电缆和/或光缆用湿式耦合连接组装件 |
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| 申请号 | CN201380072985.2 | 申请日 | 2013-02-15 | 公开(公告)号 | CN104995807B | 公开(公告)日 | 2017-05-17 |
| 申请人 | 普睿司曼股份公司; | 发明人 | L·R·萨尔斯卡索斯; | ||||
| 摘要 | 一种湿式耦合连接组装件(10)，包括：‑可防 水 地相互耦合的至少一个第一(11)和第二(12)防水 箱体 ，第一和第二箱体(11、12)在相应的第一(13)和第二(14)耦接端，具有相应的第一(18)和第二(19) 门 ；‑布置在所述第一箱体(11)内的至少一个第一相连接器(16)；‑布置在所述第二箱体(12)内的至少一个第二相连接器(17)；其中第一门(18)可向第二箱体(12)内移动。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种湿式耦合连接组装件(10)，包括： |
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| 说明书全文 | 电缆和/或光缆用湿式耦合连接组装件技术领域[0001] 本发明涉及用于海底应用的湿式耦合连接组装件。 [0002] 具体地，本发明特别涉及电缆和/或光缆用湿式耦合连接组装件。 [0003] 具体地，本发明特别涉及中高压电缆用湿式耦合连接组装件。一般，中压电缆意味适合于大于1kV到约30KV的电缆，高压电缆意味适合于在约30kV以上工作的电缆。 背景技术[0006] 为了把风力机或类似设备连接到电网，可以使用电缆，其中电缆连接是“干式耦合的”，即，来自风力机的电缆的端部和电网或中间站的电缆的端部在干燥环境中被连接在一起(即，借助适当的连接器耦合或者解耦合)，以避免在连接器界面存在水(在存在电场的情况下，水的存在会产生局部放电，从而导致电缆故障)，随后敷设在海底。 [0007] 电缆集线器和/或电缆子站可用于连接电网的两根或更多水下电缆。在这些情况下，尤其是在水深超过40m的地方，干式耦合更加麻烦，因为这意味把重量相当大的沉没集线器或子站从海底取回到例如船上。 [0008] 干式耦合通常不实现，并且一般在经济上是不利的。 [0009] 在离岸风力机和其它海底应用中，湿式耦合连接组装件已为人们所知。 [0010] 湿式耦合连接组装件被配置成允许在海底直接实现电缆连接。 [0011] 已知的湿式耦合连接组装件在阳连接器元件和阴连接器元件之间，利用诸如油之类的绝缘液体和密封装置，以从连接器界面排除海水。如US 6,736,545公开的那样，这种连接器通常包含插头单元和插座单元，所述插头单元包含一个或多个接触式探针，所述插座单元包含相同数目的用于接合接触式探针的触点或接点，当相互连接插头单元和插座单元时，接触式探针伸入插座单元中。一般，触点或接点包含在含有绝缘流体的密封室中，探针经一个或多个开孔进入该容器中，当各个单元被分离时，所述开孔被密封。 [0012] 设计这样的单元时的一个主要问题是即使在重复的耦合和解耦合之后，仍然从相连接器充分排除海水，并且另外防止绝缘流体漏出密封室的密封件的提供。 [0014] 这种机构包含活动的门体。所述门体可在连接器内横向移动。 [0015] 按照WO 96/22554的连接器还具备两个或一双弹性密封件，还具备居间的绝缘流体室。在各个单元中，待连接的元件封闭在所述室中，所述室是密封的充满流体的空腔，压力与外部环境平衡。 [0016] US 4,203,640涉及一种改进的电缆耦合器，所述耦合器在各个耦合器部分上加入可旋转的保护盖，以便在耦合器部分被分离时，保护电触点和防止污染，和当耦合器部分被连接在一起时，允许触点电接合。各个保护盖包括数目和位置与在其耦合器部分上的电触点对应的一个或多个开孔。各个圆盘可在保护位置和工作位置之间旋转，在所述保护位置，圆盘的开孔不对准相应触点，以防止污染，在所述工作位置，所述开孔对准相应触点，从而露出触点，以便电接合。 发明内容[0017] 申请人认识到需要一种改进的湿式耦合连接组装件，它具有不太复杂的结构，并且提供可靠的连接和分离，尤其是在苛刻的海底环境中。 [0018] 特别地，申请人发现绝缘流体的存在需要复杂的装置来存放和管理绝缘流体，并且在多次耦合和解耦合的情况下，这种绝缘流体的使用不像需要的那样有效。 [0019] 申请人发现通过提供一种组装件，能够产生确保海底电缆的无水电连接，并且允许重复的耦合和解耦合动作的湿式耦合连接组装件，在所述组装件中，附接到可潜水电缆的电连接器被置于防水的可潜水箱中，所述可潜水箱具有第一封闭门，附接到潜水电缆的电连接器被置于防水的潜水箱中，所述潜水箱具有第二封闭门，其中第一封闭门和第二封闭门被布置在互补的耦接界面中，以致当箱体被相互耦接时，在它们之间只残存数量可忽略不计的水，其中第一封闭门可在潜水箱内移动，以打开可潜水箱和潜水箱之间的连通。 [0020] 最好，潜水箱是主动的(即，具有由外部电源启动的自我操作设备)，可潜水箱是被动的(即，其组件不具有操作装置)，置于各个箱体中的电连接器的连接由布置在潜水箱中的设备启动。这有助于减小可潜水箱的重量，从而简化安装操作。 [0021] 在本说明书内，潜水箱意味与相关电缆连接，用来敷设在海床上或者一般而言敷设在没入水中的位置的箱体，在它所附接到的设备和相关网络的寿命期间，它可留在所述位置；相反，可潜水箱意味与被沉没，以便耦合的相关电缆，或者当使相关电缆从没入水中的固定网络分离时，在解耦合之后从水下取回的相关电缆连接的箱体。 [0022] 在一个方面，本发明涉及一种湿式耦合连接组装件，包括： [0023] -可防水地相互耦合的第一和第二防水箱体，第一和第二箱体在相应的第一和第二耦接端，具有相应的第一门和第二门； [0024] -布置在第一箱体内的至少一个第一相连接器； [0025] -布置在第二箱体内的至少一个第二相连接器； [0026] 其中第一门可向第二箱体内移动。 [0027] 最好，第一封闭门可绕大体垂直于纵向连接轴的旋转轴移动。 [0029] 最好，第一相连接器面向第一耦接端，固定在第一箱体内，而第二相连接器可从第二相连接器与第二耦接端隔开的远端位置，移动到第二相连接器贯穿第二耦接端延伸，从而到达第一相连接器，并与之连接的连接位置。 [0030] 第一箱体和第二箱体最好是圆柱形的。 [0031] 最好，各个耦接端包含轴线与相应箱体的轴线并行，并且环绕孔的法兰。 [0032] 最好，在本发明的湿式耦合连接组装件中，所述箱体的两个耦接端分别具备布置在第一耦接端的第一门，和布置在第二耦接端的第二门，所述两个门都可绕大体垂直于纵向连接轴的旋转轴旋转。 [0033] 本发明的湿式耦合连接组装件的各个箱体的连接界面由相关的门和法兰形成。一个箱体的门和法兰被互补地布置，以便提供大体与另一个箱体的连接界面互补的连接界面。 [0034] 有利的是，第一门邻接第一法兰，并被成形成封闭第一耦接端的孔。 [0035] 有利的是，第一门被布置在相对于第一箱体的轴向外部位置。 [0036] 有利的是，第二门被布置在相对于第二箱体的轴向内部位置。 [0037] 由于第一门和第二门的以上有利的定位，当箱体被相互紧紧固定时，在箱体的耦接端之间留下较窄的空腔。结果，数量可忽略不计的水残存在其中。 [0039] 在优选实施例中，两个所述门都可绕垂直于所述纵向连接轴的旋转轴旋转。当两个门都可旋转时，有利的是，它们沿垂直于连接轴的相同轴向方向旋转。 [0040] 通过沿垂直于连接轴的方向移动，第二门可被打开和/或关闭。 [0041] 各个门可具备适合于使门保持防水关闭状态，和可以使门打开的固定件。 [0042] 有利的是，在第二箱体内布置推动机构。所述机构可从非工作位置移动到推挤第一门的固定件，从而使其脱离第一门的工作位置。 [0043] 最好，第二相连接器被安装在第二防水箱体内的支承结构上。 [0044] 每个相连接器与电缆或光缆或混合线缆机电连接。 [0045] 最好，电缆是3相电缆。有利的是，按三叶形结构布置相连接器和相关电缆相位。 [0046] 有利的是，第一和第二相连接器由相关的保持架支承。 [0048] 最好，第一箱体在与其耦接端相反的端部，具备弯曲加强件。弯曲加强件使安装和工作期间，对电缆的弯曲应力降至最小。 [0049] 最好，第一箱体包含大体垂直于连接轴伸出的引导柄。引导柄可具有适合于沿着绳索，引导悬浮中的箱体，以便安装的U形或V形或者任何其它形状。最优选的是V形，因为它能够使第一箱体在逼近第二箱体时的振荡降至最小，从而有助于箱体的对准和连接。 [0050] 最好，第二耦接端包含支座。所述支座适合与第一箱体的引导柄关联，以实现第一箱体和第二箱体之间的旋转点。 [0052] 有利的是，第一法兰具有具备至少两个螺柱座的外表面。 [0053] 第二耦接端的各个定心螺柱接合到第一耦接端的螺柱座中，从而帮助对准第一和第二防水箱体。 [0054] 有利的是，湿式耦合连接组装件包含在所述耦接端和相应的门之间的多个密封环。 [0055] 最好，利用设置在第一和第二耦接端的法兰中的螺栓(bolt)-螺栓孔系统，相互固定第一箱体和第二箱体。 [0056] 在本发明的实施例中，第二防水箱体具有两个或者更多的第二耦接端，每个第二耦接端具备门，和第二相连接器。按照本实施例，一个第二箱体可以与两个或者更多的第一防水箱体耦合。 [0057] 在另一方面，本发明提供一种水下连接两个电缆端的方法，所述方法包括以下步骤： [0058] -在包括在第一耦接端的第一门的第一防水箱体中，设置至少一个第一相连接器； [0059] -在包括在第二耦接端的第二门的第二防水箱体中，设置至少一个第二相连接器； [0060] -利用相应的第一和第二耦接端，防水地把第二箱体固定到第一箱体上； [0061] -打开第二门，随后打开第一门，第一门是通过向第二箱体内移动打开的；和[0062] -轴向移动第二相连接器，以便接合第一相连接器，和在操作上与第一相连接器耦接。 [0064] 参考附图，根据以下的例证的非限制性说明，按照本发明的湿式耦合连接组装件的特性和优点将变得更加明显，附图中： [0065] -图1是按照本发明的湿式耦合连接组装件的透视图； [0066] -图2是图1的湿式耦合连接组装件的剖视图； [0067] -图3-5是表示门的移动的图1的湿式耦合连接组装件的剖视图； [0068] -图6是按照本发明的湿式耦合连接组装件中的第一和第二相连接器之间的耦合的剖视图； [0069] -图7-9是与按照本发明的湿式耦合连接组装件的门相关的固定件的视图； [0070] -图10-12是按照本发明的湿式耦合连接组装件的放置方法的各个步骤的透视图。 具体实施方式[0071] 参考附图，按照本发明的湿式耦合连接器的实施例用10表示。 [0072] 参见图1，湿式耦合连接组装件10包含第一防水箱体11和第二防水箱体12，第一防水箱体11具有从其引出的电缆1，第二防水箱体12具有从其引出的电缆2，箱体11和12沿着公共的纵向连接轴A防水地相互耦合。 [0073] 每个箱体11、12包含用于在如图1中所示，使两个箱体耦合在一起时，相互连接的相应第一和第二耦接端13、14。耦接端13、14包含垂直于连接轴A的相应基本上圆形的孔。 [0074] 第一箱体11的第一耦接端13具有法兰25，法兰25具有轴向孔。 [0075] 每个箱体11、12包含与第一和第二耦接端13、14相反的相应第一和第二对端13'、14'。 [0076] 第二箱体12的第二耦接端14具有法兰35，法兰35具有孔。法兰35最好在其下部具有直边，以便向第二箱体12提供用于放置在例如海床上的立足点。 [0077] 与耦接端14相反的对端14'包含用于放置在海床上的立足点36等。 [0078] 第一箱体11的耦接端13包含可以与设置在第二箱体12的耦接端14上的支座27关联的引导柄26。 [0079] 第一箱体11包含固定到对端13'的弯曲加强件24，提供刚性的第一箱体11和连接到其中的电缆1之间的平滑连接。 [0080] 如图2中所示，第一箱体11容纳由布置在第一箱体1中的相关保持架37支承，并被浸入环氧树脂中的第一相连接器16；相连接器16耦接到对应电缆，或者耦接到3相电缆1的对应电缆相位。 [0081] 第二箱体12容纳由相关的活动保持架38支承的第二相连接器17。 [0082] 相连接器17耦接到相应电缆，或者3相电缆2的电缆相位。 [0083] 3相电缆2的防水地容纳在箱体12中的部分具有适合于使相连接器17能够从远端位置移动到连接位置的长度-例如1-1.5m，如下详细所述。 [0084] 另一方面，线缆，或者线缆中的至少一根或一些可以是光缆，并相应地构成连接装置。 [0085] 第一相连接器16相对于第一箱体11被固定，以面对耦接端13，而第二相连接器17可从第二相连接器17与耦接端14隔开的远端位置，移动到第二相连接器17朝着第一相连接器16的方向贯穿耦接端14地延伸以致与第一相连接器16连接的连接位置，如图6中所示。 [0086] 参见图2-6，箱体11、12的耦接端13、14都具备相关的门18、19。第一门18邻接法兰25，并成形成封闭第一耦接端13的孔。密封环28提供第一门18和法兰25之间的水密性。 [0087] 最好，第一门18被布置在相对于第一箱体11的轴向外部位置。 [0088] 第一门18借助第一铰链15a，连接到第一箱体11的第一耦接端13，并借助下面说明的固定件20保持关闭。 [0089] 第二门19被布置在相对于第二法兰35的内部位置，密封环29提供门19和法兰35之间的水密性。第二门19借助第二铰链15b，连接到第二箱体12的第二耦接端14，并借助下面说明和在图7-9中所示的固定件21，保持关闭。 [0090] 第一门18具有和第二耦接端14的法兰35的孔的形状相似的形状-最好为圆形，和比所述孔的尺寸小的尺寸，以致当使第一和第二耦接端13、14连接时，第一门18及其紧固件20和第一铰链15a被收纳在第二耦接端14的第二法兰35的孔内。 [0091] 当耦接箱体11和12时，第一门18突入第二法兰35的孔中，使门18按固定件20允许的程度地接近第二门19，以致在门18和19之间留下较窄的空腔。从而，当两个箱体11和12被耦接在一起时，只有少量的水残存在门18和19之间的空腔中。 [0093] 如例如图4和5中所示，第一和第二门18、19都可绕垂直于连接组装件10的纵轴A的旋转轴B、C旋转。门18、19都沿相同方向旋转，从而在第二箱体12内移动。 [0094] 第一和第二门18、19都可从箱体11和12被防水封闭的关闭位置移动到连接界面被打开，以便允许相连接器16、17的连接的打开位置。 [0095] 湿式耦合连接组装件10包含可操作的固定件20、21，用于使门18、19保持防水关闭状态，和当被解除时，允许打开相关的门18、19。 [0096] 特别地，与第一门18相关的固定件20包含链接到第一法兰25，借助弹簧等(未图示)推压门18的回转夹具。 [0097] 与第二门19相关的固定件21是围绕第二门周边布置的，下面结合图7、8和9详细说明。 [0098] 第二箱体12包含作用于与第一门18相关的固定件20的回转夹具的推动机构22。当第二门19被打开时，推动机构22可从图3、4中所示的非工作位置移动到推动回转夹具的工作位置，从而使回转夹具脱离门18，使门18可借助其重量的作用而打开，如图5、6中所示。 [0099] 设置在与旋转轴B直径相反的位置的弹簧(未图示)的存在，可以使第一门18的打开变得容易，所述弹簧压缩在第一门18的内表面和第一耦接端13的外表面之间，以致在推动机构22施压于固定件20的回转夹具之后，所述弹簧向门18提供推力。当第一箱体11在除大体水平外的位置时，所述弹簧的存在尤其有利。 [0100] 第二箱体12包含在解耦合之后，作用于第二门19，从而间接作用于第一门18，以使它们处于垂直位置，从而关闭的提升机构39。 [0101] 图7、8、9中所示的固定件21被布置在第二箱体12内，都包含与弹簧32相关的推杆31。 [0103] 当防水箱体12未被耦合时，它的第二门19暴露在沿其打开方向作用的水压下。从而，设置适当数目的固定件21，以承受这样的压力，并提供所需的水密性。 [0104] 活节连杆32b确保即使利用弹簧致动器32a施加的有限负载，也能够在存在外压的情况下，保持门19的密封。 [0105] 反过来，当防水箱体11未被耦合时，水压把其第一门18推压在法兰25上；从而，仅仅一个固定件20就足以提供所需的水密性。 [0106] 第二相连接器17被布置在活动保持架38内，在由耦接致动器23a作用于的支承结构23上滑动。第一箱体11的引导柄26具有适合于沿着绳索，引导悬浮中的箱体，以便安装的U形或V形或者任何其它形状。 [0107] 从图10中可看出，在安装期间，第一箱体11沿着引导绳40滑动，直到第一箱体11到达第二箱体12为止，引导绳40一端连接到第二箱体12的支座27，另一端附接到安装船。 [0108] 当引导柄26和支座27接合时，支座27充当第一箱体11相对于第二箱体12的旋转点。 [0109] 有利的是，可以设置辅助绳40a，辅助绳40a的一端连接在第一箱体11的对端13'或其附近，而另一端可在安装船上。当存在辅助绳40a时，在弯曲加强件24的一端，可以设置吊杆42，以便接合引导绳40和辅助绳40a之一，最好引导绳40和辅助绳40a两者。 [0110] 图11-12中，表示了第一箱体11相对于第二箱体12的旋转运动。 [0111] 方便的是，第二箱体12的第二法兰35包含多个锥形定心螺柱33，所述锥形定心螺柱33适合于和第一法兰25的对应螺柱座34(示于图5中)耦接，从而便于第一箱体11相对于第二箱体12自对准。 [0112] 第二法兰35还可包含锁箍41，所述锁箍41被布置成在第一法兰25的轮缘，接合第一法兰25。在图1、2、11和12中所示的情况下，锁箍41在与支座27相对的位置。 [0114] 当例如为风力机安装而安装水下电力连接时，连接到第二箱体12的电力电缆被部署在海床上。 [0115] 从图10中可看出，绳40连接到支座27，例如借助浮筒，使其自由端保持可触及状态。另一方面，在安装时，当要进行耦合时，利用远程操纵的水下潜器(ROV)，把绳40的一端附接到支座27，而引导绳40的另一端借助浮筒保持在水面上，或者保持在安装船上。 [0116] 引导绳40充当第一箱体11的向导，直到如图11和12中所示，第一箱体11到达靠近第二箱体12的位置，并且引导柄26接合支座27为止，而不存在任何远程操纵的水下潜器的干预。 [0117] 从该接合位置开始，第一箱体11绕支座27旋转，如图12中所示，直到在锥形定心螺柱33和螺柱座34的帮助下，使两个箱体11、12沿连接轴A对准，并且两个耦接端13、14互补接触为止。锁箍41接合第一法兰25的下轮缘，从而确保在利用螺栓30固定之前，第一箱体11附着于第二箱体12。 [0118] 之后，两个对准的箱体11、12被相互固定，以实现防水连接。不允许箱体11、12相互移动。 [0119] 这种操作可由承载适当布置的机器人的远程操纵的水下潜器(ROV)进行，或者由操作人员进行(当敷设深度允许时)。 [0120] 当完成防水连接时，利用例如由ROV所带的低压电力馈线，远程操纵与第二门19相关的固定件21，以便打开在第二箱体12内向内转动的第二门19。在固定箱体11、12期间，残存在门18、19之间的少量水向下流到门19和/或箱体12的底板上，从而使连接界面充分干燥。 [0121] 推动机构22作用于第一门18的固定件20，从而第一门18在第二箱体12内旋转。 [0122] 远程操纵承载结构23，以朝着连接界面，把第二相连接器17移动到连接界面之后，直到和相关的第一相连接器16接合为止。收纳在第二箱体12内的电缆2的长度允许这样的移动。 [0123] 第二箱体12的各个致动器最好是由液压单元(未图示)供给动力的液压致动器，所述液压单元由单独带到第二箱体12，以便进行耦合或解耦合操作的低压(例如，220V)电源供电。 [0124] 在解耦合的情况下，通过把ROV送到连接组装件10，以便向系统带来电力，大体相反地遵循上述概述的过程。 [0125] 通过远程操纵的提升机构39上推第二门19，第二门19再上推第一门18，进行第一和第二门18、19的关闭。两个门18、19到达相应的固定件20、21的作用范围，所述固定件20、21适当地紧固门18、19，从而恢复箱体11和12的独立水密性，随后在利用ROV，或者由操作人员除去螺栓30之后，可以分离箱体11和12。 [0126] 如上所述的湿式耦合连接组装件在海底条件下，也允许干式连接，而不需要绝缘流体。按照本发明的湿式耦合连接组装件简单、经济并且实用。 [0127] 使用的材料及其尺寸可以是由特定安装的技术要求而定的适当类型。 |
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