CN116508210A - 电缆端接部和端接方法 - Google Patents

Abstract

一种用于端接包括电缆芯(12)和电缆护套(11)的电缆的海底连接器电缆端接***。端接***包括压接部件，压接部件包括压接主体，并且还包括适于径向地安装在电缆芯外部的两个或更多个整体式导电弹性构件(14)。端接***还包括保持器(18)，或者压接主体或导电弹性构件中的一者适于闩锁压接主体。还提供了一种用于将电缆端接至海底电缆连接***中的连接器的方法。

Description

电缆端接部和端接方法

技术领域

本发明涉及一种电缆端接部，特别是用于海底电缆的端接部，和端接电缆的方法。

背景技术

海底或水下连接器设计成用于在水面下工作。通常，海底连接器包括通常称为插头和插座的两个部分。插座可包括一个或更多个导体插针，并且插头可包括用于插座导体插针的对应插头插口。该连接可以在水上(干式插接)或海底(湿式插接)进行，并且具体设计根据连接器是湿式插接还是干式插接连接器来调整。海底连接器有着各种应用，包括向海底设备供电的电力连接器，或在不同的海底设备之间或在海底设备与水上设备之间交换数据的控制和仪表连接器。

在海底连接器中，关键区域之一是海底电缆到电缆密封套中的连接器的端接部。为了确保与电缆的可靠连接，重要的是电缆正确地保持在适当位置并且具有最小的电阻。此外重要的是，作用在电缆上的任何外部的拉力或扭力都不能使电缆移动或被拉出密封套。

夹住电缆的困难源自电缆的一般构造。电缆通常包括芯，典型地为金属，例如铜，以及形成电缆绝缘、接地屏蔽和保护性外套的若干层橡胶、塑料和金属。芯必须装配至电缆密封套中的连接器，使得既有允许电缆正常运作的有效电连接，又有防止电缆从连接器脱离的有效机械连接。对于控制和仪表型连接器，这通常涉及将电缆芯钎焊至连接器，这意味着制造连接部是技巧性的且耗时的操作。在连接器的后端的限制区域中难以制造钎焊接合部，因为接口被紧密地封装并深深地凹入。电缆增加了阻碍和混乱，并且制造接合部需要相当高的操作技能来达到一定的质量和可重复性。还希望所制造的接合部可以回收，而实现这又是另一高度技巧性的任务。此外，存在着与制造钎焊接合部相关的健康和安全问题，以及由于焊剂去除过程造成的污染问题。

然而，需要进一步改进。

发明内容

根据本发明的第一方面，提出了一种用于端接包括电缆芯和电缆护套的电缆的海底连接器电缆端接***；所述端接***包括压接部件，所述压接部件包括压接主体，并且还包括两个或更多个整体式导电弹性构件，所述导电弹性构件适于径向地安装在所述电缆芯的外部，其中，所述端接***还包括保持器，或者其中，所述压接主体或所述导电弹性构件中的一者适于将所述压接主体闩锁至壳体。

弹性构件产生与压接主体的电接触，并且在安装时由维持电接触的壳体保持。

用于端接电缆的海底连接器电缆端接***可包括电缆芯和电缆护套；所述端接***包括套管，所述套管还包括两个或更多个整体式导电弹性构件，所述导电弹性构件适于径向地安装在电缆芯外部，其中，所述端接***还包括保持器，或者其中，所述导电弹性构件适于将套管闩锁至壳体。

对于可以使用光纤而不是电导体的数据连接器，使用装配在光纤电缆芯外部的套管，而不使用压接部件。

压接部件可以包括导电压接部件，或者套管包括柱形套管，特别是用于光纤的柱形套管。

导电压接部件或安装到光纤上的柱形套管可以包括外螺纹表面。

导电压接部件的外螺纹表面或安装至光纤的柱形套管的外螺纹表面可以相对于保持器的外螺纹轴向偏移。

电缆芯可以包括电导体或数据传输介质中的一者。

电导体或数据传输介质可以包括铜芯、绞合线，双绞线，波导或光纤中的一者。

保持器可包括内螺纹表面。

导电性弹性构件可包括板弹簧。

保持器还可包括外螺纹。

所述***还可包括壳体，其中，所述壳体包括对应于外螺纹表面的内螺纹。

根据本发明的第二方面，提出了一种将电缆端接至海底电缆连接***中的连接器的方法，所述方法包括：通过去除部分的绝缘件，在电缆的一端处暴露部分的电缆芯；围绕电缆芯的周围装配压接部件或套管；将压接部件压接至电缆芯或围绕电缆芯固定套管；将导电板弹簧装配至凹槽，该凹槽在压接部件的远离电缆套管的第一区段中或者在套管中；在邻近电缆套管的第二区段中将保持器施加至压接主体，或者在压接主体中、在套管中或者在导电弹性构件中提供闩锁；以及将壳体装配在第一区段上，与保持器或闩锁接触。

压接部件是将电缆芯附接至连接器导体的器件，当电缆包括导电芯、比如金属时，提供至电缆的机械接合和电接合。压接主体中的闩锁或导电弹性构件中的闩锁与连接器的后部进行闩锁，而不需要应用单独的保持器。

一种将电缆端接至海底电缆连接***中的连接器的方法可以包括：在电缆的一端暴露部分的电缆芯；围绕电缆芯的周围装配压接部件；将压接部件压接至电缆芯；其中，压接部件包括导电弹性构件，特别是一个或多个整体式导电板弹簧；其中，板弹簧提供电接触并将压接部件闩锁至压接部件的周向外部的壳体。

保持器可以包括外螺纹，并且壳体包括相应的内螺纹。

附图说明

现在将参照附图描述根据本发明的电缆端接部和相关方法的示例，在附图中：

图1示出了已知的无钎焊接合部的示例；

图2a至图2e示出了组装根据本发明的无钎焊端接部的示例的步骤；

图3示出了根据本发明的无钎焊端接部的第一替代示例；

图4示出了根据本发明的无钎焊端接部的第二替代示例；

图5示出了根据本发明的无钎焊端接部的第三替代示例；以及，

图6示出了根据本发明的无钎焊端接部的第四替代示例；

图7示出了插头连接器部分，在该插头连接器部分中可以结合本发明的无钎焊端接部；

图8示出了插头或插座后端的更多细节，在该插头或插座后端中可以使用根据本发明的无钎焊端接部；

图9示出了根据本发明的无钎焊端接部的第五替代示例的一部分；以及，

图10示出了穿过插头或插座后端的截面，在该插头或插座后端中可以使用根据本发明的无钎焊端接部。

具体实施方式

对于海底应用，重要的是在电缆和电缆密封套中的连接器之间建立可靠的电连接，使得连接器能够承受由于深处的水压或者在安装或维护期间的粗暴处理而施加的力，同时有利于使其具有低电阻。已经提出了多种不同的方法。专利文献GB2566063描述了一种无钎焊接合部，其中，导线或导体由保持器保持在锥形体上的适当位置处。希望进一步的改进。本发明提供简化了连接器的结构和组装过程多个实施例。

图1示出了如专利文献GB2566063中描述的电缆连接***。该***通过设置旋拧到插针2的柱状区段1上的相应螺纹上的保持器5以及锥形体(未示出)来避免使用压接，其中，当保持器旋拧在柱状区段上时，芯或线可以保持与该锥状体接触。通过端部止挡件来防止电缆在连接部内的轴向运动。锁定机构3装配至柱状区段中的凹槽(未示出)。

有多种方法能够将电缆接合至电缆密封套中的连接器，例如夹紧、钎焊、导电胶合或收缩配合。本发明使用压接来降低复杂性并避免对加热或类似处理的需要。图2a至图2e示出了根据本发明的电缆端接部的示例的部件以及这些部件是如何组装的。在附图中，为了清楚起见，仅给出了一些部件的轮廓。电缆10包括套管11和电缆芯(例如光纤)或导体12，其中，套管11典型地包括电绝缘层并提供防止外部损坏的保护，导体12通常为金属，例如铜。该导体可以是实心导体或绞合线。示出了从套管露出、准备好端接的导体的一段长度。还可以看到压接部件13和板弹簧接触部14的轮廓。对于光纤，压接部件可由柱形套管代替并用合适的粘合剂附接至光纤。然而，随后更详细的示例涉及压接部件。

图2b示出了压接部件和板弹簧的更多细节。压接部件13具有形成压接轮廓的多个凹痕15。该示例示出了八凹痕轮廓，但是可以选择其他规格。板弹簧接触部14容纳在压接部件13中的凹槽(未示出)内，该凹槽位于压接部件的朝向露出的导体的端部安装的区段中，其远离套管11。如图所示，导体或绞合电缆区段12被馈送通过压接部件13的中心。

从图2c可以看出，压接部件13***进弹簧容纳部件19的端接端16中(以轮廓示出)。通过板弹簧接触部14，在弹簧容纳部件和压接部件13之间建立接触。内轮廓在电力和数据端接上是公共的。图2d示出了压接部件13如何被螺纹部件17、18保持。通过将板弹簧电接触部定位在压接部件的基部，压接区域可被螺纹部件覆盖，从而减小整个端接组件的长度。细螺纹螺杆将部件紧固在一起并优化端接区域内的空间。在螺纹部件17，18的配合面和弹簧容纳部件的端接端之间没有间隙。当使用光纤芯时，安装部可以设有与保持器18的内螺纹相对应的外螺纹表面。

图2e示出了组装好的端接部20。可以采用三叶形轮廓来帮助拧紧和拧松螺纹部件。该轮廓为电缆提供弯曲释放(relief)，并形成用于安装端接套管的光滑外表面。压接轮廓或安装件隐藏在保持螺杆之下，因此其不规则的表面轮廓(通常靠置在端接套管之下)不会引起局部放电和低起始电压。保持器的外螺纹表面17具有与组装的端接部的壳体20的内螺纹相对应的螺纹。

本发明的设计提供了许多益处和优点。如果需要，可以移除压接部件，而不会对弹簧容纳部件、端头(grenade)和整个连接器的内部造成任何损坏。与现有端接部相比，该设计相对简单，因此节省了时间和成本，因为需要更少的准备工作。组装好的端接部是紧凑的并且使用最小的空间，并且形状有助于避免局部放电或低起始电压。

螺纹设计允许压接部件在任何时候从弹簧容纳部件的端接区域移除。与钎焊或其他类型的无钎焊端接相比，端接操作相对快速和直接，节省了时间和成本。

在图3至图6以及图9中示出了电缆端接部的多个替代实施例。在图3中，通过压接部件的锥形面和弹簧容纳部件内的内部端接轮廓之间的直接接触来形成电连接。压接的保持是通过螺纹部件的手段实现的，其还对压接部件的肩部提供恒定的压力以维持电接触。

在图4中，借助内部保持环来保持压接。在进入时该环被压缩，并且在位于端接区域的凹槽中时该环弹回至其初始状态。如图所示，压接部件和弹簧容纳部件之间的电连接用板弹簧接触部14来建立。在该图示中，示出了六边形的压接轮廓21。

在图5中，压接部件和弹簧容纳部件之间的电连接可以由所示出的被切棱的(canted)螺旋弹簧22形成。被切棱的螺旋弹簧还通过弹簧设计和凹槽几何结构提供机械保持。该替代的解决方案消除了对压接以及提供无钎焊端接部的要求。示出了六边形的压接轮廓和八凹痕压接轮廓。

在图6中，夹头端和内轮廓之间的偏移角度迫使夹头在螺纹部件被拧紧时压缩，从而咬入绞合电缆。通过直接接触提供与电缆10的导体12的电连接，同时螺杆提供机械保持。

本发明特别适用于海底电连接器，例如数据和电力连接器，或单独的数据连接器或电力连接器。电连接器包括插头部分和插座部分。该插头部分和插座部分中的每一者的后端可以形成有通用的后端，使得电缆能够使用相同的压接元件连接到插头，或者连接到插座，。图7示出了可以结合本发明的无钎焊端接部的插头连接器部分。在图7的示例中，设置了插头连接器部分35，其包括插头主体36，在该插头主体中装配了插头前端34和插头后端33。插头前端34可以包括聚芳醚酮(PEEK)的前端主体37，其中形成开口以便接收往复式插针和和弹簧装置(未示出)。相应的插座连接器部分(未示出)包括插座主体，该插座主体具有插座前端和插座后端，插座前端中形成有插座插针，插座后端具有与插头后端33相同的规格。

当插头部分35和插座部分(未示出)连接时，插头前端中的往复式插针响应于插座插针(未示出)进入插头前端34的远离插头后端33的端部处的开口38而移动。在插头前端的外径和插头主体壳体36的内径之间的密封件39、例如O形环密封件，密封防止水进入插头后端中的数据电缆40和/或电力电缆41。可以使用固定件，比如在插头前端34和插头后端33之间的簧环42来将后端和前端保持在插头主体36内的适当位置。类似的固定件可用于插座的对应部分。

图8示出了插头后端或插座后端33的更多细节，可以在该插头或插座后端使用根据本发明的任何无钎焊端接部。在图8的示例中，可以看到后端主体32中的不同直径的开口30、31，电缆导体可以***其中(***插头后端或插座后端中的任一者)。在所示的示例中，连接器将数据导体和电力导体结合在同一主体32中。数据导体43，无论是光纤还是电导体(即金属导体芯)，通常比电力导体44具有更小的直径，从而后端主体32中的用于数据电缆的开口30比用于电力电缆的开口更小。每个电缆的每个导体都设有压接部件，或者在光纤数据电缆的情况下设有套管，当插头连接器部分和插座连接器部分连接在一起时，剥去其绝缘体的导体芯通过往复式插针与插座连接器部分的插座插针在插头连接器主体中建立电接触。

图9示出了根据本发明的无钎焊端接部的第五替代示例的一部分。图9示出了本发明的另一实施例。在该实施例中，保持器是压接部件的整体式部分，并适应于与壳体的相应部分配合，并将压接部件闩锁至壳体。装配进后端中的开口30、31中的导电衬套45在接口47处与压接部件的外筒区段48上的肩部46接合。压接筒48与电缆绝缘体接触，并且设置压接区段49，电缆的导体芯12、43、44被保持在压接区段49的适当位置。接合区段50结束压接部件，其中，通过接合区段与后端衬套45的相互作用将电缆保持在后端中。

如图9所示，接合区段在其外表面上还包括至少两个导电弹性构件51。这些构件固定在压接部件的最内端，并在其自由端自由移动。为了清楚起见，在图9中省略了电缆，但是电缆是存在，参考图10可以更好地理解。连接器端接部的组装包括从电缆芯12、43、44剥离绝缘套管11以暴露芯，然后应用压接部件，使得中间区段49位于暴露的芯上。利用压接工具，中间区段49被压缩到暴露的芯上。在压接部件的端部52穿过插头后端主体中的开口30、31***套管45中时，倒角致使弹性构件51压靠压接部件的前区段50，以允许这些弹性构件穿过收缩部53、54。超过第二收缩部54后，横截面55再次稍微扩张，释放弹性构件上的压力，允许这些弹性构件弹出。接合区段的主体在其最宽点处确保在最宽点上延伸的弹性构件的那些部分56与衬套45的导电内壁接触。形成该构造的肩部53、54防止压接部件被容易地抽出，并且在它们之间形成的斜坡部可以被调整以获得抵抗拆卸的希望的水平。

图10是穿过插头后端或插座后端的截面，在其中可以使用根据本发明的无钎焊端接部。所示出的示例是图9的示例，但是上文描述的任何端接部都可以用于将端接电缆保持在插头后端或插座后端中。该区段示出了较细的数据电缆导体的细节，而以透视图示出较宽的电力电缆导体。在这两种情况下，可以看到压接筒48，从而提供电应力管理和电缆应变消除。对于数据电缆，压接区段49和接合区段50在开口30的衬套45内也是可见的。因为导体和绝缘体的厚度不同，所以数据电缆40和电力电缆41具有不同的直径，但是不管其内的电缆绝缘体的外径如何，筒的外径可以保持恒定。另外，在使用中，可以在筒48和绝缘体上装配护罩(未示出)，以防止水进入。

通过如此描述的设计，实现了插头主体的前端中的插座插针和电缆芯之间的可靠电桥，而不需要增加成本和复杂性的钎焊或其他类型的固定方式。

一种用于端接电缆的海底连接器电缆端接***可以包括电缆芯和电缆护套；所述端接***包括安装件，从所述电缆芯和所述安装件径向向外地安装的导电弹性构件；以及保持器。所述安装件可以包括导电压接部件或柱形套管。所述电缆芯可以包括电导体或数据传输介质中的一者。所述电导体或数据传输介质可以包括铜芯、绞合线、双绞线、波导或光纤中的一者。所述保持器可包括内螺纹表面。安装至光纤的导电压接部件或柱形套管相应地包括外螺纹表面。导电性弹性构件可以包括板弹簧。保持器还可以包括外螺纹。所述***可以进一步包括壳体，其中该壳体包括相应的内螺纹。安装至光纤的导电压接部件或柱形套管的外螺纹表面可以相对于保持器的外螺纹轴向偏移。

一种用于将电缆端接至海底电缆连接***中的连接器的方法可包括：在电缆的一端暴露电缆芯的一部分；围绕电缆芯的周围装配压接部件或安装件；将所述压接部件压接至所述电缆芯或将所述安装件固定至所述电缆芯；将导电板弹簧装配到压接部件的远离电缆套管的第一区段中的凹槽；在邻近所述电缆套管的第二区段中将保持器施加到压接主体；以及将壳体装配在第一区段上使其与保持器接触。保持器可以包括外螺纹，并且壳体包括相应的内螺纹。

应当注意，术语“包括”并不排除其他元素或步骤，并且“一”或“一个”并不排除多个。可以将与不同实施例相关联地描述的元件组合。还应注意，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。尽管通过优选实施例详细说明和描述了本发明，但本发明不受所公开的示例的限制，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明范围的情况下从中导出其他变型。

Claims (14)

1.一种海底连接器电缆端接***，用于端接包括电缆芯和电缆护套的电缆；所述端接***包括压接部件，所述压接部件包括压接主体，并且还包括两个或更多个整体式的导电弹性构件，所述导电弹性构件适于径向地安装在所述电缆芯外部，其中，所述端接***还包括保持器，或者其中，所述压接主体或所述导电弹性构件中的一者适于将所述压接主体闩锁至壳体。

2.一种海底连接器电缆端接***，用于端接包括电缆芯和电缆护套的电缆；所述端接***包括套管，所述套管还包括两个或更多个整体式的导电弹性构件，所述导电弹性构件适于径向地安装在所述电缆芯外部，其中，所述端接***还包括保持器，或者其中，所述导电弹性构件适于将所述套管闩锁至壳体。

3.根据权利要求1或2所述的***，其中，所述压接部件包括导电压接部件，或者所述套管包括柱形套管，特别是用于光纤的柱形套管。

4.根据权利要求3所述的***，其中，所述导电压接部件或者安装至光纤的所述柱形套管包括外螺纹表面。

5.根据权利要求4所述的***，其中，所述导电压接部件的外螺纹表面或者安装至光纤的所述柱形套管的外螺纹表面相对于所述保持器的外螺纹轴向偏移。

6.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述电缆芯包括电导体或数据传输介质中的一者。

7.根据权利要求6所述的***，其中，所述电导体或数据传输介质包括铜芯、绞合线、双绞线、波导或光纤中的一者。

8.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述保持器包括内螺纹表面。

9.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述导电弹性构件包括板弹簧。

10.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述保持器还包括外螺纹。

11.根据至少权利要求4所述的***，其中，所述***还包括所述壳体，其中，所述壳体包括与所述外螺纹表面相对应的内螺纹。

12.一种用于将电缆端接至海底电缆连接***中的连接器的方法，所述方法包括：通过移除部分的绝缘体而暴露所述电缆的一端处的部分的电缆芯；围绕所述电缆芯的周围装配压接部件或套管；将所述压接部件压接至所述电缆芯或者围绕所述电缆芯固定所述套管；将导电板弹簧装配至所述压接部件的远离电缆套管的第一区段中的凹槽或装配至所述套管中的凹槽；在邻近所述电缆套管的第二区段中将保持器施加至压接主体，或者在所述压接主体中、在所述套管中或在所述导电弹性构件中设置闩锁；以及将壳体装配在所述第一区段上，与所述保持器或闩锁接触。

13.一种用于将电缆端接至海底电缆连接***中的连接器的方法，所述方法包括：在所述电缆的一端暴露部分的电缆芯；围绕所述电缆芯的周围装配压接部件；将所述压接部件压接至所述电缆芯；其中，所述压接部件包括导电弹性构件，特别是一个或多个整体式导电板弹簧；其中，所述板弹簧提供电接触并将所述压接部件闩锁至所述压接部件的周向外侧的壳体。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述保持器包括外螺纹，并且所述壳体包括对应的内螺纹。