SE457297B - Elkabel innefattande ett fletal laangstraeckta isolerade elektriska ledare - Google Patents

Description

457 297 användningar står att finna i följande patent. 1,740,076 Delon 2,107,031 Evans 2,483,301 Roberds 2,810,010 Davey 3,102,740 Plummer 3,106,600 Crosby 3,409,731 Pink et al 3,621,108 Cleaveland 3,681,509 Johnston et al 3,798,346 Kreuzer 3,843,568 Woodland et al 4,105,860 Ball - 4,166,920 Friedrich et al Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en kabelkonstruktíon speciellt för användning vid skad- liga miljöförhållanden vilken har effektiva organ för att överföra värme radiellt och utmed kabeln och för att skydda kabeln från att krossas eller pressas sönder.

Andra syften är att åstadkomma ett làngsträckt stöd- element utformat att ingripa med isolerade ledare i en kabel, varvid elementet är tillverkat av ett material med goda värme- ledningsegenskaper, att åstadkomma ett dylikt stödelement som sträcker sig tvärs över ett inre av en ledarmantel från en sida till den andra, varvid elementet är styvt så att krafter som tenderar att krossa kabeln, med hjälp av elementet, förhind- ras från att göra detta, att åstadkomma en dylik kabel som har en yttre flätning av metalltrådar som omger den yttre manteln för att skydda manteln från nötning och för att samverka med det inre stödelementet till att föra bort och sprida värme samt att åstadkomma en kabel som har ett stödelement som för- hindrar att isoleringen vidgas såsom ett resultat av stora tryckdifferenser mellan insidan och utsidan.

Kortfattat beskrivet inbegriper uppfinningen en för- bättrad elkabel som innefattar ett flertal långsträckta, isolerade elektriska ledare som löper i ett huvudsakligen parallellt förhållande, en yttre mantel som omger ledarna för att bilda en kabel och åtminstone ett långsträckt stödelement inuti manteln och mellan och parallellt med intill varandra liggande ledare, varvid nämnda åtminstone ena stödelement är 457 297 format så att det ansluter till den yttre formen på nämnda intill varandra liggande ledare och sträcker sig tvärs över mantelns inre från en sida därav till den andra, varvid stöd- elementet är tillverkat av ett styvt material som har goda värmeledningsegenskaper. för att det sätt,pà vilketdeovanangivnaoch andra syftemàl uppnås i enlighet med uppfinningen,skall kunna för- stås i detalj kommer speciellt fördelaktiga utföringsformer därav att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar vilka utgör en del av beskrivningen och på vilka, fig. 1 är en partiell perspektivvy i snitt av en tidigare känd kabel, fig. 2 är en partiell perspektivvy i snitt av en kabel enligt en utföringsform av uppfinningen, fig. 3 är en partiell perspektivvy i snitt av en kabel enligt en andra utföringsform av uppfinningen, fig. 4 är en partiell perspektivvy i snitt av en utföringsform av stödelementet i enlighet med uppfinningen och användbart i kablarna enligt fig. 2 eller 3, fig. 5 är en partiell vy i vertikalprojektion från sidan av en andra utföringsform av ett stödelement användbart i kablarna enligt fig. 2 eller 3, fig. 6 är en partiell perspektivvy i snitt av elementet enligt fig. 5 utmed linjen 6-6, fig. 7 är en partiell perspektivvy i snitt av en tredje utföringsform av ett stödelement enligt uppfinningen, fig. 8 är en partiell perspektivvy i snitt av en fjärde utföringsform av ett stödelement enligt uppfinningen, och fig. 9 är ett tvärsnitt genom en annan form av kabel och visar en femte utföringsform av ett stödelement enligt uppfinningen.

Fig. 1 visar, tämligen schematiskt, en del av en tidigare känd kabelkonstruktion som är en kabel av den typ som vanligtvis benämns en "platt kabel". Endast ett kort segment, allmänt betecknat med 10, av kabeln visas och inbegiper tre isolerade ledare som har elektriskt ledande 457 297 trådar 12, 13 och 14 var och en omgiven av isolering 15. De tre isolerade ledarna är inneslutna inuti en yttre mantel 16 som håller samman de isolerade ledarna och skyddar dem.

Såsom inses kan isoleringen 15 innefatta något mer än endast ett hölje av elektriskt icke ledande material.

Normalt skulle, i en miljö såsom vid en oljekälla, en pump- kabel innefatta isolering som utgöres av ett system av lager av isolerade material av olika typer för att ge inte endast elektrisk isolering utan även skydd för ledaren mot skadliga omgivande förhållanden såsom fukt och liknande. Detta isoler- system är emellertid i sig inte någon del av föreliggande uppfinning och är konventionellt. Följaktligen kommer det inte att beskrivas närmare härí.

På samma sätt skulle den yttre manteln 16 normalt bestå av en s k "interlock-armering", och manteln 16 eller de individuella ledarnas höljen kan även innefatta band och flätningar. Återigen är dessa konventionella detaljer i en kabelkonstruktion och behöver inte beskrivas i detalj häri.

Vidare kan användningen av olika slag av isoler- och mantel- komponenter förväntas skilja sig från en kabel till en annan, beroende på de signal- och effektnivåer som kablarna förväntas upptaga och på de specifika miljöer som de kommer att utsättas för. _ Av speciell betydelse i fig. 1 är det faktum att områdena mellan kablarna, betecknade med 17, ganska ofta är lufttomma även om fyllmedel av relativt mjukt material eller gummiliknande mantelmaterial utnyttjas mellan kablarna. Åter- igen uppträder det avsevärda variationer hos kabelkonstruk- tionerna i detta avseende, och exempel på material står att finna i den ovannämnda teknikens ståndpunkt.

Pig. 2 visar en första utföringsform av en kabel- konstruktion enligt föreliggande uppfinning. Kabeln 20 som visas däri innefattar en yttre mantel 21 som omger och inne- sluter isolerade ledare 22, 23 och 24 som vid denna utförings- form är anordnade så att ledarnas centrumaxlar ligger i huvudsakligen samma plan. Ledarna är huvudsakligen parallella med varandra och har en avsevärd längd, efter behov, men 457 297 endast en kort del av kabeln visas i fig. 2. Inplacerade mellan de isolerade ledarna är stödelement 25 och 26 varvid varje dylikt stödelement är långsträckt och utsträckt parallellt med ledarna. Stödelementen 25 och 26 är tillverkade av ett material som är väsentligen styvt och som är valt så att det har goda värmeledningsegenskaper, d v s en värme- ledningsförmåga som är åtminstone större än värmelednings- förmågan för ledarisoleringen. Fiberfyllda kolsammansätt~ ningar är lämpliga för detta ändamål, och uppvisar även god motståndskraft mot hoptryckning. Metaller såsom stål eller aluminium är även lämpliga för detta ändamål liksom metall- fyllda härdbara polymermaterial.

Såsom kommer att beskrivas närmare i detalj nedan har vart och ett av stödelementen 25 och 26 övre och nedre ytor som är huvudsakligen plana så att de överensstämmer med de övre och nedre plana ytorna på manteln 21, och sidorna pá stödelementen är bågformigt krökta för att överensstämma med den yttre formen på de isolerade ledare som ligger intill varandra-Såsom framgår kommer sönderpressande krafter som an- bringas mot kabelns yttre att stöta på de styva stödelementen och därigenom kommer skador på kabeln p g a av dylika krafter att förhindras eller åtminstone minimeras. När kabeln är an- sluten till ett element sàsom ett brunns- eller källrör med hjälp av band eller byglar, en situation som ofta-förorsakar sönderpressning av en kabel, ingriper således bandet med mantelns 21 utsida och de styva stödelementen 25 och 26 för- hindrar att skador förorsakas.

En annan utföringsform av en kabel enligt föreligg- ande uppfinning visas i fig. 3. Ledarna, stödelementen och manteln kan vid utföringsformen enligt fig. 3 vara de samma som enligt fig. 2, varvid ett ytterligare särdrag är an- ordnandet av en vävd hylsa eller flätning 28 av parter av stàllina, varvid parterna är sammanflätade till att bilda en rörformad gallerstruktur som omger mantelns 21 yttre. Denna hylsa eller flätning tjänar till att åstadkomma ytterligare värmeöverföring och även till att förbättra kabelns motstånds- kraft mot mekanisk nötning som uppträder p g a avskrapning 457 297 när kabeln installeras eller avlägsnas från användnings- området. Den extra effektiva ytan för värmeöverföring kommer till tack vare att värmeledningsförmågan för den anbringade flätningen, vars parter företrädesvis är av stål, överskrider värmeledníngsförmågan för omgivningen (olja, vatten, gas eller kombinationer därav) och tack vare att flätningsmaterialet sålunda antar en högre temperatur i förhållande till den för omgivningen. Denna högre temperatur tillåter värme att över- föras till oljan eller liknande från flätningen, såväl som från den underliggande ytan på beklädnaden 21. Konvektíons- värmeöverföring gynnas även.

Den förbättrade mekaniska nötningshàllfastheten uppnås primärt genom att parterna i flätningen löper över- vägande i en riktning utmed kabeln jämfört med exempelvis den nästintill vinkelräta överlappsriktningen för den konvention- ella interlock-armeringen över vilken flätningen anbringas.

Denna orientering i längsled är ett mycket betydelsefullt kännetecken som gör det möjligt för kabeln att tåla skrapníng och slag som kabeln utsätts för när den förskjuts in i och ut ur oljekällor mellan, exempelvis, ett oljepumprör och käll- eller brunnsfoderröret. Även om kablarna som visas i fig. 2 och 3 har tre ledare vardera bör det vara uppenbart att de skulle kunna innehålla ett annat antal ledare och att antalet stödelement företrädesvis är ett mindre än antalet ledare.

Fig. 4 visar en utföringsform av ett stödelement, varvid det visade elementet utgör en liten del av elementet 25 som är användbart i kabelkonstruktionerna enligt fig. 2 och 3. Såsom framgår av fig. 4 är stödelementet en lángsträckt kropp som har en huvudsakligen plan övre yta 30, en huvud- sakligen plan nedre yta 31 och konkava sidoytor 32 och 33 som är bàgformigt konkava för att allmänt överensstämma med formen på de intill varandra liggande isolerade ledarna.

Såsom inses är stödelementet 25 helt styvt och motstånds- kraftigt mot sammanpressning i riktningen för sammanpressande krafter som anbringas mot ytorna 30 och 31, men ett lång- sträckt element konstruerat i enlighet med fig. 4 har icke 457 '297 desto mindre en viss grad av flexibilitet och elasticitet som kan tillåta att kabeln underkastas en böjning med stor radie när detta krävs vid installation av kabeln på ett användnings- ställe. " Under vissa förhållanden krävs emellertid ytter- ligare flexibilitet. Detta kan åstadkommas med hjälp av en utföringsform som visas i sidovy och i perspektivvy i fig. 5 och 6. Stödelementet 35 som visas däri har samma allmänna tvärsnittsform som i utföringsformen enligt fig. 4, med plana övre och nedre ytor 36 resp 37 och med bàgformigt konkava sidoytor 38 och 39. Dessutom har denna utföringsform organ som definierar ett flertal spår 40 som sträcker sig inåt eller nedåt, såsom visas i figurerna, från ytan 36 och som slutar approximativt halvvägs genom elementet 35, d v s approximativt i planet genom vilket ledarnas centrumaxlar gär. Spåren 40 är huvudsakligen likformigt åtskilda i elementets längd- riktning. Atskilda i länqdplänet mellan spåren 40 är spår 41 som sträcker sig uppåt in i elementets 35 stomme från den nedre ytan 37. Spåren 41 är likaledes huvudsakligen likformigt åtskilda i längdriktningen, och ligger approximativt halvvägs mellan spåren 40. Sålunda sträcker sig spåren 40, 41 inåt omväxlande fràn de övre och nedre ytorna och tillåter större flexibilitet i en kabel i vilken de är anbringade. Installerad i en kabel skulle den resulterande konstruktionen-ha liknande utseende som de i fig. 2 och 3 eftersom spåren är inneslutna inuti manteln 21.

En ytterligare utföringsform av ett stödelement som är användbart i en konstruktion liknande de i fig. 2 och 3 visas i fig. 7, varvid stödelementet 42 som visas däri är ut- format av ett flertal identiska långsträckta kroppar 43, 44 i ett förhållande ände mot ände, varvid var och en av dessa kroppar har huvudsakligen plana övre och nedre ytor vilka i den monterade kabeln skulle ligga intill mantelns 21 inner- ytor, och bågformade sidoytor som överensstämmer med de intill varandra liggande isolerade ledarna. Sålunda är varje kropp utformad så att den liknar en kort sektion av kroppen 25 som beskrivits i samband med fig. 4, men elementen är rörliga 457 297 relativt varandra för att tillåta ytterligare flexibilitet för den monterade kabeln.

I syfte att bibehålla dessa kroppar i inriktat för- hållande, i synnerhet under montering, men även under använd- ning, kan stödelementet vidare innefatta långsträckta lin- trådselement eller stångliknande element 45, 46 som sträcker sig genom öppningar anordnade för detta ändamål i kropparna 43, 44 och efterföljande kroppar. Elementen 45, 46 kan vara solida eller tvinnade parter av lintråd, exempelvis med till- räcklig flexibilitet för att inte hämma hela kabelns flexi- bilitet, men med tillräcklig hållfasthet för att bibehålla kropparna 43, 44 i korrekt samband.

En ytterligare utföringsform av ett stödelement 48 visas i fig. 8, varvid stödelementets tvärsnittsform är liknande den i fig. 4-7. I utföringsformen enligt fig. 8 är stödelementet utformat av separata övre och nedre kroppar 49 och SO, varvid var och en av dessa kroppar är utformad såsom 'en halva av ett element såsom det som visas i fig. 1, och varvid de två kropparna anligger mot varandra utmed ett plan 51 som är parallellt med och kan vara detsamma som det plan genom vilket ledarnas centrumaxlar går. Fördelen med utförings- formen enligt fig. 8 är att de övre och nedre kropparna 49, 50 kan glida i förhållande till varandra vid planet för stöd- ytornas plats 51, varigenom motstàndskraften mot böjning av hela kabeln minskar. I denna utföringsform, liksom i de tidigare beskrivna utföringsformorna, uppnås emellertid denna ökade flexibilitet utan att man offrar stödelementets värme- ledningsegenskaper eller dess mekaniska stödegenskaper.

Såsom inses av fackmän inom området kan kropparna utformas genom strängsprutning, gjutning eller andra processer, varefter de skärs för bildande av spåren i utförings- formen enligt fig. 5 och 6, i synnerhet om elementen är sträng- sprutade.

Grundprinciperna för föreliggande uppfinning kan ut- nyttjas för att åstadkomma ett stödelement för en kabel som har ett allmänt cirkelformigt tvärsnitt snarare än det plana tvärsnitt som diskuterats i samband med fig. 2-8. Ett exempel 457 297 på detta visas i fig. 9 vid vilken fyra isolerade ledare 55, 56, 57 och 58 är allmänt cirkelformigt anordnade inuti en yttre mantel 59, varvid ledarna är fasthàllna i läge och skyddade med hjälp av ett stödelement 60. Manteln 59 kan vara interlock-armering såsom beskrivits i samband med den platta kabeln. Stödelementet 60 innefattar ett centralt parti som är utsträckt i ett parallellt förhållande till ledarna 55-58 och radiellt utåt utsträckta ben, till ett antal som motsvarar antalet isolerade ledare, varvid varje ben är långsträckt och har en ytteryta 61 som är bågformigt formad för att ingripa med mantelns 59 inneryta, och ett långsträckt bågformigt spår 62 på vardera sidan därom vilket allmänt överensstämmer med och mottager en av de isolerade ledarna. Såsom inses är, med ett jämnt antal ben, två motstående varandra utsträckta ben inriktade utmed en diameter för den allmänt rörformade yttre manteln och därigenom motstâr de mycket effektivt krafter som skulle sträva efter att sönderpressa kabeln.

Såsom likaledes inses kan varje spår som är format av båg- formiga ytor 62 innehålla fler än en isolerad ledare, beroende på de relativa storlekarna på hela kabeln och på de isolerade ledarna som skall utnyttjas i en specifik application.

Detta gäller även för de platta kablar som visas i fig. 2 och 3 vid vilka en eller flera isolerade ledare 22, 23 och 24 om så önskas kan'vara en kabel i sig vilken innehåller en mångfald ledare, detta i synnerhet under sådana förhållan- den där ledarna används för överföring av informationssignaler snarare än effekt.

Det inses vidare att ledarna 22-24 inte behöver ha samma storlek. I en tre-ledarkabel skulle ledaren 23 således kunna ha en större ytterdiameter än ledarna 22 eller 24, i vilket fall tvärsnittformen för hela kabelsammansättningen skulle vara allmänt oval. I detta fall kan de övre och nedre ytorna 30 och 31 vid utföringsformen av stödelementet som visas i fig. 4, vara svagt krökta och sluttande för att överensstämma med de olika storlekarna på ledarna, varvid det bågformiga urtaget 32 exempelvis har en större radie än ytan 457 297 10 33 på ett av elementen, varvid det omvända gäller för det andra elementet. Även om vissa fördelaktiga utföringsformer har valts för att illustrera uppfinningen bör fackmän inom om- rådet förstå att olika förändringar och modifieringar kan göras däri utan att man avviker från uppfinningens omfattning sådan den definieras i bifogade krav.

Claims (13)

457 297 11 - FATENTKRAV

1. l. Elkabel innefattande ett flertal långsträckta isolerade elektriska ledare (22, 23, 24; 55, 56, 57, 58) anordnade i ett huvudsakligen parallellt förhållande till varandra, en mantel (2l; 59) som omger nämnda ledare för att åtminstone delvis bilda en kabel, varvid nämnda mantel har motstående innerytor, k ä n n e t e c k n a d av åtminstone ett långsträckt stödelement (25, 26, 35, 42, 48; 60) inuti manteln (2l; 59) och mellan och huvudsakligen parallellt med intill varandra liggande ledare (22-24; 55-58), varvid nämnda stödelement är utformat så att det väsentligen överensstämmer med den yttre formen på isoleringen på en intilliggande av nämnda ledare och uppvisar ett odelat parti som sträcker sig tvärs över mantelns inre huvudsakligen från en inneryta därav och huvudsakligen till en motstående inneryta därav, av att nämnda odelade parti av stödelementet är mindre sammanpressningsbart tvärs över mantelns inre än nämnda isolering och har goda värmeled- ningsegenskaper samt av att det odelade partiet av stöd- elementet (25, 26, 35, 42, 48; 60) är styvt i tvärsektion för motstående av i tvärriktingen anbringade sammanpressande kraf- ter, men är flexibelt för att medge böjning med lång radie tvärs dess längsgående centrumaxel.

2. Kabel enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda åtminstone ena stödelement (25, 26, 35, 42, 48; 60) är till- verkat av metall.

3. Kabel enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda åtminstone ena stödelement (25, 26, 35, 42, 48; 60) är till- verkat av stål.

4. Kabel enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda ledare (22-24) befinner sig i ett förhållande sida vid sida 457 297 12 med deras centrumaxlar liggande i huvudsakligen samma plan, varigenom de bildar en kabel (20) med två allmänt platta mot- stående sidor.

5. Kabel enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda åtminstone ena stödelement är en väsentligen oavbruten, lång- sträckt kropp (25: 35) med huvudsakligen plana övre och nedre ytor (30: 36 resp. 31; 37) intill nämnda motstående innerytor hos manteln (21) och bågformigt konkava sidoytor (32, 33; 38, 39) intill ytterytorna för nämnda isolering.

6. Kabel enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda åtmistone ena stödelement (35) innefattar organ (40) som definierar ett flertal i längsriktningen åtskilda spår som sträcker sig inåt, omväxlande från nämnda övre (36) och nedre (37) ytor och som slutar nära planet genom vilket ledarnas centrumaxlar går.

7. Kabel enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att antalet isolerade ledare (22-24) är större än två och att antalet stödelement är ett mindre än antalet ledare.

8. Kabel enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att vart och ett av nämnda åtminstone ena stödelement (42) innefattar ett flertal identiska Iångsträckta kroppar (43, 44) som befinner sig i ett förhållande ände mot ände, varvid varje nämnda kropp (43, 44) har huvudsakligen plana övre och nedre ytor intill nämnda motstående innerytor hos manteln (21) och bågformigt konkava sidoytor intill ledarnas ytterytor.

9. Kabel enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att vart och ett av nämnda åtminstone ena stödelement (42) vidare innefattar första och andra långsträckta lintrådar (45, 46) som sträcker sig i längsriktningen genom och förbinder nämnda flertal av kroppar (43, 44). 457 297 13

10. Kabel enligt krav l med ett par isolerade ledare (22-24) i åtskilt förhållande sida vid sida vilka var och en har en ytterdiameter (D), k ä n n e t e c k n a d av att det kraftmotstående stödelementet (25, 26, 35, 42, 48) är full- ständigt utsträckt mellan och åtskiljer nämnda par av isole- rade ledare (22-24) samt befinner sig i kontakt med var och en av dessa, och av att nämnda stödelement (25, 26, 35, 42, 48) har en tjocklek som är huvudsakligen lika med nämnda ytter- diameter (D) och en bredd som är mindre än dess tjocklek.

11. ll. Elkabel enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda stödelement (25, 26, 35, 42, 48) är format av ett material som har en värmeledningsförmåga som är större än värmeledningsförmågan för ledarnas (22-24) isolering.

12. Elkabel enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att den uppvisar två av nämnda stödelement (25, 26, 35, 42, 48) som har huvudsakligen samma tvärsnittsform och som är placerade intill motstående sidor av en av nämnda isolerade ledare (22-24).

13. Elkabel enligt krav 1 med resp. motstående sidor och motstående kanter varvid var och en av ledarna (22-24) är placerade innanför och i närheten av de olika motstående kanterna, k ä n n e t e c k n a d av att stödelementen (25, 26, 35, 42, 48) har längsgående delar därav som sträcker sig parallellt med och huvudsakligen i kontakt med isoleringen till en därintill liggande av nämnda ledare varvid stödelementens delar är monterade huvudsakligen vinkelrätt mot sidorna hos kabeln och är utsträckta mellan dessa sidor med samma utsträckning som intilliggande isolering till en ledare varigenom kabeln har en huvudsakligen tillplattad tvärsnitts- form som utmärkes av två huvudsakligen parallella sidor och kanter.