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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines einen Ventilschaft aufweisenden Ventils, insbesondere in einer Unterwasserumgebung.
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Eine solche Vorrichtung kann in einer Unterwasserumgebung eingesetzt werden, insbesondere in einem Gasfeld in einer Tiefe, in der ein Kompressor benötigt wird, um das Gas vom Meeresboden an die Oberfläche zu pumpen. Zwar erhöht die Verlagerung der Gasverdichtung von der Plattform zum Bohrlochkopf die Förderrate und die Lebensdauer des Feldes, es ist jedoch erforderlich, ein Anti-Surge-Steuerventil bzw. Pumpgrenz-Steuerventil in einer Bypass-Leitung zu platzieren, um die Unversehrtheit des Kompressors zu gewährleisten. Dieses Anti-Surge-Regelventil sollte schnell zu öffnen und sehr zuverlässig sein. Darüber hinaus wird das Ventil auch in einem High-Integrity-Pressure-Protection-System (HIPPS) bzw. Überdruckschutzsystem eingesetzt, das eine Überdruckbeaufschlagung des Unterwassersystems verhindern soll. Wie bekannt ist, schaltet das HIPPS die Hochdruckquelle ab, bevor der Auslegungsdruck des Systems überschritten wird, und schützt somit über das ausfallsichere Schließventil, das sich schließt, sobald der Druck einen Sollwert überschreitet, die Pipeline vor Überdruck.
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Die
WO 2006/071124 A1 betrifft einen Anti-Surge-Aktuator zum Betätigen eines Ventils in einer Unterwasserumgebung. Der Aktuator weist zwei Motoren auf, einen zum Bewegen eines Ventilelements und einen zweiten zum Erregen einer ausfallsicheren Feder.
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Die
EP 3 052 746 B1 beschreibt einen Aktuator für ein Ventil in einer Unterwasserinstallation, wobei das Ventil eine Feder aufweist, die das Ventilelement bei Druckverlust in eine ausfallsichere Stellung zurückbringt. Der Aktuator weist ein austauschbares Stellantriebmodul auf, das einen Hydraulikzylinder mit einem beweglichen Kolben, eine Fluidpumpe, die in Wirkverbindung mit dem Hydraulikzylinder steht und dafür vorgesehen ist, ein Fluid durch eine erste Hydraulikleitung zuzuführen, die in Wirkverbindung zwischen dem Hydraulikzylinder und der Fluidpumpe angeschlossen ist und eine zweite Hydraulikleitung aufweist, die einen Fluiddurchgang zwischen der ersten Hydraulikleitung und einem Behälter bereitstellt. Eine Bypass-Steuereinheit befindet sich in der zweiten Hydraulikleitung und umfasst ein bewegliches Element, das zum Öffnen oder Schließen des Fluiddurchgangs durch die zweite Hydraulikleitung dient und dem Ventil eine ausfallsichere Funktion verleiht. Eine dritte Hydraulikleitung ist mit der zweiten Hydraulikleitung verbunden und wirkt auf das bewegliche Element, das die Steuereinheit zum Öffnen des Durchgangs zwingt.
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In der
WO 2019/166789 A1 ist ein Unterwasser-Steuermodul beschrieben, das ein Gehäuse mit einem Unterwasser-Elektronikmodul und einer Aufzeichnungsvorrichtung aufweist. Die Aufzeichnungsvorrichtung weist eine Batterie, einen Mikroprozessor und eine Speichervorrichtung auf. Das Unterwassermodul weist eine Vielzahl verschiedener Sensoren auf, die mit der Aufzeichnungsvorrichtung verbunden oder innerhalb derselben und außerhalb des Unterwasserelektronikmoduls angeordnet sind. Die Sensoren umfassen mindestens einen Drucksensor, einen Temperatursensor und einen Erschütterungssensor.
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Die
WO 2019/245697 A1 beschreibt einen Betätigungsmechanismus für ein Ventilsystem, der ein Gehäuse mit einer Außenfläche, einer eine Öffnung definierenden Innenfläche und einer sich teilweise um das Gehäuse zwischen der Außenfläche und der Innenfläche erstreckenden Kammer aufweist. An dem Gehäuse ist ein Scharnier angebracht und ist gegenüber der Kammer freigelegt. Ein Ventilelement ist fest mit dem Scharnier verbunden und kann selektiv über der Öffnung positioniert werden. In der Kammer ist ein Aktuator angeordnet, der selektiv gegenüber dem Scharnier vorgespannt ist, um das Ventilelement zwischen einer offenen Konfiguration und einer geschlossenen Konfiguration zu bewegen.
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Aus der
EP 2 041 463 B1 ist eine Aktuatorvorrichtung bekannt, die ein Aktuatorgehäuse mit einer Armatur zum Verbinden des Aktuators mit einem Objekt aufweist. Ein Motor treibt eine abtreibende Aktuatorwelle des Aktuators an, wobei die Aktuatorwelle drehbar von dem Motor trennbar und zwischen zwei Winkelpositionen drehbar ist, und wobei die eine Winkelposition dem Objekt in einem ersten Zustand und die andere Winkelposition dem Objekt in einem zweiten Zustand entspricht. Der Aktuator ist mit einem Element zur Speicherung von mechanischer Energie versehen, das durch Energieabschaltung von dem Aktuator lösbar ist, um eine Mutter, die an der Drehung um ihre Längsachse gehindert wird, entlang eines zur Mutter passenden Gewindes zu verschieben, und mit der Aktuatorwelle verbunden ist, wodurch die Aktuatorwelle zwischen den beiden Winkelpositionen gedreht wird.
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Ein weiterer aus der
US 9,151,403 B1 bekannter Ventilaktuator weist ein bewegliches Steuerelement, das typischerweise mit dem zu öffnenden oder zu schließenden Ventil verbunden ist, und einen hydraulisch betätigten Kolben zur Bewegung des beweglichen Steuerelements auf. Ein federndes Element in Form einer Feder weist einen Hub, der sich von einer ersten, relativ unbelasteten Position zu einer zweiten, relativ belasteten Position erstreckt, und einen Übertragungsmechanismus auf. Das elastische Element wird durch die Einwirkung der Antriebsvorrichtung über den Übertragungsmechanismus belastet und ist so ausgebildet, dass es, wenn es belastet ist, den beweglichen Abschnitt der Antriebsvorrichtung über den Übertragungsmechanismus in die erste Position drückt. Der Getriebemechanismus sorgt für eine Untersetzung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem beweglichen Teil der Antriebsvorrichtung und dem elastischen Element.
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Die
US 5,984,260 offenbart einen elektromotorisch angetriebenen Ventilantrieb, der mit Oberflächen-Sicherheitsventilen verwendet wird und die Stromzufuhr von einem Elektromotor nutzt, um das Ventil in seine normale Position zu bringen. Ein Mechanismus sorgt dafür, dass das Ventil bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung des mit dem Stellantrieb verbundenen Motors in eine ausfallsichere Position umschaltet. Ein Gewindetrieb ist mit dem Motor verbunden, wobei ein Sperrmechanismus eine Mutter gegen Drehung hält. Die Mutter kann sich bei Drehung des Antriebs in Längsrichtung bewegen, um einen Ventilschaft zu bewegen. Bei Ausfall der Stromversorgung löst der Verriegelungsmechanismus die Mutter von einer Kupplung im Antrieb, die mit der Ventilspindel verbunden ist, und die Hauptrückstellfedern im Antrieb ermöglichen die Drehung der Mutter in Bezug auf den Gewindetrieb, so dass das Ventil seine Ausfallposition einnehmen kann. Während bei normalen Anwendungen das Ventil im geschlossenen Zustand ausfallen kann, kann das Ventil so ausgebildet sein, dass ein Ausfall zu einem Öffnen des Ventils führt, wenn die Anwendung dies erfordert.
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Die
GB 2 472 475 A bezieht sich auf ein Unterwasser-Steuersystem mit einem Steuermodul, das mindestens zwei Doppelkugelventil-Baugruppen aufweist. Jede Doppelkugelventil-Baugruppe ist mit einer Versorgungsleitung, einer Entlüftungsleitung und einer Funktionsleitung verbunden, die mit einem Unterwassergerät zur Steuerung des Unterwassergeräts verbunden ist.
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Um als ausfallsicherer Antrieb dienen zu können, verwenden die meisten dieser bekannten Antriebe eine mechanische Feder, um das Ventil im Notfall zu öffnen. Diese Federn müssen jedoch eine große Kraft erzeugen, um die Ventilspindel bewegen zu können. Dies führt meist zu einer sehr großen und schweren Feder und damit zu einem ebenso großen und schweren Antrieb. Außerdem sind mechanische Bremsvorrichtungen erforderlich, um die Feder offen zu halten und bei einer Stromunterbrechung zu schließen. Eine mechanische Feder ist in einem solchen System schwer zu überwachen und zu diagnostizieren, was die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls bei Bedarf deutlich erhöht.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung eines Ventils, insbesondere in einer Unterwasserumgebung, zu schaffen, die sehr zuverlässig ist und die mit kleinen Abmessungen realisiert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der mindestens einen Steuereinrichtung eine Batterie vorgesehen. Dadurch ist es möglich, den in der Steuereinrichtung enthaltenen Elektromotor, der zum Antrieb des Ventils vorgesehen ist, auch dann mit elektrischer Energie zu versorgen, wenn eine externe Stromversorgung unterbrochen oder nicht verfügbar ist. Dadurch ergibt sich ein sehr hohes Sicherheitsniveau der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dieses hohe Sicherheitsniveau der Vorrichtung resultiert auch daraus, dass die Batterie im Gegensatz zu beispielsweise einer Feder, wie sie in bekannten Lösungen verwendet wird, ständig überwacht werden kann. Fällt die Eingangsspannung zur Versorgung des Elektromotors aus, übernimmt die Batterie die Energieversorgung und sorgt so dafür, dass das Ventil in jedem Zustand der Vorrichtung noch in seine ausfallsichere Position gefahren werden kann und so den Kompressor oder die Pipeline oder ein anderes Gerät, mit dem das Ventil zusammenwirkt, vor Schäden schützt und in seinen sicheren Betriebsgrenzen hält.
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Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung den Einsatz des Ventils in einem HIPPS-System, das eine Sperre zwischen dem Hochdruck- und dem Niederdruckbereich der Unterwasseranlage bildet.
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Die Verwendung der Batterie als Stromversorgung für den Elektromotor hat keinen negativen Einfluss auf die hohe Drehzahl, die der Elektromotor erreichen kann. In diesem Zusammenhang kann die Batterie auch als allgemeine Spannungsquelle für den Elektromotor verwendet werden. In diesem Fall könnte die Eingangsspannung die Batterie wieder aufladen.
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Die erfindungsgemäße Lösung kommt ohne Federn, Kupplungen oder ähnliche mechanische Komponenten aus, was die gesamte Vorrichtung sehr kompakt macht. Dies vereinfacht nicht nur die Installation, die bei Unterwasseranwendungen in der Regel sehr zeitaufwendig ist, sondern auch eine mögliche Reparatur, da die einzelnen Komponenten wesentlich leichter zugänglich sind als bei bekannten Lösungen. Außerdem sind keine Kupplungen oder ähnliche mechanische Komponenten notwendig, um die Feder unter Spannung zu halten.
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Sowohl der Aktuator als auch die mindestens eine Steuereinrichtung können fest mit dem Ventil verbunden sein, was die Sicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöht.
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Die mindestens eine Steuereinrichtung kann sehr einfach vom Ventil demontiert werden, da sie ein relativ geringes Gewicht und ein kleines Volumen aufweist. Außerdem sind sie im Falle einer Störung und einer notwendigen Reparatur leicht zugänglich, z. B. mittels eines Tauchroboters.
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In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Vorrichtung mindestens zwei Steuereinrichtungen zur Steuerung des Elektromotors aufweisen, wobei die Steuereinrichtungen miteinander verbunden sind. Dadurch ergibt sich ein redundanter Betrieb des Elektromotors durch die mindestens zwei Steuergeräte, die miteinander kommunizieren können, so dass bei Ausfall eines der Steuergeräte das andere Steuergerät die Steuerung des Elektromotors oder des Aktuators übernehmen kann. Die Redundanz kann sowohl für die Verfügbarkeit als auch für die Sicherheit genutzt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, drei oder sogar mehr Steuergeräte zu verwenden. Der Einsatz von drei Steuergeräten würde eine Redundanz für die Verfügbarkeit und eine Redundanz für die Sicherheit ermöglichen.
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Wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Elektromotor mindestens ein Zweikanalmotor mit einer separaten Wicklung für jeden Kanal ist, wobei jede der mindestens zwei Steuereinrichtungen mit einem Kanal des Elektromotors verbunden ist, ist die Ansteuerung des Elektromotors im Fehlerfall besonders einfach, da beide Kanäle des Elektromotors separat angesteuert werden können. Entsprechend kann zur Erhöhung der Sicherheit des Elektromotors jedes der mindestens zwei Steuergeräte an einen Kanal des Elektromotors angeschlossen werden. Weiterhin kann jeder der beiden Motorkanäle wiederum unterteilt werden, um eine Überschreitung der Strombelastbarkeit der Steckverbinder sicher zu vermeiden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Aktuator zwei separate, durch eine Dichtung getrennte Ölvolumina aufweisen, wobei mindestens ein Kompensator vorgesehen ist, wobei der mindestens eine Kompensator mindestens zwei separate, durch mindestens eine Blase getrennte Volumina aufweist und mit jeweils einem der Ölvolumina des Aktuators verbunden ist, oder wobei zwei Kompensatoren vorgesehen sind, wobei jeder der beiden Kompensatoren mindestens eine Blase aufweist und mit jeweils einem der Ölvolumina des Aktuators verbunden ist Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Vorrichtung durch eine verbesserte Fehlertoleranz.
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Wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Elektromotor ein vorgegebenes Rastmoment aufweist, das als Bremsmoment zum stromlosen Halten einer gewünschten Position des Elektromotors nutzbar ist, die Steuerung des Ventils vereinfacht werden kann.
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Um die Position des Elektromotors und des Ventilschafts zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmen zu können, kann der Aktuator einen Sensor zum Erfassen der Drehstellung eines Rotors des Elektromotors und/oder einen Sensor zum Erfassen der linearen Position des Ventilschafts aufweisen.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, dass die mindestens eine Steuereinrichtung eine Logiksteuerung, einen Leistungsverstärker, eine Aktuatorschnittstelle, ein Eingangsleistungsmodul, und die Batterie aufweist. Eine solche Steuereinrichtung ermöglicht eine optimale Ansteuerung des Elektromotors bzw. des Aktuators.
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Eine sichere Führung für den Ventilschaft kann erreicht werden, wenn die Vorrichtung eine Verdrehsicherung zur Verhinderung der Drehung des Ventilschafts aufweist.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung kann gemäß der Erfindung darin bestehen, dass das Getriebe eine Kugelgewindespindel, eine Rollengewindespindel oder eine Gewindespindel ist. Eine solche Kugelgewindespindel hat einen hohen Wirkungsgrad und geringen Verschleiß und ist daher sehr gut für Unterwasseranwendungen geeignet. Ein weiterer Vorteil der Kugelgewindespindel ist das erzielbare Übersetzungsverhältnis, das im Gegensatz zu anderen Lösungen eine vergleichsweise niedrige Motordrehzahl erlaubt. In bestimmten Anwendungen kann eine Gewindespindel von Vorteil sein.
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Zum Schutz des Ventilschafts und des damit ausgestatteten Ventils kann die Vorrichtung mindestens einen einstellbaren Endanschlag zur Begrenzung der linearen Bewegung des Ventilschafts aufweisen.
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Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Die Figuren zeigen bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind.
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Es zeigt:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Unterwasserumgebung;
- 2 eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Aktuator und zwei Steuereinrichtungen;
- 3 eine vergrößerte Ansicht des Aktuators aus 2;
- 4 eine vergrößerte Ansicht der Verbindung des Ventilschafts mit dem Elektromotor;
- 5 eine detaillierte Darstellung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Ansicht;
- 6 eine Schnittdarstellung eines Details der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 7 eine detaillierte Darstellung des Eingangsleistungsmoduls; und
- 8 eine detaillierte Darstellung des Leistungsverstärkers.
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1 zeigt auf sehr schematische Weise ein Ventil 1, das zum Öffnen und Schließen einer Leitung 2, insbesondere einer Gasleitung, insbesondere in einer Unterwasserumgebung, dient. Die Leitung 2 kann zur Umgehung eines Kompressors einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Unterwasseranlage verwendet werden. Der Kompressor wird verwendet, um das Gas vom Meeresboden an die Oberfläche zu pumpen. Zum Schließen der Leitung 2 besitzt das Ventil 1 ein Schließelement 3, das an einem Ende eines Ventilschafts 4 des Ventils 1 befestigt ist. Durch die Bewegung des Ventilschafts 4 wird das Schließelement 3 bewegt und somit der freie Querschnitt der Leitung 2 verändert. Die Ansteuerung des Ventils 1 erfolgt durch eine nachfolgend näher beschriebene Vorrichtung 5, deren Hauptkomponenten in 2 dargestellt sind.
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Die Vorrichtung 5 besitzt einen Aktuator 6, der mit zwei Steuereinrichtungen 7 verbunden ist und von diesen Steuereinrichtungen 7 angesteuert wird. Während die konstruktiven Details der beiden Steuereinrichtungen 7 später unter Bezugnahme auf 2 beschrieben werden, wird der Aktuator 6 unter Bezugnahme auf 3 näher erläutert. Der Aktuator 6 besitzt einen Elektromotor 8 zum Antrieb des Ventilschafts 4. Zwischen dem Elektromotor 8 und dem Ventilschaft 4 ist ein Getriebe 9 vorgesehen, das die von dem Elektromotor 8 erzeugte Drehbewegung in eine Linienbewegung umsetzt. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Getriebe 9 eine Kugelgewindespindel,es könnte aber auch eine Rollengewindespindel oder eine Gewindespindel oder eine Kraftspindel oder eine Leitspindel sein.
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Des Weiteren umfasst der Aktuator 6 einen Sensor 10 zum Erfassen der Drehposition eines Rotors 11 des Elektromotors 8 und einen Sensor 12 zum Erfassen der linearen Position des Ventilschafts 4. Während der Sensor 10 ein rotativer Sensor ist, der direkt die Drehposition des Rotors 11 misst, wird die Funktionsweise des Sensors 12 später erläutert. Die Sensoren 10 und 12 sind über eine Zwischen- bzw. Interkanal-Kommunikation 14 verbunden. Der Rotor 11 des Elektromotors 8 ist mittels einer Dichtung 13a gegen ein Gehäuse 13 des Aktuators 6 abgedichtet.
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Wie dem Fachmann bekannt ist, weist der Elektromotor 8 ein magnetisches Rastmoment auf. Üblicherweise wird versucht, dieses Rastmoment zu minimieren. Im vorliegenden Fall wird das magnetische Rastmoment jedoch gezielt angepasst, vorzugsweise erhöht. Dadurch ergibt sich ein Bremsmoment für den Rotor 11, das es erlaubt, eine gewünschte Position des Rotors 11 und damit des Ventilschafts 4 stromlos zu halten.
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Der Elektromotor 8 ist mindestens zweikanalig ausgeführt, d.h. er weist mindestens zwei Kanäle auf, wobei für jeden Kanal eine separate Wicklung vorgesehen ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist jede der beiden Steuereinrichtungen 7 mit einem Kanal oder einer Wicklung des Elektromotors 8 verbunden. Die beiden Kanäle können mittels der Interkanal-Kommunikation 14 flexibel in einer 1002- oder 1001-Konfiguration genutzt werden. Der Elektromotor 8 kann auch mehr als zwei Kanäle aufweisen, z. B. vier Kanäle. Dies kann durch eine Unterteilung der beiden Motorkanäle realisiert werden. Für den Fall, dass die Vorrichtung 5 in einem HIPPS-System verwendet wird, sind drei Kanäle für den Elektromotor 8 bevorzugt.
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Jeder Kanal des Elektromotors 8 weist einen separaten Sensor auf, und zwar sowohl einen separaten Sensor 10 als auch einen separaten Sensor 12. Zwischen dem Rotor 11 des Elektromotors 8 und dem Sensor 12 befindet sich ein Messgetriebe 15, das die Drehung des Rotors 11 mit einer Untersetzung auf den Sensor 12 überträgt. Damit kann die lineare Position des Getriebes 9, in diesem Fall der Kugelgewindespindel, und damit des Ventilschafts 4 ermittelt werden.
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Prinzipiell wäre es möglich, nur eine Steuereinrichtung 7 vorzusehen. Die in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehenen zwei Steuereinrichtungen 7 bieten jedoch einen redundanten Schutz für den Betrieb des Aktuators 6. Darüber hinaus sind die beiden Steuereinrichtungen 7 miteinander verbunden, so dass immer eine Steuereinrichtung 7 die Steuerung des Elektromotors 8 übernehmen kann, wenn ein Fehler in der anderen Steuereinrichtung 7 auftritt.
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Jede der beiden Steuereinrichtungen 7 verfügt über eine Batterie 16 für die elektrische Notstromversorgung derselben und für die elektrische Notstromversorgung des Elektromotors 8. Bei einem Stromausfall und/oder einer Störung in einer der Steuereinrichtungen 7 wird die Energie für den Elektromotor 8 von der Batterie 16 bereitgestellt. Bei einem Ausfall einer der Steuereinrichtungen 7 wird die Energie für den Elektromotor 8 von der Batterie 16 der anderen Steuereinrichtung 7 bereitgestellt. Der Elektromotor 8 ist dann in der Lage, den Ventilschaft 4 aktiv in eine sichere Position zu fahren, die durch Parameter definiert werden kann. Wenn der Elektromotor 8, wie oben beschrieben, ein zweikanaliger Motor ist, bei dem jede der beiden Steuereinrichtungen 7 mit einem der Kanäle oder Wicklungen verbunden ist, kann der Elektromotor 8 mit nur einem Kanal oder einer Wicklung angetrieben werden.
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In einer nicht in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform können beide Steuereinrichtungen 7 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden.
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Der Aktuator 6 kann so konfiguriert werden, dass die Batterie 16 eventuelle Leistungsspitzen puffert und damit die Leistungsaufnahme des Elektromotors 8 reduziert. Im Normalbetrieb, d.h. wenn kein Stromausfall vorliegt, betätigt der Aktuator 6 den Ventilschaft 4 in der aus dem Stand der Technik bekannten Weise, d. h. mit einer in den Zeichnungen nicht dargestellten externen Stromversorgung. Die Batterie 16 kann jedoch die Komponenten der jeweiligen Steuereinrichtung 7 mit Strom versorgen. Die Batterie 16 kann durch eine der Komponenten des Steuereinrichtunges 7 ständig überwacht werden.
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Weiterhin verfügt jede der Steuereinrichtungen 7 über eine Logiksteuerung 17, einen Leistungsverstärker 18, eine Aktuatorschnittstelle 19 und ein Eingangsleistungsmodul 20. Die Logiksteuerung 17 dient zur Überwachung der Batterie 16, der Leistungsverstärker 18 stellt eine 3-phasige Spannung für den Elektromotor 8 zur Verfügung und die Aktuatorschnittstelle 19 bietet Schnittstellen zur Batterie 16, Eingangsschnittstellen und Schnittstellen zum Elektromotor 8 und zur Interkanal-Kommunikation 14.
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In 4 ist die Verbindung des Ventilschafts 4 mit dem Elektromotor 8 sehr schematisch dargestellt. Der Elektromotor 8 ist mit dem Ventilschaft 4 über eine Spindelkupplung 21, eine Betätigungsspindel 22 und eine mit dem Elektromotor 8 verbundene Verdrehsicherung 23 zur Verhinderung der Verdrehung der Betätigungsspindel 22 und damit des Ventilschafts 4 gekoppelt.
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Die 5 und 6 zeigen die Vorrichtung 5 und insbesondere den Aktuator 6 im Detail. Der Aktuator 6 weist zwei separaten Ölvolumina auf, wobei das erste Ölvolumen den Ventilschaft 4 und das zweite Ölvolumen den Elektromotor 8 enthält. Die beiden separaten Ölvolumina sind durch eine Dichtung 24 getrennt. Wenn während des Betriebs Seewasser oder andere Substanzen in das erste Ölvolumen eindringen, hat dies aufgrund der Dichtung 24 keinen Einfluss auf die Zuverlässigkeit des Aktuators 6. Weiterhin ist ein Kompensator 25 vorgesehen. Der Kompensator 25 hat drei separate Volumina, die durch zwei Blasen bzw. Membranen getrennt sind. Ein Volumen ist nach außen hin offen und wird daher im Betrieb mit Seewasser gefüllt. Das zweite Volumen ist mit dem ersten Volumen des Aktuators 6 verbunden und das dritte Volumen ist mit dem zweiten Volumen des Aktuators 6 verbunden. Alle drei Volumina des Kompensators 25 sind durch entsprechende Blasen oder Membranen voneinander getrennt.
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In einer anderen Ausführungsform können zwei Kompensatoren 25 vorgesehen sein. Jeder der beiden Kompensatoren 25 ist dann jeweils mit einem der Ölvolumina des Aktuators 6 verbunden. Weiterhin hat jeder Kompensator 25 zwei separate Volumina, die durch mindestens eine Blase getrennt sind. Ein Volumen ist nach außen hin offen und wird daher im Betrieb mit Seewasser gefüllt. Das zweite Volumen ist mit einem der ersten oder zweiten Volumina des Aktuators 6 verbunden.
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In 6 ist mindestens ein einstellbarer Endanschlag 26 zur Begrenzung der linearen Bewegung des Ventilschafts 4 zu erkennen.
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7 zeigt eine Detaildarstellung des Eingangsleistungsmoduls 20. 8 zeigt eine Detaildarstellung des Leistungsverstärkers 18.
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Der oben offengelegte Gegenstand ist eher illustrativ als einschränkend zu betrachten. Die beigefügten Ansprüche sollen alle Modifikationen, Erweiterungen und andere Ausführungsformen abdecken, die in den Geist und den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung fallen. Dementsprechend ist der Umfang der vorliegenden Offenbarung durch die weitestmögliche Auslegung der folgenden Ansprüche und ihrer Äquivalente zu bestimmen und wird durch die vorangehende detaillierte Beschreibung nicht eingeschränkt oder begrenzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2006/071124 A1 [0003]
- EP 3052746 B1 [0004]
- WO 2019/166789 A1 [0005]
- WO 2019/245697 A1 [0006]
- EP 2041463 B1 [0007]
- US 9151403 B1 [0008]
- US 5984260 [0009]
- GB 2472475 A [0010]
