CN110931994B - 一种高硅铸铁电极及端站海洋地 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高硅铸铁电极和端站海洋地，电极包括本体和导电件，本体呈板状，本体包括由内而外布置且相连的第一部分和呈环状的第二部分，第二部分的一壁面为锥面，锥面自第二部分内侧朝其外缘逐渐倾斜，以使第二部分的厚度自第二部分内侧朝其外缘逐渐减小；导电件包括导电柱和导电板，导电板埋设于第一部分内，导电柱一端垂直连接于导电板上且另一端沿本体轴向朝锥面所在侧穿出第一部分并用于连接电缆。本发明采用板状结构，可以增大排流面积，并改变电流路径，改善排流的均匀性，消除“颈缩效应”，克服了棒状电极容易断裂的问题，能够达到设计所规定的工作寿命。

Description

一种高硅铸铁电极及端站海洋地

技术领域

本发明涉及海底光缆通信技术领域，具体涉及一种高硅铸铁电极及端站海洋地。

背景技术

目前，海底通信系统中用于形成电流回路的接地装置，一般采用一组直径为50mm或100mm的高硅铸铁制造的棒状电极作为接地电极，将多根密封焊接于棒状电极一端的电缆并连后与PFE(power feed equipement，供电电源)电缆相连，然后将棒状电极深埋于地下(5～20m)。在运行过程中(工作电流通常为0.5～1.2A)，棒状电极的表面因电解作用而逐渐消耗，电流流经棒状电极内部时，总是朝电阻较低的路径相对集中，这种排流密度的不均匀性导致棒状电极的颈部因消耗过快变细而首先断裂，称为“缩颈效应”。“缩颈效应”会使棒状电极工作失效，降低工作寿命。同时，为了满足在工作电流下25年使用寿命要求，需将8～16根棒状电极深埋于地下5～20米，其工序涉及钻孔、电极安装、挖掘电缆沟、电缆接续、密封、电缆埋设，安装周期长，施工成本高。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高硅铸铁电极及端站海洋地，能够增大排流面积，同时改变电流路径，从而加大接地电极排流能力和改善排流的均匀性，以消除“颈缩效应”。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种高硅铸铁电极，其特征在于，其包括：

本体，其呈板状，所述本体包括由内而外布置且相连的第一部分和呈环状的第二部分，所述第二部分的一壁面为锥面，所述锥面自所述第二部分内侧朝其外缘逐渐倾斜，以使所述第二部分的厚度自所述第二部分内侧朝其外缘逐渐减小；

导电件，其包括导电柱和导电板，所述导电板埋设于所述第一部分内，所述导电柱一端垂直连接于所述导电板上且另一端沿所述本体轴向朝所述锥面所在侧穿出所述第一部分并用于连接电缆。

进一步地，所述第一部分沿所述本体轴向朝所述锥面所在侧延伸，并形成台阶结构，所述导电柱贯穿所述台阶结构。

进一步地，所述第二部分的外缘朝所述锥面所在侧延伸，并形成环形边沿；

所述锥面上还设有若干加强筋，所述加强筋一端与所述台阶结构侧壁相连，另一端与所述环形边沿相连。

进一步地，按照重量百分比计算，所述本体的高硅铸铁的化学成分包括：

Si：8％～10％，Mn：0.3％～0.8％，Cr：2％～4％，Cu：1.5％～2％，C：0.2％～1％，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明还提供了一种端站海洋地，其包括：

高硅铸铁电极，所述导电柱上连接有电缆；

密封腔体，其固定于所述第一部分上，且所述导电柱穿出所述第一部分的部分及电缆收容于所述密封腔体内；

海缆接头盒结构，其一端用于连接海缆，另一端穿过所述密封腔体侧壁并与所述电缆连接。

进一步地，所述海缆接头盒结构包括依次相连的弯曲限制器、铠装固定部件、抗压筒、连接套以及设于抗压筒内的接头盒；

所述连接套与密封腔体连通，所述铠装固定部件外设有压紧螺母；

所述弯曲限制器和铠装固定部件共同形成有用于海缆穿过并与所述接头盒一端连接的走缆通道；

所述接头盒另一端连接有金属箍，所述金属箍穿过连接套并进入密封腔体内，且与所述电缆相连。

进一步地，所述铠装固定部件包括：

内锥，其设有用于海缆的中心馈电层穿过的中心通孔；

外锥，其套设于所述内锥外，且所述外锥内壁与内锥外壁形成有用于收容海缆的铠装钢丝的收容空间。

进一步地，所述密封腔体包括：

主体，其呈筒状结构，所述主体固定于所述第一部分上；所述主体侧壁开设有螺纹接口，所述连接套螺接于所述螺纹接口上；

端盖，其固定于所述主体另一端。

进一步地，所述抗压筒与连接套之间还设有止转圈。

进一步地，所述金属箍外设有绝缘套管。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过改变接地电极的外形，使其成为板状结构的电极，从而增大排流面积，同时改变电流路径，即在板状的本体中部埋设导电板，并连接导电柱，从而加大接地电极排流能力和改善排流的均匀性，消除“颈缩效应”，克服了高硅铸铁棒状电极容易断裂的问题，使得接地电极能够达到设计所规定的工作寿命。

本发明提供的电极，在使用时，直接放入海床即可，不需要像棒状电极那样钻孔安装，因此，在使用时，安装周期相对而言大大缩短，易于施工，降低了施工成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高硅铸铁电极平面视图；

图2为图1中A-A向剖视图；

图3为本发明实施例提供的端站海洋地示意图(已组装完成)；

图4为本发明实施例提供的端站海洋地剖视图；

图5为本发明实施例提供的海缆接头盒结构示意图；

图6为图4中B处放大图；

图7为本发明实施例提供的端站海洋地示意图(未组装完成)；

图8为图4中C处放大图；

图9为图4中D处放大图。

图中：1、本体；10、第一部分；11、第二部分；110、锥面；111、环形边沿；12、螺纹孔；13、台阶结构；14、加强筋；15、吊装孔；16、金属块；17、安装孔；2、导电件；20、导电柱；200、环形槽；21、导电板；3、电缆；4、吊环；5、支撑结构；50、下支撑架；51、上支撑架；52、哈夫架；53、L形型连接架；6、海缆接头盒结构；60、弯曲限制器；61、铠装固定部件；610、内锥；611、中心通孔；612、外锥；613、收容空间；62、抗压筒；63、连接套；64、接头盒；65、金属箍；66、压紧螺母；67、止转圈；68、绝缘套管；69、连接件；690、C形扳手孔位；7、密封腔体；70、主体；71、螺栓；72、螺纹接口；73、端盖；74、绝缘垫片；8、海缆；80、中心馈电层；81、铠装钢丝。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1和图2所示，本发明第一个实施例提供了一种高硅铸铁电极，该电极包括本体1和导电件2，本体1呈板状，本体1包括由内而外(内指第一部分10位于第二部分11内侧，外指第二部分11围设在第一部分10外侧)布置且相连的第一部分10和呈环状的第二部分11，参见图1所示，第一部分10呈圆形结构，第二部分11的一壁面为锥面110，在本实施例中，第二部分11的另一壁面为平面，当然也可以为锥面，锥面110自第二部分11内侧(内侧指与第一部分10连接的一侧)朝其外缘逐渐倾斜，以使第二部分11的厚度自第二部分11内侧朝其外缘逐渐减小；导电件2包括导电柱20和导电板21，埋设于第一部分10内，导电柱20一端垂直连接于导电板21上且另一端沿本体1轴向朝锥面110所在侧穿出第一部分10并用于连接电缆3。

本实施例中，通过改变接地电极的外形，使其成为板状结构的电极，从而增大排流面积，同时改变电流路径，即在板状的本体1中部埋设导电板21，并连接导电柱20，从而加大接地电极排流能力和改善排流的均匀性，消除“颈缩效应”，克服了高硅铸铁棒状电极容易断裂的问题，使得接地电极能够达到设计所规定的工作寿命。

在本实施例中，本体1呈板状，具体可以采用三角形、四方形或圆形等的板状结构，都能够增大排流面积，同时改变电流路径，在图1中，采用圆形的板状结构，使得本体1呈圆盘状，其好处是，电流自圆盘中心沿半径朝边缘排流，更加均匀。同时，导电板21也可以采用三角形、四方形或圆形等的板状结构。

此外，本实施例提供的电极，在使用时，直接放入海床即可，不需要像棒状电极那样钻孔安装，因此，在使用时，安装周期相对而言大大缩短，易于施工，降低了施工成本。

参见图1和图2所示，第一部分10上设有若干螺纹孔12，螺纹孔12沿导电板21周向分布，设置螺纹孔12是为了便于电极与密封腔体7(见图3)固定连接，相比于焊接等方式，本方式可以确保不破坏电极，避免影响排流的均匀性。

参见图2所示，为了增强第一部分10的抗电解能力，第一部分10沿本体1轴向朝锥面110所在侧延伸，并形成台阶结构13，螺纹孔12和导电柱20均贯穿台阶结构13。

参见图1和图2所示，本发明第二个实施例提供了一种高硅铸铁电极，本实施例与第一个实施例的区别在于：第二部分11的外缘朝锥面110所在侧延伸，并形成环形边沿111；锥面110上还设有若干加强筋14，以此提高电极的机械性能，加强筋14一端与台阶结构13侧壁相连，另一端与环形边沿111相连。具体地，加强筋14为多根，多根加强筋14沿锥面110周向均匀布置，且当本体1水平放置时，加强筋14在水平面上的投影呈辐射状分布，以此使电极受力均匀。

参见图2和图3所示，本发明第三个实施例提供了一种高硅铸铁电极，本实施例与第一个实施例的区别在于：锥面110上还设有若干用于螺接吊环4的吊装孔15，吊装孔15沿锥面110的周向布置，吊环4用来起吊电极；参见图2所示，为了在吊装时不损伤本体1，锥面110上还嵌置有若干金属块16，金属块16上开设有用于螺接吊环4的吊装孔15，金属块16沿锥面110的周向布置。

本发明第四个实施例提供了一种高硅铸铁电极，本实施例与第一个实施例的区别在于：按照重量百分比计算，本体1的高硅铸铁的化学成分包括：Si：8％～10％，Mn：0.3％～0.8％，Cr：2％～4％，Cu：1.5％～2％，C：0.2％～1％，其余为Fe和不可避免的杂质。采用上述成分的高硅铸铁制造的电极具有优异的力学性能，同时保证了电极在海洋里的耐腐蚀性和导电性。

冶炼时，用具有酸性炉衬的感应电炉采用两次熔炼法，将废钢、硅铁和回炉料依次加入感应电炉中进行第一次熔炼，在熔炼过程中加入铁水重量2％左右的作为造渣剂的耐火砖碎块和荧石粉，减少合金熔炼过程中元素的烧损，将所有原料熔化混合均匀，去除部分夹渣和气体，浇注成锭料备用；再将第一次熔炼浇注成的锭料加入感应炉进行第二次熔炼，在熔炼过程中不加或加入少量碎玻璃或荧石造渣，对铁水脱气除渣，熔化之后，调整化学成分。

参见图2和图3所示，本发明第五个实施例提供了一种端站海洋地，其包括第一个实施例的高硅铸铁电极、密封腔体7和海缆接头盒结构6，导电柱20上连接有电缆3；密封腔体7固定于第一部分10上，且导电柱20穿出第一部分10的部分及电缆3收容于密封腔体7内；海缆接头盒结构6一端用于连接海缆8，另一端穿过密封腔体7侧壁并与电缆3连接。密封腔体7内填满环氧树脂以进行密封。

使用时，海缆8一端与供电设备相连，另一端与海缆接头盒结构6相连，实现电流从供电设备到海缆8再到海缆接头盒结构6之间的传输，海缆接头盒结构6另一端穿过密封腔体7侧壁并与电缆3连接，，实现电流从海缆接头盒结构6到电极之间的传输，海缆接头盒结构6与密封腔体7相连处密封。

参见图3至和图5所示，本发明第六个实施例提供了一种端站海洋地，本实施例与第五个实施例的区别在于：海缆接头盒结构6包括依次相连的弯曲限制器60、铠装固定部件61、抗压筒62、连接套63以及设于抗压筒62内的接头盒64；本实施例中，弯曲限制器60、铠装固定部件61、抗压筒62、连接套63通过螺纹连接，接头盒64采用UJ(universaljoint，通用接头盒)接头盒，保证与电极连接的海缆的通用性，同时能够保证电流可以稳定地传导到电极上；连接套63与密封腔体7连通，铠装固定部件61的作用是分离海缆8的中心馈电层80和铠装钢丝81，使供中心馈电层80通过，铠装钢丝81通过铠装固定部件61外设置的压紧螺母66固定住；弯曲限制器60和铠装固定部件61共同形成有用于海缆8穿过并与接头盒64一端连接的走缆通道；接头盒64另一端连接有金属箍(ferrul)65，金属箍65穿过连接套63并进入密封腔体7内，且与电缆3相连，实际使用时，海缆8的中心馈电层80通过压接工艺与接头盒64连接，从而将电流传递至金属箍65。

接头盒64通过注塑工艺进行密封，参见图5所示，金属箍65外设有绝缘套管68，以与其他金属进行电绝缘。

参见图4所示，抗压筒62与连接套63之间还设有止转圈67，防止接头盒64在连接海缆以及施工过程中发生扭转。

参见图6所示，铠装固定部件61包括内锥610和外锥612，内锥610设有用于海缆8的中心馈电层80穿过的中心通孔611；外锥612套设于内锥610外，且外锥612内壁与内锥610外壁形成有用于收容海缆8的铠装钢丝81的收容空间613。通过压紧螺母66使铠装钢丝81固定在外锥612内壁与内锥610外壁之间。

参见图7和图8所示，连接套63通过连接件69与密封腔体7连通，具体地，连接件69一端与连接套63采用凸台方式相连，采用凸台方式连接，不仅安装方便，而且满足工艺要求，另一端与密封腔体7螺接，连接件69呈筒状结构，连接件69与连接套63接触面之间采用聚四氟乙烯垫片进行隔离密封，避免发生电位腐蚀，连接件69外壁上还设有C形扳手孔位690，便于使用C形扳手安装或拆卸。

参见图4和图7所示，本发明第七个实施例提供了一种端站海洋地，本实施例与第五个实施例的区别在于：密封腔体7包括主体70和端盖73，主体70呈筒状结构，且一端设有与螺纹孔12适配的固定孔(图中未示出)，主体70通过依次穿过螺纹孔12和固定孔的螺栓71固定于第一部分10上；主体70侧壁开设有螺纹接口72，连接套63螺接于螺纹接口72上；端盖73固定于主体70另一端。主体70与第一部分10之间还设有O型密封圈和绝缘垫片74。

参见图1所示，锥面110上还设有用于固定支撑结构5的安装孔17，支撑结构5用于固定海缆接头盒结构6。具体地，参见图7所示，支撑结构5包括下支撑架50和安装在下支撑架50上的上支撑架51，下支撑架50通过螺接在安装孔17上的螺栓安装在锥面110上，下支撑架50与锥面110之间还设有绝缘垫片74，下支撑架50与上支撑架51之间形成用于夹持抗压筒62的圆形槽，圆形槽内还设有弹性垫片，抗压筒62置于圆形槽内时，通过弹性垫片确保抗压筒62与支撑结构5的紧密贴合。

参见图7所示，支撑结构5还包括夹持抗压筒62的哈夫架52和两端分别连接哈夫架52和下支撑架50的L形连接架53。防止在施工和运输过程中发生扭转导致螺纹松动。

参见图9所示，导电柱20穿出的部分侧壁上以及密封腔体7内壁都设有环形槽200，其好处，一方面是保证电缆的密封性，另一方面，完成安装后，向密封腔体7内浇注环氧胶，设置环形槽200，可以增加胶道路径，防止水气渗透。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种高硅铸铁电极，其特征在于，其包括：

本体(1)，其呈板状，所述本体(1)包括由内而外布置且相连的第一部分(10)和呈环状的第二部分(11)，所述第二部分(11)的一壁面为锥面(110)，所述锥面(110)自所述第二部分(11)内侧朝其外缘逐渐倾斜，以使所述第二部分(11)的厚度自所述第二部分(11)内侧朝其外缘逐渐减小；

导电件(2)，其包括导电柱(20)和导电板(21)，所述导电板(21)埋设于所述第一部分(10)内，所述导电柱(20)一端垂直连接于所述导电板(21)上且另一端沿所述本体(1)轴向朝所述锥面(110)所在侧穿出所述第一部分(10)并用于连接电缆(3)。

2.如权利要求1所述的高硅铸铁电极，其特征在于：所述第一部分(10)沿所述本体(1)轴向朝所述锥面(110)所在侧延伸，并形成台阶结构(13)，所述导电柱(20)贯穿所述台阶结构(13)。

3.如权利要求2所述的高硅铸铁电极，其特征在于：

所述第二部分(11)的外缘朝所述锥面(110)所在侧延伸，并形成环形边沿(111)；

所述锥面(110)上还设有若干加强筋(14)，所述加强筋(14)一端与所述台阶结构(13)侧壁相连，另一端与所述环形边沿(111)相连。

4.如权利要求1所述的高硅铸铁电极，其特征在于：按照重量百分比计算，所述本体(1)的高硅铸铁的化学成分包括：

Si：8％～10％，Mn：0.3％～0.8％，Cr：2％～4％，Cu：1.5％～2％，C：0.2％～1％，其余为Fe和不可避免的杂质。

5.一种端站海洋地，其特征在于，其包括：

如权利要求1所述的高硅铸铁电极，所述导电柱(20)上连接有电缆(3)；

密封腔体(7)，其固定于所述第一部分(10)上，且所述导电柱(20)穿出所述第一部分(10)的部分及电缆(3)收容于所述密封腔体(7)内；

海缆接头盒结构(6)，其一端用于连接海缆(8)，另一端穿过所述密封腔体(7)侧壁并与所述电缆(3)连接。

6.如权利要求5所述的端站海洋地，其特征在于：

所述海缆接头盒结构(6)包括依次相连的弯曲限制器(60)、铠装固定部件(61)、抗压筒(62)、连接套(63)以及设于抗压筒(62)内的接头盒(64)；

所述连接套(63)与密封腔体(7)连通，所述铠装固定部件(61)外设有压紧螺母(66)；

所述弯曲限制器(60)和铠装固定部件(61)共同形成有用于海缆(8)穿过并与所述接头盒(64)一端连接的走缆通道；

所述接头盒(64)另一端连接有金属箍(65)，所述金属箍(65)穿过连接套(63)并进入密封腔体(7)内，且与所述电缆(3)相连。

7.如权利要求6所述的端站海洋地，其特征在于，所述铠装固定部件(61)包括：

内锥(610)，其设有用于海缆(8)的中心馈电层(80)穿过的中心通孔(611)；

外锥(612)，其套设于所述内锥(610)外，且所述外锥(612)内壁与内锥(610)外壁形成有用于收容海缆(8)的铠装钢丝(81)的收容空间(613)。

8.如权利要求6所述的端站海洋地，其特征在于，所述密封腔体(7)包括：

主体(70)，其呈筒状结构，所述主体(70)固定于所述第一部分(10)上；所述主体(70)侧壁开设有螺纹接口(72)，所述连接套(63)螺接于所述螺纹接口(72)上；

端盖(73)，其固定于所述主体(70)另一端。

9.如权利要求6所述的端站海洋地，其特征在于：所述抗压筒(62)与连接套(63)之间还设有止转圈(67)。

10.如权利要求6所述的端站海洋地，其特征在于：所述金属箍(65)外设有绝缘套管(68)。

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