CN102037624A - 金属护套的电缆组件 - Google Patents

金属护套的电缆组件 Download PDF

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CN102037624A CN200980117883.1A CN200980117883A CN102037624A CN 102037624 A CN102037624 A CN 102037624A CN 200980117883 A CN200980117883 A CN 200980117883A CN 102037624 A CN102037624 A CN 102037624A
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P·R·皮卡德
J·D·科兰杰洛
R·佩雷拉
C·J·德梅罗
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    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring

Abstract

一种金属包层电缆，该金属包层电缆包括在金属铠装的护套内的至少两个导体组件。每个导体组件具有电导体、围绕并且沿着电导体的每一个的长度延伸的绝缘层、布置在绝缘层周围的套层和沿电导体的每一个的长度布置在套层周围的聚合物保护层。接地/连接带材布置在电缆内并且与金属护套的内表面紧密接触。如果使用接地导体，则它处于与两个导体组件成组成电缆的关系或者沿电导体的长度布置并且金属护套布置在至少两个导体组件和接地导体上。

Description

金属护套的电缆组件
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年4月8日提交的美国临时申请No.61/043316；2008年4月9日提交的美国临时申请No.61/043546；和2008年5月30日提交的美国临时申请No.61/057795的优先权，所有这些临时申请在此通过引用整体并入。
技术领域
本发明涉及金属包层型电缆。更具体地，本发明涉及包括电导体的金属包层型金属电缆组件，每一个电导体具有常规绝缘层、套层和挤出的保护层。
背景技术
铠装电缆(“AC”)和金属包层(“MC”)电缆在各种类型的建筑应用中提供电布线。这些电缆的类型、使用和组成必须满足例如在国家电气规程
Figure BPA00001256401800011
中规定的某些标准。这些电缆将电导体容纳在金属铠装内。金属铠装可以是柔性的，使得电缆在安装期间和在安装之后在保护导体免受外部损害的同时能够弯曲。容纳电导体的铠装可以由钢或铝制成。典型地，金属铠装的护套由钢带形成，例如，该钢带沿电缆的纵向长度螺旋形卷绕以形成一系列互锁的“S”形部分。替代地，护套可以由平滑的或波状的金属制成。
通常，AC电缆和MC电缆具有不同的内部构造和工作特性并且受不同标准管理。例如，AC电缆制造成符合UL标准4并且可包含被单独地卷绕在纤维材料中的最多四(4)个绝缘导体，这些绝缘导体以左旋布线(left hand lay)组成电缆在一起。每个电导体覆盖有热塑性绝缘层和套层。导体布置在金属铠装或护套内。如果使用接地导体，则接地导体(i)在与热塑性绝缘的导体组成电缆之前分离地覆盖或包有纤维材料或(ii)与绝缘导体一起封闭在纤维材料中(对于热固性绝缘的导体)。在任一构造中，通过纤维材料防止裸露的接地导体接触金属铠装。另外，在AC型电缆中，连接带或连接线沿组成电缆的导体纵向地按长度方向布线并且该组件被送入铠装加工过程。连接带材与金属铠装或护套紧密接触，提供低阻抗故障返回路径以安全地传导故障电流。连接线是AC电缆特有的并且允许与连接带并排的外金属铠装提供低阻抗设备接地路径。
相比之下，MC电缆根据UL标准1569制造并且包括对电导体的数量没有限制的导体组件，该电导体具有特定的AWG(美国导线量规)。导体组件可包含接地导体。电导体和接地导体以左旋布线或右旋布线组成电缆在一起并且集体装入总覆盖物中。类似于AC电缆，该组件随后被送入铠装机，在铠装机中，金属带被螺旋形地施加在该组件周围以形成金属护套。如果欧姆阻抗满足UL1569要求，则连续的或波纹类型的MC电缆的金属护套可以用作设备接地导体。可以包括接地导体，该接地导体结合金属护套将满足UL欧姆阻抗要求。在这种情况下，金属护套和接地/连接导体将包括称为金属护套组件(metallic sheath assembly)的部分。
如上所述，现有技术的AC电缆包括电导体的每一个上的纤维覆盖物，并且如果使用接地导体，则纤维材料布置在接地导体和金属铠装的护套之间。MC电缆包括在组成电缆之后在所有电绝缘的导体和接地导体上的覆盖物，或者包括在组成电缆之后仅仅在结合的电绝缘导体上的覆盖物，而接地导体布置成在外部与这个总覆盖物分离。这种覆盖材料典型地为由聚丙烯或聚酯组成的非金属材料。
然而，这种覆盖材料不提供导体到导体的机械保护，当电缆安装在罩壳(诸如接线盒或面板)内时，它也不提供罩壳内的保护。因此，需要改进的MC铠装电缆，该MC铠装电缆向容纳在电缆组件内的导体提供附加的机械保护。
发明内容
本发明的示例性实施例涉及金属包层电缆。在示例性实施例中，金属包层电缆包括至少两个导体组件、接地导体和金属护套。每个导体组件具有电导体、围绕且沿每一个电导体的长度延伸的常规绝缘层和沿每一个电导体的长度布置在绝缘层周围的聚合物保护层。电导体也可以在绝缘层上具有套层。如果使用接地导体，则它与两个导体组件处于组成电缆的关系并且金属护套布置在至少两个导体组件和接地导体上。
附图说明
图1是根据本发明的示例性电导体组件的剖视图。
图1A是根据本发明的示例性电导体组件的剖视图。
图2是根据本发明的示例性MC电缆100的剖视图。
图2A是根据本发明的示例性MC电缆100的侧视平面图。
图3是根据本发明的示例性MC电缆200的剖视图。
图4A是根据本发明的实施例的示例性MC电缆300的剖视图。
图4B是根据本发明的实施例的示例性MC电缆400的剖视图。
图5是根据本发明的实施例的示例性MC电缆500的侧视平面图。
图6是根据本发明的实施例的示例性MC电缆600的剖视图。
图6A是根据本发明的实施例的示例性MC电缆600的侧视平面图。
图6B是根据本发明的实施例的示例性MC电缆的剖视图。
图7是根据本发明的实施例的示例性MC电缆700的剖视图。
图7A是根据本发明的实施例的示例性MC电缆700的剖视图。
图8是根据本发明的实施例的示例性MC电缆800的侧视平面图。
具体实施方式
现在将在下面参考附图更充分地描述本发明，在附图中示出本发明的优选实施例。然而，本发明可以以许多不同形式实施并且不应当解释为限于这里阐述的实施例。更确切地说，提供这些实施例使得本公开将彻底且完全，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在附图中，相似的附图标记始终指示相似元件。
图1是用于MC电缆的示例性电导体组件10的剖视图。电导体组件10包括成股的或实心的电导体12，该电导体具有常规的同心绝缘层14和布置在常规绝缘层14上的套层16。电导体12、绝缘层14和套层16限定
Figure BPA00001256401800041
Type THHN或THWN绝缘的导体，其中绝缘层14可以是PVC且套层16可以是尼龙。聚合物保护层18布置在套层16上，并且更具体地，被挤出在套层16上。保护层18是聚丙烯，但也可以由其它相当的材料制成，例如但不限于聚乙烯、聚酯等。保护层18可以是包括填充有气体的气穴的泡沫化的聚合物材料，该气体的一些或全部可以是惰性的。替代地，聚合物保护层18可以被挤出在绝缘层14上，如参考图1A描述的，并且也可以提供接地导体的适当定位和张紧，如下所述。保护层18也可以是易弯曲的以提供对金属护套内侧的表面或相邻布置的导体组件的表面的适形表面。
图1A是电导体组件15的剖视图，该电导体组件包括成股的或实心的电导体12，该电导体具有常规的绝缘层14和保护层18。与保护层18布置在套层16上的图1的导体组件10不同，导体组件15的保护层18布置在绝缘层14上。保护层18是聚丙烯，但也可以由其它相当材料制成，例如但不限于聚乙烯、聚酯等。保护层18可以是包括填充有气体的气穴的泡沫化的聚合物材料，该气体的一些或全部可以是惰性的。保护层18提供用来抵抗导体组件15的翘曲、压碎和刮擦的机械强度。
图2是MC电缆100的剖视图，该MC电缆包括金属护套30，该金属护套容纳电导体组件10A和10B和接地/连接(bonding)导体20。电导体组件10A-B具有与图1中示出的导体组件10相同的构造。金属护套30具有大体上圆形的横截面，厚度为大约0.010到大约0.040英寸。护套30可以形成为无缝连续护套，或者替代地由平的或成形的金属带形成，金属带的边缘被螺旋形地卷绕起来且互锁以沿电缆的长度形成一系列“S”形盘旋。以这种方式，金属护套允许电缆100具有足以安装在建筑物或结构内的特别的弯曲半径。护套也可以形成为不同于大体上圆形的形状，例如，矩形、多边形、椭圆形和类似的。护套30在电导体组件10A、10B和接地导体20的周围提供保护性金属覆盖层。
图2A是电缆100的侧视平面图，示出尺寸适于接收至少两个绝缘的电导体组件10A、10B以及至少一个接地/连接导体20的金属护套30。导体组件10A-B可包括例如No.12AWG实心电导体12A-B。每一个电导体组件10A-B分别包括保护层18A-B。保护层18A-B是适于挤出在导体12A-B的常规层(绝缘层14和套层16)周围的聚合物材料。接地/连接导体20布置在金属护套30内并且可以与导体组件10A-B组成电缆。替代地，接地/连接导体20可以不与导体组件组成电缆，而是沿金属护套30纵向延伸使得接地/连接导体20的纵向轴线平行于金属护套30的纵向轴线延伸。接地/连接导体20可以与金属护套30的内表面30A直接接触并且可结合护套30起作用以限定金属护套组件，该金属护套组件的欧姆阻抗值大约等于或低于成为设备接地导体(equipment grounding conductor)所必要的欧姆阻抗要求。替代地，接地/连接导体20可具有足以成为设备接地导体的欧姆阻抗。
图3是具有金属护套30的MC电缆200的剖视图，该金属护套30尺寸适于接收多个绝缘的电导体组件10A、10B和10C和至少一个接地/连接导体20。类似于与电缆100相关的导体组件，导体组件10A-C分别包括具有绝缘层14A-C和套层16A-C的电导体12A-C。保护层19A-C是适于围绕常规绝缘层14A-C和套层16A-C周围挤出的聚合物材料。套层16A-C分别布置在绝缘层14A-C和保护层19A-C之间。每个保护层19A-C具有带凹槽的或其它纵向延伸的形状，该形状提供导体组件10A-C以及接地/连接导体20之间的分离和张紧。以这种方式，每个保护层19A-C提供用来迫使接地/连接导体20靠着金属护套30的内表面30A的机构。同样，保护层19A-C为电导体12A-C提供用来抵抗翘曲、压碎和刮擦的机械强度。
图4A是MC电缆300的剖视图，该MC电缆包括布置在第一导体组件10A、第二导体组件10B和接地/连接导体20之间的空间内的纵向延伸的构件40。纵向延伸的构件40可以是以填充件、张力构件或强度构件的形式，并且具有大体上接近导体组件10A、10B和接地/连接导体20之间的空间的形状的横截面形状。绝缘的导体组件10A-B以及接地/连接导体20沿金属护套30纵向延伸，使得导体的纵向轴线与护套的纵向轴线平行地延伸。替代地，电导体组件10A-B和接地导体沿它们的纵向延伸的轴线以左旋或右旋的布线模式组成电缆在一起。类似于电缆100，接地/连接导体20可以与金属护套30的内表面30A直接接触并且可结合地起作用以限定金属护套组件，该金属护套组件的欧姆阻抗值大约等于或低于成为设备接地导体所必要的欧姆阻抗要求。
图4B是MC电缆400的剖视图，该MC电缆包括布置在第一导体组件10A、第二导体组件10B、第三导体组件10C和接地/连接导体20之间的空间内的纵向延伸的构件40。纵向延伸的构件40具有大体上接近可用在导体组件10A-C和接地/连接导体20之间以在其间提供间隔的任何适当形状(例如，矩形)的横截面形状。纵向延伸的构件40可以是以填充件、张力构件或屏蔽构件的形式，并且可包括向电缆400提供抗张强度的纤维或聚合物。同样，导体组件10A-C可以组成电缆在一起，同时接地/连接导体20在组成电缆的组件旁边延伸并且与金属护套30的内表面30A接触。替代地，导体组件10A-B和接地/连接导体20以左旋或右旋的布线模式组成电缆在一起。
在一个实施例中，导体组件10A-C可以布置成共面的关系，其中导体组件不组成电缆在一起。对于小于15’的电缆长度，这是允许的。此外，在MC型电缆的某些使用中，SZ绞扭器可用于为导体组件提供交替的布线模式。当导体组件布置成共面关系时，能够节省大约三分之一的组成电缆的导体长度。此外，金属护套内的平行电路和接地导体导致在绞扭的“组成电缆的”导体上每单位长度的电缆较小的导体阻抗，并且由于当端接时不必展开导体，也节省安装的时间。
图5是MC电缆500的侧视平面图，其中保护层19以由聚合物材料构成的保护套的形式施加在每个电导体组件10A、10B的常规绝缘层14(未示出)上。类似于电缆100、200、300和400，电缆500包括常规THHN或THWN导体，该常规THHN或THWN导体具有的绝缘层14和套层16布置在导体12和保护层或套19之间。保护套19可以是易弯曲的以提供对金属护套30的内表面30A的适形表面。保护套19可以是带凹槽的并且可沿其长度包含气泡以向电导体提供附加的保护。接地/连接导体20布置在金属护套30内并且可以与导体组件10A-B组成电缆。替代地，接地/连接导体20可沿金属护套30纵向延伸，使得接地/连接导体20的纵向轴线平行于金属护套30的纵向轴线延伸。接地/连接导体20可以与金属护套30的内表面30A直接接触，并且可结合护套30起作用以限定金属护套组件，该金属护套组件的欧姆阻抗值大约等于或低于成为设备接地导体所必要的欧姆阻抗要求。替代地，接地/连接导体20可具有足以成为设备接地导体的欧姆阻抗。
图6是MC电缆600的剖视图，该MC电缆600具有容纳在金属护套30内的绝缘的电导体组件10A、10B、10C，该金属护套尺寸适于接收这些组件。类似于上述电导体组件10，每个导体组件10A-C分别由具有绝缘层14A-C和保护层18A-C的电导体12A-C构造。保护层18A-C优选地由适于被挤出在套层16A-C上的聚合物材料形成。在这种构造中，导体组件中的一个，例如导体组件10C，可以是接地导体，其中金属护套不是MC电缆600的设备接地功能的一部分。然而，接地导体10C具有类似于导体10A和10B的绝缘层14C、套层16C和保护层18C。导体组件10A-C可以沿电缆600的长度以左旋或右旋的布线模式组成电缆在一起。替代地，导体组件10A-C可以布置成共面关系，其中导体组件不沿电缆600的长度组成电缆在一起。对于小于15’的电缆长度，这是允许的。此外，在MC型电缆的某些使用中，SZ绞扭器可用于为导体组件提供交替的布线模式。当导体组件布置成共面关系时，节省大约三分之一的组成电缆的导体长度。此外，金属护套内的平行电路和接地导体导致在绞扭的“组成电缆的”导体上每单位长度电缆较小的导体阻抗，并且由于当端接时不必解开导体，也节省安装的时间。
图6A是示出金属护套30的电缆600的侧视平面图，该金属护套尺寸适于接收具有电导体12和保护层18的三个绝缘的电导体组件10A、10B和10C。在这种构造中，接地导体10C的欧姆阻抗值大约等于或低于成为设备接地导体所必要的欧姆阻抗要求。替代地，并且如上面参考图2A和5所提及的，接地/连接导体(未示出)可以布置在电缆600内，该接地/连接导体与金属护套30的内表面30A接触。
图6B是电缆410的剖视图，该电缆包括容纳导体组件10A-C和接地/连接导体20的金属护套30。导体组件10A-C包括成股的或实心的电导体12A-C，电导体12A-C分别具有常规同心绝缘层14A-C、布置在常规绝缘层14A-C上的套层16A-C和布置在套层16A-C上的保护层18A-C。接地/连接导体20与金属护套30一起形成金属护套组件，该金属护套组件的欧姆阻抗值大约等于或低于成为设备接地导体所必要的欧姆阻抗要求。此外，导体组件10A-C中的一个，例如组件10C，可以是如上面参考图6描述的与金属护套30绝缘的接地导体。这种电缆构造特别适用于希望绝缘的接地导体的保健器材。
图7是具有金属护套30的电缆700的剖视图，该金属护套设计成合适尺寸以接收多个电导体组件10A-G。应当注意，虽然在图7中示出七个导体组件10A-G，但护套30内的导体组件的数量仅由护套的内直径和导体组件的直径限制。导体组件10A-G的每一个具有与上述导体组件10相同的构造，其包括导体12A-G、绝缘层14A-G、套层16A-G和保护层18A-G。导体组件中的一个，例如组件10G可以是接地导体。而且，保护层18A-G的每一个由适于共轴挤出的聚合物材料构造。在有波纹的或连续类型的MC电缆中，护套30可具有大约等于或低于成为设备接地导体所必要的欧姆阻抗要求的欧姆阻抗值。
图7A是具有金属护套30的电缆710的剖视图，该金属护套的尺寸适于接收多个电导体组件10A-G和接地/连接导体20。导体组件10A-G的每一个具有与上述导体组件10相同的构造，其包括导体12A-G、布置在导体12A-G上的绝缘层14A-G、布置在绝缘层14A-G上的套层16A-G和布置在16A-G上的保护层18A-G。同样，导体组件中的一个，例如组件10G，可以是与金属护套30绝缘的接地导体。这种电缆构造特别适用于希望绝缘的接地导体的保健器材。接地/连接导体20与金属护套30的内表面30A接触，接地/连接导体与金属护套30一起形成金属护套组件，该金属护套组件的欧姆阻抗值大约等于或低于成为设备接地导体所必要的欧姆阻抗要求。
图8是包括多个导体组件10A-C的电缆800的侧视平面图。导体组件10A-C的每一个包括导体12A-C、绝缘层(未示出)和以保护套的形式施加在绝缘层上的保护聚合物套19A-C。导体组件10A-C中的一个，例如组件10C，可以是接地导体。套层(未示出)也可以设置在保护套19A-C和常规绝缘层之间，如上面参考层16描述的。保护层可以是易弯曲的以提供对金属护套30的内表面30A或相邻布置的导体组件的表面的适形表面。
虽然已经参考某些实施例公开了本发明，但对所描述的实施例的许多修改、变化和改变是可能的而不偏离如所附权利要求中限定的本发明的领域和范围。因此，本发明不意图限于所描述的实施例，而是本发明具有由以下权利要求的语言及其等同物限定的全部范围。

Claims (20)

1.一种金属包层电缆，包括：
至少两个导体组件，所述导体组件的每一个具有电导体、围绕且沿所述电导体的每一个的长度延伸的绝缘层、沿所述电导体的每一个的长度布置在所述绝缘层周围的聚合物保护层；和
布置在所述至少两个导体组件上的金属护套。
2.根据权利要求1所述的金属包层电缆，还包括接地导体，所述接地导体具有电导体、布置在所述电导体周围的绝缘层和布置在所述绝缘层周围的保护层，所述接地导体的欧姆阻抗值大约等于或低于成为设备接地导体所必要的欧姆阻抗。
3.根据权利要求2所述的金属包层电缆，其中所述接地导体与所述至少两个导体组件处于组成电缆的关系。
4.根据权利要求1所述的金属包层电缆，还包括接地/连接导体，所述接地/连接导体布置在所述金属护套内并且沿所述电缆的长度与所述金属护套的内表面紧密接触。
5.根据权利要求4所述的金属包层电缆，其中所述金属护套结合所述接地/连接导体的欧姆阻抗值大约等于或低于成为设备接地导体所必要的欧姆阻抗。
6.根据权利要求1所述的金属包层电缆，其中所述金属护套包括螺旋形地缠绕在所述至少两个电导体组件周围的金属带，所述金属带的边缘互锁。
7.根据权利要求2所述的金属包层电缆，其中所述金属护套包括螺旋形地缠绕在所述至少两个电导体组件和所述接地导体周围的金属带，所述金属带的边缘互锁。
8.根据权利要求4所述的金属包层电缆，其中所述金属护套包括螺旋形地缠绕在所述至少两个电导体组件和所述接地/连接导体周围的金属带，所述金属带的边缘互锁。
9.根据权利要求1所述的金属包层电缆，其中所述聚合物保护层适于挤出在所述绝缘层周围。
10.根据权利要求1所述的金属包层电缆，还包括布置在用于所述至少两个导体组件的每一个导体组件的所述绝缘层和所述保护层之间的套层。
11.根据权利要求10所述的金属包层电缆，其中所述保护层适于挤出在所述套层周围。
12.根据权利要求10所述的金属包层电缆，其中所述保护层沿所述电导体的每一个的长度布置在所述套层周围。
13.根据权利要求1所述的金属包层电缆，其中所述保护层卷绕在所述绝缘层周围。
14.根据权利要求1所述的金属包层电缆，其中所述保护层是具有填充有气体的气穴的泡沫化的聚合物材料。
15.根据权利要求1所述的金属包层电缆，其中所述保护层在所述绝缘层周围具有不均一的横截面轮廓。
16.根据权利要求15所述的金属包层电缆，其中所述不均一的横截面轮廓被构造且布置成提供所述至少两个导体组件的分离。
17.根据权利要求15所述的金属包层电缆，还包括布置在所述金属护套内的接地/连接导体，其中所述不均一的横截面轮廓构造成提供靠着所述接地/连接导体的表面的弹性力并且构造成迫使所述接地/连接导体与所述金属护套的内表面紧密接触。
18.根据权利要求4所述的金属包层电缆，还包括布置在所述导体组件和所述接地/连接导体之间的纵向延伸的间隔构件，所述纵向延伸的间隔构件的横截面形状大体上接近所述导体组件和所述接地/连接导体之间的空间的形状。
19.根据权利要求18所述的金属包层电缆，其中所述纵向延伸的构件包括足以迫使所述接地/连接导体靠在所述金属护套的内表面上的弹性性质。
20.根据权利要求2所述的金属包层电缆，还包括布置在所述导体组件和所述接地导体之间的纵向延伸的间隔构件，所述纵向延伸的间隔构件的横截面形状大体上接近所述导体组件和所述接地导体之间的空间的形状。
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PB01 Publication
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