CN101572399B - 用于高压电缆的保护壳 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于至少一个高压电缆(1，2)的接头、端接或者交叉连接的保护壳(4)以及一种包括该保护壳的高压电缆。保护壳(4)包括强度特性良好的第一金属材料的第一材料部分(5，9)。保护壳(4)包括第二金属材料的第二材料部分(7，10)，其固定地附接到第一材料部分(5，9)。第二金属材料具有良好软焊接特性，从而可以借助软焊接工艺在保护壳(4)的第二材料部分(7，10)与至少一个电缆部件(1，2)的套(1a，2a)之间提供坚固和紧密的连接。

Description

用于高压电缆的保护壳

技术领域

本发明涉及一种用于至少一个高压电缆的接头、端接或者交叉连接的保护壳，其中该保护壳包括第一金属材料的第一金属部分。

背景技术

长深海高压电缆由接合在一起的大量电缆部件组成。在将电缆铺设于海洋中之前，在电缆铺设船等现场上进行电缆部件的接合过程。高压海洋电缆具有铅或者铜的水密套。深海中的高压和腐蚀环境要求不同电缆部件之间的接头具有很好保护。相同的要求适用于电缆的电缆端接或者交叉连接。已知通过不锈钢材料的壳来保护接头、端接或者交叉连接。这种壳具有所需强度以便抵抗高压力，并且抗腐蚀。然而，在不锈钢壳与电缆部件的铅或者铜套之间产生坚固和紧密的连接是一个问题。

不锈钢材料具有相对不良的软焊接特性。因此难以借助软焊接工艺在不锈钢材料的保护壳与高压电缆的套之间进行坚固和紧密的连接。有可能借助硬焊接工艺将不锈钢壳连接到高压电缆的套。然而，由于在硬焊接工艺过程中的高温，所以存在热量损坏在硬焊接接头附近的电缆或者其它敏感部件的套的风险。尤其是在电缆铺设船上相对恶劣环境中，难以借助硬焊接工艺来构造无故障的焊接接头。

发明内容

本发明的目的是实现在相对恶劣的环境中在金属材料的保护壳与高压电缆的套之间建立坚固和紧密连接。

这一目的根据起初提到的保护壳来实现，该保护壳的特征在于，包括第二金属材料的第二材料部分，其固定地附接到第一材料部分，其中第二金属材料具有良好软焊接特性，从而使得可以借助软焊接工艺在保护壳的第二材料部分与至少一个电缆部件的套之间提供坚固和紧密连接。

根据一个实施例，第一金属部分优选地具有如下形状，该形状使得它完整地封闭至少一个电缆部件的连接区，如电缆接头、电缆端接或者交叉连接。由此，保护至少一个电缆部件的连接区、电缆端接或者交叉连接免受外力，比如深海中的高环境压力。深海高压电缆通常具有铅或者铜的套。铅和铜是具有良好软焊接特性的材料。由于第二材料部分也具有良好软焊接特性，所以可以借助软焊接工艺在保护壳的第二材料部分与电缆的套之间实现坚固和紧密的焊接接合。在软焊接工艺过程中的低温保证将不损坏焊接接头附近的电缆部件或者其它敏感部件的套。

根据一个实施例，根据保护壳的所需强度、抗腐蚀性或者其它所需特性来选择保护壳中的材料及材料厚度。优选地，壳的金属材料应当具有高强度特性。

根据本发明的另一实施例，第一材料部分是管状的，并且它具有第一端部部分，该端部部分具有尺寸设定成接纳电缆部件的开口。管状第一材料部分以有效方式封闭电缆部件之间的连接区。这样的开口使得能够将电缆部件插入到防护罩内的连接区。有利地，第二材料部分在第一端部部分的附近固定地附接到第一材料部分的外表面。在这一情况下，第二材料部分将定位于电缆套的附近。由此，有可能将焊料涂敷到包括第二材料部分和电缆套的区域并且提供软焊接工艺，从而获得将保护壳和电缆套相互连接的软焊接接头。第二材料部分可以具有环状形状。易于借助环状第二材料部分来实现在电缆的整个外围具有延伸的软焊接接头。

根据本发明的另一实施例，保护壳包括至少一个预制部件，该至少一个预制部件包括第一材料部分和固定连接的第二材料部分。在这一情况下，第二材料部分已经在工厂等中附接到第一材料部分。预制部件可以包括借助硬焊接连接固定地附接到第一材料的第二材料部分。由于预制部件是预制的，所以在硬焊接工艺过程中的高温不会造成对电缆的损坏。另外，有可能在工厂中检验预制部件使得第一材料部分和第二材料部分没有损坏。

根据本发明的另一实施例，保护壳包括两个半壳，每个半壳包括第一材料部分和固定附接的第二材料部分，从而使得相应半壳借助软焊接工艺能够连接到相应电缆的套。半壳可以在电缆相互连接之前施加于电缆的相应自由端上。一旦电缆已经相互连接，半壳被推动到一起，从而它们封闭半壳之间的连接区。随后，半壳的第二材料部分借助软焊接工艺连接到相应电缆的套。优选地，每个半壳包括第三金属材料的第三材料部分，该第三材料部分固定地附接到第一材料部分，其中第三金属材料具有良好软焊接特性，从而使得可以借助软焊接工艺在半壳的第三材料部分之间提供坚固和紧密的连接。当半壳已经移位至闭合在一起的状态时，有可能在半壳的第三材料部分之间实现以安全方式将半壳保持在一起的软焊接接头。优选地，第三材料部分具有环状形状。在这一情况下，易于实现在半壳的整个外围周围具有延伸的软焊接接头。

根据本发明的另一实施例，第一材料部分包括不锈钢材料。深海高压电缆面临高压和腐蚀环境。不锈钢材料坚固并且抗腐蚀。由于这些特性，使用不锈钢材料作为壳中的第一材料部分来保护高压电缆部件之间的接头是适合的。

根据本发明的另一实施例，第二材料部分包括铜或者铜合金或者黄铜或者黄铜合金。所有这些材料具有良好软焊接特性，并且可以有利地使用于保护壳的第二材料部分中。优选地，第三材料部分也包括铜或者铜合金或者黄铜或者黄铜合金。然而，有可能在保护壳的第二材料部分中和第三材料部分中使用除上述材料之外的具有良好焊接特性的其他材料。保护壳的预制半壳也可以包括固定附接的第三材料部分。第三材料部分在这里已经在工厂等中附接到第一材料部分。预制部件可以包括借助硬焊接连接固定地附接到第一材料的第三材料部分。在这一情况下，在硬焊接工艺过程中的高温不会造成对电缆部件的损坏。由于在工厂中进行硬焊接工艺，所以有可能检验第一材料部分和第三材料部分，从而使得它们在硬焊接接头的附近没有损坏。

附图说明

在下文中参照以下附图通过例子描述本发明，其中：

图1示出了用于两个高压电缆之间的接头的保护壳的横截面图；以及

图2a-d示出了保护壳的装配过程的不同阶段。

具体实施方式

图1示出了深海高压电缆的第一电缆1与第二电缆2之间的接头。第一电缆1具有水密套1a，而第二电缆2具有水密套2a。水密套1a、2a由铅或者铜制成。在图1中不可见的电缆1、2的导体在连接区3中相互连接。用电缆接头以常规方式进行导体的连接过程和连接区3的构造。连接区3具有比电缆1、2更大的横截面面积。保护壳4封闭连接区3。保护壳4由第一半壳4a和第二半壳4b构成，这些半壳装配在一起使得它们完全地封闭连接区3。第一半壳4a和第二半壳4b是预制部件。

第一半壳4a包括具有管状形状的第一材料部分5。第一材料部分5由坚固和抗腐蚀的金属材料制成。这样的金属材料在这里例示为不锈钢材料。第一材料部分5包括第一端部部分5a，该第一端部部分具有基本上恒定的横截面面积和尺度设定成接纳第一电缆1的端部开口。第一材料部分5包括横截面比第一端部部分5a大的第二端部部分5b。第二端部部分5b也具有基本上恒定的横截面面积。第一材料部分5的中间部分5c构成第一端部部分5a与第二端部部分5b之间的连接区。中间部分5c具有在从第一端部部分5a到第二端部部分5b的方向上增加的横截面积。

第一半壳4a包括具有环状形状的第二材料部分7。第二材料部分7在端部开口的附近固定地附接到第一材料部分5的第一端部部分5a的外表面。第二材料部分7由具有良好软焊接特性的金属材料制成。第二材料部分优选地由铜或者铜合金或者黄铜或者黄铜合金制成。在这一情况下，第二材料部分7借助硬焊接连接来固定地附接到第一端部部分5a的外表面。第一半壳4a包括具有环状形状的第三材料部分8。第三材料部分8固定地附接到第一材料部分5的第二端部部分5b的外表面。第三材料部分8也由具有良好软焊接特性的金属材料制成。第三材料部分8可以由铜或者铜合金或者黄铜或者黄铜合金制成。有利地，第三材料部分8也借助硬焊接连接来固定地附接到第一端部部分5a的外表面。

第二半壳4b与第一半壳4a一样具有基本上对应构造。第二半壳4b包括具有环状形状的第一材料部分9。第一材料部分9由很坚固且抗腐蚀的金属材料制成。金属材料在这里例示为不锈钢材料。第一材料部分9包括第一端部部分9a，该第一端部部分具有基本上恒定的横截面面积和尺度设定成接纳第二电缆2的开口。第一管状材料部分9包括横截面比第一端部部分9a更大的第二端部部分9b。第二端部部分9b也具有基本上恒定的横截面积。第一材料部分9的中间部分9c构成第一端部部分9a与第二端部部分9b之间的连接区。中间部分9c具有在从第一端部部分9a到第二端部部分9b的方向上增加的横截面积。

第二半壳4b包括具有环状形状的第二材料部分10。第二材料部分10在端部开口的附近固定地附接到第一材料部分9的第一端部部分9a的外表面。第二材料部分10由具有良好软焊接特性的金属材料制成。第二材料部分10优选地由铜或者铜合金或者黄铜或者黄铜合金制成。优选地，第二材料部分10借助硬焊接固定地附接到第一端部部分9a的外表面。第二半壳4b包括具有环状形状的第三材料部分11。第三材料部分11固定地附接到第一材料部分9的第二端部部分9b的外表面。第三材料部分11也由具有良好软焊接特性的金属材料制成。第三材料部分11可以由铜或者铜合金或者黄铜或者黄铜合金制成。优选地，第三材料部分11借助硬焊接连接固定地附接到第一端部部分9a的外表面。

第一半壳4a的第一端部部分5a已经借助软焊接接头12连接到第一电缆1的套1a。软焊接接头由适当焊料形成。软焊接接头12连接第一半壳4a的环状第二材料部分7和第一电缆1的套1a。以对应方式，第二半壳4b的第一端部部分9a已经借助软焊接接头13连接到第二电缆2的套2a。软焊接接头13连接第二半壳4b的环状第二材料部分10和第一电缆2的套2a。第二半壳4b的第二端部部分9b具有比第一半壳4a的第二端部部分5b小一些的外径。第一半壳4a的第二端部部分5b和第二半壳4b的第二端部部分9b在这里已经移位至闭合在一起的状态。在这一状态下，第二半壳4b的第二端部部分9b的外端已经移位一小段距离进入第一半壳4a的第二端部部分5b中。一个或者若干定位元件14已经穿过第二半壳4a的第二端部部分5b和第一半壳4b的第二端部部分9b中的孔插入，以便在软焊接工艺过程中在这种状态下使半壳4a、4b保持在一起。随后，进行软焊接工艺，从而实现将第一半壳4a和第二半壳4b持久地相互连接的软焊接接头15。

图2a示出了保护壳4的装配过程的第一阶段。在将电缆铺设于海洋中之前在电缆铺设船等上进行装配过程。第一半壳4a在这里已经施加于第一电缆1的自由端上，而第二半壳4b已经施加于第二电缆2的自由端上。第一半壳4a和第二半壳4b是预制部件。因而，环状第二材料部分7、10和环状第三材料部分8、11已经在工厂等中附接到相应半壳4a、4b的第一材料部分5、9。环状第二材料部分7、10和环状第三材料部分8、11优选地已经通过硬焊接工艺附接到第一材料部分5、9。

第一半壳4a和第二半壳4b已经在相应电缆1、2上距彼此推动一段距离，从而有可能将电缆1、2的导体相互连接并且构造连接区3。图2b示出了横截面面积比电缆部件2、3更大的最终连接区3。随后将半壳4a、4b推动成图2c中所示闭合在一起的状态。定位元件14已经通过对应布置的孔插入，从而半壳4a、4b保持于闭合在一起的状态。然后在环状第三材料部分8、11的外表面的整个外围涂敷适当焊料层。焊料以适当的方式加热至它的融化温度。焊料具有在软焊接工艺过程中低于450℃的融化温度。因此，来自焊接工艺的热量很低而无损于连接区3。此后，冷却和固化焊料，从而它形成接头15，该接头覆盖第三材料部分8、11的外表面。在第三材料部分8、11的整个外围周围具有延伸的此类焊接接头15以安全方式将半壳4a、4b保持在一起。由于第三材料部分8、11由具有良好软焊接特性的材料制成，所以接头15将是坚固和水密的。

此后，在第一半壳4a的环状第二材料部分7和第一电缆1的相邻套1a的外表面上涂敷焊料层。将焊料加热至它的融化温度并且冷却，从而焊料形成接头12，该接头覆盖第二材料部分7和第一电缆1的套1a的相邻区域的外表面。由于第二材料部分7由具有良好软焊接特性的材料制成，而套1a由也具有良好软焊接特性的铜或者铅制成，所以接头12将是坚固和水密的。来自软焊接工艺的热量很低而不会损坏第一电缆1的套1a。最后，在第二半壳4b的环状第二材料部分10和第二电缆部件2的相邻套2a的外表面上涂敷焊料层。焊料加热至它的融化温度并且冷却，从而焊料形成接头13，该接头覆盖第二材料部分10和第二电缆2的套2a的相邻区的外表面。由于第二材料部分10由具有良好软焊接特性的材料制成而套2a由也具有良好软焊接特性的铅或者铜制成，所以接头13将是坚固和水密的。来自软焊接工艺的热量很低而不会损坏第二电缆2的套2a。

本发明无论如何决非仅限于图中所示实施例，而是可以在权利要求书的范围内自由地变化。例如，保护壳4可以是用于高压电缆端接的保护壳或者用于高压电缆交叉连接的保护壳。

Claims (14)

1.一种用于至少一个高压电缆(1，2)的接头、端接或者交叉连接的保护壳(4)，其中所述保护壳(4)包括第一金属材料的第一材料部分(5，9)，其特征在于，所述保护壳(4)包括第二金属材料的第二材料部分(7，10)，该第二材料部分固定地附接到所述第一材料部分(5，9)，其中所述第二金属材料具有良好软焊接特性，使得可以借助软焊接工艺在所述保护壳(4)的所述第二材料部分(7，10)与所述至少一个高压电缆(1，2)的套(1a，2a)之间提供坚固和紧密的连接。

2.根据权利要求1所述的保护壳，其特征在于：所述第一材料部分(5，9)是管状的并且具有第一端部部分(5a，9a)，所述第一端部部分具有尺寸设定成接纳电缆(1，2)的开口。

3.根据权利要求2所述的保护壳，其特征在于：所述第二材料部分(7，10)在所述第一端部部分(5a，9a)的附近固定地附接到所述第一材料部分(5，9)的外表面。

4.根据权利要求1至3其中任一项所述的保护壳，其特征在于：所述第二材料部分(7，10)具有环状形状。

5.根据权利要求1至3其中任一项所述的保护壳，其特征在于：所述保护壳(4)包括至少一个预制部件，所述预制部件包括所述第一材料部分(5，9)和固定连接的所述第二材料部分(7，10)。

6.根据权利要求1至3其中任一项所述的保护壳，其特征在于：所述第二材料部分(7，10)借助硬焊接连接固定地连接到第一材料部分(5，9)。

7.根据权利要求1至3其中任一项所述的保护壳，其特征在于：所述保护壳(4)包括两个半壳(4a，4b)，每个半壳包括第一材料部分(5，9)和固定附接的第二材料部分(7，10)，使得所述相应半壳(4a，4b)借助软焊接工艺能够连接到相应电缆(1，2)的套(1a，2a)。

8.根据权利要求7所述的保护壳，其特征在于：每个所述半壳(4a，4b)包括第三金属材料的第三材料部分(8，11)，该第三材料部分固定地附接到所述第一材料部分(5，9)，其中所述第三金属材料具有良好软焊接特性，从而使得可以借助软焊接工艺在所述半壳(4a，4b)的所述第三材料部分(8，11)之间提供坚固和紧密的连接。

9.根据权利要求8所述的保护壳，其特征在于：所述第三材料部分(8，11)具有环状形状。

10.根据权利要求1至3其中任一项所述的保护壳，其特征在于：所述第一材料部分(5，9)包括不锈钢材料。

11.根据权利要求1至3其中任一项所述的保护壳，其特征在于：所述第二材料部分(7，10)包括铜或者铜合金或者黄铜或者黄铜合金。

12.根据权利要求8所述的保护壳，其特征在于：所述第三材料部分(8，11)包括铜或者铜合金或者黄铜或者黄铜合金。

13.根据权利要求8所述的保护壳，其特征在于：所述第三材料部分(8，11)借助硬焊接连接固定地附接到所述第一材料部分(5，9)。

14.一种高压电缆(1，2)，其特征在于：包括至少一个根据权利要求1-13中的任一权利要求所述的保护壳(4)，所述保护壳通过所述第二材料部分(7，10)与所述电缆的所述套(1a，2a)之间的软焊接固定地附接到所述电缆(1，2)的所述套(1a，2a)。

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