CN1132417A - 海底使用的压力平衡电缆终端或连接盒 - Google Patents

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Abstract

提供了一个在海下使用的使压力平衡的电缆连接或终端盒。在一个不漏液体的空心体构件中填充了绝缘液体。一条要被终接的电缆进入电缆终接装置的一侧并且与盒相耦合。在一侧与外部的水的压力相接触的一个可压缩的液体容腔将压力传输给在另一侧的用作填充的绝缘液体(filling insulating flu-id)来保证压力平衡。

Description

海底使用的压力平衡电缆 终端或连接盒
本发明涉及在海上石油平台或其它海下工程中在海下使用的电缆连接或终端。更具体地，本发明涉及这样的连接或终端盒，在所用电缆所要使用的任何深度的海底环境下，这些连接或终端盒都可以被配置成使其内部压力等于海下环境外部压力。
在海上石油平台的运行中，经常需要对电力电缆或通信电缆进行安装而使这些电缆跨过淡水、咸水或海水或浸入其中。通常所用的电缆包括几根有外套的导线，导线之间的装填物层，一个外护套和一个承受电缆所受荷载的保护铠装层。当在水面下终接或连接这些电缆时，通常的做法是使用电缆终端盒或电缆连接盒来防止水漏到终端处或连接处的内部电缆结构中，并且提供了一个在用提升或设置机械铺设电缆时与铠装层耦连在一起的荷重承载结构。
在输电电缆的情况下，向电缆内部漏水会导致短路等一类的严重问题。过去试图从外边封住电缆的连接盒或终接盒，所有的孔眼和缝经常地证明当电缆连接或终端盒在30.5米(100ft.)的水下或在类似的情况下防止水的进入是不成功的。在水中30.5米(100ft.)的深度存在大约0.3MPa(3个大气压)的压力。在一个外表面封闭的电缆盒的内部，其隔离液或空气的压力为0.1MPa(1个大气压)。电缆或盒内的较低的压力降可以导致水由于密封不好或顺着电缆线本身进入其中，水的进入或者发生在铠装层和外护套之间，或者，如果像典型的输电电缆的情况那样，装填材料是可渗透的，那么水可进入电缆的缝隙处。
在本发明中提供了一个在海下使用的从内部将压力与外部环境压力相平衡的电缆终接或连接盒。所提供的电缆连接或终接盒具有一个空心体部件和将铠装电缆连入其中的装置。该连接盒或终接盒填充了一种绝缘液体，例如通常是德事古(Texace)Capella-BOil或类例的其它液体，以防止水从外部进入。在本发明中一个具有可压缩的软壳的压力平衡器被置于以密封的方式与盒的内部进行液态交流，并且通过外部排放口与盒外的水紧密地接触。这样，借助于可压缩的软壳，任何深处的水压被转移给盒内的内部液压。因此盒内的内部压力总是与盒外的外部压力相等，减轻了在盒子密封等处的应力并且避免了可以引起水沿着电缆结构本身进入到盒子中的在电缆端部即终端的一个低的压力库的存在。
本发明可以参照以下的详细描述和相应的附图得到很好的理解。应该理解，这些附图只是说明性的而不是限定性的。
图1是一个带有部分剖视的示意图，表示了一个在现有技术中使用的一个典型的电缆终接盒。
图2是一个与本发明一起使用的一个铠装输电电缆的横断面示意视图。
图3是一个示意图，其中一部分为剖视图，表示了一个按本发明的电缆终接盒。
先参照图1和图2，一个现有技术中使用的终端盒和一个典型的电缆的横断面被示意地表示出来。图1和图3表示了海下使用的一个电缆终接盒，那些在本领域技术上很熟悉的人应该明白，本发明同样可以应用于在海下使用的连接两条或更多条电缆的一个电缆连接盒。
图1表示了一个由模压金属或塑料等材料所制作的空心体构件11，它被部分地表示为剖视图，用来终接一个从该图中的左侧进来的铠装电缆12。从其横断面剖视图图2可以看出，铠装电缆12包括了好几层。从外面向里，有一个由橡胶或聚丙烯塑料等柔性弹性材料制成的外护套21，该外护套21挤包在铠装丝层22之上。铠装丝层22通常包括许多单根钢丝，这些单根钢丝螺旋地缠绕在内电缆芯上来保护缆芯并且用做为电缆12的荷重承载强度构件。有3根有外皮的导线25，每根有一个用所希望的橡胶或塑料挤包制成的外皮26，这3根有外皮的导线25相互之间螺旋缠绕，缠绕的空隙中填充了螺旋状缠绕的黄麻或棉花绳之类的惰性填装层24。一个由布带、塑料带或类似的材料制成的内护层23覆盖在这个内导体芯与填装层之上来保护芯不受到铠装层22的影响。一个夹紧连接构件14从内部与电缆12的铠装层22相连，铠装层22的各单根金属线弯曲并连接到锲形状的圆形夹具15上，夹紧连接构件14通过该锲形状的圆形夹具15减轻了电缆12上的拉伸加载形变。一个外部的橡皮套管13密封了夹紧连接构件14与电缆12。
包括弹性O型环或类似东西的内部电缆芯密封垫16从内部顶着电缆12的内护层23而进行密封。并且提供了一个在空心体构件11之内的液体容腔17。绝缘液体例如油或其它液体填充于容腔17中。如果希望的话，如图1所示，电缆12的导线25可以终接在常规设计的螺栓连接器18上来穿过隔板20将信号耦合到其它外导线19或类似的装置上。在如图1所示的现有技术的结构中，液体库17中的绝缘油处于大气的压力下，所有排除水的努力是由密封垫16、橡皮套管13与通过密封胶注入口27进行组装后注入的弹性密封胶28来提供的。使用这种现有技术的终端盒曾导致了漏水问题。
虽然图2的电缆横向剖视图最理想地被表示成圆形，在实际中由于装填层24的可压缩性，这种电缆的横向剖视图在典型的情况下在形状上是不规则的和变化的。如果存在一个从电缆/盒的外部到它的内部的一个压力差，用一个橡皮套管13或一个内部电缆芯密封垫16来密封这样一个不规则的形状是非常困难的。这样一个压力差像一台机器或泵一样把水穿过密封推进到盒的内部，或者，如果电缆的外套和/或铠装层在沿着它的长度的任何地方有缺陷或损坏的话，这样一个压力差使水沿着电缆芯从内部进入到盒。
因此，在本发明中一个压力平衡器31被连接到体构件11上。一个保护外壳构件36用螺栓连接到体构件11之上。给外壳36了一个顶盖38，顶盖38有一个与之固定连接的提升环32，提升环32用来操纵电缆12的终端。也给外壳36提供一个把外部的水压力传递到其内部的外排放口35。在外壳36的内部是一个用橡皮、塑料或其它弹性材料制成的可压缩的软壳34。如果愿意的话，金属膜盒也可以用来做为可压缩的软壳34。在可压缩软壳34的液体容腔37中填充了与容腔17中所使用的一样的绝缘液体并且通过内部液体排放口33与容腔17进行互相的液体压力传递。因此，外部的水压力通过外部排放口35，可压缩软壳34和内部液体排放口33直接地耦合到内部绝缘液体。
在使用中，可通过卸掉螺栓来将隔板20取下而使本发明的电缆终端盒与外部电缆连接机构19脱离开，并且对其内有可压缩软壳34和液体容腔37的保护组件36上螺栓。连到起重机的绞盘(winch)或钩子可以连接到提升环32上用来操纵被终接的电缆12，如把它降入水中等。可以理解，如果愿意的话，可以相类似地提供具有这样的保护外壳、可压缩软壳和内部绝缘液体容腔的电缆连接盒。在不背离本发明的基本的创造性概念的情况下，只有电缆终端和连接的几何形状有所不同。
对于那些在前面所描述的本领域技术中很熟悉的人来说，可以做一些在本发明的真实精神与范围之内的变化与修改。例如，可压缩的软壳可以换成一个活塞和密封结构。一个可压缩的软壳和外壳可以被不同地配置并且在终接盒之下被置于围绕着电缆，或者，不连接到端部而是连接到终接盒的一侧。所附的权利要求的目标是覆盖在本发明的真正精神与范围内的全部的这样的变化与修改。

Claims (10)

1.一个在海下使用的压力平衡电缆终端或电缆连接盒，包括：
一个不漏液体的空心体构件(11)；
以一种密封的方式将装有铠装层的有多根导线的电缆连接到所说的体构件的装置(14，15)，用来将它的导线与所说的空心体构件(11)的内部耦合；以及
一种实质上填充了所说的空心体构件(11)的内部的绝缘液体；
特征在于：
一个可压缩的贮液器(37)以一个或多个表面与外部的水的压力直接接触并且以它的另一个表面与填充在所说的空心体构件的内部的绝缘液体直接接触，而且能够将外部水的压力传输给所说的绝缘液体。
2.根据权利要求1的一种连接，所说的将有铠装层的电缆与所说的体构件相连接的装置包括一种与所说的电缆的铠装层的摩擦式耦合(14，15)和在所说的摩擦式耦合上的不漏液体的密封套管(13)。
3.根据权利要求1或权利要求2的一个连接器，包括了为了操纵所说的终接电缆来提升所说的电缆和所说的终接盒的装置(32)。
4.根据权利要求1的一个连接器，特征在于所说的可压缩液体贮液器(37)包括一个可压缩的软壳(34)。
5.根据权利要求4的一个连接器，特征在于所说的可压缩外壳(34)包括一个弹性外壳。
6.根据权利要求5的一个连接器，特征在于弹性外壳(34)包括一个橡皮外壳。
7.根据权利要求1的一个连接器，特征在于所说的可压缩软壳(34)包括一个柔性的膜盒。
8.根据权利要求7的一个连接器，特征在于所说的柔性的膜盒在构造上是金属的。
9.根据权利要求7的一个连接器，特征在于所说的柔性的膜盒是由弹性材料制成的。
10.根据权利要求1的一个连接器，特征在于所说的可压缩的贮液器(37)包括一个活塞和密封组件。
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