NO321220B1 - Fremgangsmate og anordning for beskyttelse av enheter bestaende av elektroniske komponenter - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og anordning for beskyttelse av enheter bestående av elektroniske komponenter, som angitt i innledningen til de respektive selvstendige patentkrav 1 og 5.

Styring og kontroll av eksempelvis undersjøiske ventiler er svært viktig ved utvinning av olje og gass til havs. Dette har vanligvis blitt besørget ved hjelp av hydrauliske innretninger, men i den senere tid er det også kommet i bruk elektrisk drevne aktuatorer med dertil hørende kontrollelektronikk. Et eksempel på denne teknikken er beskrevet i norsk patent 312376.

Fremgangsmåten og anordningen som er beskrevet i denne publikasjonen virker trolig som tilsiktet. I publikasjonen nevnes at motorene kan fylles med en olje slik at de kan være trykkompensert for bruk på store vanndyp. Det nevnes imidlertid intet om at kontrollenhetene kan være anbragt i oljefyllte trykkompenserte kapslinger, og det fremstår således som nærliggende at man har benyttet vanlige kjente kapslinger. Slike kapslinger skal ivareta et trykk på 1 atmosfære, og isolasjonselementet er luft eller gass. Kapslingene vil derfor måtte være solid konstruert og dimensjonert, spesielt ettersom havdypet de skal benyttes på øker. Dette gir i mange tilfeller en uhensiktsmessig tung og stor kapsling. Da kravene til at elementer som benyttes undervanns stadig øker med tanke på mulighet for utskiftning, medfører dette at vekt og størrelse er mer kritisk enn ved tidligere bruk. Videre er risikoen for lekkasje et problemområde.

Til ytterligere belysning av kjent teknikk nevnes GB-2345387 som beskriver et elektromekanisk styreelement i et brønnboresystem, og der en motor er omsluttet av et dielektrisk medium og utsatt for trykk ved hjelp av trykkompensator. Elektronikk for styring av motor er anbrakt i et separat kammer som ikke er trykkompensert og derfor må være konstruert for å motstå det eksterne trykket, og er dessuten beskrevet som væsketett. Dette krever trykkmotstandige gjennomføringer mellom motor og elektronikk.

Videre nevnes DE-3642727 som beskriver en undersjøisk motordrevet pumpe som består av en elektrisk motor og drivelektronikk for å styre denne. Løsningen angir en kapsling som er trykkresistent, men som ikke er utstyrt med trykkompensator. Derfor blir ikke elektronikken utsatt for trykk. Elektronikken kan være plassert i et dielektrisk medium i den hensikt å øke elektronikkomgivelsenes kjøleegenskaper.

Oppfinnelsen har til hensikt å avhjelpe manglene ved beskyttelsen av de kjente elektroniske kontroll/styreenhetene.

Et formål med oppfinnelsen er således å gi mulighet for å benytte mindre og lettere kapslinger.

Et annet formål er å redusere faren for lekkasje i kapslingen, samt minske risikoen for umiddelbar skade dersom en lekkasje skulle oppstå.

Et ytterligere formål er å gi elektronikkomponentene bedre kjøling, noe som er svært fordelaktig i forbindelse med motordrift.

De ovennevnte formålene og andre iboende fordeler oppnås med en fremgangsmåte og anordning av den innledningsvis nevnte art, som er kjennetegnet ved trekkene i karakteristikken til de respektive selvstendige patentkrav 1 og 5.

Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkravene.

Oppfinnelsen skal nå beskrives under henvisning til tegningene hvis eneste figur 1 viser skjematisk en kapsling som inneholder enhetene som skal beskyttes.

På tegningen angir henvisningstallet 1 selve kapslingen. Denne inneholder en elektrisk drivmotor omfattende stator 2 og rotor 3 samt tilhørende drivelektronikk 4 og kontrollelektronikk 5. På kapslingen 1 er det videre anordnet en konnektor 6 for strømforsyning til kontrollelektronikken 5, drivelektronikken 4 og fra denne til statoren 2, antydet med piler på figuren. Motoren kan være en i og for seg kjent servomotor hvor rotoren er utstyrt med permanentmagneter. Likeledes kan så vel drivelektronikken 4 som kontrollelektronikken 5 være i og for seg kjente. I kapslingsveggen er det tilveiebragt en trykkompensator 8. Hele det indre av kapslingen 1 er fylt opp med et hydraulisk, elektrisk isolerende medium 7.

Ved fremskaffelsen av elektronikkelementer vil det være nødvendig å velge komponenter som er slik utformet at de vil tåle det trykket de vil bli utsatt for. Dette vil medfører at enkelte komponenter som det ville vært naturlig å velge for bruk ved 1 atmosfæres trykk, må erstattes med mindre kommersielle komponenter. Eksempelvis vil ikke typiske elektrolyttkondensatorer kunne benyttes.

Det vil også måtte stilles spesielle krav til produksjonen da tilstedeværelse av luftlommer vil kunne gi fatale konsekvenser. Dette medfører eksempelvis at lakkering av elektronikkort vil måtte foregå i vakuumkammer.

Da enkelte av de valgte komponentene ventelig ikke vil være trykktestet av produsenten, betyr dette at hver eneste produserte enhet må gjennomgå en omfattende trykktest for kvalifisering.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for beskyttelse av enheter bestående av elektroniske komponenter eller enheter som benyttes for å drive og/eller kontrollere elektriske motorer som brukes i undervannssammenheng, hvilke enheter anordnes i en kapsling (1) utstyrt med konnektor (6) for strømforsyning, karakterisert ved å utjevne trykket inne i kapslingen (1) med trykket utenfor ved å forsyne kapslingen (1) med en trykkompensator (8) og anbringe denne i en kapslingsvegg, å la kapslingen (1) omslutte en eller flere motorer (2,3) med tilhørende driv- og kontrollelektronikk (4,5) og å fylle opp kapslingen (1) med et hydraulisk, elektrisk isolerende medium (7).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved å velge elektronikkenheter (4,5) som er spesielt konstruert, produsert og testet for å kunne fungere under omgivelsene og trykket inne i kapslingen (1).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert v e d at det isolerende mediet (7) er en olje.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert v e d at det isolerende mediet (7) er et dielektrisk medium.

5. Anordning for beskyttelse av enheter bestående av elektroniske komponenter eller enheter som benyttes for å drive og/eller kontrollere elektriske motorer som brukes i undervannssammenheng, hvilke enheter er anordnet i en kapsling (1) som er utstyrt med en eller flere konnektorer (6) for strømforsyning, karakterisert ved at kapslingen (1) er utstyrt med en trykkompensator (8) i en kapslingsvegg for utjevning av trykket inne i kapslingen (1) med trykket utenfor, at en eller flere motorer (2,3) med tilhørende driv- og kontrollelektronikk (4,5) er omsluttet av kapslingen (1), og at kapslingen (1) er fylt opp med et hydraulisk, elektrisk isolerende medium (7).

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at motoren(e) er av servomotor-type.

7. Anordning ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at elektronikkenhetene (4,5) er anordnet på kort som er lakkert i vakuumkammer.

8. Anordning ifølge et av kravene 5-7, karakterisert ved at hver produsert elektronikkenhet er trykktestet.