KR102508274B1 - 강성 조인트 조립체 - Google Patents

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KR102508274B1
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호칸 산델
안드레아스 튀르베리
아르만도 레온-가레나
헨리크 에크홀름
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엔케이티 에이치브이 케이블스 게엠베하
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Abstract

는 발명은 2 개의 케이블들 (10; 110) 을 연결하기 위한 강성 조인트 조립체 (1) 에 관한 것이다. 상기 조립체는 수밀한 케이싱 조립체 (30) 외부의 외부 케이블 진입부들 (33, 133) 을 포함한다. 각각의 제 1 또는 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (12; 112) 을 둘러싸는 강성 파이프 (41; 141) 및 각각의 상기 강성 파이프 (41; 141) 의 내부 표면의 길이를 따라서 적어도 부분적으로 연장되는 베딩 재료층 (45; 145) 을 각각 포함하는 제 1 및 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스 (40; 140) 가 제공된다. 조립체는 케이블에 대향하는 측면에 복수의 홈들 (53; 153) 을 포함하는 탄성 재료의 제 1 및 제 2 홈가공된 파이프들 (51; 151) 을 더 포함하고, 각각의 홈가공된 파이프 (51; 151) 는 수밀한 케이싱 조립체 (30) 의 각각의 내부 케이블 진입부 (32; 132) 에서 각각의 상기 제 1 또는 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (12; 112) 을 둘러싼다.

Description

강성 조인트 조립체 {A RIGID JOINT ASSEMBLY}
본원은 전기 케이블들 및 주로 중전압 또는 고전압 해저 케이블들용 강성 조인트 조립체에 관한 것이다.
육지 및 해상에서의 배전에는 고전압 (HV) 및 중전압 (MV) 케이블들이 사용된다. 이러한 케이블들은 종종 압출된 절연 시스템을 사용하고, 절연 시스템 및 다른 목적 및 용도를 가진 다수 층의 상이한 재료들, 예를 들어 8 ~ 9 개의 층들만큼 많은 층으로 둘러싸인 도전체를 포함한다. 절연 시스템은 도전체에 가장 근접한 내부 반도체층, 도전체 스크린 외부의 절연층 및 외부 반도체층을 포함한다.
케이블 코어라는 용어를 사용하는 것이 일반적이며, 일반적으로 케이블 코어는 내부 도전체의 메인층들과 전술한 바와 같은 절연 시스템을 포함하고, 이 절연 시스템은 적어도 내부 반도체층, 절연층 및 외부 반도체층을 포함한다.
미리 제조된 조인트는 2 개 길이의 케이블을 연결할 때 사용될 수 있다. 미리 제조된 조인트는, 2 개 길이의 케이블을 연결할 때 절연 시스템을 복원하는데 사용되는 예를 들어 고무의 미리 성형된/미리 제조된 조인트 본체를 포함한다. 케이블 코어들의 도전체가 연결되고, 연결된 케이블 코어들의 절연 시스템들이 조인트 본체에서 복원된다. 이러한 유형의 조인트는 통상적으로 가교 폴리에틸렌 (XLPE) 을 포함하는 압출된 절연 시스템과 고전압 케이블들을 연결하는데 일반적으로 사용된다. 해저 케이블들에 대해서, 미리 제조된 조인트 본체는 대기압의 공기에서 장착된 후 수밀한 금속 케이싱 내부에 배치된다. 케이블 코어의 금속 피복은 통상적으로 납땜을 통하여 케이싱에 연결되어, 조인트에 대한 전체 방수 구성을 얻게 된다.
하나의 케이블 코어를 포함하는 해저 DC 케이블들에 대해서, 강성 조인트는 케이블 코어 조인트를 포함하는 이러한 금속제 케이싱들 중 하나로 구성되고, 이러한 케이싱은 일반적으로 케이블의 외장층들을 연결하는데 또한 사용되는 외부 컨테이너에 배치된다. 3 개의 케이블 코어들을 포함하는 해저 AC 케이블들에 대해서, 강성 조인트는 코어 조인트를 각각 포함하는 이러한 금속제 케이싱들 중 3 개로 구성된다. 이러한 케이싱은 일반적으로 케이블의 외장층들을 연결하는데 또한 사용되는 외부 컨테이너에 배치된다. 외부 컨테이너를 포함한 전체 조인트는 일반적으로 강성 조인트라고 한다.
이러한 강성 조인트가 해저 케이블들의 연결에 사용되면, 수밀한 금속 케이싱/케이싱들을 둘러싸는 외부 컨테이너는 케이싱을 보호하는 기계적 기능을 가지며 케이블 및 강성 조인트가 물속에 잠겨지면 통상적으로 물로 채워진다. 따라서, 내부 수밀한 케이싱은 내부의 대기압 및 케이싱 외부의 물의 정수압을 가진 압력 용기로서 기능한다. 이로 인해 연결될 전기 코어를 따른 압력 구배가 발생한다. 미리 제조된 고무 조인트 본체를 가진 전술한 유형의 강성 조인트는 약 6 MPa 의 정수압에 대응하는 약 600 m 까지의 수심에서 해저 케이블들에 대해 성공적으로 구현되었다.
하지만, 이러한 강성 조인트들이 600 m 보다 더 깊은 수심에 사용될 수 있다면 문제가 발생한다.
깊은 수심에 대해서 일정한 강성 조인트가 사용된다면 시나리오가 잘 되어 가지 않는 것으로 나타났다. 수치 해석 및 실험에 따르면, 케이블 코어가 내부 케이싱에 진입하는 내부 케이싱 바로 외부의 임계 천이 영역에서 압출된 절연체에 대해 과도한 변형이 예상된다. 케이블 절연체의 소성 변형, 항복 및/또는 크리프 (creep) 로 인한 케이블 코어 절연체의 외경의 상당한 감소, 소위 넥킹 (necking) 이 발생한다. 이러한 변형들은 압출된 절연체의 최적의 전기적 특성들에 상당한 영향을 미칠 수 있고, 예를 들어 케이블에 걸쳐 전기장 분포에 대해 바람직하지 못한 결과를 초래하여 작동중 고장을 유발할 수 있다.
케이블 코어가 조인트의 내부 케이싱에 진입하는 것과 근접한 임계 천이 영역은 상당한 압력차 또는 구배에 의해 심각한 영향을 받는다. 케이싱 외부에서, 케이블 코어는 깊은 수심으로 인해 높은 정수압에 노출되는 반면, 케이싱 내부에서 케이블 코어는 대기압하에 있다. 작동중, 절연 시스템은 가열되어 압출된 절연체의 기계적 강도를 감소시켜, 절연체가 변형되기 보다 더 쉬워진다.
또한, 이 임계 천이 영역에 걸쳐서, 고압차는 축 방향을 따라서 케이블상에 상당한 불평형 압축 응력 상태를 유발한다. 따라서, 과도한 넥킹이 발생하는 것과 동시에, 압출된 절연체가 케이블 코어의 축 방향을 따라서 압력이 낮은 케이싱의 내부 쪽으로 변위되는 경향이 있다. 전기적 특성들에 부정적인 영향을 미칠 뿐만 아니라, 이는 코어가 케이싱에 진입하는 위치에서 케이싱의 수밀성에 또한 영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 목적은 깊은 수심에서 해저 케이블에 사용하기에 적합한 개선된 강성 조인트 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서, 제 1 전기 케이블의 제 1 케이블 코어 단부 섹션 및 제 2 전기 케이블의 제 2 케이블 코어 단부 섹션을 포함하는 강성 조인트 조립체가 규정되고, 각각의 제 1 케이블 코어 단부 섹션 및 제 2 케이블 코어 단부 섹션은 적어도 내부 도전체를 포함하는 전기 케이블 코어와, 적어도 내부 반도체층, 절연층 및 외부 반도체층을 포함하는 절연 시스템을 포함하며, 강성 조인트 조립체는 조인트 연결부를 더 포함하고, 조인트 연결부 내부에서 제 1 전기 케이블의 제 1 케이블 코어 단부 섹션의 전기 케이블 코어는 제 2 전기 케이블의 제 2 케이블 코어 단부 섹션의 전기 케이블 코어와 연결되며, 강성 조인트 조립체는 조인트 연결부를 둘러싸는 수밀한 금속 케이싱 조립체를 더 포함하고, 케이싱 조립체는 케이싱 본체 및 케이싱 조립체의 양 단부에서 내부 케이블 진입부들을 포함한다. 강성 조인트 조립체는 이하를 더 포함한다:
- 케이싱 조립체 외부에 케이싱 조립체의 양 단부에 위치되는 제 1 외부 케이블 진입부 및 제 2 외부 케이블 진입부로서, 각각의 외부 케이블 진입부는 제 1 케이블 및 제 2 케이블의 각각의 케이블 코어 단부 섹션을 수용하기 위한 개구를 포함하는, 제 1 외부 케이블 진입부 및 제 2 외부 케이블 진입부,
- 각각의 외부 케이블 진입부에서 각각의 제 1 또는 제 2 케이블 코어 단부 섹션을 둘러싸는 강성 파이프 및 각각의 강성 파이프의 내부 표면의 길이를 따라서 적어도 부분적으로 연장되는 베딩 재료층을 각각 포함하는 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스 및 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스,
- 케이블에 대향하는 측면에 복수의 홈들을 포함하는 탄성 재료의 제 1 홈가공된 (grooved) 파이프 및 제 2 홈가공된 파이프로서, 각각의 홈가공된 파이프는 각각의 내부 케이블 진입부에서 각각의 제 1 케이블 코어 단부 섹션 또는 제 2 케이블 코어 단부 섹션을 둘러싸는, 제 1 홈가공된 파이프 및 제 2 홈가공된 파이프.
수밀한 케이싱 조립체의 외부의 외부 케이블 진입부에서 각각의 케이블의 케이블 코어 단부 섹션을 둘러싸는 강성 파이프를 포함하는 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스를 제공함으로써, 그리고 각각의 내부 케이블 진입부에서, 즉 수밀한 케이싱 조립체의 내부에서 각각의 제 1 케이블 코어 단부 섹션 또는 제 2 케이블 코어 단부 섹션을 둘러싸는 홈가공된 파이프를 제공함으로써, 강성 조인트 조립체가 깊은 수심에서 압출된 해저 케이블들의 연결에 사용될 수 있는 장점이 얻어진다. 이는, 케이블 코어 단부 섹션이 케이싱 조립체 내부의 가스 압력과 케이싱 조립체의 외부의 정수압 사이의 압력차를 받고 그리고 임계 천이 영역을 포함하는 외부 케이블 진입부 근방의 케이블 코어 단부 섹션이 강성 파이프에 의해 보호될 수 있기 때문에 가능하다. 더욱이, 케이싱 조립체 내부의 홈가공된 파이프는 마찰로 인해 케이블 코어 단부 섹션을 제 위치에 유지하고 그리고 예를 들어 케이블이 작동될 때 케이블 코어 단부 섹션의 열팽창동안 케이블의 이동을 흡수할 수 있기 때문에, 상승 효과가 제공된다. 결과적으로, 케이블 코어 단부 섹션에서 케이블의 절연 시스템은 넥킹 (necking) 과 같은 변형으로부터 보호될 것이고, 강성 파이프는, 홈가공된 파이프와 함께, 절연체가 축방향으로, 정수압을 가진 측면으로부터 홈가공된 파이프가 케이블 코어 단부 섹션을 둘러싸는 저압의 케이싱 조립체안으로 변위되는 것을 방지하도록 작용할 것이다. 이러한 효과는, 강성 파이프가 파이프 내부의 절연 시스템으로 케이블 코어 단부 섹션을 포함하도록 작용하고 그리고 케이블의 그립을 잃어버리지 않으면서 비교적 큰 이동이 있는 경우에도 홈가공된 파이프가 케이블을 유지하기 때문에 얻어진다. 베딩층 (bedding layer) 은 강성 파이프와 케이블 코어 단부 섹션 사이의 충분한 마찰을 보장한다.
일 양태에 따라서, 각각의 베딩 재료층은 탄성 합성 중합체 재료를 포함한다. 또한, 바람직하게는 각각의 베딩 재료층은 1 ~ 10 mm 의 두께를 가진다. 이 두께는 반경 방향으로 측정된다. 재료 및 특정 두께는 케이싱 조립체의 외부에 위치된 외부 케이블 진입부에서 절연 시스템이 변형 및/또는 변위되는 것을 방지하는데 도움을 줄 것이다.
다른 양태에 따라서, 홈가공된 파이프들의 각각의 탄성 재료는 탄성 합성 중합체 재료를 포함한다. 합성 탄성 중합체 재료는 주위 조건에 적합할 수 있고 그리고 견고하고 내구적이다.
다른 양태에 따라서, 베딩 재료층의 재료 및 홈가공된 파이프의 탄성 재료는 동일하다. 이러한 방식으로 재료들이 호환가능하며 강성 조인트 조립체의 예측가능성이 향상된다.
또 다른 양태에 따라서, 베딩 재료층 각각은 각각의 강성 파이프의 전체 길이의 약 80 % 까지 연장되고 그리고 케이싱 조립체에 가장 근접한 각각의 강성 파이프의 단부까지 연장되도록 위치된다. 이는, 케이블의 다른 층들 또는 강성 조인트 조립체에 강성 파이프의 외부 단부를 납땜함으로써 베딩 재료를 손상시킬 위험 없이 결합을 용이하게 한다. 또한, 이러한 방식으로 베딩 재료가 강성 파이프 외부에서 팽창하고 그리고/또는 납 피복이 강성 파이프 내부에서 유동하거나 관통할 위험이 없기 때문에, 케이블의 납 피복과 접촉하거나 그에 가장 근접한 강성 파이프의 강성 외부 에지를 갖는 것이 유리하다.
일 양태에 따라서, 홈가공된 파이프들 중 적어도 하나는 강성 케이싱에 의해 반경방향 외부로 둘러싸인다. 바람직하게는, 홈가공된 파이프들 둘 다는 강성 케이싱에 의해 반경방향 외부로 둘러싸인다. 이는 홈가공된 파이프를 보호하고 파이프의 축방향 또는 반경방향 이동을 방지한다.
일 양태에 따라서, 홈가공된 파이프들 각각은 케이블의 축방향으로 각각의 강성 파이프로부터 거리를 두고 배열된다. 이러한 방식으로 강성 파이프를 교체하기가 용이하거나 홈가공된 파이프가 바람직하다.
다른 양태에 따라서, 베딩 재료층과 각각의 홈가공된 파이프는 적어도 부분적으로 서로 접촉하여 배열된다. 이러한 방식으로, 베딩 재료 및 홈가공된 파이프가 축방향으로 미끄러지는 것을 최소화할 수 있다.
다른 변형예에 따라서, 케이싱 조립체의 각각의 측면에서 베딩 재료층 및 홈가공된 파이프가 일체화된다. 이러한 방식으로, 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 및 홈가공된 파이프 사이에 갭이 없어지고, 그로 인해서 축방향으로의 상호 미끄러짐이 방지될 수 있다. 또한, 베딩 재료 및 홈가공된 파이프용 재료가 호환가능하다는 것을 확신할 수 있다.
또 다른 변형예에 따라서, 케이싱 조립체의 각각의 측면에서의 강성 파이프의 단부 표면쪽으로 향하는 홈가공된 파이프의 단부는 테이퍼진다. 이러한 방식으로, 홈가공된 파이프는 강성 파이프의 단부 표면 및 그 베딩 재료의 형상 및 크기에 부합할 수 있고, 구성요소들 사이의 원활한 천이가 얻어질 수 있다.
다른 양태에 따라서, 홈가공된 파이프는 내부 케이블 진입부의 내부 표면으로부터 반경방향으로 거리를 두고 배열된다. 따라서, 중공 내부가 케이싱 조립체 내부에 형성된다. 이러한 방법은, 예를 들어 케이싱 내부의 제어된 압력을 제어 및/또는 유지하는 것을 가능하게 한다.
또 다른 양태에 따라서, 강성 파이프는 베딩 재료층을 포함하도록 된 원주방향 리세스를 포함한다. 그로 인해, 강성 파이프는 각각의 케이블 코어 단부 섹션에 걸쳐 꼭맞게 피팅되도록 구성될 수 있다.
다른 양태에 따라서, 케이블 코어 단부 섹션의 외부 표면은 각각의 케이블 코어 단부 섹션의 케이블 코어의 절연 시스템의 외부 반도체층이다. 이러한 방식으로, 절연 시스템의 이동은 효과적으로 방지될 것이다.
다른 변형예에 따라서, 강성 조인트 조립체는 강성 조인트 조립체의 전체 길이를 따라 연장되는 보호 피복에 의해 둘러싸인다. 이러한 방식으로, 강성 조인트 조립체의 구성요소들이 보호될 수 있다.
본원의 다른 변형예에 따라서, 각각의 내부 케이블 진입부는 케이싱 본체에 연결가능한 별개의 부분이다. 이러한 방식으로, 케이싱 조립체의 장착이 용이해질 수 있다.
강성 파이프는 케이싱 조립체의 내부 케이블 진입부의 외부에 전체적으로 위치될 수 있다. 하지만, 강성 파이프는 이 강성 파이프와 내부 케이블 진입부, 즉 수밀한 케이싱 조립체의 일부인 케이블 진입부 사이의 외부 압력에 직접 노출되는 케이블 코어의 부분이 없도록 위치되는 것이 바람직하다.
언급된 조인트 연결부는, 주로 배경기술에서 전술한 바와 같이 선행 기술에 공지되고 그리고 케이블의 2 개의 길이들을 연결하는데 사용되는 미리 성형된/미리 제조된 조인트 고무 본체를 포함하는 미리 제조된 조인트 유형이지만, 이에 한정되지 않는다. 이러한 케이블 유형은 주로 전술한 바와 같이 내부 전도체를 포함하는 케이블 코어 및 압출된 절연 시스템을 가진 해저 케이블이지만 이에 한정되지 않는다. 케이블은 금속 피복, 다른 베딩층, 예를 들어 중합체의 외부 보호층과 같은 추가의 층들을 포함할 수 있다. 케이블은 또한 예를 들어 금속 와이어들의 인장 외장층 또는 다른 부하 지지 부재들을 포함할 수 있다. 수중에 놓이면, 본원에 따른 하나 이상의 강성 조인트 조립체들은 일반적으로 전술한 바와 같이 케이블들의 외장층들을 연결하는데 또한 사용될 수 있는 외부 컨테이너에 배치된다.
본원의 다른 특징 및 장점은 또한 이하의 실시형태의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본원은 이제 실시예들로서만 주어진 본원의 상이한 양태들 및 실시형태들을 도시하는 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 강성 조인트 조립체의 일 실시예의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 2a 및 도 2b 는 강성 조인트 조립체의 다른 실시형태의 거울상 (mirror imaged) 부분들의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 3a 및 도 3b 는 케이블 코어의 부분 절취 측면도 및 단면도를 개략적으로 도시한다.
동일하거나 상응 또는 대응하는 요소들을 나타내는 요소들은 다른 도면들에서 동일한 도면 부호를 부여하였다.
도 1 에는 제 1 전기 케이블 (10) 의 코어 단부와 제 2 전기 케이블 (110) 의 코어 단부가 내부에서 연결되는 조인트 연결부 (20) 를 포함하는 강성 조인트 조립체 (1) 의 일 실시예가 도시되어 있다. 케이블들은 해저 설치물에 적합한 중전압 또는 고전압 케이블들이다. 케이블들은 바람직하게는 직류, DC, 케이블들이다. 조인트 연결부는, 예를 들어 2 개의 코어 단부들이 연결되는 절연 시스템을 복원하는데 사용되는 미리 성형된/미리 제조된 고무 조인트 본체를 포함하는 전술한 유형의 미리 제조된 조인트이다. 강성 조인트 조립체 (1) 는, 각각의 케이블에 대한 각각의 개구 (34, 134) 를 포함하는 제 1 및 제 2 외부 케이블 진입부 (33, 133), 조인트 연결부 (20) 가 내부에 제공되고 그리고 케이싱 본체 (31) 를 포함하는 케이싱 조립체 (30), 및 제 1 및 제 2 내부 케이블 진입부 (32, 132) 를 더 포함한다. 제 1 외부 케이블 진입부 (33) 는 제 1 절연 시스템 변형 방지 디바이스 (40) 를 포함하고, 제 2 외부 케이블 진입부 (133) 는 제 2 절연 시스템 변형 방지 디바이스 (140) 를 포함한다. 강성 조인트 조립체 (1) 는 강성 조인트 조립체 (1) 의 전체 길이를 따라 연장되는 보호 피복 (37) 에 의해 둘러싸인다.
도 2a 및 도 2b 에는 강성 조인트 조립체 (1) 의 보다 상세한 다른 실시예가 도시되어 있다. 강성 조인트 조립체 (1) 는 실질적으로 원통형 케이싱 본체 (31) 및 제 1 내부 케이블 진입부 (32) 를 위한 벽 섹션 피스 (35) 와 제 2 내부 케이블 진입부 (132) 를 위한 벽 섹션 피스 (135) 를 포함하는 케이싱 조립체 (30) 를 포함한다. 제 1 및 제 2 내부 케이블 진입부 (32, 132) 각각을 위한 벽 섹션 피스들 (35, 135) 은 수밀한 케이싱 조립체 (30) 의 별개의 부분들이다. 벽 섹션 피스들 (35, 135) 은 예를 들어 용접에 의해 케이싱 본체 (31) 에 연결된다. 도 2a 및 도 2b 에서 벽 섹션 피스들 (35, 135) 은 제 1 및 제 2 내부 케이블 진입부들 (32, 132) 을 구성한다. 벽 섹션 피스들 (35, 135) 은 대안으로서 케이싱 본체 (31) 와 일체로 구성되거나 케이싱 본체 (31) 와 일편을 구성할 수 있다. 보호 피복 (37) 은 수밀한 케이싱 조립체를 둘러싸고 강성 조인트 조립체 (1) 의 전체 길이를 따라 연장된다. 보호 피복 (37) 은 예를 들어 납 피복일 수 있다.
이제 도 2a 및 도 2b 를 참조한다. 강성 조인트 조립체 (1) 는 개구 (34) 를 가진 제 1 외부 케이블 진입부 (33) 를 더 포함하고, 이 개구를 통하여 제 1 케이블 (10) 의 케이블 코어 단부 섹션 (12) 이 케이싱 조립체 (30) 안으로 진입한다. 제 1 케이블의 이러한 케이블 코어 단부 섹션 (12) 은 제 1 케이블 코어 단부 섹션이라고 지칭될 것이다. 케이싱 조립체 (30) 는, 제 1 내부 케이블 진입부 (32) 반대쪽 단부에서, 케이싱 조립체 (30) 에 포함된 제 2 내부 케이블 진입부 (132) 를 더 포함한다. 강성 조인트 조립체 (1) 는 개구 (134) 를 가진 제 2 외부 케이블 진입부 (133) 를 더 포함하고, 이 개구를 통하여 제 2 케이블 (110) 의 케이블 코어 단부 섹션 (112) 이 케이싱 조립체안으로 진입한다. 제 2 케이블의 이러한 케이블 코어 단부 섹션 (112) 은 제 2 케이블 코어 단부 섹션이라고 지칭될 것이다. 조인트 연결부 (20) 는 수밀한 금속 케이싱 조립체 (30) 의 중공 내부 (36) 에 위치된다 (도 2a 및 도 2b 참조). 케이블 (10, 110) 은, 예를 들어 납과 같은 외부 피복 (18) 에 의해 둘러싸인 최외부 반도체층 (17) 을 가진 절연 시스템을 포함한다. 강성 파이프 (41, 141) 의 내부에는 외부 피복 (18) 이 벗겨지고, 베딩 재료층 (45, 145) 을 가진 강성 파이프 (41, 141) 는 케이블 (10, 110) 의 외부 반도체층 (17) 과 직접 접촉하도록 배열된다. 강성 파이프 (41, 141) 는 각각의 개구 (34, 134) 를 통하여 제 1 및 제 2 외부 케이블 진입부 (33, 133) 에 진입하는 케이블 (10) 의 형상에 더 잘 맞춰지도록 각각의 테이퍼진 외부 단부 (46, 146) 를 포함할 수 있다.
케이싱 조립체 (30) 그 자체는 원래 함께 장착되어 예를 들어 용접 또는 다른 디바이스에 의해 연결되는 별도의 부분들인 여러 개의 구성요소들을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b 에 도시된 실시예들에서, 벽 섹션 피스들 (35 및 135) 은 실질적으로 원통형 케이싱 본체 (31) 와 함께 장착된 별개의 구성요소들이다. 예를 들어, 조인트 연결부에 걸쳐 케이싱 조립체를 장착할 수 있도록 하기 위해, 케이싱 조립체는, 일반적으로 함께 용접되는, 케이싱 조립체를 얻기 위해 조립되는 적어도 2 개의 케이싱 조립체 하프들, 예를 들어 하부 하프 및 상부 하프로 분할된다. 또한, 예를 들어 내부 케이블 진입부들은 원래 케이싱의 장착을 용이하게 하기 위해 별개의 부분들인 케이싱 조립체의 구성요소들일 수 있다. 케이싱 조립체를 언급할 때, 케이싱 조립체라는 말은, 다르게 명시하지 않는 한, 전체 케이싱 조립체를 의미하고 그리고 케이싱 조립체를 형성하기 위해 조립된 일체의 부분들 또는 구성요소들과는 무관하게 케이싱 조립체의 모든 부분들을 포함한다는 것을 이해해야 한다.
도시된 강성 조인트 조립체를 가진 케이블들을 설치할 때, 이러한 강성 조인트 조립체들 중 하나 (직류, DC 케이블인 경우) 또는 3 개 (교류, AC 케이블인 경우) 는 외부 컨테이너 (미도시) 에 배치되며, 이 외부 컨테이너는 케이블들의 외장층들 (미도시) 을 연결하는데 또한 사용된다. 외부 컨테이너는 결과적으로 케이싱 조립체를 둘러싸는 물로 채워진다. 하지만, 케이싱 조립체 내부에는 이 케이싱 조립체가 설치 또는 수리 장소의 조인트 연결부, 예를 들어 용기 주위에 설치될 때와 동일한 공기 압력이 여전히 존재한다.
관련된 유형의 압출된 고전압 케이블, XLPE (가교 폴리에틸렌 중합체) 유형은 일반적으로 많은 층들을 포함하지만, 케이블 (10) 의 메인 층들만이 도 3a 에서 부분적인 절취 측면도 그리고 도 3b 에서 반경방향 단면도로 도시되어 있다. 케이블 코어라는 용어는 전도체 및 절연 시스템을 포함하는 케이블 본체를 의미하고, 이 절연 시스템은 또한 여러 층들을 포함할 수 있다. 도 3a 및 도 3b 의 실시예에서, 케이블 코어 또는 케이블 본체는 내부 반도체층 (15), 예를 들어 XLPE 의 절연층 (16), 및 외부 반도체층 (17) 을 포함하는 절연 시스템에 의해 둘러싸인 도전체 (14) 를 포함한다. 이러한 층들은 메인 케이블 코어 층들을 구성한다. 케이블 코어의 절연 시스템 (13) 의 외부에, 외부 금속 피복 (18), 예를 들어 납 피복이 제공될 수 있다. 케이블 코어는 때때로 다른 내부층들, 예를 들어 충전재들 또는 베딩들을 또한 포함할 수 있다.
케이블은 일반적으로 금속 및/또는 압출된 보호 피복 및/또는 인장 외장층(들)일 수 있는 외부 피복을 포함하는, 케이블 코어의 외부에 다른 층을 포함한다. 하지만, 이러한 외부층들은 조인트용 케이블을 준비할 때 케이블의 케이블 코어 단부 섹션 (도 1, 도 2a 및 도 2b 에서 도면 부호 12 및 112 라고 함) 에서 제거된다. 도시된 실시예들에서, 케이블의 케이블 코어 단부 섹션 (12 및 112) 은 언급된 메인 케이블 코어층들만을 포함한다.
케이싱 조립체의 내부 (36) 에는 가스, 일반적으로 대기압에서의 공기가 있다. 하지만, 케이싱 조립체 외부의 케이블 (10) 은 주위의 물로부터 정수압을 받는다. 주위의 물에 의해 유발된 압력은 케이싱 조립체 내부의 압력보다 훨씬 더 높다. 이는 케이블 코어가 케이싱 조립체에 진입하는 근방의 압력 천이 영역에서 절연체의 케이블 코어 단부 섹션에 영향을 줄 수 있는 압력 구배를 유발한다. 이 천이 영역은 내부 진입부를 통하여 케이싱 조립체에 진입하는 케이블 코어 단부 섹션의 외부로 연장될 수 있고 또한 케이싱 조립체의 내부 케이블 진입부 내부로 일부 길이로 연장될 수 있다.
케이블 코어의 변형, 특히 압력 구배에 의해 유발되는 케이블 코어 절연 시스템 (13) 의 변형을 방지하기 위해, 강성 파이프 (41) 및 이 강성 파이프의 내부 표면의 길이를 따라서 적어도 부분적으로 연장되는 베딩 재료층 (45) 을 포함하는 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스 (40) 는 제 1 외부 케이블 진입부 (33) 에서 또는 제 1 외부 케이블 진입부 (33) 내의 케이블 (10) 의 케이블 코어 단부 섹션 (12) 을 둘러싸도록 배열된다. 도 2a 및 도 2b 의 도시된 실시예에서, 강성 파이프 (41) 의 내부 표면은 베딩 재료층 (45) 을 포함하도록 된 원주방향 리세스 (43) 를 포함한다. 외부 케이블 진입부 (33) 는 케이블의 축방향으로 수밀한 케이싱 조립체 (30) 의 외부에 위치된다 (도 1 및 도 2a 참조). 강성 파이프 (141) 및 베딩 재료층 (145) 을 포함하는 대응하는 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스 (140) 가 도 2b 에 도시되어 있고, 여기에서 베딩 재료층 (145) 은 강성 파이프 (141) 의 내부 표면의 길이를 따라서 적어도 부분적으로 연장되고, 도 2a 에서 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스 (40) 와 유사한 방식으로 제 2 외부 케이블 진입부 (133) 에서 또는 제 2 외부 케이블 진입부 (133) 내의 제 2 케이블 (110) 의 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (12) 을 둘러싸도록 배열된다. 도시된 실시예에서, 강성 파이프 (141) 의 내부 표면은 베딩 재료층 (145) 을 포함하도록 된 원주방향 리세스 (143) 를 포함하고, 디바이스 (140) 는 제 2 케이블 (110) 의 케이블 코어 단부 섹션 (112) 을 둘러싸도록 배열된다.
케이블 코어의 변형을 효과적으로 방지함을 보장하기 위해, 본 발명의 강성 조인트 조립체 (1) 는, 도 2a 에 도시된 바와 같이 케이블 코어를 향하는 측면상에 및 도 2b 에 도시된 바와 같이 케이싱 조립체 (30) 의 대향 단부에서 거울상 방식으로 복수의 홈들 (53) 을 포함하는 탄성 재료의 홈가공된 파이프 (51) 를 더 포함한다. 홈가공된 파이프 (51) 는 케이싱 조립체 (30) 내부의 내부 케이블 진입부 (32) 에서 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 을 둘러싼다. 따라서, 내부 케이블 진입부라는 용어는, 수밀한 케이싱 조립체 (30) 의 일부이고 그리하여 케이싱 조립체 내부에 홈가공된 파이프를 수용하는 진입부를 의미한다. 케이블 코어에 대향하는 측면상에 복수의 홈들 (153) 을 포함하는 탄성 재료의 대응하는 홈가공된 파이프 (151) 는 도 2b 에 도시된 바와 같이 케이싱 조립체 (30) 내부의 제 2 내부 케이블 진입부 (132) 에서 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 을 둘러싸도록 배열된다. 탄성 재료의 홈가공된 파이프 (51; 151) 는 바람직하게는 케이싱 조립체 (30) 의 내부 케이블 진입부 (32; 132) 의 내부 표면으로부터 반경 방향으로 거리를 두고 배열되고, 그로 인해 케이싱 조립체 (30) 내부에 중공 내부 (36) 가 형성된다. 이러한 방식으로, 홈가공된 파이프와 케이블 코어 사이의 케이싱 조립체 내부의 압력은 온도 변동이 있을 때 케이블의 작동 동안에도 낮게, 항상 2 Mpa 미만으로 제어 및 유지될 수 있다.
탄성 재료의 홈가공된 파이프의 목적은 케이블 작동 동안 열팽창에 의해 유발되는 이동을 흡수하는 것이다. 따라서, 홈가공된 파이프는 축방향 및 반경방향 둘 다의 열팽창이 비가역적으로 되는 것을 방지한다. 따라서, 절연 재료의 서지가 방지된다. 홈가공된 파이프는 케이블 코어의 그립을 잃어버리지 않으면서 비교적 큰 이동을 허용하면서 케이블을 유지한다. 홈들은 어떠한 단면 형상을 가질 수 있고, 홈들은 축방향 또는 원주방향으로 위치될 수 있거나 파이프의 주변을 따라 나선형으로 형성될 수 있다. 재료의 탄성으로 인해, 케이블 코어 표면과 탄성 재료 사이의 마찰은 홈가공된 파이프에 대하여 케이블의 미끄러짐을 방지하기에 충분하다. 홈가공된 파이프에 적합한 재료로서는, 예를 들어 EPDM (에틸렌-프로필렌-디엔-모노머) 고무와 같은 상이한 합성 고무 재료이다. 적합하게는, 고무 재료는 쇼어 A 40 ~ 99, 바람직하게는 쇼어 A 50 ~ 80, 및 가장 바람직하게 쇼어 A 55 ~ 70 의 경도를 가진다. 이러한 경도를 가진 재료는, 예를 들어 케이블의 정상 작동 동안 케이블 코어의 절연 시스템에서 절연층들의 축방향 이동을 방지할 수 있고, 축력이 케이블 코어 표면과 홈가공된 파이프 사이의 마찰력보다 커지는 경우가 될 때까지 케이블을 지지 및 유지할 수 있으며, 이러한 경우는 케이블 또는 강성 조인트 조립체가 파단하는 경우에 발생할 수 있지만 케이블의 정상 작동 동안에는 아니다. 홈가공된 파이프의 반경방향 연장은 바람직하게는 베딩 재료층의 반경방향 연장보다 크다. 홈가공된 파이프의 길이는 강성 파이프의 길이와 동일할 수 있지만 상황에 따라서 더 짧거나 더 길 수 있다. 따라서, 적어도 40 mm 의 길이가 일반적으로 바람직하고, 보다 바람직하게는 적어도 100 mm 또는 심지어 적어도 200 mm 이다.
탄성 재료의 홈가공된 파이프 (51) 는 바람직하게는 도 2a 에 도시된 바와 같이 강성 케이싱 (52) 에 의해 반경방향 외부로 둘러싸이고, 홈가공된 파이프 (151) 는 도 2b 에 도시된 바와 같이 강성 케이싱 (152) 에 의해 둘러싸인다. 강성 케이싱은 홈가공된 파이프를 제자리에 유지하는데 도움을 더 준다. 강성 케이싱은 벽 두께가 2 ~ 5 mm, 바람직하게는 약 3 mm 일 수 있다.
도 1, 도 2a 및 도 2b 로부터, 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스 (40, 140) 의 강성 파이프 (41, 141) 는 각각의 제 1 및 제 2 외부 케이블 진입부 (33, 133) 에서 케이블 (10, 110) 의 케이블 코어 단부 섹션 (12, 112) 을 둘러싼다. 도 1 에서, 강성 파이프들 (41, 141) 은 각각의 케이블 코어 단부 섹션 (12, 112) 을 둘러싸고 각각의 케이블 코어에 걸쳐 꼭맞게 피팅된다. 확장된 두께를 가진 도 2a 및 도 2b 에 도시된 베딩 재료층 (45, 145) 은 강성 파이프의 내부 표면의 길이를 따라 적어도 부분적으로 연장된다. 도 1 에 도시된 실시형태에서, 제 1 및 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스 (40, 141) 의 강성 파이프들 (41, 141) 은 내부 케이블 진입부들 (32, 132) 로부터 거리를 두고 위치된다. 내부 케이블 진입부 (32, 132) 는 홈가공된 파이프들을 포함한다. 도 2a 및 도 2b 에 도시된 실시형태에서, 강성 파이프들 (41, 141) 은 홈가공된 파이프들 (51, 151) 의 각각의 외부 단부 부분들 (48, 148) 과 접촉하여 위치된다. 외부 단부 부분들 (48, 148) 은 각각의 강성 파이프 (41, 141) 의 형상에 더 잘 맞추도록 절두 원추형의 형상을 가지도록 경사지거나 테이퍼질 수 있다.
강성 파이프라는 용어는 파이프의 축방향으로 실질적으로 굽혀지지 않는 파이프를 의미한다. 따라서, 파이프는 물리적으로 실질적으로 유연성이 없거나 뻣뻣하다. 강성 파이프는 케이블의 케이블 코어 단부 섹션과 동심원으로 그리고 케이블 코어 단부 섹션의 반경방향 외부에 배열된다. 강성 파이프는 케이블 코어에 걸쳐 꼭맞게 피팅되어야 한다.
제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스가 케이블 절연체, 즉 절연 시스템이 압력차에 의해 케이블 코어를 따라서 축방향으로 변위 및 재분배되는 것을 방지할 수 있음을 보장하기 위해, 베딩 재료층은 적어도 부분적으로 강성 파이프의 내부 표면의 길이를 따라서 케이블 코어 표면과 강성 파이프 사이에 배열된다. 베딩 재료층은, 강성 파이프 (41, 141) 의 전체 길이의 100 % 까지 연장될 수 있지만, 강성 파이프 (41, 141) 의 전체 길이의 약 80 % 까지, 적절하게는 약 60 % 까지, 바람직하게는 약 40 % 까지 연장될 수 있고, 케이싱 조립체 (30) 에 가장 근접한 강성 파이프 (41, 141) 의 단부까지 연장되도록 위치된다.
일 영역에서의 케이블 코어에 고압이 가해지면, 이는 절연 재료가 넥킹 영역에서부터 케이블의 축을 따라서 더 낮은 압력의 다른 영역, 팽창할 수 있고 그리고 대신에 절연체의 팽창이 발생하는 영역으로 변위되도록 하면 넥킹에 의해 이러한 일 영역에서 변형을 유발할 수 있다. 베딩 재료 및 케이블 코어에 걸쳐 강성 파이프를 타이트하게 피팅함으로써, 절연 재료의 변위에 의한 이러한 변형이 방지되는데, 이는 절연 재료의 어떠한 팽창을 허용하는 파이프 내부에 어떠한 빈 공간이 없기 때문이다. 더욱이, 베딩 재료는 높은 마찰을 발생시키고 압력 구배로 인해 유발되는 케이블의 축방향 이동을 방지한다. 따라서, 강성 파이프, 베딩 재료 및 절연체 사이에 접촉 압력을 생성함으로써, 그 결과로 인한 마찰력은 강성 파이프에 대하여 절연 시스템의 축방향 변위를 방지할 것이다.
베딩 재료층에 적합한 재료로서는 탄성 중합체 재료, 예를 들면 합성 고무 재료, 예를 들어 EPDM 고무이고, 이들은 열팽창할 때 케이블 코어의 절연 시스템에서 소성 변형을 일으키지 않을 정도로 충분히 연성이다. 경도는 예를 들어 쇼어 A 50 ~ 80, 바람직하게는 쇼어 A 60 ~ 70 일 수 있고, 열팽창 계수는 예를 들어 약 210 e-6/K 일 수 있지만 특정값으로 제한되지 않는다. 각각의 베딩 재료층은 케이블 코어의 반경방향으로 측정했을 때 1 ~ 10 mm 의 두께를 가질 수 있다.
본원의 일 변형예에 따라서, 베딩 재료층 및 탄성 재료의 홈가공된 파이프는 동일한 재료일 수 있다. 또한, 베딩 재료층 및 탄성 재료의 홈가공된 파이프는 적어도 부분적으로 서로 접촉하여 배열될 수 있다. 베딩 재료 및 탄성 재료의 홈가공된 파이프는 또한 일체화될 수 있다. 재료가 동일하고 베딩 재료층 및 홈가공된 파이프가 일체화되면, 재료 거동의 예측가능성이 향상될 것이다. 또한, 제 1 및 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스와 각각의 홈가공된 파이프들 사이에 갭이 없어서, 그로 인해 케이블 코어 단부 섹션에서 절연 시스템이 효과적으로 보호될 것이다. 강성 파이프의 단부 표면쪽으로 향하는 탄성 재료의 홈가공된 파이프의 단부 부분은 강성 파이프의 단부 표면 및 그의 베딩 재료의 형상 및 크기에 부합하도록 테이퍼질 수 있다. 이는 특히 베딩 재료와 홈가공된 파이프가 연결되거나 일체화되어 제 1 절연 시스템 변형 방지 디바이스의 베딩 재료로부터 홈가공된 파이프로의 원활한 천이가 제공될 수 있다면 중요하다. 하지만, 일부 실시형태들에서, 예를 들어 도 1 의 실시형태에 도시된 바와 같이, 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스 및 홈가공된 파이프를 서로 거리를 두고 위치시키는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 방식으로, 필요하다면 어떠한 이유로 또는 예를 들어 손상되는 경우에, 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스 또는 홈가공된 파이프에서 구성요소들을 대체하는 것이 용이할 것이다.
강성 파이프 (41, 141) 는 베딩 재료층 (45, 145) 을 포함하도록 된 원주방향 리세스 (43, 143) 를 포함할 수 있다. 대안으로, 예를 들어, 베딩 재료층이 강성 파이프의 길이에 대응하는 길이를 가지는 경우에, 강성 파이프는, 케이블의 각각의 베딩 재료층 및 케이블 코어 단부 섹션에 걸쳐 꼭맞게 피팅될 수 있고 그리고 베딩 재료의 외부 표면과 일정하게 접촉할 수 있는 평탄한 내부 표면을 가질 수 있다. 강성 파이프가 원주방향 리세스를 가지는 경우에, 벽 두께는 원주방향 리세스 외부의 파이프의 가장 두꺼운 부분에 대해 2 ~ 20 mm, 리세스가 있는 벽 부분에 대해 1 ~ 10 mm 사이에서 변할 것이다. 파이프는 또한 균일한 벽 두께를 가질 수 있고, 이러한 경우에 강성 파이프의 내부 벽 표면에 의해 형성된 내부 체적은 실질적으로 원형인 원통 형상을 가진다. 벽의 균일한 벽 두께는 2 ~ 20 mm 일 수 있고, 바람직하게는 3 ~ 10 mm 이다. 벽 두께는 예를 들어 케이블의 직경과 케이블이 묻히는 깊이, 그리하여 케이블이 받게 될 압력에 따라서 조절될 수 있다. 강성 파이프의 외부 단부에서의 자유 가장자리는 케이블 코어의 중심축에 대하여 약 25 ~ 35 도, 바람직하게는 약 30 도의 각도로 경사져서, 케이블과 강성 파이프 사이에서 평탄한 강성 천이부를 얻을 수 있다.
강성 파이프 (41, 141) 는 각각의 케이블 코어 단부 섹션 (12, 112) 에 고정되어, 강성 파이프에 대하여 절연 시스템 (13) 의 축방향 이동이 방지되며, 이는 예를 들어 전술한 바와 같이 마찰에 의해 실시될 수 있다. 파이프들 (41, 141) 은, 강성 파이프, 코어 및 베딩 재료 사이의 갭들이 최소값을 가지도록 그리고 강성 파이프와 절연 시스템 사이에 접촉 압력을 생성하여 케이블 절연 재료의 축방향 변위를 또한 방지하기 위해, 케이블 코어 단부 섹션의 각각의 표면상에 그리고 베딩 재료상에 예를 들어 권축에 의해 가압될 수 있다. 베딩 재료는 또한 파이프를 케이블 코어 단부 섹션의 각각의 표면상에 가압하기 전에 리세스 내부에 먼저 배치될 수 있다. 강성 파이프들이 각각의 케이블 코어 단부 섹션의 표면 및 베딩 재료상에 가압될 때, 베딩 재료는 그 탄성으로 인해서 케이블 코어의 표면에 접하여 가압될 것이다. 강성 파이프는 바람직하게는 높은 외부 및 내부 압력을 견딜 수 있는 금속, 예를 들어 강으로 제조된다. 적합하게는, 금속은 70 ~ 210 GPa 의 탄성계수를 갖지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
강성 파이프는, 2 개의 케이블 코어 단부들을 연결하기 전에 강성 파이프가 케이블 코어 단부 섹션에 걸쳐 축방향으로 미끄러질 수 있도록 그리고 베딩 재료가 강성 파이프 내부에 피팅되도록 케이블 코어의 외경보다 더 큰 내경을 가지는 것이 적합하다. 강성 파이프가 케이블 코어에 걸쳐 정확한 위치에 설치되면, 강성 파이프의 내부 표면과 케이블 코어 단부 섹션의 외부 표면 및 베딩 재료층 사이의 적절한 연속적인 접촉을 얻기 위해, 파이프를 케이블 코어 상에 예를 들어 가압에 의해 고정하기 위해 공구가 사용된다.
케이블 코어 단부 섹션 및 제 1 및 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스들은 케이싱 조립체에 대하여 축방향으로 고정되어 배열될 수 있다. 이는 예를 들어 케이싱 조립체에 대하여 강성 파이프를 축방향으로 잠그기 위해, 예를 들어 정지 플랜지들의 디바이스에 의해 어떠한 적합한 고정 장치의 디바이스에 의해 배열될 수 있다.
케이블 진입부들은 원래 강성 조인트 조립체의 장착을 용이하게 하기 위해 별도의 부분들인 케이싱 조립체의 구성요소들일 수 있다. 각각의 케이블 진입부는 그 후에 적합한 디바이스에 의해 케이싱 본체에 연결된다. 통상적으로, 이는 전체 케이싱 조립체에 필요한 수밀한 금속제 밀봉부를 얻기 위해 용접에 의해 실시된다. 다른 대안으로서, 케이블 진입부들은 케이싱 조립체의 일체의 부분일 수 있다.
케이싱 조립체 쪽으로 향하는 강성 파이프의 자유 단부는 강성 파이프와 케이싱 조립체, 예를 들어 케이블 진입부의 벽 사이에 삽입되는 인레이 (비도시) 에 연결될 수 있다. 이러한 인레이는 케이블 코어 단부 섹션, 강성 파이프 및 케이싱 조립체의 벽 사이의 갭을 채우도록 구성된다. 인레이는, 예를 들어 환형 요소일 수 있거나 또는 예를 들어 금속의 2 개의 반환형 부분들을 포함할 수 있다. 강성 파이프의 이러한 단부 영역, 즉 케이싱 조립체의 내부로부터 멀리 향하는 단부는 또한 수밀성 및 금속 융합 장벽을 보장하는 납 납땜에 의해 덮일 수 있다.
제 1 및 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스들은 절연 시스템의 외부 반도체층상에 적합하게 직접 장착된다. 베딩 재료는 케이블 절연 시스템의 외부에 위치되고, 제 1 및 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스의 강성 파이프는 베딩 재료상에 고정된다. 또한, 절연 시스템과 제 1 및 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스 사이에 배열된 중간층에 제 1 및 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스를 장착하는 것이 가능할 수도 있다. 이러한 중간층은 절연 시스템을 보호하고 그리고 예를 들면 금속층일 수 있다.
케이싱 조립체 (30) 에 대하여 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스 (40, 140) 의 정확한 축방향 위치는 경우에 따라 상황에 따라 변경될 수 있음을 이해해야 한다. 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스 (40, 140) 의 강성 파이프 (41, 141) 는, 수밀한 케이싱 조립체 (30) 의 외부에 위치되어야 하며, 바람직하게는 강성 파이프와 케이싱 조립체의 내부 케이블 진입부 사이의 외부 압력에 직접 노출되는 케이블 절연 시스템의 일부가 없도록 위치되어야 한다. 도 2a 는 케이싱 조립체 (30) 에 가장 근접하게 위치된 강성 파이프 (41) 의 단부 (44) 를 도시한다. 단부의 길이는 강성 파이프 및 수밀한 케이싱 조립체의 구성에 따라서 강성 파이프의 길이의 약 1 ~ 15 % 에 대응한다. 도 2a 에 도시된 바와 같이, 단부 (44) 는 케이싱 조립체 (30) 의 내부 케이블 진입부 (32) 를 구성하는 벽 섹션 피스 (35) 의 내부 에지 표면 (47) 에 연결된다. 강성 파이프의 단부 (44) 는 내부 에지 표면 (47) 의 내측으로, 그에 따라서 케이싱 조립체 (30) 내부로 연장되어서는 안된다. 이에 대응하는 방식으로, 케이싱 조립체의 대향 단부에서 케이싱 조립체 (30) 에 가장 근접하게 위치된 강성 파이프 (141) 의 일 단부 (144) 는 케이싱 조립체 (30) 의 제 2 내부 케이블 진입부를 구성하는 벽 섹션 피스 (135) 의 내부 에지 표면 (147) 에 연결되어야 하고, 강성 파이프는 도 2b 에 도시된 바와 같이 내부 에지 표면 (147) 내부쪽으로 그리하여 케이싱 조립체 (30) 의 내부로 연장되어서는 안된다. 따라서, 강성 파이프는 주위 압력에 의해 영향을 받는다. 강성 파이프 (41) 의 길이는 각각의 경우에 특정 상황에 따라 변할 수 있다. 적어도 40 mm 의 길이가 일반적으로 바람직하고, 보다 바람직하게는 적어도 100 mm 또는 심지어 적어도 200 mm 이다.
도 2a, 도 2b 및 도 3a, 도 3b 및 이러한 도면들과 관련된 전술한 부분에서, 케이블이라는 용어가 사용되었고 도 1 의 조인트에서 제 1 케이블과 관련된 도면 부호가 사용되었다. 하지만, 제 1 케이블의 도면 부호를 사용하고 "케이블" 에 관해서 기재된 모든 것이 도 1 에 도시된 제 2 케이블 (110) 에도 동일하게 적용가능하다는 것을 이해해야 한다.
최종 강성 조인트를 얻기 위해, 개시된 본원의 강성 조인트 조립체는 이러한 설명의 배경 부분에서 기재된 통상적인 방식으로 외부 컨테이너 (미도시) 에 배치된다. 하나의 케이블 코어를 포함하는 해저 DC 케이블에 대해서, 하나의 강성 조인트 조립체가 케이블의 외장층들을 연결하는데 또한 사용되는 외부 컨테이너에 배치된다. 3 개의 케이블 코어들을 포함하는 해저 AC 케이블에 대해서, 개시된 본원의 강성 조인트 조립체들 중 3 개는 케이블들의 외장층들을 연결하는데 또한 사용되는 하나의 외부 컨테이너에 배치된다.
본원은 예시된 실시형태들에 한정되는 것으로 간주되어서는 안되며, 첨부된 청구범위에 규정된 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 실현되는 바와 같이 여러 방식으로 수정 및 변경될 수 있다. 특히, 본원은 어떠한 유형의 케이블에 한정되어서는 안되며, 첨부된 청구범위의 범위내에 있는 하나 이상의 전기 케이블 코어들을 가진 어떠한 유형의 전기 케이블을 포함해야 한다.

Claims (15)

  1. 제 1 전기 케이블 (10) 의 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 제 2 전기 케이블 (110) 의 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 을 포함하는 강성 조인트 조립체 (1) 로서,
    각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션은 적어도 내부 도전체 (14) 를 포함하는 전기 케이블 코어와, 적어도 내부 반도체층 (15), 절연층 (16) 및 외부 반도체층 (17) 을 포함하는 절연 시스템 (13) 을 포함하며,
    상기 강성 조인트 조립체 (1) 는 조인트 연결부 (20) 를 더 포함하고, 상기 조인트 연결부 내부에서 상기 제 1 전기 케이블 (10) 의 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 의 전기 케이블 코어는 상기 제 2 전기 케이블 (110) 의 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 의 전기 케이블 코어와 연결되며,
    상기 강성 조인트 조립체는 상기 조인트 연결부를 둘러싸는 수밀한 금속 케이싱 조립체 (30) 를 더 포함하고, 상기 케이싱 조립체 (30) 는 케이싱 본체 (31) 및 상기 케이싱 조립체 (30) 의 양 단부에서 내부 케이블 진입부들 (32; 132) 을 포함하고,
    상기 강성 조인트 조립체는,
    - 상기 케이싱 조립체 (30) 외부에 상기 케이싱 조립체 (30) 의 양 단부에 위치되는 제 1 외부 케이블 진입부 (33) 및 제 2 외부 케이블 진입부 (133) 로서, 상기 제 1 외부 케이블 진입부 (33) 및 상기 제 2 외부 케이블 진입부 (133) 는 상기 제 1 전기 케이블 (10) 및 상기 제 2 전기 케이블 (110) 의 각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 을 수용하기 위한 각각의 개구 (34; 134) 를 포함하는, 상기 제 1 외부 케이블 진입부 (33) 및 상기 제 2 외부 케이블 진입부 (133),
    - 각각의 상기 제 1 외부 케이블 진입부 (33) 및 상기 제 2 외부 케이블 진입부 (133) 에서 각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 또는 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 을 둘러싸는 강성 파이프 (41; 141) 및 각각의 상기 강성 파이프 (41; 141) 의 내부 표면의 길이를 따라서 적어도 부분적으로 연장되는 베딩 재료층 (45; 145) 을 각각 포함하는 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스 (40) 및 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 디바이스 (140),
    - 상기 케이블에 대향하는 측면에 복수의 홈들 (53; 153) 을 포함하는 탄성 재료의 제 1 홈가공된 (grooved) 파이프 (51) 및 제 2 홈가공된 파이프 (151) 로서, 각각의 상기 제 1 홈가공된 파이프 (51) 및 상기 제 2 홈가공된 파이프 (151) 는 각각의 상기 내부 케이블 진입부 (32; 132) 에서 각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 또는 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 을 둘러싸는, 상기 제 1 홈가공된 파이프 (51) 및 상기 제 2 홈가공된 파이프 (151) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강성 조인트 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 베딩 재료층 (45; 145) 은 탄성 합성 중합체 재료를 포함하고 각각의 상기 베딩 재료층 (45; 145) 은 1 ~ 10 mm 의 두께를 가지는, 강성 조인트 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 홈가공된 파이프 (51) 및 상기 제 2 홈가공된 파이프 (151) 의 각각의 탄성 재료는 탄성 합성 중합체 재료를 포함하는, 강성 조인트 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 베딩 재료층 (45; 145) 의 재료 및 상기 제 1 홈가공된 파이프 (51) 및 상기 제 2 홈가공된 파이프 (151) 의 탄성 재료는 동일한, 강성 조인트 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 베딩 재료층 (45; 145) 각각은 각각의 상기 강성 파이프 (41; 141) 의 전체 길이의 80 % 까지 연장되고, 상기 케이싱 조립체 (30) 에 가장 근접한 각각의 상기 강성 파이프 (41) 의 단부까지 연장되도록 위치되는, 강성 조인트 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 홈가공된 파이프 (51) 및 상기 제 2 홈가공된 파이프 (151) 중 적어도 하나는 강성 케이싱 (52; 152) 에 의해 반경방향 외부로 둘러싸이는, 강성 조인트 조립체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 홈가공된 파이프 (51) 및 상기 제 2 홈가공된 파이프 (151) 각각은 상기 케이블의 축방향으로 각각의 상기 강성 파이프 (41; 141) 부터 거리를 두고 배열되는, 강성 조인트 조립체.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베딩 재료층 (45; 145) 과 각각의 상기 제 1 홈가공된 파이프 (51) 및 상기 제 2 홈가공된 파이프 (151) 는 부분적으로 서로 접촉하여 배열되는, 강성 조인트 조립체.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이싱 조립체 (30) 의 각각의 측면에서 상기 베딩 재료층 (45; 145) 과 각각의 상기 제 1 홈가공된 파이프 (51) 및 상기 제 2 홈가공된 파이프 (151) 는 일체화되는, 강성 조인트 조립체.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이싱 조립체 (30) 의 각각의 측면에서 상기 강성 파이프 (41; 141) 의 단부 표면쪽으로 향하는 상기 제 1 홈가공된 파이프 (51) 및 상기 제 2 홈가공된 파이프 (151) 의 단부는 테이퍼지는, 강성 조인트 조립체.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 홈가공된 파이프 (51) 및 상기 제 2 홈가공된 파이프 (151) 는 상기 케이싱 조립체 (30) 내부에서 상기 내부 케이블 진입부 (32; 132) 의 내부 표면으로부터 반경방향으로 거리를 두고 배열되는, 강성 조인트 조립체.
  12. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강성 파이프 (41; 141) 는 상기 베딩 재료층 (45; 145) 을 포함하도록 된 원주방향 리세스 (43; 143) 를 포함하는, 강성 조인트 조립체.
  13. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 의 외부 표면은 각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 의 상기 케이블 코어의 상기 절연 시스템의 상기 외부 반도체층 (17) 인, 강성 조인트 조립체.
  14. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강성 조인트 조립체는 상기 강성 조인트 조립체 (1) 의 전체 길이를 따라 연장되는 보호 피복 (37) 에 의해 둘러싸이는, 강성 조인트 조립체.
  15. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 내부 케이블 진입부 (32; 132) 는 상기 케이싱 본체 (31) 에 연결가능한 별개의 부분인, 강성 조인트 조립체.
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