NO20121303A1 - Fremgangsmater og systemer for elektriske piezo-undervannspumper - Google Patents

Abstract

I hvert fall i noen utførelsesformer innbefatter en anordning en hydraulisk retningsstyringsmanifold og et flertall piezoelektriske pumper. Anordningen innbefatter også en elektrisk piezopumpe- styringsenhet som betjener de flere piezoelektriske pumpene i varierende kombinasjoner for å besørge generering og retningsstyring av hydraulisk kraft til lineære hydrauliske aktuatorer ved bruk eller hjelp av lokale lukkede hydraulikkfluidsløyfer.

Description

BAKGRUNN

[0001] Dypvannsakkumulatorer leverer en forsyning av trykksatt arbeidsfluid for styring og betjening av undervannsutstyr, for eksempel ved hjelp av hydrauliske aktuatorer og motorer. Typisk undervannsutstyr kan inkludere, men er ikke begrenset til utblåsnings-sikringer (BOP'er) som stenger av brønnhullet for å sikre en olje- eller gassbrønn mot tilfeldig utslipp til miljøet, sluseventiler for regulering av strømning av olje eller gass til overflaten eller til andre steder under vann, eller hydraulisk aktiverte koblinger og tilsvarende anordninger.

[0002] Akkumulatorer er typisk todelte trykkbeholdere med en gassdel og en hydrau-likkfluiddel som fungerer etter et felles prinsipp. Prinsippet er å forlade gassdelen med en inert, tørr idealgass (vanligvis nitrogen eller helium) trykksatt til et trykk som er lik eller litt lavere enn det forventede minimumstrykket nødvendig for å betjene undervannsutstyret. Hydraulikkfluid vil da bli tilført (eller "matet inn") i akkumulatoren i den atskilte hydraulikkfluiddelen, slik at trykket i den trykksatte gassen og hydraulikkfluidet øker til det maksimale driftstrykket for styresystemet. Forladingstrykket bestemmer trykket i den aller siste dråpen av fluid fra fluidsiden av akkumulatoren, og matetrykket bestemmer trykket i den aller første dråpen av fluid fra fluidsiden av akkumulatoren. Fluidet som strømmer ut mellom den første og den siste dråpen vil være under et trykk mellom mate- og forladingstrykket, avhengig av utstrømningshastigheten og -volumet og omgivelsestemperaturen under utstrømningen. Hydraulikkfluidet som tilføres inn i akkumulatoren blir derfor lagret ved det maksimale driftstrykket for styresystemet inntil akkumulatoren tømmes for å utføre hydraulisk arbeid.

[0003] Akkumulatorer finnes generelt i tre varianter - blæretypen med en blære av ballongtypen for å separere gassen fra fluidet, stempeltypen med et stempel som glir

opp og ned en tetningsboring for å separere fluidet fra gassen, og flottørtypen med en flottør som sørger for en delvis separasjon av fluidet fra gassen og lukker en ventil når flottøren nærmer seg bunnen for å hindre lekkasje av forladingsgassen. En fjerde type akkumulator er trykkompensert for vanndyp og tillegger forladingstrykket pluss omgivelsestrykket i sjøvannet til arbeidsfluidet.

[0004] Forladingsgassen kan sies å fungere som en fjær som er sammenpresset når gassdelen har sitt laveste volum/høyeste trykk og avlastet når gassdelen har sitt største volum/laveste trykk. Akkumulatorer blir typisk forladet på overflaten i fravær av hydrostatisk trykk og deretter matet med hydraulikkfluid på havbunnen under fullt hydrostatisk trykk. Forladingstrykket på overflaten begrenses av trykkinneslutnings-grensen og de strukturelle designgrensene til akkumulatorbeholderen under omgivel-sesbetingelsene på overflaten. Etter hvert som akkumulatorer blir anvendt på stadig dypere vann, avtar imidlertid effektiviteten til tradisjonelle akkumulatorer ettersom påføring av hydrostatisk trykk gjør at gassen komprimeres, slik at et gradvis mindre volum av gass er igjen til å mate hydraulikkfluidet. Gassdelen må derfor utformes slik at gassen fortsatt gir nok kraft til å betjene undervannsutstyret under hydrostatisk trykk, også når hydraulikkfluidet nærmer seg utstrømning og gassdelen har sitt største volum/laveste trykk.

[0005] Bruk av akkumulatorer på ekstreme vanndyp krever store samlede akkumula-torvolumer, noe som øker den totale størrelsen og vekten til sammenstillingene av undervannsutstyr. Imidlertid blir offshorerigger kjørt lengre og lengre ut på havet for å bore på stadig dypere vann. Som følge av det stadig bredere området av driftsforhold er tradisjonelle akkumulatorer i ferd med å bli uhåndterlige med henblikk på størrelse og plassering inne i eksisterende stablingsrammer. I noen tilfeller har det også vært antydet at for å imøtekomme de økende kravene til det tradisjonelle akkumulator-systemet, en egen undervanns skliramme kan måtte bli kjørt ned i tilknytning til BOP-stabelen for å oppnå volumet nødvendig ved grensene for vanndypkapasiteten til BOP-stabelen. Siden riggoperatører legger stadig større vekt på å minimere størrelsen og vekten til boreutstyret for å redusere borekostnader, må størrelsen og vekten til alt boreutstyr optimaliseres.

[0006] Hovedoverføringen av hydraulisk kraft til akkumulatorer påvirkes av omgivelsestrykket på havbunnen og krever at utformingen av akkumulatorene tar hensyn til: 1) hydrostatiske effekter; 2) konsekvensielle designtrykkgrenser forforlading av hydrauliske undervannsakkumulatorer; og 3) volumkrav for å møte ytelseskrav for den eksterne hydrauliske aktuatoren. I tilegg er overføring av hydraulisk kraft gjennom rør gjenstand for ledningstrykktap som følge av ledningens geometri, lengde samt fluid-forhold. Videre krever forskjellige eksterne hydrauliske aktuatorer forskjellige regulerte trykk, noe som nødvendiggjør bruk av et flertall regulatorer for hver type hydraulisk aktuator.

[0007] Tidligere løsninger for betjening av lineære undervannsaktuatorer har involvert / omfattet trinnet med å erstatte den hydrauliske lineære aktuatoren med en elektrisk rotasjonsmotor, utveksling, clutch og lås. Elektromekaniske tap i tilknytning til den elektriske rotasjonsmotoren og mekaniske tap i tilknytning til overføringen, clutchen og låsen har imidlertid ført til lav kraftvirkningsgrad og en betydelig økning i kompleksi-teten som reduserer påliteligheten, tilgjengeligheten og vedlikeholdsevnen for alle elektriske løsninger eller arrangementer i forhold til alle hydrauliske løsninger eller arrangementer.

SAMMENFATNING AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

[0008] I hvert fall i noen utførelsesformer innbefatter en anordning en hydraulisk retningsstyringsmanifold og et flertall piezoelektriske pumper. Anordningen innbefatter også en piezoelektrisk pumpestyringsenhet eller -kontroller som betjener de flere piezoelektriske pumpene i varierende kombinasjoner for å sørge for generering og retningsstyring av hydraulisk kraft til hydrauliske lineære aktuatorer ved bruk eller hjelp av lokale lukkede hydraulikkfluidsløyfer.

[0009] I hvert fall i noen utførelsesformer omfatter en fremgangsmåte det å motta et hydraulisk retningsstyringssignal og selektivt betjene et flertall piezoelektriske pumper basert på det hydrauliske retningsstyringssignalet. Fremgangsmåten omfatter også å styre generering og retningsstyring av hydraulisk kraft til minst én hydraulisk lineær aktuator som reaksjon eller respons på betjening av de flere piezoelektriske pumpene ved bruk eller hjelp av lokale lukkede hydraulikkfluidsløyfer.

[0010] I hvert fall i noen utførelsesformer innbefatter en piezoelektrisk pumpeenhet for bruk i et undervannsmiljø en piezoelektrisk aktuator og et stempel som blir beveget frem og tilbake av den piezoelektriske aktuatoren. Den piezoelektriske pumpeenheten innbefatter også et pumpekammer, der hydraulikkfluid blir trukket inn i pumpekammeret gjennom en innløpsbladventil og blir drevet ut fra pumpekammeret gjennom en utløpsbladventil.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0011] For en mer detaljert beskrivelse av utførelsesformene vil det nå bli henvist til de følgende vedlagte figurer:

[0012] Figur 1 viser en utblåsningssikring-(BOP)-stabelenhet ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen;

[0013] Figur 2 viser et tverrsnitt av et undervannstre ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen;

[0014] Figur 3 viser en toveis piezo-innsatspumpeenhet for bruk med undervanns-stigerørenheten i figur 1 eller undervannstreet i figur 2, ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen;

[0015] Figurene 4A-4C viser en gaffelleddinnretning for tilkobling av en piezopumpe-retningsstyringsmanifold til en ekstern hydraulisk lineær aktuator, ifølge en utførelses-form av oppfinnelsen;

[0016] Figur 5 viser en rør - og instrumenteringstegning (P&ID) for en piezopumpe-retningsstyringsmanifold ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen;

[0017] Figur 6 viser en piezo-pumpeinnsats ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen;

[0018] Figur 7 viser et hydraulisk differensialreservoar ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen;

[0019] Figur 8 viser en piezo-aktuatorstyringsenhet eller -kontroller ifølge en utførel-sesform av oppfinnelsen;

[0020] Figur 9 viser elektriske moduler inne i piezo-aktuatorstyringsenheten fra figur 8 ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen; og

[0021] Figur 10 viser en fremgangsmåte ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

[0022] I figurene og beskrivelsen som følger er like deler merket med de samme henvisningstall. Figurene er ikke nødvendigvis målrette. Enkelte trekk ved oppfinnelsen kan være vist med overdreven størrelse eller i en noe skjematisk form, og visse detaljer ved tradisjonelle elementer kan være utelatt for å bedre oversikten og gjøre beskrivelsen mer konsis. Foreliggende oppfinnelse kan realiseres i forskjellige utførel-sesformer. Spesifikke utførelsesformer er beskrevet i detalj og er vist i tegningene, men det er underforstått at beskrivelsen som gis her er å anse som en eksemplifi-sering av prinsippene ifølge oppfinnelsen, og ikke er ment å begrense oppfinnelsen til det som er illustrert og beskrevet her. Det må forstås at de forskjellige idéene i utførel-sesformene vist nedenfor kan bli anvendt hver for seg eller i en hvilken som helst passende kombinasjon for å oppnå ønskede resultater. Bruk av en hvilken som helst form av ordene "forbinde", "gripe inn i", "koble", "feste" eller hvilke som helst andre ord som beskriver en vekselvirkning mellom elementer er ikke ment å begrense veksel-virkningen til direkte vekselvirkning mellom elementene, men kan også omfatte indirekte vekselvirkning mellom de beskrevne elementene. De forskjellige trekkene angitt over, så vel som andre trekk og egenskaper som vil bli beskrevet nærmere nedenfor, vil lett sees av fagmannen ved lesning av den følgende detaljerte beskrivelsen av utførelsesformene, og gjennom henvisning til de vedlagte tegningene.

[0023] Utførelsesformer som vises her anvender toveis piezo-innsatspumpeenheter (beskrevet i forbindelse med figurene 3-9) for å muliggjøre betjening av et bredt spekter av hydrauliske lineære undervannsaktuatorer med varierende volum- og trykk-krav. De viste toveis piezo-innsatspumpeenhetene minimerer antallet unike komponenter nødvendig for å betjene en rekke forskjellige hydrauliske lineære undervannsaktuatorer. Videre er de viste toveis piezo-innsatspumpeenhetene kompatible med elektrisk undervannsbetjening av tradisjonelt lineært aktivert hydraulisk utstyr. I hvert fall i noen utførelsesformer muliggjør de viste toveis piezo-innsatspumpeenhetene lukket sløyfe-betjening av lineært aktivert hydraulisk undervannsutstyr, og unngår med det utslipp av hydraulisk styrefluid til miljøet.

[0024] Figur 1 viseren utblåsningssikring-(BOP)-stabelenhet 10 ifølge en utførelses-form av oppfinnelsen. I samsvar med utførelsesformer blir forskjellige komponenter i utblåsningssikring-stabelenheten 10 betjent ved bruk eller hjelp av de viste toveis piezo-innsatspumpeenhetene (beskrevet i figurene 3-9). I figur 1 er BOP-stabelenheten 10 montert på en brønnhodeenhet 11 på havbunnen. BOP-stabelenheten 10 er koblet i serie mellom brønnhodeenheten 11 og en flytende rigg 14 gjennom et undervannsstigerør 16. BOP-stabelenheten 10 sørger for krisetrykkregulering av bore-/formasjonsfluid i brønnhullet 13 dersom en brå trykkpuls frigjøres fra formasjonen inn i brønnhullet 13. BOP-stabelenheten 10 hindrer således skade på den flytende riggen 14 og undervannsstigerøret 16 fra fluidtrykk som kommer ut gjennom brønnhode-enheten 11.

[0025] I figur 1 innbefatter BOP-stabelenheten 10 en BOP-LMRP (Lower Marine Riser Package) 20 som kobler stigerøret 16 til en BOP-stabelpakke 21.1 noen utførelses-former omfatter LMRP 20 og BOP-stabelpakken 21 hydrauliske lineære aktuatorer med varierende volum- og trykkrav. For eksempel kan LMRP 20 omfatte en BOP-ringventil (annular) 24, en avtappingsringventil 23, en LMRP-kobling 25 og en LMRP-flenskobling 22, med respektive hydrauliske lineære aktuatorer som kan bli betjent av de viste toveis piezo-innsatspumpeenhetene. BOP-stabelpakken 21 omfatter også et flertall BOP-lukkehodeenheter 27 og sviktsikre sluseventiler 26. BOP-stabelpakken 21 omfatter videre en BOP-lukkehodelås 28 for hver BOP-lukkehodeenhet 27. BOP- lukkehodeenhetene 27, BOP-lukkehodelåsene 28 og de sviktsikre sluseventilene 26 har respektive hydrauliske lineære aktuatorer som kan bli betjent av de viste toveis piezo-innsatspumpeenhetene.

[0026] Som et annet eksempel kan de viste toveis piezo-innsatspumpeenhetene også betjene forskjellige komponenter i et undervannstre. Som kan sees i figur 2 omfatter et undervannstre en produksjonsboring 30 som går fra produksjonsrør (ikke vist) og som fører produksjonsfluider fra et perforert område i produksjonsforingsrøret i et reservoar (ikke vist). En ringromsboring 32 fører til ringrommet mellom foringsrøret og produk-sjonsrøret og et undervannstrelokk 34 som tetter av produksjons- og ringromsboringene 30, 32 og skaper et antall hydrauliske styrekanaler 38 gjennom hvilke en fjern plattform eller et intervensjonsfartøy kan kommunisere med og betjene ventilene i undervannstreet. Lokket 34 kan tas av fra undervannstreet for å avdekke produksjons-og ringromsboringene dersom intervensjon er nødvendig og verktøy må settes inn i produksjons- eller ringromsboringene 30, 32.

[0027] Strømningen av fluider gjennom produksjons- og ringromsboringen er regulert av forskjellige ventiler vist i undervannstreet i figur 2. Produksjonsboringen 30 har en gren 40 som er avstengt av en produksjonsvingventil (PWV) 42. En produksjonskrone-ventil (PSV) 45 lukker produksjonsboringen 30 over grenen 40 og PWV 42. To nedre ventiler UPMV 47 og LPMV 48 (som ikke er nødvendige) lukker produksjonsboringen 30 nedenfor grenen 40 og PWV 42. Mellom UPMV 47 og PSV 45 er en kryssløpsport (XOV) 50 plassert i produksjonsboringen 30, som er koblet med kryssløpsporten (XOV) 51 i ringromsboringen 32.

[0028] Ringromsboringen er avstengt av en ringromsmasterventil (AMV) 55 nedenfor et ringromsutløp 58 styrt av en ringromsvingventil (AWV) 59, som selv sitter nedenfor kryssløpsporten 51. Kryssløpsporten 51 er avstengt av en kryssløpsventil 60. En ringromskroneventil 62 plassert over kryssløpsporten 51 stenger den øvre enden av ringromsboringen 32. Noen av eller alle ventilene i undervannstreet i figur 2 har til-hørende hydrauliske lineære aktuatorer som kan bli betjent av de viste toveis piezo-innsatspumpeenhetene.

[0029] De viste toveis piezo-innsatspumpeenhetene kan tilpasses individuelt for en gitt BOP-stabelenhet eller et undervannstre. For eksempel kan i noen utførelsesformer komponenter i en toveis piezo-innsatspumpeenhet være montert direkte på komponenter i BOP-stabelenheten i figur 1 eller komponenter i undervannstreet i figur 2. På denne måten unngås eksterne rør og rørkoblinger. Som et konkret eksempel kan en retningsstyringsmanifold for hver toveis piezo-innsatspumpeenhet være montert direkte på en ekstern hydraulisk lineær aktuator uten at det er nødvendig med eksterne rør for åpne- og lukkefunksjon. Videre er retningsstyringsmanifolden i stand til å dreies uten frakobling av eksterne kabler eller rør. På denne måten lettes atkomst for vedlikehold av retningsstyringsmanifolden og av den eksterne hydrauliske lineære aktuatoren.

[0030] Betjeningen av de hydrauliske lineære aktuatorene { f. eks. de vist i figurene 1 og 2) basert på de viste toveis piezo-innsatspumpeenhetene kan forbedres ved bruk eller hjelp av trykkompenseringsteknikker for å muliggjøre betjening ved et hvilket som helst ytre omgivelsestrykk. Videre kan elastomeriske barrierer i hver toveis piezo-innsatspumpeenhet isolere fra hverandre dielektrisk fluid, hydraulisk styrefluid og sjøvann for å lette aktuatorfunksjonen. Videre er tilkoblingen av de elastomeriske barrierene anordnet for å fungere med en høyfrekvent/lite fortrengende bevegelse av stempelet i piezopumpen.

[0031] Figur 3 viser en toveis piezo-innsatspumpeenhet 100 ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. Som angitt tidligere kan komponentene i den toveis piezo-innsatspumpeenheten 100 være montert på en BOP-stabelenhet eller på et undervannstre ( f. eks. nær ved de hydrauliske lineære aktuatorene som skal betjenes). Som vist omfatter systemet 100 en piezopumpe-aktuatorstyringsenhet eller-kontroller 102, en piezopumpe-retningsstyringsmanifold 104, et hydraulisk differensialreservoar 106 og en ekstern hydraulikkledningsaktuator 108. Piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 102 er innrettet for å motta likestrøms-(DC)-kraft fra en ekstern likestrømforsyningskabel 122. Videre er piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 102 innrettet for å motta kommunikasjon fra en ekstern kommunikasjons- og instrumentkraftkabel 120.1 noen utførel-sesformer svarer kablene 120 og 122 til trykkbalanserte oljefylte kabler (PBOF-kabler). Kilden for kommunikasjonen som mottas av piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 102 via kabelen 120 kan for eksempel være et kommunikasjons-/styresenter på et overflatesystem på et fartøy eller en rigg. Tilsvarende kan kilden for likestrømskraft som mottas av piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 102 via kabelen 122 for eksempel være en likestrømsgenerator eller -omformer på et overflatesystem på et fartøy eller en rigg.

[0032] Med likestrømskraft og kommunikasjon { f. eks. kommandoer, instruksjoner) mottatt fra kablene 120 og 122 er piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 102 i stand til å styre driften av piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104. Mer spesifikt er piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 102 i stand til å forsyne pumpekraft til piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 via en piezopumpe-kraftkabel 118. Videre er piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 102 i stand til å levere retningsstyringssignaler til piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 via en retningsstyringskabel 116. Videre er piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 102 i stand til å anvende åpne/lukke-trykk-transdusersignaler fra piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 via en åpne/lukke-trykktransduserkabel 114.

[0033] Som reaksjon eller respons på retningsstyringssignaler og åpne/lukke-trykk-transduserstyresignalene mottatt fra piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 102 styrer piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 driftskraften til den eksterne hydrauliske lineære aktuatoren 108. Nærmere bestemt, som reaksjon eller respons på mottak av et åpne-trykktransdusersignal via kabelen 114, kan piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 styre trykket og strømningsmengden ved portåpningsforbindelsen 112 og portlukkingsforbindelsen 110 til den eksterne hydrauliske lineære aktuatoren 108.1 hvert fall i noen utførelsesformer er piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 i stand til å styre den rettlinjede bevegelsesretningen forden eksterne hydrauliske lineære aktuatoren 108 basert på et retningsstyringssignal mottatt via kabelen 116, som gjør det mulig for piezopumper å pumpe styrefluid fra lukkeporten 110 til åpneporten 112 ved åpning av den eksterne hydrauliske lineære aktuatoren 108, eller, omvendt, å pumpe fra åpneporten 112 til lukkeporten 110 ved lukking av den eksterne hydrauliske aktuatoren 108. Trykkmålinger ved åpne- og lukkeporten blir anvendt for å regulere åpne- og lukketrykkene ved 110 og 112. Kablene 114, 116 og 118 kan være PBOF-kabler.

[0034] I hvert fall noen i utførelsesformer blir hydraulikkfluidet som anvendes for å betjene den eksterne hydrauliske lineære aktuatoren 108 forsynt av et hydraulisk differensialreservoar 106, som tilveiebringer lokale lukkede hydraulikkfluidsløyfer for den toveis piezo-innsatspumpeenheten 100. Som vist er det hydrauliske differensialreservoaret 106 koblet til piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 via en slange 124. Selv om det ikke er nødvendig, kan piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 være festet via en tilkoblingsplate til den eksterne hydrauliske lineære aktuatoren 108.

[0035] Ifølge noen utførelsesformer kan den toveis piezo-innsatspumpeenheten 100 bli modifisert. For eksempel kan ett enkelt hydraulisk differensialreservoar 106 forsyne fluid til flere piezopumpe-retningsstyringsmanifolder 104. Likeledes kan én enkelt piezopumpe-aktuatorstyringsenhet eller -kontroller 102 levere styresignaler til flere piezopumpe-retningsstyringsmanifolder 104.1 tillegg kan forskjellige piezopumpe-retningsstyringsmanifolder 104 variere i størrelse for å støtte varierende volum- og trykkrav for forskjellige hydrauliske lineære aktuatorer.

[0036] Som et eksempel, for LMRP 20 i figur 1, kan en modifisert toveis piezo-innsatspumpeenhet 100 bli anvendt. Nærmere bestemt kan hver av BOP-ringventilen 24 og LMRP-koblingen 25 være tilknyttet en piezopumpe-retningsstyringsmanifold 104 med full størrelse. Hver av avtappingsringventilen 23 og LMRP-flenskoblingen 22 kan være tilknyttet en piezopumpe-retningsstyringsmanifold med halv størrelse eller fjerdedels størrelse. Én enkelt piezopumpe-aktuatorstyringsenhet eller -kontroller 102 og ett enkelt hydraulisk differensialreservoar 106 kan bli anvendt for de forskjellige piezopumpe-retningsstyringsmanifoldene tilknyttet LMRP 20.

[0037] Som et annet eksempel, for BOP-stabelenheten 21 i figur 1, kan en modifisert toveis piezo-innsatspumpeenhet 100 bli anvendt. Nærmere bestemt kan hver BOP-lukkehodeenhet 27 (12 stykker er vist i figur 1) ha en tilknyttet piezopumpe-retningsstyringsmanifold 104 med full størrelse. Videre kan hver sviktsikre sluseventil 26 ha en tilknyttet piezopumpe-retningsstyringsmanifold av halv størrelse eller fjerdedels størrelse. Enda videre kan hver BOP-lukkehodelås 28 ha en tilknyttet piezopumpe-retningsstyringsmanifold av halv størrelse eller fjerdedels størrelse. I tillegg kan brønn-hodeenheten 11 ha en tilknyttet piezopumpe-retningsstyringsmanifold 104 med full størrelse. Tre eller fire piezopumpe-aktuatorstyringer 102 kan bli anvendt for å styre de forskjellige piezopumpe-retningsstyringsmanifoldene i BOP-stabelenheten 21. Tilsvarende kan tre eller fire hydrauliske differensialreservoarer 106 forsyne styrefluidet for piezopumpe-retningsstyringsmanifoldene i BOP-stabelenheten 21.

[0038] Som et annet eksempel, for undervannstreet i figur 1, kan en modifisert toveis piezo-innsatspumpeenhet 100 bli anvendt. Nærmere bestemt kan hver av ventilene beskrevet i forbindelse med figur 2 ( f. eks. PWV 42, PSV 45, UPMV 47, LPMW 48, AMV 55, AWV 59, kryssløpsventilen 60 og ringromskroneventilen 62) ha en tilknyttet piezopumpe-retningsstyringsmanifold av halv størrelse eller fjerdedels størrelse. Én eller to piezopumpe-aktuatorstyringer 102 kan bli anvendt for å styre de forskjellige piezopumpe-retningsstyringsmanifoldene i undervannstreet. Likeledes kan ett eller to hydrauliske differensialreservoarer 106 forsyne styrefluidet for piezopumpe-retningsstyringsmanifoldene i undervannstreet.

[0039] Figurene 4A-4C viser en gaffelleddanordning for å koble piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 til den eksterne hydrauliske lineære aktuatoren 108 ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. Nærmere bestemt viser figur 4A et grunnriss av piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104, figur 4B viser et lengdesnitt av en piezopumpe-retningsstyringsmanifold 104 og figur 4C viser et tverrsnitt av gaffelleddet. Som vist i figur 4A omfatter piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 et manifoldlegeme 240 med en gaffelledd-låseplate 242 som strekker seg gjennom dette. Piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 omfatter også forskjellige koblinger. Nærmere bestemt omfatter piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 en piezoelektrisk pumpekraft-kobling 244 som et grensesnitt mot piezopumpe-kraftkabelen 118, en åpne/lukke-trykktransduserkobling 246 som et grensesnitt mot åpne/lukke-trykktransduserkabelen 114, en retningsstyringskobling 248 som et grensesnitt mot retningsstyringskabelen 116 og en hydraulisk differensialreservoarrørkobling 250 som et grensesnitt mot slangen 124. Piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 i figur 4A omfatter også et filter 252 for hydraulikkfluidet i den lukkede sløyfen.

[0040] Piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 i figur 4A omfatter også ett par av åpne/lukke-trykktransduserlommer 254, to par av retningsstyringssolenoidverdi-lommer 256 og seks par av piezopumpemanifold-lommer 258. Antallet lommer 254, 256, 258 kan variere i forskjellige utførelsesformer. Selv om det ikke er vist i figurene, omfatter piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 også et beskyttelsesdeksel for en elastomerisk dielektrisk barriere 210 (vist i figur 4B). I hvert fall i noen utførelses-former er beskyttelsesdekselet laget av en perforert bestandig polymer som tillater en viss utvidelse av den elastomeriske dielektriske barrieren 210 som følge av termisk ekspansjon av det dielektriske fluidet under drift. Den elastomeriske dielektriske barrieren 210 holdes på plass av en låsering 208.

[0041] Som kan sees i figur 4B omfatter piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 manifoldlegeme-avstandsstenger 204 som står i kontakt med en monteringsflate 206 for en ekstern hydraulisk lineær aktuator og kabelpinner 212 som står utover for anordning av kraft-/styrelinjer for piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104.

[0042] Som vist i figur 4B strekker gaffelleddet 202 seg gjennom piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 og kan stå inn i en monteringsflate 206 for en ekstern hydraulisk lineær aktuator. I denne utførelsen kan piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 rotere fritt når manifoldlegeme-avstandsstengene (bolter) 204 er trukket ut. På denne måten kan den eksterne hydrauliske lineære aktuatoren 108 overhales uten å fjerne piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104.1 slike utførelsesformer er piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 effektivt orientert for betjening undervann, samtidig som piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 og/eller den eksterne hydrauliske lineære aktuatoren 108 gjøres tilgjengelig under vedlikehold på overflaten.

[0043] Figur 4C viser et tverrsnitt av gaffelleddet 202. Som vist i figur 4C omfatter gaffelleddet 202 en gaffelledd-låseplate 242 og en koaksial hydraulisk styrespindel 234. Når gaffelleddet 202 sitter på plass, hviler gaffelledd-låseplaten 242 mot en øvre overflate av piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104. Samtidig er den koaksiale hydrauliske styresipndelen 234 posisjonert mellom piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 og den eksterne hydrauliske lineære aktuatoren 108. Den delen av gaffelleddet 202 som står gjennom piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 har grensesnitt mot en aktuatoråpningsmanifold 222 og en aktuatorlukkingsmanifold 224 i piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104. Den delen av gaffelleddet 202 som står inn i aktuatormonteringsflaten 206 har grensesnitt mot en åpneport 226 og en lukkeport 228 i den eksterne hydrauliske lineære aktuatoren 108. Som vist i figur 4C står gaffelleddet 202 gjennom O-ringseter 232 anordnet på hver side av aktuatoråpnings-manifolden 222, aktuatorlukkingsmanifolden 224, åpneporten 226 og lukkeporten 228.

[0044] Det finnes også forskjellige komponenter som er utelatt fra figurene 4A-4C for å bedre oversikten. For eksempel kan interne kabler, piezopumpeinnsatser, retnings-styringsventilinnsatser og åpne/lukke-trykktransduserinnsatser være installert i piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104. Videre er koblingskabler trukket fra koblingene 244, 246, 248 gjennom manifoldlegemet og inn i lommeområdene 254, 256, 258.1 samsvar med i hvert fall noen utførelsesformer er dielektrisk fluid plassert mellom koblingene 254, 256, 258 og innsiden av den elastomeriske dielektriske barrieren 210 for å sikre elektrisk isolasjon. Det dielektriske fluidet muliggjør også varmeovergang mellom installerte piezopumpeinnsatser og sjøvann.

[0045] Figur 5 viser en rør -og instrumenttegning (P&ID) 300 for piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen. Tegningen 300 viser forskjellige komponenter i piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104, inkludert en ekstern åpneport 306 og en ekstern lukkeport 308. Portene 306 og 308 svarer henholdsvis til åpne-trykktransduseren 304 og lukke-trykktransduseren 310. Betjeningen av piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 styres av en retnings-styringsventilrekke 312 og en piezopumperekke 302. Piezopumperekken 302 kan variere i størrelse i forskjellige utførelsesformer. Hydraulikkfluidet for betjening av piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 blir forsynt av et hydraulisk differensialreservoar 316. Som vist i tegningen 300 kan et innløpsfilter 314 være tilveiebragt.

[0046] Under drift blir returfluid fra den eksterne hydrauliske lineære aktuatoren 108 ført gjennom filteret 314 ( f. eks. et lavtrykksfilter) og inn i det hydrauliske differensialreservoaret 316. Anordningen i tegningen 300 muliggjør kontinuerlig filtrering av det hydrauliske styrefluidet mens den eksterne hydrauliske lineære aktuatoren 108 blir betjent. Anordningen i tegningen 300 sikrer også at innløpstrykket til piezopumpene i piezopumperekken 302 ikke heves i forhold til det hydrostatiske omgivelsestrykket.

[0047] Figur 6 viser en piezopumpeinnsats 400 ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. I drift blir piezopumpeinnsatsen 400 aktivert ved bruk eller hjelp av en piezoelektrisk aktuator 450 til å bevege et lettstempel 452 frem og tilbake slik at hydraulisk styrefluid kan bli trukket inn i et pumpekammer 416 gjennom en innløpsbladventil 426 og drevet ut gjennom en utløpsbladventil 420. Innløpsbladventilen 426 holdes på plass av en låseplugg 424. Tilsvarende holdes utløpsbladventilen 420 på plass av en låseplugg 422.1 hvert fall i noen utførelsesformer blir en labyrinttetning 460 anvendt med stempelet 452 som følge av den høye vekselgangsfrekvensen.

[0048] I hvert fall i noen utførelsesformer omfatter den piezoelektriske aktuatoren 450 en stabel av piezoelektriske skiver koblet i parallell for å bevirke til at den piezoelektriske aktuatoren 450 strekkes ut og trekkes inn. Ved inntrekk genererer den piezoelektriske aktuatoren 450 elektrisk kraft som kan bli sendt av piezopumpe-aktuatorstyringsenheten til en ekstern likestrømsforsyning. Den piezoelektriske aktuatoren 450 er omgitt av dielektrisk fluid 436 som sørger for elektrisk isolasjon mellom de piezoelektriske skivene. Siden labyrinttetningen i stempelet ikke er en positiv tetning, kan hydraulisk styrefluid vandre mellom pumpekammeret 416 og den piezoelektriske aktuatorenheten. I hvert fall i noen utførelsesformer blir en dobbel barriere anvendt for å hindre krysskontaminering mellom dielektrisk fluid 436, hydraulisk styrefluid 438 og sjøvann 440. Den første barrieren 410 svarer til en elastomerisk rørbarriere mellom sjøvann og styrefluid. Den andre barrieren 414 svarer til en elastomerisk rørbarriere mellom styrefluid og dielektrisk fluid. Den første og den andre barrieren 410 og 414 blir anvendt for å holde fluidene atskilt, muliggjøre utlikning til omgivelsestrykket og muliggjøre fluidekspansjon når temperaturen øker. Et perforert rør 432 blir anvendt for trykkutlikning, samt for å skape en lastvei som den piezoelektriske aktuatoren 450 kan virke mot. En port 428 med lite tverrsnitt muliggjør fluid-kommunikasjon mellom piezopumpe-inntaksporten 418 og det trykkompenserte aktuatorvolumet av hydraulisk styrefluid 438.

[0049] I hvert fall noen i utførelsesformer blir piezopumpeinnsatsen 400 installert i piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 ved bruk eller hjelp av portisolerings-tetninger418 og ved å skru piezopumpeinnsatsen 400 på plass. Portanordningen tillater en hvilken som helst vinkelorientering av piezopumpeinnsatsen 400 i piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104 uten å påvirke driften eller ytelsen. Den piezoelektriske aktuatoren 450 er festet til et aktuatorhode 446, som er hult og forsynt med porter for å tillate interne ledninger mellom den piezoelektriske aktuatoren 450 og piezopumpe-kraftlederkoblingen 402, og for å opprettholde trykkutlikning. I hvert fall i noen utførelsesformer fyller dielektrisk fluid 442 ved omgivelsestrykket hulrommet mellom koblingen 402 og den piezoelektriske aktuatoren 450. Videre er en elektrisk forbindelse 412 trukket fra koblingen 402 til den piezoelektriske aktuatoren 450 og danner etter hvert en elektrisk daisy-chain 434 til hver piezoelektriske skive i den piezoelektriske aktuatoren 450.

[0050] Koblingen 402 er festet i posisjon ved bruk eller hjelp av et koblingshode 444.1 utførelsesformen i figur 6 kan en O-ring 404 være plassert mellom aktuatorhodet 446 og koblingshodet 444 for å skape en sperre mellom sjøvann og dielektrisk fluid. I hvert fall i noen utførelsesformer er koblingshodet 444 skrudd i gjenger inn på aktuatorhodet 446 i posisjonen 406. Videre kan aktuatorhodet 446 være skrudd i gjenger inn på et perforert rør 448 i posisjonen 408. Videre kan det perforerte røret 448 være skrudd i gjenger inn på pumpehodet 456 i posisjonen 432. Videre kan en tilkoblingsplate-monteringsstuss 430 nær bunnen av piezopumpeinnsatsen 400 være skrudd { f. eks. i ACME-gjenger) inn i piezopumpe-retningsstyringsmanifolden 104.

[0051] Figur 7 viser et hydraulisk differensialreservoar 500 ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. Det hydrauliske differensialreservoaret 500 blir anvendt fordi eksterne hydrauliske lineære aktuatorer kan ha forskjellige krav til åpne- og lukkevolum, noe som nødvendiggjør bruk av en differansevolum for å opprettholde en lukket hydraulikk-sløyfe. I hvert fall i noen utførelsesformer omfatter det hydrauliske differensialreservoaret 500 en elastomerisk hydraulisk blære 504 for å gjøre det mulig å ta opp for differansevolumene under åpne- og lukkeaktivitet. Videre omgir et beskyttelsesbur 502 den elastomeriske hydrauliske blæren 504 for å hindre ytre skade. I hvert fall i noen utførelsesformer er beskytteIsesburet 502 perforert for å muliggjøre visuell inspeksjon av den elastomeriske hydrauliske blæren 504 { f. eks. under vedlikehold og/eller testing på overflaten).

[0052] I utførelsesformen i figur 5 er et gjenget lokk 506 anordnet i den ene enden av beskyttelsesburet 502.1 den andre enden av beskyttelsesburet 502 er en grensesnitt-plate 512 anvendt for å muliggjøre innfesting av det hydrauliske differensialreservoaret 500 til en skillevegg og for å gjøre det mulig å koble den elastomeriske hydrauliske blæren 504 til en slange ( f. eks. slangen 124) utenfor beskyttelsesburet 502. Som vist innbefatter grensesnittplaten 512 skillevegg-innfestingshuller 508 og en slange-tilpasning 510 som er kompatibel med den elastomeriske hydrauliske blæren 504 og den eksterne slangen. Om nødvendig kan hele det hydrauliske differensialreservoaret 500 tas ut og byttes ved å frakoble slangetilpasningen 510 fra den eksterne slangen og ta av beskyttelsesburet 502 ved innfestingshullene 508.1 hvert fall i noen utførel-sesformer er det hydrauliske differensialreservoaret 500 festet til en skillevegg i en vertikal orientering (med åpningen til den elastomeriske hydrauliske blæren 504 vendt oppover) for å lette utblåsing av luft fra den elastomeriske hydrauliske blæren 504.

[0053] Figur 8 viser en piezopumpe-aktuatorstyringsenhet eller -kontroller 600 ( f. eks. piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 102) ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. I hvert fall i noen utførelsesformer gir piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 600 et beskyttet miljø 612 med et trykk på én atmosfære for de elektriske komponentene nødvendig for å betjene retningsstyringssolenoidene, piezopumpene og trykk-transduserene beskrevet her. Piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 600 kan også være oppbygget på en måte som letter uttrekking ved hjelp av et fjernbetjent kjøretøy

(ROV).

[0054] I hvert fall i noen utførelsesformer omfatter piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 600 elektriske moduler 628 montert på ringformede kretsmoduler 622 og koblet av kabler 620 til elektriske og fiberoptiske våtkoblinger 618.1 utførelsesformen i figur 8 omfatter piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 600 seks ringformede krets moduler 622. I hvert fall i noen utførelsesformer har hver ringformede kretsmodul 622 innsnitt 626 for å lette trekking av kablene 620 gjennom ringrommet i piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 600. Videre omfatter hver ringformede kretsmodul 622 innfestingspunkter 624 som er kompatible med føringsstenger 612, som oppbygnings-messig kobler sammen de ringformede kretsmodulene 622. Føringsstengene 612 er festet til en indre husflens 616, slik at de ringformede kretsmodulene 622 kan tas ut sammen med den indre husflensen 616. Som vist omfatter piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 600 også flenshuller 614 for montering av endeflensene 604 og 616 til det ytre legemet 608.

[0055] I hvert fall i noen utførelsesformer er en bucket, drivaksel og lås 602 for en ROV ført gjennom midten av de ringformede kretsmodulene 622 for å muliggjøre kobling av modulene 622 til feltholdere for piezopumpe-kraftkabelen 118, retningsstyringskabelen 116, åpne/lukke-trykktransduserkabelen 114, den eksterne kommunikasjons- og instrumentkraftkabelen 120 og den eksterne likestrømsforsyningskabelen 122. Innledende og mellomstående føring av piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 600 inn i en feltholder besørges gjennom bruk av konsentriske linjeføringsstyringer 610.

[0056] Figur 9 viser elektriske moduler i piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 600 i figur 8 i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen. Modulene i piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 600 omfatter en kraftforsyningsmodul 704 som forsyner uregulert instrumentkraft eller regulert instrumentkraft til de andre modulene. For eksempel kan kraftforsyningsmodulen 704 levere uregulert instrumentkraft til en ekstern kommunikasjonsnettverk-grensesnittsmodul 706 og levere regulert instrumentkraft til et hovedkort 702 i en lokal styringsenhet. Videre kan kraftforsyningsmodulen 704 også levere regulert instrumentkraft til en retningsstyringssolenoid-drivermodul 710, et flertall piezoaktuator-DC-omkoblingsmoduler 714, 718, 722, 726 og en for en fiberoptisk Bragg-gitter trykktransduser-(FBG PT)-spørremodul 730.

[0057] Som vist i figur 9 er modulene i piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 600 nettverkstilknyttet for kommunikasjon. For eksempel kan eksterne kommunikasjonsnettverk-grensesnittsmodulen 706 være tilknyttet et nettverk for kommunikasjon til retningsstyringssolenoid-drivermodulen 710, de flere piezoaktuator-DC-omkoblingsmodulene 714, 718, 722, 726 og FBG PT-spørremodulen 730.1 noen utførelsesformer kan eksterne kommunikasjoner/instruksjoner bli mottatt av eksterne kommunikasjonsnettverk-grensesnittsmodulen 706 og selektivt videresendt til retningsstyringssolenoid- drivermodulen 710, de flere Piezoaktuator-DC-omkoblingsmodulene 714, 718, 722, 726 og FBG PT-spørremodulen 730. Videre kan retningsstyringssolenoid-drivermodulen 710, de flere piezoaktuator-DC-omkoblingsmodulene 714, 718, 722, 726 og FBG PT-spørremodulen 730 selektivt sende informasjon til eksterne kommunikasjonsnettverk-grensesnittsmodulen 706, som er i stand til å videresende informasjonen til et eksternt styresenter ( f. eks. et system på et overflatefartøy). Selv om det ikke nødven-digvis er påkrevet, kan kommunikasjon mellom retningsstyringssolenoid-drivermodulen 710, de flere piezoaktuator-DC-omkoblingsmodulene 714, 718, 722, 726 og FBG PT bli kanalisert gjennom eksterne kommunikasjonsnettverk-grensesnitts-modulen 706, som tjener som et kommunikasjonssenter for piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 600.

[0058] Hovedkortet 702 i den lokale styringsenheten tilveiebringer styrefunksjonalitet for overvåkning av retningsstyringssolenoid-drivermodulen 710, piezoaktuator-DC-omkoblingsmodulene 714, 718, 722, 726 og FBG PT-spørremodulen 730.1 drift er piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 600 i stand til å åpne/lukke eksterne hydrauliske lineære aktuatorer, opprettholde åpne-/lukketrykk og styre påført kraft ved bruk eller hjelp av en lukket sløyfe-algoritme basert på tilbakemelding fra målinger fra åpne/lukke-trykktransduseren. Videre betjener piezoaktuator-DC-omkoblingsmodulene 714, 718, 722, 726 flere piezopumpeinnsatser og muliggjør således styring av strømningsmengde. På denne måten oppnås styring av variable åpne- og lukke-hastigheter uten bruk av servostrømningsreguleringsventiler.

[0059] Hver av modulene i piezopumpe-aktuatorstyringsenheten 600 vist i figur 9 er tilknyttet en tilhørende kobling. Som vist i figur 9 er eksterne kommunikasjonsnettverk-grensesnittsmodulen 706 tilknyttet en ekstern kommunikasjonsnettverkkobling 708. Videre er retningsstyringssolenoid-drivermodulen 710 tilknyttet en ekstern retnings-ventilsolenoidkobling 712. Piezoaktuator-DC-omkoblingsmodulene 714, 718, 722, 726 er tilknyttet respektive eksterne piezopumperekke-kraftkoblinger 716, 720, 724, 728. Piezoaktuator-DC-omkoblingsmodulene 714, 718, 722, 726 er også tilknyttet en ekstern likestrømforsyningskobling 734. Endelig er FGB PT-spørremodulen 730 tilknyttet en ekstern trykktransduserkobling 732.1 hvert fall i noen utførelsesformer er modulene 702, 704, 706, 710, 714, 718, 722, 726 og 730 i figur 9 distribuert over de ringformede kretsmodulene 622 i figur 8.

[0060] Figur 10 viser en fremgangsmåte 800 ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. Selv om de for enkelhets skyld er vist sekvensielt, kan i hvert fall noen av de viste handlingene bli utført i en annen rekkefølge og/eller bli utført samtidig. Videre kan enkelte utførelsesformer utføre kun noen av de viste handlingene. Trinnene i figur 10, så vel som andre operasjoner beskrevet her, setter de viste toveis piezoinnsatspumpene { f. eks. i en piezopumpe-retningsstyringsmanifold, så som manifolden 104) i stand til å aktivere komponenter så som en hydraulisk lukkehode-utblåsningssikring (BOP), en hydraulisk BOP-ringventil, en hydraulisk brønnhodekobling, en hydraulisk LMRP, en hydraulisk sviktsikker sluseventil, en hydraulisk LMRP-flenskobling, en hydraulisk avtappingsringventil og/eller en lås på et hydraulisk lukkehode-BOP.

[0061] Som vist omfatter fremgangsmåten 800 å motta et hydraulisk retningsstyringssignal (trinn 802). Det hydrauliske retningsstyringssignalet kan bli mottatt, for eksempel, fra et fjernt system på et overflatefartøy. I trinn 804 blir et flertall piezoelektriske pumper selektivt betjent basert på det hydrauliske retningsstyringssignalet. I hvert fall i noen utførelsesformer omfatter det å selektivt betjene et flertall piezoelektriske pumper å betjene, for hver piezoelektriske pumpe, et trykkbalansert piezoelektrisk aktuatorstempel integrert med et pumpesylinderlegeme som inneholder lettvekts tilbakeslagsventiler av blad-typen. Endelig omfatter fremgangsmåten 800 å styre generering av og retningen til hydraulisk kraft til minst én hydraulisk lineær aktuator som reaksjon eller respons på betjening av de flere piezoelektriske pumpene ved bruk eller hjelp av lokale lukkede hydraulikkfluidsløyfer (trinn 806). I hvert fall i noen utførel-sesformer blir hver lineære hydrauliske aktuator betjent over et fjernregulerbart ytelsesområde. Som et eksempel kan hver lineære hydrauliske aktuator bli fjern-regulert for et ytelsesområde (boring/slag og/eller hastighet) svarende til én av en hydraulisk lukkehode-utblåsningssikring, en hydraulisk BOP-ringventil, en hydraulisk brønnhodekobling, en hydraulisk LMRP, en hydraulisk sviktsikker sluseventil, en hydraulisk LMRP-flenskobling, en hydraulisk avtappingsringventil og/eller en lås på et hydraulisk lukkehode-BOP.

[0062] Selv om foretrukne utførelsesformer av denne oppfinnelsen er vist og beskrevet, kan endringer i disse gjøres av fagmannen uten å fjerne seg fra rammen eller idéen til denne oppfinnelsen. Utførelsesformene beskrevet her er kun eksempler og er ikke begrensende. Mange variasjoner og modifikasjoner av systemet og anordningen er mulig og er innenfor oppfinnelsens ramme. For eksempel kan de relative dimensjonene til forskjellige deler, materialene de forskjellige delene er laget av og andre parametere varieres så lenge tvangsstyringsanordningen beholder fordelene angitt her. Følgelig er ikke omfanget av beskyttelse begrenset til utførelses-formene beskrevet her, men begrenses kun av kravene som følger, hvis ramme skal inkludere alle ekvivalenter til det som er angitt i kravene.

Claims (19)

1. Anordning, omfattende: en hydraulisk retningsstyringsmanifold; et flertall piezoelektriske pumper; og en elektrisk piezopumpe-styringsenhet eller -kontroller som betjener de flere piezoelektriske pumpene i varierende kombinasjoner for å besørge generering og retningsstyring av hydraulisk kraft til lineære hydrauliske aktuatorer ved bruk eller hjelp av lokale lukkede hydraulikkfluidsløyfer.

2. Anordning ifølge krav 1, der den hydrauliske retningsstyringsmanifolden omfatter en manifoldblokk med et flertall monteringslommer for piezoelektriske pumper og tilkoblingsplate-monterte elektriske magnetventiler for omkobling av innløps- og utløpsporter i piezoelektriske pumper mellom aktiveringsporter for lineære aktuatorer og reservoarporter.

3. Anordning ifølge krav 2, der den hydrauliske retningsstyringsmanifolden styrer retningen til hydraulisk kraft påført på de hydrauliske lineære aktuatorene.

4. Anordning ifølge krav 1, der hver piezoelektriske pumpe omfatter et trykkbalansert piezoelektrisk aktuatorstempel integrert med et pumpesylinderlegeme som inneholder lettvekts tilbakeslagsventiler av blad-typen koblet gjennom porter til innløp og utløp tilpasset porter i en lomme for den hydrauliske retningsstyringsmanifolden.

5. Anordning ifølge krav 4, der hver piezoelektriske pumpe er innrettet for å omdanne elektrisk kraft til hydraulisk kraft som blir påført på minst én av de lineære hydrauliske aktuatorene.

6. Anordning ifølge krav 1, der den elektriske piezopumpe-styringsenheten omfatter et flertall piezoaktuator-DC-omkoblingsmoduler som kommuniserer med et kommunikasjonsnettverksgrensesnitt for å betjene de flere piezoelektriske pumpene og den hydrauliske retningsstyringsmanifolden.

7. Anordning ifølge krav 1, der den elektriske piezopumpe-styringsenheten er innrettet for å motta kommunikasjon og kraft fra et system på et overflatefartøy.

8. Anordning ifølge krav 1, der den elektriske piezopumpe-styringsenheten betjener hver lineære hydrauliske aktuator over et fjernregulerbart ytelsesområde.

9. Anordning ifølge krav 1, der den hydrauliske retningsstyringsmanifolden er festet til minst én av nevnte lineære hydrauliske aktuatorer i en svivelløsning.

10. Anordning ifølge krav 1, der svivelløsningen er basert på et gaffelledd som strekker seg gjennom den hydrauliske retningsstyringsmanifolden og inn i en lineær hydraulisk aktuator.

11. Fremgangsmåte, omfattende trinnene med å: motta et hydraulisk retningsstyringssignal; og selektivt betjene et flertall piezoelektriske pumper basert på det hydrauliske retningsstyringssignalet; og styre generering av og retningen til hydraulisk kraft til minst én lineær hydraulisk aktuator som reaksjon eller respons på betjening av de flere piezoelektriske pumpene ved bruk eller hjelp av lokale lukkede hydraulikkfluidsløyfer.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, der trinnet med å selektivt betjene et flertall piezoelektriske pumper omfatter trinnet med å betjene, for hver piezoelektriske pumpe, et trykkbalansert piezoelektrisk aktuatorstempel integrert med et pumpesylinderlegeme som inneholder lettvekts tilbakeslagsventiler av blad-typen.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, der trinnet med å motta det hydrauliske retningsstyringssignalet omfatter trinnet med å motta det hydrauliske retningsstyringssignalet fra et fjernt system på et overflatefartøy.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11, videre omfattende trinnet med å betjene hver lineære hydrauliske aktuator over et fjernregulerbart ytelsesområde.

15. Piezoelektrisk pumpeenhet for bruk i et undervannsmiljø, den piezoelektriske pumpeenheten omfattende: en piezoelektrisk aktuator; et stempel som blir beveget frem og tilbake av den piezoelektriske aktuatoren; et pumpekammer; der hydraulikkfluid blir trukket inn i pumpekammeret gjennom en innløps-bladventil og blir drevet utfra pumpekammeret gjennom en utløpsbladventil.

16. Piezoelektrisk pumpeenhet ifølge krav 15, videre omfattende låseplugger for innløpsbladventilen og utløpsbladventilen.

17. Piezoelektrisk pumpeenhet ifølge krav 15, videre omfattende en første elastomerisk rørbarriere som isolerer sjøvann fra hydraulikkfluid og en andre elastomerisk rørbarriere som isolerer hydraulikkfluid fra dielektrisk fluid.

18. Piezoelektrisk pumpeenhet ifølge krav 15, videre omfattende et perforert rør skrudd i gjenger inn på et aktuatorhode og et pumpehode, der den piezoelektriske aktuatoren opererer inne i det perforerte røret.

19. Piezoelektrisk pumpeenhet ifølge krav 15, videre omfattende et perforert rør skrudd i gjenger inn på et aktuatorhode og et pumpehode, der den piezoelektriske aktuatoren opererer inne i det perforerte røret.