KR100432467B1 - 밀봉장치 - Google Patents

Abstract

1) (a) 제1 개방단(5) 및 제2 개방단(7)과 (b) 하우징 내부에 위치된 변형 완화 요소(27)를 포함하며 일반적으로 원통형인 하우징(3)과; 2) (i) 일반적으로 관상형이며, (ii) 내면(53) 및 외면(55)과 (iii) 제1 개방단(47) 및 제2 폐쇄단(49)과 (iv) 밀봉제(77)를 포함하며, 케이블 단부 위에 위치될 수 있는 가요성 용기43)와; 3) 제2 개방단에서 하우징과 결합될 수 있으며 가요성 용기를 덮을 수 있는 캡(61)을 포함하는 것으로서, 가열 케이블과 같은 긴 케이블(73)의 단부를 밀봉시키기 위한 장치(1)가 개시되어 있다. 장치는 고온에 반복적으로 노출된 후에도 뛰어난 내습성을 가지며, 다시 끼워사용할 수 있으며, 파이프와 같은 기판 상에 쉽게 장착할 수 있다. 또한 긴 가열 케이블(101)의 코어(103)를 밀봉시키기 위한 장치(80)가 개시되어 있다. 장치는 제1 부분(83)이 가열 케이블의 제1 및 제2 전극(105, 107)을 삽입하는 데 적절한 제1 및 2 레그부(91, 93)를 포함하는 제2 부분(89)에 부착되는 가요성 용기(81)를 포함한다.

Description

밀봉 장치 {SEALING DEVICE}

전력 코드 또는 가열 케이블과 같은 긴 케이블의 단부는 전기 절연, 환경적 보호 및/또는 기계적 차폐를 제공하기 위해 종종 밀봉되어야만 한다. 밀봉을 제공하기 위해서, 열-회복성 배관과 단부 캡 또는 부츠와, 성형된 접착제 충전 부츠와, 가스킷 또는 그로밋 밀봉부를 구비한 덮개와, 포장된 테이프를 포함하는 많은 방법과 장치들이 사용되어 왔다. 이러한 방법들은 기술 민감도와, 설비 난이도와, 케이블의 특별한 크기 또는 형상에 대한 제한, 또는 특수 공구에 대한 필요성으로 인해 일반적으로 불만족스러웠다. 또한, 이러한 많은 방법은 밀봉부 및/또는 케이블을 파손하지 않은 채 재진입할 수 없는 밀봉부를 제공했다.

다수의 긴 케이블들이 특별한 작업을 위한 길이로 절단되도록 설계되며, 따라서 케이블 단부가 쉽게 밀봉될 것을 요한다. 긴 가열 케이블을 사용하는 몇몇 작업에서, 케이블 단부의 조건을 주기적으로 제어하고, 케이블의 전압을 점검하며, 그리고/또는 케이블의 연속성을 제어하기 위해 단부 밀봉부가 재진입 가능한 것이 특히 중요하다. 이러한 케이블의 단부를 보호하기 위한 종래의 단부 캡과 밀봉 장치는 공지되어 있다. 예컨대, 각각 본 명세서에서 인용 설명되는 미국 특허제4,751,350호(이튼) 및 제4,877,943호(오이와)와, 출원 계류 중이고 일반 양도된 미국 특허 출원 제08/384,164(에드워드 등, 1995년 2월 6일자 출원; 1996년 2월 5일자 대응 국제 출원 제US96/01511호)에 개시된 것을 참조하라. 이러한 단부 캡은 종종 케이블이 단부 캡으로부터 빠지는(pullout) 것을 방지하기 위해 케이블을 잡는 역할을 하는 하나 이상의 물림 부재(gripping members)를 갖는다. 물림 부재는 일반적으로 케이블 및/또는 단부 밀봉부의 파손 없이는 재진입이 안되게 한다. 또한, 이러한 단부 캡 부품은 종종 습기에 대한 장벽을 제공하기 위해서 겔(gel) 성분으로 충전된다. 그렇지만, 겔로 충전된 단부 캡 부품은 가열 케이블이 고온 조건에서 반복적으로 노출되는 조건 하에서 사용하기에는 적합하지 않을 수 있다. 이러한 조건하에서, 겔은 열적으로 불안정할 수 있으며, 단부 캡을 파손시키고 그리고/또는 단부 캡으로부터 누출되어서 밀봉성을 파손시킨다. 고온에서 좋은 열적 성질을 나타내는 그리스와 같은 밀봉제가 강성 단부 밀봉에 사용되면, 온도 변화로 인한 체적 변화는 케이블 및/또는 강성 덮개에 수축을 일으키고, 누출 통로를 발생시켜서 밀봉 특성을 파손한다.

본 발명은 밀봉 장치, 특히 긴 가열 케이블용 밀봉 장치에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 제1 태양에 따른 장치의 부품의 분해도이다.

도2a 및 도2b는 각각 캡을 조이기에 앞서 삽입된 케이블을 구비한 본 발명의 제1 태양에 따른 장치의 평면도 및 선 IIB-IIB를 따라서 취한 단면도이다.

도3a 및 도3b는 각각 도2a 및 도2b의 장치의 캡과 하우징이 조여진 후 장치의 평면도 및 단면도이다.

도4는 본 발명의 제1 태양의 장치의 용기의 사시도이다.

도5는 도4의 선 V-V을 따라서 취한 용기의 단면도이다.

도6은 본 발명의 제2 태양의 장치의 평면도이다.

도7은 도6의 선 VII-VII을 따라서 취한 용기의 단면도이다.

도8은 긴 케이블이 삽입된 후 본 발명의 제3 태양의 장치의 사시도이다.

도9는 도8의 선 IX-IX을 따라서 취한 용기의 단면도이다.

도10은 본 발명의 제3 태양에 따른 장치의 다른 실시예의 평면도이다.

출원인은 온도 변환 주기 동안에 팽창 수축하는 능력을 갖는 가요성 용기에 그리스와 같은 밀봉제가 함유된 경우, 고온에 반복적으로 노출된 후에도 뛰어난 내습성을 갖는 재진입가능한 단부 밀봉이 제공될 수 있음을 알게 되었다. 따라서 본 발명의 제1 태양은,

(1) (a) 제1 개방단 및 제2 개방단과 (b) 하우징 내부에 위치된 변형 완화요소를 포함하는, 일반적으로 원통형인 하우징과;

(2) (i) 일반적으로 관상형이며 (ii) 내면 및 외면을 가지며 (iii) 제1 개방단 및 제2 폐쇄단을 가지며 (iv) 밀봉제를 포함하는 케이블 단부 위에 위치될 수 있는 가요성 용기와;

(3) (a) 제2 개방단의 하우징과 결합될 수 있으며 (b) 가요성 용기를 덮을 수 있는 캡(cap)을 포함하는, 긴 케이블의 단부를 밀봉하기 위한 장치를 제공한다.

제2 태양에서, 본 발명은,

(A) 캡이 (a) 제2 개방단의 하우징과 결합되어 있고 (b) 가요성 용기를 덮는 본 발명의 제1 태양에 따른 장치와,

(B) 하우징의 제1 개방단을 관통해서 삽입되며 변형 완화 요소 및 가요성 용기와 직접 접촉하는 긴 케이블의 단부를 포함하는 조립체를 제공한다.

출원인은 또한 예컨대, 케이블에 전기 접속을 형성하는 데 사용하기 위해 밀봉 장치의 부품들이 긴 케이블의 밀봉부에 사용될 수 있음을 알게 되었다. 출원인은 가요성 용기가 적절하게 설계될 때 긴 가열 케이블의 저항성 가열 요소에 밀봉을 제공할 수 있으면서도, 긴 도체에 대한 접근을 허용하며, 계속해서 전력 공급원, 다른 가열 케이블, 또는 전력 케이블에 전기 접속될 수 있음을 알게 되었다. 이 장치에서는 종래의 열 수축성 시스템과 달리 긴 도체의 교차(crossing)가 방지되며, 설치가 빠르며 기술 민감도가 없고, 토오치(torch) 또는 가열 건이 필요치 않다. 이 제3 태양에서, 본 발명은, (A) 제1 및 제2의 긴 전극과 (B) 상기 전극 사이에 병렬 연결된 다수의 저항성 가열 요소를 포함하는 긴 가열 케이블의 코어를밀봉하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는 가요성 용기를 포함하고;

상기 가요성 용기는, (1) (a) 일반적으로 관상형이며 (b) 외면과 적어도 하나의 리브를 갖는 내면을 가지며 (c) 케이블이 삽입될 수 있는 제1 개방단과 제2 부분 폐쇄단를 가지며 (d) 밀봉제를 포함하는 제1 부분과 (2) (a) 제1 부분의 제2 단부에 부착되며 (b) 제1 긴 전극을 삽입하는 데 적합한 제1 레그부 및 제2 긴 전극을 삽입하는 데 적합한 제2 레그부를 포함하는 제2 부분을 포함하는 장치를 제공한다.

본 발명의 밀봉 장치는 임의의 긴 케이블의 단부를 밀봉하는 데 사용될 수 있으며, 자기 억제 스트립 가열기 또는 무기물 절연 가열 케이블과 같은 전기 가열 케이블과, 전력 케이블 또는 코드, 또는 접지된 전력 리이드(lead)를 포함한다. 밀봉 장치에 사용하기에 특히 적합한 긴 전기 가열 케이블은 제1 긴 전극 및 제2 긴 전극과, 이들 전극 사이에 병렬 연결된 다수의 저항성 가열 요소와, 전극과 가열 요소를 둘러싸는 적어도 하나의 절연 자켓을 포함하는 것이다. 절연 자켓은, 비록 중합체 브레이드(braid) 또는 중합체 테이프가 사용될 수도 있지만 일반적으로 연속 중합체층 형상의 중합체이다. 몇몇 작업에서, 중합체성 절연 자켓이 제2 층, 예컨대 폴리에스테르 테이프와 같은 제2 중합체성 절연층, 또는 알루미늄화 폴리에스테르와 같은 금속화 테이프에 의해서 둘러싸이게 된다. 가열 케이블은 종종 절연 자켓을 둘러싸는 선택적 접지 브레이드 및 선택적 제2 층을 포함한다. 금속 접지 브레이드는 가열 케이블을 전기적으로 접지시키며, 또한 기계적 강도 및 내마모성을 제공한다. 금속 접지 브레이드가 존재하는 경우에, 이것은 일반적으로 브레이드된 금속 와이어 형상이며, 가요성이 임계값이 아닌 적용에서도, 예를 들어 외피 또는 금속 테이프인 다른 유형의 금속 층을 사용하는 것이 가능하다. 몇몇 적용에서, 접지 브레이드 자체는 가열 케이블에 환경적 및 전기적 절연을 제공하기 위해서 외부 절연 자켓에 의해서 둘러싸인다. 특히 적절한 가열 케이블은 전극들이 긴 와이어이며 가열 요소들이 도전성 중합체 성분을 포함하는 자기 조절 스트립 가열기이다. 종종 긴 와이어를 둘러싸는 도전성 중합체 성분은 종종 코어로서 지칭된다. 자기 조절 가열기는 미국 특허 제3,858,144호(베다르드 등), 제3,861,029호(스미스-요한센 등), 제4,017,715호(휘트니 등), 제4,242,573호(배트리왈라), 제4,334,148호(캄페), 제4,334,351호(소포리), 제4,426,339호(카마쓰 등), 제4,459,473호(카마쓰), 제4,571,188(미질리 등), 및 제5,111,032호(배트리왈라 등)에 개시되어 있으며, 여기에 개시된 것은 본 명세서에서 인용 설명되고 있다. 가열 케이블은 비록 다른 기하학적 구조, 예컨대, 곡면형, 계란형, 또는 타원형도 본 발명의 밀봉 장치에 의해서 효율적으로 밀봉될 수 있지만, 일반적으로 2개의 평행한 면들을 갖는 일반적으로 대략 직사각형의 단면을 갖는다.

본 발명의 제1 태양에 따른 장치의 하우징은, 비록 하우징의 외부 및/또는 내부가 하우징의 다른 구역에서 형상이 변화될 수 있지만, 예를 들어 관상형 또는 직사각형인 일반적으로 원통형이다. 예컨대, 하우징은 일반적으로 한 부분에서 원형이며, 다른 부분에서는 일반적으로 기판 상의 위치결정을 위해 더 실질적인 기부를 제공하기 위해서 기판과 접하는 직사각형이다. 하우징은 긴 케이블의 삽입에 적절한 제1 개방단과 캡에 부착하기에 적절한 제2 개방단을 구비한다. 하우징은 또한 단일 조각일 수 있으며, 이것은 또한 다수의 조각으로 조립된 영구 구조일 수 있거나, 분해 또는 결합된 구조로 존재할 수 있는 제1 및 제2 하우징 부재를 포함할 수 있다. 분해된 형상에서, 하우징 부재들은 개별적 조각일 수 있거나 또는 예컨대, 힌지, 스트립 또는 스냅 핀으로 결합될 수 있다. 결합될 때, 2개의 하우징 부재들은 직접적으로 또는 예컨대 가스켓과 같은 밀봉 부재를 통해 서로 접촉되며, 이러한 결합된 구조에서 2개의 하우징 부재들은 대향 단부에서 제1 및 제2 개구를구비하는 하우징을 형성한다. 비록 강도를 제공하기 위해서, 리브, 보스, 또는 외부 홈이 제공될 수 있지만, 하우징의 벽 두께는 일정할 수 있다.

하우징의 제1 개방단은 기판에 가장 가까운 것이다. 기판이 파이프인 경우에, 제1 개방단은 파이프의 곡률을 수용하기 위해서 예컨대, 만곡된 형상일 수 있다. 또한, 제1 개방단의 둘레는 케이블이 용이하게 삽입될 수 있도록 하기 위한 만입된(indented) 영역을 가질 수도 있다. 제1 개방단을 포함하는 하우징의 구역은 예를 들어 파이프 어댑터, 라이트(light), 또는 온도 조절 장치와 같은 전자 부품인 케이블 이외의 요소의 삽입을 허용하도록 설계될 수 있으며, 개방 단부는 이에 따른 형상일 수 있다. 하우징을 기판에 고정시키는 것을 보조하는 스트랩 또는 코드의 삽입을 위해 슬롯들이 제1 개방단 가까이 제공될 수 있다.

하우징의 제2 개방단은 캡과의 결합을 수용하도록 형성된다. 양호하게는 제2 개방단에 가까운 하우징의 내면 또는 외면 둘 중 하나에는 캡 상의 내외면과 결합하는 나사가 구비된다.

하우징은 비록 일반적으로 63.5 내지 254 mm(2.5 내지 10 inch)의 높이를 갖지만 임의의 길이일 수 있다. 많은 작업에서, 캡이 하우징 상에 위치되고 하우징이 기판 상에 설치될 때 기판 상에 있을 수 있는 임의의 절연물 위로 캡이 노출되어서 보이기에 충분한 높이가 바람직하다. 하우징의 직경은 하우징으로 삽입된 부품에 따라서 변경될 수 있지만, 일반적으로 12.7 내지 76.2. mm(0.5 내지 3 inch)이다.

변형 완화 요소가 하우징 내에 위치된다. 변형 완화 요소는 케이블이 조립된 장치로부터 용이하게 빠져나올 수 없도록 케이블을 충분한 강도로 제 위치에 유지하는 역할을 한다. 일반적으로, 적어도 11.4 Kg(25 pound), 양호하게는 적어도 13.6 Kg(30 pound), 특히 적어도 15.9 Kg(35 pound)의 "빼는 힘"이 일반적인 사용에서 요구된다. [빼는 힘은 1979년 9월판, 팩토리 뮤츄얼 어푸루벌 스탠다드(Factory Mutual Approval Standard), 분류 번호 제3820호, 섹션 5.2.5에 개시된 내용에 따라서 측정될 수 있으며, 그 내용은 본 명세서에서 인용 설명되고 있다. 이 시험에서 삽입된 케이블의 단부 상에 예를 들어, 15.9 Kg(35 pound)인 공지된 중량물이 1분 동안 180도의 각으로 달려있다. 그후 중량물은 제거되어서, 장치로부터의 미끄럼 발생 여부와, 또는 케이블 자켓의 절단 또는 마모의 발생 여부를 판자하기 위해서 케이블이 측정된다.] 양호한 실시예에서, 변형 완화 요소는 현존하는 임의의 그로밋의 축방향 통로와 정렬된 중심 개구를 갖는 기부 요소를 포함한다. 기부 요소의 형상은 변형 완화 요소가 하우징의 내벽과 접촉되어 유지되도록일반적으로 하우징 내부의 형상과 일치한다. 이러한 접촉을 보장하기 위해서, 기부 요소는 기부 요소와 하우징의 내벽 사이의 간극을 충전시키는 역할을 하는 오-링(O-ring)이나 가스켓을 포함할 수도 있다. 하우징 내에서 변형 완화 요소를 배향시키는 역할을 하고 제공된 임의의 그로밋을 고정시킬 수 있는 제1 및 제2 위치결정 아암이 기부 요소에서 제1 개방단쪽으로 연장된다. 각각 단부에 물림 부재를 포함하는 제1 및 제2 물림 아암이 기부 요소에서 제2 개방단쪽으로 연장된다. 케이블을 제 위치에 유지시키는 역할을 하는 물림 부재는 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 케이블과 접촉하는 물림 부재 부분은 평활할 수도 있거나 또는 리브나치형부를 포함할 수 있다. 치형부가 제공되면, 치형부는 케이블과의 접촉을 개선시키기 위해 중합체로 절연된 케이블의 외부 자켓을 관통할 수 있다. 위치결정 아암과 물림 아암 모두는 다양한 크기의 그로밋 및/또는 케이블을 수용하기 위해서 기부 요소로부터 만곡하는 능력을 갖는다. 또한, 물림 아암은, 캡이 하우징과 결합될 때 서로에 대해서 힘을 받기에 충분한 가요성이 있어야만 한다. 하우징의 내부 형상과 케이블에 따라서, 2개 이상의 위치결정 아암 및 물림 아암이 있을 수 있다. 예컨대, 곡면 케이블은 2개보다는 3개의 물림 아암에 의해서 좀더 견고하게 유지될 수 있다. 변형 완화 요소는 변형 완화 요소를 형성하기 위해서 서로 부착될 수 있는, 예를 들어 기부 요소 및 위치결정 아암인 개별 부품 또는 단일 조각일 수 있다.

대부분의 적용에서, 그로밋으로 형성될 때 축방향으로 압축될 수 있는 탄성 중합체 재료로 제조된 적어도 하나의 그로밋이 하우징 내로 삽입된다. 적절한 재료는 비닐리딘 플루오라이드/헥사플루오르플로프로필렌 공중합체(Vinylidene fluoride/hexafluoropropylene copolymer)와 같은 플루오르화 재료와, 네오프렌을 포함한다. 최고 150℃ 또는 종종 그보다 높은 온도에서도 거의 변형되지 않는 실리콘 러버가 높은 온도에서 사용하기에 특히 적합하다. 그로밋은 삽입된 케이블의 접촉 및 물림을 허용하는 임의의 형상을 가질 수 있다. 양호한 그로밋은, 케이블이 통과하는 축방향 통로가 그로밋의 단부로부터 내부 중심 구역으로 내향 테이퍼된 제1 및 제2 내단부 구역을 갖는 "모래 시계" 형상을 갖는다. 내부 중심 구역은 사실상 일정한 단면 구역일 수 있다. 압축될 때, 이러한 그로밋은 변형 완화 요소를 위한 종방향 부품과 방사상 부품 모드를 제공한다. 이러한 그로밋은, 그 내용이 본 명세서에서 인용 설명되는 한 예로서 미국 특허 제5,025,699호(터커)에 설명되고 있으며, 다양한 크기의 케이블이 그로밋에 삽입되도록 한다. 그로밋의 내면은 평활하거나 리브가 형성될 수 있다. 그로밋의 축방향 통로는, 비록 많은 적용에서 타원형 통로가 다양한 크기의 케이블을 잡는 데 적절하지만 예를 들어 곡면 또는 타원형인 임의의 형상일 수 있다. 따라서 하나의 크기의 하우징은 다수의 다양한 크기의 케이블에 사용될 수 있다. 비록 그로밋은 변형 완화 요소 및 제2 개방단 사이에 있을 수 있지만, 그로밋은 일반적으로 변형 완화 요소와 제1 개방단 사이에 위치된다. 몇몇 적용에서, 2개의 그로밋이 제공되며, 하나는 변형 완화 요소 위에 하나는 변화 완화 요소의 아래에 위치된다. 하우징 내의 삽입된 케이블과 그로밋의 체적은 케이블과 그로밋이 압축되는 하우징 공동의 자유 체적보다 작다는 것은 중요하며, 따라서 그로밋을 그 벌크 모듈러스(bulk modulus)에 대해서 압축-축방향의 변형 완화 요소를 적절하게 변위시키기 위해 과도한 힘을 필요로 할 수 있다-할 필요가 없다.

사실상 케이블의 단부를 덮는 부품은, 본 발명의 제1 태양에 따른 장치가 결합된 형상일 때, 하우징 내에서 변형 완화 요소와 제2 개방단 사이에서 변형 완화 요소와 접촉되는 위치에 있는 가요성 용기이다. 용기는 일반적으로 관상형이며, 케이블이 삽입될 수 있는 제1 개방단과, 캡의 폐쇄 단부로 배향된 제2 폐쇄단을 포함한다. 용기는 전력 리이드와 같은 곡면 케이블에 적합한 형상의 단면이 거의 원형이거나, 몇몇 달걀 형상 가열 케이블에 적합한 형상의 단면이 거의 타원형이거나, 단면이 거의 직사각형일 수 있으며, 다른 적절한 형상일 수 있다. 몇몇 적용에서, 용기는 케이블이 하나의 용기로 삽입되는 것과, 다른 부품이 제2 용기로 삽입되는 것을 허용하는 "이중" 용기의 형상일 수 있다. 다른 실시예에서, 용기는 전기적 연속성을 판단하기 위해서 라이트 또는 다른 전기 부품을 포함할 수 있다. 용기의 제1 개방단은 삽입된 케이블을 받아들이기 위한 형상과 크기로 되어 있다. 비록 몇몇 작업에서, 케이블을 고정하고 설치된 밀봉제를 함유하기 위해서 개구에 립(lip)이 있을 수 있음에도 불구하고, 개방 단부는 삽입 용이성을 위해서 제2 폐쇄단쪽으로 내향 테이퍼될 수 있다. 케이블이 용기로부터 제거될 때 케이블과 접촉하고 밀봉제를 벗겨 내기 위해서 적어도 하나의 리브가 용기의 내면 상에 제공되는 것이 적합하다. 일반적으로 적어도 한쌍의 리브가 존재하며, 양호하게는 2쌍 이상이 있다. 각 쌍의 리브는 용기의 상부 및 저부 내면 상에서 서로에 대해 직접적으로 대향될 수 있거나, 또는 오프셋될 수 있다. 리브는 케이블과 접촉할 수 있도록 충분히 길어야 하며, 단일 크기의 용기를 사용하여 많은 다양한 크기의 케이블을 수용하기 위해서, 리브는 증대되는 길이로 될 수 있다. 리브는 용기의 내면 상이나 또는 용기 내에 위치된 개별적인 삽입부 상에 직접적으로 위치될 수 있다. 용기의 길이는 케이블의 적어도 6.4 mm(0.25 inch), 양호하게는 적어도 12.7 mm(0.5 inch), 특히 적어도 19.1 mm(0.75 inch), 특히 적어도 25.4 mm(1.0 inch)의 삽입을 허용하기에 충분하다. 몇몇 적용에서, 용기는 충분히 길어서 케이블 단부뿐만 아니라 라이트 또는 다른 부품 위에 위치결정되는 것을 허용할 수 있다.

용기는 가요성이 있으며, 케이블이 열 사이클에 노출될 때 팽창 수축될 수있다. 용기는 양호하게는 예를 들어, 에틸렌/프로필렌/디엔 러버(diene rubber), 또는 실리콘 러버와 같은 러버를 포함하는 탄성 중합체이다. 우수한 열적 안정성(즉, 최고 150℃, 양호하게는 최고 200 ℃)과 우수한 내용해성을 얻기 위해서, 탄성 중합체가 실리콘 러버 또는 플루오르 실리콘 러버인 것이 바람직하다. 색소와 안정화물을 포함하는 충전제가 용기를 형성하는 재료에서 제공될 수 있다.

삽입된 케이블과 접촉하고 열 사이클 동안에 접촉을 유지하기에 충분한 점성을 갖는 밀봉제가 용기 내에 함유된다. 또한, 밀봉제는 습기나, 유체, 및 먼지 입자들이 케이블 단부와 접촉하는 것을 방지하는 역할과 전기 절연체로서의 역할을 한다. 온/오프(on/off) 사이클 동안에 삽입된 케이블의 열 사이클, 주변 온도의 변화 또는 기판 온도의 변화로 인해 밀봉제가 팽창 수축할 때, 체적 변화는 밀봉제가 강성 용기에서와 같이 그 용기로부터 배어나오지 않도록 하는 방식으로 수용된다. 따라서, 뛰어난 밀봉이 밀봉제와 케이블 사이에 유지된다. 밀봉제는 임의의 적절한 재료일 수 있지만, 최고 150℃, 양호하게는 최고 200 ℃의 온도에서 우수한 열적 안정성을 갖는 그리스가 양호하다. 그리스는 액체 윤활유에서 농화제(thickening agent)를 포함하는 고체 또는 반유체성 윤활유이다. 이러한 그리스는 종종 클레이 또는 실리카(silica)와 같은 충전제를 포함한다. 실리콘 또는 플루오르 중합체 계열의 그리스가 바람직하다. 미연방 윤활유 등급 지수가 적어도 2인 그리스가 사용하기에 적절하다. 그리스가 케이블에 필요한 작동 온도에 노출될 때 압축 설정을 하지 않는 것이 바람직하다. 양호한 그리스는 실리카를 함유하는 틱소트로피성 실리콘 페이스트(thixotropic silicone paste)와, 테트라플루오르에틸렌의 텔로머가 충전된 퍼플루오르알킬폴리에테르 오일이다. 팽창 및/또는 연화시키기 위해 오일이나 유체가 그리스에서 용기로 이동하지 않도록 그리스가 용기를 형성하는 재료와 호환될 수 있는 것이 중요하다. 따라서, 실리콘 러버를 포함하는 용기는 실리콘 페이스트가 아니라 퍼플루오르알킬폴리에테르 윤활유와 사용되는 반면에, 플루오르실리콘을 포함하는 용기는 실리콘 페이스트, 또는 퍼플루오르알킬폴리에테르 윤활유와 사용되는 것이 바람직하다. 비록 밀봉제가 임의의 수단에 의해적용될 수 있지만, 제조 용이성을 위해서 밀봉제가 펌핑(pumping) 가능한 것이 바람직하다. 용기는 밀봉제의 체적의 양호하게는 적어도 30%, 특히 적어도 40%, 특히 적어도 50%가 충전된다.

몇몇 작업에서, 강성 밴드(band)가 다양한 크기의 케이블에 적절한 압축을 제공하기 위해서 리브 영역에서 용기의 외면을 둘러싼다. 밴드는 금속, 세라믹, 또는 예를 들어 폴리페닐술폰 또는 폴리페닐렌 산화물과 같은 공업용 플라스틱인 고강도 중합체로 제조된다. 밴드의 두께는 용기를 제조하는 재료의 강도에 의해서 결정된다. 밴드의 길이는 하우징의 내부 상에서 리브를 덮기에 충분하지만, 하우징의 팽창을 하우징의 전체 길이 아래로 제한할 만큼 크지는 않다. 용기에 밴드를 부착하는 것을 보조하기 위해서, 용기의 연장부, 즉 "꼬리"가 용기의 폐쇄단에 형성될 수 있다. 이러한 연장부는 캡이 하우징과 완전히 결합될 때, 용기로부터 떨어진 연장 구역의 단부가 캡의 폐쇄단의 내면과 접촉하는 크기로 될 수 있다.

하우징을 캡과 결합시키기 전에 용기가 하우징에 위치될 때, 용기는 양호하게는 케이블의 설정을 위해서 용기가 적절하게 위치되도록 하는 가요성 부착 스트랩에 의해서 변형 완화 요소에 부착된다. 또한, 용기는 캡 내에 위치될 수 있으며, 따라서 캡이 하우징과 결합될 때, 용기는 변형 완화 요소의 위치로 오게 된다.

본 발명의 제1 태양에 따른 밀봉 장치는 또한 하우징의 제2 개방단과 결합될 수 있는 캡을 포함한다. 비록 임의의 적절한 결합 수단이 캡을 하우징에 결합시키기 위해 사용될 수 있지만, 양호하게는 캡은 하우징의 나사에 결합되는 크기인 캡의 개방단에 나사를 구비한다. 캡을 소정 위치에 나사 결합시킴으로써, 변형 완화 요소는 기판쪽으로의 하향 압력에 의해서 결합되고 그로밋은 압축된다. 캡과 하우징 사이의 봉합선이 밀봉되고 습기 침투의 방지를 보장하기 위해서, 캡은 또한 오-링을 포함할 수 있다. 양호한 실시예에서, 오-링은 캡의 외면 상에, 나사에 인접해서, 캡의 폐쇄된 단부와 나사 사이에 위치된다. 캡이 소정 위치에 나사 결합될 때, 오-링은 밀봉부를 형성하도록 압축된다. 캡의 길이는 나사에 대해 적절한 공간을 제공할 뿐만 아니라, 케이블이 설치될 때 용기를 완전하게 덮을 수 있기에 충분하다. 부품들을 사용 전에 서로 유지시키기 위해 그리고 설치의 용이성을 위해서, 캡은 가요성 스트랩에 의해서 하우징에 부착될 수 있다. 가요성 스트랩뿐만 아니라 캡은 장치를 기판 상에 위치시키는 것을 조력하기 위해 밝게 채색될 수 있다. 캡은 강도를 위해서 내면 또는 외면 상에 리브 또는 보스를 포함할 수 있다.

하우징과 캡은 절연성 금속 또는 세라믹으로 이루어질 수 있지만, 본 명세서에서 인용 설명되는 1989년 전기 전자 공학 연구소의 "충격 테스트"(Test 5.1.6)인, IEEE Test 515-1989와 같은 시험에 의해서 측정된 바와 같이, 최종 밀봉 장치 모양으로 형성될 때, 적어도 6.78 J(5 foot-pound), 양호하게는 13.56 J(10 foot-pound)의 충격 강도를 갖는 중합체로 양호하게 이루어질 수 있다. 양호한 중합체는 경량이며, 사출-또는-트랜스퍼 성형이나 또는 유사한 제조 기술에 의해서 형성될 수 있으며, 소정의 단속적 또는 연속적 사용 온도를 견딜 것이다. 적절한 중합체로서는 폴리페닐술폰, 폴리페닐렌 산화물, 및 다른 공업용 플라스틱을 포함한다. 중합체는 유리 또는 흑연 섬유 또는 입자들과 같은 충전제, 색소, 열적 또는 자외선 안정성을 위한 안정제, 가공 보조물 및 방염제를 포함하는 다른 성분들을 함유할 수 있다.

본 발명의 제1 태양에 따른 밀봉 장치는 긴 케이블을 포함하는 조립체의 일부로서 사용될 수 있다. 케이블이 전기 가열 케이블을 포함할 때, 용기로 들어가는 케이블 구역을 둘러싸는 브레이드(braid) 구역과, 브레이드의 이 구역을 덮는 임의의 외부 절연 자켓도 하우징으로 삽입되기 전에 제거되는 것이 양호하다.

본 발명의 제1 태양에 따른 장치는 3단계의 작동으로 사용하기가 용이하다. 외부 절연 자켓과 브레이드(제공되는 경우)의 적절한 길이를 제거하여 케이블 단부를 준비한 후, 케이블이 하우징으로 삽입된다. 용기는 그후 케이블 단부 위에 위치된다. 최종적으로 캡은 하우징과 결합된다. 일단 조립되면, 이 장치는 케이블 단부의 상태를 감시하고 계속해서 점검할 수 있도록 재진입될 수 있는 것이 중요한 특성이다.

본 발명의 제1 태양에 유용한 가요성 용기는 가열 케이블의 긴 전극에 전기적 또는 물리적 접속의 형성을 허용하는 장치에 사용되도록 변형될 수 있다. 따라서, 이러한 면에서, 일반적으로 도전성 중합체 성분을 포함하는 코어는 긴 전극으로부터 벗겨질 수 있으며, 전극은 용기로 삽입된다. 이 실시예에서, 가요성 용기는 일반적으로 관상 형상의 제1 부분을 포함한다. 제1 부분은 가열 케이블의 삽입에 적절한 형상과 치수를 갖는 제1 개방단과, 제2 부분 폐쇄단을 갖는다. 긴 제1 전극의 삽입에 적절한 제1 레그부와 긴 제2 전극의 삽입에 적합한 제2 레그부를 포함하는 제2 부분이 제2 단부에 부착된다. 제2 부분은 또한 임의의 긴 다른 전극들을 삽입시키기 위해 다른 레그부를 포함할 수 있다. 용기의 제1 부분과 제2 부분을 연결시키는 전이 영역은 직선일 수 있거나, 또는 전극들을 적절하게 위치시키기 위해서 2개의 부분 사이에 (그리고 몇몇 경우에는 제1 및 제2 레그부로 연장된) 테이퍼가 있을 수 있다. 코어 재료가 없는 긴 전극을 구비한 가열 케이블이 용기로 가능한 깊이 삽입될 때 전극들이 제1 및 제2 레그부에 위치되고 그로부터 연장되며 코어의 모서리가 제2 부분 폐쇄단 옆에 위치되도록 용기의 제1 부분과 제2 부분이 설계된다.

제1 부분은 삽입된 케이블과 접촉한 내면 상에 적어도 하나의 리브를 포함하며 케이블이 용기로부터 제거될 때 밀봉제를 벗겨 낸다. 본 발명의 용기에 대해 전술한 바와 같이 설명에서, 제1 부분은 양호하게는 한 쌍 이상의 리브를 포함하며, 이것은 상기에서 전술된 유형이다. 제1 부분은 또한 상술한 형식의 밀봉제를 포함한다.

양호한 실시예에서, 용기 외면의 적어도 일부분, 양호하게는 제1 부분의 외면은 상술한 바와 같이, 밴드에 의해서, 양호하게는 강성 밴드에 의해서 둘러싸인다.

전극의 삽입을 돕기 위해서, 제1 및 제2 레그부보다 작은 직경을 갖는 제거가능한 안내 튜브가 제1 및 제2 레그부로 삽입될 수 있으며, 양호하게는 전극을 삽입시키기 전에 용기의 제1 부분을 통해 삽입될 수 있다. 이들 안내 튜브는 양호하게는, 예를 들어, 플라스틱 또는 세라믹인 강성 재료로 제조되며, 전극과 밀봉제 사이의 접촉을 방지하면서 전극의 삽입을 허용한다. 제1 및 제2 레그부가 제1 및 제2 구역의 접합부에 근접한 내부 테이퍼된 구역을 포함하는 경우에, 테이퍼된 구역은 안내 튜브의 제거 전에 안내 튜브를 잡는다. 또한, 안내 튜브가 제거될 때, 제1 및 제2 레그부 상의 테이퍼 구역은 밀봉제가 없도록 안내 튜브를 닦아내는 역할을 한다. 결국, 제1 및 제2 레그부의 각각의 단부로부터 돌출한 전극 구역은 깨끗해질 수 있으며 전기 접속이 쉽다. 또한, 안내 튜브는 전극의 교차를 방지하고 전기 단선을 방지한다.

본 발명은 도면에서 도시되고 있으며, 도1은 본 발명의 밀봉 장치(1)의 분해 평면도이다. 제1 개방단(5) 및 제2 개방단(7)을 구비한 하우징(3)이 관념상 직사각형의 제1 구역(9) 및 원통형의 제2 구역(15)을 포함한다. 하우징이 기판 아래에 위치될 때 물 또는 다른 유체를 위해 선택적 배수관을 제공하기 위해서 녹-아웃 구멍(17)이 하우징(3)에 위치된다. 유사한 녹-아웃 구멍이 캡에 제공될 수 있다. 하우징(3) 기부의 직사각형 형상은 기판 상에 좋은 안정성을 제공하며 슬롯(11)은 기판에 부착하기 위해 스트랩 또는 코드가 통하여 지나가도록 한다. 도시된 바와 같이 "모래시계" 형상을 갖는 그로밋(23)이 제2 개방단(7)에 인접해서 위치된다. 변형 완화 요소(27)는 제1 및 제2 위치결정 아암(31, 33)과 제1 및 제2 물림아암(35, 37) 사이에 위치된 기부 요소(29)를 포함한다. 제1 물림 부재(39)는 제1 물림 아암(35)의 단부에 놓여 있으며, 제2 물림 부재(41)는 제2 물림 아암(37)의 단부에 놓여 있다. 가요성 용기(43)가 부착 스트랩(45)에 의해서 변형 완화 요소(27)에 부착된다. 용기(43)는 케이블의 삽입을 위한 제1 개방단(47)과 제2 폐쇄단(49)을 갖는다. 연장 구역(51)도 또한 도시된다. 압축 밴드(59)는 제1 개방단(47) 근처에서 용기(43)를 둘러싼다. 캡(61)은 제1 개방단(63) 및 제2 폐쇄단(65)을 포함한다. 제2 개방단(7)에 인접해서 하우징(3)의 내면 상의 나사와 맞는 크기로 된 나사(67)가 제1 개방단(63)의 근처에 위치된다. 캡(61)이 하우징(3)에 결합될 때 좋은 밀봉부를 보장하도록 설계된 오-링(69)이 나사(67)에 인접해서 위치된다. 외부 리브(71)는 캡을 하우징과 결합시키고 변형 완화 시스템을 작동시키기 위해 우수한 물림면을 제공한다. 하우징(3)의 제2 개방단을 둘러싸는 립(lip) 아래에 위치된 가요성 연결 스트랩(21)은 또한 캡(61)에 부착된다.

도2a 및 도3a는 캡(61)과 하우징(3)의 결합 전(도2a) 및 결합 후(도3a)의 본 발명의 장치(1)에 대한 평면도이다. 도2b 및 도3b는 각각 도2a 및 도3a의 선 IIB와 IIIB를 따라서 취한 장치(1)의 단면도이다. 여기에서 가열 케이블로 도시된 케이블(73)은 만입부(13)를 통해 제1 개방단(5)으로 삽입된다. 케이블 단부(75)는 변형 완화 요소(27)의 제1 및 제2 위치결정 아암(31, 33)과 접하는 그로밋(23)의 축방향 통로(25)를 통해 통과한다. [도시되지는 않았지만, 그로밋(23)은 기부 요소(29)의 저부로부터 돌출된 핀에 의해서 제 위치에 유지된다.] 그후 케이블 단부(75)는 기부 요소(29)의 개구를 통과하여 제1 및 제2 물림 부재(39, 41)에 의해서 물리게 된다. 케이블 단부(75)는 용기(43)의 제1 개방단(47)으로 삽입되며, 리브(57)와 접촉한다. 압축 밴드(59)는 리브(57) 위에 사전 위치된다. 연장 구역(51)은 캡(61)의 폐쇄단(65)으로 연장된다. 캡(61)과 하우징(3)이 완전히 결합될 때(도3a 및 도3b), 그로밋(23)은 그로밋의 테이퍼된 형상과 하우징의 공동으로 인해 방사 방향뿐만 아니라 축방향으로 압축된다. 또한, 제1 및 제2 물림 아암(35, 37)은 케이블의 측면들에 대해 압축되어서 제1 및 제2 물림 부재(39, 41)가 케이블(73)과 충분히 접촉하도록 한다.

도4는 용기(43)의 사시도이며 도5는 [연장 구역(51)을 도시하지 않고] 도4의 선 V-V을 따라서 취한 단면도이다. 용기(43)는 일반적으로 제1 개방단(47)과 제2 폐쇄단(49)을 구비한 관상형이다. 본 실시예에서 도시된 바와 같이, 제1 개방단(47)은, 예를 들어 원형 또는 직사각형인 다른 형상이 적합할 수도 있지만, 일반적으로 타원형의 구멍을 갖는다. 리브(57)가 내면(53)과 접촉하며, 압축 밴드(59)는 리브(57) 영역의 외면(55)과 접촉한다. 밀봉제(77)가 용기(43) 내에 포함된다.

도6은 본 발명의 제3 태양에 따른 장치(80)의 평면도이다. 가요성 용기(80)는 제1 부분(83)과 제2 부분(89)으로 제조된다. 제1 부분(83)은 제1 개방단(85)과 제2 부분 폐쇄단(87)을 갖는다. 제2 부분 폐쇄단(87)에서 접합된 제1 레그부(91)와 제2 레그부(93)가 제2 부분(89)으로부터 연장된다. 제1 및 제2 부분 사이의 전이 영역(111)은 테이퍼된다. 제1 개방단(85) 둘레의 리지 또는 모서리부(도시되지 않음)에 의해서 제 위치에 유지될 수 있는 강성 밴드(95)가 제1 부분(83)을 둘러싼다.

도7은 도6의 선 VII-VII을 따라서 취한 장치의 단면도이다. 내면(98)으로부터 연장된 리브(97)가 도시되어 있다. 강성 밴드(95)가 외면(99)을 둘러싼다.

도8은 긴 가열 케이블(101)이 삽입된 장치(80)의 사시도이며, 도9는 IX-IX 선을 따라서 취한 단면도이다. 각각 제1 및 제2 레그부(91, 93)의 소정 위치에 배치되기 전에 예컨대, 도전성 중합체인 코어 재료가 제1 전극(105) 및 제2 전극(107)으로부터 제거된다. 코어(103)는 코어(103)의 노출된 단부가 부분 폐쇄단의 내면과 접하도록 삽입된다. 리브(95)는 코어(103)와 접촉한다.

도10은 제1 및 제2 안내 튜브(115, 117)가 각각 제1 및 제2 레그부(91, 93)로 삽입되며 제1 부분(83)을 통과한 장치(80)의 평면도이다. 안내 튜브의 직경은 레그부의 직경보다는 작지만 제1 및 제2 전극의 직경보다는 크다.

본 발명은 임의의 적합한 실시예에 대해서 설명되고 있지만, 본 발명은 이로써 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 설명된 다양한 요소들이 적절하게 조합될 수 있으며, 본 발명은 첨부된 특허 청구의 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (9)

1. (1) (a) 제1 개방단(5) 및 제2 개방단(7)과, (b) 하우징 내부에 위치된 변형 완화 요소(27)를 포함하는, 일반적으로 원통형인 하우징(3)과;

   (2) (i) 일반적으로 관상형이며 (ii) 내면(53) 및 외면(55)을 가지며 (iii) 제1 개방단(47) 및 제2 폐쇄단(49)을 가지며 (iv) 밀봉제(77)를 포함하는, 케이블 단부 위에 위치될 수 있는 가요성 용기(43)와;

   (3) (a) 제2 개방단에서 하우징과 결합될 수 있으며 (b) 가요성 용기를 덮을 수 있는 캡(61)을 포함하는, 긴 케이블(73)의 단부(75)를 밀봉시키기 위한 장치(1)에 있어서,

   (a) 용기 내의 밀봉제는 그리스를 포함하며,

   (b) 상기 장치는 용기의 외면 주위에 위치 설정된 밴드(59)를 포함하며,

   (c) 상기 장치는 재진입 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징은, 하우징 내에 위치되며 변형 완화 요소와 접촉하는 그로밋(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용기는 (1) 하우징 내에서 변형 완화 요소와 접촉하며 위치되거나, 또는 (2) 캡에 삽입되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용기는 내면 상에 리브(57)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. (A) 제1항 또는 제2항에 따른 장치와,

   (B) 상기 하우징의 제1 개방단을 통해 삽입되며, 변형 완화 요소 및 가요성 용기에 직접 접촉하는 긴 케이블(73)의 단부(75)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
6. 제5항에 있어서,

   상기 긴 케이블은, (1) 제1 및 제2의 긴 전극과 (2) 상기 전극 사이에 병렬 연결된 복수개의 저항성 가열 요소와 (3) 상기 전극과 가열 요소를 둘러싸는 절연 자켓을 포함하는 전기 가열 케이블을 포함하며;

   상기 절연 자켓과 상기 케이블 단부는 가요성 용기 및 밀봉제와 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 조립체.
7. 제1항에 있어서, 상기 밴드는 강성 밴드인 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 용기는 탄성 중합체, 양호하게는 실리콘 또는 플루오르폴리머 탄성중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제1항에 있어서, 그리스는 실리콘, 플루오르실리콘 또는 퍼플루오르알킬폴리에테르 오일 그리스인 것을 특징으로 하는 장치.