CN102292260B - 潜水泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于向船舶结构泵送液体的潜水泵和潜水泵系统，所述泵适于定位在管中，所述泵包括上部和下部。所述上部适于连接到用于将所述泵悬挂在所述管中的装置。所述泵具有从所述下部向所述上部延伸的竖直方向。所述泵还包括用于允许液体进入所述泵的入口和用于允许液体从所述泵出来的出口。所述泵还包括在所述竖直方向上位于所述入口和出口下游的密封装置，所述密封装置适于密封抵靠所述管的内表面。本发明还涉及一种潜水泵的液压驱动装置和一种包括潜水泵系统的半潜式设备。

Description

潜水泵

技术领域

本发明涉及一种潜水泵以及用于船舶结构(比如船或半潜式设备)的潜水泵系统。本发明还涉及一种用于潜水泵的液压驱动的装置以及包括潜水泵系统的半潜式设备。

所述的潜水泵还可用于其中将会使用潜水泵来泵送液体的其他应用场合。

背景技术

船舶结构，比如船或半潜式设备，使用海水用于例如压舱系统、灭火系统中的多个目的以及用于海水冷却系统。一般地，这些系统包括多个罐，它们适于通过海水系统填充海水——即船舶结构周围的水。所述海水系统一般包括多个潜水泵——所谓的主泵——用于将海水向上泵送至海水水位上方并泵送至船舶结构。所述海水系统还包括管，用于将海水输送到罐和/或输送到具有增压泵的连接管以用于将海水输送到海水系统的不同使用设备。

主泵有时需要进行维护或需要更换。在这些情况下，必须将泵从其水下泵送位置提升到海水水位上方的维护位置。主泵在泵送位置与维护位置之间的传送是危险的操作。存在着由于提升设施的不正确的操纵和/或提升设施的材料上的缺陷而导致泵无意中掉落的风险。通常，安装这些泵的环境面临困难的和极端的天气条件，这些也可以导致出现风险。自由下落的泵不仅可能对泵造成严重的破坏而且可能会对船舶结构上的设备或装置或对在那里工作的人员造成严重伤害。此外，泵的掉落还可能对海底上的水下装置造成破坏。掉落的泵还可能导致耗时的且非常耗费成本的修复动作。

由于上述原因，可以意识到在用于船舶结构的潜水泵领域存在改进的需要。

发明内容

本发明的目的是减轻至少一些上面的缺点并且提供一种用于船舶结构的改进的潜水泵。

本发明的又一个目的是提供一种潜水泵系统，其用于安全地传送潜水泵并且将潜水泵安装在泵送位置上，以及安装地将泵传送至泵维护位置或者自所述泵维护位置移走所述泵。

根据本发明的第一方案，所述目的是通过一种用于向船舶结构泵送液体的潜水泵达到的，所述泵适于定位在管中。所述泵包括上部和下部。所述上部适于连接到用于将所述泵悬挂在所述管中的装置。所述泵具有从所述下部向所述上部延伸的竖直方向。所述泵还包括用于允许液体进入所述泵的入口和用于允许液体从所述泵出来的出口。所述泵还包括在所述竖直方向上位于所述入口和出口下游的密封装置，所述密封装置适于密封抵靠所述管的内表面。

设有适于密封抵靠所述管的内表面的密封装置的潜水泵减小了自由下落泵造成严重后果的风险。因此，根据本发明的目的提供了一种改进的潜水泵。

根据一些实施方式，所述密封装置是径向凸缘。

根据一些实施方式，所述密封装置通过适于提供抵靠所述管的内表面的弹性密封的径向弹簧连接到所述泵。

根据一些实施方式，所述密封装置设有向下取向的套管。

根据一些实施方式，所述泵与所述套管之间的角度在10°-45°之间。

根据一些实施方式，用于允许所述液体从所述泵出来的所述出口是径向出口。

本发明的又一个方案涉及一种潜水泵系统，该系统包括根据本发明的第一方案的潜水泵以及用于将所述泵传送至所述船舶结构上的水下泵送位置并且从所述水下泵送位置移走所述泵的管。

根据一些实施方式，所述泵还包括适于缓冲所述泵在所述泵送位置处的座放的减震器。

当所述泵以适度速度(即在掉落之后)到达所述泵送位置时，所述减震器在所述泵座放时承受至少一部分动能。

根据一些实施方式，所述管还包括适于在所述泵送位置接收所述泵的管底板。

当所述泵到达所述泵送位置时，所述减震器与所述底板协同作用并且在所述泵送位置中密封所述泵。

根据一些实施方式，适于通过锁定装置将所述泵锁定于所述泵送位置而不转动。锁定装置的第一部分在所述泵送位置处连接到所述管，锁定装置的第二部分连接到所述泵。

上述的锁定装置可以消除对将所述泵悬挂在管状组件中以防止所述泵相对于所述管转动的需求。这对于电动泵尤其有利，因为这样一来可以由挠性电缆或类似物对所述泵提供能量。

根据一些实施方式，所述锁定装置的第一部分包括具有向上指向的块的装置。该具有向上指向的块的装置连接到所述管。优选地，所述块连接到管底板。

根据一些实施方式，所述锁定装置的第二部分包括布置在所述减震器与所述泵之间并且沿着所述泵的外围的金属片。所述金属片具有带向下倾斜的弹性凸出部的装置。所述倾斜的弹性凸出部在使用中将与所述块接合以便于提供所述泵相对于所述管的转动锁定。

根据一些实施方式，在所述泵送位置，围绕所述泵的下部布置有旁路装置，所述旁路装置适于允许从所述出口提供的液体通过所述密封装置，以进一步输送所述液体。

根据一些实施方式，所述旁路装置设置在所述管中，其中，在泵送位置处的所述管的内径大于所述泵送位置上方的管部的内径，从而允许泵送的液体流在旁路室中从所述密封装置旁边经过。

根据一些实施方式，所述旁路装置是在所述泵送位置处附连到所述管的外部的附连室，其中，所述管具有至少一个开口，以用于让从泵出来的液体进入所述附连室。

根据一些实施方式，所述管适于从所述泵送位置向上穿过所述管输送泵送液体。

根据一些实施方式，所述系统还包括升降装置以用于将所述泵移送至所述泵送位置以及从所述泵送位置移走所述泵。

通过设置可靠安全的提升装置，减小了传送期间所述泵在所述管中掉落的风险。

根据一些实施方式，所述升降装置包括至少一条提升索和/或链，所述索和/或链连接到所述泵的上部并且连接到位于所述管上方的、用于在所述管中上下传送所述泵的绞盘。

根据一些实施方式，所述升降装置还包括连接到所述泵的上部的控制缆索，所述控制缆索容纳用于向所述泵提供电力的电缆。所述控制缆索还容纳附加的连接装置，例如电缆和/或挠性管，例如用于对所述泵进行监控和/或对所述泵供应压缩空气。

根据一些实施方式，所述升降装置安装在船舶结构上的泵室内。

本发明的又一个方案涉及一种用于根据本发明的前述方案的潜水泵和潜水泵系统的液压驱动的装置，该装置包括适于将液压油引至所述泵的高压力液压管和适于将液压油从所述泵引回的低压力液压管。该装置还包括围绕所述高压力液压管和低压力液压管的外部管，其中所述外部管适于容纳用于在使用时冷却液压油的静止的冷却流体。

根据一些实施方式，所述低压力液压管围绕所述高压力液压管布置。

根据一些实施方式，所述外部管中的冷却流体的压力低于所述低压力液压管中的压力。

本发明的另一个方案涉及一种潜水泵系统，其包括潜水泵和用于将所述泵移送至水下泵送位置并且从所述水下泵送位置移走所述泵的管组件。所述泵还包括适于至少部分地密封抵靠所述管组件的内表面的对接密封装置。所述管组件包括底部构件，所述底部构件则包括底部开口，当所述泵处于泵送位置时所述泵的至少一部分穿过所述底部开口延伸。所述底部开口的周长小于所述对接密封装置的周长。

根据本发明的本方案，所述泵包括滑动密封部，所述滑动密封部适于在所述泵朝向水下泵送位置运动时至少部分地密封所述底部开口，从而使得由所述泵、所述管组件、所述对接密封装置和所述滑动密封部限定一容积。

本发明的又一方案涉及一种半潜式设备，包括：

－浮体，

－甲板结构，和

－从所述浮体延伸到所述甲板结构的至少一个支撑柱，还包括用于将海水泵送至甲板结构的根据本发明的第一方案的至少一个潜水泵和/或根据本发明的又一方案的潜水泵系统和/或用于所述潜水泵的液压驱动的装置。

根据一些实施方式，所述潜水泵设置在所述半潜式设备的至少一个支撑柱内。

附图说明

下面将参照附图通过非限制性示例对本发明进行进一步解释，其中：

图1图示了根据一个实施方式的位于管中的潜水泵的截面视图；

图2图示了根据另一个实施方式的位于管中的潜水泵的截面视图；

图3图示了诸如半潜船之类的船舶结构的一部分的示意性截面侧视图，其设有根据一个实施方式的潜水泵系统；

图4图示了诸如半潜船之类的船舶结构的一部分的示意性截面侧视图，其设有根据另一个实施方式的潜水泵系统；

图5图示了与潜水泵系统相结合地使用的升降装置的示意性截面视图；

图6图示了潜水泵的液压驱动器装置的示意性截面视图；

图7图示了潜水泵的液压驱动器装置的示意性侧视图；

图8图示了掉落的泵的场景的示意图；

图9a-9c图示了潜水泵系统的细节，示出了锁定装置；

图10图示了潜水泵系统的细节，示出了另一锁定装置；

图11图示了潜水泵系统的细节，示出了收集装置；

图12a-b图示了本发明的另一个方案。

具体实施方式

将使用实施方式的示例来描述本发明。但是，应该意识到，这些实施方式是为了解释本发明的原理，并不对由所附权利要求限定的本发明的范围构成限制。

图1图示了根据一个实施方式的潜水泵10；所述潜水泵10包括上部12和下部14。所述泵具有从所述下部14向所述上部12延伸的竖直方向16。所述上部12适于连接到用于将所述泵悬挂在管20中的装置62。在所述上部12中，设置所述泵10的驱动装置(未示出)。所述泵的所述下部14设有用于使液体能够进入所述泵的入口22和用于使所述液体从所述泵出来的出口24。所述泵入口22位于所述泵的所述下部14的端部中。所述泵出口24是围绕所述泵的圆周设置的径向出口。根据被泵送液体26的提升高度，所述泵10在所述泵的下部中设有一个或两个泵轮。在图1中，所述入口22在入口22的一个优选实施方式中是过滤器。但是，在所述泵10的其他实施方式中，所述入口22可以以其他方式设计。

在一些实施方式中，所述泵驱动装置是电动马达。通过使优选地压力比泵压力高的油或空气循环来防止所述电动马达过热。通过围绕所述泵泵送介质/液体来冷却循环的油或空气。所述泵的重要的功能是经由控制缆索控制的。用于悬挂所述泵的所述装置包括所述控制缆索和提升索和/或提升链。

在一些实施方式中，所述泵驱动装置是液压驱动装置。将在下面结合图6和7对所述液压驱动装置70更详细地描述。

如图1和2中所示，所述潜水泵10适于设置在管20中。围绕所述泵10的下部14的圆周面设置密封装置30。所述密封装置30在所述泵的竖直方向16上设置在泵入口22的下游，即设置在泵入口22的上方，并设置在所述泵出口24的下游，即设置在所述泵出口24的上方。所述密封装置30适于密封抵靠所述管20的内表面。应该理解的是，所述密封装置30可以布置成在所述密封装置与所述管的内表面之间存在间隙，以使所述泵在所述管20中能够自由地上下运动。万一所述泵在其路径上在所述管中向上或向下无意地掉落，则所述密封装置30将会使下落的泵10的速度减慢。所述密封装置减小了流体的向上流动，所述流体是空气或液体。

在一些实施方式中，例如如图2中所示，所述密封装置30可以优选地是径向凸缘32。所述径向凸缘32通过径向弹簧31弹性地安装在所述泵上。

在由图1图示出的实施方式中，所述潜水泵10设有稍微不同的密封装置30。该密封装置包括向下取向的套管34。所述套管可以优选地做成挠性的。所述套管34密封抵靠所述管20的内表面以抵抗流体的向上流动，并且在万一所述泵掉落时起到所述泵10在所述管中的缓降物的作用。这意味着挠性套管34提供了抵靠所述管20的内表面的有效密封。当所述套管34承受向上的压力时，因为所述套管抵靠着所述管20的内表面向外移动，所以所述泵10与所述套管34之间的角度增加。所述泵与所述套管之间的角度可以在10°-45°之间变化。但是，当所述泵在所述管中以低速下降时，可以预期的是，所述套管不会被压向所述管的内壁，因此被泵送的液体将会从所述套管旁边经过。如果必须要使所述泵能够下降，则可以从所述管的顶部供应液体。当将所述泵向上提升穿过所述管时，所述泵与所述套管之间的角度减小，不再提供密封效果。这意味着所述泵10被平稳地向上提升穿过所述管20。

所述泵的所述下部14还设有布置在所述泵的外围周围的减震器29。所述减震器29布置在所述出口24下方，但在所述入口22上方。所述减震器29可以是圆锥形的，或者具有球形表面形状。所述减震器29具有多个功能，例如：

－在所述泵无意但受控下降的情况下缓冲振动，

－在自由下降的泵的情况下(尽管速度被减慢)，缓冲振动，

－密封抵靠底板28，和/或

－在泵送位置上承载所述泵。

如图1和2中所示，所述潜水泵被示出为处在泵送位置。在潜水泵系统中，在泵送位置设置旁路装置21。所述泵的径向出口24位于所述密封装置30下方。因此，为了使泵送液体能够通过所述密封装置30，所述旁路装置21设置在泵送位置上。在图1中，图示出了所述旁路装置21的一个实施方式，其中所述管20在所述泵送位置上的内径大于所述泵送位置上方的管部的内径，以使泵送液体能够以泵送模式从所述密封装置30旁边绕过。管端部较大的直径提供了围绕所述泵10的出口24的旁路室21A。

在图2中示出的另一个实施方式中，所述旁路装置21是在泵送位置处连接到所述管20的外侧的附连室21A。为了使泵送出来的液体进入所述附连室，所述管具有一个开口用于让出来的液体进入所述附连室。优选地，可以围绕所述管20存在多个开口。

图3图示了用于船舶结构50的潜水泵系统40的一个实施方式。在该实施例中，所述船舶结构是半潜式设备50。所述潜水泵系统40包括潜水泵10和用于将所述泵移送至水下泵送位置并且从所述水下泵送位置移走所述泵的管20。所述潜水泵系统40还包括用于将所述泵移送至泵送位置并且从所述泵送位置移走所述泵的升降装置60。所述升降装置60位于在船舶结构50上的泵室44中。图3和4中示出的半潜式设备包括具有水平延伸中心平面的浮体52、甲板结构54和从所述浮体52延伸到所述甲板结构54的至少一个支撑柱56。当所述半潜式设备在具有水表面58的水中浮动时，所述浮体适于至少部分地位于水表面下方，所述甲板结构适于至少部分地位于水表面上方。根据图3的潜水泵系统40设置用于液压驱动器70。

图4图示了用于船舶结构的潜水泵系统的另一个实施方式，所述船舶结构在该实施例中也是半潜式设备。在该潜水泵系统中，利用略微突出至浮体底部52下方的泵的入口22，从位于所述浮体52的底部处的泵送位置泵送液体。根据图4的所述潜水泵系统40设置成具有作为驱动装置的电动马达，并且布置成用于图5中图示出的升降装置60。

适于容纳所述泵10的管20可以优选地是圆形的厚壁管。在一些实施方式中，使用沉箱(caisson)。所述管20的内表面应该具有平滑的内表面。为了防止所述管腐蚀，所述管的内表面可以涂有抗腐蚀涂料。所述管20的内径修正成便于所述泵10的升降操作。

优选地，所述浮体52包括出入孔53，其具有出入孔盖(未示出)，所述出入孔盖连接所述旁路装置21和浮体52的内部。在图1中图示出的实施方式中，所述出入孔可以基本水平地延伸，而图2实施方式中的出入孔则可以基本竖直地延伸。在所述旁路装置21的检查和/或维修期间，可以使用所述出入孔53。从而，在检查和/或维修期间，首先关闭所述浮体52通向周围水的开口——这例如通过附加的盖(未示出)从下方关闭。仅仅是作为示例，这样的盖可以连接到底板28。然后将管中的水去除——这例如通过使用泵10来完成，然后打开所述出入孔盖使得提供进入所述旁路装置21的通路。

再回到图1和2，所述管20适于在其最下端具有底板28。在一些实施方式中，所述底板28具有中心开口，所述中心开口用于接收泵10的入口过滤器22，使得所述泵的入口过滤器自管开口稍微凸出。所述底板28还适于将所述泵接收在泵送位置上并且在利用绞盘将所述泵下放之后密封抵靠所述减震器29。所述底板28与所述减震器29一起是适于所述泵座放在泵送位置的座放区。所述减震器29还可以优选地是结实的、增强橡胶环的形状。所述减震器的形状将泵入口22放置在底板28的开口的中心，从而实现在泵送位置的可靠定位。此外，存在至少一个定位件23来帮助将泵保持就位。当所述泵在所述管中传送时，这些定位件23还用于使所述泵在所述管20中对中。底板28与减震器29一起阻止任何水流流入所述管——除了通过所述泵入口22流入。当所述泵在使用中时，由于管内部升高的液体压力，增强了所述底板28与所述泵上的所述减震器29之间的密封效果。所述底板28和/或所述减震器29可以优选地由抵抗船舶污垢的材料制成或者具有抵抗船舶污垢的材料的涂层。这种材料的一个示例是铜合金，比如青铜。

在一些实施方式中，所述泵10的入口22保持在所述管20内，因此所述底板28适于布置在管表面的内部上，见图1。同样地，在底板28上存在中心开口，以用于当所述泵到达泵送位置时使所述泵座放于其上。

此外，所述底板28可以通过能量吸收螺纹套管接头加强件(未示出)连接到所述管20。在自由下落的泵的情况下，通过密封装置30抵靠管壁的密封已经使所述泵的速度减慢，并且当其到达所述管时，所述底板28和减震器29提供了缓冲的座放。具有自由下落的泵的可能场景将结合图8进行描述。

在图9a中，示出了潜水泵系统的一个细节。沿着泵10的外围，在位于所述泵10与减震器29之间的金属片19上，在切平面中布置多个轴向向下倾斜的弹性凸出部25。在底板28上，设置具有向上指向的块27的相应装置。这种装置提供了防止所述泵的外部部件在与泵马达的转动方向相反的方向上转动的转动锁定件。当所述泵刚好到达泵送位置时，可以预见的是，凸出部25和块27并不接合，见图9b。但是，在泵启动时，泵的外部部件将在与泵马达的转动方向相反的方向上转动，由此，所述凸出部与块将会彼此接合并阻止泵的外部部件的进一步转动，见图9c。这样，确保泵的位置处在泵送位置上。

图10图示了在图9A-9C中图示出的锁定装置的一个替代性实施方式。图10的实施方式包括一组基本是刚性的锯齿部，其具有连接到所述泵的上部25’和(例如经由在图10中示出的前面提到的底板28)连接到所述管20的下部27’。所述上部和下部25’，27’接合以便于形成所述泵10相对于所述管20的转动锁定。

在船舶结构50上设置有至少一个泵室44用于操纵潜水泵，见图3和4。在半潜式设备中，在至少其中两个柱56中设置潜水泵。每个泵室44在柱56内可以定位在操作海水水位上方大约5m处，并且向上直达甲板室(deck bow)的下边缘。每个主泵10需要管20使得可以所述泵能够被移送至其泵送位置并从所述泵送位置移走所述泵。该管可以是圆柱形沉箱。所述管20从泵室44的底板向下穿过柱延伸到浮体52的底部。每个管开口可以设置有就在泵室底板高度上方的保护盖46。穿过泵室44的底板向上伸出的每个管具有设置到其侧面的连接管48。由潜水泵泵送的液体的进一步的输送由所述连接管48负责。

在所述泵与所述管一起用在半潜式泵单元上的情况下，所述管构成了船体的一部分。其还将用作对抗周围海水的壁垒。此外，所述管用于传送泵送液体，在该实施例中是海水。

在泵室44中安装所述升降装置60以允许将所述泵10传送至泵送位置并且将所述泵从所述泵送位置移走。图5示出了潜水泵系统40的升降装置60的示意图。所述升降装置60还用于主泵在泵室内的其他运动。例如，可以将泵传送到维护位置。该装置还可以用于利用新泵替换故障泵。一个或替代性地两个提升装置62a可以用于将泵穿过所述管向上提升或者将其降到泵送位置。该提升装置62a还布置成当将泵安装在泵送位置上时将泵悬挂在所述管中。在所述管内部，提升索连接到控制缆索的覆盖物的凹槽上。在正常操作条件下，所述提升装置具有一定张紧力使得将控制缆索稳定。所述提升装置62a可以优选地是提升索或提升链。

应该指出的是在一些实施方式中，升降装置60可以设计成使得：在所述泵到达泵送位置之后提升装置62a从所述泵10释放。提升装置62a(例如索或链)因而在所述泵10处在泵送位置时可以存放在所述管20外部。此外，还可以使用根据上面所述的提升装置62a下降和/或提升多个泵10，一次一个。

控制缆索63设置在泵室44中并且适于连接到所述泵的上部以随着所述泵穿过所述管。控制缆索为泵中的多个功能服务，比如通过三相电缆(或四相电缆)向泵马达供电、用于监视目的的弱电流电缆、用于润滑和/或冷却目的的油路管线以及可能用于可以注入泵送液体的化学处理剂的管路。此外，控制缆索63可以设有用于至少一个提升索的凹槽、用于保护索(未示出)的凹槽和用于容纳沿着控制缆索便于缆索和泵在所述管中的定向的定位件23的装置。

保护索连接到泵的上部并且沿着控制索延伸到所述管在泵室中的开口端。保护索连接到若干牺牲阳极，所述牺牲阳极用作所述管的内部以及管内部设备的腐蚀保护的一部分。保护索本身用作牺牲阳极的接地连接。控制缆索的定位件固定到保护索以便于将所述定位件放置在正确的位置上。所述定位件23将控制缆索沿其整个长度保持在所述管的中间。

在穿过所述管向上提升泵之前，提升装置62a经由悬挂在位于所述管上方的桥式起重机68上的滑轮66连接到绞盘64。控制缆索63在泵室44中是没有阻碍的(unplugged)并且其端部连接到缆索辊筒65。当提升索提起时，使用分离工具来将控制缆索63与提升装置62a分离并且将控制缆索引导到其缆索辊筒65上。手动操作所述绞盘64，操作人员监视泵室中的设备以及管20开口。当将主泵提起时，将保护索(未示出)从控制索63中的凹槽移除，并且将用来将泵定位在所述管的中间的、大约每5米设置一个的定位件23移除。当主泵达到泵室时，将提升索、保护索和控制缆索移除，现在可以通过桥式起重机将所述泵运离到例如维护位置。管开口利用覆盖盖密封。

为了将泵降到所述管中，使用相同的装置。例如为了安装新泵或者维护返回的泵，将提升装置62a、保护索和控制缆索63连接到泵10的上部12。将提升索卷绕到绞盘辊筒64上，并且将控制缆索63卷绕到控制缆索辊筒65上。使用桥式起重机68来将泵10提升到管开口上方的位置上。此时使用用来将提升索从控制缆索分离的分离工具来将提升索和保护索沿着控制缆索连接。大约每5米连接一个定位件23到控制缆索63上。当泵到达其泵送位置时，其将被引导到正确的位置上。手动操作所述绞盘。绞盘64的驱动装置包括具有制动器的不可反转的蜗轮，以用于防止提升装置62a的辊筒不受控制地转动，还用于如果向泵供电的电源存在故障的情形。提升装置辊筒可以优选地是可拆卸安装的。

在图6中，示意性图示了液压驱动装置70。其包括将液压油引到所述泵的高压力液压管72和将液压油从所述泵10引回的低压力液压管74。围绕所述高压力液压管72和低压力液压管74设置外部管76以用于容纳静止的冷却液体。两个液压管可以同心布置，即低压力液压管围绕高压力液压管。外部管中的冷却流体的压力低于低压力液压管中的流体压力。这意味着如果液压系统中发生泄漏，那么液压油将流出并进入冷却液体。冷却液体却因而不可以进入液压油。液压驱动装置的这三个管通过定位臂78居中定位在所述管中。外部管76内部的冷却液体由穿过所述管20被向上泵送的液体冷却。在图7中，示出了储液器79，用于对冷却液体进行管理。所述储液器可以优选地在所述管20的开口附近布置在泵室44中。液压系统还包括用于液压油的返回管75，其将液压油引回到高压入口73。

在图11中，示出了潜水泵系统的另一个细节。正如可以从图11中看到的那样，所述潜水泵系统包括收集装置80。该收集装置80优选地通过上部12定位，或者定位在所述上部12的上方，并且优选地包括适于盖住所述管20的截面的绳篮或网篮。收集装置80的目的是收集例如在泵10的下降和/或升起操作期间可能掉落到管20中的物体。在一些实施方式中，如图11中所示，所述收集装置80可以包括第一和第二篮81，82，其中第一篮位于第二篮82下方。第一篮81具有外径D1，其小于所述管20的直径。第二篮82是无底的并且优选地具有基本等于所述管20的直径的外径D2以及等于或稍小于第一篮81的外径D1的内径d2。第二篮82优选地通过一个或多个连接臂83’，83”连接到悬挂装置62或者所述泵10的位于第一篮81上方的部分上。

这样，如果一个物体(未示出)(比如一个工具)在所述管20中掉落，该工具将会碰击第一篮81和/或第二篮82。如果该工具碰击第二篮82，那该工具将穿过所述第二篮82掉落并且由于第二篮的形状(即由于第二篮82的倾斜表面)而朝着第一篮81被重新导向。应该指出的是第二篮82可以用作定位装置，类似于上面参照图6讨论的定位臂78。所述第二篮82优选地可以由碳纤维增强塑料材料制成。所述收集装置80可以是所述泵10的一个固定部件。可选地，所述收集装置80可以以可释放的方式连接到所述泵10和/或所述悬挂装置62，使得所述收集装置80仅在执行可能会导致掉落的物体的操作时存在。

现在转到图8，将要讨论具有自由下落的泵的可能场景。

－泵10正在其向上的路上到达高度D，此时例如提升装置突然出现故障。此时，管20中水位在用C标示出的高度上。

－当泵10下落时，管20中高度D与高度C之间的空气被压缩在泵的密封装置30与浸没水位(sinking water level)之间。由于由下落的泵造成的压力，水在高度E处被压出。

－快速压缩的空气使泵的自由下落减慢。流出的水是快速的但是由于管20中的底板28造成的阻塞而稍微减缓。

－图8中图示出的时刻示出了泵的下落已经几乎停止。压缩空气已经穿过了密封装置30而泄漏，并且一些水也已经穿过了密封装置，使得现在在泵上方存在一些水。此时达到了平衡，水不再在高度E处流出。排出的水的量代表了高度H与管内部面积的乘积以及泵的体积。排出的水的重量对应于泵的重量。此时泵将会在管中进一步向下沉，且下沉速率由究竟有多少水可以通过密封装置30而决定。

－当泵到达泵送位置周围的旁路装置21的高度时，密封装置30不再具有效果，泵将穿过水下落并且利用减震器29座放到位于泵送位置的底板28上。优选地，最后的这段距离不超过大约10cm。

图12a和12b图示了本发明的另一个方案。图12a和12b的该方案的实施方式包括密封装置30，其在上面已经讨论过了并且是本发明的该方案的优选实施方式。但是，应该指出的是图12a和12b中图示出的本发明的该方案也可以用于泵10以及包括泵10和管20的系统，其并不包括上面提到的密封装置30。

本发明的图12的方案可以减小自由下落的泵带来严重后果的风险——尤其是如果泵在较低高度处的下落时，例如仅在泵10相对于管组件84的水下泵送位置上方几米处下落时。此外，图12的本发明的方案使得：泵10到水下泵送位置的传送的最后阶段——该最后阶段可以称做泵的座放或对接——可以以受控的方式执行，并且优选地不在泵10或管组件84上施加过多的冲击载荷。图12图示了处在如下位置上的本发明的实施方式：在该位置上，泵10靠近——但是还没有到达——其水下泵送位置。

图12b图示了一种系统，包括泵10和管组件84，该管组件84包括管20。图12b的泵10包括适于至少部分地密封抵靠管组件84的内表面88的对接密封装置86。在图12b中图示出的实施方式中，所述内表面88位于固定连接到管组件84的另一部分上的对接套管90上，所述固定连接例如通过螺栓或焊接接头(在图12b中未示出)来实现。所述对接套管90可以优选地从具有密封块(未示出)的出入孔(未示出)安装。正如可以从图12b可以看到的那样，所述对接套管90可以优选地包括锥形部91，使得对接套管90的周长沿着向上方向——即在管组件84中从泵送位置移离所述泵10的方向——增加。

所述管组件84包括底部构件，其在图12b中被实施为上面提到的对接套管90。但是，在图12b的本发明的方案的其他实施方式中，所述底部构件可以是基本水平延伸的板(在图12b中未示出)，其类似于图1中图示出的用附图标记28表示的板。所述底部构件包括底部开口92，当泵10处在泵送位置上时泵10的至少一部分穿过所述底部开口92延伸。所述底部开口92具有小于对接密封装置86的周长的周长。在图12b中图示出的实施方式中，对接密封装置86和底部开口93均具有圆形截面，但是在其他实施方式中，这些截面中的至少一个可以具有其他形状，比如椭圆形或多边形。

正如可以从图12b看到的那样，泵10还包括适于在所述泵10向水下泵送位置运动时至少部分地密封抵靠所述底部开口92的滑动密封部94。当滑动密封部94密封抵靠底部开口92时，由泵10、管组件84、对接密封装置86和滑动密封部94限定了一容积96。在图12b中图示出的实施方式中，实际上由泵10、对接套管90的内表面88、对接密封装置86和滑动密封部94限定了一个容积。因为泵10的泵送位置是位于水下的，所以容积96充满海水。因此，一旦所述容积96形成，则由于海水的低可压缩性，实际上防止了泵10相对于管组件84的任何进一步的向下运动。

但是，为了允许泵10从图12b中图示出的位置实现受控的向下运动——该向下运动是期望的以便于将泵10安置在泵送位置上，所述泵10和/或管组件84优选地包括流体连通装置，该流体连通装置适于在所述容积96与所述容积96的内部和/或外部环境之间提供容积流体连通。这种流体连通装置可以称做容积流体连通装置。

这种装置可以以多种方式获得。作为第一示例，所述管组件84的一部分——比如对接套管90——可以设有多个允许所述容积96中的海水排到外部环境的开口(在图12b中未示出)。

但有，尤其从维修观点来看，可以优选地提供具有容积流体连通装置的泵10。下面描述具有这种容积流体连通装置的泵10的实施方式。

作为容积流体连通装置的第一实施方式，参照图12b，其图示了滑动密封部94，所述滑动密封部94包括由滑动密封部壁98限定的空心构件，所述容积流体连通装置包括多个穿过滑动密封部壁延伸的开口100。优选地，这些开口100的截面可以变化使得位于滑动密封部94的上部94”中(即最靠近对接密封装置86)的开口100的截面小于位于下部94’中的开口100的截面。

使开口100具有变化截面的一个优点是：在泵10的座放或对接的最初阶段期间，获得了所述容积流体连通装置的相对大的总截面积(即至少多个开口100的截面积之和)。相对大的总截面积将提供从所述容积96到外部环境的相对大的海水流，因而将仅在很小程度上减小泵10相对于管组件84的竖直速度。当泵10接近泵送位置时，所述总截面积将会减小，这是因为将所述容积96与外部环境连接的开口的数量的减少，还因为这些开口在滑动密封部94的上部94”中更小。由于小的总截面积，当泵10靠近其泵送位置时将会显著减小泵10的竖直速度，这提供了泵10的平稳座放或对接就位。

作为前面讨论的这些开口100的代替方案或者附加方案，所述容积流体连通装置可以包括适于在所述容积中的流体压力超出预定水平时提供容积流体连通的溢流阀102。仅仅是以示例的方式，所述溢流阀可以设计成当所述容积96中的压力超过20巴时提供前述的流体连通。

作为容积流体连通装置中的一个或两个实施方式的代替方案或者附加方案，该装置可以通过让滑动密封部94包括锥形部(在图12b中未示出)来获得，从而使得：当泵10朝向水下泵送位置运动时，底部开口92与滑动密封部94之间的密封间隙连续地和/或以阶梯的方式减小。这里使用的表述“密封间隙”涉及滑动密封部94与底部开口92之间的间隙的截面面积。优选地，底部开口92与下部94’之间的密封间隙可以是底部开口92与上部94”之间的密封间隙的100-10倍，优选地是70-30倍。此外，底部开口92与下部94’之间的密封间隙可以是底部开口92的截面积的0.1-0.03，优选地是0.07-0.04。仅仅作为一示例，对于具有直径是0.6m的圆形底部开口的管组件84，底部开口92与下部94’之间的径向间隙可以是0.01-0.005m，底部开口92与上部94”之间的径向间隙减小到0.0002-0.0001m。所述上部与所述下部之间的竖直距离可以是底部开口92的直径的1-0.5倍。同样是仅仅作为示例，对于具有直径是0.6m的底部开口的管组件84而言，上部94”与下部94’之间的距离可以在0.6-0.3m的范围内，可以优选地大约是0.4m。仅仅作为示例，上面的在密封间隙上的变化可以通过具有截头圆锥形外表面(未示出)的滑动密封部94获得。

正如先前讨论过的，优选地，尽管不是所需的，泵10包括前面提到的密封装置30以及对接密封装置86和滑动密封部94。这是因为这种组合使自由下落的泵造成严重后果的风险得到了进一步的降低，这是因为如果泵10从相对于其泵送位置的大的竖直距离下落，则密封装置30将减小出现严重后果的风险，而如果泵从小的竖直距离下落，例如从泵送位置上方3-5米的距离下落，则对接密封装置86和滑动密封部94将优选地使严重后果的风险较低。

应该意识到的是本发明并不局限于上面描述和图中图示出的这些实施方式。例如，尽管图示出的实施方式中的潜水泵已经描述成与船舶结构比如半潜式设备相结合地使用，但是所述潜水泵还可以用在其中使用潜水泵来泵送液体的其他应用中。此外，相比于上面讨论的管，管例如可以成型成不同的形状。作为笔直延伸的替代方案，管例如可以笔直地向下穿过柱延伸，且在其端部具有穿过船体横向延伸的90度角度。在管中可以设置两个或多个泵。两个管可以彼此流体连通。同样，本领域技术人员将会意识到，在所附权利要求的范围内可以作出改变和修改。

Claims (30)

1.一种用于向船舶结构(50)泵送液体的潜水泵(10)，所述泵适于定位在管(20)中，所述泵包括：

－上部(12)和下部(14)，其中，所述上部适于连接到用于将所述泵悬挂在所述管中的悬挂装置(62)，

－从所述下部(14)向所述上部(12)延伸的竖直方向(16)，

－用于允许所述液体进入所述泵(10)的入口(22)和用于允许所述液体从所述泵出来的出口(24)，其特征在于，所述泵还包括在所述竖直方向(16)上位于所述入口(22)和所述出口(24)下游的密封装置(30)，所述密封装置(30)适于密封抵靠所述管(20)的内表面，从而减小自由下落的泵造成严重后果的风险；

减震器(29)，适于缓冲所述泵在泵送位置处的座放；

其中所述泵(10)在所述泵送位置上适于通过锁定装置而被锁定不能转动，所述锁定装置的第一部分在所述泵送位置处连接到所述管，所述锁定装置的第二部分连接到所述泵；

其中所述锁定装置的所述第二部分包括沿着所述泵的外围布置在所述减震器(29)与所述泵(10)之间的金属片(19)，所述金属片(19)具有由向下倾斜的弹性凸出部(25)构成的装置。

2.根据权利要求1所述的潜水泵，其中所述密封装置(30)是径向凸缘(32)。

3.根据权利要求2所述的潜水泵，其中所述密封装置(30)通过适于提供抵靠所述管(20)的所述内表面的弹性密封的径向弹簧(31)连接到所述泵(10)。

4.根据权利要求1所述的潜水泵，其中所述密封装置(30)设有向下取向的套管(34)。

5.根据权利要求4所述的潜水泵，其中所述泵与所述套管(34)之间的角度在10°-45°之间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的潜水泵，其中用于允许所述液体(26)从所述泵(10)出来的所述出口(24)是径向出口(24)。

7.一种潜水泵系统，该系统包括：

根据权利要求1-6中任一项所述的潜水泵(10)，

用于将所述泵移送至船舶结构(50)中的水下泵送位置并且将所述泵从所述水下泵送位置移走的管(20)。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述管(20)还包括适于在所述泵送位置接收所述泵(10)的管底板(28)。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述锁定装置的所述第一部分包括由具有向上指向的块(27)构成的装置，所述由具有向上指向的块(27)构成的装置连接到所述管(20)。

10.根据权利要求7所述的系统，其中一旁路装置(21)适于在所述泵送位置围绕所述泵的所述下部(14)布置，所述旁路装置适于允许从所述出口(24)提供的液体经过所述密封装置(30)，以进一步输送所述液体(26)。

11.根据权利要求10所述的系统，所述旁路装置(21)设置在所述管(20)中，其中，所述管在泵送位置处的内径大于在所述泵送位置上方的管部的内径，从而允许泵送的液体流(26)在旁路室(21A)中从所述密封装置(30)旁边经过。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述旁路装置(21)是在所述泵送位置处附连到所述管的外部的附连室(21A)，其中，所述管具有至少一个开口(18)，以用于让从所述泵出来的液体(26)进入所述附连室(21A)。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述船舶结构(50)包括底部(52)，其中所述附连室(21A)连接到所述管(20)的外部并且位于船舶结构的底部(52)下方。

14.根据权利要求7所述的系统，其中所述管(20)适于从所述泵送位置向上穿过所述管(20)输送泵送液体(26)。

15.根据权利要求7所述的系统，其中所述系统还包括升降装置(60)，以用于将所述泵(10)移送至所述泵送位置并且将所述泵自所述泵送位置移走。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述升降装置(60)包括至少一个提升装置(62a)，所述提升装置连接到所述泵(10)的所述上部(12)并且连接到用于在所述管(20)中上下移送所述泵(10)的绞盘(64)。

17.根据权利要求15所述的系统，其中所述升降装置(60)还包括连接到所述泵(10)的上部的控制缆索(63)，所述控制缆索容纳用于向所述泵提供电力的电缆。

18.根据权利要求15所述的系统，所述升降装置(60)安装在所述船舶结构(50)上的泵室(44)内。

19.一种用于根据权利要求1-18中任一项所述的潜水泵或潜水泵系统的液压驱动装置，该液压驱动装置包括：

－适于将液压油引至所述泵(10)的高压力液压管(72)；

－适于将液压油从所述泵(10)引回的低压力液压管(74)；

－围绕所述高压力液压管(72)和所述低压力液压管(74)的外部管(76)，其特征在于，所述外部管(76)适于容纳用于在使用时冷却液压油的静止的冷却流体。

20.根据权利要求19所述的液压驱动装置，其中所述低压力液压管(74)围绕所述高压力液压管(72)布置。

21.根据权利要求20所述的液压驱动装置，其中所述外部管(76)中的冷却流体的压力低于所述低压力液压管(74)中的压力。

22.根据权利要求19-21中任一项所述的液压驱动装置，其中该液压驱动装置还包括储液器(79)，用于管理所述外部管(76)中的冷却流体。

23.一种潜水泵系统，其包括潜水泵(10)和用于将所述泵(10)移送至水下泵送位置并且从所述水下泵送位置移走所述泵的管组件(84)，所述泵(10)还包括适于至少部分地密封抵靠所述管组件(84)的内表面的对接密封装置(86)，所述管组件(84)包括底部构件(90)，所述底部构件(90)则包括底部开口(92)，当所述泵(10)处于所述水下泵送位置时所述泵(10)的至少一部分穿过所述底部开口延伸，所述底部开口(92)的周长小于所述对接密封装置(86)的周长，其特征在于，所述泵(10)包括滑动密封部(94)，所述滑动密封部适于在所述泵(10)朝向所述水下泵送位置运动时至少部分地密封抵靠所述底部开口(92)，从而使得由所述泵(10)、所述管组件(84)、所述对接密封装置(86)和所述滑动密封部(94)限定一容积(96)。

24.根据权利要求23所述的潜水泵系统，其中所述泵(10)包括适于在所述容积(96)与所述容积的外部环境之间提供容积流体连通的流体连通装置。

25.根据权利要求24所述的潜水泵系统，其中所述滑动密封部(94)包括由滑动密封部壁(98)限定的空心构件，所述容积流体连通装置包括多个穿过所述滑动密封部壁(98)延伸的开口(100)。

26.根据权利要求24或25所述的潜水泵系统，其中所述滑动密封部(94)包括适于当所述容积中的流体压力超过预定水平时提供所述容积流体连通的溢流阀(102)。

27.根据权利要求24所述的潜水泵系统，其中所述滑动密封部(94)包括锥形部，从而使得：当所述泵(10)朝向所述水下泵送位置运动时，所述底部开口(92)与所述滑动密封部(94)之间的密封间隙连续地和/或以阶梯方式减小。

28.根据权利要求23所述的潜水泵系统，其中所述底部构件(90)包括在所述底部开口(92)上方的锥形部。

29.一种半潜式设备，包括：

－浮体(52)，

－甲板结构(54)，

－从所述浮体(52)延伸到所述甲板结构(54)的至少一个支撑柱(56)，

－用于将海水泵送至所述甲板结构(54)的根据权利要求1-6中任一项所述的至少一个潜水泵(10)和/或根据权利要求7-18中任一项所述的潜水泵系统(40)，和/或根据权利要求19-22中任一项所述的液压驱动装置和/或根据权利要求23-28中任一项所述的潜水泵系统(40)。

30.根据权利要求29所述的半潜式设备，其中在半潜式设备包括潜水泵系统(40)的情况下，所述潜水泵系统(40)设置在所述半潜式设备的至少一个支撑柱(56)内。