NO328190B1 - Undervanns hydraulisk system - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse omhandler en anordning til styring av en undervanns hydraulisk aktuator (30), omfattende en pumpe (18) som er innrettet til å tilføre fluid under trykk til en akkumulator (24), en tilførselsledning (22) som forbinder akkumulatoren med aktuatorens (30) ene side og en returledning (16) som forbinder aktuatorens (30) andre side med pumpens inngangsside.

I frittstående undervanns hydraulikksystemer kan det være vanskelig å opprettholde et tilstrekkelig trykk i systemet, spesielt på retursiden. Dette er systemer hvor en lokal pumpe sørger for å tilveiebringe det nødvendige trykk i det lokale system. Det kan vise til vårt patent nr. 322 680 som omhandler et slikt system. Dette patentet beskriver en frittstående modul med en elektrisk motor og en pumpe som er tilknyttet en lokal forsyning av hydraulikkfluid og som tilveiebringer hydraulisk trykk til en ventilaktuator.

Slike systemer kan være sårbare for at sjøvann kommer inn i systemet. Det kan også oppstå lekkasjer som det er vanskelig å kompensere for da det ikke er hydraulikkforbindelse til overflaten. Videre er det ønskelig å kunne justere for volumendringer i retursiden og kunne justere for volumendringer på retursiden når aktuatoren kjøres.

I norsk patent nr. 309 737 er vist et hydraulisk system med en anordning som tar opp volumforandringer når aktuatorene kjøres slik at returlinjen blir i stand til å håndtere volumforandringer. Dette systemet omfatter en hydraulisk forbindelse til overflaten og er således ikke et frittstående system.

Foreliggende oppfinnelse er en videreutvikling av ovennevnte patent og er spesielt innrettet til bruk ved frittstående hydraulikkforsyningssystemer.

US 3921500 omhandler et kontrollsystem for en undervanns aktuator som omfatter to akkumulatorer som kan veksle mellom å være kilde til trykkfluid og henholdsvis returfluid. Når trykkfluid fra den første akkumulator benyttes til å drive aktuatoren vil trykkfluidet strømme aktuatoren og returfluidet vil strømme til den andre akkumulatoren. Når kammeret i den andre akkumulator er fylt opp vil ventiler slås om slik at denne akkumulatoren nå vil inneholde kildefluid. Akkumulatorene er påsatt trykkgass for å holde trykket oppe. Trykkgassen forsynes av et reservoar som trykkes opp med en kompressor. I tillegg er anordnet en ytterligere akkumulator som er innrettet til å holde et gitt trykk i returlinjen.

Kompressoren er anordnet for å gi et gitt trykk i akkumulatorene. Kompressoren er også anordnet for å gi et gitt trykk i den ytterligere akkumulatoren for å opprettholde trykket i returlinjen. Denne akkumulatoren fungerer kun som et (reserve) ekspansjonskammer. Trykket i returlinjen ønskes holdt på atmosfæretrykk noe som kan medføre inntrengning av vann i hydraulikksystemet.

Formålet med oppfinnelsen er således å kunne opprettholde et trykk i de hydrauliske linjer til enhver tid i et system som ikke har hydraulisk forbindelse med overflaten. Dette oppnås ved at anordningen omfatter en trykkomformer med et lavtrykkskammer som kommuniserer med returledningen og et høytrykkskammer som kommuniserer med tilførselsledningen, for å opprettholde et trykk i returledningen, hvilket trykk er proporsjonalt med trykket i tilførselsledningen.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til vedlagte eneste figur 1 som skjematisk viser et hydraulisk flytdiagram. Systemet omfatter en trykkomformer 10. Denne har en lavtrykksside 12 med et stempel 13 og en høytrykksside 14 med et stempel 15. Dette er en type innretning som er vanlig kjent for en fagmann og det henvises til nevnte norske patent nr. 309 737 for en nærmere beskrivelse, Lavtrykkssiden 12 er forbundet med en retur hydraulikkledning 16 som er forbundet med inntakssiden av en pumpe 18 og en linje 17 som står i forbindelse med et returkammer 20 i en hydraulisk stempelaktuator 30. Høytrykkssiden 14 er forbundet med en tilførselsledning 22 for hydraulikk som i sin tur er forbundet med en akkumulator 24 og en linje 25 som står i forbindelse med utgangssiden av pumpen 18. En enveisventil 26 er anordnet i linjen 25. Akkumulatoren er på vanlig kjent måte fylt med en inert gass, så som nitrogen, for å opprettholde et trykk i akkumulatoren.

Pumpen 18 er i en foretrukket utførelse av oppfinnelsen drevet av en elektrisk motor 19 som kan forsynes med kraft fra et lokalt batteri (ikke vist) eller via en navlestreng fira overflaten.

Aktuatoren 30 er fordelaktig forsynt med en fjær 36 slik at stempelet går til en feilsikker stilling når hydraulikktrykket blir borte. Denne stilling er normalt stillingen hvor den tilhørende ventil er lukket og er en normal utførelse på aktuatorer brukt i undersjøiske ventil trær for utvinning av olje aller gass.

Videre er det i systemet anordnet en kontrollventil 40 som er sjaltbar mellom to stillinger. Tilførselslinjen 22 samt en linje 28 som er forbundet med returkammeret 20 er forbundet med den ene side av kontrollventilen mens en linje 32 forbinder et tilførselskammer 34 med den andre siden av ventilen 40.

Det kan være anordnet en kontakt 42 for etterfylling av fluid i systemet. En fjernstyrt undervannsfarkost (ROV) vil kunne benyttes til dette.

Kontrollventilen er sjaltbar mellom to stillinger. I den stilling som er vist på tegningen står returkammeret 20 og tilførselskammeret 34 i forbindelse med hverandre. Trykket på begge sider av aktuatorstempelet er dermed balansert og fjæren vil da medføre at stempelet skyves mot venstre, noe som tilsvarer at ventilen er lukket. Trykkomformeren vil sørge for at trykket i returlinjen 16, og dermed kammeret 20, holdes på et gitt nivå. Et eventuelt trykkfall på grunn av lekkasjer vil medføre at lavtrykksstempelet 13 vil forskyve seg nedover for å opprettholde trykket i returlinjen 16. Dette vil også medføre at trykket i forsyningslinjen faller. Men når trykket i akkumulatoren faller under et gitt nivå vil pumpen startes for å heve trykket opp igjen.

Når kontrollventilen sjaltes til sin andre stilling vil høytrykksfluid strømme til trykksiden 34 av aktuatoren 30 og skyve ventilspindelen mot høyre, noe som normalt vil medføre at den tilhørende ventilen åpnes. Fluidet i returkammeret 20 vil med dette strømme igjennom linjen 16 til lavtrykkskammeret 12 i trykkforsterkeren. Dersom trykket i akkumulatoren ikke er tilstrekkelig til å drive aktuatoren vil pumpen, som beskrevet ovenfor, starte opp på signal.

Claims (8)

1. Anordning til styring av en undervanns hydraulisk aktuator (30), omfattende en pumpe (18) som er innrettet til å tilføre fluid under trykk til en akkumulator (24), en tilførselsledning (22) som forbinder akkumulatoren med aktuatorens (30) ene side og en returledning (16) som forbinder aktuatorens (30) andre side med pumpens inngangsside, karakterisert ved at den omfatter en trykkomformer (10) med et lavtrykkskammer (12) som kommuniserer med returledningen (16) og et høytrykkskammer (14) som kommuniserer med tilførselsledningen (22), for å opprettholde et trykk i returledningen, hvilket trykk er proporsjonalt med trykket i tilførselsledningen.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at aktuatoren omfatter en returfjær (36).

3. Anordning som angitt i krav l, karakterisert ved at pumpen er drevet av en elektrisk motor (19).

4. Anordning som angitt i krav l, karakterisert ved at den omfatter en kontrollventil (40).

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at kontrollventilen har en første stilling hvor aktuatorens to sider er forbundet med hverandre.

6. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at kontrollventilen (40) har en andre stilling hvor akkumulatoren er forbundet med aktuatorens første side.

7. Anordning som angitt i krav l, karakterisert ved at pumpen (18) er innrettet til å opprettholde et minimumstrykk i akkumulatoren (24)

8. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at trykkomformeren (10) er innrettet til å holde trykket i returlinjen høyere enn omgivelsestrykket.