CN113785149A - 分体式分节段的限弯器 - Google Patents

Abstract

一种改进的方法和设备，用于为中大直径(大致30mm‑300mm)地震牵引阵列、脐带线缆以及中高压电力和/或通信海底线缆提供弯曲限制和线缆保护。这些中高压线缆通常用于静止式和浮动式风力涡轮机以及其他海上平台，如石油和天然气工业使用的平台。该***是对通常用于此弯曲限制目的的现有设计和技术的改进。

Description

分体式分节段的限弯器

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年5月2日提交的美国临时申请序列号62/842,105的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及一种用于封装或包裹柔性线路、线缆、导管等的限弯器以及制造该限弯器的方法。

背景技术

限弯器设计是已知的，包括共同拥有的US2016/0186893A1，其全部公开内容通过引用并入本文，以及其他对柔性线路、线缆或导管提供弯曲限制和保护以防止损坏例如容纳在线缆中的电线或光纤的市场上可获得的设计。这些设计中许多都使用夹具和/或螺栓将第一壳体部件和第二壳体部件、零件或部分(通常为壳体半部)固定在一起。遗憾的是，这些已知的设计通常需要工具、螺纹紧固件和较长的时间来对齐和/或组装单独的部件或零件。

其他已知设计使用打入区段中的聚合物夹紧楔、铰链或卡夹，以将壳体半部相互固定或锁定。

因此，需要简化限弯器的结构和组装方法。

发明内容

提供了一种限制线缆的最小弯曲半径的分节段的线缆保护装置。

线缆保护装置包括形成装置的节段的第一壳体部和第二壳体部。第一壳体部和第二壳体部各自包括互相锁定的突起。每个突起具有内部通路，用于接收锁定销。装置还包括将节段的销保持在位的锁定套。

在第一实施例中，第一壳体部和第二壳体部相同。

在优选布置中，第一壳体部和第二壳体部形成节段的一半。

壳体可以至少部分由氨基甲酸乙酯形成。

在优选布置中，氨基甲酸乙酯的肖氏硬度大致在85A-80D范围内。

在优选实施例中，加强构件被接收在氨基甲酸乙酯中，例如，加强构件包括增强材料、杆、弹簧、垫子、绳索、成型形状或加固构件中的至少一种。

导热材料可以被包含在氨基甲酸乙酯中，导热材料增强导热性并且减少来自相关联的线缆的热量积聚。

壳体部的尺寸被设计为形成直径在30mm-300mm范围内的通孔。

在一个版本中，氨基甲酸乙酯模塑件被接收在组装好的第一壳体部和第二壳体部上。

相邻的节段的锁定销可以位于不同节段中的不同周向位置，以便偏移节段的分界面。

壳体部可以由在水中具有浮力的材料或材料的组合形成。

一个主要好处在于提供了一种简单的销锁定布置和方法。

另一个优点是减少了将壳体区段组装到柔性线缆上所需的时间。

另一个好处是节段的机械性能易于改变，例如强度、刚度、导热系数等。

其他优点还包括：易于在使用最少的工具的情况下安装到线缆上，安装所需的交换量最小，通过提供分体式区段的壳体、可定制的初始节段和弯曲应变消除器而易于操作，以及通过使用各种用于增强的材料(例如，包含氨基甲酸乙酯、塑料、铝、钢、铸铁等)并且满足所需负载来实现定制负载要求。

阅读并且理解以下详细说明后，其他好处和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是至少包括第一节段和第二节段的组装好的限弯器的立体图。

图2是图1的限弯器的立体图，其中选定的透明部分用于图示内部特征。

图3是部分组装的限弯器的立体图。

图4是图1的组装好的限弯器的立体的横截面图。

图5是图1的组装好的限弯器在没有任何销的周向位置处的另一个立体的横截面图。

图6是壳体部的放大的内部立体图。

图7是图6的壳体部的放大的外部立体图。

图8-10是与图7类似的包含不同类型的增强结构的壳体部的放大的外部立体图。

图11-13是组装好的限弯器以及其单独的、拆卸的第一壳体部和第二壳体部的立体图，这些壳体部采用金属设计，用于更高的负载。

图14是具有氨基甲酸乙酯包覆模塑件的壳体部之一的立体图。

具体实施方式

图1-14示出了一种改进的方法和设备并且在此进行了描述，该设备用于为中大直径地震总架(raise)、脐带线缆、中高压电力和/或通信海底线缆等上的柔性线路、线缆、导管提供弯曲限制和保护，这些中高压线缆通常用于静止的浮动风力涡轮机或其他海上平台，如石油和天然气行业中使用的平台。

分体式壳体限弯器旨在用于相关联的线缆，限弯器设计用于限制线缆的弯曲半径。设计包含相同的壳体半部，壳体半部具有突起或相互接合的齿形突起和交替的凹部或间隙，并且在这些突起内具有轴向通道。当壳体半部组装在线缆上并且相互配合时，相互接合的壳体半部的通道对齐。两个锁定销滑入这些通道，从而将壳体半部锁定在一起，形成弯曲限制装置的第一节段。然后将下一节段或第二节段组装到线缆上，并且覆盖第一节段的端部区段。第二节段包括位于第二节段的第一端的周向的、径向延伸的凸缘，该凸缘向内延伸，与位于第一节段的第二端的周向的、径向延伸凹部接合。通过将第二节段的第一端的凸缘径向捕获在第一节段的第二端的凹部中，第一节段相对于第二节段的受限的枢转运动是可能的。该枢转运动的程度被设计为在节段重叠处的离散的轴向间隔的位置提供在径向方向上的增量式的弯曲。根据节段之间允许的枢转运动的量，以及以端部对端部的方式布置的节段的数量，节段的轴向接合决定了限弯器的整体的弯曲限制特性。

当壳体半部接收在线缆的部分上，并且一个壳体半部的突起被接收在另一个壳体半部的凹部中时，通过将锁定销***对齐的通道来固定壳体半部，这些通道轴向地延伸穿过壳体半部的突起。优选地，两个锁定销滑入这些通道并且将壳体半部锁定在一起，形成弯曲限制装置的一个节段。然后将第二节段组装到线缆上并且覆盖前一节段的端部区段，然后将锁定销固定在壳体中，限制轴向运动。然后重复此操作，直到在线缆上组装了足够多的节段区段，以达到所期望的保护水平。然后将分体式锁定套固定到最后一个节段，以将最后一组锁定销保持在位。应注意，第一节段可以固定到初始凸缘、中跨支架、附接联轴器、风悬挂架或另一个不同结构的弯曲应变消除器。

节段的材料可以由氨基甲酸乙酯、塑料、诸如316和17-4PH不锈钢、铸铁、双相钢和超级双相钢或任何其他可以提供所需性能的材料制成。由杆、螺旋杆、异形杆、编织纤维、垫子、绳索或冲压金属体组成的增强构件可以添加并且包覆模塑在节段内，以改变节段区段的机械性能。

对于示例性实施例，已经设计了86mm ID(Dyna吊架尺寸)和150mm ID(内部阵列线缆尺寸)。氨基甲酸乙酯版本可以容易地变更成不同的尺寸。

可以定制或增强材料，例如氨基甲酸乙酯、塑料、铝、钢和铸铁，以满足所需负载要求。

如在图6和图7中单独示出的，并且也在图1-4中示出，在示例性实施例中限弯器100被示出为包括第一节段和第二节段110A和110B，然而，本领域技术人员将了解，更多数量的节段(未示出)也可以根据需要组装在一起。此外，除非特别地另外说明，针对一个节段及其部件的描述将适用于其他节段。

节段110(例如110A、110B…110n)包括优选由第一壳体部和第二壳体部122形成的壳体120。而且，在本具体实施例中，壳体部122相同，因此形成壳体部半部。使用相同的半部便于制造、存货、组装等。应当认识到，在某些情况下，壳体部122可以包括本文所述的特征，但不完全相同，而是基本相同，以允许壳体部连结在一起，以便形成完整的壳体作为节段的一部分。

特别是参考图6和图7，壳体部122包括第一端124和第二端126。通常为半圆形的内表面128形成在壳体部122中。内表面128的尺寸被设计为接收相关联的线缆C(图1)的外表面。内表面128基本上沿壳体部122的整个轴向长度延伸。

在壳体部的第一端124处，设置有周向的、径向延伸的凸缘134，凸缘134向内延伸，与设置在相邻的壳体部(或节段)的外表面上的周向的、径向延伸的凹部136接合。凹部136位于壳体部122或节段的第二端126。

此外，突起138从每个壳体部122的终端边缘延伸，其中这些突起呈轴向间隔关系，由相应的凹部或间隙140分隔。每个突起138包括通道142，通道142的尺寸被设计为接收销150(图2-4)，销150将壳体部122在相关联的线缆的选定的轴向部上保持在一起。因此，一个壳体部半部122的突起138与相关联的壳体部半部中的间隙140对齐，从而通道142对齐，并且销150轴向地***相应的壳体部半部中的对齐通道142。因此，连结的壳体部半部122形成单独的节段(即，节段包括壳体部和相关联的销)。

通过将位于相邻的第二节段的第一端124的凸缘134径向地捕获在第一节段的第二端126的间隙136中，第一节段相对于相邻的第二节段的受限的枢转运动是可能的。这在图15-16中展示出，其中图示了相邻的节段之间的受限的枢转或角度运动。由于凸缘134与限定相邻的节段中的凹部136的表面或肩部接合，枢转运动受到限制。

限弯器100还包括分体式初始适配器160(图1-5)。适配器部162又优选地在结构上是相同的，以限定容易组装在一起的适配器半部。优选地，紧固件将两个半部或适配器部互连在一起以形成适配器160。适配器160包括相邻肩部之间的凹部166(该凹部类似于每个壳体部中的凹部136)，以便接收第一壳体部/节段的径向向内延伸的凸缘134。

分体式锁定套170由第一锁定套部和第二锁定套部172形成。锁定套170的尺寸优选被设计用于接收在组件中的最后一个节段的凹部136中。如图1-5所示，分体式锁定套部172也通过使用紧固件或快速锁定件174(图1-2)组装在一起，紧固件或快速锁定件174定向为相对于销150的定向呈九十度。分体式锁定套部172的尺寸被设计用于接收在最后一个壳体半部或节段的凹部136中。

图6示出，通道142定位为大致隔开180°。同样，通道142的位置可以改变，即它们不需要隔开180°，而是可以处于不同的周向间隔中。此外，在一个节段中的通道142可以相对于在相邻节段中的通道的位置定向或旋转。以这种方式，轴向相邻的壳体部/节段之间的分体式平面可以相对于形成相邻节段的壳体部的分体式平面偏移。

图8-10示出了各种增强构件，这些增强构件可以结合到壳体部，以获得强度或刚度。在此，在图8的实施例中，单独的弧形增强构件190轴向地间隔开。在图9的布置中，轴向延伸的增强构件200周向地间隔开，并且可以根据需要和/或强度目标的要求设置在径向的内部和外部位置。在图10中，增强构件可以是例如在壳体部的轴向范围和弧形形状两者上延伸的网状或编织材料210。特别是可以设想，这些增强构件可以被包含在由诸如氨基甲酸乙酯的可模塑材料制成的壳体部中，然而其他可模塑材料(塑料、其他树脂)同样可以在其中包括一种或多种这些类型的增强构件。

图11-13示出了限弯器的金属版本。应当理解的是，根据先前附图描述的相同构思也适用于本设计的金属版本。金属结构被指定用于更高的负载，因此可以不需要额外使用增强构件。还可以设想，限弯器的金属版本可以部分地或完全地被包裹在柔性密封材料中，例如氨基甲酸乙酯(图15)。当然，可以使用其他材料(塑料、其他树脂)并且实现相同的目的。

已经参考优选实施例描述示例性实施例。显然，在阅读和理解前面的详细描述后，可对其他实施例进行修改和改变。示例性实施例旨在解释为包括所有这些修改和改变，只要这些修改和改变在权利要求书或其等效物的范围内。

Claims (14)

1.一种限制相关联的线缆的最小弯曲半径的分节段的线缆保护装置，包括：

节段，节段包括(i)具有第一壳体部和第二壳体部的壳体，第一壳体部和第二壳体部具有形成装置的壳体的配合的、互相锁定的突起，每个突起具有内部通路，以及(ii)锁定销，锁定销的尺寸被设计用于穿过突起的对齐的通路而被接收，以将壳体部保持在一起，壳体的尺寸被设计为接收穿过其中的相关联的线缆；

至少第一节段和第二节段，当以端对端的连接关系布置在相关联的线缆上并且彼此柔性地互连时，至少第一节段和第二节段彼此连接以用于相对于彼此的受限的枢转/弯曲运动；以及

锁定套，锁定套将装置的至少第一节段和第二节段的最末端的销保持在位。

2.根据权利要求1所述的装置，其中第一壳体部和第二壳体部相同。

3.根据权利要求1所述的装置，其中第一壳体部和第二壳体部形成节段的一半。

4.根据权利要求1所述的装置，其中壳体至少部分由氨基甲酸乙酯形成。

5.根据权利要求4所述的装置，其中氨基甲酸乙酯的肖氏硬度大致在85A-80D范围内。

6.根据权利要求5所述的装置，还包括被接收在氨基甲酸乙酯中的加强构件。

7.根据权利要求4所述的装置，还包括被接收在氨基甲酸乙酯中的加强构件。

8.根据权利要求7所述的装置，其中加强构件包括增强材料、杆、弹簧、垫子、绳索、成型形状或加固构件中的至少一种。

9.根据权利要求4所述的装置，还包括氨基甲酸乙酯中的导热材料，导热材料增强导热性并且减少来自相关联的线缆的热量积聚。

10.根据权利要求1所述的装置，其中壳体部的尺寸被设计为形成直径在30mm-300mm范围内的通孔。

11.根据权利要求1所述的装置，还包括被接收在组装好的第一壳体部和第二壳体部上的氨基甲酸乙酯模塑件。

12.根据权利要求1所述的装置，其中相邻的节段的锁定销位于不同节段的不同周向位置。

13.根据权利要求1所述的装置，其中壳体部由在水中具有浮力的材料或材料的组合形成。

14.一种用于制作限制相关联的线缆的最小弯曲半径的分节段的线缆保护装置的方法，包括：

供应第一壳体部和第二壳体部，第一壳体部和第二壳体部配合以形成装置的节段，并且第一壳体部和第二壳体部的尺寸被设计为当壳体部组装在一起时接收穿过其中的相关联的线缆；

在壳体部上包括互相锁定的突起；

在突起中提供内部通路，用于接收锁定销；并且

将锁定套组装在壳体部上，锁定套将节段的销保持在位。

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