NO326990B1 - Kabel - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

Denne oppfinnelse gjelder kabel og fremstilling av kabel. Oppfinnelsen er særlig anvendbar på kabel som sannsynligvis vil bli utsatt for bøyning, radial sammentrykning samt strekk- og skjærpåkjenninger. Utførelser av oppfinnelsen er egnet til bruk som havbunnskabel (OBC).

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

En fremgangsmåte for å undersøke geologien i undersjøiske jordforma-sjonslag omfatter utlegg av lange lengder av følerkabel (f.eks. lengder på 50-60 km) i serpentinform på sjøbunnen, idet en slik kabel er vanlig kjent som sjøbunns-kabel (OBC). Kabelen vil vanligvis omfatte et antall kabelseksjoner, en kabel på 57 km lengde kan f.eks. omfatte 150 kabelseksjoner som hver har en lengde på 380 m, hvor hver kabelseksjon bærer et antall følere. Akustiske bølger opprettes i vannet omkring kabelen, og disse bølger reflekteres da med ulike amplituder og retningsvinkler fra formasjonslag under sjøbunnen. De reflekterte bølger detekte-res av følerne og den resulterende signalutgang blir analysert for å frembringe en seismograf for den underjordiske geologi i vedkommende område. Denne fremgangsmåte for geologiske undersøkelser er kanskje den mest brukte for å finne frem til undersjøiske hydrokarbonbærende formasjoner med muligheter for olje-eller gassproduksjon.

Vedkommende OBC legges ut på sjøbunnen ved bruk av et fartøy utstyrt med et arrangement for utlegg og gjenopptak av kabelen, og som er kjent som en "rettlinjet trekk-nøkkel" eller "utsprøyter". Vanligvis omfatter denne utsprøyter flere par drivhjul, som ofte er påført kjøretøydekk, idet hvert slikt par danner en "klemme" eller "knipepunkt" for inngrep med en seksjon av kabelen. Kjøretøyet vil følge en serpentinbane over det område av sjøbunnen som skal undersøkes, mens ut-sprøyteren legger ut kabelen i en tilsvarende takt. Så snart undersøkelsen er blitt fullført, blir utsprøyteren anvendt for å trekke opp kabelen.

En vanlig OBC omfatter en midtre forsterkende fiberkjerne, flere langstrakte komponenter, vanligvis i form av isolerte ledere som er viklet i skrueform omkring kjernen, en ekstrudert kappe, eventuelt en ytterligere flettet fiberforsterkning, samt et ytre slitesterkt beskyttelsessjikt eller -kappe. Når en seksjon av OBC passerer gjennom utsprøyteren eller utsettes for bøyning, blir trykkrefter og påkjenninger i lengderetningen raskt overført til komponentene, og disse kan med tiden føre til skade på slike komponenter. Kabelens komponenter, f.eks. den flettede forsterkning, kan også posisjonsforskyves inne i kabelen ved bøyning. Når kabelen derpå utsettes for påkjenninger i lengderetningen, så kan den forskjøvede komponent bli gjenstand for skade.

Når kabelen legges ut og tas opp, særskilt på dypt vann, så vil kabelvekten og den trekkraft den utsettes for når den er opphengt fra utsprøyteren, utgjøre en betraktelig påkjenning. Utsprøyteren må følgelig utøve en betraktelig trykkraft og kraft i kabelens lengderetning på kabelen. Disse krefter blir naturligvis først og fremst påført utsiden av kabelen, men blir så overført radialt innover gjennom ka-belkomponentene til den sentrale kjerne. Dette kan da påføre betraktelige påkjenninger på de enkelte komponenter, hvilket ville øke muligheten for komponents-vikt. En kjent sviktmekanisme er kalt "Z-kinking", og innebærer at en komponent utsettes for slike krefter i lengderetningen at komponenten strekkes utover sin elastisitetsgrense eller "flytegrense". Når så kreftene fjernes, vil den langstrakte komponent trekke seg sammen og blir da foldet tilbake på seg selv, hvilket innebærer skade på komponenten. Videre kan det hende at de ulike komponenter i kabelen oppfører seg ulik under påkjenning. Det overliggende ekstruderte overtrekk eller kappen vil sannsynligvis ha større elastisitet enn de tilstøtende lag av skrueviklede ledere, hvilket kan føre til at kappen strekkes i lengderetningen i forhold til lederlaget. Når en slik forlengelse finner sted raskt over korte avsnitt av kabelen, slik det kan være tilfelle ved utsprøyteren under rask start eller stopp eller på grunn av fartøyets stamping og giring, vil den longitudinalt bøyelige kappe kunne skade underliggende komponenter. En slik forskyvning ville også hindre effektiv overføring av skjærkrefter fra kappen til forsterkningskjernen. Kappen vil da være utsatt for hovedsakelig hele den strekkraft som påføres kabelen fra utsprøy-teren, hvilket eventuelt kan føre til for tidlig svikt for kappe og kabel. I det tilfelle kappen er blitt trykkekstrudert over lederlaget, så vil kappens indre profil tilsvare den rep-lignende overflate av de skrueformet-viklede ledere, slik at forskyvning av kappen i lengderetningen i forhold til lederlaget vil kunne påføre betraktelig lokal slitasje og belastning på lederne. For å unngå skade frembrakt av lite effektiv be-lastningsoverføring, slik som beskrevet ovenfor, blir de langsgående krefter som påføres kabelkappen vanligvis fordelt over lengre avsnitt av kabelen ved å tilføre utsprøyterklemmer. De trykkrefter som påføres ved utsprøyterklemmene vil da vanligvis øke, og omfattende reguleringer finner i blant sted for å unngå rykking.

I eksisterende OBC er det vanlig at tomrom etterlates inne i kabelkjernen. Som en følge av dette vil vanntrykk ofte deformere kabelen når disse tomrom med atmosfæretrykk bryter sammen og beveger seg inne i kabelen forskyver enkelte elementer inne i denne og således forandrer de elektriske, optiske og/eller mekaniske egenskaper for elementene inne i kabelen eller kabelen i sin helhet. Slike forskyvninger kan øke stivheten i visse kabelområder, hvilket f.eks. fører til hånd-teringsproblemer og øker sannsynlighet for komponentskade når kabelen trekkes opp. Forskjøvet luft inne i kabelen kan også samle seg i trykksatte lommer som kan bryte gjennom den ytre kappe ved opptrekk av kabelen, hvilket vil tillate vann å trenge inn i kabelen. For å unngår problemer som har sammenheng med tomrom, er kabler blitt fylt med olje eller annet viskøst materiale i den hensikt å skylle ut eventuell fanget luft og fylle eventuelle tomrom i kabelen. Slike fremgangsmåter medfører imidlertid generelt andre problemer og er bare delvis effektive. Fullstendig fjerning av luft er vanskelig å oppnå, særlig med materialer med høyere viskositet, mens fluider med lavere viskositet krever spesielle tiltak ved fylling av kabelen og kan redusere belastningsoverføringer.

EP-A-0 193 780 angir en undersjøisk kabel for optisk fiber-telekommunika-sjon. Denne kabelen har en kjerne som omfatter en armering av antitorosjonsrep samt flere tynne rør viklet i skrueform samt i direkte kontakt med armeringen. Disse tynne rør rommer løst de optiske fibre og er fylt med et fluid som praktisk talt ikke kan sammentrykkes, slik som en petroleum-gele eller et silikon-smørefett.

US 4,193,307 beskriver en kabel som kan bære et antall slanger, elektriske ledninger o. I. Et sentralt, belastningsopptagende element er i stand til å støtte undervannsutstyr, så som en dykkerklokke dersom hovedkabelen skulle få brudd.

Ett av formålene for utførelser av foreliggende oppfinnelse er å frembringe en OBC som utelukker nevnte vanskeligheter eller gjør dem mindre.

Det er et ytterligere formål for utførelser av foreliggende oppfinnelse å frembringe en forbedret kabel som inneholder flere elementer, og hvor disse elementer beskyttet mot de påkjenninger og krefter som påføres kabelen.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

I samsvar med foreliggende oppfinnelse er det frembrakt en kabel som omfatter: en belastningsopptakende matriks som strekker seg hovedsakelig gjennom hele kabelens lengde, samt flere ledende elementer som strekker seg hovedsakelig langs lengden av kabelen, idet disse flere ledende elementer befinner seg inne i og holdes i innbyrdes avstand av nevnte belastningsopptakende matriks, hvor i det minste ett av de flere ledende elementer befinner seg i intim kontakt med en lavfriksjonsforing som er anordnet omkring denne minst ene av de flere ledende elementer, slik at dette minst ene av de ledende elementer er bevegelige i lengderetningen i forhold til den belastningsopptakende matriks.

Anordning av denne lavfriksjonsforing omkring minst ett av de ledende elementer gjør det mulig å utforme utførelser av foreliggende oppfinnelse på en slik måte at belastninger overføres til valgte ledende elementer i ulik takt. Dette er særlig hensiktsmessig i de tilfeller hvor elementene er ømtålige eller lett utsettes for belastningspåført skade, f.eks. optiske fibre eller elektriske ledere med liten diameter. Videre forbedres kabelens bøyelighet, da forholdsvis uelastiske elementer, slik som leder av metall, bare vil påføre minimale belastninger over korte lengdeavsnitt når kabelen bøyes. I motsetning til den kabelkonfigurasjon som er angitt i EP-A-0 193 780, hvor de optiske fibre løst rommes i rør, så vil den intime kontakt mellom det ledende element og foringen i henhold til foreliggende oppfinnelse gi kabelen strukturell stabilitet, idet det ledende element ikke vil bevege seg i tverretningen inne i foringen når kabelen utsettes for påkjenninger og deforma-sjoner, og som angitt ovenfor forskyvning av ulike elementer inne i kabelen kan forandre de elektriske, optiske og/eller mekaniske egenskaper for elementene eller kabelen i sin helhet. Elementene og foringene i henhold til foreliggende oppfinnelse er mer kompakte, og en kabel med en gitt diameter kan således romme et større antall elementer. Plassering av en foring omkring et element i samsvar med foreliggende oppfinnelse vil sannsynligvis også være lettere, mer pålitelig og derved mindre kostnadskrevende enn anbringelse av et element i et rør og fullstendig fylle røret med et viskøst, ikke-komprimerbart fluid.

I henhold til et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det frembrakt en kabel som omfatter flere langstrakte ledende elementer som er anbrakt inne i og holdes i avstand fra hverandre av en belastningsopptakende matriks hovedsakelig over hele kabelens lengdeutstrekning, idet kabelen ikke er stiv, men bøye-lig i flere plan.

Når, i bruk, en påkjenning i lengderetningen påføres kabler med utførelser i henhold til disse aspekter ved oppfinnelsen over kabelens ytre kappe, f.eks. fra et utsprøyter-arrangement for utlegg eller opptak av kabel, vil skjærkrefter som påføres kabelens utside overført radialt innover gjennom kabelen, hovedsakelig gjennom matriksen. Nærvær av matriksmaterialet mellom de enkelte elementer reduserer i vesentlig grad overføring av skjærkrefter radialt innover i kabelen gjennom belastningsfølsomme elementer, og i stedet lettes konsentrasjon av slike krefter på valgte lastbærende elementer inne i kabelen. Ved utprøvning er det funnet at langsgående krefter som påføres fra utsiden på kabler i henhold til ut-førelser av foreliggende oppfinnelse, faktisk vil bli overført til fastlagte lastbærende elementer inne i kabelen i en grad som overskrider ti ganger den som foreligger ved tilsvarende krefter i lengderetningen påført en sammenliknbar kabel av vanlig utførelse. Følgelig blir lavere langsgående krefter overført til valgte følsomme elementer, og i sterkt redusert grad. Nærvær av det matriksmateriale som omgir de enkelte elementer muliggjør også jevnere fordeling av trykkrefter. I det tilfelle kabelen anvendes som en havbunnskabel (OBC), vil disse særtrekk gjøre det mulig å påføre høyere belastninger over meget kortere utleggslengder enn det som er mulig ved vanlige havbunnskabler.

Kabelen er fortrinnsvis rund. Fortrinnsvis er også elementene viklet i skrueform, og aller helst er elementene viklet om en midtakse for kabelen.

Fortrinnsvis er også flere av elementene anordnet inne i hver sin lavfriksjonsforing. Lavfriksjonsforingen kan være utformet i et friksjonsreduserende materiale, slik som ekspandert polytetrafluoretylen (ePTFE), for derved å lette elementets glidebevegelse. Andre materialer som kan anvendes, omfatter etylen-pro-pylen kopolymer (EPC), polyester, polyetylen, samt fluorkarbon eller silisium-baserte materialer. Anvendelse av et porøst materiale, slik som ePTFE, for å danne foringen gjør det også mulig for det matriks-dannende materiale å trenge inn i den porøse struktur for å forbinde foringen med matriksen og derved bidra til å opprettholde foringens strukturelle sammenheng. Foringen av lavfriksjonsmate-riale kan være båndviklet omkring elementet eller foreligge i form av et ekstrudert rør.

Det er også å foretrekke at matriksen fyller praktisk talt hele rommet mellom elementene, og fortrinnsvis er hovedsakelig usammentrykkbart. Dette er nyttig ved anvendelser hvor kabelen er utsatt for høye yttertrykk, f.eks. i det tilfelle hvor kabelen gjøre tjeneste som en havbunnskabel (OBC). Dette trekk er også hensiktsmessig i det risikoen for skade eller deformasjon av kabelen er nedsatt til et mini-mum ved passasje gjennom en kabelutsprøyter eller annet arrangement som danner en klemme.

Elementene kan omfatte én eller flere elektriske ledere, én eller flere optiske fibre, én eller flere overføringslegemer, og/eller én eller flere fluid-overførings-kanaler for å kunne fremføre f.eks. trykksatte gasser, hydrauliske fluider, utløps-gasser eller kjølefluider. De elektriske ledere kan være av kobber, sølv eller alu-minium, eventuelt legeringer som inneholder disse materialer.

De elektriske ledere kan være isolert ved hjelp av et hvilket som helst egnet materiale, slik som ePTFE, etylen-etylen/propylen-kopolymer (EPC), polyesterba-serte materialer, slik som MIL-ENE (handelsnavn) som er tilgjengelig fra W L Gore & Associates, fluorholdig etylen/propylen-kopolymer (FEP), eller polyvinylklorid

(PVC).

Hvert ledende element kan omfatte en enkelt del, eller kan bestå av flere deler, idet en foring f.eks. kan omslutte en firer, hvilket vil si at det ledende element kan omfatte to par elektriske ledere.

Fortrinnsvis er kabelen også utstyrt med lastopptakende armeringselemen-ter. Typisk omfatter kabelen en midtre lastbærende kjerne, og kan være forsynt med et ytre overtrekk av lastbærende elementer. Denne lastbærende kjerne og overtrekkselementene kan utgjøres av syntetiske naturlige stoffer med høy fasthet og kan omfatte et fibrøst materiale. En lastbærende kjerne og overtrekkselementene kan da består av: aramid-fibre, f.eks. KEVLAR (handelsnavn), fibre tilgjengelig fra DuPont, tråder av rustfritt stål, polyamid-fibre, slik som nylonfibre, eller ePTFE-fibre, slik som RASTEX (handelsnavn)-fibre som er tilgjengelig fra W L Gore & Associates i Putzbrunn, Tyskland. Disse elementer kan være impregnert med materialer som kan bindes til matriksmaterialet.

I henhold til et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det frembrakt en fremgangsmåte for fremstilling av en ikke-stiv kabel som kan bøyes i flere plan, idet metoden omfatter anbringelse av flere langstrakte elementer i innbyrdes avstand inne i et herdbart matriksdannende materiale, idet materialet tillates å herdes slik at elementene holdes i avstand fra hverandre inne i kabelen av en påkjen-ningsopptakende matriks hovedsakelig over hele kabelens lengdeutstrekning.

Fortrinnsvis fremstilles kabelen ved en fremgangsmåte som omfatter føl-gende prosesstrinn: dannelse av en kjerne av nevnte matriksdannende materiale med en ytre overflate,

plassering av langstrakte elementer i innbyrdes avstand i omkretsretningen på en ytre overflate av kjernen,

påføring av matriksdannende materiale over elementene for derved å danne et overtrekk for å dekke elementene,

å utstyre minst ett av de langstrakte elementer og lavfriksjonsforingen med en mansjett av et material som kan festes til det matriksdannende materiale; og applisere matriksdannende materiale over elementene, lavfriksjonsforinge-ne og mansjettene for å danne en kappe som er festet til mansjettene.

I én utførelse legges langstrakte elementer på kjernens utside før kjernen er herdet, slik at kjerneoverflaten deformeres til å ta i mot elementene. Det matriksdannende materiale kan så påføres for å fylle eventuelle gjenblivende områ-der mellom elementene. Kjerneoverflaten kan utsettes for oppvarming for å hindre materialet fra å herdes før påføringen av elementene. Fremgangsmåten for hånd-tering av kjernen vil naturligvis velges slik at den passer sammen med det matriksformende materials herdemekanisme.

I den foretrukne utførelse er i det minste noen av de langstrakte elementene utstyrt med sjikt av matriksdannende materiale som vil forenes med de øvrige deler av det matriksformende material under behandlingen. Denne fremgangsmåte letter nøyaktig plassering av de langstrakte elementer inne i matriksen, særlig når summen av diameterne av de overtrukkede langstrakte elementer er lik kabelomkretsen med de langstrakte elementers midtpunkter.

Ved en ytterligere utførelse utnyttes en ett-trinns ekstruderingsprosess til å utforme matriksen i et enkelt trinn. Dette kan oppnås ved å anvende en flerhullet ekstruderingsspiss samt en profilert dyse anbrakt i samlingspunktet for en ikke-planetær kabelmaskin med et roterbart opptak. Alternativt kan matriksen dannes ved anvendelse av et materiale som herdes ved en annen mekanisme enn ned-kjøling, slik som en todelt forbindelse, eventuelt et varmeherdbart eller UV-herdbart materiale.

Fortrinnsvis er også det matriksdannende materiale polyuretan, skjønt naturligvis et hvilket som helst egnet materiale kan anvendes, innbefattet termoplast-gummi (TPR), polyester (PES), eller polyolefiner innbefattet polyetylen eller poly-propylen (PP). Det kjemedannende materiale og de overtrekksdannende materialer er de samme eller lignende materialer og vil være bundet til hverandre.

Modulen for det matriksdannende materiale kan velges slik at det er til-passet spesielle anvendelser. Et lavmodul-materiale vil da føre til en mer bøyelig kabel, men det kan da hende at den ikke er regnet for bruk i en kabel som er utsatt for høye trykk og den vil ikke være godt egnet for å overføre belastning, mens et materiale med høyere modul vil være mindre bøyelig, men være bedre egnet for å motstå trykk og belastninger.

Kjernen eller kappen kan være ekstrudert, eller eventuelt begge.

Fortrinnsvis dannes også det matriksdannende kjernemateriale omkring en sentral lastbærende kjerne. Opprettelse av den belastningsopptakende matriks omkring kjernen gjør det mulig for krefter som påføres kabelen utenfra, f.eks. fra en kabel-utsprøyter, og fordeles jevnere rundt og effektivt overføres til den lastbærende kjerne.

Da elementene er isolert fra hverandre inne i kabelen ved hjelp av matriksen, vil alle krefter som påføres eller overføres til elementene, resultere i at elementene får en tendens til å bevege seg hver for seg i forhold til matriksen, i stedet for som én enkelt sammensatt enhet, slik som ved kabler av vanlig utførelse. Dette har vesentlige fordeler i det tilfelle "uttak" er anordnet i kabelen, hvilket vil si når et element, eller en del av et element, som i blant er kjent som en "grisehale", trekkes ut av kabelen for tilslutning til en innretning, føler eller lignende som er

montert på kabelen. Ved vanlige havbunnskabler vil ledersjiktets tendens til å bevege seg i lengderetningen som en enhet i forhold til de overliggende sjikt øke risi-

koen for at uttaket avskjæres på grunn av bevegelse mellom elementene og de overliggende dekksjikt. Ved foreliggende oppfinnelsesgjenstand er tendensen til slik bevegelse redusert i vesentlig grad, og da elementene vil ha en tendens til bevegelse hver for seg inne i kabelen, vil enhver bevegelse følge den skrueforme-de bane for vedkommende element, hvilket i vesentlig grad reduserer risikoen for avskjæring. En praktisk følge av dette er at det vindu som er skåret ut i kabelkappen for å danne uttaket kan være forholdsvis lite i kabler i henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse, slik det vil bli beskrevet nedenfor.

Ved vanlige kabler er det vindu som skjæres ut i det ytre overtrekk eller ytterkappen hovedsakelig av samme dimensjoner som grisehalen, og en 7,5 cm grisehale vil da føre til at det skjæres ut et vindu på 7,5 cm i kabelovertrekket eller ytterkappen. Dette vil føre til at de ytre forsterkningsfibre, vanligvis en KEVLAR-fletting, gjennomskjæres på flere steder, hvilket vil svekke kabelen. I utførelser i henhold til foreliggende oppfinnelse vil anordning av elementer som er isolert og holdt i avstand fra hverandre av matriksen, samt også bruk av gjennomsiktig overtrekk, gjøre det mulig for en operatør å danne et grisehale-uttak ved å skjære ut eller bore to forholdsvis små hull for å trenge inn til det valgte element, idet elementet skjæres av ved ett hull og derpå den avskårne haleende av elementet trekkes ut gjennom det andre hull. Det vil da normalt være mulig å skjære ut disse hull uten å skade de ytre forsterkningsfibre eller svekke kabelen, samt å trekke ut elementet fra matriksen uten å forårsake skade.

I henhold til et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen er det frembrakt en kombinasjon av en kabel og en innretning, nemlig en kabel med en ytre overflate og utstyrt med en belastningsopptakende matriks som strekker seg hovedsakelig gjennom hele kabelens lengdeutstrekning, flere ledende elementer som hver strekker seg langs en bane som forløper gjennom hele kabelens lengde, idet elementene er anbrakt inne i og holdt i innbyrdes avstand av nevnte belastningsopptakende matriks, og minst ett hull er skåret ut fra kabelens utside til et punkt inne i nevnte belastningsopptakende matriks og skjærer forløpsbanen for minst én av de flere ledende elementer, idet minst ett av de flere ledende elementer strekker seg gjennom nevnte minst ene hull og er koplet til innretningen.

I henhold til et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det frembrakt en fremgangsmåte for å danne et uttak på en kabel som omfatter minst ett lang-strakt element som strekker seg langs en bane gjennom kabellegemet og befinner seg innenfor et overtrekk, idet fremgangsmåten omfatter: utskjæring av to hull på to punkter i overtrekket, og slik at hullene skjærer elementets bane,

avskjæring av elementet ved ett av hullene for å danne en haleende, og uttrekk av haleenden gjennom det andre hullet.

Fortrinnsvis er elementet bevegelig i forhold til kabellegemet og er aller helst utstyrt med en lavfriksjonsforing.

Fortrinnsvis er også det overliggende matriksmateriale valgt slik at det er gjennomsiktig, slik at beliggenheten av vedkommende element og eventuelt føl-somme overliggende elementer (f.eks. forsterkningsfibre, inntilliggende elementer og lignende) innenfor kabellegemet vil kunne erkjennes med visuell betraktning.

For øvrig defineres oppfinnelsen av de vedføyde patentkrav.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Disse og andre aspekter ved foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet ved hjelp av utførelseseksempler og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: fig. 1 viser skjematisk et tverrsnitt gjennom en kabel i samsvar med en utførelse av foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 viser en seksjon av kabelen i fig. 1 med bortskårne partier og sett fra siden,

fig. 3 til 6 er skjematiske snittskisser som viser prosesstrinn i en kabelfremstillingsprosess i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse,

fig. 7 er en skjematisk snittskisse som angir et prosesstrinn i en kabelfremstillingsprosess i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse,

fig. 8 til 10 er skjematiske snittskisser som angir fremstillingstrinn i en kabelfremstillingsprosess i henhold til en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse, og

fig. 11 viser skjematisk et lengdesnitt som angir en kombinasjon av en kabel og en føler i samsvar med en utførelse i henhold til et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse.

DETALJERT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Det skal først henvises til figurene 1 og 2 på tegningene som viser en kabel 8 i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse. Kabelen 8 omfatter et ytre overtrekk eller en ytterkappe 10, en sammenhengende lastbærende polyuretan-matriks 12 som strekker seg gjennom hele kabelens lengde og hvori det er plassert en lastbærende, sentral aramid-fiberkjerne 14, flere skrueviklede langstrakte elementer i form av isolerte ledere 16, samt en ytre aramidfiber-armering i form av en fletning 18.

De isolerte ledere 16 og kjernen 14 er innbyrdes atskilt ved hjelp av matriksen 12, idet matriksen strekker seg mellom de isolerte ledere 16. De isolerte ledere 16 befinner seg inne i foringer 17 samt er bevegelige i forhold til disse foringene 17.

Fremstillingstrinn ved dannelse av i det minste det indre parti av kabelen 10 er anskueliggjort i fig. 3 til og med 6 på tegningene. Den lastbærende fiberkjerne 14 (fig. 3) er ført gjennom en ekstruderings-pressform og en kjerne 22 av matriks-dannende materiale 25 er da ekstrudert over fiberkjernen 14 (fig. 4). Etter passasje ut fra pressformen bibeholdes kjernen 22 på en forhøyet temperatur ved hjelp av passende varmeelementer. Den oppvarmede kjerne 22 føres så gjennom en kabel-fremstillingsstasjon, hvor de isolerte ledere 16 i sine foringer 17 trykkes inn i den varme ytre overflate av kjernen 22. Denne ytre overflate av kjernen 22 deformeres da til å ta i mot de isolerte ledere 16, slik at det dannes en kjerne 26 (fig. 5). Kjernen 26 føres så gjennom en ytterligere ekstruderings-pressform, hvor et overtrekk av matriksdannende materiale 24 ekstruderes over kjernen 26, hvorunder materialet 24 beveger seg inn i områdene mellom de isolerte ledere 16 for å binde seg sammen med kjernematerialet 22. Kjernematerialet 22 og overtrekksmateria-let 24 tillates så å herdes, og sammenføyes under denne prosess til å danne en homogen matriks 12 og en kjerne 28 (fig. 6). Andre materialsjikt, slik som den ytre fiber-forsterkning 18 og/eller overliggende kapper 10 kan senere påføres over kjernen 28. De ytre kapper 10 og materialene 24 og 25 som utgjør matriksen 12 er da av det samme eller av lignende materiale, som da kan bindes sammen med hverandre, fortrinnsvis polyuretan.

Det skal nå henvises til fig. 7 på tegningene, som anskueliggjør et prosesstrinn i en alternativ, og foretrukket, fremgangsmåte for dannelse av det indre parti av en kabel i henhold til foreliggende oppfinnelse. Ved denne fremgangsmåte føres den oppvarmede kjerne 122 gjennom en kabelfremstillingsstasjon hvor de oppvarmede ledere 116, som er forsynt med ePTFE-foringer 117 samt tykkere polyuretanmuffer 119, blir presset inn i den myke ytre overflate av kjernen 22. Et overtrekk av matriksdannende materiale blir derpå ekstrudert over de overtrukne ledere 116. Denne fremgangsmåte foretrekkes da den letter plasseringen av lederne 116 omkring kjernen 122, da summen av diameterne av de overtrukne ledere 116 er omtrent lik kabelens ønskede omfang langs ledernes midtpunkter.

Ved en ytterligere utførelse kan en ett-trinns eksturdering anvendes for å danne matriksen 12 i det enkelt prosesstrinn. Dette kan oppnås ved å anvende en spiss med flere hull og en profilert pressform anbrakt i samlingspunktet for en ikke-planetær kabeldanner med et roterende opptak.

I enda en annen utførelse blir matriksen utformet av en polyuretan-forbindelse i to deler. Denne forbindelse kan sprøytes på polyuretan-overtrukne komponenter på et krysshode anbrakt i samlingspunktet for en kabeldanner. Hvis nød-vendig, kan så et polyuretan-bindemiddel påføres omkring kabelen for å holde det matriksdannende materiale på plass mens polyuretan-forbindelsen herdes.

Det skal nå henvises til fig 8, 9 og 10 på tegningene, som anskueliggjør fremstillingstrinn under en kabeldannende prosess i samsvar med en annen ut-førelse av foreliggende oppfinnelse. I dette utførelseseksempel omfatter kabelen 208 en ytre kappe 210, en belastningsopptakende polyuretan-matriks 212 som strekker seg langs hele kabelens lengde og hvori det er fast anbrakt en lastbærende sentral aramid-fiberkjeme eller fasthetslegeme 214, flere ledende elementer i form av effekts- eller føler-firere 216 (hvilket vil si at hvert element inneholder to lederpar), samt et ytre, flettet aramid-armeringslegeme 218.

Firerne 216 befinner seg inne i tett tilpassede lavfriksjons ePTFE-foringer 217, slik at firerne 216 kan bevege seg i lengderetningen i forhold til matriksen 212.

Figurene viser fremstillingstrinn under dannelse av kabelen 208, idet fig. 8 viser kabel-oppbygningen etter at en stjerneformet kjerne 222 av polyuretan er blitt ekstrudert utenpå det sentrale armeringslegeme 214, og firerne 216 er anbrakt i spor 223 som er dannet i overflaten av kjernen 222. Sporene 223 kan for-løpe i skrueform for å lette bøyning av kabelen, eller kan forløpe aksialt. En indre

"kappe" 224 av polyuretan-materiale blir så trykk-ekstrudert over kjernen 222 og firerne 216 for å fylle sporene, slik det er vist i fig. 9, hvoretter kjernen 222 og kappen 224 bringes til herding og sammenføyning for å danne den hovedsakelig ho-mogene matriks 212. Fletningen 218 blir så påført og den ytre kappe 210 ekstrudert utenpå matriksen 212, for å danne den ferdige kabel som er vist i fig. 10.

Denne utførelse gir forbedret komponentisolasjon, og plasseringen av komponentene i matriksen 212 gir utmerket belastningsoverføring fra den ytre kappe 210 til det sentrale armeringslegemet 214.

Det skal nå henvises til fig. 11 på tegningene, som skjematisk viser et lengdesnitt gjennom en kombinasjon av en kabel og en føler i samsvar med en utførel-se i henhold til et annet aspekt av foreliggende oppfinnelse. Kabelen 308 er av lignende utførelse som de ovenfor beskrevne kabler, idet den omfatter en gjennomsiktig ytre kappe 310 av polyuretan, en belastningsopptakende polyuretan-matriks 312, et sentralt armeringslegeme 314, flere skrueviklede firere 316, samt en ytre forsterkende aramid-fletning 318. Firerne 316 befinner seg inne i tettslut-tende lavfriksjons ePTFE-foringer 317, slik at firerne 316 er bevegelige i sin lengderetning i forhold til matriksen 312.

Én av firerne 316 er vist ragende ut gjennom kappen 310 og fletningen 318 for å kunne koples til en innretning i form av en føler 350, som er montert på kabelen 308. Det viste arrangement anvendes for å montere følere på OBC og fremgangsmåten med dannelse av "uttaket" for å opprette en forbindelse mellom kabelen 308 og føleren 350, vil bli beskrevet nedenfor.

Da kappen 310 er gjennomsiktig, vil firerne 316 være synlige inne i kabelen 308, hvilket gjør det mulig for en operatør å visuelt finne frem til en tilsiktet firer 316, nemlig i det område hvor føleren 350 skal anbringes på kabelen 308, og ope-ratøren fastlegger da et punkt langs lengden av den tilsiktede firer 316 hvor den overliggende aramid-fletning 318 ikke utgjør noen hindring for tilgang til vedkommende firer 316. Ved anvendelse av et varmt jern (omkring 250°C) med en stump spiss, kan operatøren bore gjennom kappen 310 ned til fireren 316, idet han omhyggelig unngår å skade eller frilegge noen del av fletningen 318. Den frilagte firer 316 blir da hektet opp ved hjelp av et verktøy, idet det omhyggelig unngås å trekke ut nabokomponenter. Fireren 316 blir så trukket gjennom det hull 352 som er utformet i kappen 310 og avskjæres ved hjelp av et egnet avkuttingsverktøy, idet det sikres at alle komponenter i fireren blir avskåret, innbefattet i dette utførelses-eksempel et aramid-forsterkningslegeme og nevnte lavfriksjons ePTFE-bindemiddel 317. Operatøren fastlegger visuelt et punkt langs fireren 316 omtrent 10 cm (fire tommer) fra innskjæringspunktet i retning av kabelens endekopling og hvor den overliggende fletning 318 ikke hindrer tilgang til fireren 316. Ved bruk av den runde ende av den varme jernbolt, brenner så operatøren en forsenkning 354 i ytterkappen 310 parallelt med og rett over fireren 316 ned til like over aramid-fletningen 318, og borer deretter med jernboltens stumpe spiss gjennom den ytre kappe 310 ned til fireren 316. Eventuelt overskytende polyuretan trimmes bort, og forsenkningen 354 bringes til å smalne av ned i hullet 356, idet man igjen er forsik-tig for å ikke skade eller frilegge noen del av fletningen 318.

Den løse ende eller haletipp av fireren 316 blir så sakte trukket gjennom hullet 356. Hvis ePTFE-bindemiddelet 317 er skadet blir basisenden av den frilagte hale påført PTFE-rør-limbånd. Et kort PTFE-rør 358 tres så over fireren 316 samt skyves inn i hullet 356. Polyuretanen i området omkring basisenden av røret 358 blir så oppvarmet med siden av den varme jernbolt og polyuretan-basert klebemiddel påført med en varm smeltekanon. Den frie ende av røret 358 blir så lagt ned i forsenkningen 354, og klebemiddel påføres fra den varme smeltepistol over toppen og sidene av røret 358 for å feste dette rør 358 til kabelen 308. Den varme jernbolt og den varme smeltepistol anvendes så for å stoppe til firer-avskjærings-hullet 352.

Fireren 316 blir så endekoplet slik som beskrevet nedenfor (men detaljer ved dette er ikke vist i figuren). Firerens armeringslegeme festes til en forankring og denne forankring forbindes med kabelen ved hjelp av varmt smeltet klebemiddel, slik at armeringslegemet løper direkte ut av røret 358. En betjeningssløyfe blir så opprettet ved å tre omtrent 5 cm (to tommer) av fireren 316 inn i røret 358, slik at den danner en S-kurve inne i røret 358, og enden av røret 358 avtettes med varmt smeltet klebemiddel. Fireren blir så endeavsluttet ved å tre en isolasjons-slange over hver av de enkelte firertråder, og med en koplingslåsering på plass, loddes hver tråd inn i en passende loddemuffe. Så snart loddeskjøtene er renset for loddefluks, tres isolasjonsslangene ned over loddemuffene.

Etter rensing av området rundt uttaket, blir en støpeform anbrakt omkring uttaket og naturlig polyuretan 360 sprøytes inn i formen. Etter at polyuretanet er herdet blir formen fjernet og eventuelt overskudd av polyuretan-grader tatt bort. Føleren 350 kan så koples til fireren 316 og festes til kabelen 308.

I motsetning til de nå eksisterende uttak, tillater kablene i henhold til foreliggende oppfinnelse dannelse av et uttak ved bare å fjerne eller danne små hull på kabelkappen, og uten å skade armeringsflettingen. I henhold til foreliggende oppfinnelse kan hullene videre tettes på nytt, til forskjell fra uttak på eksisterende kabler, hvor store utskjæringer må opprettholdes for å ta opp de relative bevegelser som finner sted mellom de enkelte ledere og den ytre kabelkappe.

Som det vil forstås av fagkyndige på området, gir oppbygningen av de kabler som er beskrevet ovenfor tallrike fordeler fremfor de tidligere kjente kabler, innbefattet økt evne til å overføre langsgående eller tversgående krefter radialt gjennom kabelen til de lastopptakende elementer, øket motstand mot radial sammentrykning, enten denne skriver seg fra fluidtrykk eller mekanisk trykkpåvirkning, fra-vær av kontakt og slitasje mellom elementene, samt bedre isolasjon av lederne overfor krefter som påføres kabelen, slik at bøyelighet opprettholdes langs hele kabelen. I tillegg er problemer fjernet som har sammenheng med bevegelse av komponentlagene i forhold til de overliggende sjikt, slik som de problemer som opptrer ved opprettelse av uttak og av den art som er spesielt behandlet ovenfor. Kabelen beholder sin fleksibilitet og bøyelighet i flere plan, hvilket letter kabel-håndteringen og øker antall dynamiske anvendelser som kabelen kan utnyttes for.

Skjønt den er bøyelig, vil matriksen ikke ha noen tendens til å deformere i noen vesentlig grad når den utsettes for påkjenninger, særlig da påkjenninger i lengderetningen eller skjærspenninger. Kabelen kan således overføre krefter som påføres på utsiden av kablene fra en utsprøyter til den lastbærende kjerne uten vesentlig deformasjon, slik at det blir mindre forstyrrelse av den indre kabelkonfigurasjon og skade på lederne.

Claims (27)

1. Kabel (8) som omfatter en belastningsmottakende matriks (12) som strekker seg hovedsakelig langs hele kabelens lengde, og flere ledende elementer (16) som forløper hovedsakelig langs hele kabelens utstrekning, hvor disse flere ledende elementer (16) er anbrakt inne i og holdt i avstand fra hverandre av nevnte belastningsopptakende matriks, karakterisert ved at minst ett av de flere ledende elementer (16) befinner seg i intim kontakt med en lavfriksjonsforing (17) som er anordnet omkring dette minst ene av de flere ledende elementer (16) og dette minst ene ledende element er anordnet for å være bevegelig i lengderetningen i forhold til den belastningsopptakende matriks (12).

2. Kabel ifølge krav 1, karakterisert ved at lavfriksjonsforingen (17) består av ekspandert polytetrafluoretylen (ePTFE).

3. Kabel ifølge krav 1, karakterisert ved at lavfriksjonsforingen (17) er av et fluorkarbon-materiale, slik som PTFE, FEP eller PFA, silisiummaterialer, grafitter, kalkmateria-ler, polyetylener, polypropylener, EPC, polyestere eller liknende.

4. Kabel ifølge krav 1, karakterisert ved at lavfriksjonsforingen (17) består av et materiale som ikke kan bindes til det materiale som danner matriks (12).

5. Kabel ifølge et hvilket som helst av de forutgående krav, karakterisert ved at de ledende elementer (16) er skrueviklet.

6. Kabel ifølge et hvilket som helst av de forutgående krav, karakterisert ved at det minst ene av de ledende elementer (16) er en elektrisk leder.

7. Kabel ifølge et hvilket som helst av de forutgående krav, karakterisert ved at det minst ene av de ledende elementer (16) er en optisk fiber.

8. Kabel ifølge et hvilket som helst av de forutgående krav, karakterisert ved at det minst ene av de ledende elementer (16) er et kraftoverførende legeme.

9. Kabel ifølge et hvilket som helst av de forutgående krav, karakterisert ved at det minst ene av de ledende elementer (16) er en fluidkanal.

10. Kabel ifølge et hvilket som helst av de forutgående krav, karakterisert ved at matriks (12) fyller hovedsakelig hele mellom-rommet mellom de langstrakte elementer.

11. Kabel ifølge et hvilket som helst av de forutgående krav, karakterisert ved at kabelen videre omfatter lastbærende arme-ringselementer (14).

12. Kabel ifølge et hvilket som helst av de forutgående krav, karakterisert ved at kabelen videre omfatter lastbærende forsterkende fiberelementer (14).

13. Kabel ifølge et hvilket som helst av de forutgående krav, karakterisert ved at kabelen videre omfatter en sentral lastbærende kjerne (14).

14. Kabel ifølge krav 1, karakterisert ved at det minst ene langstrakte element (16) er bevegelig i lengderetningen i forhold til lavfriksjonsforingen (17).

15. Fremgangsmåte for å fremstille en kabel med følgende prosesstrinn: dannelse av en kjerne av det matriksdannende materialet (12) med en ytre overflate, og innlegg av langstrakte elementer (16) inn i en ytre overflate av kjernen i innbyrdes avstand langs kjernens omkrets, karakterisert ved at minst ett av de langstrakte elementer og lavfriksjonsforingen (17) er utstyrt med en mansjett (119) av et material som kan festes til det matriksdannende materiale; og applisere matriksdannende materiale over elementene, lavfriksjonsforinge-ne (17) og mansjettene for å danne en kappe som er festet til mansjettene.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at lavfriksjonsforingen er festet rundt elementet.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at de langstrakte elementer legges inn i den ytre overflate av kjernen før kjernen herdes, slik at kjerneoverflaten deformeres for å ta imot elementene.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at kjerneoverflaten utsettes for oppvarming for å hindre materialet fra å herdes før elementene påføres.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at samme eller lignende materiale velges som kjernedannende og mansjettdannende materiale.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at minst en av kjernen og mansjetten ekstruderes.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at den matriksdannende materialkjerne utformes omkring en sentral lastbærende kjerne.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at det anvendes polyuretan som matriksdannende materiale.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at det matriksdannende materiale påføres omkring de langstrakte elementer i et enkelt ekstruderingstrinn.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at det som matriksdannende materiale benyttes en 2-komponent-material.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 24, karakterisert ved at det matriksdannende materiale injiseres på de langstrakte elementer under kablingen.

26. Fremgangsmåte ifølge krav 24, karakterisert ved at et bindemiddel eller et overtrekk påføres bin-dende omkring kabelen for å holde det matriksformende materiale i stilling i det minste inntil det er herdet.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 26, karakterisert ved at bindemiddelet eller overtrekket blir bundet til det matriksformende materiale.