用于密封海底电缆段的切断端部的方法

技术领域

本发明具体涉及密封电缆和海底电缆的端部的领域。

背景技术

在现场电缆铺设工程中，将海底电缆切割成一定的尺寸。必须使海底电缆的暴露切断端部防水。当前的密封方法需要使用热或冷收缩端部盖单独密封海底电缆的每个芯。在可应用收缩端部盖之前，必须将海底电缆剥离一定长度以暴露芯，以及每个芯必须切割成一定长度。可选地，在端部盖上安装多个附加保护层以保护端部盖，以及芯必须结合在一起。

尽管这种当前的方法提供了水密密封，但是耗时，以及需要大量的工人来正确地施加密封。该方法还对可能破坏密封特性的错误处理非常敏感。

US4070543公开了一种用于电导体的可再插入的、防水的、封装的接头组件和方法。接头外壳利用由柔软材料制成的一对深的、杯形外壳构件，该外壳构件围绕接头接合部彼此具有紧密的伸缩配合。该接合部封装在组装之前填充到两个杯形构件的内端部中的防水非凝固凝胶状灌封化合物中。

GB944546公开了一种密封用热塑性材料包护的电缆的端部的方法，该方法包括以下步骤：在电缆的一个端部或两个端部中形成袋，以及封闭该袋，以防止导体向外移动和水进入，而不损害护套的绝缘性能或机械性能。包括热塑性材料的颗粒的颗粒材料放置在袋中，以及热塑性材料的颗粒熔化以形成与电缆护套的内壁结合的插塞。通常，颗粒状材料是热塑性材料和金属或其它传导材料的颗粒的混合物。

GB2268005公开了一种使用在高温和高压的某些条件下填充有聚丙烯组合物的模具在电缆段之间形成接头的方法。接头在两个芯之间提供传导连接，其中一个芯属于第一电缆，另一个芯属于第二电缆。

发明内容

本发明的目的具体在于提供一种用于密封和优选地水密地密封海底电缆的暴露切断端部的替代方法。本发明的一个目的是提供这样一种方法，该方法缩短了水密密封海底电缆的时间。本发明的一个目的是提供这样一种方法，该方法降低了可能破坏密封特性的错误处理的风险。本发明的一个目的是提供这样一种方法，该方法不需要加热电缆或其部分，加热电缆或其部分可能需要附加的时间、造成危险-特别是在海上条件下、和/或需要附加的加热设备。一个目的是提供这样一种方法，该方法不需要电缆的拼接，因为该过程可能耗时。缩短时间可能特别有利，因为当执行密封程序时，整个电缆铺设工程必须等待。最后，本发明可提高防水密封的质量。

海底电缆通常包括多个芯和护套，该多个芯和护套都容纳在外部护套内。对于包括多个芯和护套的电缆可能出现的具体问题是，在外部护套内的不同护套之间可能存在一个或多个空隙。

本发明的第一方面提供了一种用于水密地密封海底电缆的暴露切断端部的方法，其中海底电缆包括多个芯和护套。该方法包括将至少部分可模制的密封剂施加至海底电缆的暴露切断端部，并允许密封剂固化或凝固，使得密封剂布置成：防止水进入电缆和/或防止水接触芯。

这一方面提供了一种水密地密封海底电缆的暴露切断端部的快速方式，以及可避免需要单独密封海底电缆的每个芯。另外，由于密封剂是至少部分可模制的，因而密封剂的施加相对容易，并且可能不需要使用特殊的或昂贵的设备。另外，密封剂可由单个工人施加，或由比本领域已知的方法更小的工人团队施加。

当沿基本上垂直于电缆的延伸轴线的方向切割电缆时，生成海底电缆的切断端部。这种切割导致定向为基本上垂直于电缆的延伸轴线的切断表面暴露。优选地，仅该表面暴露，以及护套进一步保持完整，以便基本上不暴露任何电缆的圆周外表面的任何部分。因而，电缆包括的护套，包括外部护套，基本上延伸到芯延伸的程度。

优选地，切断表面基本上是平的。这可例如增加施加密封剂的容易程度。另外，可更快和/或更容易地制造平的切断表面，因为只一次切割就足以形成可施加密封剂的切断表面。

密封剂可在用于连接相邻电缆以形成用于在海平面以下、海平面或海平面以上传输电能产品的传输线的后期阶段进行去除。这种电能可通过太阳能、风力或从波浪能或潮汐能，使用如太阳能电池板、风力发电机的合适设备产生，或通过任何其它自然资源或上述自然资源的组合产生，所述自然资源可在海上获得，特别是在大陆架上获得。为了去除密封剂，可去除密封剂本身以重新暴露电缆的切断端部。可替代地，可切除与密封剂连接的电缆的部分，以暴露电缆的新的切断端部。

在该方法的实施方式中，施加密封剂包括将包括第一材料的中间层施加至海底电缆的暴露切断端部的至少部分，以及将包括第二材料的外层施加至中间层上，使得中间层至少部分地设置在外层与海底电缆的暴露切断端部之间。

中间层可布置成防止水进入电缆和/或防止水接触芯。优选地，外层布置成防止水接触中间层。当中间层和外层二者都布置成防止水接触芯和/或进入电缆时，提供了水密的附加保险，这又降低了低质量水密密封不能完全不透水的可能性。

第一材料可为胶水、聚合物、树脂、水泥或其任何组合，以及第二材料可包括合成聚合物。可选地，在施加密封剂之前，可清洁要施加密封剂的海底电缆的暴露切断端部，从而在密封剂与海底电缆的暴露切断端部之间提供更好的粘附。

可在海底电缆的切断端部的外周上和/或在密封剂的至少部分上提供附加护套，诸如中国式指状件，其中该附加护套可布置成径向地夹紧海底电缆和密封剂。

本发明的第二方面提供了一种防水海底电缆的部分，该防水海底电缆的部分包括：多个护套和芯；暴露切断端部，暴露该多个护套和芯的至少部分；以及固化的或凝固的密封剂层，施加至该暴露切断端部的至少部分，使得密封剂层布置成防止水通过暴露切断端部进入海底电缆和/或接触芯。

可选地，密封剂层包括外层和中间层，设置在外层和海底电缆的暴露切断端部之间。

中间层和外层中的至少一个可布置成防止水进入电缆和/或防止水接触芯；以及外层优选地布置成防止水接触中间层。

附图说明

现在将结合附图讨论各个方面及其实施方式。在附图中：

图1A示出了用于水密密封海底电缆的方法。

图1B示出了用于水密密封海底电缆的方法的另一实施方式。

图2A示出海底电缆的暴露的切断部分的剖视图。

图2B示出海底电缆的剖视图。

图2C示出海底电缆的另一剖视图。

图2D示出海底电缆的另一剖视图。

图2E示出海底电缆的另一剖视图。

图2F示出了具有附加护套的海底电缆的另一剖视图。

具体实施方式

在本说明书中，应将海底电缆理解为布置成用于提供管道的电缆，例如用于通过诸如海、洋或湖的水体在两个或更多个陆基站之间传输电力或通信网络。在本说明书中，应将可模制密封剂理解为至少是指但不限于具有足够高的粘度以能够形成所需形状的物质，该形状在密封剂的后续固化和/或凝固过程中，甚至在水下环境中，在水表面下基本上由物质保持。另外，可将可模制密封剂理解为可延展的，意味着可模制密封剂是可成形的，而不断裂或破裂。在本文中，模制可意味着通过手工或使用工具，诸如但不限于使用模具，将其成形为所需的形状。在这样的实施方式中，该物质优选具有足够低的粘度，以向模具提供该物质。

可模制密封剂优选在环境温度下可模制，使得不需要附加的加热来使该密封剂可模制。环境温度可在-10℃和40℃之间的范围内，优选在-5℃和30℃之间，乃至更优选在5℃和20℃之间。

应将“至少部分可模制”的材料理解为其所保持的体积是可模制的材料，其中该材料，诸如悬浮液，可包括具有不可模制形状的固体。密封剂应理解为指至少但不限于以下材料或材料组合物，该材料或材料组合物在施加密封剂的海底电缆铺设过程中，至少在材料凝固或固化之后，在密封剂在水下的至少一段时间，至少基本上不透水，优选不透盐水。

密封剂例如为悬浮液、固体、液体、溶液、可选地包含乳化剂的乳液、或其组合，以及可为糊剂、液体、气溶胶、任何其它形式或其任何组合的形式。

可模塑密封剂包括例如沥青或基于沥青的化合物、环氧化合物、聚氨酯化合物、聚酯化合物、氰基丙烯酸酯化合物或聚烯烃化合物。

更具体地，各种物质可用作可模塑密封剂，包括但不限于：沥青基物质，如BisonRubber seal、Aquaplan Aquastop、Shell Seal&fix；2组分环氧物质，包括但不限于Bison2k Epoxy flue、3m Scotch cast浇注树脂、Baricol A150型、Bison Kombi Rapide、RKTTholen-2k树脂、Akzo Nobel 2k树脂；聚氨酯(PU)基化合物，如Sikaflex 252、IllbruckFM330 PUR泡沫、Great Stuff

表面的密封应理解为至少是指当暴露于水时可透过诸如腐蚀的负面影响的表面的那些部分被密封而不能被水通过密封剂接触。电缆的护套应理解为围绕电缆的芯或电缆本身设置的屏蔽、绞合线屏蔽、绝缘屏蔽、带、护套或罩，其布置成例如使芯与相邻的芯绝缘而不接触，以屏蔽磁场和/或为芯提供接地。

图1A示出了用于水密地密封海底电缆的暴露切断端部的方法200。该方法包括将可模制密封剂施加201至海底电缆的暴露切断端部，以及允许密封剂固化或凝固202，使得密封剂布置成：防止水进入电缆和/或防止水接触芯。海底电缆包括多个芯和护套。

密封剂是至少部分可模制的，使得密封剂可例如通过涂抹、喷涂，涂覆和摩擦施加至暴露的切断部分。为了将密封剂固化成已经施加密封剂的形状，允许密封剂固化或凝固。如果密封剂包括胶水，则固化意味着胶水进行固化或硬化，使得胶水在不使胶水塑性变形的情况下基本上不再可模制。这种胶可为基于溶剂的热熔胶、基于双组分树脂的胶、其它胶或其组合。

如果密封剂包括泡沫，则固化意味着泡沫硬化或凝固成基本上固体的材料。在本发明的上下文中，凝固意味着由于干燥或物理或化学反应而变得坚固的或固体的。凝固或固化可通过将密封剂暴露于湿气、热、冷却、如紫外光的特定波长的光、另一种材料、通过聚合或交联、任何其它化学反应或其任何组合来触发和/或刺激。

密封剂的施加可通过例如但不限于涂抹、涂覆、喷涂、铺展和/或将海底电缆的暴露切断端部浸渍在密封剂容器中、任何其它施加方法或其任何组合来进行。

密封剂的固化或凝固可通过：密封剂组分的蒸发；化学反应，例如与空气或空气包括的组分的化学反应；凝固机构的任何其它固化、或其任何组合来进行。因而可不需要将密封剂加热到超过环境温度，以及因而可不需要外部热源。这里的环境温度是指密封剂周围的温度，因而取决于天气和气候条件。

图1B示出了方法200的实施方式，其中施加密封剂201包括将包括第一材料的中间层203施加至海底电缆的暴露切断端部的至少部分；以及将包括第二材料的外层204施加至中间层，使得中间层至少部分地设置在外层与海底电缆的暴露切断端部之间。还设想了其中施加密封剂201包括多个中间层的方法200的实施方式。多个中间层中的每个均可包括不同的材料，诸如固体或可模制材料、箔，以及可布置用于不同的功能，诸如在相邻层之间提供粘附或提供水密密封。

在施加密封剂201之前，该方法可包括清洁海底电缆的暴露的切断部分的至少部分。清洁可去除可能对密封剂与暴露的切断部分的粘附造成负面影响的物质，诸如污垢、油脂、湿气、任何其它污染物或其任何组合。

图2A示出海底电缆100的暴露的切断部分101，其中海底电缆100包括多个护套112和芯113。海底电缆100可包括外部护套111。如图2A所示的海底电缆100是海底电缆100的一个示例，并且包括四个芯113，其中芯113由护套112包围。海底电缆100可包括任何数量的芯113和护套112，以及芯113可设有或不设有单独的护套112。芯113可包括任何传导材料，诸如用于导电的铜和用于传导光波的玻璃纤维。

在本发明中，优选提供密封剂，使得密封剂主要连接至芯113的护套112的暴露端部，并相对于该暴露端部密封，从而防止水进入相应的芯与其单独的护套之间。密封剂还可连接至芯113本身和/或连接至外部护套111和/或连接至单个芯cq护套112和外部护套111之间的暴露的填充材料。这将改善保持密封胶附着。即使水可通过外部护套111进入、以及可能甚至进入填充材料，但抵靠护套112的暴露端部的密封将提供对电缆的相关部分的适当密封，即对芯113的适当密封。

优选地，选择复合材料的密封剂材料，使其具有最佳的性能，以用于抵靠护套112的材料粘附和密封。

另外，芯113和护套112可具有不同的直径和/或厚度。海底电缆的典型直径可在10mm与400mm之间、在30mm-300mm之间、在50mm-200mm之间或在75mm-100mm之间。更大或更小的直径也可用于海底电缆。海底电缆的横截面形状不必是完全圆形的，例如也可使用椭圆形的横截面形状。这种形状的直径是指由横截面形状显示的最大宽度。

海底电缆100的暴露的切断部分101可通过在预定位置切割或锯开海底电缆100来生成。尽管在图2A中未示出，海底电缆100也可设置有一个或多个附加层，诸如聚酯膜、绞合钢丝和水屏障，所有这些层均可用于增强海底电缆100的有利性能，诸如拉伸强度和耐氧化性和/或耐短路性。附加层、外部护套111和护套112可包括：诸如合成聚合物的材料，诸如聚乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯和聚酯；金属，诸如铝、铜、铁和黄铜；纱线，例如包括大麻或尼龙，并可选地与焦油、石油凝胶、硅胶、任何其它材料或其任何组合混合。填充材料可设置在外部护套111与芯和护套之间。

当将如图2A所示的海底电缆100放置在诸如盐海水的水体中时，水可通过暴露的截流端部101进入海底电缆100，以及水可接触芯112。填充材料可设置在外部护套111与芯和护套之间。进入海底电缆100的水可引起设置在海底电缆100中的部件的氧化和/或降解，以及接触芯112的水可引起芯的氧化和/或降解。这两种效应都会对海底电缆的工作造成严重负面影响。

图2B示出了海底电缆100的剖视图，其中为简单起见，所示的海底电缆100包括由一个护套112包围的一个芯113。海底电缆100还包括密封剂130。密封剂130施加至暴露的切断部分101，以及布置成至少以下之一：防止水通过暴露的切断部分101进入电缆100；以及防止水接触海底电缆100所包括的芯113中的至少一个。

图2C示出了海底电缆100的实施方式，其包括施加至暴露的切断部分101的密封剂130。在该实施方式中，密封剂130包括中间层131和外层132。

中间层131施加至暴露的切断部分101的至少部分上，以及包括第一材料。外层132施加至中间层132的至少部分上，以及包括第二材料。在密封剂130的不同实施方式中，中间层131和外层132可布置成提供不同的功能，这将作为示例，但不是限制性的方式，在下文中进行描述。取决于期望的功能或效果，以及取决于一方面由可模制密封剂包括的一种或多种材料和由暴露的切断部分101包括的一种或多种材料，可将各种化合物用于中间层131。

可使用的化合物是但不限于氰基丙烯酸酯化合物、聚乙烯底漆或另一种底漆，其包括但不限于庚烷或其它烷烃、脂族胺、其它底漆或其组合。这种底漆可用于使聚烯烃和其它低能表面与氰基丙烯酸酯粘合剂粘结；这特别适用于聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和可用于电缆护套的热塑性橡胶材料。

中间层131包括的第一材料包括或(基本上)由例如胶、聚合物、树脂、水泥组成。第一材料例如布置成例如通过相容的反应性基团结合并优选共价结合到由外层132和设置在海底电缆100的暴露切断端部101处的一种或多种材料包括的第二材料，诸如由外护套111、芯113、护套112和可选的填充材料包括的材料。因而，该中间层131的使用将允许从一组材料中选择由外层132包括的第二材料，该组材料将不会充分地粘附到设置在海底电缆100的暴露切断端部101处的一种或多种材料。

可选地，或附加地，布置成结合到第二材料和设置在暴露切断端部101处的一种或多种材料，中间层131可布置成防止水通过暴露的切断部分101进入电缆100和/或防止水接触芯113。在这样的实施方式中，外层132可布置成防止水接触中间层131。这种配置降低了对中间层131所包括的第一材料不透水的需求，因为通过外层132防止水与中间层131接触。可替代地或另外地，中间层131可为不透水层，而外层132可为保护层，该保护层不一定必须是不透水的，而是可例如提供更高的抗冲击性或更好的抗磨损和撕裂性。

在将外层132施加至中间层131之前，可将中间层131施加至海底电缆100的暴露的切断部分101的至少部分上。在施加中间层131和外层132之间可设置预定的时间量，以使中间层131固化、硬化或凝固。该时间量可取决于中间层131所包括的第一材料的性质、外层132所包括的第二材料的性质以及环境条件，诸如温度、压力和湿度。在施加中间层131和外层132之间不提供足够的时间可能导致中间层131和至少部分暴露切断端部101、中间层131和外层132之间、或中间层131和至少部分暴露切断端部101与中间层131和外层132的较低的粘合性和/或水密性质量。附加地或可替代地，中间层131和外层132所包括的材料可彼此相互作用，例如用于引发或改善其固化或凝固。

现在参考图2D，在海底电缆100的实施方式中，其上可施加密封剂130的暴露的切断部分101的部分可包括一个或多个空隙，在该一个或多个空隙处不设置例如芯、护套或填充材料。在海底电缆100的这种实施方式中，密封剂130可不仅施加在表面上，而且至少部分地施加至空隙中，如图2D所示，以防止水通过空隙进入海底电缆100。

在将中间层131施加至海底电缆100的暴露的切断部分101之前，可清洁暴露的切断部分101，以增加中间层131对暴露的切断部分101的粘附。类似地，在将外层132施加至中间层131之前，可清洁将施加外层132的中间层131的部分。通过清洁，可去除污垢、油脂、湿气、任何可能负面影响粘附的其它污染物、或其任何组合。

图2E示出了另一海底电缆100的剖视图，其中密封剂130不仅施加至海底电缆100的暴露切断端部101，而且施加至海底电缆100的外周114的部分、外部护套111的外侧。因而，在如图2E所示的海底电缆100的实施方式中，密封剂130覆盖海底电缆100的暴露切断端部101、外部护套111的暴露切断端部、以及海底电缆100的外周114的部分。这甚至可更好地防止水进入海底电缆100。如图2E所示的实施方式还可包括一个或多个层，诸如中间层131和外层132。这一个或多个层中的一个或两个可至少部分地设置在外周114的部分上。

图2F示出了海底电缆100的实施方式，其包括密封剂130，并另外包括附加护套140。附加护套140布置成径向夹紧海底电缆100和密封剂139，其中密封剂130可部分地设置在海底电缆100的外周114上。可选地，附加护套140还布置成用作海底电缆100的牵引座。附加护套140可布置为中国式指状件(Chinese finger)，其中中国式指状件是用于描述布置为将轴向拉力转换为径向压缩力的陷阱装置(trap device)的术语。中国式指状件是管状的股线网格，编织成使得对股线网格的轴向拉力导致中国式指状件的轴向伸长和相应的半径减小。半径的减小可导致径向压缩力。

在密封剂130已施加至海底电缆100的暴露切断端部101之后，附加护套140可在海底电缆100的暴露的端部上滑动。可替代地，附加护套140可设置在海底电缆100的圆周上并进行紧固。该紧固可允许附加护套140在紧固时对海底电缆100和密封剂130中的至少一个提供径向压缩。

附加护套140可用作锚件，以便以比在拉动海底电缆100本身时所发生的损伤更小的损伤来拉动海底电缆100。

总之，在铺设海底电缆时，电缆的暴露切断端部在永久地密封该电缆端部之前暴露于水。为了防止由于与经常是盐水接触而损坏电缆，例如由于氧化，将临时防水密封施加至切断端部。提供了一种用于施加这种密封的方法，该方法包括将可模制密封剂施加至暴露端部，其中密封剂用作水和电缆的切断端部之间的水密屏障。密封剂可包括在切断端部和防水外层之间的中间层，该中间层布置成增加切断端部和外层之间的粘附性。这允许使用更宽范围的外层材料，因为外层材料不需要直接与电缆粘附。

在上面的描述中，应当理解的是，当将诸如层、区域或衬底的元件称为在另一个元件“上”或“至……上”时，该元件或直接在另一元件上，或也可存在居间元件。另外，应当理解的是，在上面的描述中给出的值是以示例的方式给出的，以及其他值也是可能的和/或可努力实现。

另外，本发明还可用比这里描述的实施方式中所提供的部件更少的部件来实施，其中一个部件执行多个功能。也可使用比图中所描绘的更多的元件来实施本发明，其中由所提供的实施方式中的一个组件执行的功能分布在多个组件上。

应当注意的是，附图仅是通过非限制性实施方式给出的本发明实施方案的示意性表示。为了清楚和简明描述的目的，在这里特征描述为相同或单独实施方式的一部分，然而，应理解的是，本发明的范围可包括具有所描述的所有或一些特征的组合的实施方式。词语“包括”不排除存在权利要求中所列以外的其它特征或步骤。另外，词语“一”和“一个”不应解释为限于“仅一个”，而是用于表示“至少一个”，以及不排除多个。

所属领域的技术人员将容易了解的是，可修改说明书中所公开的各种参数及其值，且可组合所公开和/或所主张保护的各种实施方式，而不脱离本发明的范围。

规定权利要求中的附图标记不限制权利要求的范围，而仅仅是为了增强权利要求的可读性而插入。