NO340090B1 - Aktuatoranordning og fremgangsmåte for styring av en aktuatoranordning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en aktuatoranordning for å forskyve en reguleringsanordning. En slik reguleringsanordning kan f.eks. være en ventil, en sluseventil, en såkalt utblåsningsventil eller en annen reguleringsmekanisme som brukes på det område som gjelder produksjon av olje og naturgass, spesielt på det maritime område. En slik reguleringsanordning er forsynt med et passende aktuatorelement som er innrettet for å bli forskjøvet av aktuatoranordningen for å forskyve f.eks. en ventil som en reguleringsanordning til den åpne eller til den lukkede stillingen.

Aktuatoranordningen omfatter minst en motor/gir-enhet og en gjenget drivanordning, spesielt et rullelagerspindeldrev som kan opereres ved hjelp av motor/gir-enheten og som omfatter en gjenget spindel og en skruemutter for å forskyve reguleringsanordningen mellom en fremført posisjon og en tilbaketrukket posisjon. I tillegg omfatter aktuatoranordningen en posisjonsholdeanordning som holder den oppnådde posisjonen til den gjengede spindelen. Denne posisjonsholdeanordningen hindrer spesielt den gjengede spindelen fra å returnere automatisk fra den frembrakte posisjonen.

EP 1 281 111 B1 beskriver en slik aktuatoranordning og en fremgangsmåte for drift av aktuatoranordningen. Posisjonsholdeanordningen er definert av en sløyfefjær eller voluttfjær som er anordnet mellom en koplingshylse og en ring-formet skulder på aktuatoranordningen. Denne sløyfefjæren tillater på den ene side en rotasjon av koplingshylsen i den fremførte retningen av rotasjonsspindelen, mens et returdreiemoment på den annen side, som påføres rotasjonsspindelen av reguleringsanordningen, blir tatt opp av volutt-fjæren. Den gjengede spindelen kan bare trekkes tilbake fra den frembrakte posisjonen når den respektive sløyfefjæren er blitt frigjort.

En ytterligere volutt-fjær blir videre vanligvis brukt, som blir komprimert mens den gjengede spindelen blir forskjøvet til den posisjonen som skal oppnås, og som vil tilbakestille reguleringsanordningen til en sikker stilling, spesielt hvis kraftforsyningen til motor/utvekslingsenheten skulle svikte, hvor en slik trygg posisjon i tilfelle av en ventil, f.eks. er en lukket posisjon.

I det hele er den kjente aktuatoranordningen godt tilpasset å bli brukt spesielt under vannoverflaten for reguleringsanordninger av vedkommende type, slik som ventiler, strømningsreguleringsventiler eller lignende, og om respektive komponenter, slik som motor/utvekslingsenheten, skulle svikte, muliggjør den også sviktsikker drift.

Foreliggende oppfinnelse forenkler den konstruksjonsmessige utformingen og driften av en slik aktuatoranordning slik at denne aktuatoranordningen vil bli mindre kostbar og slik at sviktsikkerheten til systemet det gjelder, samtidig vil bli opprettholdt.

Trekk som angitt i henholdsvis krav 1 og 12 kan f.eks. gi slike fordeler.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er posisjonsholdeanordningen direkte forbundet med en motoraksel i motor/gir-enheten for å påføre et holdende dreiemoment. På grunn av denne direkte forbindelsen er det ikke lenger nødvendig å anordne forskjellige hylser som blir understøttet inne i aktuatoranordningen slik at én av dem er festet mot rotasjon og at den andre er roterbar, idet de ytre overflatene til hylsene er innbyrdes forbundet ved hjelp av en passende voluttfjær som virker som en posisjonsholdeanordning. Den roterbare hylsen har opp til nå hvert roterbart forbundet med henholdsvis motor/gir-enheten og gjengedrevet, de ytre overflatene til denne hylsen som er påført en voluttfjær som er implementert som en sløyfefjær og som med mindre den blir frigjort, hindrer den gjengede spindelen fra å bli beveget bort fra den oppnådde posisjonen.

Posisjonsholdeanordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse virker i stedet direkte på motorakselen og kan implementeres på forskjellige måter for å påføre et tilstrekkelig holdedreiemoment.

En mulighet for å realisere en slik posisjonsholdeanordning er en elektrisk motor i motor/gir-enheten som kan drives med holdestrøm. På denne måten blir den elektriske motoren som i prinsippet forskyver den gjengede spindelen via girmekanismen og skruemutteren, direkte brukt som en posisjonsholdeanordning. Ved hjelp av den respektive holdestrømmen holder den elektriske motoren den gjengede spindelen statisk ved dens oppnådde posisjon.

En annen mulighet for å realisere posisjonsholdeanordningen i henhold til

foreliggende oppfinnelse er en skrittmotor som er forbundet med motorakselen på en bevegelsesoverførende måte. Spesielt når den elektriske motoren er blitt koplet til den strømløse tilstanden, vil skrittmotoren være i stand til å holde motorakselen, og følgelig den gjengede spindelen ved den oppnådde posisjonen, mens når strømmen flyter, vil den også være i stand til å forskyve den gjengede spindelen

fra den oppnådde posisjonen til den fremførte posisjonen eller den tilbaketrukne posisjonen.

En enkel mulighet for å opprette en bevegelsesoverførende forbindelse mellom skrittmotoren og motorakselen, kan ses i en konstruksjonsmessig utforming hvor motorakselen har påmontert minst et første tannhjul som er i inngrep med et annet tannhjul anordnet på en skrittmotoraksel. Dette gjør det mulig for skrittmotoren og dens motoraksel å være anordnet parallelt atskilt i forhold til hverandre med motorakselen til den elektriske motoren, hvorved den avstand som er nødvendig inne i aktuatoranordningen, vil være forholdsvis liten.

En ytterligere realisering av en respektiv posisjonsholdeanordning i henhold til foreliggende oppfinnelse er en blokkeringsanordning for en motoraksel, slik som en lås, en brems eller lignende, som også virker direkte på motorakselen til den elektriske motoren.

For å drive en slik blokkeringsanordning for en motoraksel på en enkel måte, kan motorblokkeringsanordningen drives elektrisk.

For å forskyve den gjengede spindelen fra den oppnådd posisjonen blir det respektive holdende dreiemomentet redusert i samsvar med foreliggende oppfinnelse, hvorved den gjengede spindelen og følgelig reguleringsanordningen kan forskyves ved å rotere motorakselen, spesielt aktivt ved hjelp av den elektriske motoren. Når den gjengede spindelen blir påvirket av reguleringsanordningen, på en passende måte, blir det også mulig å tilbakestille, når det holdende dreiemomentet er blitt redusert, den gjengede spindelen fra den oppnådde posisjonen hovedsakelig ved hjelp av reguleringsanordningen. Hvis den oppnådd posisjonen f.eks. er den fremførte posisjonen, kan denne tilbakestillingen til den tilbaketrukne posisjonen utføres ved å påføre et passende trykk på den gjengede spindel ved hjelp av reguleringsanordningen. Hvis den oppnådde posisjonen imidlertid er den tilbaketrukne posisjonen, kan tilbakestilling til den frem-førte posisjonen bevirkes ved å påføre en passende trekkraft på den gjengede spindelen ved hjelp av reguleringsanordningen.

I tillegg vil det være fordelaktig hvis den elektriske motoren, om nødvendig, er innrettet for å bli koplet til generatormodus for å generere effekt når den gjengede spindelen blir tilbakestilt fra den oppnådde posisjonen. Den effekten som genereres kan brukes til å drive andre elektriske anordninger i aktuatoranord ningen eller til lagring av kraft. Én mulighet for å benytte denne kraft, er at et signal kan sendes til en fjerntliggende stasjon ved hjelp av den kraft som er generert av den elektriske motoren i generatormodus. Dette vil selvsagt bare være mulig når minst én linje som fører til det fjerntliggende stedet, fremdeles er intakt.

Drift av den elektriske motoren i generatormodus har samtidig den virkning at forskyvningshastigheten til den gjengede spindelen vil bli redusert til en aksep-terbar hastighet når det holdende dreiemomentet er blitt redusert.

Den spillvarmen som produseres når kraften blir generert, kan føres til omgivelsene og spesielt til vannet i tilfellet av maritime aktuatoranordninger.

En fordelaktig utførelsesform av den elektriske motoren kan ses i en implementering av den elektriske motoren som en likestrømsmotor uten børster. I denne forbindelse skal det i tillegg tas hensyn til at den elektriske motoren kan omfatte to eller flere enkeltmotorer av redundansgrunner.

Bortsett fra aktuatoranordningen som er forsynt med volutt- og sløyfefjærer, er aktuatoranordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse i stand til å overføre trykk så vel som trekk-krefter. Når de ovennevnte fjærene blir brukt, kan den gjengede spindelen og følgelig reguleringsanordningen alltid forskyves i bare én retning, dvs. at de overførte kreftene spesielt er trykk-krefter. Aktuatoranordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse som verken omfatter noen voluttfjærer og heller ikke noen sløyfefjærer, gir også mulighet for å bevege f.eks. den gjengede spindelen fra den fremført posisjonen til den tilbaketrukne posisjonen, hvorved en respektiv trekk-kraft vil bli påført reguleringsanordningen. Det skulle ikke være nødvendig å si at det også vil være mulig å bevege den gjengede spindelen fra den tilbaketrukne stillingen til den fremførte stillingen for å overføre en passende trykk-kraft på reguleringsanordningen.

Hvis kraftforsyningen til aktuatoranordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse skulle svikte, vil automatisk tilbakestilling fra den oppnådde posisjonen finne sted, i det minste i tilfeller hvor den respektive tilbakestillingskraften blir påført av reguleringsanordningen. Dette gjelder f.eks. tilfeller hvor en såkalt sluseventil blir betjent som en reguleringsanordning ved hjelp av aktuatoranordningen. I tilfelle med en slik sluseventil, vil en ventilsleide på det område som gjelder produksjon av råolje, bli påvirket av et respektivt borehullstrykk slik at det vil presse sluseventilen inn i den lukkede stillingen og følgelig den gjengede spindelen inn i den tilbaketrukne posisjonen, mot omgivelsestrykket som avhenger av den gjeldende vanndybden. Når den elektriske motoren svikter, vil denne tilbakestillingen finne sted f.eks. i generatormodusen til den elektriske motoren slik at den kraften som genereres i denne modusen, i tillegg kan brukes til å overføre et respektivt nødsignal til den fjerntliggende stasjonen. Hvis imidlertid alle forbindel-seslinjene mellom aktuatoranordningen og den fjerntliggende stasjonen skulle være avbrutt, noe som svarer til en fullstendig avbrytelse av kraftforsyningen til aktuatoranordningen, vil det i det minste være mulig å tilbakestille den gjengede spindelen til den tilbaketrukne posisjonen i tilfelle av egnede trykkforhold mellom borehullstrykket og det omgivende trykket.

Hvis omgivelsestrykket imidlertid er lik eller høyere enn borehullstrykket, vil den gjengede spindelen ikke blir tilbakestilt i tilfelle med slike sluseventiler.

Dette gjelder spesielt såkalte stammebalanserte sluseventiler som inn-befatter en ventilsleide hvor de samme kreftene virker på begge sider i retning av forskyvningen. Ventilsleiden er i dette tilfelle ikke i kontakt med sjøvann, men er anordnet i et oljefylt kammer, idet respektive kamre på begge sider av ventilsleiden er forbundet og trykk-kompensert. Brukt for et slikt arrangement må aktuatoranordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse bare overvinne friksjonskreftene slik at den kraft som er nødvendig, vil være redusert i betydelig grad. I tilfelle med kraftsvikt eller hvis andre komponenter, spesielt den elektriske motoren i aktuatoranordningen, skulle svikte, vil imidlertid den gjengede spindelen forbli ved den oppnådde posisjonen og automatisk lukking av ventilen vil ikke være mulig.

I det følgende vil fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen bli forklart i detalj på grunnlag av tegningsfigurene, hvor: Fig. 1 viser et langsgående snitt gjennom en første utførelsesform av en aktuatoranordning i henhold til foreliggende oppfinnelse, innbefattende en såkalt "stammebalansert sluseventil" som en reguleringsanordning; Fig. 2 viser en forstørret representasjon av aktuatoranordningen i henhold til fig. 1 uten reguleringsanordningen, og Fig. 3 viser en langsgående seksjon, svarende til fig. 2, av en annen utførelsesform av en aktuatoranordning i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 viser et langsgående snitt gjennom en første utførelsesform av en aktuatoranordning 1 som er forsynt med tverrflenser på en reguleringsanordning 2 i form av en såkalt "stammebalansert sluseventil". En slik stammebalansert sluseventil 17 tjener som en reguleringsanordning 2 for å regulere f.eks. strømmingen av råolje gjennom en rørledning 30. Ventilen omfatter en ventilsleide 28 som i retning av forskyvningen er forbundet med stempelstenger 26, 27 på begge sine sider. Hver av disse stempelstengene ender i et stempelkammer fylt med et hydraulisk fluid. De respektive stempelkamrene er forbundet med hverandre ved hjelp av en trykk-kompenseringsledning 29 for det formål å trykk-kompensere. Minst ett av stem pelkam rene er tilordnet en kompensator 25 med hydraulisk fluid.

Én av stempelstengene 26 er, i forskyvningsretningen 42 forbundet med aktuatoranordningen 1 i henhold til foreliggende oppfinnelse via et koplings-element 24. Aktuatoranordning 1 omfatter to huskomponenter 33 og 34, jevnfør også fig. 2 og 3. Huskomponenten 34, som er plassert direkte ved siden av reguleringsanordningen 2, er forsynt med en gjenget drivanordning 4 som omfatter minst én gjenget spindel 5 og en skruemutter 6. Skruemutteren 6 er understøttet i huset og skruefestet til forbindelseshylsen 35. Hylsen 21 med føringsslissen 22 tjener som en antirotasjonsenhet for å beskytte den gjengede spindelen 5 mot rotasjon, og er festet til huskomponenten 34. Den gjengede spindelen 5 strekker seg gjennom skruemutteren 6. Enden av den gjengede spindelen 5 som vender mot reguleringsanordningen 2, kan være utformet med en gjenget spindel-forlengelse 23 via et forbindelseselement 39. Denne gjengede spindelforlengelsen 23 ender i koplingselementet 24 og rager ut forbi huskomponenten 34.

Det gjengede spindeldrevet er et rullelager-spindeldrev.

På fig. 1 er den gjengede spindelen 5 anordnet ved en tilbaketrukket posisjon 8 hvor den gjengede spindelen 5 blir forskjøvet til venstre på fig. 1 til den maksimalt mulige utstrekningen.

Forbindelseselementet 39 har på begge sine sider to radialt utad ragende føringselementer 43 som er innrettet for å bli beveget langs føringsslisser 22 som strekker i retning av forskyvningen 42.

Skruemutteren 6 er roterbart forbundet med en koplingshylse 35, som, ved hjelp av passende lagringsmidler blir understøttet radialt utover i huskomponenten 34, slik at den er roterbar. Koplingshylsen 35 har sin lukkede ende som er lokali-sert motsatt av skruemutteren 6, forbundet med en girmekanisme 20 i en motor/ girenhet 3. Denne motor/gir-enheten er anordnet inne i huskomponenten 33, jevnfør også fig. 2.

Girmekanismen 20 er implementert som et såkalt harmonisk drev. Det er imidlertid også mulig å bruke visse andre girmekanismer, f.eks. et planetgir. Et harmonisk drev omfatter normalt tre deler. En sylindrisk deformerbar fleksikile 37 er forbundet med koplingshylsen 35 slik at den er festet mot rotasjon i forhold til denne. En sirkulær kile 38 er forbundet med huskomponenten 34 gjennom en flens. Den sirkulære kilen 38 er i inngrep med fleksikilen 37 via et par tenner. Den indre omkretsen til fleksikilen 37 er i kontakt med en elliptisk skive eller bølge-generator 36. Bølgegeneratoren 36 er anordnet på motorakselen 10 slik at den er festet mot rotasjon i forhold til denne. Motorakselen 10 er innrettet for å bli rotert av en elektrisk motor 11, som omfatter to individuelle elektriske motorer 18 og 19 av redundansgrunner.

De enkelte elektriske motorene 18, 19 er implementert som børsteløse likestrømsmotorer. En hvilken som helst egnet likestrøms- eller vekselstrømsmotor er imidlertid innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse.

En kompensator 25 er anordnet ved siden av minst én av de individuelle elektriske motorene 18. Kompensatoren blir brukt til trykk-kompensasjon mellom den oljefylte aktuatoranordningen 1 og omgivelsene, dvs. vannet. Størrelsene som kompenseres, er det hydrostatiske trykket (vanndybden) så vel som temperatur-og/eller volumvariasjoner. (Kompensator: sjøvann på én side, olje fra aktuatoranordningen 1 på den annen side). Kompensatoren er ikke fylt med olje, men åpen mot sjøvannet.

Et sensorelement 32 strekker seg gjennom motorakselen 10 og opp til og inn i den gjengede spindelen 5, idet sensorelementet er forbundet med en posisjonssensor 31 på én side. Sensorelementet 32 tjener til å bestemme posisjonen til den gjengede spindelen 5, når den gjengede spindelen blir forskjø-vet mellom sin tilbaketrukne posisjon 8 i henhold til fig. 1 og sin fremførte posisjon 7, jevnfør også fig. 2. Sensorelementet 32 er i stand til å sample innsiden av den gjengede spindelen 5 magnetisk, elektrisk eller på annen måte, og å bestemme, ved hjelp av denne samplingen, den relative posisjonen mellom sensorelementet 32 og den gjengede spindelen 5 ved hjelp av posisjonssensoren 31.

Informasjonen i forbindelse med den respektive posisjonen så vel som ytterligere styre- og datasignaler kan overføres ved hjelp av en forbindelseslinje, til en fjerntliggende stasjon 16, f.eks. på havoverflaten.

Fig. 2 viser en forstørret representasjon av aktuatoranordningen 1 i henhold til fig. 1 hvor reguleringsanordningen 2 ikke er skissert. Identiske henvisningstall identifiserer identiske komponenter på alle figurene og en del av henvisnings-tallene er bare forklart i forbindelse med én figur.

Det skal her i tillegg påpekes at den stammebalanserte sluseventilen 17 i henhold til fig. 1 bare er vist som et eksempel blant andre reguleringsanordninger 2. Andre reguleringsanordninger er en sluseventil uten trykk-kompensering, en strømmingsreguleringsventil, en utblåsingssikring eller andre reguleringsmekanis-mer som brukes i forbindelse med produksjon av gass og råolje, spesielt på hav-bunnen eller i det minste under havoverflaten. Aktuatoranordningen kan imidlertid også brukes i forbindelse med ikke-maritime enheter av den foreliggende type.

Fig. 2 viser spesielt koplingselementet 24 ved den fremførte posisjonen 7, hvor posisjonen analogt også gjelder den gjengede spindelforlengelsen 23, forbindelseselementet 39 eller den gjengede spindelen 5.

Gjengedrevet 4 omfatter den gjengede spindelen 5 og skruemutteren 6; skruemutteren 6 er forbundet med forbindelseshylsen 35 slik at den er festet mot rotasjon i forhold til denne, idet forbindelseshylsen 35 er roterbar i forhold til huskomponenten 34 via den roterende lageranordningen 41. Skruemutteren 6 er roterbar i det indre av hylsen 21.

Girmekanismen 20 er også vist i en forstørret representasjon på fig. 2, slik at det tydeligere kan ses hvordan bølgegeneratoren 36, fleksikilen 37 og den sylindriske sirkulærkilen 38 samvirker.

Motorakselen 10 blir påvirket av de to individuelle elektriske motorene 18, 19 i form av børsteløse likestrømsmotorer. Når den gjengede spindelen 5 når en oppnådd posisjon hvor den blir utsatt for trykk eller trekk-krefter, spesielt fra reguleringsanordningen 2, vil disse trykk- eller trekk-kreftene bli kompensert ved hjelp av en holdestrøm i den elektriske motoren 11 som omfatter de individuelle elektriske motorene 18 og 19. Når den gjengede spindelen 5 skal trekkes tilbake fra den oppnådde posisjonen, vil holdestrømmen først bli redusert og deretter vil den gjengede spindelen 5 i henhold til kravene blir beveget bort fra den oppnådde posisjonen ved hjelp av den elektriske motoren 11. Det er imidlertid også mulig at i tilfelle av en anvendelse av egnede trykk- eller trekk-krefter gjennom reguleringsanordningen 2, i en tilstand hvor den elektriske motoren 11 er effektløs, dvs. når holdestrømmen er blitt redusert, at den gjengede spindelen 5 automatisk vil bli beveget bort fra den oppnådde stillingen. Dette vil spesielt være fordelaktig i tilfeller hvor en utilsiktet kraftavbrytelse ikke lenger gjør det mulig for den elektriske motoren 11 å operere, slik at det likevel blir mulig å bevege den gjengede spindelen bort fra den oppnådde stillingen og for derved å muliggjøre f.eks. en lukking av ventilen. Hvis den gjengede spindelen 5 imidlertid ikke blir påvirket av slike trykk- eller trekk-krefter, jevnfør f.eks. den stammebalanserte sluseventilen 17 i henhold til fig. 1, vil den i dette tilfelle forbli ved den oppnådde posisjonen.

Den elektriske motoren 11 og den respektive holdestrømmen tjener i denne forbindelse som posisjonsholdende anordninger 9.

Det som ikke er vist på fig. 2, er en alternativ utførelsesform av en slik posisjonsholdende anordning 9 som er hovedsakelig uavhengig av den elektriske motoren 11. En slik posisjonsholdende anordning 9 er f.eks. en anordning for blokkering av motorakselen, slik som en lås, en brems eller lignende, som virker direkte på motorakselen 10. Denne blokkeringsanordningen kan være elektrisk drevet. Ved å frigjøre låsen eller bremsen vil det så bli mulig å bevege den gjengede spindelen 5 bort fra den respektive oppnådde posisjonen. En slik oppnådd posisjon er f.eks. i tilfelle av en sluseventil uten trykk-kompensasjon, en åpen posisjon for ventilen som er et resultat av en forskyvning av den gjengede spindelen 5 til den fremførte posisjonen 7. Det er imidlertid også mulig at den åpne posisjonen til ventilen blir oppnådd ved å forskyve den gjengede spindelen 5 til den tilbaketrukne posisjonen 8; i dette tilfelle vil den gjengede spindelen hovedsakelig har påført trekk-krefter i stedet for trykk-krefter, ved hjelp av reguleringsanordningen 2.

Fig. 3 viser en annen utførelsesform av en aktuatoranordning 1; denne representasjonen svarer til representasjonen i henhold til fig. 2. Den eneste forskjellen mellom utførelsesformene er en realisering av den posisjonsholdende anordningen 9 ved hjelp av en skrittmotor 12. Et passende holdedreiemoment som virker direkte på motorakselen 10 for å opprettholde den oppnådde posisjonen til den gjengede spindelen 5, kan i dette tilfelle akkurat som i tilfellet med blokkeringsanordningen for motorakselen, være påført av henholdsvis skrittmotoren 12 og blokkeringsanordningen når den elektriske motoren 11 er strømløs.

Skrittmotoren 12 er anordnet parallelt og i avstand i forhold til motorakselen 10. På en motorakselende, som vender bort fra girmekanismen 20, er et første tannhjul 13 anordnet slik at det er festet mot rotasjon i forhold til akselen. Dette tannhjulet 13 er i inngrep med et annet tannhjul 15 via et mellomliggende tannhjul 40. Det andre tannhjulet 15 er anordnet på en skrittmotoraksel 14 slik at det er festet mot rotasjon i forhold til denne. Rotasjon av motorakselen 10 for å forskyve den gjengede spindelen 5 til den respektive oppnådde posisjonen, blir realisert ved å aktivere den elektriske motoren 11. Det holdende dreiemomentet som virker på motorakselen 10, blir imidlertid direkte påført av skrittmotoren 12 via respektive tannhjul. Bare når denne skrittmotoren 12 er blitt aktivert, kan det holdende dreiemomentet reduseres, og den gjengede spindelen 5 kan beveges bort fra den oppnådde posisjonen.

I det følgende, vil virkemåten til aktuatoranordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse bli forklart kort på grunnlag av figurene.

I tilfellet med aktuatoranordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse er det på ingen måte nødvendig å komprimere en voluttfjær eller en sløyfefjær under forskyvning av den gjengede spindelen, eller å frigjøre en slik fjær, f.eks. for å tilbakeføre den gjengede spindelen til den tilbaketrukne posisjonen. I stedet er aktuatoranordningen i stand til å overføre trekk- så vel som trykk-krefter til den respektive reguleringsanordningen. Når den gjengede spindelen opptar den oppnådde posisjonen, vil den bli holdt av et holdende dreiemoment ved denne posisjonen. Dette holdende dreiemomentet kan f.eks. genereres av en passende holdestrøm i den elektriske motoren. Alternativt, vil det bli generert av skrittmotoren eller av blokkeringsanordningen for motorakselen. I de to sistnevnte tilfellene vil den elektriske motoren være effektløs.

Det holdende dreiemomentet hindrer en automatisk forskyvning av den gjengede spindelen fra den oppnådde posisjonen.

Hvis f.eks. en ventil som virker som en reguleringsanordning og som er åpen i den oppnådde posisjonen, må den gjengede spindelen være lukket, og kraftforsyningen til den elektriske motoren vil f.eks. bli avbrutt og det holdende dreiemomentet vil følgelig bli redusert. Dette gjelder analogt for skrittmotoren og blokkeringsanordningen for motorakselen.

Hvis et respektivt fluidtrykk i rørledningen 30, jevnfør fig. 1, skulle være høyere enn omgivelsestrykket til ventilsleiden, vil ventilen bli lukket automatisk når det holdende dreiemomentet er blitt redusert. I tilfelle med denne automatiske lukkingen er det mulig å drive den elektriske motoren 11 i en generatormodus og bruke den genererte kraften til f.eks. å overføre et signal til fjernstasjonen 16. Generatormodusen vil også ha den virkning at lukkehastigheten til ventilen vil bli redusert til en akseptabel hastighet.

Den genererte kraften kan, f.eks. i tilfellet med en utilsiktet avbrytelse av kraftforsyningen til den elektriske motoren og aktuatoranordningen 1, brukes til å sende denne meldingen forutsatt at minst én linje til den fjerntliggende stasjonen 16 fremdeles er intakt.

Hvis trykket i rørledningen 30 imidlertid ikke er høyere enn omgivelsestrykket, dvs. spesielt ikke høyere enn det hydrauliske trykket som virker på stempelstangen på ventilsiden, vil en automatisk tilbakestilling av ventilsleiden og følgelig av den gjengede spindelen 5 ikke finne sted; dette gjelder spesielt for en stammebalansert sluseventil. I dette tilfelle må ventilsleiden forskyves aktivt til den lukkede posisjonen av den elektriske motoren 11 ved hjelp av en forskyvning av den gjengede spindelen 5. Dette vil imidlertid ikke være mulig når kraftforsyningen til aktuatoranordningen er blitt fullstendig brutt. I dette tilfelle vil ventilen forbli i den åpne stillingen.

En annen spesiell fordel ved bruken av en stammebalansert sluseventil er at aktuatoranordningen 1 bare må overvinne de respektive friksjonskreftene, men ikke ytterligere hydrauliske krefter slik som borehullstrykket eller det hydrauliske trykket.

Fordeler ved aktuatoranordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse, er reduksjon av antall individuelle komponenter og den kompakte konstruksjonen. I tillegg vil aktuatoranordningen være mindre kostbar av disse grunner, og den kan monteres enklere, f.eks. på den respektive reguleringsanordningen ved treet eller lignende.

Selv om oppfinnelsen kan underkastes forskjellige modifikasjoner og alternative utforminger, har spesielle utførelsesformer blitt vist som eksempler på tegningene og er blitt beskrevet i detalj her. Det skal imidlertid forstås at oppfinnelsen ikke er ment å være begrenset til de spesielle formene som er beskrevet. Oppfinnelsen skal dekke alle modifikasjoner, ekvivalenter og alternativer som faller innenfor oppfinnelsens ramme slik den er definert i de etterfølgende patentkrav. Bruk av uttrykket "foreliggende oppfinnelse" eller "oppfinnelsen" refererer dessuten generelt til utførelseseksempler av den patentsøkte oppfinnelsen, og som sådan er de etterfølgende trekkene ikke nødvendigvis nødvendige for enhver utførelses-form som omfattes av kravene i denne søknaden.

Claims (21)

1. Aktuatoranordning (1) for å forskyve en reguleringsanordning (2), slik som en sluseventil (2, 17) eller en annen reguleringsmekanisme, spesielt for bruk i systemer for produksjon av olje eller gass, omfattende en motor/gir-enhet (3) og et gjenget spindeldrev (4) som kan drives av motor/gir-enheten (3) og som omfatter minst én gjenget spindel (5) og en skruemutter (6), hvor den gjengede spindelen (5) blir forskjøvet i en hovedsakelig aksial retning for å forskyve reguleringsanordningen (2) mellom en fremført posisjon (7) og en tilbaketrukket posisjon (8), og videre omfattende en posisjonsholdende anordning (9) som holder den oppnådde posisjonen til den gjengede spindelen (5), karakterisert vedat den posisjonsholdende anordningen (9) er direkte forbundet med en motoraksel (10) for motor/gir-enheten (3) for å påføre et holdende dreiemoment på motorakselen (10).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert vedat det gjengede spindeldrevet (4) er et rullelager-spindeldrev.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat posisjonsholdende anordningen (9) er en elektrisk motor (11) i motor/gir-enheten (3) som drives med holdestrøm.

4. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat den posisjonsholdende anordningen (9) er en skrittmotor (12) som er forbundet med motorakselen (10) på en bevegelses-overførende måte.

5. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat motorakselen (10) er påmontert minst et første tannhjul (13) som er i inngrep med et annet tannhjul (15) anordnet på en skrittmotoraksel (14), for å etablere en bevegelsesoverførende forbindelse mellom motorakselen (14) og skrittmotoren (12).

6. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat den posisjonsholdende anordningen (9) er en blokkeringsanordning for en motoraksel, slik som en lås, en brems eller lignende.

7. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat blokkeringsanordningen for motorakselen er elektrisk drevet.

8. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat når den gjengede spindelen (5) blir tilbakeført fra den oppnådde posisjonen, er den elektriske motoren (11) anordnet for å bli koplet til en generatormodus for å generere kraft.

9. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat den elektriske motoren (11) som når den opereres i generatormodus, kan brukes til å overføre et signal til en fjerntliggende stasjon (16).

10. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat den elektriske motoren (11) er en børsteløs likestrømsmotor.

11. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat for å forskyve reguleringsanordningen (2), er den gjengede spindelen (5) innrettet for å bli beveget mellom den fremførte posisjonen (7) og den tilbaketrukne posisjonen (8) i trekkretningen, eller mellom den tilbaketrukne posisjonen (8) og den fremførte posisjonen (7) i trykkretningen.

12. Fremgangsmåte for å drive en aktuatoranordning for forskyvning av en reguleringsanordning, slik som en sluseventil (2, 17) eller en annen reguleringsmekanisme, spesielt for bruk i systemer for produksjon av olje og gass, omfattende en motor/gir-enhet (3) og et gjenget spindeldrev, spesielt et rullelager-spindeldrev (4) som kan opereres av motor/gir-enheten 3 og som omfatter minst én gjenget spindel (5) og en skruemutter, og videre omfattende en posisjonsholdende anordning (9), hvor fremgangsmåten omfatter følgende trinn: i) å forskyve reguleringsanordningen (2) ved hjelp av den gjengede spindelen (5) mellom en fremført posisjon (7) og en tilbaketrukket posisjon (8), ii) å holde den gjengede spindelen (5) ved en oppnådd posisjon ved hjelp av den posisjonsholdende anordningen (9), iii) å frigjøre den posisjonsholdende anordningen (9) for tilbakestilling av den gjengede spindelen (5) fra den oppnådde posisjonen,karakterisert ved: a) å påføre et fjærløst holdende dreiemoment i trinn (ii) direkte til motorakselen (10) i motor/gir-enheten (3), og b) å redusere det holdende dreiemomentet i trinn (iii).

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert vedå påføre det holdende dreiemomentet ved hjelp av en holdestrøm i en elektrisk motor (11) i motor/gir-enheten (3), hvor holdestrømmen virker mot en tilbakeføringskraft for reguleringsanordningen (2).

14. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert vedå påføre det holdende dreiemomentet ved hjelp av en skrittmotor (12) forbundet med motorakselen (10) på en bevegelsesoverførende måte, spesielt når den elektriske motoren (11) er effektløs.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert vedå påføre det holdende dreiemomentet ved hjelp av en elektrisk drevet blokkeringsanordning for en motoraksel, som er forbundet med motorakselen (10), spesielt når den elektriske motoren (11) er effektløs.

16. Fremgangsmåte ifølge i et av de foregående krav 12 til 15,karakterisert vedå redusere holdestrømmen for å redusere det holdende dreiemomentet, og å operere den elektriske motoren (11) i generatormodus for å generere kraft.

17. Fremgangsmåte ifølge i et av de foregående krav 12 til 16,karakterisert vedå redusere en forskyvningshastighet for den gjengede spindelen (5) når det holdende dreiemomentet er blitt redusert.

18. Fremgangsmåte ifølge i et av de foregående krav 12 til 17,karakterisert vedå sende informasjon til en fjerntliggende stasjon (16) ved hjelp av den kraften som genereres av den elektriske motoren (11) når den opereres i generatormodus.

19. Fremgangsmåte ifølge i et av de foregående krav 12 til 18,karakterisert vedå tilbakestille den gjengede spindelen (5) ved hjelp av den elektriske motoren (11), når ingen trykk- eller trekk-krefter er påført av den regulerbare anordningen (2) i tilbakestillingsretningen.

20. Fremgangsmåte ifølge i et av de foregående krav 12 til 19,karakterisert vedå la den gjengede spindelen (5) og motorakselen (10) forbli ved den oppnådde posisjonen når en kraftforsyning til aktuatoranordningen (1) svikter.

21. Fremgangsmåte ifølge i et av de foregående krav 12 til 20,karakterisert vedå forskyve en reguleringsanordning (2) som er trykk-kompensert i retning av forskyvningen av den gjengede spindelen, ved å forskyve den gjengede spindelen ved hjelp av den drevne motorakselen (10).