-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen eines Mediendruckes gegenüber einem Umgebungsdruck, der bei einem Einsatz der Vorrichtung durch einen tiefenabhängigen Seewasserdruck vorgegeben ist, wobei der Seewasserdruck auf eine Kompensatoreinrichtung einwirkt, die eine umkehrbare Längen- oder Dehnungsänderung erlaubt.
-
Die zunehmende Verknappung der Ressourcen zwingt zu immer größeren Anstrengungen bei der Gewinnung von Rohstoffen und Energieträgern. Dies führt dazu, dass Bohrungen zur Förderung von Öl und Gas in immer größeren Meerestiefen durchgeführt werden müssen. Für den sicheren Betrieb derartiger Tiefwasserbohrungen, die von Bohrplattformen oder Bohrschiffen durchgeführt werden, sind am Meeresboden umfangreiche Sicherheitsanlagen vorgesehen, die dem Übergangsbereich zwischen Bohrloch und Bohrrohr oder Förderrohr funktional zugeordnet sind. Ein wichtiges, zum Sicherheitsstandard derartiger Tiefwasserbohrungen gehörendes Anlagenteil ist hierbei ein sogenannter Blowout Preventer (BOP). Diese Einrichtung bewirkt in einem Gefahrenfalle einen Schnellverschluss des Bohrlochausgangs, Bohrrohrs und/oder Förderrohrs.
-
Um eine sichere Funktion eines Blowout Preventers zu gewährleisten, muss eine Druckflüssigkeit zur hydraulischen Betätigung mit einem entsprechend hohen Arbeitsdruck verfügbar sein. Da es außerordentliche Schwierigkeiten bereitet, eine Druckflüssigkeit mit einem ausreichend hohen Arbeitsdruck und in einer ausreichenden Menge von einer Bohrplattform oder einem Bohrschiff von der Wasseroberfläche aus zum entsprechend tiefgelegenen Meeresboden zu transportieren, ist es Stand der Technik, vgl.
US 6 418 970 B1 , bei diesen Vorrichtungen den zur Betätigung entsprechender Tiefseeanlagen erforderlichen hydraulischen Arbeitsdruck am Ort der Tiefseeanlage selbst zu nutzen. Es wird mithin mit Hilfe des umgebenden Druckes der Tiefsee, also mit dem hohen Druck des Tiefwassers, der benötigte hydraulische Arbeitsdruck erzeugt. Ein Kolben wird in einem Zylinder mit dem Umgebungsdruck der Tiefsee beaufschlagt und durch die dadurch bewirkte Kolbenbewegung wird der Druck auf die Druckflüssigkeit übertragen.
-
Trotz der Vorteile, die durch die Erzeugung oder die Übertragung des Arbeitsdruckes am Einsatzort entstehen, sind die Betriebseigenschaften der bekannten Vorrichtungen nicht zufriedenstellend. Die Benutzung des Seewassers zum Betrieb der Zylinderanordnung ist in mehrerlei Hinsicht problematisch. Zum einen besteht die Gefahr der Verschmutzung durch Eintritt von Sedimentpartikeln und dergleichen oder durch Mikroorganismen, die zusammen mit dem Seewasser eingebracht werden. Zum anderen ergeben sich Beeinträchtigungen aufgrund des äußerst korrosiv wirkenden Seewassers. Um letzterem zu begegnen, ist es beim Stand der Technik erforderlich, die Zylinderanordnung mit geeigneten Auskleidungen zu versehen und/oder aus entsprechend korrosionsfesten Materialien herzustellen, um die Korrosion und/oder den durch Anlagerungen erhöhten Reibungskoeffizienten bei Kolbenbewegungen zu verringern. Trotz dieser Maßnahmen ergeben sich Schwierigkeiten durch Salzwasserablagerungen, beispielsweise durch Kaliumstearat.
-
Um diese Herausforderungen zu überwinden, wurde in der
DE 10 2011 009 276 A1 eine Vorrichtung zum Übertragen eines hydraulischen Arbeitsdruckes in einer Druckflüssigkeit zur Druckbetätigung hydraulischer Einrichtungen von Tiefseeanlagen, insbesondere Tiefwasserbohrungen, vorgeschlagen. In einer Zylinderanordnung sind ein erster Druckraum für die Druckflüssigkeit, eine zur Veränderung des Volumens dieses Druckraumes bewegbare Kolbenanordnung und mindestens ein zweiter Druckraum vorhanden. Der zweite Druckraum ist für eine dem Arbeitsdruck im ersten Druckraum erzeugende Bewegung der Kolbenanordnung mit dem Umgebungsdruck der Tiefsee beaufschlagbar. Weiterhin ist ein der Zylinderanordnung zugeordneter Druckspeicher in Form eines Blasenspeichers vorgesehen, dessen bewegbares Trennelement einen mit dem Seewasser verbundenen Raum von einem Bewegungsraum trennt. Der Betätigungsraum enthält ein Betätigungsfluid und ist mit dem zweiten Druckraum in Verbindung, um diesen mittels des Betätigungsfluides mit dem Tiefseedruck zu beaufschlagen.
-
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Einstellen eines Mediendruckes gegenüber einem Umgebungsdruck bereitzustellen, die sich insbesondere beim Einsatz unter Wasser als robust erweist und kostengünstig in der Herstellung ist sowie bei Bedarf einfach austauschbar ist.
-
Eine Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen 2 bis 12 hervor.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in Richtung der Längen- oder Dehnungsänderung in Folge mindestens zwei Kompensatorelemente der Kompensatoreinrichtung vorhanden sind.
-
Durch die Kompensatoreinrichtung wird die Vorrichtung zumindest teilweise vor dem korrosiv wirkenden Seewasser geschützt. Überraschenderweise hat sich zudem gezeigt, dass der Einsatz einer derartigen Kompensatoreinrichtung kostengünstig ist, wenn dadurch teure Komponenten nicht in Kontakt mit dem Seewasser kommen und somit geschont werden. Ferner wird durch die in Reihenschaltung von zwei oder mehr Kompensatorelementen eine Redundanz bewirkt. Außerdem haben sich derartige Kompensatorelemente als robuster als der aus dem Stand der Technik bekannte Blasenspeicher erwiesen.
-
Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann der Mediendruck derart eingestellt werden, dass eine Kompensation des Seewasserdruckes gegenüber einem hydraulischen Arbeitsdruck im fluidischen Kreis einer an die Vorrichtung angeschlossenen hydraulischen Arbeitsgerätschaft, insbesondere eines Blowout Preventers, erreichbar ist. Darüber hinaus kann die Einstellung des Mediendrucks genutzt werden, um mit dem Seewasserdruck den Betriebsdruck des fluidischen Arbeitskreises vorzuspannen, um im Bedarfsfall, beispielsweise in einer Notsituation, den vorgespannten und somit sehr hohen Arbeitsdruck, der im Wesentlichen dem Seewasserdruck entspricht, unmittelbar für die Betätigung der angeschlossenen Arbeitsgerätschaft zu verwenden.
-
Die jeweiligen Kompensatorelemente sind vorteilhaft zumindest teilweise federelastisch oder sonst elastisch ausgebildet und erfahren ausgehend von einer Ausgangsstellung mittels des Seewasserdruckes in einer Richtung die Längen- oder Dehnungsänderung und sind bei Wegnahme des Seedruckes in umgekehrter Bewegung in Richtung dieser Ausgangsstellung rückbewegbar. Diese Ausführungsform erlaubt den Einsatz auch bei unterschiedlichen Seewasserdrücken. Mithin ist die Vorrichtung auch auf unterschiedlichen Tiefen einsetzbar. Weiterhin erlaubt die Elastizität der Kompensatorelemente den mehrfachen Einsatz der Vorrichtung.
-
Die Kompensatoreinrichtung kann vorteilhaft aus einem Faltenbalg gebildet sein und die Kompensatorelemente können aus einzelnen in Hintereinanderabfolge angeordneten Balgfalten gebildet sein, die zumindest teilweise die Wand des Faltenbalges ausbilden. Ein solcher Faltenbalg hat sich für den Einsatz in der Tiefsee als besonders robust und langlebig erwiesen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Vorrichtung auch bei sehr hohem Druck des Seewassers einwandfrei funktioniert und dass hierbei keine Diffusion durch den Faltenbalg hindurch stattfinden kann.
-
Im Einzelfall ist zumindest eine stirnseitige Abschlusswand des Faltenbalges und/oder eine Druckübersetzungseinrichtung einem Seewasserangriff ausgesetzt und diese Abschlusswand ist bevorzugt gegenüber einer Eintrittsstelle für das Seewasser in Richtung der Druckübersetzungseinrichtung zurückversetzt. Eine solche stirnseitige Abschlusswand ermöglicht eine Abschirmung der Druckübersetzungseinrichtung gegenüber dem Seewasser. Zudem sind zumindest Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber dem Seewasser geschützt.
-
Besonders vorteilhaft stellen die Kompensatoreinrichtung und/oder die Druckübersetzungseinrichtung zumindest einen mediendichten Abschluss zwischen einem Seewasserraum mit dem Seewasserdruck und dem Medienraum mit dem Mediendruck innerhalb eines gemeinsamen Aufnahmegehäuses her. Auf diese Weise ist der Medienraum sicher vom Seewasserraum getrennt. Es kann nicht zu einem Übertritt der jeweiligen Medien kommen. Mithin werden Beschädigungen von nachgeschalteten Einheiten, die nur mit dem Medium und nicht mit dem Seewasser in Kontakt kommen dürfen, verhindert.
-
In einer Wirkkette und vorzugsweise in Längsrichtung des Aufnahmegehäuses gesehen können sich vorteilhaft an die Kompensatoreinrichtung die Druckübersetzungseinrichtung und dann der Medienraum anschließen. Dieser Aufbau ist besonders kompakt und zeichnet vorteilhaft sich dadurch aus, dass die Bewegungseinrichtung innerhalb der Vorrichtung einheitlich ist und nicht durch mechanische oder hydraulische Zwischenglieder umgelenkt werden muss. Derartige Kraftübertragungen mit Richtungsänderungen sind regelmäßig mit Energieverlusten verbunden, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden werden.
-
Die Druckübersetzungseinrichtung kann einen Doppelkolben aufweisen, der mit seinem einen Kolben an den Seewasserraum angrenzt und mit seinem anderen Kolben an den Medienraum. Ein solcher Doppelkolben hat den Vorteil, dass ein Zwischenraum zwischen den beiden Druckräumen gebildet wird, der zur zusätzlichen Abdichtung genutzt werden kann.
-
Vorteilhaft ist zwischen dem Doppelkolben mindestens ein weiterer zweiter Medienraum angeordnet, der ein Hochdruckmedium aufnimmt. Bei dem Hochdruckmedium kann es sich um ein Arbeitsgas, insbesondere Stickstoff (N2), handeln, das unter einem Druck von mindestens 1 bar, weiter bevorzugt mindestens 100 bar, weiter bevorzugt mindestens 200 bar, weiter bevorzugt mindestens 300 bar, weiter bevorzugt 400 bar, steht.
-
Der zweite Medienraum mit dem Hochdruckmedium ist mit Vorteil an einen Druckvorratsraum permanent angeschlossen. Der Druckvorratsraum kann das Aufnahmegehäuse konzentrisch umfassen. Diese Anordnung ist hinsichtlich der effizienten Nutzung des Bauraums vorteilhaft, weil sie besonders kompakt ist. Durch den Anschluss eines erweiterten Druckvorratsraums kann zudem ein höherer Druck über einen längeren Hubweg bereitgestellt werden. Auf diese Weise wird das Medium im ersten Medienraum sowohl durch den Umgebungsdruck des Seewassers als auch durch den Druck des Hochdruckmediums beaufschlagt. Der zweite Medienraum und/oder der Druckvorratsraum können auch außerhalb der Vorrichtung durch ein an die Vorrichtung anschließbares Drittbauteil, beispielsweise in Form einer separaten Speicheranordnung, gebildet sein.
-
Zwischen den Doppelkolben kann mindestens ein weiterer dritter Medienraum angeordnet sein, der ein Niederdruckmedium, insbesondere in Form eines Vakuums, aufnimmt. Der zweite und dritte Medienraum können von einer Kolbentrennwand begrenzt sein, in der eine Kolbenstange längsverfahrbar geführt ist, an deren jeweiligen Endbereich ein Kolben der Kolbenanordnung befestigt ist. Durch das Niederdruckmedium, insbesondere ein Arbeitsgas, wie Stickstoff (N2), oder das Vakuum wird der Kolben, der mit dem Umgebungsdruck des Meerwassers beaufschlagt ist, auf der gegenüberliegenden Seite druckentlastet. Somit wird der Bewegung des Kolbens ein geringerer oder gar kein Widerstand entgegengesetzt, wenn das Medium aus dem ersten Medienraum abgerufen wird. Insbesondere steht das Niederdruckmedium im dritten Medienraum unter einem Druck, der niedriger als 1 bar, bevorzugt niedriger als 0,5 bar, ist.
-
Der Faltenbalg, die Kolben und die Kolbentrennwand können bevorzugt einen jeweils maximalen Außendurchmesser aufweisen, der gleich ist und dem gleichförmig verlaufenen Innenwanddurchmesser des Aufnahmegehäuses entspricht. Auf diese Weise kann das Aufnahmegehäuse rohrförmig ausgeführt sein. Das Aufnahmegehäuse ist somit besonders kostengünstig in der Herstellung und druckstabil gegenüber Umgebungsdruckeinflüssen.
-
Zumindest der Kolben der Doppelkolbenanordnung, der dem Seewasser benachbart ist, ist vorteilhaft gegenüber einer Innenwand des Aufnahmegehäuses mittels einer Dichteinrichtung abgedichtet. Auf diese Weise wird ein Eindringen des Seewassers in die Doppelkolbenanordnung vermieden. Weiterhin wird ein Austritt von Medium oder Arbeitsgas aus der Doppelkolbenanordnung in Richtung des Seewassers verhindert.
-
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von einem in einer Figur dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer perspektivischen Längsansicht, die teilweise geschnitten wiedergegeben ist; und
-
2 ein Ausschnitt aus dem Faltenbalg der 1 im Längsschnitt.
-
In der Figur ist die Vorrichtung 1 zum Einstellen eines Mediendruckes gegenüber einem Umgebungsdruck, der bei einem Einsatz der Vorrichtung 1 durch einen tiefenabhängigen Druck eines Seewassers vorgegeben ist, dargestellt. Die Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus zwei konzentrischen Rohren 3, 5, die endseitig durch Ringelemente 7, 9 auf Abstand gehalten werden. Im inneren Rohr 5, das ein Aufnahmegehäuse bildet, ist ein erster Medienraum vorgesehen, der durch eine endseitige Scheibe 13 abgeschlossen ist. In der Scheibe 13 ist eine axiale Bohrung 15 zur Überleitung von einem Medium aus dem ersten Medienraum 11 in einen nachgeschalteten, nicht näher dargestellten Hydraulikkreis mit angeschlossener Arbeitsgerätschaft, beispielsweise in Form eines Blowout Preventers, vorgesehen. Der Medienraum 11 ist durch eine Druckübersetzungseinrichtung 17 in Form einer Doppelkolbenanordnung 19 beaufschlagbar, deren in der Bildebene rechter Kolben 21 an den ersten Medienraum 11 angrenzt. Die Doppelkolbenanordnung 19 ist axial im Aufnahmegehäuse 5 bewegbar geführt, wobei eine Innenwand 23 des Aufnahmegehäuses 5 eine Lauffläche 25 für die Kolben 21, 27 bildet. Der in der Bildebene linke Kolben 27 der Doppelkolbenanordnung 19 ist als stirnseitige Abschlusswand 29 im Betrieb der Vorrichtung mit Seewasser beaufschlagbar. Diese Abschlusswand 29 ist gegenüber einer Eintrittsstelle 31 des Seewassers in Richtung der Druckübersetzungseinrichtung 17 zurückversetzt. Die Druckübersetzungseinrichtung 17 stellt somit einen mediendichten Abschluss zwischen einem Seewasserraum 33 mit dem Seewasserdruck und dem Medienraum 11 mit dem Mediendruck innerhalb des gemeinsamen Aufnahmegehäuses 5 her.
-
Auf der Innenseite des Aufnahmegehäuses 5 ist zwischen dem linken Kolben 27 und der Eintrittsstelle 31 des inneren Rohrs 5 eine Kompensatoreinrichtung 35 vorgesehen. Der Seewasserdruck wirkt auf die Kompensatoreinrichtung 35 ein, die eine umkehrbare Längen- oder Dehnungsänderung erlaubt. Die Kompensatoreinrichtung 35 ist aus einem Faltenbalg 39 gebildet. Der Faltenbalg 39 besteht aus korrosionsbeständigen Edelstahlmaterialien. An seinem einen freien Ende ist der Faltenbalg 39 mit dem inneren Rohr 5 im Bereich der Eintrittsstelle 31 verschweißt. Am anderen Ende liegt der Faltenbalg 39 im Betrieb mit Vorspannung am äußeren Umfangsrand der angrenzenden Stirnseite des linken Kolbens 27 vorzugsweise lose an. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass zwischen Faltenbalg 39 und der insoweit zuordenbaren Innenwand 23 des Rohres 5 zusätzlich eine Stützflüssigkeit eingebracht ist, beispielsweise in Form einer Alkoholverbindung (Glykol), die die Abstände zwischen den Balgfalten aussteift und insoweit abstützt. Ein Teil der Stützflüssigkeit befindet sich auch als eine Art Nachführmenge zum Ausgleich von Volumenschwankungen beim Bewegen des Feder- oder Faltenbalges 39 zwischen dessen geschlossenem bodenseitigen Ende und der benachbarten Stirnwand 29 des in Blickrichtung auf die 1 gesehen äußerst linken Kolbens 27. Der Faltenbalg 39 ist koaxial zur Druckübersetzungseinrichtung 17 angeordnet.
-
Erfindungsgemäß sind in Richtung der Längen- oder Dehnungsänderung in Folge mehrere zwei Kompensatorelemente 41 der Kompensatoreinrichtung 35 vorgesehen. Die Kompensatorelemente 41 sind aus einzelnen in Hintereinanderabfolge angeordneten, im Längsschnitt trapezförmigen Balgfalten gebildet. Die Balgfalten 41 bilden eine Wand 43 des Faltenbalges 39 aus. Sie kontaktieren außenseitig die Innenwand 23 des Aufnahmegehäuses 5. Die jeweiligen Kompensatorelemente 41 sind federelastisch. Ausgehend von einer Ausgangsstellung erfahren die Kompensatorelemente 41 mittels des Seewasserdruckes in einer Richtung die Längen- oder Dehnungsänderung. Bei Wegnahme des Seewasserdruckes sind sie Kompensatorelemente in umgekehrter Bewegung in Richtung der Ausgangsstellung rückbewegbar. Das Arbeitsvermögen der Vorrichtung und das Volumen des Seewasserraums sind somit durch die Anzahl und die Form der Balgfalten 41 zumindest teilweise vorgebbar. Der in den 1 und 2 gezeigte Balg 39 ist aus einem Elastomermaterial (Gummi) gebildet, das gegenüber dem korrosiv wirkenden Seewasser beschichtet sein kann. Anstelle des Elastomer-Balges kann auch ein solcher aus Stahlmaterialien, vorzugsweise in Form von Edelstahl, treten, der dann nicht rostet. Im dahingehenden Fall sind die Balgfalten aber dann nicht, wie gezeigt, trapezförmig ausgebildet, sondern mit entsprechenden gleichmäßigen Rundungen (nicht dargestellt) versehen.
-
In einer Wirkkette und in Längsrichtung LR des Aufnahmegehäuses 5 gesehen schließen sich an die Kompensatoreinrichtung 35 die Druckübersetzungseinrichtung 17 und dann der Medienraum 11 an. Zwischen den Doppelkolben 21, 27 der Druckübersetzungseinrichtung 17 ist ein zweiter Medienraum 45 angeordnet, der ein Hochdruckmedium aufnimmt. Bei diesem Hochdruckmedium handelt es sich um ein Arbeitsgas, speziell um Stickstoff (N2). Der zweite Medienraum 45 mit dem Hochdruckmedium ist an einen Druckvorratsraum 47, der sich zwischen dem inneren Rohr 5 und dem äußeren Rohr 3 befindet, permanent über eine Bohrung 49 im inneren Rohr 5 angeschlossen. Der Druckvorratsraum 47 umfasst das Aufnahmegehäuse 5 konzentrisch. Zwischen den Doppelkolben 21, 27 ist ein weiterer dritter Medienraum 51 angeordnet, der ein Niederdruckmedium in Form eines Arbeitsgases, hier Stickstoff (N2), aufnimmt, vorzugsweise jedoch ein Vakuum aufnimmt. Der zweite und der dritte Medienraum 45, 51 sind von einer ortsfest im Aufnahmegehäuse 5 angeordneten Kolbentrennwand 53 begrenzt. In einer Bohrung 55 der Kolbentrennwand 53 ist eine Kolbenstange 57 längsverfahrbar geführt, an deren jeweiligen Endbereich ein Kolben 21, 27 der Doppelkolbenanordnung 19 befestigt ist. Die Kolben 21, 27 der Doppelkolbenanordnung 19 und die Kolbentrennwand 53 weisen jeweils zwei Umfangsnuten 59 auf, in denen ringförmige Dichtelemente 61 als Dichtanordnungen zur Abdichtung gegenüber der Innenwand 23 des Aufnahmegehäuses 5 angeordnet sind. Weiterhin sind in der Bohrung 55 in der Kolbentrennwand zwei Innenumfangsnuten 63 vorgesehen, in denen ebenfalls zwei Dichtelemente 65 angeordnet sind. Auf diese Weise sind die Medienräume 11, 45, 51 und der Seewasserraum 33 mediendicht voneinander separiert. Insbesondere ist durch die Dichtelemente 61 verhindert, dass die Stützflüssigkeit des Balges 39 auf die Medienraumseite 51 treten kann.
-
Der Faltenbalg 39, die Kolben 21, 27 und die Kolbentrennwand 53 weisen jeweils einen maximalen Außendurchmesser A auf, der gleich ist und dem gleichförmig verlaufenden Innenwanddurchmesser I des Aufnahmegehäuses 5 entspricht.
-
In der 2 ist der Faltenbalg 39 aus Elastomermaterial im eingebauten Zustand im Detail schematisch dargestellt. Jede Balgfalte 41 ist aus zwei im selben Winkel aufeinander zu geneigten Flanken 67, 69 gebildet, die in fiktiver Verlängerung einen spitzen Winkel α miteinander einschließen, der auf der Innenseite 71 des Faltenbalges 39 liegt. Nach einer vorgebbaren Flankenstrecke 73 gehen die jeweils benachbarten Flanken 67, 69 einer Balgfalte 41 in Richtung der Innenseite 71 in koaxial zur Längsachse LA des Faltenbalges 39 verlaufende Bindungsbrücken 75 über, welche die benachbarten Flanken 67, 69 aussteifen und die im Übrigen mit den angrenzenden Bindungsbrücken 75 einen fiktiven Innentubus 77 innerhalb des Faltenbalgs 39 bilden. An ihrem Fuß 79 geht jede Flanke 67, 69 mit einem vorgebbaren Biegeradius r in eine ebenfalls koaxial zur Längsachse LA des Faltenbalges 39 verlaufende Anlagebrücke 81 über, die in jeder Bewegungsstellung des Faltenbalges 39 in gleitender Anlage an der Innenwand 23 des inneren Rohres 5 verbleibt. Alle Anlagebrücken 81 bilden wiederum einen fiktiven Außentubus 83 des Faltenbalges 39, der zum Innentubus 77 konzentrisch ist. Die Bindungsbrücken 75 und die Anlagebrücken 81 steifen den Faltenbalg 39 als Ganzes aus und bewirken, dass die Balg-Verformungsarbeit größtenteils oder ausschließlich durch flügelschlagartige Bewegungen der Flanken 67, 69 in Richtung der Füße 79 erbracht wird. Die jeweils benachbarten Füße 79 einer Balgfalte 41 bewegen sich bei einer Verkleinerung oder Vergrößerung des von der Balgfalte 41 begrenzten Volumens auf der Höhe des Außentubus 83 aufeinander zu oder voneinander weg je nachdem, ob der Faltenbalg 39 im Betrieb gestaucht oder gedehnt wird. Die Verformungsarbeit des Faltenbalges 39 wird mithin nur durch die Bewegung der sich federnd zurückstellenden Flanken 67, 69 geleistet. Zu diesem Zweck sind die Flanken 67, 69 über Gelenkstellen 85 mit den benachbarten Bindungsbrücken 75 verbunden. Dadurch ist gewährleistet, dass die Bindungsbrücken 75 ihre konzentrische Ausrichtung zueinander im Betrieb stets beibehalten. Der Faltenbalg 39 kann auch bei sehr hohen Seewasser- bzw. Arbeitsdrücken nicht oder zumindest nur gering beulen, so dass die Anlagebrücken 81 in jeder möglichen Verfahrstellung des Faltenbalges 39 in gleitender Anlage an der Innenwand 23 des inneren Rohres 5 verbleiben, die eine Führung für den Balg 39 bildet. Der Faltenbalg 38 und seine Balgfalten 41 sind rotationssymmetrisch zur Längsachse LA der Vorrichtung 1 ausgerichtet. Um Spannungen in den Balgfalten 41 zu vermeiden, sind die Anlagebrücken 81 und die Bindungsbrücken 75 gleich breit ausgebildet und mit der genannten Stützflüssigkeit verfüllt.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist dazu vorgesehen, als Teil eines Blowout Preventers auf den Meeresgrund herabgelassen zu werden. Der hohe Umgebungsdruck des Seewassers in z. B. 3600 m Tiefe in Höhe von 360 bar wirkt auf die Vorrichtung 1 ein. Das Seewasser beaufschlagt die Kompensatoreinrichtung 35 und den linken Kolben 27 der Druckübersetzungseinrichtung 17 und erzeugt im Medium im ersten Medienraum 11 einen korrespondierenden Druck. Zusätzlich ist das Medium im ersten Medienraum 11 vom Hochdruckmedium im zweiten Medienraum 45 beaufschlagt. Wird nun in einem Notfall das Medium aus dem ersten Medienraum 11 abgerufen, bewegt sich die Doppelkolbenanordnung 17 in der Bildebene nach rechts. Auf diese Weise erfährt die Kompensatoreinrichtung 35 eine Längenänderung, da sie endseitig an die Doppelkolbenanordnung 17 und an das Aufnahmegehäuse 5 gekoppelt ist. Durch die Kompensatoreinrichtung 35 wird die Innenwand des Aufnahmegehäuses 5 vorteilhaft unabhängig von der Position der Doppelkolbenanordnung 19 vor dem Kontakt mit dem korrosiv wirkenden Seewasser geschützt.
-
Durch die Erfindung wird somit eine besonders vorteilhafte Vorrichtung 1 zum Einstellen eines Mediendruckes gegenüber einem Umgebungsdruck aufgezeigt. Durch die Kompensatoreinrichtung 35 wird die Vorrichtung 1 zumindest teilweise vor dem korrosiv wirkenden Seewasser geschützt. Überraschenderweise hat sich zu dem gezeigt, dass der Einsatz einer derartigen Kompensatoreinrichtung 35 kostengünstig ist, wenn dadurch teure Komponenten, wie die Innenwand 23 des Aufnahmegehäuses 5, nicht in Kontakt mit dem Seewasser kommen und somit geschont werden. Ferner wird durch die in Reihenschaltung von zwei oder mehr Kompensatorelementen 41 eine Redundanz bewirkt. Außerdem hat sich ein Faltenbalg 39 mit derartigen Kompensatorelementen 41 als robuster als ein aus dem Stand der Technik bekannter Blasenspeicher erwiesen. Vorzugsweise, was jedoch nicht dargestellt ist, kann ferner vorgesehen sein, dass die Gesamtvorrichtung gestuft ausgebildet ist, insbesondere dass der Seewasser-Druckübersetzungsteil mit Balg im Durchmesser kleiner ist als die Doppelkolbenanordnung.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 6418970 B1 [0003]
- DE 102011009276 A1 [0005]
