi)重復(fù)地引線并且容易再次形成密封，可以經(jīng)受罩內(nèi)的高壓，并且不受壓縮作用的損害。
然而，我們也已經(jīng)認識到了使用O形環(huán)的某些缺點，例如，O形環(huán)所承受的力以及隨之變形的程度對所需的良好密封來說是不可靠的。所需的壓力通常很高，從而要求被密封的部件必須很堅固，也就是說，其外壁要厚。在上述光纖罩的情況下，就意味著基盤及至小圓蓋的下部邊緣必須采用粗糙的構(gòu)造。進一步的缺點還有，O形環(huán)和基盤的表面以及被密封的圓頂都需要仔細地清洗，并且不能有擦痕或模壓的縫隙。由壓力，受熱或額外的機械負荷造成的尺寸上的變化也可能有礙于良好的密封，并且由于大多數(shù)用于制做O形環(huán)的材料在低溫下會失去彈性，其性能也不能滿足可靠性的要求。
我們發(fā)現(xiàn)，如果把O形環(huán)或其他保持元件與一種適當(dāng)?shù)拿芊獠牧辖Y(jié)合使用，就可以克服O形環(huán)的這些缺點。這種新的結(jié)合方式能產(chǎn)生驚人的效果，這種效果在兩者單獨使用時是沒有的。其原因可能是由于保持元件具有存儲能量的能力，這將在下面描述。
本發(fā)明提供了一種密封元件，它包括(a)一種圓錐滲透量在80至400(10-1mm)之間并且極限伸長度至少為100%的密封材料，以及(b)用于該密封材料的一種彈性保持元件。
上述圓錐滲透量的極限伸長度是按照美國國家標準鑒定ASTM-D217和ASTM-D638測試的結(jié)果。
圓錐滲透量至少應(yīng)為100，最好是至少為120，并且應(yīng)該小于350，而最好是小于200(10-1mm)。極限伸長度應(yīng)至少為200，最好是至少為400%。
許多材料都可以被用做密封材料，但我們最喜歡用凝膠。凝膠具有許多優(yōu)點，例如，由于它們由于在室溫下具有類似流體的可彎曲性能，因此其具有高度的適形性能，從而與被密封的襯底相吻合。凝膠具有交鏈的結(jié)構(gòu)，從而具備彈性，附著強度和形狀的穩(wěn)定性。交鏈的結(jié)構(gòu)可能來自交鏈狀的化學(xué)粘合劑，例如在使用硅膠或聚胺脂膠的情況下，或者是源于其結(jié)晶區(qū)域的構(gòu)造，例如在使用以塊狀共聚物為基礎(chǔ)的熱塑性凝膠的場合。無論哪種情況，凝膠都包括借助于油或其他物質(zhì)伸展的某種形式的三維聚合物網(wǎng)絡(luò)。在美國專利US4600261中所述的凝膠在本文中作為參考。
我們希望使用預(yù)塑化的凝膠，或者用其他方式形成其三維結(jié)構(gòu)使其與被保護的襯底脫離。我們發(fā)現(xiàn)，最好是把凝膠的成分澆注到要密封的表面之間，然后使其凝固。由此就能使密封元件預(yù)先成形，以便在將其定位在基盤和光纖罩的圓頂間之前便于搬運和儲存。
O形環(huán)或其他保持元件最好能便于在沿著一個方向(例如使接頭罩的圓頂和基盤相結(jié)合的方向)的壓力下安放密封元件，但是能限制密封材料隨后沿一個垂直方向的移動。保持元件最好具備儲存能量的功能，用于存儲在被密封的部件結(jié)合到一起的過程中所施加的能量。從而可以在隨后通過保持元件的釋放來補償密封材料的輕微移動。采用這種方式可以保持對密封材料的壓力，從而防止泄漏通路的形成。
任何適當(dāng)?shù)牟牧隙伎梢杂米鰪椥员３衷覀冋J為最好用橡膠，例如天然橡膠，硅橡膠，腈橡膠，EPDM橡膠或是氯丁橡膠。保持元件的材料應(yīng)該具有30至80的肖氏A級硬度(shawA)，最好是40至70，而50至60由更好。
保持元件可以包括一個O形環(huán)，而我們認為最好包括兩個基本上同心的O形環(huán)，兩者之間的環(huán)形間隙或容納密封材料。兩個O形環(huán)可以通過一個環(huán)形連接板相互接合，在這種情況下，放置在連接板的每個表面上。
保持元件可以上粉心的，從而可以靠壓縮空氣來加壓，能量可以以壓縮空氣的形式或是保持元件本身材料的變形來儲存。
還可能需要具有能把密封材料保持在元件上的裝置，并且保持元件的這一端的表面上可以具有鋸齒，突出物或是處理成有助于在密封材料的保持元件之間形成粘接的形狀。
如上所述，本發(fā)明的密封元件可以被用于光纖罩的環(huán)境保護，并且本發(fā)明因此還提供了一種光纖或其他電纜接頭的外罩或是其他外殼，它包括(1)具有第一表面的第一部件;
(2)具有第二表面的第二部件，該第二表面可以朝向第一表面移動，從而使外殼閉合;以及
(3)本發(fā)明的密封材料，它可以被放置在第一和第二表面之間，從而在第一和第二表面一起移動時使密封元件受到壓力，并且使保持元件接觸第一和第二表面。
外套還可以包括(4)用于使第一和第二表面與保持元件維持接觸的裝置。
如果外殼包括了一個光纖接頭罩，它就可能包含設(shè)在基盤上的，并且最好是用樞軸連接到基盤上的一或多個托架或光纖編組體?；蹇梢杂幸换蚨鄠€用于接收光纜接頭的出口，并且可以用任何適當(dāng)?shù)难b置把光纜密封在其出口之內(nèi)，例如采用可熱收縮的管件。
以下將參照附圖進一步描述本發(fā)明，其中

圖1表示現(xiàn)有技術(shù)的光纖接頭罩;
圖2A和2B表示按照本發(fā)明的密封元件的安裝方式;
圖3表示密元件的另一種方案。
圖1中示出了EP0159857中所述的光纖接頭罩?；P1和圓頂蓋2一起構(gòu)成了一個用做光纖對接接頭盒的封閉體?；P1最好是用填充了高密度聚乙烯或聚丙烯的玻璃纖維通過模壓制成。出口3可以設(shè)在供電纜通過的基盤內(nèi)。在安裝時，可能僅需要留出一些出口3，并且有些出口需要按圖4所示的情況暫時堵塞。堵塞時可以采用任何適當(dāng)?shù)难b置，但是我們希望把出口做成閉合的端部，并且能根據(jù)需要方便地切開。圓頂蓋可以用吹模的方式制造，并且可以結(jié)合使用一種潮濕的蒸汽阻擋層，例如一種金屬薄片。
空心部件包含由一系列托架5組成的光纖編組體。每個托架最好是包括用于與容納光纖接頭的接頭管相配合的裝置6。托架最好是按一定順序夾持在一個固定在基板1上的載體7上。如圖中所示，托架是沿著其短的邊沿用鉸鏈連接到的載體上的，但是也可以采用其他的鉸鏈方式，例如用樞軸，或是繞托架所在的平面的一個角心轉(zhuǎn)動。鉸鏈的方式允許選出的一定的托架使之露出，以便安裝接頭或進行維修。最好還能具有把托架鎖定在其鉸鏈位置的裝置。
本發(fā)明的部件可以按如下方式使用。首先，把需要連接的兩條光纜通過兩個出口3按箭方向伸入接頭盒內(nèi)，例如每條電纜伸入1.5米。然后把電纜外殼剝到基盤1處，暴露出1.5米長的光纖。然后切除各條光纜的加強芯，并保留足夠的長度以便能分別固定在固定孔8中。接下來把一條光纜的每根光纖接到另一條光纜的對應(yīng)光纖上。然后可以把單根光纖，成對的光纖，或是一組例如10或12根接頭光纖放置在各個托架上。當(dāng)一個托架被裝滿后，可以用鉸鏈9使其移動，露出另一個托架。每個托架最好是具有一個承墊10，以確保相鄰?fù)屑娱g能充分分離和/或防止光纖從各個托加上滑落。這種接頭罩可以附加或換成密封的光纖分線盒。
本發(fā)明的密封元件如圖2和圖3所示，并且這些密封元件可以專門用在圖1所示的接頭罩中，在基盤1和圓形蓋之間形成環(huán)境密封。
圖2A示出了安裝前的密封元件，而圖2B示出了這種密封元件在基盤和圓頂蓋2之間形成環(huán)境密封的情況。為方便起見，沒有示出基盤1的出口3，并且僅示出了蓋2的局部。
密封元件1)包括兩個基本上同心的O形環(huán)12、13，最好用一個在二者之間環(huán)向延伸的連接板14使它們構(gòu)成整體。把凝膠或其他密封材實放置在O形環(huán)之間以及環(huán)形連接板14的上下兩側(cè)?？梢钥闯?，密封材料15稍微凸出地伸出保持元件的相對表面外(這里這O形環(huán)的上方頂端面和下方頂端面)。因此，當(dāng)圓頂蓋2和基盤1以及其間的密封元件被結(jié)合到一起時，如圖2B所示，密封材料15就受到壓力。O形環(huán)12和13阻止或限制了密封材料向圖示的側(cè)向移動，也就是指圖1所示的接頭罩的徑向方向;并且可以通過O形形的變形至少存儲一部分施加的能量，例如使每個O形環(huán)的截面變成橢圓形，和/或是使外環(huán)徑向膨脹和/或是使內(nèi)環(huán)徑向壓縮。因此，可以通過保持元件的張馳至少部分地補償密封材料在整個工作壽命期間的蠕動或壓縮趨向。
圖3所示的密封元件包括兩個其間裝有密封材料的O形環(huán)，省去了圖2中的環(huán)形連接板。圖3中還示出了一個圓環(huán)形夾子17，它通常由鉸鏈在一起的兩半構(gòu)成，從而可以裝到基盤和圓頂蓋的圓周的外圍，把它們拉到一起?；蛞栽O(shè)置一個裝置使夾子17的部件面對面地偏置，從而保持對密封材料15的壓力。該裝置(和保持元件相同，或是作為其替代物)可以存儲能量并且對密封材在接頭罩工作期間的蠕動進行補償。圖3中的一個O形環(huán)是空心的，如16所示。用這種方式可以使O形環(huán)受到壓縮空氣的壓力。當(dāng)然，兩個O形環(huán)都可以是空心的。
較低的壓力就是以形成密封，并且可以在很寬的壓力范圍內(nèi)實現(xiàn)密封，圓頂蓋2和基盤1間的相對位置可以在較寬的范圍內(nèi)變化，而不會破壞密封。允許圓頂蓋，基盤以及密封材料本身在形狀上有較小的缺陷，并且在安裝之前不需要對各個表面進行仔細的清洗。為了獲得較好的密封效果，凝膠最好能潤濕基盤和圓頂蓋的表面。使用O形環(huán)或其他保持元件可以防止由于基盤和圓頂蓋的達過移動或是額外的壓力造成的危險，并且能避免的過量蠕動。還有，可以避免凝膠的過壓縮，因為O形環(huán)的彈性模量明顯地高于凝膠。
權(quán)利要求
1.一種密封元件包括(a)一種密封材產(chǎn)，其圓錐滲透量在80至400(10-1mm)之間，并且極限延伸量至少為100%，以及(b)一個用于上述密封材料的彈性保持元件。
2.如權(quán)利要求1的密封元件，其特征是密封材料包括凝膠。
3.如權(quán)利要求1或2的密封元件，其特征是保持元件使密封材料處于沿一個方向的壓力下，但是能限制其在垂直方向上的移動。
4.如權(quán)利要求1，2或3的密封元件，其特征是保持元件的肖氏A級硬度為40至70。
5.如權(quán)利要求1至4中任何一項的密封元件，其特征是保持元件包括一個O形環(huán)。
6.如權(quán)利要求5的密封元件，其特征是保持元件，包括兩個基本上同心的O形環(huán)，兩個O形環(huán)之間的環(huán)形空隙可容納密封材料。
7.如權(quán)利要求6的密封元件，其特征是，O形環(huán)是相互連接的。
8.如權(quán)利要求7的密封元件，其特征是O形環(huán)通過一個環(huán)形連接板連接，密封材料被設(shè)置在連接板的相對的表面上。
9.如任一項在前的權(quán)利要求所述的密封元件，其特征是，保持元件是空心的，可以用壓縮空氣加壓。
10.如任一項在前的權(quán)利要求所述的密封元件，其特征是保持元件具有與密封材料相適應(yīng)的鋸齒或突出部，從而有助于把密封材料固定在保持元件上。
11.一種外殼，包括(1)具有第一表面的第一部件;(2)具有第二表面的第二部件，該第二表面可以朝向第一表面移動，使外殼閉合;(3)一個如權(quán)利要求1至10中任何一項所述的密封元件，它可以設(shè)置在上述第一和第二表面之間，從而在第一和第二表面相對移向一起時使密封元件受壓，并且使保持元件分別接觸上述第一和第二表面。
12.如權(quán)利要求11的外殼，其特征是進一步包括(4)用于使第一和第二表面與保持元件維持接觸的裝置。
13.如權(quán)利要求11或12的外殼是一個電纜接頭罩，上述的第一部件包括一個具有電纜出口的基盤，而上述第二部件包括一個用于基盤的蓋。
14.如權(quán)利要求13的外殼是一個光纖接頭罩，在其基盤上設(shè)有光纖編組體。
全文摘要
一種密封元件包括(a)一種密封材料，其圓錐滲透量在80至400(10
文檔編號F16J15/10GK1090381SQ9311898
公開日1994年8月3日 申請日期1993年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月4日
發(fā)明者J·I·弗蘭克斯 申請人:雷伊公司