KR20180013999A - 강성 조인트 조립체 - Google Patents

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KR20180013999A
KR20180013999A KR1020177037105A KR20177037105A KR20180013999A KR 20180013999 A KR20180013999 A KR 20180013999A KR 1020177037105 A KR1020177037105 A KR 1020177037105A KR 20177037105 A KR20177037105 A KR 20177037105A KR 20180013999 A KR20180013999 A KR 20180013999A
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아르만도 레온-가레나
안드레아스 튀르베리
헨리크 에크홀름
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엔케이티 에이치브이 케이블스 게엠베하
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Abstract

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 조립체에 관한 것으로서, 각각의 제 1 케이블 코어 단부 섹션 및 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 시스템을 포함한다. 강성 조인트 조립체는 조인트 연결부 (20) 및 조인트 연결부를 둘러싸는 수밀한 금속 케이싱 조립체 (30) 를 더 포함하고, 조인트 연결부 내부에서 제 1 케이블 코어 단부 섹션의 전기 케이블 코어는 제 2 케이블 코어 단부 섹션의 전기 케이블 코어와 연결된다. 케이싱 조립체는 제 1 케이블 코어 단부 섹션을 수용하기 위한 개구 (34) 를 포함하는 제 1 케이블 진입부 (32) 및 제 2 케이블 코어 단부 섹션을 수용하기 위한 개구 (134) 를 포함하는 제 2 케이블 진입부 (132) 를 가진다. 강성 조인트 조립체는 제 1 케이블 진입부 (32) 에서 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 을 둘러싸는 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 와, 제 2 케이블 진입부 (132) 에서 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 을 둘러싸는 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (140) 를 더 포함하며, 각각의 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 및 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (140) 는 각각의 제 1 케이블 진입부 및 상기 제 2 케이블 진입부에서 각각의 제 1 케이블 코어 단부 섹션 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션을 둘러싸는 강성 파이프 (41) 를 포함한다.

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. 케이블 코어라는 용어는, 일반적으로 절연체의 외부에 및 내부에서 외부로, 어떠한 선택적인 팽창 재료 (사용된다면), 금속 피복 (metal sheath) 및 반도체성 또는 절연체성일 수 있는 압출된 방식층 (oversheath) 을 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 외장층들 (armour layers) 을 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 구성되고, 이러한 케이싱은 일반적으로 케이블들의 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 연결된 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, 제 1 케이블 코어 단부 섹션의 케이블 코어를 수용하기 위한 개구를 포함하는 제 1 케이블 진입부 및 제 2 케이블의 제 2 케이블 코어 단부 섹션을 수용하기 위한 개구를 포함하는 제 2 케이블 진입부를 포함하고, 케이블 조립체는 압축성 가스를 포함하며, 강성 조인트 조립체는 제 1 케이블 진입부에서 제 1 케이블 코어 단부 섹션을 둘러싸는 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재와, 제 2 케이블 진입부에서 제 2 케이블 코어 단부 섹션을 둘러싸는 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재를 더 포함하며, 각각의 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 및 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재는 각각의 케이블 진입부에서 각각의 케이블 코어 단부 섹션을 둘러싸는 강성 파이프를 포함한다.
케이싱 조립체의 케이블 진입부에서 각각의 케이블의 케이블 코어 단부 섹션을 둘러싸는 강성 파이프를 포함하는 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재를 제공함으로써, 강성 조인트 조립체는 깊은 수심에서 압출된 해저 케이블들의 연결에 사용될 수 있는 장점이 얻어지는데, 이는 케이블 코어 단부 섹션이 케이싱 조립체 내부의 가스 압력과 케이싱 조립체의 외부의 정수압 사이의 압력차를 받고 그리고 임계 천이 영역을 포함하는 케이싱 조립체의 케이블 진입부 근방의 케이블 코어 단부 섹션이 강성 파이프에 의해 보호될 수 있기 때문이다. 결과적으로, 케이블 코어 단부 섹션에서 케이블의 절연 시스템은 넥킹과 같은 변형으로부터 보호되며, 강성 파이프는 절연체가 정수압을 갖는 측면으로부터, 강성 파이프가 케이블 코어 단부 섹션을 둘러싸는 더 낮은 압력을 가진 케이싱 조립체로 축방향으로 변위되는 것을 방지하도록 또한 작용할 것이며, 이는 강성 파이프가 파이프 내부의 절연 시스템을 가진 케이블 코어 단부 섹션을 포함하도록 작용할 것이기 때문이다. 재료에 변위 뿐만 아니라 팽창도 허용될 수 없는 장소가 없다면, 어떠한 넥킹이 없을 수 있다.
일 양태에 따라서, 강성 파이프는 케이싱 조립체의 케이블 진입부 내부로 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 이는 절연 시스템이 케이싱 조립체의 케이블 진입부에서 변형 및/또는 변위되는 것을 방지하는데 도움을 줄 수 있다. 하지만, 일반적으로, 강성 파이프는 케이싱 조립체의 케이블 진입부 외부에 전체적으로, 케이싱 조립체의 케이블 진입부 내부에 전체적으로 또는 케이싱 조립체의 케이블 진입부 외부 및 내부에 부분적으로 위치될 수 있다는 것을 알아야 한다. 그러나, 강성 파이프는 바람직하게는 강성 파이프와 케이싱 조립체의 케이블 진입부 사이의 외부 압력에 직접 노출되는 케이블 절연 시스템의 부분이 없도록 위치되어야 한다.
다른 양태에 따라서, 강성 파이프는 이 강성 파이프가 둘러싸는 케이블 코어 단부 섹션의 외부 표면과 연속적으로 접촉하는 원통형 내부 표면을 가질 수 있다. 일부 길이에 걸쳐 연속적인 접촉을 가짐으로써, 또한 절연 시스템 또는 그 일부가 케이싱 조립체의 케이블 진입부에서 변형 및/또는 변위되는 것을 방지하는데 기여할 것이다. 원통형 내부 표면은 적어도 50 mm, 바람직하게는 적어도 100 mm, 또는 심지어 적어도 150 mm 의 축방향 길이를 가질 수 있다.
다른 양태에 따라서, 각각의 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재의 강성 파이프는 각각의 케이블 코어 단부 섹션과 직접 접촉할 수 있다. 직접 접촉은 또한 절연 시스템의 변형 및/또는 변위를 방지하는데 기여할 것이다.
또 다른 양태에 따라서, 각각의 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재의 강성 파이프는, 강성 파이프에 대하여 절연 시스템의 축방향 이동이 방지되도록 각각의 케이블 코어 단부 섹션에 고정될 것이다. 강성 파이프를 케이블 코어 단부 섹션에 효과적으로 고정시킴으로써, 케이블 절연 시스템의 변형 및/또는 변위를 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
예를 들어, 각각의 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재의 강성 파이프는 각각의 케이블 코어 단부 섹션에 가압되어, 케이블 절연 시스템 및 강성 파이프 사이에 접촉 압력을 생성할 수 있다. 이는 케이블 절연 시스템 또는 그 일부의 변형 및/또는 변위를 방지하는데 매우 효과적일 것이다. 가압이라는 용어는 예를 들어 클램핑 및 예를 들어 권축 공구에 의한 권축을 포함한다.
일 변형예에 따라서, 각각의 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재의 강성 파이프는 각각의 케이블 코어 단부 섹션의 케이블 코어의 절연 시스템의 외부 반도체층에 직접 고정될 수 있다.
다른 변형예에 따라서, 각각의 케이블 코어 단부 섹션의 케이블 코어는 케이블 절연 시스템의 외부에 외부 금속 피복을 더 포함하고, 각각의 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재의 강성 파이프는 각각의 케이블 코어 단부 섹션의 케이블 코어의 외부 금속 피복에 고정될 수 있다.
또 다른 변형예에 따라서, 각각의 케이블 코어 단부 섹션의 케이블 코어는 케이블 절연 시스템의 외부에 베딩 재료를 더 포함하고, 각각의 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재의 강성 파이프는 각각의 케이블 코어 단부 섹션의 케이블 코어의 베딩 재료에 고정될 수 있다.
또 다른 변형예에 따라서, 각각의 케이블 코어 단부 섹션의 케이블 코어는 케이블 절연 시스템의 외부에 외부 금속 피복 및 이 외부 금속 피복의 외부에 보호 방식층을 더 포함하고, 각각의 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재의 상기 강성 파이프는 각각의 케이블 코어 단부 섹션의 케이블 코어의 상기 보호 방식층에 고정될 수 있다. 이러한 방식층은 예를 들어 압출된 중합체일 수 있고, 절연 재료일 수 있거나 반도체 재료일 수 있다.
다른 양태에 따라서, 강성 조인트 조립체는, 각각의 케이블 코어 단부 섹션에서, 케이싱 조립체에 대하여 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재의 강성 파이프를 축방향으로 잠그는 고정 장치를 포함할 수 있다. 또한 케이싱 조립체에 대하여 강성 파이프를 잠금으로써, 그리하여 케이싱 조립체에 케이블 코어 단부 섹션을 잠금으로써, 케이블 절연 시스템 또는 그 일부의 변형 및/또는 변위를 방지하기 위한 보다 더 효과적인 방법이 얻어진다.
또 다른 양태에 따라서, 각각의 케이블 진입부는 케이싱 본체에 연결된 별도의 부품일 수 있다. 이는 강성 조인트 조립체의 상이한 부분들의 장착을 용이하게 할 것이다.
언급된 조인트 연결부는, 주로 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. 케이블 코어는 또한 종속항들에 기재된 바와 같이 금속 피복, 베딩층, 예를 들어 중합체의 외부 보호층과 같은 추가의 층들을 또한 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 발명에 따른 강성 조인트 조립체의 일 실시형태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2 는 도 1 의 강성 조인트 조립체의 보다 상세한 부분 단면 개략도이다.
도 3 은 강성 조인트 조립체의 일 실시형태의 개략적인 단면도이다.
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) 가 도시되어 있다. 케이블들은 해저 설치물에 적합한 중전압 또는 고전압 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. 조인트 연결부 (20) 는 수밀한 금속 케이싱 조립체 (30) 의 중공 내부 (36) 에 위치된다 (도 2 참조). 케이싱 조립체 (30) 는 케이싱 본체 (31) 와 개구 (34) 를 가진 제 1 케이블 진입부 (32) 를 포함하고, 이 개구를 통하여 제 1 케이블 (10) 의 케이블 코어 단부 섹션 (12) 이 케이싱 조립체에 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 케이블 진입부 (32) 의 반대편 단부에서, 개구 (134) 를 가진 제 2 케이블 진입부 (132) 를 추가로 포함하고, 이 개구를 통하여 제 2 케이블 (110) 의 케이블 코어 단부 섹션 (112) 이 케이싱 조립체에 진입한다. 제 2 케이블의 이러한 케이블 코어 단부 섹션 (112) 은 제 2 케이블 코어 단부 섹션이라고 지칭될 것이다.
케이싱 조립체 그 자체는 원래 함께 장착되어 예를 들어 용접 또는 다른 수단에 의해 연결되는 별도의 부분인 여러 개의 구성요소들을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 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. 케이싱 조립체를 언급할 때, 케이싱 조립체라는 말은, 다르게 명시하지 않는 한, 전체 케이싱 조립체를 의미하고 그리고 케이싱 조립체를 형성하기 위해 조립된 일체의 부분 또는 구성요소들과는 무관하게 케이싱 조립체의 모든 부분을 포함한다는 것을 이해해야 한다.
도시된 강성 조인트 조립체를 가진 케이블들을 내려 놓을 때, 이 강성 조인트 조립체들 중 하나 (DC 케이블인 경우) 또는 3 개 (AC 케이블인 경우) 는 외부 컨테이너 (미도시) 에 배치되며, 이 외부 컨테이너는 케이블들의 외장층들 (미도시) 을 연결하는데 또한 사용된다. 해저 케이블들의 경우에, 외부 컨테이너는 결과적으로 케이싱 조립체 (30) 를 둘러싸는 물로 채워진다. 하지만, 케이싱 조립체 내부에는 이 케이싱 조립체가 설치 또는 수리 장소의 조인트 연결부, 예를 들어 용기 주위에 설치될 때와 동일한 압력이 여전히 존재한다.
케이블 (10) 의 일 실시예의 개략적인 단면은 본 발명에 따른 강성 조인트 조립체의 일 실시형태와 함께 도 3 에 도시되어 있다. 관련된 유형의 압출된 고전압 케이블, XLPE 유형은 많은 층들을 가질 것이지만, 케이블 코어의 메인 층들만이 도 3 에 도시된다. 도시된 실시예에서, 내부 반도체층 (15), 예를 들어 XLPE 의 절연층 (16), 및 외부 반도체층 (17) 을 포함하는 절연 시스템으로 둘러싸인 도전체 (14) 가 도시되어 있다. 절연 시스템의 외부에는 금속 피복 (18), 예를 들어 납 피복이 있다. 이들은 케이블 코어의 메인 층들을 포함한다. 케이블 코어는 때때로 다른 내부층들, 예를 들어 충전재들 또는 베딩들을 또한 포함할 수 있고, 이는 금속 피복의 외부에 압출된 방식층을 포함할 수 있다. 케이블은 인장 외장층(들)을 포함하는 케이블 코어의 외부에 다른 층들을 포함할 것이다. 하지만, 이러한 외부층들은 조인트용 케이블을 준비할 때 케이블 (10) 의 케이블 코어 단부 섹션 (12) 에서 제거된다. 도시된 실시예에서, 케이블 (10) 의 케이블 코어 단부 섹션 (12) 은 언급된 메인 케이블 코어층들만을 포함한다.
케이싱 조립체의 내부 (36) 에는 압축성 가스, 일반적으로 대기압에서의 공기가 있다. 하지만, 케이싱 조립체 외부의 케이블 (10) 은 이미 설명한 바와 같이 물로부터 정수압을 받으며, 이 압력은 케이싱 조립체 내부의 압력보다 훨씬 더 높다. 이는 코어가 케이싱 조립체에 진입하는 근방의 압력 천이 영역에서 절연체의 케이블 코어 단부 섹션 (12) 에 영향을 줄 수 있는 압력 구배를 유발한다. 이러한 천이 영역은 코어의 단부 섹션 (12) 이 개구 (34) 를 통하여 케이싱 조립체 (30) 에 진입하는 외부로 연장될 것이고, 또한 케이싱 조립체의 케이블 진입부 (32) 내부로 일부 길이로 연장될 것이다. 도면들에서 알 수 있는 바와 같이, 케이싱 조립체 (30) 는 일반적으로 케이블 코어가 케이싱 조립체에 진입하는 케이블 코어를 오히려 근접하게 둘러싸는 슬리브 형상부들에 의해 종단되는 원추 형상의 단부들을 가진다. 케이블 코어의 변형, 특히 압력 구배에 의해 유발되는 케이블 코어 절연층 (16) 의 변형을 방지하기 위해, 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 는 제 1 케이블 진입부 (32) 에서 케이블 (10) 의 케이블 코어 단부 섹션 (12) 을 둘러싸도록 배열된다 (도 2 및 도 3 참조). 대응하는 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (140) 는 또한 제 2 케이블 (110) 의 케이블 코어 단부 섹션 (112) 을 둘러싸도록 배열된다. 도시된 실시형태에서, 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40, 140) 는 각각의 제 1 및 제 2 케이블 진입부 (32, 132) 에서 케이블 (10, 12) 의 케이블 코어 단부 섹션 (12, 112) 을 둘러싸는 보호 강성 파이프 (41) 의 형상이다. 파이프는 케이블의 케이블 코어 단부 섹션과 동심으로 배열되고 케이블 절연체가 압력차로 인해 케이블 코어를 따라서 축방향으로 변위 및 재분배되는 것을 방지하기 위해 코어에 걸쳐 협소하게 피팅되어야 한다. 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 영역에서 변형을 유발할 수 있다. 케이블 코어에 걸쳐 파이프를 타이트하게 피팅함으로써, 절연 재료의 변위에 의한 이러한 변형이 방지되는데, 이는 절연 재료의 어떠한 팽창을 허용하는 파이프 내부에 어떠한 빈 공간이 없기 때문이다. 파이프와 절연체 사이에 접촉 압력을 생성함으로써, 그 결과로 인한 마찰력은 파이프와 관련하여 절연 시스템의 축방향 변위를 방지한다. 따라서, 파이프 (41) 는, 케이블 (10) 의 케이블 코어 단부 섹션 (12) 에 걸쳐 꼭맞게 피팅될 수 있고 바람직하게는 또한 케이블 코어 단부 섹션의 외부 표면과 일정하게 접촉하는 평탄한 내부 표면을 가져야 한다. 이를 달성하기 위해, 파이프는 이 파이프가 둘러싸는 케이블 코어 단부 섹션의 외부 표면과 연속적으로 접촉하는 원통형 내부 표면 (43) 을 갖는 것이 바람직할 것이다. 강성 파이프의 내부 표면이 케이블 코어 단부 섹션의 외부 표면과 직접 접촉하는 것이 또한 바람직하다. 파이프는 바람직하게는 균일한 벽 두께를 가진다.
강성 파이프 (41) 는 각각의 케이블 코어 단부 섹션 (12; 112) 에 고정되어, 강성 파이프에 대하여 절연 시스템 (15, 16, 17) 의 축방향 이동이 방지되며, 이는 예를 들어 전술한 바와 같이 마찰에 의해 실시될 수 있다.
대안으로, 파이프 (41) 는, 파이프와 코어 사이에 갭이 없고 그리고 파이프와 절연 시스템 사이에 접촉 압력을 발생시켜 케이블 절연 재료의 축방향 변위를 또한 방지하기 위해, 케이블 코어 단부 섹션의 코어 상에, 예를 들어 권축에 의해 가압될 수 있다. 파이프는 바람직하게는 높은 외부 및 내부 압력을 견딜 수 있는 금속, 예를 들어 강으로 제조된다. 예를 들어, 강성 파이프 (41) 는, 2 개의 케이블 코어 단부들을 연결하기 전에, 강성 파이프가 케이블 코어 단부 섹션 (12) 에 걸쳐 축방향으로 미끄러질 수 있도록 케이블 코어의 외경보다 약간 더 큰 내경으로 형성될 수 있다. 강성 파이프가 케이블 코어에 걸쳐 정확한 위치에 설치되면, 강성 파이프의 내부 표면 (43) 과 케이블 코어 단부 섹션 (12) 의 외부 표면 사이의 적절한 연속적인 접촉을 얻기 위해 파이프를 케이블 코어 상에 예를 들어 가압에 의해 고정하기 위해 공구가 사용된다.
케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40), 즉 파이프 (41) 는 또한 바람직하게는 케이싱 조립체 (30) 에 대하여 축방향으로 이동될 수 없어야 한다. 도 3 에는 케이싱 조립체 (30) 에 대하여 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40), 즉 본 실시형태에서 파이프 (41) 를 축방향으로 잠그기 위한 고정 장치 (50) 가 도시되어 있다. 고정 장치는 나사 플랜지 (54) 가 제공된 짧은 튜브 형상부 (52) 를 포함한다. 튜브 형상부 (52) 는 파이프 (41) 와 동심이며 파이프의 일 단부, 즉 케이싱 조립체의 내부를 향하는 파이프의 단부에 인접한다. 플랜지부 (54) 는 튜브 형상부에 직각이고 나사용 구멍들을 구비하며, 이 구멍들에 의해 케이싱 조립체의 케이블 진입부 (32) 에 고정될 수 있다. 강성 파이프 (41) 의 내부 단부, 즉 케이싱 조립체의 내부를 향하는 단부는 케이싱 조립체 (30) 의 케이블 진입부 (32) 에 나사에 의해 고정되는 고정 장치의 튜브 형상부 (52) 에 인접하기 때문에, 강성 파이프는 케이싱 조립체의 내부쪽 방향으로 축방향으로 이동할 수 없다. 일반적으로, 이 방향은 압력 구배로 인해 파이프가 이동하는 유일한 방향이다. 나사 플랜지를 사용하는 전술한 고정 장치에 대한 대안으로서, 부분의 용접이 사용될 수 있다.
케이블 진입부 (32) 는 원래 고정 장치의 장착을 용이하게 하기 위해 별도의 부품인 케이싱 조립체의 구성요소일 수 있다. 고정 장치의 장착 후에, 각각의 케이블 진입부 (32, 132) 는 그 후에 케이싱 본체 (31) 에 연결된다. 통상적으로, 이는 전체 케이싱 조립체에 필요한 수밀한 금속제 밀봉부를 얻기 위해 용접에 의해 실시된다. 다른 대안으로서, 케이블 진입부 (32) 는 케이싱 조립체 (30) 의 일체의 부분일 수 있다.
케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40), 즉 파이프 (41) 의 대향 단부에는 파이프 (41) 와 케이싱 조립체 (30) 의 주위 벽, 즉 케이블 진입부 (32) 의 벽 사이에 삽입된 인레이 (inlay; 60) 가 있다. 이러한 인레이는 케이블 코어 단부 섹션 (12), 파이프 (41) 및 케이싱 조립체 (30) 의 벽 사이의 갭을 채우도록 구성된다. 인레이는 환형이거나 바람직하게는 금속으로 된 2 개의 반환형부들을 포함한다. 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 의 이러한 단부 영역, 즉 케이싱 조립체 (30) 의 내부로부터 멀리 향하는 단부는 또한 수밀성 및 금속제 융합 장벽을 보장하는 납 납땜 (70) 에 의해 덮인다. 납땜은 케이싱 조립체의 케이블 진입부 (32) 의 단부, 인레이 (60) 를 덮고 그리고 케이블 코어의 금속 피복으로 연장된다. 대안으로, 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 가 케이싱 조립체 (30) 로부터 추가로 연장되면, 케이싱 조립체의 케이블 진입부 (32) 는 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 에 직접 납땜 또는 용접될 수 있다. 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재는 납땜에 의해 금속 피복에 연결된다.
도시된 실시예에서, 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 가 장착되는 케이블 코어의 외부층은 금속 피복인 것으로 설명되었다. 하지만, 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재를 절연 시스템의 외부 반도체층에 또한 직접 장착할 수 있다. 대안으로, 케이블 코어 단부 섹션이 테이프의 층과 같은 케이블 절연 시스템의 외부에 베딩 재료를 포함하면, 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재는 베딩 재료에 고정될 수 있다. 금속 피복에 걸쳐 도포된 보호 방식층상에 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재를 장착할 수도 있다. 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재가 어떤 층에 장착되는 것과는 무관하게, 인레이 (60) 및 케이싱 조립체의 케이블 진입부 (32) 의 단부를 덮는 전술한 납땜 또는 설명된 변형예들은 항상 케이블 코어의 금속 피복 (18) 에 형성된다.
케이싱 조립체 (30) 의 각각의 케이블 진입 개구 (34, 134) 에 대한 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40, 140) 의 정확한 축방향 위치는 경우에 따라 상황에 따라 변경될 수 있음을 이해해야 한다. 일반적으로, 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40, 140) 의 강성 파이프 (41) 는 강성 파이프와 케이싱 조립체의 케이블 진입부 사이의 외부 압력에 직접 노출되는 케이블 절연 시스템의 일부가 없도록 위치되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 강성 파이프는 도시된 실시예에서와 같이 케이싱 조립체의 케이블 진입부 내부에서 적어도 부분적으로 연장되어야 한다. 강성 파이프 (41) 의 길이는 각각의 경우에 특정 상황에 따라 변할 수 있다. 적어도 50 mm 의 길이가 일반적으로 바람직하고, 보다 바람직하게는 적어도 100 mm 또는 심지어 적어도 150 mm 이다.
도 2 및 도 3 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 (13)

  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 조립체로서,
    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 시스템을 포함하고,
    상기 강성 조인트 조립체는 조인트 연결부 (20) 를 더 포함하고, 상기 조인트 연결부 내부에서 상기 제 1 전기 케이블 (10) 의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션의 상기 전기 케이블 코어는 상기 제 2 전기 케이블 (110) 의 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션의 상기 전기 케이블 코어와 연결되며,
    상기 강성 조인트 조립체는 상기 조인트 연결부를 둘러싸는 수밀한 금속 케이싱 조립체 (30) 를 더 포함하고, 상기 케이싱 조립체는 케이싱 본체 (31), 상기 제 1 전기 케이블의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션을 수용하기 위한 개구 (34) 를 포함하는 제 1 케이블 진입부 (32), 상기 제 2 전기 케이블의 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션을 수용하기 위한 개구 (134) 를 포함하는 제 2 케이블 진입부 (132) 를 포함하며,
    상기 케이싱 조립체 (30) 는 압축성 가스를 포함하고,
    상기 강성 조인트 조립체는 상기 제 1 케이블 진입부 (32) 에서 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 을 둘러싸는 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 와, 상기 제 2 케이블 진입부 (132) 에서 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 을 둘러싸는 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (140) 를 더 포함하며,
    각각의 상기 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 및 상기 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (140) 는 각각의 상기 제 1 케이블 진입부 (32) 및 상기 제 2 케이블 진입부 (132) 에서 각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 을 둘러싸는 강성 파이프 (41) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 강성 조인트 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성 파이프 (41) 는 상기 케이싱 조립체의 상기 제 1 케이블 진입부 (32) 및 상기 제 2 케이블 진입부 (132) 내부로 적어도 부분적으로 연장되는, 강성 조인트 조립체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 강성 파이프 (41) 는 상기 강성 파이프가 둘러싸는 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 의 외부 표면과 연속적으로 접촉하는 원통형 내부 표면 (43) 을 가지는, 강성 조인트 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 원통형 내부 표면 (43) 은 적어도 50 mm 의 축방향 길이를 가지는, 강성 조인트 조립체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 및 상기 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (140) 의 상기 강성 파이프 (41) 는 각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 과 직접 접촉하는, 강성 조인트 조립체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 및 상기 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (140) 의 상기 강성 파이프 (41) 는, 상기 강성 파이프에 대하여 상기 절연 시스템 (15, 16, 17) 의 축방향 이동이 방지되도록 각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 에 고정되는, 강성 조인트 조립체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 및 상기 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (140) 의 상기 강성 파이프 (41) 는 각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 에 가압되어, 케이블 절연 시스템 (15, 16, 17) 및 상기 강성 파이프 (41) 사이에 접촉 압력을 생성하는, 강성 조인트 조립체.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    각각의 상기 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 및 상기 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (140) 의 상기 강성 파이프 (41) 는 각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 의 케이블 코어의 상기 절연 시스템의 상기 외부 반도체층 (17) 에 직접 고정되는, 강성 조인트 조립체.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 의 케이블 코어는 케이블 절연 시스템의 외부에 외부 금속 피복 (18) 을 더 포함하고, 각각의 상기 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 및 상기 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (140) 의 상기 강성 파이프 (41) 는 각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 의 케이블 코어의 상기 외부 금속 피복 (18) 에 고정되는, 강성 조인트 조립체.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 의 상기 전기 케이블 코어는 케이블 절연 시스템의 외부에 베딩 재료 (bedding material) 를 더 포함하고, 각각의 상기 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 및 상기 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (140) 의 상기 강성 파이프 (41) 는 각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 의 상기 전기 케이블 코어의 상기 베딩 재료에 고정되는, 강성 조인트 조립체.
  11. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 의 상기 전기 케이블 코어는 케이블 절연 시스템의 외부에 외부 금속 피복 및 상기 외부 금속 피복의 외부에 보호 방식층 (oversheath) 을 더 포함하고, 각각의 상기 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 및 상기 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (140) 의 상기 강성 파이프 (41) 는 각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 의 상기 전기 케이블 코어의 상기 보호 방식층에 고정되는, 강성 조인트 조립체.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강성 조인트 조립체는, 각각의 상기 제 1 케이블 코어 단부 섹션 (12) 및 상기 제 2 케이블 코어 단부 섹션 (112) 에서, 상기 케이싱 조립체 (30) 에 대하여 상기 제 1 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (40) 및 상기 제 2 케이블 절연 시스템 변형 방지 부재 (140) 의 상기 강성 파이프를 축방향으로 잠그는 고정 장치 (securing arrangement; 50) 를 포함하는, 강성 조인트 조립체.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 제 1 케이블 진입부 (32) 및 상기 제 2 케이블 진입부 (132) 는 상기 케이싱 본체 (31) 에 연결된 별도의 부분인, 강성 조인트 조립체.
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