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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der im Erdölbereich eingesetzten Kabel und insbesondere einen eingebauten durchgehenden elektrischen Komponentenaufbau für die Abschirmschicht von Offshore-Ölplattform-Kabeln.
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Stand der Technik
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Bei den bestehenden Offshore-Ölplattformen werden zur Stromübertragung Tiefseekabel benötigt. Die für Ölplattformen eingesetzten Tiefseekabel müssen den mit dem Transport, der Verlegung und den rauen Umgebungsbedingungen der Tiefsee verbundenen Anforderungen entsprechen. Die Lebensdauer der Tiefseekabel beträgt etwa 25 Jahre. Herkömmliche Tiefseekabel umfassen in der Regel einen im mittleren Bereich befindlichen Kupferleiter, wobei die äußere Oberfläche des Kupferleiters von einer Isolierschicht und einer Abschirmschicht umgeben ist, wobei die äußere Oberfläche der Abschirmschicht von einer Stahldrahtarmierung, einer durch das Bruchverhalten von Polypropylen gekennzeichneten Seilmattenschicht und einem geformten Gummistreifen umgeben ist. Es ist bekannt, dass beim Tiefseekabel die Kabellinie den anfälligsten Teil des Tiefseekabel-Systems darstellt. Sowohl durch die beim Kabelverlegen auftretenden mechanischen Kräfte als auch während der Verwendung kann das Tiefseekabel aufgrund dessen, dass die Tiefsee eine komplexe Einsatzumgebung ist, leicht beschädigt und somit die Lebensdauer des Tiefseekabels beeinträchtigt werden.
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Bei herkömmlichen Tiefseekabeln wird eine Abschirmschicht aus Halbleitermaterial auf die Oberfläche der Isolierschicht aufgebracht, wobei diese Abschirmschicht einen guten Kontakt mit der abgeschirmten Isolierschicht und das gleiche elektrische Potential wie der Metallmantel aufweist, um eine Teilentladung zwischen der Isolierschicht und dem Mantel zu vermeiden. Allerdings ist in der komplexen Umgebung der Tiefsee die äußere Oberfläche des Leiters von einer herkömmlichen Isolierschicht umgeben, um Stromleckagen zu vermeiden. Jedoch sind in der komplexen Umgebung der Tiefsee zerbrechliche Tiefseekabel anfällig für Schäden. Tiefseekabel werden häufig durch Anker und Fische beschädigt. Ferner können Tiefseekabel auch durch Unterwasseraktivitäten beschädigt werden. Wenn Tiefseekabel einer äußeren Kraft ausgesetzt sind, verformen sich die innere Isolierschicht und die Abschirmschicht. Nachdem die äußere Kraft weggefallen ist, ist der Grad, um den die Isolierschicht und die Abschirmschicht in ihre Ursprungsform zurückkehren, unterschiedlich. Die Kabel sind in der komplexen Umgebung der Tiefsee häufig äußeren Kräften in verschiedenen Richtungen und mit unterschiedlicher Stärke ausgesetzt, wobei im Laufe der Zeit Lücken zwischen der Isolierschicht und der Abschirmschicht entstehen, durch die die Abschirmwirkung der Kabel beeinträchtigt wird, weshalb vorhandene Tiefseekabel oft nur weniger als 25 Jahre verwendet werden können und dann repariert werden müssen und hohe Kosten aufweisen.
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Aus der Druckschrift
CN 207 572 105 U ist ein konventioneller eingebauter durchgehender elektrischer Komponentenaufbau für eine Abschirmschicht von Offshore-Ölplattform-Kabeln bekannt, welcher mehrere Leiter beinhaltet, wobei die äußere Oberfläche der Leiter von einer Isolierschicht umgeben ist, wobei die äußere Oberfläche der Isolierschicht von einem Mantel umgeben ist, wobei die Innenwand des Mantels mit mehr als vier Aussparungsabschnitten versehen ist, wobei die Isolierschicht mit sich in das Innere der jeweiligen Aussparungsabschnitte erstreckenden Vorsprungsabschnitten versehen ist. Die Druckschrift
GB 345 915 A offenbart einen herkömmlichen eingebauten durchgehenden elektrischen Komponentenaufbau für die Abschirmschicht von Offshore-Ölplattform-Kabeln, der eine Mehrzahl von Leitern aufweist, deren äußere Oberflächen mit einem Metallmantel ummantelt sind, wobei die Innenwand des Metallmantels mehr als vier Aussparungsabschnitte aufweist. Außerdem beschreibt die Druckschrift
DE 724 677 A einen anderen eingebauten durchgehenden elektrischen Komponentenaufbau und bezieht sich im Speziellen auf ein druckfestes Fernmeldetiefseekabel mit einem Kabelmantel aus einem mehrschichtigen, druckfesten, wasserdichten Rohr.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen eingebauten durchgehenden elektrischen Komponentenaufbau für die Abschirmschicht von Offshore-Ölplattform-Kabeln bereitzustellen, um das Problem des Stands der Technik zu lösen, dass dadurch, dass die Kabel in der komplexen Umgebung der Tiefsee häufig in verschiedenen Richtungen und mit unterschiedlicher Stärke wirkenden äußeren Kräften ausgesetzt sind, im Laufe der Zeit Lücken zwischen der Isolierschicht und der Abschirmschicht entstehen, durch die die Abschirmwirkung der Kabel beeinträchtigt wird, weshalb vorhandene Tiefseekabel oft nur weniger als 25 Jahre verwendet werden können und dann repariert werden müssen und hohe Kosten aufweisen.
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Die oben genannte Aufgabe wird in der vorliegenden Erfindung durch die folgenden technischen Lösungen gelöst: Ein eingebauter durchgehender elektrischer Komponentenaufbau für die Abschirmschicht von Offshore-Ölplattform-Kabeln umfasst einen Kupferleiter, wobei die äußere Oberfläche des Kupferleiters von einer Isolierschicht umgeben ist, wobei die äußere Oberfläche der Isolierschicht von einer Abschirmschicht umgeben ist, wobei die äußere Oberfläche der Abschirmschicht von einem Metallmantel umgeben ist, wobei die Innenwand des Metallmantels mit mindestens vier Aussparungsabschnitten versehen ist, wobei die Isolierschicht mit sich in das Innere eines jeweiligen Aussparungsabschnitts erstreckenden Vorsprungsabschnitten versehen ist.
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Am geschlossenen Ende eines jeweiligen Aussparungsabschnitts ist eine kraftaufnehmende Komponente angeordnet, wobei ein Stützbauteil an der Spitze eines jeweiligen Vorsprungsabschnitts angeordnet ist, wobei ein Ende eines jeweiligen Stützbauteils in Kontakt mit der entsprechenden kraftaufnehmenden Komponente steht.
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Ferner ist ein stangenförmiger Aufbau im Inneren eines jeweiligen Vorsprungsabschnitts eingebettet, wobei die stangenförmigen Aufbauten aus einer Formgedächtnislegierung bestehen, wobei die Seitenfläche eines jeweiligen Vorsprungsabschnitts in engem Kontakt mit der inneren Seitenwand des entsprechenden Aussparungsabschnitts steht.
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Ferner steht ein Ende einer jeweiligen kraftaufnehmenden Komponente in engem Kontakt mit einem Ende der Innenwand des entsprechenden Aussparungsabschnitts, wobei das andere Ende der jeweiligen kraftaufnehmenden Komponente V-förmig ist, wobei das Innere der jeweiligen kraftaufnehmenden Komponente hohl ist, wobei die kraftaufnehmenden Komponenten aus einem elastischen, isolierenden Polymermaterial bestehen.
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Ferner ist ein Ende eines jeweiligen Stützbauteils mit einem Kugelkörper versehen, wobei sich ein jeweiliger Kugelkörper innerhalb des V-förmigen Aufbaus der entsprechenden kraftaufnehmenden Komponente befindet, wobei die äußere Oberfläche des jeweiligen Kugelkörpers mit den beiden Seitenwänden des V-förmigen Aufbaus in Kontakt steht.
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Ferner ist eine Füllschicht zwischen einem jeweiligen Vorsprungsabschnitt und der entsprechenden kraftaufnehmenden Komponente angeordnet, wobei das Material der Füllschicht eine isolierende organische Substanz ist.
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Ferner weist die zwischen den jeweiligen Vorsprungsabschnitt und die jeweilige kraftaufnehmende Komponente gefüllte isolierende organische Substanz eine poröse Struktur auf.
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Ferner werden von den mindestens vier Aussparungsabschnitten jeweils zwei zu einer Gruppe gruppiert, wobei die Mittelachse des Kabels als Symmetrielinie dient, und die beiden Gruppen sind um die Symmetrielinie symmetrisch auf beiden Seiten der Innenwand des Metallmantels angeordnet.
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Im Vergleich zum Stand der Technik ist bei der vorliegenden Erfindung die Innenwand des Metallmantels mit Aussparungsabschnitten versehen, wobei die Isolierschicht mit Vorsprungsabschnitten versehen ist. Dadurch, dass ein jeweiliger Vorsprungsabschnitt in das Innere des entsprechenden Aussparungsabschnitts eingesetzt ist, ändert sich, wenn das Kabel einem äußeren Druck ausgesetzt ist und sich dadurch verformt und der Druck zwischen zwei Aussparungsabschnitten wirkt, der Winkel zwischen zwei Vorsprungsabschnitten. Sobald der Druck entfällt, kehren die zwei in die beiden Vorsprungsabschnitte eingebetteten Gedächtnislegierungsstangen wieder in ihre ursprüngliche Form zurück. Nachdem die stangenförmigen Aufbauten wieder ihre ursprüngliche Form angenommen haben, üben die Aussparungsabschnitte eine Rückstellkraft auf den Metallmantel aus, sodass der Metallmantel in seine ursprüngliche Form zurückgeführt werden kann, um das Problem des Auftretens von Lücken zwischen der Abschirmschicht, der Isolierschicht und dem Metallmantel zu vermeiden.
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Dadurch, dass kraftaufnehmende Komponenten angeordnet sind und zusammen mit den Stützbauteilen verwendet werden, wird ferner bei der vorliegenden Erfindung die jeweilige kraftaufnehmende Komponente zusammengedrückt, wenn das Kabel einem äußeren Druck ausgesetzt ist und der Druck und ein jeweiliger Aussparungsabschnitt auf der gleichen Linie liegen. Nachdem eine jeweilige kraftaufnehmende Komponente zusammengedrückt wurde, wird der entsprechende Kugelkörper durch die jeweilige kraftaufnehmende Komponente gedrückt, wodurch der auf den Kupferleiter ausgeübte Druck direkt auf beide Seiten der Innenwand des entsprechenden Aussparungsabschnitts verteilt wird, sodass die auf den gesamten Metallmantel einwirkende Kraft gleichmäßiger ist, um zu vermeiden, dass die am Metallmantel befestigte Abschirmschicht und Isolierschicht aufgrund einer durch eine ungleichmäßig einwirkende Kraft verursachten Verformung des Metallmantels abfallen.
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Figurenliste
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Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht des Aufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine vergrößerte Ansicht der Stelle A in 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Zum vollständigen Verständnis der Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren und Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben. Es sei bemerkt, dass einzelne Merkmale der Ausführungsbeispiele, solange sie sich gegenseitig nicht ausschließen, miteinander kombiniert werden können.
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Es wird auf 1 Bezug genommen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein eingebauter durchgehender elektrischer Komponentenaufbau für die Abschirmschicht von Offshore-Ölplattform-Kabeln bereitgestellt, wobei in seinem zentralen Bereich ein Kupferleiter 1 vorgesehen ist, wobei die äußere Oberfläche des Kupferleiters 1 von einer Isolierschicht 2 umgeben ist, wobei die äußere Oberfläche der Isolierschicht 2 von einer Abschirmschicht 3 umgeben ist, wobei die äußere Oberfläche der Abschirmschicht 3 von einem Metallmantel 4 umgeben ist, wobei die äußere Oberfläche des Metallmantels 4 von Schutzaufbauten, wie z. B. Korrosionsschutzbitumen und einer Stahldrahtarmierungsschicht, umgeben ist. Die Abschirmschicht 3 ist eine Metallgeflechtschicht und durch einen Klebstoff an der Innenwand des Metallmantels 4 fest angeklebt.
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Es wird auf 2 Bezug genommen. Die Innenwand des Metallmantels 4 ist mit vier Aussparungsabschnitten 5 versehen, wobei jeweils zwei Aussparungsabschnitte 5 zu einer Gruppe gruppiert sind, die Mittelachse des Kreismittelpunkts des Metallmantels 4 als Symmetrielinie dient und die beiden Gruppen um die Symmetrielinie symmetrisch angeordnet sind. Die Isolierschicht ist mit sich in das Innere eines jeweiligen Aussparungsabschnitts 5 erstreckenden Vorsprungsabschnitten 6 versehen. Ein aus Gedächtnislegierung bestehender stangenförmiger Aufbau 10 ist im Inneren eines jeweiligen Vorsprungsabschnitts 6 eingebettet. Eine kraftaufnehmende Komponente 8 ist am geschlossenen Ende eines entsprechenden Aussparungsabschnitts 5 fest angebracht. Ein Stützbauteil 9 ist an der Spitze des entsprechenden Vorsprungsabschnitts 6 angeordnet, wobei ein Kugelkörper 7 am freien Ende des jeweiligen Stützbauteils 9, die beide einstückig hergestellt sind, vorgesehen ist. Ein Ende einer jeweiligen kraftaufnehmenden Komponente 8 steht in engem Kontakt mit einem Ende der Innenwand des entsprechenden Aussparungsabschnitts 5. Das andere Ende der jeweiligen kraftaufnehmenden Komponente 8 ist V-förmig, wobei das Innere der jeweiligen kraftaufnehmenden Komponente 8 hohl ist, wobei die kraftaufnehmenden Komponenten 8 aus einem elastischen, isolierenden Polymermaterial bestehen. Ein jeweiliger Kugelkörper 7 befindet sich innerhalb des V-förmigen Aufbaus der entsprechenden kraftaufnehmenden Komponente 8, wobei die äußere Oberfläche des jeweiligen Kugelkörpers 7 mit den beiden Seitenwänden des V-förmigen Aufbaus in Kontakt steht. Eine Füllschicht ist zwischen einem jeweiligen Vorsprungsabschnitt 6 und der entsprechenden kraftaufnehmenden Komponente 8 angeordnet, wobei das Material der Füllschicht eine isolierende organische Substanz ist.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Material der stangenförmigen Aufbauten 10 vorzugsweise Ag-Cd. Die Isolierschicht 2 besteht aus einem vernetzten Polyethylenmaterial. Das Material der Füllschicht ist ein Faserschwamm, wobei das Innere des Faserschwamms eine poröse Struktur aufweist.
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Wenn das Tiefseekabel einem äußeren Druck ausgesetzt ist und die Druckrichtung im Bereich zwischen zwei beliebigen Aussparungsabschnitten 5 liegt, wird das Tiefseekabel durch den äußeren Druck entlang der Druckrichtung und der senkrecht zur Druckrichtung stehenden Richtung verformt, sodass das ursprünglich kreisförmige Tiefseekabel eine elliptische Form annimmt. Bei diesem Vorgang sind nach Wegfall des Drucks die rückstellende elastische Kraft des Metallmantels 4 und die der Isolierschicht 2 unterschiedlich. Aufgrund des Vorhandenseins der Gedächtnislegierung wird ein jeweiliger Vorsprungsabschnitt 6 durch den entsprechenden stangenförmigen Aufbau 10 in seine ursprüngliche Position zurückgeführt. Während der Rückkehr des jeweiligen Vorsprungsabschnitts 6 in seine ursprüngliche Position wird Druck auf die Innenwand des entsprechenden Aussparungsabschnitts 5 ausgeübt. Nachdem die Gedächtnislegierung in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt wurde, wird auch der Metallmantel 4 in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt, wodurch der Metallmantel 4 und die Isolierschicht 2 miteinander wieder in engem Kontakt stehen. Wenn ferner die Druckrichtung und ein jeweiliger Aussparungsabschnitt 4 auf der gleichen Linie liegen, wird die entsprechende kraftaufnehmende Komponente 8 zusammengedrückt. Nachdem eine jeweilige kraftaufnehmende Komponente 8 zusammengedrückt wurde, wird der entsprechende Kugelkörper 7 durch die jeweilige kraftaufnehmende Komponente 8 gedrückt, wodurch der auf den Kupferleiter 1 ausgeübte Druck direkt auf beide Seiten der Innenwand des entsprechenden Aussparungsabschnitts 5 verteilt wird, sodass die auf den gesamten Metallmantel 4 einwirkende Kraft gleichmäßiger ist, um zu vermeiden, dass die am Metallmantel 4 befestigte Abschirmschicht 3 und Isolierschicht 2 aufgrund einer durch eine ungleichmäßig einwirkende Kraft verursachten Verformung des Metallmantels 4 abfallen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupferleiter;
- 2
- Isolierschicht;
- 3
- Abschirmschicht;
- 4
- Metallmantel;
- 5
- Aussparungsabschnitt;
- 6
- Vorsprungsabschnitt;
- 7
- Kugelkörper;
- 8
- kraftaufnehmende Komponente;
- 9
- Stützbauteil;
- 10
- stangenförmiger Aufbau
