CN113258524B - 一种海缆浮力弯曲限制方法及弯曲限制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海缆浮力弯曲限制器，包括若干个首尾依次连接的限制单元，限制单元包括中心设有电缆通道的主筒体，电缆通道是位于主筒体中心的腔体，该腔体沿主筒体的轴线方向贯通主筒体；电缆通道分为依次连通的通入段、活动段以及通出段，其中活动段的直径大于通入段以及通出段的直径；主筒体分为活动部、主体部以及容纳部，其中活动部与电缆通道的活动段配合，活动部与电缆通道的配合需要满足以下条件：活动部能够在活动段内倾斜一定的角度，且活动部不会脱离电缆通道的活动段；主筒体的容纳部上设有弯曲角度调节单元；本发明能够适应性的调整弯曲限制器所限制的弯曲幅度，适应性的改变对于海缆的弯曲幅度的限制。

Description

一种海缆浮力弯曲限制方法及弯曲限制器

技术领域

本发明涉及海洋电缆技术领域，更具体地说，它涉及一种海缆浮力弯曲限制器。

背景技术

海洋电缆是用绝缘材料包裹的导线，随着我国对能源需求日益增加，海洋油气、海上风电开发的力度也迅猛加大。海缆作为电力传输的重要媒介，在使用过程中的安全可靠性至关重要。石油平台或者海上风电海中海缆是通过刚性护管从海底穿至平台上方，为穿管顺利，海缆护管内径一般是海缆外径的3倍左右。因此海缆在护管内会自由摆动，特别是在护管下端出口处，该处海缆受洋流影响最为剧烈，在洋流作用下会不停摆动，同时不断碰撞护管，长时间作用下会造成电缆的疲劳破损，造成电缆无法输电，最终导致整个电力系统瘫痪，从而造成巨大的经济损失。

同时，海缆在铺设完成以后，随着时间的推移，地壳运动，海底的层降等等因素会对海缆造成一定的破坏，比如过度的折弯，有可能造成海缆断裂。一般采用限制器进行保护，传统的海缆弯曲限制器是一种互相嵌套在海缆外的筒形构件，当海缆受到的弯曲作用达到一定曲率，弯曲限制器发生锁合并提供额外的弯曲刚度达到保护海缆的目的，这意味着传统弯曲限制器只能弯曲作用达到一定幅度之后才能起到保护作用，而且这个幅度无法进行调节，在弯曲限制器加工成型之后就会确定。

发明内容

本发明提供一种海缆浮力弯曲限制器，解决相关技术中弯曲限制器限制海缆弯曲的幅度无法调节的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种海缆浮力弯曲限制器，包括若干个首尾依次连接的限制单元，限制单元包括中心设有电缆通道的主筒体，电缆通道是位于主筒体中心的腔体，该腔体沿主筒体的轴线方向贯通主筒体；

电缆通道分为依次连通的通入段、活动段以及通出段，其中活动段的直径大于通入段以及通出段的直径；

主筒体分为活动部、主体部以及容纳部，其中活动部与电缆通道的活动段配合，活动部与电缆通道的配合需要满足以下条件：

活动部能够在活动段内倾斜一定的角度，且活动部不会脱离电缆通道的活动段；

主筒体的容纳部上设有弯曲角度调节单元，弯曲角度调节单元包括前座、后座以及设于前座和后座之间的若干个均匀环形阵列分布的扇形单元，若干个扇形单元之间构成直径可变化的变径孔，扇形单元与后座之间滑动连接，后座上设有用于与扇形单元滑动连接的滑道，若干个扇形单元的两种极限姿态分别是：

A姿态，若干个扇形单元沿滑道滑动至滑道远离主筒体的轴线的一端，若干个扇形单元之间构成的变径孔的直径最大；

B姿态，若干个扇形单元沿滑道滑动至滑道靠近主筒体的轴线的一端，若干个扇形单元之间构成的变径孔的直径最小；

扇形单元上设有用于螺栓穿过的螺孔，前座以及后座上均设有弧形槽，该弧形槽设于扇形单元的螺孔的移动路径上；

通过螺栓穿过扇形单元的螺孔以及前座和后座的弧形槽，通过调整扇形单元的姿态调整变径孔的直径，通过扇形单元限制活动部的倾斜角度。

进一步地，所述限制单元的主筒体以及弯曲角度调节单元的前座和后座设置为沿轴线剖切为两半的结构。

进一步地，所述螺栓配合螺母将前座、后座和扇形单元固定。

进一步地，所述前座能够以主筒体的轴线旋转，前座顺时针的旋转能够使扇形单元由A姿态向B姿态过渡，前座的逆时针的旋转能够使扇形单元由B姿态向A姿态过渡。

进一步地，所述活动部在活动段内的倾斜是活动部的端面与竖直平面的夹角。

进一步地，所述扇形单元的螺孔的移动路径是扇形单元由A姿态向B姿态过渡时螺孔的移动路径。

进一步地，所述扇形单元靠近滑道的一面设有与滑道滑动配合的滑块。

根据本发明的一个方面，提供了一种海缆浮力弯曲限制器的弯曲限制方法，包括以下步骤：

S1，将一个限制单元套在海缆上；

S2，将下一个限制单元套在海缆上，并将该限制单元的活动部嵌入前一限制单元的活动段内，将所述前一限制单元通过螺丝固定；

S3，重复执行步骤S2，直至所有限制单元被连接在海缆上，通过螺丝固定最后一个连接海缆的限制单元，进入下一步骤；

S4，依次调整所有限制单元的弯曲角度调节单元，调整变径孔的直径以调整海缆浮力弯曲限制器的最大弯曲角度。

本发明的有益效果在于：

本发明能够适应性的调整弯曲限制器所限制的弯曲幅度，适应性的改变对于海缆的弯曲幅度的限制。

附图说明

图1是本发明实施例的海缆浮力弯曲限制器的限制单元的剖视图；

图2是本发明实施例的多个限制单元相互连接的示意图；

图3是本发明实施例的弯曲角度调节单元的侧视图；

图4是本发明实施例的弯曲角度调节单元去除前座的结构示意图；

图5是本发明实施例的弯曲角度调节单元的扇形单元的B姿态的示意图；

图6是本发明实施例的受到弯曲角度调节单元限制之前的活动部的最大倾斜示意图；

图7是本发明实施例的受到弯曲角度调节单元限制之后的活动部的最大倾斜示意图；

图8是本发明实施例的海缆浮力弯曲限制方法的流程图。

图中：限制单元100，主筒体200，电缆通道300，活动部210，主体部220，容纳部230，通入段310，活动段320，通出段330，弯曲角度调节单元110，前座111，后座112，扇形单元113，滑道114，弧形槽115，螺栓116。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。例如，所描述的方法可以按照与所描述的顺序不同的顺序来执行，以及各个步骤可以被添加、省略或者组合。另外，相对一些示例所描述的特征在其它例子中也可以进行组合。

在本实施例中提供了一种海缆浮力弯曲限制器，如图1所示是根据本发明的海缆浮力弯曲限制器的限制单元的剖视图，如图1-图7所示，一种海缆浮力弯曲限制器，包括若干个首尾依次连接的限制单元100，限制单元100包括中心设有电缆通道300的主筒体200，电缆通道300是位于主筒体200中心的腔体，该腔体沿主筒体200的轴线方向贯通主筒体200；

电缆通道300分为依次连通的通入段310、活动段320以及通出段330，其中活动段320的直径大于通入段310以及通出段330的直径；

主筒体200分为活动部210、主体部220以及容纳部230，其中活动部210与电缆通道300的活动段320配合，活动部210与电缆通道300的配合需要满足以下条件：

活动部210能够在活动段320内倾斜一定的角度，且活动部210不会脱离电缆通道300的活动段320；

主筒体200的容纳部230上设有弯曲角度调节单元110，弯曲角度调节单元110包括前座111、后座112以及设于前座111和后座112之间的若干个均匀环形阵列分布的扇形单元113，若干个扇形单元113之间构成直径可变化的变径孔，扇形单元113与后座112之间滑动连接，后座112上设有用于与扇形单元113滑动连接的滑道114，若干个扇形单元113的两种极限姿态分别是：

A姿态，若干个扇形单元113沿滑道114滑动至滑道114远离主筒体200的轴线的一端，若干个扇形单元113之间构成的变径孔的直径最大；

B姿态，若干个扇形单元113沿滑道114滑动至滑道114靠近主筒体200的轴线的一端，若干个扇形单元113之间构成的变径孔的直径最小；

扇形单元113上设有用于螺栓116穿过的螺孔，前座111以及后座112上均设有弧形槽115，该弧形槽115设于扇形单元113的螺孔的移动路径上；

通过螺栓116穿过扇形单元113的螺孔以及前座111和后座112的弧形槽115，通过调整扇形单元113的姿态调整变径孔的直径，通过扇形单元113限制活动部210的倾斜角度，限制弯曲限制器的最大弯曲角度。

在本发明的一个实施例中，活动部210在活动段320内的倾斜是活动部210的端面与竖直平面的夹角。

在本发明的一个实施例中，扇形单元113的螺孔的移动路径是扇形单元113由A姿态向B姿态过渡时螺孔的移动路径。

在本发明的一个实施例中，扇形单元113靠近滑道114的一面设有与滑道114滑动配合的滑块。

在本发明的上述实施例中，相邻的两个限制单元100的轴线的夹角决定了海缆浮力弯曲限制器整体的弯曲幅度。

对于上述的实施例，本发明进一步提供一种更为方便的调整扇形单元113的姿态的结构，具体的，前座111能够以主筒体200的轴线旋转，前座111顺时针的旋转能够使扇形单元113由A姿态向B姿态过渡，前座111的逆时针的旋转能够使扇形单元113由B姿态向A姿态过渡。通过这样一种结构能够相较上述的通过螺栓116移动的方式更为省力的调整扇形单元113的姿态，尤其适用于海缆弯曲限制器较大直径的场合。

调节完毕后，螺栓116配合螺母将前座111、后座112和扇形单元113固定。

为了方便限制单元100的连接以及与海缆的装配，可以将限制单元100的主筒体200以及弯曲角度调节单元110的前座111和后座112设置为沿轴线剖切为两半的结构，在主筒体200、前座111和后座112设置为两半式结构后，两部分主筒体200、两部分前座111、两部分后座112之间通过螺栓116等可拆卸式的连接件进行连接。

如图6和图7所示的活动部210受到弯曲角度调节单元110限制之前和之后的对比，可以看到变径孔直径缩小之后的活动部210的最大倾斜角度小于变径孔直径缩小之前的活动部210的最大倾斜角度；注：图7中黑色方块为简化的扇形单元113，矩形框为简化的活动部210，虚线为变径孔直径缩小之前的活动部210的倾斜角度线；

如图8所示，作为一种示例，基于上述的将限制单元100的主筒体200以及弯曲角度调节单元110的前座111和后座112设置为沿轴线剖切为两半的结构的海缆浮力弯曲限制器，本发明进一步提供一种海缆浮力弯曲限制方法，包括以下步骤：

S1，将一个限制单元100套在海缆上；

S2，将下一个限制单元100套在海缆上，并将该限制单元100的活动部210嵌入前一限制单元100的活动段320内，将所述前一限制单元100通过螺丝固定；

S3，重复执行步骤S2，直至所有限制单元100被连接在海缆上，通过螺丝固定最后一个连接海缆的限制单元100，进入下一步骤；

S4，依次调整所有限制单元100的弯曲角度调节单元110，调整变径孔的直径以调整海缆浮力弯曲限制器的最大弯曲角度。

上面结合附图对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，在不脱离本实施例宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (8)

1.一种海缆浮力弯曲限制器，其特征在于，包括若干个首尾依次连接的限制单元（100），限制单元（100）包括中心设有电缆通道（300）的主筒体（200），电缆通道（300）是位于主筒体（200）中心的腔体，该腔体沿主筒体（200）的轴线方向贯通主筒体（200）；

电缆通道（300）分为依次连通的通入段（310）、活动段（320）以及通出段（330），其中活动段（320）的直径大于通入段（310）以及通出段（330）的直径；

主筒体（200）分为活动部（210）、主体部（220）以及容纳部（230），其中活动部（210）与电缆通道（300）的活动段（320）配合，活动部（210）与电缆通道（300）的配合需要满足以下条件：

活动部（210）能够在活动段（320）内倾斜一定的角度，且活动部（210）不会脱离电缆通道（300）的活动段（320）；

主筒体（200）的容纳部（230）上设有弯曲角度调节单元（110），弯曲角度调节单元（110）包括前座（111）、后座（112）以及设于前座（111）和后座（112）之间的若干个均匀环形阵列分布的扇形单元（113），若干个扇形单元（113）之间构成直径可变化的变径孔，扇形单元（113）与后座（112）之间滑动连接，后座（112）上设有用于与扇形单元（113）滑动连接的滑道（114），若干个扇形单元（113）的两种极限姿态分别是：

A姿态，若干个扇形单元（113）沿滑道（114）滑动至滑道（114）远离主筒体（200）的轴线的一端，若干个扇形单元（113）之间构成的变径孔的直径最大；

B姿态，若干个扇形单元（113）沿滑道（114）滑动至滑道（114）靠近主筒体（200）的轴线的一端，若干个扇形单元（113）之间构成的变径孔的直径最小；

扇形单元（113）上设有用于螺栓（116）穿过的螺孔，前座（111）以及后座（112）上均设有弧形槽（115），该弧形槽（115）设于扇形单元（113）的螺孔的移动路径上；

通过螺栓（116）穿过扇形单元（113）的螺孔以及前座（111）和后座（112）的弧形槽（115），通过调整扇形单元（113）的姿态调整变径孔的直径，通过扇形单元（113）限制活动部（210）的倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的一种海缆浮力弯曲限制器，其特征在于，所述限制单元（100）的主筒体（200）以及弯曲角度调节单元（110）的前座（111）和后座（112）设置为沿轴线剖切为两半的结构。

3.根据权利要求1所述的一种海缆浮力弯曲限制器，其特征在于，所述螺栓（116）配合螺母将前座（111）、后座（112）和扇形单元（113）固定。

4.根据权利要求1所述的一种海缆浮力弯曲限制器，其特征在于，所述前座（111）能够以主筒体（200）的轴线旋转，前座（111）顺时针的旋转能够使扇形单元（113）由A姿态向B姿态过渡，前座（111）的逆时针的旋转能够使扇形单元（113）由B姿态向A姿态过渡。

5.根据权利要求1所述的一种海缆浮力弯曲限制器，其特征在于，所述活动部（210）在活动段（320）内的倾斜是活动部（210）的端面与竖直平面的夹角。

6.根据权利要求1所述的一种海缆浮力弯曲限制器，其特征在于，所述扇形单元（113）的螺孔的移动路径是扇形单元（113）由A姿态向B姿态过渡时螺孔的移动路径。

7.根据权利要求1所述的一种海缆浮力弯曲限制器，其特征在于，所述扇形单元（113）靠近滑道（114）的一面设有与滑道（114）滑动配合的滑块。

8.一种如权利要求2所述的海缆浮力弯曲限制器的弯曲限制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将一个限制单元（100）套在海缆上；

S2，将下一个限制单元（100）套在海缆上，并将该限制单元（100）的活动部（210）嵌入前一限制单元（100）的活动段（320）内，将所述前一限制单元（100）通过螺丝固定；

S3，重复执行步骤S2，直至所有限制单元（100）被连接在海缆上，通过螺丝固定最后一个连接海缆的限制单元（100），进入下一步骤；

S4，依次调整所有限制单元（100）的弯曲角度调节单元（110），调整变径孔的直径以调整海缆浮力弯曲限制器的最大弯曲角度。

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