CN102474090A - 用于海底电缆的接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于海底电缆的接头装置(1)，其中铠装海底电缆在该接头装置中接合在一起，所述接头装置包括管状外壳(5)，其中要接合的两个海底电缆延伸到该管状外壳中并且该两个海底电缆的导体在该管状外壳中接合，其中，所述外壳(5)包括载流部件(11)和加强部件(12)，该载流部件被配置为能够传导由该电缆的铠装(10)所传导的电流的至少一部份，并且该加强部件用于对所述外壳(5)提供足够的机械强度并且是由比该载流部件(11)的材料的导电率更低的材料制成的。该载流部件(11)集成到所述加强部件(12)中并且与其形成单个单元。

Description

用于海底电缆的接头

技术领域

本发明一般涉及海底电缆装置，并且更具体而言涉及将铠装海底电缆接合在一起的接头，所述接头包括管状外壳，其中要接合的两个海底电缆延伸到该管状外壳中并且该两个海底电缆的导体在该管状外壳中接合，其中，所述外壳包括载流部件和加强部件，该载流部件被配置为能够传导由该电缆的铠装所传导的电流的至少一部份，并且该加强部件用于对所述外壳提供足够的机械强度并且是由比该载流部件的材料的导电率更低的材料制成的。

背景技术

在单芯海底电缆中，使用通常由铜线(虽然也可以使用钢线)形成的铠装来提供电缆的机械强度，因为电缆在被放置到其在海上的操作位置中时将经受相当大的张力。因此，该铠装对于电缆的强度而言扮演至关重要的角色。铠装还作为电流的载体，并且由铠装传导的电流可能非常大，甚至像电缆的导体所传导的电流那么大。除了铠装之外，海底电缆典型地还包括防水屏障，该防水屏障由一层用于防止水触及并且对在导体周围所提供的电绝缘体有决定性影响的材料制成。防水屏障位于铠装之下，通常通过聚合体层与铠装隔开并且由诸如铝或铅的金属制成。

电缆接头用于相互连接电缆的目的。由于电缆的一些部件如防水屏障和铠装在接头区域被与电缆剥离，所以接头外壳必须具备所述部件的功能。因此，接头外壳具备功能上与该铠装和该防水屏障相对应的元件。现有技术包括这样一种接头，在该接头中提供第一外套，该第一外套的任务是提供防水屏障的功能并且还对抗当电缆处于其操作位置时预计该电缆所处的液体静压水平。另外，在第一外套周围提供第二外套，并且第二外套的任务是主要承担电缆铠装所承受的机械负载。第二外套可以是电线集合并且可以具有多个管状设计。典型而言，电缆的铠装在特定点被切断，并且剩下的铠装电线末端被放置在用于形成该接头外壳的一部分的锥形环上。另一环形元件滑动到该锥形环上，使得铠装电线被夹紧在该另一环形元件的内围与该锥形环的外围之间。使用大体上径向延伸的螺钉来抵靠该锥形环紧固该另一环形元件。

该外壳被分割为两部分，每个部分应用于各自的电缆。在组装外壳期间，在用本身已知的方式接合电缆导体之后，两个外壳半部就接合在一起了。因此，在内部的第一外套和外部的第二外套的情况下，每个外套被分割成两个半部，从而首先组装第一外套并且随后并且在该第一外套外部组装第二外套。

由于第二外套通常由比铠装的材料导电性更差但是机械强度更大的材料制成，所以第二外套不能传导与铠装相同的电流。因此，将另一传导元件，典型而言是铜线装置或类似的，连接到铠装电线所连接到的环，并且在第二外套外部从接头外壳的一端通向另一端，该另一传导元件在该另一端对应地连接到接头外壳的该另一端。在第二外套外部，并且在所述另一传导元件周围，提供填充介质如沥青等，该填充介质又被封装在锥形体(典型而言是两个锥形保护体，典型而言由金属制成，其覆盖接头外壳的末端并且防止在这些区域中弯曲电缆)中。在外壳和保护锥形体周围，可以配置电绝缘材料的热收缩，以用于防止接头中的电化学腐蚀的目的，特别是由第二外套中的钢以及铠装的铜的使用导致的腐蚀，并且还用于防止接头外壳被破坏或磨损。

包括接头外壳的整个接头非常大，长度有若干米，并且希望其尽可能的紧凑而不牺牲其功能。还希望尽可能便于接头装置的组装。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于海底电缆的接头，该接头比现有技术的对应的接头更加紧凑但是仍然实现其上的功能要求。本发明的一个目的还在于提供一种便于外壳的组装的接头外壳设计，具体而言现场组装，即在海船上，其中从该海船将电缆放入海水中。

通过提供这样一种用于海底电缆的接头来实现该目的，在该接头中将海底电缆接合在一起。该接头包括管状外壳，其中要接合的两个海底电缆延伸到该管状外壳中并且该两个海底电缆的导体在该管状外壳中接合，其中，所述外壳包括载流部件和加强部件，该载流部件被配置为能够传导由该电缆的铠装所传导的电流的至少一部份，并且该加强部件用于对所述接头外壳提供足够的机械强度并且是由比该载流部件的材料的导电率更低的材料制成的。该载流部件集成到所述加强部件中并且与其形成单个单元。因此本发明没有规定使用现有技术中目前已使用的用于机械负载的承受的独立外套以及用于电流的传导的独立另一导体元件。除了更紧凑的设计之外，本发明还导致接头的组装简化。

在优选的实施方式中，该加强部件包括从该外壳的一端延伸到该外壳的另一端的管状外套，并且该管状外套形成对抗进入该外壳的内部的水的入侵的防水障碍。从而该加强部件还扮演防水屏障的角色，与现有技术的上述第一外套相对应，从而无需该独立的屏障。使得加强部件的尺寸能够经受其将在海平面上在其所处的位置经历的逐渐增高的液体静压。

优选地，该管状外套包括：第一管状部件，第一电缆通过该第一管状部件延伸到该外套中；以及第二管状部件，第二电缆通过该第二管状部件延伸到该外套中，其中，所述第一部件和第二部件通过防水焊接彼此连接。通过焊接方式的结合有助于外套的更完美的防水性。

在另一个优选实施方式中，该外套至少部分地由钢制成，优选地是不锈钢，其所具有的优点在于其是成本有效的可选项，其提供所要求的机械特性并且相对易于焊接。

在仍另一个优选实施方式中，加强部件直接与载流部件接触。载流部件附接到加强部件，与之形成单一的并且相同的主体。可以将该载流部件和该加强部件视为是彼此并行地电连接在接合在该接头中两个电缆的铠装之间。鉴于各自的部件的电阻，现在将由各自的部件承载电流。取决于该载流部件是如何附接到该加强部件的，该载流部件将在一定程度上有助于承担否则应由该加强部件独自承担的机械负载。因此，该加强部件和该载流部件将互补彼此的功能。

在另一个优选实施方式中，该载流部件包括由铜制成的杆。

在一个优选实施方式中，该载流部件包括相对的端环，其中所述杆和该加强部件的该外套通过焊接的方式连接到该相对的端环。在该外壳的末端区域提供导电率更高的材料的环，这在铠装与该外壳之间的过渡区域提供更高的导电率。在该加强部件与所述环之间并且在所述杆与所述环之间使用焊接，这提供了良好的抗水侵密封以及良好的导电特性。

优选地，该接头装置包括铠装环，其中，电缆的该铠装通过焊接的方式附接到该铠装环。用焊接来作为将该铠装与该接头外壳连接的方式改善了该连接的可靠性。优选地，该铠装环由具有与该铠装的导电率相等或更高的导电率的材料制成，以便提供良好的导电特性。优选地，该铠装环由与将要在该接头中使用的电缆的铠装相同的材料制成，优选的是铜。

根据一个优选的实施方式，该铠装环包括凹槽，其中在将电缆的铠装的铠装电线通过焊接的方式附接到所述环之前，将该铠装电线插入该凹槽中。从而，有助于该铠装电线的放置和焊接。

将用于形成外壳的末端的上述末端环附接到各自的铠装环。优选地，通过在该接头的纵向延伸的螺栓的方式将他们附接到该铠装环。从而，当将电缆的铠装附接到该铠装环时，可以通过松紧所述螺栓来设置该铠装的张力。此外，优选的是，在扭紧螺栓之后，在每个末端环和与其相关联的铠装环之间提供焊接接头，以便改善这些元件之间的导电率。

在一个优选实施方式中，由绝缘层，优选地是热收缩的橡胶材料或PUR，包围所述接头外壳。从而，防止在该外壳中的不同材料的部件之间，特别是该加强部件的钢与该载流部件的铜之间的电化学腐蚀。

在一个实施方式中，该接头装置包括第一海底电缆和第二海底电缆，该第一海底电缆和第二海底电缆中的每一个包括电导体，其中所述电缆的电导体在所述接头中接合。

将在下文的详细描述并且在所附权利要求书中给出本发明的其他特征和优点。

附图说明

现在将为了示例的目的，通过实施方式的方式并且参考附图来更详细地描述本发明，其中在附图中：

图1示出了根据本发明的海底电缆接头装置的一个实施方式，

图2是显示图1中所示的接头装置的侧面透视图，

图3是显示图1中的接头装置的外壳的独立部件的分解图，

图4显示了两个半部连接的区域中的接头外壳，

图5以大的比例尺显示图1中的接头外壳的末端区域，

图6显示了将要在根据本发明的电缆接头装置中与对应的电缆接合的海底电缆的主要部件，

图7显示了根据本发明的一个实施方式的铠装环，以及

图8是显示铠装电线到图7所示的铠装环的连接原理的透视图。

具体实施方式

图1是根据本发明的一个实施方式的电缆接头装置1的横截面。在所述装置中，通过接头4接合两个海底电缆2、3，接头4被接头外壳5包围。在接头4的区域中，以合适的方式揭开并且接合电缆2、3的导体，如通过缠绕在导体末端周围的铜网、Nitto带、防火织物以及玻璃纤维带。

参考图6，其示意性地显示了海底电缆的主要元件，电缆2、3是海底电缆，其典型地从内到外依次包括至少一个导体6、电绝缘层7、防水屏障层8、有可能的另一绝缘层9、铠装10以及在铠装10之上的保护但非电绝缘层25。典型而言，防水屏障8由诸如铅的金属制成，并且铠装10由以螺旋方式缠绕在相邻层周围的铜线形成。铠装10被配置为承受当电缆2、3被放置到其在海中的操作位置时电缆2、3可能经受的相当大的机械负载。其还被配置为承载相当大的电流，该电流甚至可以与导体6中的电流一样大。

在接头4的区域中，从电缆剥离该电缆的铠装10。因此，接头外壳5被配置为在接头装置1的该区域中代替铠装10的功能。换句话说，接头外壳5必须能够传导高电流并且机械强度足以承受由电缆铠装10通常所承受的机械负载。因此，外壳5包括载流部件11和加强部件12，该载流部件11被配置为能够传导由该电缆2、3的铠装10所传导的电流的至少一部份，并且该加强部件12用于对所述外壳5提供足够的机械强度并且是由比该载流部件11的材料的导电率更低但机械强度更大的材料制成的。该载流部件11集成到所述加强部件12中并且与其形成单个单元。更准确地说，载流部件12优选地通过软焊或者通过焊接的方式直接附接到加强部件11的表面。更准确地说，载流部件11包括多个杆15，杆15优选地由铜制成，杆15在接头装置的纵向上从外壳5的一端延伸到外壳5的另一端，每个杆附接到加强部件的外表面，并且从而有助于增强加强部件的机械强度。具体而言，在接头外壳5的组装期间，将载流部件11与加强部件集成是有利的，因为这便于处理和组装。

加强部件12包括由金属制成的管状外套，该金属优选的是钢并且还优选不锈钢，并且该管状外套从外壳5的一端延伸到外壳5的另一端。除了增强外壳5的机械强度之外，加强部件12还形成对抗进入该外壳5的内部的水的入侵的防水障碍。载流部件12的杆15在加强部件11的外套的外部上延伸。

加强部件12的管状外套包括第一管状部件12’和第二管状部件12”，第一电缆2通过第一管状部件延伸到外套中，第二电缆3通过第二管状部件延伸到外套中。第一部件12’和第二部件12”两者通过焊接接合。更准确地说，每个部件包括各自的环13、14，各个部件12’、12”的薄片材料优选地通过焊接的方式附接到各自的环13、14上，并且通过在圆周方向延伸的焊接(并且在提供了电缆接头4之后才应用)的方式接合这些环13、14。环13、14由适合于焊接的材料制成，如钢，优选地是不锈钢。在所述环13、14的区域中，由所述环13、14将位于加强部件的各自管状部件12’、12”上的载流部件11的铜制杆15隔开，如图4中可见。因此，为了获得经过所述环13、14的载流部件11连续性，将铜制杆26的桥放置得横跨该环并且相互连接两个管状部件12’、12”的相邻的铜制杆15。桥26通过软焊或焊接的方式连接到杆15，杆15可选择地导致改善的机械强度以及该外壳作为整体对机械强度更大的贡献。

在外壳5的彼此远离的相对末端中，该外壳包括各自的环16、17，环16、17由比加强部件12的外套的材料导电率更高的金属制成。优选地，所述环16、17由与载流部件11相同的金属制成。载流部件11以及加强部件12优选地通过焊接的方式直接连接到环16、17，使得在每个环16、17与他们各自的加强部件12之间建立防水接头。在所述环16、17中的每一个的内围上，套管18、19从各自的环16、17向外凸出并且凸出到外壳5之外。为了描述这些特征，具体参考图5。这些套管用于与各个电缆2、3的防水屏障形成防水接头的目的。套管18、19将对电缆的暴露的防水屏障8的外围施加压力并且套管18、19和防水屏障8之间的过渡区域将通过软焊的方式密封。为此目的，在所述过渡区域处应用锥形软焊环20，并且将软焊应用到所述软焊环上，使得其覆盖软焊环20与防水屏障8之间以及软焊环20与套管18、19之间的过渡。在其中一个末端，更准确地说，远离相邻的套管18、19的那个末端，软焊环20的外径约等于防水屏障8的外围的直径，并且在另一末端，软焊环20的外径约等于套管18、19的外径，从而获得平滑的过渡并且便于软焊。

在接头外壳5的每个末端，还提供铠装环21、22，其中各自的电缆2、3的铠装10连接到铠装环21、22。每个铠装环21、22包括凹槽23，每个凹槽用于每个铠装电线，其中在将铠装10的铠装电线通过焊接的方式附接到所述铠装环21、22之前，将铠装电线插入该凹槽中。铠装环21、22位于外壳5的末端环16、17附近并且通过螺栓27的方式连接到外壳5的末端环16、17，其中螺栓27在接头装置的纵向方向上延伸。从而，通过扭紧用于将外壳5的末端环16、17与铠装环21、22相连接的该螺栓，扭紧附接到各自的铠装环21、22上的铠装电线。铠装环21、22在接头装置的纵向上略微与各自的末端环16、17重叠，从而仅存在与该螺栓的松紧程度独立的小的间隙。在扭紧螺栓之后，在铠装环21、22与相关末端环16、17之间在所述间隙的区域中提供焊接，以便进一步改善接合并且在铠装环21、22与末端环16、17之间保证良好的导电率。

在上述软焊之后，并且当将铠装环21、22接合到末端环16、17时，将各自的保护椎体23、24应用到外壳5的每个末端上，保护椎体23、24用于防止电缆在软焊的区域中弯曲。优选地，每个保护椎体23、24由金属制成并且沿着外壳5的一个端部延伸，从而覆盖上述套管18、19与防水屏障8之间的软焊以及外壳5与铠装环21、22之间的过度区域。用如沙子或沥青的填充物来填充每个椎体与该椎体所覆盖的部件之间的空间，在将椎体放置在其在电缆/接头外壳上的操作位置中之后，通过椎体23、24中的空洞来将填充物引入。最后，通过电绝缘体，优选地是热收缩材料如橡胶来覆盖整个接头外壳5，包括保护椎体23、24，以便防止在该接头装置中的不同金属部件之间，特别是铜制部件与不锈钢部件之间，的电化学腐蚀。

应该说明，在图1和图5中，没有显示电缆2、3的铠装10的铠装电线如何从该电缆延伸并且附接在铠装环21、22的凹槽中。这仅仅是为了清楚起见。应该理解，该电线从在图1和5中可以看到电缆2、3的直径改变的点延伸到他们啮合铠装环21、22的凹槽的点。但是，这在图8中指示了。

Claims (17)

1.一种用于海底电缆的接头装置(1)，其中，铠装海底电缆(2，3)在所述接头装置中接合在一起，所述接头装置包括管状外壳(5)，其中要接合的两个海底电缆(2，3)延伸到所述管状外壳(5)中并且所述两个海底电缆(2，3)的导体在所述管状外壳(5)中接合，其中，所述外壳(5)包括载流部件(11)和加强部件(12)，所述载流部件(11)被配置为能够传导由所述电缆(2，3)的铠装(10)所传导的电流的至少一部份，并且所述加强部件(12)用于对所述外壳(5)提供足够的机械强度并且是由比所述载流部件(11)的材料的导电率更低的材料制成的，其特征在于：

所述载流部件(11)集成到所述加强部件(12)中并且与所述加强部件(12)形成单个单元。

2.如权利要求1所述的接头装置(1)，其特征在于，所述加强部件(12)包括从所述外壳(5)的一端延伸到所述外壳(5)的另一端的管状外套，并且所述管状外套形成对抗进入所述外壳(5)的内部的水的入侵的防水障碍。

3.如权利要求2或3所述的接头，其特征在于，所述管状外套包括：第一管状部件(12’)，第一电缆(2)通过第一管状部件(12’)延伸到所述管状外套中；和第二管状部件(12”)，第二电缆(3)通过第二管状部件(12”)延伸到所述管状外套中，以及其中，所述第一部件(12’)和第二部件(12”)通过防水焊接彼此连接。

4.如权利要求2或3所述的接头装置(1)，其特征在于，所述加强部件(12)的所述外套至少部分地由钢制成。

5.如权利要求2-4中的任意一个所述的接头装置(1)，其特征在于，所述外套(12)直接与所述载流部件(11)接触。

6.如权利要求5所述的接头装置(1)，其特征在于，所述载流部件(11)包括多个杆(15)，多个杆(15)在所述接头装置(1)的纵向方向上在所述外套(12)的外部延伸。

7.如权利要求6所述的接头装置(1)，其特征在于，所述杆(15)由铜制成。

8.如权利要求7所述的接头装置(1)，其特征在于，所述载流部件(11)包括相对的端环(16，17)，其中所述杆(15)和所述外套(12)通过焊接的方式连接到所述相对的端环(16，17)。

9.如前述任意一个权利要求所述的接头装置(1)，其特征在于，所述载流部件(11)被配置为将接合在所述外壳(5)内部的两个海底电缆(2，3)的铠装(10)相互电连接。

10.如权利要求9所述的接头装置(1)，其特征在于，通过焊接将所述载流部件(11)电连接到所述电缆(2，3)的铠装(10)。

11.如前述任意一个权利要求所述的接头装置(1)，其特征在于，其包括铠装环(21，22)，其中，电缆(2，3)的铠装(10)将通过焊接的方式附接到所述铠装环(21，22)。

12.如权利要求11所述的接头装置(1)，其特征在于，所述铠装环(21，22)包括凹槽，其中在将所述铠装(10)的铠装电线通过焊接的方式附接到所述环之前，将所述铠装电线插入所述凹槽中。

13.如权利要求1-12中的任意一个所述的接头装置(1)，其特征在于，其包括用于形成所述外壳(5)的末端的末端环(16，17)，并且将所述加强部件(12)和所述载流部件(11)附接到所述末端环(16，17)，并且末端环(16，17)附接到所述铠装环(21，22)。

14.如权利要求13所述的接头装置(1)，其特征在于，所述末端环(16，17)通过螺栓的方式附接到所述铠装环(21，22)，所述螺栓在所述接头装置(1)的纵向方向上延伸。

15.如前述任意一个权利要求所述的接头装置(1)，其特征在于，由电绝缘层包围所述接头外壳(5)。

16.如权利要求1-15中的任意一个所述的接头装置(1)，其特征在于，其包括第一海底电缆(2)和第二海底电缆(3)，所述第一海底电缆(2)和第二海底电缆(3)中的每一个包括电导体(6)，其中所述电缆(2，3)的电导体(6)在所述接头装置(1)中的接头(4)中接合。

17.如权利要求16所述的接头装置(1)，其特征在于，所述电缆(2，3)中的每一个包括防水屏障(8)和铠装(10)，并且其中所述接头外壳(5)被配置为在所述接头(4)的区域中代替所述电缆(2，3)的所述防水屏障(8)和所述铠装(10)。

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