JP4152189B2 - ケーブルグランドアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、ケーブルグランドアセンブリに関するものである。

ケーブルグランドアセンブリは、ケーブルと、該ケーブルが貫いて延びる壁体との間にシールを提供すると共に、機械的及び／又は電気的接続をもたらすものである。例えば、石油産出用プラットフォームについては、ケーブルグランドは接続箱内への水の浸入を防止するために使用される。

欧州特許出願公開第０５８７３１０号明細書は、アダプタと、スリーブと、袋ナットと、締付け装置とから基本的に構成されるケーブルグランドアセンブリを開示している。このアダプタ及びスリーブは、両者間に効果的に保持され閉じ込められた締付け装置と組んでねじ式に締め付けられており、アダプタは、ケーブルを貫通させるように企図された壁体にある穴にねじ込まれている。袋ナットの環状凹部に着座したシールは、袋ナットがスリーブ上にねじ式に締め付けられるときに軸方向に圧縮され、その結果生じる半径方向の変形により、シールがケーブルの被覆に封止係合するようになる。

米国特許出願公開第６１６２９９５号明細書は、２組の揺動可能なフィンガをもつセグメント化した締付けリングを有するケーブルグランドアセンブリについて記載しており、該２組のフィンガは、Ｏ−リングシールを受けるための溝を有する中央部から反対方向に延びている。第１組のフィンガは、ケーブルグランドアセンブリ内にあるケーブル上の防護被覆(armouring sheath)を把持するようになっており、一方、第２組のフィンガは、プレーンの管状シールスリーブをケーブルの外側被覆に対して閉じて両者間を封止するようになっている。しかし、第２組のフィンガが所定の開口サイズにまで一旦閉じられると、フィンガ間のギャップが互いに関し滑動し得ない半径方向延在面によって画成されている関係で、フィンガは全て固体リング中で互いに効果的にロックされるので、フィンガはそれ以上閉じることができない。更なる欠点は、流体の浸入に対するケーブルグランドアセンブリの唯一の封止がシールスリーブ以外にはＯリングシールであり、これはある圧力状態下で封止目的には不適切であることである。

製造し、保管し、そして供給する必要のある異なる構成部分の点数を最小にするため、普遍的なケーブルグランド、即ち、広範囲の種類及び寸法のケーブルに対応できるグランドに対する努力がなされている。例えば、上述した袋ナットシール機構は、半径方向の変形により、ある範囲の直径のケーブルで動作するようになっている。しかし、全範囲に適合するために、依然として、幾つかの異なるサイズのシールを製造する必要がある。シールが動作する範囲を更に向上させることができれば、構成部分の製造は余計に簡単になろう。

電気ケーブルは、目的、動作条件等に従って製造される。一般的に、全てのケーブルは、絶縁材料内に、被覆により囲まれた１本以上の中心導線を有している。被覆の形式は要求に従って変更することができ、１層以上の被覆がある。例えば、複数層の１つは、機械的保護又は電気的遮蔽のため固体金属或いは巻き線又は織り線でよい。例えば、地下ケーブル通路に敷設することが企図されるケーブルは、ねずみその他のげっ歯類がケーブルを噛み切るのを防止するために、固体鉛で被覆することができる。

金属被覆ケーブルについては、金属被覆とアースとの間に電気的導通を維持する必要がある。このような導通は、アセンブリの部品間にクランプされる穿孔板から一般的に構成される、例えばタグ（tag)を介してアースしうるケーブルグランドアセンブリによってもたらすことができる。被覆とアセンブリとの間の電気接続を確実にするため、電気接点ギャップ間に架橋するアース導通装置を設けることができる。例えば、耐げっ歯類の鉛被覆の場合、鉛製カラーを露出した被覆の周りに取り付けると共に、アセンブリがこのカラーを受けるのに適応するようになっていて、アセンブリの諸部分を互いにねじ式に締め付けるときに、カラーが圧縮されて被覆及び１つ以上のアセンブリ部分の双方と電気接触状態になる。

本発明は、第１の態様によると、ケーブルと該ケーブルが貫通する壁体との間を封止するため、シールスリーブと、２つのアセンブリ部分の相対運動の際に強制されて前記シールスリーブを封止方向に駆動するシールスリーブ駆動装置とを備えるシール機構を有している。前記シールスリーブ駆動装置は、円筒形状の配列になって、支持リングに装着される複数のフィンガを有する。各フィンガは、前記支持リングに装着される個所を略中心として揺動可能であるととともに、比較的に剛であり、そのため強制されて揺動するときに実質的に真っ直ぐのままであるケーブルグランドアセンブリにおいて、前記シールスリーブは、その一端にフランジ部を有し、該フランジ部は、前記２つのアセンブリ部分の一方の端壁と前記支持リングとの間で、該シールスリーブから半径方向外方に延びており、それにより、該フランジ部は、該シールスリーブの前記一端において前記支持リングにより駆動されて前記２つのアセンブリ部分の一方の前記端壁と封止係合するとともに、前記シールスリーブの他端は、前記２つのアセンブリ部分の相対運動の際に前記複数のフィンガにより半径方向内方に駆動され、さらに、前記フランジ部（７６）は、前記シールスリーブ（７１）が前記シールスリーブ駆動装置（７２）と一緒に嵌合するときに該フランジ部（７６）が前記支持リング（８１）を包み込むように、切欠き形状（７７）に形成されているケーブルグランドアセンブリを提供する。

フィンガの揺動はシール手段の変位を引き起こし、そしてフィンガの剛性は最大程度の変位の実現を容易にする。従って、これは普遍的なアセンブリの実現に向けて貢献している。例えば、シール手段及び装置を袋ナット内に着座させる場合、この剛性は、装置のフィンガが袋ナットの開放端を越えて突き出ていてさえも、効果的な封止を依然として達成できるという重要性をもっている。

シール手段は、シールスリーブから構成しうる。シールスリーブは、一端にフランジ部を備えたシルクハット形としうる。該シールスリーブの外側面は、凹部を含むような外形に形成することができる。フィンガの各々は、駆動装置及びシールスリーブを互いに嵌合させるときに、シールスリーブの凹部に延入するように適応した突起部を備えていてもよい。突起部及び凹部は、シールスリーブに封止を無効とするようなしわが入ったりゆがんだりするのを防止しうる。フランジ部は、シールスリーブがシールスリーブ駆動装置と共に嵌合するときに同フランジ部が支持リングを効果的に包み込むように、波形に仕上げることができる。シールスリーブの先導縁、即ち、フランジ部とは反対側の端部は、ブルノーズ形もしくは丸みが付けられていてもよい。後の２つの特徴はまた、封止過程を支援する。アセンブリの２つの部分の一方の内側部分は、２つの部分の相対運動の際に、フィンガの外側面を横断して滑動可能であり、該内側部分は、フィンガを封止方向に強制するような形状に作られている。フィンガの先導縁はテーパが付けられていてよく、また、２つの部分の一方の内側部分は、滑動過程を助成するように傾斜していてよい。この２つの部分の一方は、壁体を貫通した端部とは反対側の端部のところでアセンブリにねじ式に締め付けられる袋ナットとしうる。

本発明は、第２の態様によると、金属被覆されたケーブルと該ケーブルが貫通する壁体との間を封止するためのケーブルグランドアセンブリであって、ケーブル被覆とアセンブリの一部分との間の電気接点ギャップに架橋する導通手段を有しており、該導通手段は少なくとも１つの弾性的に可撓の導体から構成されている、ケーブルグランドアセンブリを提供する。

弾性的に可撓の導体は、１ケーブルサイズ又は少なくともある限られた範囲のケーブルサイズに供されるのではないので、普遍性のあるアセンブリの提供を補助するという点で先行技術に優るという利点を有する。また、この導体は永久的に変形しないので、ケーブルを損傷することなく取り出して再使用することを可能にする。

次に、本発明について以下の実施例及び添付図面により説明する。

図１を参照すると、符号１で総括的に示されたケーブルグランドアセンブリは、基本的に４つの部分、即ち、それぞれ黄銅から製作されたアダプタ２、スリーブ４及び袋ナット６と、締付け装置８とから構成されている。

アダプタ２は、スパナー用に部分的に六角形の形状に作られた半径方向に延びるフランジ部１４を有している。アダプタ２は、フランジ部１４の一方の側に、例えば接続箱（図示せず）の壁体にある孔を通り挿入するための雄ねじ付き入口部１２を有している。アダプタ２は、挿入後に入口部１２にねじ式に締め付けられるナット（図示せず）を用いて壁体に取り付けられる。アダプタ２は、フランジ部１４の反対側に、入口部１２よりも直径の大きい雄ねじ付き取付部１６を有している。アダプタ２は、入口部の端に向かい徐々に直径の減少する複数の段差がある孔４２を有しており、取付部の端に最も近い段は肩部４４を構成している。この肩部４４には、種々の径のケーブルに適応するため拡張可能の開口６２を中央に有するゴム製ダイアフラムであるデリュージ(deluge)シール６１が着座している。このシール６１内には、複数の可撓性フィンガからなるリングにより構成されたケーブル掴み部６５である。

スリーブ４は、取付部１６にあるねじ部と係合するための雌ねじ部を一端に有している。同スリーブ４は、袋ナット６を受けるため、その反対側の端に外側からねじが切られている。袋ナット６は、スリーブ４上にねじ式に締め付けられるように、スパナーに適する形状に作られている。

シール機構７０は、半径方向の最内側に高分子材料のシールスリーブ７１を備えており、このシールスリーブ７１は、略円筒形のスリーブ駆動装置７２により囲まれその中に嵌合している。該機構７０は、袋ナット６の内側面６７とスリーブ４の端壁４０とにより画成された環状凹部内に配置されている。スリーブ７１及びスリーブ駆動装置７２は、非封止状態において、スリーブ４の端壁４０と袋ナット６の内側面６７の湾曲部６４との間に着座している。袋ナット６をスリーブ４にねじ式に締め付け、それにより端壁４０と湾曲部６４との間の距離を短縮する効果は、スリーブ駆動装置７２を半径方向の内側に駆り立て、それによりシール７１を半径方向の内側、即ち封止方向に駆動する。

図２ａ及び図２ｂを更に参照すると、スリーブ７１は、端部が開放した略シルクハット形状のものである。即ち、スリーブは、その長さの大部分にわたり実質的に円筒形であると共に、一端にフランジ部を有している。先導縁７３、即ち、スリーブ４から最も離れて位置付けするように企図された縁は、ブルノーズ形であり、即ち、丸みが付けられている。外側の実質的に円筒形の壁体７４は、スリーブ駆動装置７２にある突起部（後の記載を参照のこと）に適合する環状の凹部を有するような外形に作られている。フランジ部７６は波形もしくは扇形切欠き(scallop)７７を備えており、その中に、スリーブ駆動装置７２の支持リング（後の記載を参照のこと）が受け入れられて、フランジ部７６が同リングを効果的に囲むようになっている。

図３ａ及び図３ｂを更に参照すると、スリーブ駆動装置７２は、円筒形状の配列になって支持リング８１上に装着された多数の指状部もしくはフィンガ８０を備えている。該フィンガ８０は、一部重複する仕方で離れて配置されているので、半径方向に作用を受けたときに互いに滑動することができ、それにより円筒形状の配列の有効径を減少させることができる。各フィンガ８０は、それが支持体８１に装着された個所を中心として揺動可能である。例えば、フランジ部８０ａは、実質的に個所Ｐａを中心として揺動可能である。全てのフィンガ８０は比較的に硬いので、あるフィンガ８０の長さに沿った任意の点で加えられる半径方向内側の動作力により、このフィンガ８０がその対応する個所Ｐを中心として揺動するが、残部は実質的に真っ直ぐなままという結果になる。換言すれば、各フィンガ８０は、その長さの中間で撓むか又は曲がるようなことはない。各フィンガ８０は、シール７１にある凹部７５に延入する突起部８２と、テーパ付きの先導縁８３とを備えている。各フィンガ８０は外側面８４を有している。

図４を参照すると、同図に示されたケーブルグランドアセンブリの袋ナット端部では、ケーブルＣがそこに挿通されると共にスリーブ７１がケーブル被覆に対して封止されている。ケーブルＣを挿入した後、袋ナット６がスリーブ４にねじ式に締め付けられる。袋ナット６の内側面６７は、同袋ナット６をスリーブ４にねじ式に締め付ける効果でスリーブ駆動装置７２を半径方向内側に強制するような形状に作られている、つまり徐々に内径が減少するものである。シール７１のフランジ部７６及びスリーブ駆動装置７２のリング８１は、スリーブ４の端壁４０に接触して停止する。従って、内側面６７はスリーブ駆動装置７２の外側面８４を横切って滑動し、そして特にスリーブ駆動装置７２のテーパ付き先導縁８３は湾曲部６４で徐々に下がり、それによりフィンガ８０を半径方向の内側に強制する。この強制の結果、スリーブ７１もまた半径方向の内側に押されてケーブル被覆に接触する。フィンガ８０の剛性は、袋ナット６の開放端を越えて突き出るときでさえフィンガが絶えず効果的にシールをケーブル被覆に接触させるという重要性をもっている。その結果、シール機構は普遍性を示す。封止は、シールを先導縁８３の周りに巻き返させるシール７１のブルノーズ形先導縁７３と、スリーブ７１のしわ付きやシールの破壊になるスリーブ７１の変形を防止するのに役立つ突起部８２及び凹部７５とにより更に助けられる。

締付け装置８は、第１及び第２の締付け部１９，２１を備えており、それらの間に、ケーブルの外装ワイヤ(armour wires)をクランプすることができる。締付け部１９は、中央に孔３０を有するほぼ円筒形のものである。図１を更に参照すると、各導通機構３１がこの孔３０内に配置されている。導通機構３１は、袋ナット端部のところで孔３０内に嵌合する装着リング３２を備えており、該リング３１の外径及びリング３２の内径は公称では同一である。リング３１は半田付けにより固定される。リング３１からほぼアダプタ２の方向に延びているのは、等間隔で離間した３本の接触フィンガ３３である。各フィンガ３３は、休止状態において、ほぼ内向きに指向するようにアセンブリの長手方向軸線に関して傾斜している。各フィンガ３３は、可撓性、即ち、リング３２へのほぼその取付点回りに揺動可能である。可撓性は立ち直りが速いので、各フィンガ３３がアセンブリを実質上横断するように可動ではあるが、休止状態及び位置に戻るように絶えず強制されている。各フィンガ３３は、その自由端に、接触促進捩れ部３４を備えている。それ故に、休止状態において、捩れ部３４間に最小の間隔があるが、フィンガ３３の可撓性のため、この間隔は増大しうる。

使用するときに、外装を露出させるように剥ぎ戻された金属被覆ケーブルをアセンブリに通す。フィンガ３３は、常にケーブルの外側面との接触を維持すべく強制されながら、挿入中、同外側面に追従するように湾曲するほどに従順である。ケーブルは剥ぎ戻されているので、その最終位置において、フィンガ３３、又は少なくとも捩れ部３４は鉛被覆との接触状態に強制される。

従って、導通機構３１は、挿入時に種々の太さのケーブル部分に適合できると共に、被覆とアセンブリとの間に依然として電気接続を確保しながら種々の厚さの被覆に適応することができる。加えて、ケーブルは、ケーブル及び／又は導通機構を交換する必要なしに、取り外して再挿入することができる。

本発明の実施例によるケーブルグランドアセンブリの側断面図である。 図１に示したアセンブリにおいて使用されるシールスリーブの側断面図である。 図１に示したアセンブリにおいて使用されるシールスリーブの斜視図である。 図１に示したアセンブリにおいて使用されるスリーブ駆動装置の側断面図である。 図１に示したアセンブリにおいて使用されるスリーブ駆動装置の斜視図である。 ケーブルグランドを挿入して図１に示したアセンブリの一部の側断面図である。

Claims (13)

1. ケーブルと、該ケーブルが貫通する壁体との間を封止するためのケーブルグランドアセンブリ（１）であって、該ケーブルグランドアセンブリ（１）は、シールスリーブ（７１）と、２つのアセンブリ部分（４，６）の相対運動の際に強制されて前記シールスリーブを封止方向に駆動するシールスリーブ駆動装置（７２）とを備えるシール機構を有し、
   前記シールスリーブ駆動装置は、円筒形状の配列になって、支持リング（８１）に設ける複数のフィンガ（８０）を有し、各フィンガ（８０）は、前記支持リング(８１)に設ける個所（Ｐａ）を略中心にして揺動可能であるとともに、比較的に剛であり、そのため強制されて揺動するときに実質的に真っ直ぐのままである前記ケーブルグランドアセンブリにおいて、
   前記シールスリーブ(７１)は、その一端にフランジ部（７６）を有し、該フランジ部（７６）は、前記２つのアセンブリ部分の一方（４）の端壁（４０）と前記支持リング（８１）との間で、該シールスリーブ(７１)から半径方向外方に延びており、それにより、該フランジ部（７６）は、該シールスリーブ(７１)の前記一端において前記支持リング（８１）により駆動されて前記２つのアセンブリ部分の一方（４）の前記端壁（４０）と封止係合するとともに、前記シールスリーブ(７１)の他端は、前記２つのアセンブリ部分（４、６）の相対運動の際に前記複数のフィンガ（８０）により半径方向内方に駆動され、
   さらに、前記フランジ部（７６）は、前記シールスリーブ（７１）が前記シールスリーブ駆動装置（７２）と一緒に嵌合するときに該フランジ部（７６）が前記支持リング（８１）を包み込むように、切欠き形状（７７）に形成されていることを特徴とするケーブルグランドアセンブリ。
2. 前記シールスリーブ（７１）は、シルクハット形である請求項１に記載のケーブルグランドアセンブリ。
3. 前記シールスリーブ（７１）の外側面は、凹部（７５）を含むような外形に形成されている請求項１又は請求項２に記載のケーブルグランドアセンブリ。
4. 前記複数のフィンガ（８０）の各々は、前記シールスリーブ（７１）の前記凹部（７５）に入る突起部（８２）を備えている請求項３に記載のケーブルグランドアセンブリ。
5. 前記シールスリーブ（７１）の先導縁（７３）は、ブルノーズ形もしくは丸みが付けられている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のケーブルグランドアセンブリ。
6. 前記２つのアセンブリ部分の他方（６）の内側部分（６４）は、該２つのアセンブリ部分の前記一方（４）との間に相対運動があるときに、前記複数のフィンガ（８０）の各々が封止方向に強制されるような形状に形成されている請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のケーブルグランドアセンブリ。
7. 前記複数のフィンガ（８０）の各々の先導縁（８３）はテーパが付けられている請求項６に記載のケーブルグランドアセンブリ。
8. 前記内側部分（６４）は傾斜している請求項６又は請求項７に記載のケーブルグランドアセンブリ。
9. 前記のような形状に作られた内側部分（６４）を有する前記他方のアセンブリ部分（６）は、前記壁体を貫通した端部とは反対側の端部のところで前記一方のアセンブリ部分（４）にねじ式に締め付けられている袋ナット（６）である請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載のケーブルグランドアセンブリ。
10. 前記複数のフィンガ（８０）は、一部重複する仕方で前記支持リング（８１）上に円筒形状の配列になって配置され、該複数のフィンガ（８０）は、前記シールスリーブ駆動装置（７２）により半径方向内方に作用を受けたときに互いに関して滑動することができ、前記円筒形状の配列及び前記シールスリーブ ( ７１ ) の有効径を減少させるようになっている請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のケーブルグランドアセンブリ。
11. 使用されるケーブル（Ｃ）と前記ケーブルグランドアセンブリ（１）の一部分との間に電気接触をもたらすための導電手段（３１）を更に含む請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のケーブルグランドアセンブリ。
12. 前記導電手段（３１）は、使用される前記ケーブル（Ｃ）と接触するための弾性的に可撓の導体（３３）から構成されている請求項１１に記載のケーブルグランドアセンブリ。
13. 前記弾性的に可撓の導体（３３）は、装着リング（３２）から、使用される前記ケーブル（Ｃ）に向かって延びる弾性的に可撓のフィンガ（３３）であり、前記装着リング（３２）は、ケーブル被覆締付け手段（１９，２１）と電気接触状態で固定されている請求項１２に記載のケーブルグランドアセンブリ。

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