CN102458976B - 适用于潜水泵的储箱结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于海工结构的压舱系统(10)。压舱系统(10)包括压载箱(12)，其与用于临时容纳海工结构中的舱底流体和/或压舱流体的储箱结构(100)流体连通。储箱结构(100)包括由至少一个箱壁(102)限定的存储空间(101)，用于将舱底流体和/或压舱流体引入存储空间(101)中的至少一个流体进口(110)，以及允许所述舱底流体和/或压舱流体的至少一部分从存储空间(101)移除的至少一个流体出口(145)。所述至少一个流体出口(145)至少部分地由沉箱(140，170)形成，所述沉箱适用于接收处在存储空间(101)中的潜水泵位置(131)的潜水泵(130)。

Description

适用于潜水泵的储箱结构

技术领域

本发明涉及用于海工结构(marine structure)的储箱结构。所述储箱结构适用于潜水泵，该储箱结构包括循环管道，其用于使液体循环，从而使潜水泵能够基本上始终在有利条件下工作。本发明还涉及潜水泵和储箱结构的组件。

背景技术

海工结构(例如船或半潜式设备)通常设置有一或多个压舱系统以便控制海工结构的吃水深度和/或倾斜。通常，压舱系统包括压载箱，实际上通常包括多个储箱，其适于通过注水组件填充以海水，即海工结构周围的水。

为了能够清空储箱的水或者在储箱之间输送水，压舱系统还通常包括泵组件，其继而包括泵和用于流体连接储箱和泵的装置以及用于连接泵和海工结构周围环境的装置，使得水可以从储箱泵送到周围环境中。通常，泵组件的至少一部分与上述注水组件流体连通。

然而，在一些操作中，空气入侵不可避免。例如，当压载箱排空水时，存在以下风险，即，位于压载箱中的低储箱高度处的空气与压舱水混合，并且被朝向泵引导并且随后被引入所述泵中，使得空气将被夹带在注水组件中并随后夹带在泵组件的至少一部分中。这样，当压载箱清空水时，存在下列风险，即，泵组件中的空气被朝向泵引导并因此被引入泵中。由于空气通常对泵产生不利影响，因此空气的存在是不希望的。此外，在压载箱清空操作完成时，即，当压载箱几乎完全排空水时，从压载箱到泵的水流量通常小于压载箱排空操作开始时的水流量。因为泵通常在流速和压力的特定组合时具有最佳工作条件，水流量的上述变化通常不是所希望的。

另外，在与压载箱排空操作同时发生的海工结构的负载改变操作(例如多个压舱操作和/或加油)期间，可能需要控制压载箱排空的速度以便保持海工结构中的平衡。此外，当压载箱几乎将水排空时，可能希望水以低流速流出压载箱，从而至少限制进入泵的水中的空气量。

泵送压舱水通常需要较高排量的泵，而当泵送舱底污水时通常需要低排量泵。泵的需求方面的这种差异对于海工结构的制造厂家而言往往是一种负累，因为这需要两种不同的泵，而每种泵要特别适用于泵的特定目的所需的工作条件。进一步地，如果海工结构受到损坏的话，至关重要的是压舱泵和舱底污水泵仍能运转，即使外壳破裂或放置泵的空间被水淹没。目前，通常通过在不同位置布置多个泵房解决上述问题，这确保了始终有一个压舱泵或舱底污水泵能够运转。

考虑到上述因素，可以认识到，需要在流体流动方面进行改进。

发明内容

通过根据本发明的储箱结构——更具体而言，用于临时容纳海工结构中的舱底流体和/或压舱流体的储箱结构，至少部分地解决或至少部分地减少了上述缺陷。储箱结构包括由至少一个箱壁限定的存储空间，用于将舱底流体和/或压舱流体引入所述存储空间中的至少一个流体进口，和用于允许所述舱底流体和/或压舱流体的至少一部分从所述存储空间移除的至少一个流体出口。所述至少一个流体出口至少部分地由沉箱形成，所述沉箱适于接收位于所述存储空间中的潜水泵位置处的潜水泵。所述潜水泵包括高侧和低侧。所述沉箱包括具有进口和出口的至少一个循环管道，其能够在所述潜水泵处于所述潜水泵位置时使所述沉箱中的舱底流体和/或压舱流体的至少一部分从所述潜水泵的所述高侧循环到所述潜水泵的所述低侧。

本发明提供了可与潜水泵一起使用的储箱结构。储箱结构能够使用于泵送例如舱底污水或压舱水的潜水泵始终浸没在水中，从而消除了启动期间由于泵中空气或泵流体不足所引起的故障风险。通过提供适用于潜水泵的储箱结构或者通过使用潜水泵，储箱结构不易受到泵房被水淹没时(例如在外壳破裂期间)所带来的风险。因此，舱底污水和/或压舱水泵送很少会产生由于泵被水淹没所引起的故障。储箱结构能够操作，以便分离与进入液体一起流入存储空间的空气、并且成为循环液体的临时存储腔室并且保持液体在存储空间中的预定最低液位，使潜水泵能够大体上始终保持浸没。

根据本发明的一个方面，所述至少一个循环管道包括用于调节循环管道出口处的流量的至少一个循环流量阀。循环流量阀能够实现受控流量，继而能够获得用于潜水泵的不同工作条件，使得所述工作条件能够适合特定目的，例如用于泵送舱底污水或压舱水。有利地，循环管道的出口可以布置在潜水泵位置附近。可选地，当潜水泵布置在潜水泵位置时，循环管道出口能够布置在潜水泵低侧。循环水从而能够被直接驱动到潜水泵的低侧上。

根据本发明的实施例，循环管道穿过至少一个箱壁延伸到存储空间中。这样，循环管道进口在由箱壁限定的存储空间外面布置于沉箱上，其后延伸到存储空间中。这能够使例如循环流量阀定位在存储空间外面，同时仍然能够获得如上所述的循环管道的优点。在根据本发明的实施例中，循环管道进口能够布置在限定存储空间的箱壁内，循环管道随后能够布置成在存储空间外面延伸，其后返回到存储空间中。下面将详细解释利用上述实施例获得的若干个优点。

沉箱可以是例如在海工结构的储箱结构和甲板之间延伸的长沉箱，或者例如是延伸到大体上位于海工结构的平衡中心平面内高度的中等沉箱，或者可选地是仅延伸超过限定存储空间的箱壁的短沉箱。沉箱通常包括第一和第二端部。根据本发明的实施例，沉箱的第二端部布置为形成潜水泵位置。潜水泵位置适用于接收潜水泵，使潜水泵能够在至少第一和第二工作条件下运转。潜水泵位置能够适于围绕潜水泵密封，防止潜水泵和沉箱之间的液体或空气泄漏。可选地，潜水泵本身可以设置有用于围绕潜水泵密封的装置，或者其结合当然也是可能的。

有利地，可再封盖可以布置在沉箱的第一端部，这在沉箱是短沉箱或者不超过存储空间中的凹口时尤为有利。可再封盖能够设有用于允许动力和/或控制电缆延伸穿过所述盖或者允许电缆连接到所述盖的装置，以用于潜水泵的动力和/或控制管理。可选地，潜水泵本身能够设置有密封沉箱的第一端部的装置。有利地，这可以是围绕潜水泵的外周延伸的周向密封法兰。因此，潜水泵能够固定在沉箱上，避免潜水泵在运转期间受到由于液体流动而施加的或者经由例如潜水泵的转动叶片而施加的转矩的影响。另外，任意电缆能够在潜水泵的干侧附接到潜水泵上，同时允许潜水泵的湿侧向下延伸到储箱结构的存储空间中。因此，动力索/电缆不需要总是被浸没，然而，仍然可以获得如上和如下所述的潜水泵的优点。

在本发明的实施例中，沉箱穿过至少一个箱壁延伸到存储空间中。沉箱可以沿大体上竖直方向延伸，从而允许潜水泵沿竖直方向引入存储空间中。可选地，沉箱能够布置成沿大体上水平方向延伸，从而允许潜水泵沿水平方向引入存储空间中。上述方案的结合是可能的，例如，斜向延伸。

沉箱可以布置成至少超过所述至少一个箱壁并且离开储箱结构的存储空间延伸一段距离D。距离D为大约0.1-50米。对于短沉箱而言，距离D为大约0.1-8米，优选地大约0.1-5米，更优选地大约0.2-2米，还优选地0.2-1米。这允许潜水泵能够容易地相对于储箱结构进行替换、取出或保养。

在本发明的实施例中，储箱结构包括用于从存储空间中移除空气或过量空气的装置。这将防止空气以不希望的方式进入潜水泵。然而，这可能会使空气循环回到潜水泵，尤其是回到潜水泵的低侧。用于从存储空间移除空气的装置有利地布置在循环管道上。在这样的实施例中，用于从存储空间移除空气的装置包括起动注水喷射器。例如通过使箱壁的一部分具有穹顶部或球形结构或者将穹顶部或球形结构设在箱壁上，使得存储空间能够适于使空气上升到存储空间的顶部。

有利地，起动注水喷射器利用循环的液体作为动力来促进空气移除。这减少了用于各个功能的单独动力源的需求。起动注水喷射器能够与空气排放管道流体连通，所述空气排放管道则布置成将空气排放到存储空间外面，例如海工结构的外面。该实施例是简单但有效的移除空气的方法。

然而，可选地乃至额外地，起动注水喷射器能够与空气排放管道流体连通，所述空气排放管道布置成移除存储空间内部的空气。这个解决方案使潜水泵能够最终将空气通过储箱结构出口从存储空间移除。然而，起动注水喷射器能够设有用于至少喷出空气的喷射器出口。起动注水喷射器的喷射器出口在一实施例中布置在存储空间中且布置于潜水泵位置附近，从而使潜水泵能够去除空气。用于去除空气的装置布置成利用循环管道中的循环流体流作为动力。

本发明进一步涉及储箱结构和潜水泵组件。所述组件包括根据所附权利要求或可选地如上所述的储箱结构和潜水泵。潜水泵有利地设有用于密封沉箱的装置。该潜水泵能够在潜水泵干侧(因为这一侧位于存储空间外面)与电缆连接。电缆和连接部仍然需要耐水，这是因为海工结构的这个部分在意外事故中可能会被水淹没。可选地，如果沉箱包括盖，则潜水泵包括具有足够长度的动力和/或控制电缆，从而在不使动力和/或控制电缆断开的情况下将潜水泵从潜水泵位置取出。

本发明提供了能够整合在例如压舱系统的管道系统中的储箱结构，总体上是因为它能够在通常有限的空间内制成。它还具有高的运转和保养可靠性，并且能够使潜水泵始终保持浸没。本发明可以进一步提供流入储箱结构中的单向流动，使水的一部分循环，并且使水从储箱结构单向流出。

定义

当在此使用时，词语″泵″是指适于使流体(即，液体和/或气体)流动以获得流体的较高压力的任何类型的装置。此外，使流体进入泵的泵位置在本文中称为″低侧″，高压流体离开泵的泵位置在本文中称为″高侧″。

当在此使用时，词语″起动注水″是指从泵的低侧移除空气，使得能够在泵中获得大体上正常水位，继而使泵能够大体上正常运转。

附图说明

本发明将参考附图进行更详细地描述，其中：

图1显示了根据本发明的压舱系统和储箱结构的示意图；

图2显示了根据本发明的储箱结构的一个实施例，其包括长沉箱；

图3显示了根据本发明的储箱结构的一个实施例，其包括设置有可再封盖的短沉箱；

图4显示了根据本发明的储箱结构的一个实施例，其包括设置有可再封盖的短沉箱；

图5显示了根据本发明的储箱结构的一个实施例，其包括具有位于存储空间外的空气排放出口的短沉箱；和

图6显示了根据本发明的储箱结构的一个实施例，其包括短沉箱并且适用于具有盖功能的潜水泵。

具体实施方式

图1显示了用于从压舱舱排放压舱水的压舱系统10，根据本发明的储箱结构(tank arrangement)100可以与该系统一起使用。压舱系统10优选地在海工结构(未显示)中使用，所述海工结构例如为船、设施、半潜式设备或任何其它的海用或浮力设备，其布置在具有海平面的水体中。仅仅举例来说，压舱系统10可以优选地在半潜式设备即具有甲板、浮体和使所述甲板和浮体彼此连接的一或多个支撑柱的浮式平台(vessel)中使用。需要指出的是，海工设备可以设置有多个压舱系统10，特别地，半潜式设备可以每个支撑柱(未显示)设置一个压舱系统10。本发明的压舱系统10包括至少一个压载箱12。通常，压舱系统10包括多个压载箱，如图1中的虚线所示。

根据本发明的一个实施例，压舱系统10还包括第一进口管道20(在下文也以参考数字110表示)，其适用于在至少压载箱12和储箱结构100之间提供流体连通。在图1中，第一进口管道20包括多个管段22、24、26，其彼此连接以形成第一进口管道20，但是也可以使用一根连续管。此外，第一进口管道20优选地包括用于控制液体流入和/流出压载箱12的阀28。

压舱系统10进一步包括舱底污水供给管道30和液体排放组件32，其中，舱底污水供给管道30可以优选地通过阀34连接至第一进口管道组件20，而液体排放组件32通常与储箱结构100的出口流体连通，如下面更详细描述的那样。通常，压舱系统10中使用的液体是海水，但是在一些特定应用中，也可以使用其它液体，例如油、柴油、液体矿物燃料等。为了以非限制的方式显示本发明，使用海水作为所述液体。第一进口管道20、110可以是至少一个进口或多个进口。

图2以更详细和局部剖切的方式显示了根据本发明的一个实施例的储箱结构100。更具体地，图2显示了由箱壁102、相邻压载箱103的一部分和外壳105的一部分形成的存储空间101。还显示了水平面104。储箱结构100包括与如上所述的第一进口管道20流体连通的液体进口110，在所示实施例中，其为用于将至少舱底污水和/或压舱水引入存储空间101中的舱底污水和压舱水进口。储箱结构100还适用于至少部分地接收潜水泵130，其用于移除存储空间101中的至少一部分水和/或用于泵送来自例如至少一个压载箱的压舱水、舱底污水等以用于临时容纳在存储空间中。因此，水仅仅经过储箱结构，即，它临时容纳在储箱结构中。储箱结构100适用于接收位于潜水泵位置131的潜水泵130，所述潜水泵位置在所示实施例中布置于储箱结构100的存储空间101内部。储箱结构100可以利用重力或通过潜水泵将压舱水和/或舱底污水泵送到储箱结构中而进行充注。

如指出的那样，储箱结构100可以适用于从多个储箱例如压载箱12经由第一进口管道组件20抽吸液体，也可以从紧急舱底污水箱30′或其它舱底污水管道30″抽吸液体，毫无疑问，每个管道可以布置有流量调节阀34′、34″。

根据本发明的储箱结构100尤其是存储空间101明显小于压载箱例如压载箱12的存储空间。如可能提到的那样，存储空间101为大约10、15、20、25、30、35m³。存储空间101典型地为大约10-35m³。压载箱12属于大约100-1500m³的量级。储箱结构100适用于正常运转期间的各种不同压力，需要指出的是，储箱结构100包括封闭存储空间101，而非通向周围环境的开放空间。因此，它可以视作是压舱管道(而非压载箱)的一部分。

沉箱(caisson)140形成出口139的一部分，水在从存储空间101移除期间通过所述出口进行输送。沉箱140(只显示了其一部分)包括第一和第二端部141、142。潜水泵位置131布置在位于存储空间101中(即由箱壁102、压载箱103和外壳105限定的空间的内部)的沉箱140的第二端部142处。沉箱140的第二端部142在潜水泵130位于潜水泵位置时适于围绕潜水泵130密封。沉箱140可以适用于在从存储空间101排水期间为水提供管道，即，沉箱140本身如图2所示起到管道作用，或者它可以与水管道145流体连通以将水从存储空间101移除，如图3所示。

潜水泵130可以是用于移动液体的任何装置，优选地为转子动力泵，例如电动离心泵，具有例如大约500m³/h的排量。然而，潜水泵130应当适用于在浸没于水中的情况下长时间运转，并且能够在浸没条件下长时间处于待机状态。潜水泵通常具有紧密联接到泵体上的密封式电动机以耐受其浸没于其中的液体。

潜水泵130包括高侧132和低侧133。循环管道150布置成当潜水泵130位于潜水泵位置131时使液体从潜水泵130的高侧132循环到潜水泵130的低侧133或者至少返回存储空间101。优选地，循环管道150直接返回潜水泵130的低侧133的附近，或者至少直接返回到存储空间101中。循环管道150使潜水泵130能够在至少第一和第二工作条件下运转。需要指出的是，潜水泵130在浸没于储箱结构中时可以看作浸没在管道系统中。

例如，第一工作条件可以是潜水泵130的高侧132处的选定体积流量(volumetric flow)，而第二工作条件可以是潜水泵130的高侧132处的不同体积流量。通常，泵具有优选的工作条件，其中，它们具有有利的体积流量。体积流量严重偏离泵的设计额定体积流量的离心泵会导致振动、由例如空化作用引起的机械损伤或者泵性能变差。如果进入潜水泵130的低侧133的水的体积流量低于预定期望值，水可以通过循环管道150循环以便增大体积流量，从而获得对潜水泵130而言更优选的体积流量。

例如，如果发现水的体积流量太大，则通过循环管道150循环的水可以减少，或者循环管道150可以闭合以完全停止通过循环管道150进行的水循环，以便减小体积流量，从而获得对潜水泵130而言更优选的体积流量。

在所示实施例中，循环管道150设置有循环流量阀151并且包括进口152和出口153。循环流量阀151不是必要的，但是非常有利。作为一种选择，流量可以通过改变循环管道150的直径进行调节。借助循环流量阀151，通过循环管道150的流量能够以精密的方式进行控制，其中所述循环流量阀可以与电子控制器(ECU)直接或间接连接，以从远程位置操作循环流量阀151。因此，可以提供有利的体积流量；能够获得对潜水泵130而言非常好的工作条件——且与潜水泵要应用的操作无关。

例如，如果潜水泵130用作舱底泵，则希望较低的额定体积流量，例如大约50-110m³/h。然而，如果潜水泵用作压舱泵，则希望较高的额定体积流量，例如大约100-500m³/h，或者至少大于110m³/h。通过循环管道151和可选的循环流量阀151，可以控制工作条件以提供有利的工作条件。

如上所述，本发明的目的是至少部分地能够实现对潜水泵130而言有利的工作条件。一种有利的工作条件可以是使少量空气，或者使数量减少的空气进入潜水泵130的低侧133。在根据本发明的实施例中，潜水泵130布置成与起动注水器160配合工作。在图2中，当潜水泵130位于潜水泵位置131时，起动注水喷射器161布置成与循环管道150和潜水泵130的低侧133流体连通。

起动注水器160包括起动注水循环管道162，起动注水循环管道在位于存储空间101外面的第一点163处从循环管道150延伸，使循环管道150的循环流的一部分循环到位于存储空间101内和第一点163下游的第二点164，并延伸到混合点165处的喷射器出口163b。应当注意，混合点165大体上布置在存储空间的底部，靠近外壳105。循环管道150和起动注水循环管道162在混合点165处相连，从而在潜水泵130位于潜水泵位置131时，允许来自于循环管道150和起动注水循环管道162的流体流在流体流排至潜水泵130的低侧133之前进行混合。起动注水管道阀167布置成能够调节起动注水循环管道162中的流量。毫无疑问，起动注水管道阀167可以连接到如上所述的ECU或者任何其它控制单元上。

混合点165有利地布置为如图2-图4所示，其中，混合点165以混合点165或联接装置165的横截面的形式示出，混合点165包括内管道168(由起动注水循环管道162和喷射器出口163b部分地限定)和外管道169(其部分地由循环管道150的一部分限定)，其中，内管道168和外管道169均与潜水泵130的低侧133流体连通。此外，图2-4显示了外管道169大体上包围内管道168。外管道169包括位于喷射器出口163的位置处的锥形部。外管道169的锥形部将确保通过内管道168和/或外管道169输送的液体具有优选的流动方向，即，大体上沿着朝向潜水泵130的低侧133的方向，并且由于紊流而发生偏离。

空气移除管道166布置在起动注水喷射器161上，并且允许过量空气(其已经从进口110引入存储空间101中)从存储空间101移除。空气移除管道166包括沿着空气移除管道166布置的多个开口；通过提供空气可以经其进入空气移除管道166的较大进口即较大区域，当水位104下降时，允许大量空气进入空气移除管道166。起动注水喷射器161利用来自于在起动注水循环管道162中流动的水的动力将过量空气从存储空间101抽出并且将空气引导至混合点165，随后引导至潜水泵130的低侧133。空气因此与适当量的循环水混合以提供适量空气至潜水泵130的低侧133，其能够不受干扰，从而仍然提供对潜水泵130而言有利的工作条件。

混合点165可以进一步将气泡分裂成更小气泡和/或使气泡与循环管道150的水流混合，从而对于起动注水目的和从存储空间移除气体的目的而言，能够获得对潜水泵130而言有利的工作条件。如图2所示，空气移除管道166从存储空间101穿过箱壁102延伸到外面，并且在起动注水喷射器161处延伸到起动注水循环管道162中。

循环管道150优选地包括位于潜水泵130的低侧133附近的喷嘴(未显示)，其适于将空气分散到液体中。可选地，如图2、3和4所示，当潜水泵130处于潜水泵位置131时，栅网或格栅可以设置在与潜水泵位置131和潜水泵130的低侧133对应的部位，从而防止不想要的物体或颗粒进入潜水泵130。由于不再需要储箱结构100的进口110处的格栅，因此这种栅网或格栅使成本降低。

图3显示了根据本发明的储箱结构100的第二实施例。类似的特征以类似的参考数字表示。应当注意，适于接收潜水泵130的开口不大于具有圆形套管171的凹口170。圆形套管171适于在可再封盖172或可选地潜水泵130的部分之间形成密封。可再封盖172放置在圆形套管171上。

可再封盖172使起重机173的操作人员能够将潜水泵130通过出口139取出或插入凹口170中，从而插入存储空间101中。根据本发明，如图3所示的短沉箱140使操作人员能够将潜水泵130移动到与储箱结构100类似或不同的可替换的或第二储箱结构，或者移动到服务站(未显示)等结构。

水管道145布置在凹口170的套管171上，以便利用潜水泵130将水从存储空间101移除。水管道可以有利地延伸到海工结构的甲板，或者至少延伸到海平面上方，从而能够进行紧急舱底污水排放、舱底污水排放或压舱水排放。如上所述，当潜水泵位于潜水泵位置131时，凹口170的一部分，尤其是底部174还适于围绕潜水泵130密封。

图4显示了根据本发明的第三实施例的储箱结构100。如参照图2和3所述的那样，储箱结构100包括存储空间101，至少一个箱壁102，用于引入舱底污水、紧急舱底污水或压舱水的至少一个进口，用于接收位于潜水泵位置131的潜水泵130的凹口170和可再封盖172。

可再封盖172适于允许潜水泵130的动力和/或控制电缆176穿过其延伸或者可选地经由位于可再封盖172的每一侧的电缆接头而允许潜水泵130的动力和/或控制电缆176穿过其延伸。然而，动力和/或控制电缆176可以延伸穿过储箱结构100的任何其它壁部。如图4所示，动力和/或控制电缆176具有指定长度，所述长度通过以类似于蛇形蜿蜒的方式示出动力和/或控制电缆176来表示。通过使动力和/或控制电缆176具有指定长度，在不需要使潜水泵130与动力和/或控制电缆176断开的情况下，潜水泵130就可以例如通过起重机173从存储空间101取出，从而简化了泵取出或泵保养，减少了电气系统短路的风险。

可选地，潜水泵130可以例如通过适合围绕凹口110的圆形套管171密封的周向法兰而设置可再封盖功能。图6显示了该实施例。在该实施例中，潜水泵130适用于在插入存储空间101之后密封凹口170或沉箱140。这可以是有利的，因为潜水泵130在起动和运转期间承受流动水和例如潜水泵130的叶片旋转(如果有的话)所施加的扭矩。在这种情况下，潜水泵130将会固定到圆形套管171上，或者大体上相对于凹口170固定。附加优点在于，用于动力和/或控制电缆176的配件可以布置在盖172的外面，即干侧，而余下的潜水泵130则布置在盖172的相对侧，即，湿侧。

作为选择，可再封盖172可适于接收用于潜水泵的驱动轴。

在所示附图2-4中，潜水泵130相对于储箱结构100的水位104从上侧竖直引入存储空间101中，然而，潜水泵130可以水平地、斜向地或者沿任何其它方向引入与图3和4的凹口170类似的凹口。

应当注意，用于引入舱底污水、紧急舱底污水或压舱水的至少一个进口110可以是单个进口管或多个管。多个管优选地配置成使得只有相应地用于舱底污水、紧急舱底污水或压舱水的一个管或流路能够打开。这可以防止水在三个不同系统之间流动。还可以看见循环管道150，用于使至少一部分水在离开潜水泵130的高侧132和凹口170之后返回存储空间101。通常，水从潜水泵130的高侧132循环到低侧133。循环流量阀151布置成控制水通过循环管道150的流量。

如图4所示，循环管道150具有大体上布置在凹口170的底部174附近的进口152，可选地，当潜水泵130位于潜水泵位置131时，大体上在潜水泵130的高侧132和低侧133之间。如图4所示，潜水泵位置131位于凹口170的底部174处。

循环管道150随后从储箱结构100的存储空间101穿过箱壁102伸出。这样做的原因在于简化布置在循环管道150上(或与之配合工作)的循环流量阀151和其它阀的运转和保养。应当注意，循环管道150随后通过箱壁102返回并在存储空间101中延伸一段距离，优选地返回潜水泵位置131附近的位置，优选地返回在潜水泵130处于潜水泵位置131时潜水泵130的低侧133。

潜水泵130设有布置在潜水泵130的高侧132处的导水套管134，导水套管134的目的是给要在循环管道150中循环的水提供水柱(water pillar)，从而在水进入循环管道150的进口152之前去除入口空气，或者可选地，给水提供适当的行进距离以减小来自于形成潜水泵130的高侧132的紊流的干扰。这样，具有可再封盖172的凹口170能够起到具有分离器功能的压力室的作用，其将空气从将会循环到循环管道150和起动注水器160的起动注水喷射器161的水中去除。

如图4所示，凹口170的直径略大于潜水泵130的直径。这能够使水在空气含量最小的情况下到达循环管道150的进口152。

潜水泵130还设有提升装置175，例如钢环等。潜水泵130能够可选地布置在导轨、软管等上，从而使潜水泵能够被放入储箱结构100的存储空间101中。因此，储箱结构100可以设置有用于使潜水泵130从储箱结构100中取出的装置。

如上所述，储箱结构100可以设置有水位指示器(未显示)，其能够与ECU、可编程逻辑控制器、计算机等一起使用，例如如上所述，从而调节和控制储箱结构100中的不同流量、潜水泵130的工作条件以及潜水泵130本身。作为非限制实例，水位指示器可以与循环管道150的循环流量阀151、起动注水管道阀167以及例如潜水泵130和调节阀180等一起使用。该操作优选地应当是自动控制，例如，通过ECU或与ECU通讯的任何其它计算机装置控制，并且具有这样的性能，即：存储空间内部的水位不会降到最低水位(图5中以min.表示)以下。利用这种方法，潜水泵的叶轮将被水灌满并且时刻准备运转。

如果潜水泵130作为常规舱底污水泵使用，那么循环管道150的循环流量阀151和起动注水管道阀167全开。通过使用调节阀180进行扼流，可进行进一步的流量控制。这会给潜水泵130提供非常有利的工作条件。

应当注意，图4还显示了位于凹口170附近的调节阀180和止回阀181(单向阀)和用于从存储空间101中移除水的水管道145(上文也称作液体排放组件32)。在图2所示实施例中，就长沉箱140而言，调节阀180和止回阀181有利地布置在沉箱140的上端和船外管道(其布置成排放位于海平面上方的船外某处的水)之间。在海工结构的外板附近还布置有断流阀。

根据本发明的一个方面，在存储空间101中保持最低水位(在图5中以min.表示)，这将确保潜水泵130在起动之前始终被浸没。最低水位优选地设置在潜水泵位置131上方，从而使潜水泵130的至少一部分始终被浸没，或者有利地，整个潜水泵130被浸没。这将在下文详细描述。

图5显示了本发明的可替换实施例，其中，空气分离器被布置成去除聚集在储箱结构100的存储空间101顶部的空气。然而，分离的空气不返回存储空间101或潜水泵130的低侧132。作为代替，分离的空气被向外引导并离开储箱结构100，优选地离开海工结构，进入海工结构外面的环境空气中。

当液体在起动注水循环管道162中流动、以给图5中的称作起动注水喷射器200的起动注水喷射器注水时，经由空气出口管道组件220给存储空间101中的空气提供动力。空气出口管道组件220布置在箱壁102和穹顶部上，以有助于空气从存储空间101中抽出。空气和液体的混合物将通过起动注水喷射器出口201离开起动注水喷射器200，所述起动注水喷射器出口进一步与回归管道组件202流体连通，所述回归管道组件在图5所示实施例中包括回归分离器203和液体密封部204。起动注水喷射器出口201可以优选地排放到回归分离器203中。回归分离器203还包括空气排放管道205，使得回归分离器203中的空气可以离开本发明的储箱结构100并且优选地流入海工结构的环境空气。

液体密封部204优选地包括管道或连接在一起以形成连续管道结构的多个管道，所述连续管道结构进一步地包括下弯折部210和上弯折部211，其中，下弯折部和上弯折部210、211以竖直距离V彼此隔开，所述竖直距离优选地大于10米，更优选地大于11米，可选地在10-15米的范围内。

此外，起动注水循环管道162、回归管道组件202、从上弯折部211开始的管道212和第一进口管道组件20的一部分共同形成了储箱结构100的原动流体(motive fluid)循环管道组件，所述原动流体循环管道组件在潜水泵130处于潜水泵位置131时提供潜水泵130的高侧132和低侧132之间的流体连通，从而使液体能够从潜水泵130的高侧132输送到低侧132。刚刚描述过的原动流体循环管道组件在本发明的一些实施例中可以仅仅是储箱结构100的循环管道150，其适于提供从潜水泵130的高侧132到低侧133的流体通道。

应当注意，在图5中，储箱结构100还包括截止管道组件215，其提供液体密封部204(优选地位于上弯折部211的位置)和空气出口管道组件220(其与储箱结构100的存储空间101流体连通)之间的流体连通，从而减小液体密封部204特别是由于虹吸作用的缘故而排空液体的风险。

图6显示了附加实施例，其中，根据本发明的储箱结构适用于具有可再封盖功能的潜水泵130。潜水泵130包括密封和连接装置190，该装置用于提供与沉箱170的连接并且给沉箱170提供液体和压力密封。应当注意，动力和/或控制电缆直接布置在潜水泵上，尤其是布置在潜水泵的表示电动机M的部分上。

可以使用储箱结构100分离在某些情况下随流体进入至少一个流体进口110的空气。应当注意，术语“分离的空气”不是指储箱结构100能够分离溶于水中的空气，而是指作为“气泡”或显著的“气包”随水流动的空气。分离的空气可以通过如上所述的用于去除空气160的装置去除。去除空气使存储空间101被充注以正常水位。在异常量的空气进入存储空间101且水位降低的情况下，调节系统可以开始工作，

a)起动注水，

b)额外循环，

c)如果存储空间101中的水位仍然降低，则调节阀180即调节从存储空间101流出流量的阀可以关闭或者至少减小开度，从而防止水从存储空间101流出。

当调节阀180开度减小或关闭时，通过至少一个流体进口110的流量减小或停止——其还具有防止空气进入存储空间101或减小进入量的优点——直到存储空间101中恢复平衡为止，即，至少保持或达到最低水位。如果空气流量不受限制(例如，如果存储空间101的水被完全清空并且操作人员仍然利用潜水泵130进行泵送)，则在图5中以min.表示的最低水位将被越过。此时，调节系统自动启动或者通过操作人员启动所述起动注水和循环操作，并进一步关闭调节阀180。没有水流出存储空间101，但是起动注水和循环仍在进行。因此，存储空间101中的水位能够保持在合理水平，而不会降到在图5中以min.表示的最低水位之下。因此，潜水泵130仍然能够运转，只不过不会通过至少一个流体出口145将水例如抽到船外。

这样做的优点在于，潜水泵130始终可以保持浸没在水中，允许潜水泵130始终准备起动。在起动时，开始进行起动注水和循环，直到存储空间101注满，并且可以进行通过流体出口145的正常泵出。

Claims (23)

1.一种用于海工结构的压舱系统(10)，所述压舱系统(10)包括压载箱(12)，所述压载箱经由第一进口管道(20)与用于临时容纳海工结构中的舱底流体和/或压舱流体的储箱结构(100)流体连通，所述第一进口管道(20)包括阀(28)，其中

所述储箱结构(100)包括：

由至少一个箱壁(102)限定的封闭存储空间(101)；

至少一个流体进口(110)，其与所述第一进口管道(20)流体连通，用于将所述舱底流体和/或压舱流体引入所述存储空间(101)；以及

允许将所述舱底流体和/或压舱流体的至少一部分从所述存储空间(101)移除的至少一个流体出口(139)；

所述储箱结构(100)能够运转以分离与所述舱底流体和/或压舱流体一起进入所述存储空间(101)的空气；

其中，所述至少一个流体出口(139)至少部分地由适合接收位于所述存储空间(101)中的潜水泵位置(131)处的潜水泵(130)的沉箱(140，170)形成，所述潜水泵(130)包括高侧(132)和低侧(133)；

所述沉箱(140，170)包括具有进口(152)和出口(153)的至少一个循环管道(150)，所述循环管道构造成能够使所述舱底流体和/或压舱流体的至少一部分从所述潜水泵(130)处于所述潜水泵位置(131)时的所述潜水泵(130)的所述高侧(132)循环到所述潜水泵(130)处于所述潜水泵位置(131)时的所述潜水泵(130)的所述低侧(133)；所述储箱结构(100)包括用于将空气从所述存储空间(101)移除的空气移除装置(160，200)，所述空气移除装置布置在所述循环管道(150)上；

其特征在于，用于将空气从所述存储空间(101)移除的所述空气移除装置(160，200)包括起动注水喷射器(161，200)，所述起动注水喷射器布置成利用所述循环管道(150)中的循环流体流的至少一部分作为动力进行运转。

2.如权利要求1所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述至少一个循环管道(150)包括用于调节所述循环管道(150)的所述出口(153)处的流量的至少一个循环流量阀(151)。

3.如权利要求1或2所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述循环管道(150)的所述出口(153)布置在所述潜水泵位置(131)附近。

4.如权利要求3所述的压舱系统(10)，其特征在于，当所述潜水泵(130)布置在所述潜水泵位置(131)时，所述循环管道(150)的所述出口(153)布置在所述潜水泵(130)的所述低侧(133)。

5.如权利要求1所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述循环管道(150)穿过所述至少一个箱壁(102)延伸到所述存储空间(101)中。

6.如权利要求1所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述沉箱(140，170)包括第一和第二端部(141、142，171、174)，所述沉箱(140，170)的所述第二端部(142，174)形成所述潜水泵位置(131)。

7.如权利要求1所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述沉箱(170)包括第一和第二端部(171，174)，所述第一端部(171)包括可再封盖(172)。

8.如权利要求1所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述沉箱(140，170)穿过所述至少一个箱壁(102)延伸到所述存储空间(101)中。

9.如权利要求8所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述沉箱(140，170)至少超过所述至少一个箱壁(102)和离开所述储箱结构(100)的所述存储空间(101)延伸一定距离(D)。

10.如权利要求1所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述起动注水喷射器(200)与空气排放管道(205)流体连通，所述空气排放管道(205)布置成将所述空气排放到所述存储空间(101)的外面。

11.如权利要求10所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述空气排放管道(205)布置成将所述空气排放到所述海工结构的外面。

12.如权利要求1所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述起动注水喷射器(161)与空气排放管道(162)流体连通，所述空气排放管道(162)布置成排放位于所述存储空间(101)中的所述空气。

13.如权利要求12所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述起动注水喷射器(161)包括用于至少喷出空气的喷射器出口(163b)，所述起动注水喷射器(161)的所述喷射器出口(163b)布置在所述存储空间(101)内部并且布置在所述潜水泵位置(131)附近以使所述潜水泵(130)能够移除所述空气。

14.如权利要求1所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述储箱结构(100)适于保持或者能够运转以保持所述存储空间中的最低流体液位(min.)，以在潜水泵(130)处于所述潜水泵位置(131)时保持所述潜水泵(130)至少部分地浸没。

15.如权利要求1所述的压舱系统(10)，其中，所述压舱系统(10)还包括潜水泵(130)。

16.如权利要求15所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述潜水泵(130)包括动力和/或控制电缆(176)。

17.如权利要求15或16所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述潜水泵(130)布置有密封装置，所述密封装置适于在所述潜水泵(130)处于所述潜水泵位置(131)时密封所述沉箱(170)。

18.如权利要求17所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述密封装置能够给所述沉箱(170)提供盖的功能。

19.如权利要求16所述的压舱系统(10)，其特征在于，所述动力和/或控制电缆(176)具有足够长度，用于在不断开所述动力和/或控制电缆(176)的情况下将所述潜水泵(130)从所述潜水泵位置(131)移走。

20.一种具有如在先任意一项权利要求所述的压舱系统(10)的海工结构。

21.一种利用如权利要求15-19中任意一项所述的压舱系统(10)泵送压舱和/或舱底流体的方法，其中，所述方法包括使所述压舱和/或舱底流体的至少一部分从所述潜水泵(130)的所述高侧(132)循环回所述存储空间(101)的步骤，从而保持所述存储空间(101)中的最低流体液位(min.)，

其特征在于，

所述方法还包括通过使用所述循环的流体作为所述起动注水喷射器(161，200)的动力流体来移除所述存储空间(101)的空气的步骤。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述压舱和/或舱底流体循环到所述潜水泵(130)的所述低侧(133)附近的位置。

23.如权利要求21或22所述的方法，其特征在于，循环的所述压舱和/或舱底流体通过循环流量阀(151)进行调节。