CN108352653A - 电缆端接件 - Google Patents

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Abstract

电缆端接件可以包括壳体和电缆，电缆具有至少一个设置在壳体内的导体，其中弹性体设置在壳体中并且在电缆的一部分上束紧地拉伸。保持器可以设置在电缆的一部分周围，用于将弹性体保持在电缆上。电缆端接件还可以包括能够响应于波动压力而体积变化的封壳，封壳设置在壳体中和电缆的一部分周围。

Description

电缆端接件
相关申请
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求保护于2015年6月30日提交的美国临时专利申请第62/186,605号的较早提交日期的权益，其公开内容以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明的实施例总体上涉及用于将电缆可密封地联结到用于恶劣环境(例如海水)中的其他装置的方法和设备。
背景技术
存在许多恶劣的环境应用，其中承载电和/或光纤导体的电缆被用于网络水下使用装置，例如泵、马达和环境传感器。在这些应用中，电缆通常直接端接到装置，或端接到连接器上，然后连接器连接到装置。
这里使用的术语“电缆端接件”包括电缆的导电元件与电缆所附连的连接器或其他器具的相应导电元件之间的联合。为了方便起见，在下文中将电缆所联结的零件简称为“连接器”，应理解是它可以是任何类型的装置。例如在下水道，池塘或海水等恶劣环境中，电缆端接件用于将防水电缆附连到水下使用的连接器。
最广泛使用的恶劣环境电缆端接件类型包括用弹性材料(如氯丁橡胶、聚氨酯或聚乙烯)包覆成型的电缆连接器接合部。包覆成型使结合相对于外部环境是不可渗透的，并保护它免受机械损伤。包覆成型的端接件的缺点是它们必须在洁净、受控的实验室环境中制造，并且需要专门的化学品、模具和其他器械。在某些情况下，模制端接件也会受到将其结合和密封到其他部件的粘结剂的分层。这种端接件的代表性示例可以在主要水下连接器制造商例如Seacon、Teledyne Impulse、Kemlon等等的公开文献中找到。包覆成型的端接件通常代表旧的技术。
第二类恶劣环境电气端接件是完全机械的，依靠层状弹性体密封件来保护导体接合部。在美国专利7,182,617和7,690,936中可以找到这种端接件的代表性示例。这种类型的端接件可现场安装和修理，没有专门的器械；然而，其使用受限于非常轻型的操作，因为没有准备来防止电缆扭矩、弯曲、压缩或张力直接作用于导体接合部。
另一种更耐用的恶劣环境电缆端接件将电缆和连接器的联结的导电元件容纳在充满移动物质的压力补偿腔室腔室中。这些端接件可在现场安装和维修，无需使用化学品、模具或其他专门的器具。对端接件进行压力补偿可减轻导体接合部的大部分应力，并减少环境流体侵入端接件内的可能性。长期以来，用于这些端接件的移动物质是电介质油脂、凝胶或油。最近，如美国专利9116323和8899841中已经提出了光滑粉末作为移动物质。在本文中，为了方便，移动物质将被简单地称为流体或油，应理解它可以是在端接件的整个寿命、温度和压力的操作范围保持移动的任何适合的材料。在美国专利3877775、4039242、4673231、4940416、6796821、7182617、7429193和7614894以及国外专利EP2252442中公开了现有技术流体填充端接件的典型示例。现有技术的流体填充端接件的粗略回顾揭示了其普遍存在的复杂性。
充油电缆端接件通常使用的部件包括补偿腔室壁的挠性部分，挠性部分允许腔室针对体积和压力变化进行调节。在电缆的末端进入充油补偿腔室的端接件中，通常使用分支套管密封件来密封自电缆端部产生的各个导体的接口。除了在电导体的原本暴露的部分周围提供隔离层之外，套管密封件用于防止腔室油漏入电缆的空隙中。这种油损失可能很快导致腔室塌缩和灾难性端接件失效。如在美国专利6,796,821中所讨论的那样，现有技术的弹性体分支套管密封件容易从其密封位置移位，特别是存在粗暴搬运或电缆本身内的移动材料过压的应用中，其中移动材料可能挤出到套管密封件中并将其推出密封接合或者甚至完全脱离电缆的端部。
仍然需要一种流体填充的端接件，即使在电缆本身内部存在脱位过压的情况下，其分支套管密封件仍保持在它们所安装到的电缆端部上的密封位置。
这里公开的发明是现场可安装、可拆卸和可维修的流体填充类型的电缆端接件。它将分支套管密封件和挠性壁流体腔室封壳集成到一个统一的部件中，从而产生比现有技术端接件简单得多的组件。该组件包括一个压力减低特征，压力减低特征可将从电缆端部挤出的任何移动材料排到外部环境中，而不会泄漏到补偿油腔室中。它还包括两种独特方法来管理端接件内的光纤。所公开的实施例用于简单的无铠装海底电缆至连接器的端接件，但是对于本领域的技术人员而言显而易见的是，其同样可以适用于更复杂的应用，例如用于铠装电缆。本发明适用于需要流体填充、现场安装和可维修端接件的高度可靠性的各种应用中。
发明的公开
提供一种恶劣环境电缆端接件，其可以在浸没之前安装、测试并且如果需要的话在现场维修。本发明被描述为将一根电缆密封地联结到一个水下连接器的简单组件。尽管本发明被公开为这种简单的布置，但是显而易见的是，它可以被配置用于联结很多种类型、大小的和数量的不同部件。
在本发明的端接件中，电缆通过在细长壳的后部中的夹持部而机械地附连到连接器，该壳又在其前端机械地附连到连接器主体。壳形成了包含在其内的端接件的更脆弱部分的保护屏障。挠性壁流体填充腔室封闭了电缆的电和/或光纤导电元件与连接器的相应导电元件之间的联合。腔室的挠性壁封壳向现场环境暴露，使得腔室内的流体压力随着外部压力的变化而变化，并且由于温度和压力变化而体积膨胀或收缩。电缆端分支套管密封件一体地形成为挠性壁腔室封壳的一部分，从而极大地简化了端接件的架构。分支套管密封件通过将其保持在电缆端部的正向机构而保持在适当位置。统一的腔室封壳和分支套管密封结构包括压力减低特征，将电缆内部过压排放到外部环境。该设备可以快速简便地安装，如果有必要，可以在现场进行拆卸和维修，不需要特殊的培训或工具。与此同时，一体式腔室封壳和分支套管密封件消除了更复杂的现有技术端接件中潜在的泄漏路径和其他故障模式。在很多种应用中，在不需要实验室条件的情况下，安装的经济性和易用性使得使用本发明相比于传统包覆成型端接件更有利。
附图说明
本发明的细节在其结构和操作方面都可以通过研究附图而部分地获得，其中相同的附图标记表示相同的零件，并且其中：
图1示出了现有技术的分支套管密封件。
图2是一端联结水下连接器2和另一端联结简单的无铠装电缆的本发明的端接件的斜视图。
图3是图1的端接组件的局部剖视的轴向视图。
图4是图1的端接组件的分解图。
图5示出了保持装置，
图6示出了电缆夹持器。
图7描绘了套管密封件拆卸工具。
图8显示了典型的海底电缆的构造。
图9是图3中所示的端接组件的替代实施例的局部剖视轴向视图。
图10是支座装置。
图11是示出以扁平线圈管理的光纤的隔离部件的视图，
图12示出了用于管理端接件内的光纤的夹子。
图13是显示通风肋条的腔室壳体的外部视图。
图14是示出以弯曲线圈管理的光纤的隔离部件的视图。
(符号说明)
具体实施方式
共同待决的名称为“Boot Seal”的美国专利申请62/156,371以引用的方式并入到本文中。在图1中示出了典型的现有技术的电缆端部的弹性分支套管密封件。它由在电缆3端部上束紧地拉伸的套筒部分200组成。环境流体压力Pf对套筒200后部具有离座的效果；然而，存在压力Pf+Ps，其中Ps是电缆3上的束紧弹性体的“拉伸”压力。拉伸压力与环境压力配合以保持套筒就位。由于在所有情况下(Pf+Ps)≥Pf，所以套筒200的后部将不会因环境流体压力Pf而离座，并且无论环境流体压力有多大，密封件都不会失效。对于所有弹性套管密封件来说，同样的推理是正确的，其中有足够的拉伸以将密封套筒适形地安置于物体上，其在该物体上被拉伸。
一体地模制在套管200的厚端壁295上的个别套筒290在个别电缆护套保护的导体300上拉伸。用于保持套管200与电缆3之间的界面密封的相同机构也保持套筒290与导体护套300之间的界面密封；即(Pf+Ps1)≥Pf，其中Ps1是束紧套筒290施加在相应导体300上的拉伸压力。因此应当清楚的是，不管流体压力Pf有多大，各种界面将在流体压力下保持密封。
正如在美国专利8,796,821中所讨论的那样，现有技术的如图1所示的弹性体分支套管密封件可以容易地移位和离座，特别是在它们所附连的电缆3内存在过压的情况下。仍然看图1，很明显，如果电缆3内产生相当大的压力，例如可能由于电缆3内的材料的气体逸出而发生，则图1的套管密封件将被简单地从电缆3的端部推离。当相对的环境流体压力Pf较小时，这种情况更可能发生。在海底电缆的情况下，这意味着电缆还没有被淹没，或者它在浅水中。存在加工型分支套管密封件，例如由Tyco-Raychem公司制造的那些，其可密封地粘附在电缆上，不容易移位。但是使用加工型套管密封件并不总是实用的；例如，当电缆护套不能粘附时，或者当密封件必须在不利于密封过程的条件下安装时。
这里在两个实施例中公开了本发明的端接件，两个实施例都利用了在它们所安装到的电缆端部上保持就位的分支套管密封件。第一实施例合并了如共同待决的美国专利申请62/156,371中所公开的分支套管密封构造。在'371的构造中，分支套管密封件包括直接夹持在被端接的电缆上的机构。第二实施例不直接夹持在电缆上；取而代之的是，它由与分支套管密封件外部的一个保持器垫圈和分支套管密封件内部的另一个垫圈配合的支撑杆保持。
第一实施例：
图2是用于将连接器1联结到电缆3的发明的端接件2的整体斜视图，图3是图2所示的组件的局部剖视图。图4是图2所示的组件的局部剖视分解图。
现在看图3和4，水下连接器1通过弹簧销5a和5b机械地连接到端接壳4的前端。销5a和5b分别安置于端接壳4中的相应通孔6a和6b以及连接器后壳8中的相应槽7a和7b中，从而将端接壳4旋转地轴向锁定到连接器1。电缆3经由电缆夹持组件9穿入到端接壳4的后部。连接器1、壳4和夹持组件9一起形成端接件的保护壳体。壳4可以由任何基本刚性的材料制成，例如适合于预期的应用的坚硬的塑料或金属。
电缆夹持组件9包括锁紧螺母10、垫圈11和电缆夹持器12。电缆夹持器12可以由硬而有些挠性的材料制成，例如PPS(聚苯硫醚)。锁紧螺母10上的螺纹13与端接壳4的后端中的螺纹14配合，以将电缆夹持组件9容纳在端接壳4的圆锥形内孔15a内。锁紧螺母10具有超大的贯通内孔10a，其略大于电缆3的外径，因此并不密封到电缆3。拧紧锁紧螺母10将包括电缆夹持组件9的元件紧紧地压到端接壳4的内径15的圆锥形内孔15a中，迫使电缆夹持部12的外部圆锥形表面轴向地进入圆锥形内孔15a。电缆夹持器12(图6)的粗糙外表面16被迫靠在端接壳4的圆锥形内孔部分15a的粗糙表面(未示出)上，以将电缆夹持组件9旋转地锁定到端接壳4。电缆夹持器12通过槽17轴向分开，在其被迫在轴向向内抵靠圆锥形内孔15a时使其在径向压缩。电缆夹持器12也部分地分段成由槽19分开的个别叉齿18，这些叉齿便于其径向向内压缩，并且使得径向脊20咬入电缆3的外部，由此夹持电缆3。电缆夹持组件9的元件没有密封电缆3；相反，现场的环境流体自由地流经它进出端接壳4的内部。
本发明的一个优点是封闭流体腔室21的所有弹性部分被集成为单个统一的部件：腔室封壳22(图13)。取决于具体的应用，腔室封壳22可以由与其所接触的端接件的其他元件化学兼容的弹性体制成。在某些情况下，氯丁橡胶是可以接受的，例如天然橡胶。流体腔室21由腔室封壳22、连接器1和电缆3如下所限定：流体腔室21的前端由连接器1的(隐藏的)后壁闭合。腔室封壳22的朝向内的肩部23密封到连接器1的座部24内。通过端接壳4的内壁25将肩部23保持可密封到座部24中。通常，容纳流体27的腔室封壳22的管状壁26从面向内的肩部23向后延伸到一体模制的分支套管密封部分28的厚壁部分28a中。分支套管密封套筒29在护套保护的导体30上可密封地拉伸。其他套管密封件31在护套保护的导体30的端接端部上和在连接器1的套管密封接头32上可密封地拉伸。套筒33和34从套管密封部分28的端壁35沿电缆3向后延伸，从而完全封闭流体腔室21。以此方式限定并且密封流体腔室21。
注意，电缆3不进入流体腔室21；只有个别的护套保护的导体30进入流体腔室21内的流体27。包围腔室封壳22的外部和端接壳4内部的空间36向现场环境(例如海水)开放，海水自由地穿过电缆夹持组件9，然后穿过壳4的内径15与套筒34的外径之间的空间。穿过电缆夹持器组件9的通风经由电缆夹持器12的轴向槽17和19以及锁紧螺母10的超大中心内孔10a发生。如果需要的话，可以提供不同于通过电缆夹持器组件9通风的手段；例如可以添加一个或多个通气孔37。腔室封壳22的管状壁26允许随着现场压力增大和减小将腔室封壳22外部的现场环境压力传递到流体27。
虽然在第一个描述实施例中可以设想多于一种方式来将腔室封壳22的分支套管密封部分28保持在电缆3的端部上的适当的位置，但是这通过呈按压螺母型紧固件形式的保持器38来实现，也如图5所示，其一体地模制或***腔室封壳22的套管密封部分28的厚壁部分28a中。由于套管密封部分28的弹性，保持器38的模制后***是可能的。保持器38可以由刚挠性材料制成，例如薄金属或硬质塑料，这使得护套密封部分28保持在电缆3上就位。保持器38不依赖于粘结或任何其他化学过程。例如保持器38的按压螺母型紧固件在市场上是普遍易得的，例如，可购自ARaymond Tinnerman。
参考图5，保持器38包括圆形的外周主体39。中心开口40在轴向延伸穿过主体39。开口40具有大致圆形的配置，并且具有由多个个别的凸片状延伸部或叉齿41限定的内边界周边。叉齿41从主体39在径向向内倾斜并且配合以限定围绕开口40的边界的圆锥形状。叉齿41由凹部42彼此分开。注意，凹部42代表防止保持器38密封到电缆3的外表面的开口。现在参考图3，形成开口40的保持器38的叉齿41的前端的直径比套管密封部分28的厚壁部分28a的内径43小，比电缆3的外径稍小。而内径43又大于电缆3的外径，从而允许远侧叉齿41从内径43向内伸出以有效地夹持电缆3。
套管密封部分28的内径43略大于电缆3的外径还有另一个优点。套筒部分33不沿内径43对电缆3进行束紧密封。作为确保套筒33不沿着套管密封部分28的内径43密封到电缆3的附加措施，可以沿着内径43设置轴向肋状物(未示出)。套管密封部分28的内径43与电缆3的外表面之间的通风是重要的，因为如即将讨论的，其提供了由于电缆内的过压而从电缆3端部引出的任何材料能迁移到套管密封部分28的套筒34处，在那里，其随后被排出。
保持器38的主要功能是保持腔室封壳22在电缆3端部上的适当位置。保持器38形成到电缆3上的单向轴向夹持，允许从后端按压电缆3穿过保持器38，但不能随后从那里撤回。保持器38上的齿41向前成角度，并且可以由向后进入的电缆在径向向外偏转。在组装期间，保持器38允许腔室封壳22被推到电缆3的端部上，其中导体30通过套筒29被馈送。一旦被推到电缆3端部上就位，保持器38防止腔室封壳22随后被迫离开电缆3的端部。
如果由于某种原因需要从电缆3拆卸腔室封壳22，那么如图7所示的薄的、分割开的挠性管50可以从后面在套筒34和保持器38下方滑动，以便使齿41向外移位，释放电缆3。可以从合适薄片材料切割并卷成管50。
腔室封壳22形成有相对薄壁的管状部分26，其从较厚壁部分28a在径向向外延伸，然后以大致管状形状向前延伸，该管状形状在其前端上以向内突出的肩部23终止。套筒33在较厚壁部分28a前方延伸，并终止于较厚的端壁35中。套筒29从端壁35向前延伸，套筒29的内孔穿过壁35向后继续。腔室22的套筒34从保持器38后方的一点在电缆3上束紧地向后延伸。
保持器38抵抗电缆3内部的适度压力保持腔室封壳22的分支套筒密封部分28就位。电缆3的护套和腔室封壳22的套管密封部分28的较厚壁部分28a由弹性材料制成，关于保持器38的保持能力有一定限制。保持能力可以通过使多个保持器38沿着电缆3在轴向间隔开来而得到增强，但仍然会受到限制。通过将任何电缆3的内部过压减轻到低水平，也可以增强将腔室封壳22的套管密封部分28到电缆3的端部上的固位。
为了更好地理解内部电缆压力，请参考图8，其显示了一种典型的水下电缆构造。它由外部电缆护套60和内部护套保护的导体30组成。护套保护的导体30与外部电缆护套60之间的空间61包含填充物62，填充物62可以是或者可以不是多孔的。在任何情况下，沿着护套保护的导体30与填充物62之间的界面和/或在外部电缆护套60与填充物62之间的界面内以及在多孔填充物的情况下在填充物62本身内，压力会累积。更简洁地说，压力可能会在护套保护的导体30与外部电缆护套60之间的空间61内的任何地方累积。电缆3内的内部压力可能由于多种机制而增加。例如，电缆3内的护套保护的导体30的塑料护套可以在其老化时继续产生气体，因此在电缆3内部产生内部压力；或诸如凝胶填充物或侵入水的移动物质可能由于搬运而在电缆3内迁移，也可能增加在空间61中电缆3内的压力。当内部电缆压力超过期望水平时，建议提供释放路径以减轻压力而不损坏套管密封部分28或者使套管密封部分28从电缆3离座。
一般来说，当套管密封套筒内部的过压达到一定水平时，会导致套管密封套筒在径向膨胀，从而使其内部的气体或流体沿着它与它于上面拉伸所在的物体之间的界面向外泄漏；然而，环境液体仍然不会漏入。套管密封套筒构成它们经常使用的有效的单向泄压阀。
现在参考图3，在流体填充的电缆端接件中，任何电缆3的内部过压应当通过电缆3与套筒34之间的界面70沿电缆3的外表面向后释放，而不是向前进入流体腔室21。这通过设计套管密封套筒34在电缆3上的拉伸压力远低于套管密封套筒29中任一个施加在护套保护的导体30(套管密封套筒29在护套保护的导体30上束紧拉伸)上的拉伸压力来实现。在这种情况下，任何从电缆3向外推出的材料将经由路径70从套筒34下方传出，然后进入外部环境，而不进入流体腔室21。
控制任何弹性体套筒上的拉伸压力的一种简单方法是增加或减小其壁厚和/或内径。较厚的壁和/或较小内径的套筒向它们套在上面被拉伸所在的物体上施加更大的拉伸压力，较薄的壁厚和/或较大的内部套筒直径则施加较小的拉伸压力。
在压力平衡的流体填充端接件中，通常假定腔室内的流体压力近似等于腔室外的压力，因为外部压力容易传递到填充流体。讨论始终根据流体腔室内的压力调整至外部现场压力来表述。没有讨论根据将外界环境压力调整到流体腔室内压力，因为这是不可能发生的；对于所有的实际目的，外部环境都是无限体积的。
但是，有一些非平常的情况，腔室内的压力可能超过外界的环境压力。例如，在组装期间，流体腔室中几乎总是留有一些空气。随后，在现场压力相对较低的情况下，例如当流体填充的端接件在高海拔运输或暴露于高温时，夹带的空气可能膨胀。在没有装置来遏制其补偿腔室膨胀的端接件中，加压的夹带空气可使补偿腔室封壳移出密封位置；或者更糟的是，它可能通过大多数现有技术端接件中的通气通道使腔室封壳破裂开。
本发明的端接件被设计用于防止这些潜在的故障。腔室封壳22内的过压会使腔室封壳22膨胀以填充端接壳4的大直径后钟形部分71，这防止腔室封壳22进一步膨胀。壳4中没有定位成使腔室封壳22壁可以通过其挤出和破裂的通气孔。来自膨胀空气的压力将迫使腔室封壳22的厚壁部分28a靠在端接壳2的端壁52上。注意，保持件38的外径大于端接壳4的向后内径15。因此通过保持器38和端壁52的干涉而阻止腔室封壳22的向后膨胀。因此，腔室21的膨胀因此在每个方向上受到限制，使得其在流体腔室21内存在过压的情况下不会受到损坏并且保持就位。
在图13中看到的在腔室封壳22的后钟形壁73上的肋状物72保证腔室封壳22的后外壁73在被压靠在端接壳4的后壁52上时不会密封到端接壳4的后壁52上。腔室封壳22的管状部分26外部的空间36与外部环境之间的通风沿着外壁73的肋状部分发生，然后穿过套筒34的外径与壳4的内径15之间的空间，向外穿过电缆夹持器12的槽17、19，最后穿过锁紧螺母10的超大内孔10a。
从图4中可以很容易地理解安装端接件的过程。螺母10、垫圈11、电缆夹持器12和端接壳4以所示顺序向后滑动到电缆3上。是通过往回切割外护套和填充材料以暴露护套保护的导体30的长度而制备电缆3的端部。如果还没有模制就位，则将保持器38***腔室封壳22内。各种零件的轻微润滑便于安装。接下来，护套保护的导体30通过腔室封壳22的套筒29被馈送，并且电缆3被推入腔室封壳22内，直到其抵靠端壁35为止。腔室封壳22的薄壁部分26向后向自身上卷起以允许更容易地进入到护套保护的导体30。套筒密封件31尽可能向后滑动到护套保护的导体20上。将护套保护的导体30切割成合适的长度，并且将电导体护套往回切割暴露导体端部56，然后将导体端部56联结到连接器1的导电元件57。导体56与导电元件57的联结可以以各种熟知的方式发生，例如在电导体的情况下焊接或压接，或者在光纤的情况下穿过穿透器。美国专利申请13/296408中可以找到这些方法的一些清楚的示例。然后，套管密封件31向前滑动而与套管密封接头32接合。电缆3和连接器1保持在轴向间隔距离水平对准，该轴向间隔距离留出了用于在护套保护的导体30中的维修弯头和/或光纤管理的空间。腔室封壳22的下一个薄壁管状部分26向前卷起。然后将面向内的肩部23安置在连接器1的座部24中。仍处于水平位置时，现在，通过从座部24上夹捏肩部23的顶部，在肩部23下面***一小管，有一定量的流体27通过小管被注入到腔室21中，由此在腔室封壳22中填充流体27，例如油。尽可能多地排出过量的空气。允许肩部23回弹到座部24中的密封位置。然后，端接壳4向前滑动到连接器1的后部，并且弹簧销5a、5b被***。电缆夹持器12、垫圈11和螺母10向前滑动到壳4的端部；螺母10被拧紧，完成端接。
第二实施例：
在一些情形下，有一些替代的方式可用于将包括套管密封部分28的腔室封壳22相对于端接组件内的电缆3保持就位。作为这种情形的一个示例，要被端接的电缆可能具有一个太软而不足以用如刚刚描述的按压螺母型紧固件适当地固定就位的外护套。在图9-12和图14中示出了替代端接构造。在这个替代实施例中，垫片80代替了前面实施例的保持器38。垫片80的尺寸设定为内径稍大于电缆3的外径，外径稍大于壳4的内径15。支座83(图10)具有带有通孔85的圆盘形端部84和支座杆86。通孔85的尺寸略大于腔室封壳22的套筒33的外径。支座杆86***连接器1的后壁中的插座(未示出)中。腔室封壳22的厚壁部分28a(包括垫片80)沿轴向松动地截留在支座83的圆盘形端部与端接壳4的端壁52之间。它由于支座83而不能向前移动，它由于端壁52而不能向后移动。套筒33很重以致坚固并且不容易向前拉伸。如前所述，电缆3内的过压经由路径70在套筒下方向后并且进一步穿过夹持组件9并且进入到外部环境中而减轻。如在前面的实施例中那样，在腔室封壳22的后钟形部分上的肋状物72保证腔室封壳22的后外壁73当压靠在端接壳4的端壁52上时不会密封到端接壳4的端壁52。由此确保腔室封壳22的管状壁26外部的空间36与外部环境之间的通风。
注意，在第二实施例中，腔室封壳22没有被直接紧固到电缆3。这是第一实施例与第二实施例之间的主要功能差异。电缆3由电缆夹持器12机械地保持就位，并且通过将其包括垫片80的厚壁部分28a压靠在端接壳4的端壁52上和支座的圆盘形端部84上进行截留而使腔室封壳22在轴向保持就位。除了附加零件支座83被添加到组件并且保持器38已经被片80替换之外，该替代实施例的组件与在第一个描述实施例中的组件相同。除了刚刚描述的修改，第二端接件实施例的功能与采用保持器38的第一个实施例的功能相同。
在刚刚描述的两个实施例中，端接件内的护套保护的导体30可以是光纤或电线。在光导体的情况下，护套可以是诸如钢质皮下注射管之类的材料的保护管，其尽管是刚性的，但是具有足够的挠性以被嵌入到柔性海底电缆中。现在看图9，光纤保护管90从电缆3中通出，穿过套管密封部分28的端壁35，然后穿过束紧的分支套管密封套筒29进入流体腔室21内。在流体腔室21内，光纤92通过诸如光纤穿透器91的装置可密封地从管90中传出。诸如90的光纤保护管通常是凝胶填充的或者简单地是空的。它们内部的压力标称地是一个大气压。光纤穿透器91允许包含在其中的光纤92从保护管90的一个大气压力的内部未受损地传到流体腔室21的可能的高压力，而在流体腔室21与保护管90的内部之间不交换材料。在美国专利6,067,395和6,608,960中可以找到诸如91的光纤穿透器的示例。
一旦进入流体腔室21，就可以以众所周知的方式管理过量的光纤92，如美国专利2,634,923和2,082,489中所描述，将挠性细长元件缠绕成8字形图案。8字形图案保持长而薄的挠性元件，其端部被固定而不会在盘绕时扭曲。美国专利7,769,265和8,731,363分别描述了缠绕轨道，其有利于将光纤缠绕成8字形图案，并且还用作缠绕的光纤线圈的安装装置。'265光纤管理发明是用于绕线轴和使用该绕线轴的方法，而'363发明是用于缠绕和存储光纤的绕线装置。
对上述专利缠绕技术的仔细研究，特别是如在'265专利中所描述的那样，清楚地表明，缠绕同样可以很好地通过手工完成，而不需要任何卷轴或线轴。在光纤具有至少一个自由端的情况下光纤可以手工缠绕成简单线圈或者如在两个光纤端被固定的情况下那样，光纤可以手工缠绕成刚才描述的扁平8字形线圈。
在本发明中描述的光纤管理方法要简单得多。光纤简单地手工缠绕成扁平线圈而根本不使用任何设备。然后可以将所得到的光纤线圈夹住或以其他方式保持在腔室封壳22内的适当位置。不需要卷轴、轨道或线轴。图11是用于阐明光纤管理技术的隔离端接元件的透视图。对角相对的支座杆86从支座83的圆盘形端部84向前突出。图12中所示的保持夹94包括第一贯通内孔95和第二贯通内孔96，第一贯通内孔95的尺寸可以紧密装配在支座杆86上，第二贯通内孔96的尺寸适于容纳一个或多个光纤线圈。保持夹94中的槽98允许内孔95在安装期间略微向外弹出，从而一旦安装就牢固地夹持支撑杆86。保持夹94的安装可以通过将它们***到支座杆86的端部上并将它们滑动到轴向位置来进行。夹子94中的槽97允许将光纤线圈***内孔96中。保持夹94安装成使得槽97大致径向向内朝向端接壳4的纵向轴线定向。光纤非常有弹性，呈圆环的光纤将倾向于从环中心径向向外弹出。在本发明中，这意味着它们将径向向外并远离槽97弹出，并因此不会通过槽97从保持器夹子94中脱出。夹子94可以制成许多不同的配置，其将与所示的配置一样起到良好作用。
如在美国专利8,731,363中所讨论的那样，在端接件内的空间非常有限的应用中，将光纤管理成弯曲的8字形布置是有利的。'383管理设备在两个弯曲的轨道上布置光纤环，这两个弯曲轨道在端接腔室内轴向并排或径向相对。但是，将光纤线圈管理成弯曲布置有一种更简单和更紧凑的方法。再一次，它依赖于光纤的弹簧特性。图11所示的手动缠绕线圈可以径向夹捏成如图14所示的弯曲的线圈。线圈的径向相对部分被***保持夹94中并且允许向外弹成其松弛的平坦状态，但是被夹子约束以保持弯曲。注意，结果是更紧凑的单个光纤线圈，而不是'363专利中所需的两个线圈。
这里公开的发明实施例被认为比现有技术的流体填充和压力平衡的电缆端接件简单得多，但是它们并没有牺牲实用性。通过消除一些现有技术的故障模式，简化增强了可靠性。例如，现有技术的端接件通常具有更多的密封界面，其中每一个都是潜在的泄漏路径，并且每个潜在的泄漏路径都存在故障的可能性。通过不复杂的安装，本发明的端接件中的组装误差减少了，这部分地是由于它具有比现有技术装置少得多的部件。本发明的经济构造应该能够在比以往更为实用的电、光纤和混合应用更广的范围内使用流体填充和压力平衡的端接件。
提供所公开的实施例的以上描述以使得本领域的任何技术人员能够制造或使用本发明。对于本领域技术人员来说，对这些实施例的各种修改将是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可将本文所述的一般原理应用于其他实施例。因此，应该理解的是，这里给出的描述和附图代表了本发明目前优选的实施方式，因此是本发明广泛考虑的主题的代表。进一步理解的是，本发明的范围完全包括对于本领域技术人员来说可能变得显而易见的其他实施例，并且本发明的范围因此仅由所附权利要求限定。

Claims (53)

1.一种电缆端接件，包括：
第一壳体，所述第一壳体具有第一端和第二端；
电缆，所述电缆具有设置在所述第一端内的至少一个导体；
弹性体，所述弹性体设置在所述第一壳体中并且在所述电缆的一部分上束紧地拉伸；
保持器，所述保持器围绕电缆的一部分设置，用于将弹性体保持在所述电缆上；以及
封壳，所述封壳能够响应于波动压力而体积变化，设置在所述第一壳体内在所述电缆的一部分周围。
2.根据权利要求1所述的电缆端接件，其特征在于，所述封壳包括弹性体材料。
3.根据权利要求2所述的电缆端接件，其特征在于，所述弹性体和所述封壳是单个构件。
4.根据权利要求3所述的电缆端接件，其特征在于，所述保持器附连到所述弹性体。
5.根据权利要求4所述的电缆端接件，其特征在于，所述弹性体被配置成将所述弹性体内部的过压排出到所述封壳的外部。
6.根据权利要求5所述的电缆端接件，其特征在于，还包括设置在所述封壳中并围绕所述电缆的一部分的移动物质，用于均衡整个所述封壳内的压力。
7.根据权利要求6所述的电缆端接件，其特征在于，还包括第二壳体，所述第二壳体能够可拆卸地附连到所述第一壳体的所述第二端并具有用于接纳和保持所述壳体端部的座部。
8.根据权利要求7所述的电缆端接件，其特征在于，所述保持器附连到所述弹性体的厚壁部分。
9.根据权利要求8所述的电缆端接件，其特征在于，所述保持器通过被捕获在所述厚壁部分的一部分内而附连到所述弹性体的所述厚壁部分。
10.根据权利要求9所述的电缆端接件，其特征在于，所述移动物质包括电介质材料。
11.根据权利要求10所述的电缆端接件，其特征在于，所述封壳包括在所述封壳的外部上的肋状物，用于促进所述第一壳体中的过压排出到所述第一壳体的外部。
12.根据权利要求11所述的电缆端接件，其特征在于，所述保持器包括主体，所述主体具有被配置成接纳所述电缆的中心开口。
13.根据权利要求12所述的电缆端接件，其特征在于，所述保持器还包括从所述主体径向向内延伸的多个倾斜叉齿，其中所述倾斜叉齿具有形成所述中心开口的远端。
14.根据权利要求13所述的电缆端接件，其特征在于，所述弹性体包括在其后端上的第一套筒，所述第一套筒被配置成接纳所述电缆的所述端部。
15.根据权利要求14所述的电缆端接件，其特征在于，所述弹性体在其前端还包括第二套筒。
16.根据权利要求15所述的电缆端接件，其特征在于，所述弹性体还包括至少一个导体密封套筒，其中所述密封套筒接纳从所述电缆的端部引出的导体。
17.根据权利要求16所述的电缆端接件，其特征在于，所述第二套筒还包括厚壁部分。
18.根据权利要求17所述的电缆端接件，其特征在于，所述保持器设置在所述第二套筒的厚壁部分内。
19.根据权利要求18所述的电缆端接件，其特征在于，所述弹性体通过释放路径减轻电缆内部过压。
20.根据权利要求19所述的电缆端接件，其特征在于，所述释放路径在所述电缆与所述第一套管之间的界面之间向后延伸。
21.根据权利要求20所述的电缆端接件，其特征在于，所述第二套筒的内径大于所述第一套筒的内径，并且其中所述第二套筒的内径与所述电缆具有非密封界面。
22.根据权利要求21所述的电缆端接件，其特征在于，所述第一套筒具有第一拉伸压力，并且所述至少一个导体密封套筒具有与所述第一拉伸压力不同的第二拉伸压力。
23.根据权利要求22所述的电缆端接件，其特征在于，所述第一拉伸压力小于所述第二拉伸压力，并且所述释放路径在所述电缆与所述第一套筒之间的界面之间向后延伸。
24.根据权利要求23所述的电缆端接件，其特征在于，还包括设置在所述第一壳体中的机械支座，所述机械支座具有设置在所述弹性体上方的部分，并具有延伸到与所述第二壳体接触的部分，用于将所述弹性体保持在所述电缆上。
25.根据权利要求24所述的电缆端接件，其特征在于，所述机械支座包括：
圆盘形构件，所述圆盘形构件具有设置在所述弹性体上方贯穿的孔；以及
多个杆，所述多个杆设置在所述封壳中并且具有附连到所述圆盘形构件的第一端，并且具有延伸到与所述第二壳体接触的第二端。
26.根据权利要求25所述的电缆端接件，其特征在于，与所述杆的附连处相对的所述圆盘形构件的侧部在轴向紧密靠近所述弹性体的所述厚壁部分。
27.根据权利要求26所述的电缆端接件，其特征在于，还包括附连到所述机械支座的光纤管理***，用于将光纤保持在所述电缆端接件内。
28.根据权利要求27所述的电缆端接件，其特征在于，所述光纤管理***包括保持夹，所述保持夹一端附连到所述杆之一，并且在另一端具有开口以用于将所述光纤保持在其中。
29.根据权利要求28所述的电缆端接件，其特征在于，所述电缆还包括用于保护所述光纤的保护管。
30.根据权利要求29所述的电缆端接件，其特征在于，所述电缆端接件还包括连接到所述保护管的光纤穿透器。
31.根据权利要求30所述的电缆端接件，其特征在于，所述电缆端接件还包括夹持装置，所述夹持装置设置在所述第一壳体的所述第一端上并围绕所述电缆，以将所述电缆可释放地保持在所述第一壳体的所述第一端中。
32.根据权利要求31所述的电缆端接件，其特征在于，所述夹持装置包括：
在第一壳体的所述第一端的外侧上的外螺纹；
锁紧螺母，所述锁紧螺母围绕所述第一壳体的所述第一端设置并且具有能够接合所述外螺纹的内螺纹；以及
挠性电缆夹持器，所述挠性电缆夹持器设置在所述电缆周围并且位于所述第一壳体的所述第一端内部，用于当所述外螺纹和所述内螺纹接合时夹持电缆，同时允许环境流体通过。
33.根据权利要求32所述的电缆端接件，其特征在于，所述电缆端接件还包括延伸穿过所述第一壳体的所述第一端的通气孔，用于从所述第一壳体的内部向所述第一壳体的外部提供通风。
34.一种电缆端接件，包括：
第一壳体，所述第一壳体具有第一端和第二端；
电缆，所述电缆具有设置在所述第一端内的至少一个导体；
弹性体封壳，所述弹性体封壳设置在所述第一壳体中并围绕所述电缆的一部分，能够响应于波动压力而体积变化并且具有在所述电缆的一部分上束紧地拉伸的弹性体；
保持器，所述保持器附连到所述弹性体上并围绕所述电缆的一部分设置，用于将所述弹性体保持在所述电缆上；以及
设置在封壳中的移动物质，用于均衡封壳内的压力。
35.根据权利要求34所述的电缆端接件，其特征在于，所述弹性体包括在其后端上的第一套筒和在其前端上的第二套筒，所述第一套筒被配置成接纳所述电缆的端部。
36.根据权利要求35所述的电缆端接件，其特征在于，所述弹性体还包括至少一个导体密封套筒，其中所述密封套筒接纳从所述电缆端部引出的导体。
37.根据权利要求36所述的电缆端接件，其特征在于，所述第二套筒还包括厚壁部分。
38.根据权利要求37所述的电缆端接件，其特征在于，所述保持器设置在所述第二套筒的所述厚壁部分内。
39.根据权利要求38所述的电缆端接件，其特征在于，所述弹性体通过释放路径减轻电缆内部过压。
40.根据权利要求39所述的电缆端接件，其特征在于，所述释放路径在所述电缆与所述第一套管之间的界面之间向后延伸。
41.根据权利要求40所述的电缆端接件，其特征在于，所述第二套筒的内径大于所述第一套筒的内径，并且其中所述第二套筒的内径与所述电缆具有非密封界面。
42.根据权利要求41所述的电缆端接件，其特征在于，所述第一套管具有第一拉伸压力，并且所述至少一个导体密封套筒管具有不同于所述第一拉伸压力的第二拉伸压力。
43.根据权利要求42所述的电缆端接件，其特征在于，所述第一拉伸压力小于所述第二拉伸压力，并且所述释放路径在所述电缆与所述第一套筒之间的界面之间向后延伸。
44.根据权利要求43所述的电缆端接件，其特征在于，还包括设置在所述第一壳体中的机械支座，所述机械支座具有设置在所述弹性体之上的一部分，并且具有延伸到与所述第二壳体接触的部分，用于将所述弹性体保持在所述电缆上。
45.根据权利要求44所述的电缆端接件，其特征在于，所述机械支座包括：
圆盘形部件，所述圆盘形构件具有设置在所述弹性体之上贯穿的孔；以及
多个杆，所述杆设置在所述封壳中并且具有附连到所述圆盘形构件的第一端，并且具有延伸到与所述第二壳体接触的第二端。
46.根据权利要求45所述的电缆端接件，其特征在于，与所述杆的附连处相对的所述圆盘形构件的侧部在轴向紧密接近所述弹性体的所述厚壁部分。
47.根据权利要求46所述的电缆端接件，其特征在于，还包括附连到所述机械支座的光纤管理***，用于将光纤保持在所述光缆端接件内。
48.根据权利要求47所述的电缆端接件，其特征在于，所述光纤管理***包括保持夹，所述保持夹在一端附连到所述杆之一并且在另一端具有开口以用于将所述光纤保持在其中。
49.根据权利要求48所述的电缆端接件，其特征在于，所述电缆还包括用于保护所述光纤的保护管。
50.根据权利要求49所述的电缆端接件，其特征在于，所述电缆端接件还包括连接到所述保护管的光纤穿透器。
51.根据权利要求50所述的电缆端接件，其特征在于，所述电缆端接件还包括夹持装置，所述夹持装置设置在所述第一壳体的所述第一端上并围绕所述电缆，以将所述电缆可释放地保持在所述第一壳体的所述第一端中。
52.根据权利要求51所述的电缆端接件，其特征在于，所述夹持装置包括：
在第一壳体的第一端的外侧上的外螺纹；
锁紧螺母，所述锁紧螺母围绕所述第一壳体的所述第一端设置并且具有能够接合所述外螺纹的内螺纹；以及
挠性电缆夹持器，所述挠性电缆夹持器设置在所述电缆周围并且位于所述第一壳体的第一端内部，用于当外螺纹和内螺纹接合时夹所述持电缆，同时允许环境流体通过。
53.根据权利要求52所述的电缆端接件，其特征在于，所述电缆端接件还包括延伸穿过所述第一壳体的所述第一端的通气孔，用于从所述第一壳体内部向所述第一壳体外部提供通风。
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