WO2012100915A1 - Vorrichtung zum übertragen eines hydraulischen arbeitsdruckes in einer druckflüssigkeit zur druckbetätigung hydraulischer einrichtungen von tiefseeanlagen - Google Patents

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Martin Groben
Elmar Betzler
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Hydac Technology Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a device for transmitting a hydraulic working pressure in a hydraulic fluid for pressure actuation of hydraulic devices of deep-sea systems, in particular deep water wells, wherein in a cylinder arrangement a first pressure chamber for the Druck Berlin- speed, a movable volume to change the volume of this pressure chamber piston assembly and at least a second pressure chamber are present, which can be acted upon for a working pressure in the first pressure chamber generating movement of the piston assembly with the ambient pressure of the deep sea.
  • BOP low-out preventer
  • the invention has the object to provide a device of the type considered available, while maintaining the advantages, as they arise from the transmission of the working pressure in place, an improved reliability guaranteed.
  • an essential feature of the invention is therefore that, in contrast to the prior art, the working pressure in the cylinder assembly is not generated or transmitted by means of directly acting on the piston assembly seawater, but that the cylinder assembly is preceded by a pressure accumulator, from which the Zylinderano- tion an actuating fluid, which is under the deep sea pressure, can be fed.
  • the pressure accumulator has a space connected to the seawater, which is separated by a movable separating element of the actuating fluid-containing space which is in communication with the corresponding pressure chamber of the cylinder assembly to apply this by means of the actuating fluid to the deep sea pressure and to effect the piston movement, which produces the working pressure.
  • a space connected to the seawater which is separated by a movable separating element of the actuating fluid-containing space which is in communication with the corresponding pressure chamber of the cylinder assembly to apply this by means of the actuating fluid to the deep sea pressure and to effect the piston movement, which produces the working pressure.
  • the accumulator may have a insensitive to the action of seawater separator, wherein the coming into contact with salt water parts of the upstream pressure accumulator either made of stainless steel or coated.
  • a bladder accumulator or hydraulic accumulator can be provided, which is equipped with a bladder, for example made of plastic or a synthetic rubber.
  • a water-glycol mixture in a particularly advantageous manner may be provided as actuating fluid in the accumulator, a water-glycol mixture.
  • a liquid has anti-corrosive effect, acts as a friction-reducing lubricant, and at the same time provides antifreeze protection, which eliminates the risk of icing due to cooling during expansion operations.
  • the cylinder arrangement is provided in the form of a double-piston accumulator, the arrangement can advantageously be such that it comprises two mutually coaxial, separated by a separating body between them cylinder parts for each piston, which via a sealing member guided through the sealed piston rod together are connected and each adjacent to a pressure chamber on both sides, of which the first and the second pressure chamber are each between the separating body and the one and the other piston.
  • Preliminary pressure chamber for pressurized gas, such as N2.
  • pressurized gas such as N2.
  • a pressure vessel connected to the bias pressure space is provided for the gas under the bias pressure.
  • the gas volume of the additional pressure vessel is available for the cylinder arrangement, which supports the piston movement taking place to generate the working pressure over the entire stroke of the piston.
  • the pressure vessel may be formed by a cylindrical tubular body which is arranged parallel and adjacent to the cylinder parts of the cylinder assembly.
  • the diameter of the tubular body is greater than the cylinder diameter of the cylinder arrangement, so that a relatively large additional volume of the under bias pressure gas is present.
  • a line may be formed, which in each case has a bore in the associated closed end of the tube. body and in the closed end of the bias pressure chamber connects this with the pressure vessel.
  • the arrangement can advantageously be made such that the bladder accumulator or hydraulic accumulator has a storage housing in the form of an elongated storage cylinder which is arranged parallel and adjacent to the cylinder arrangement and extends along the cylindrical part containing the second pressure chamber over its entire length.
  • FIG. 1 shows a schematically simplified drawn longitudinal section of an embodiment of the device according to the invention
  • the illustrated in the drawing embodiment of the device according to the invention is intended for use in a so-called.
  • "Blow-out Preventer” BOP
  • BOP Blow-out Preventer
  • the cylinder arrangement forming the main part of the device, which as a whole is designated 1 in the drawing, can, for example, have a length of 4 m.
  • the cylinder assembly 1 is formed in the manner of a double piston accumulator, with a first cylinder part 3 and a second cylinder part 5, which are arranged coaxially with each other and connected to each other via a separating body 7, the first cylinder part 3 and second cylinder part 5 against each other.
  • a piston rod 9 Through the separating body 7 extends a piston rod 9, to which at one end a piston 1 1, which is displaceable in the first cylinder part 3, and a piston 13, which is displaceable in the second cylinder part 5, are fixed.
  • the piston rod 9 is guided under sealing by the separating body 7.
  • the cylinder part 3 is closed at the end by a closure part 15 and the cylinder part 5 by a closure part 17.
  • the cylinder assembly 1 defines four internal pressure chambers, namely, between the separator 7 and the piston 13 located in the second cylinder part 5, a first pressure chamber 19 which contains the pressure fluid intended to actuate the BOP.
  • a bias pressure chamber 23 and between the closure part 15 of the first cylinder part 3 and the associated piston 1 1 as the fourth pressure chamber a low pressure pressure chamber 25th
  • a pressure vessel 27 is arranged in the form of a cylindrical tubular body, which has the same length as the cylinder assembly 1, but a larger diameter, preferably twice
  • the pressure vessel 27 is end by Closures 29 and 31 closed.
  • the Druck investigatinger- space 27 is also connected via the end piece 35 with the biasing pressure chamber 23.
  • the device completes a corrosion-resistant pressure accumulator 37, in the embodiment in the form of a bladder or hydraulic accumulator, with an elongate plastic-coated storage housing 39 which extends along the pressure vessel 27, parallel thereto and adjacent thereto, with a length approximately the length of the adjacent one first cylinder part 3 corresponds.
  • the bladder or membrane 41 which is used as a separating element in the pressure accumulator 27 and made of a material insensitive to seawater, for example plastic or elastomer, separates the interior of the pressure accumulator 37 into an actuating chamber 43 and a seawater chamber 45, which has a non-return valve 47 which enables the water to enter is formed in the manner of a poppet valve, is in communication with the surrounding seawater.
  • the operating space 43 is connected via a pressure line 49 to an actuating input 51, which is connected via a channel in the separating body 7 of the cylinder assembly 1 with the first pressure chamber 21 in connection.
  • a low gas pressure preferably negative pressure
  • N2 gas filling
  • the first pressure chamber 21 is accordingly via the line 49 from the pressure accumulator 37 forth by the actuating fluid with an actuating pressure of 360 bar biased.
  • a biasing terminal 55 on the end piece 35 which connects the closure parts 17 and 31 on the cylinder part 5 and the pressure vessel 27, and lines 57 in the end piece 35 and holes 59 and 61 in the closure parts 31 and 1 7 are the Druckspei- rather 27 and thus the bias pressure chamber 23 of the cylinder assembly 1 is filled with a bias pressure (N2) gas.
  • N2 bias pressure
  • the seawater pressure in the second pressure chamber 21, for example, 360 bar (3600 m water depth) and a low pressure pressure chamber 25 prevailing negative pressure therefore stands for the sliding movement of the piston 1 1, 1 third in Figure 1 to the left a pressure level of substantially more than 600 bar available to provide the working pressure in the first pressure chamber 19 in the hydraulic fluid contained, which is thus also available at the working outlet 63 of the separating body 7. Due to the relatively large volume of the biasing gas, which is thanks to the supply volume in the pressure vessel 27 is available, the entire Kolbenhubweg can be supported by biasing pressure.
  • the function of the device according to the invention is not only particularly reliable, because thanks to the accumulator 37, the seawater is separated from the cylinder assembly 1, but the generation of the hydraulic working pressure is also thanks to the available in the pressure vessel 27 supply volume of the bias gas pressure particularly efficient.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Übertragen eines hydraulischen Arbeitsdruckes ineiner Druckflüssigkeit zur Druckbetätigung hydraulischer Einrichtungen von Tiefseeanlagen, insbesondere Tiefwasserbohrungen, wobei in einer Zylinderanordnung (1) ein erster Druckraum (19) für die Druckflüssigkeit, eine zur Veränderung des Volumens dieses Druckraumes (19) bewegbare Kolbenanordnung (9, 11, 13) sowie zumindest ein zweiter Druckraum (21) vorhanden sind, der für eine den Arbeitsdruck im ersten Druckraum (19) erzeugende Bewegung der Kolbenanordnung (9, 11, 13) mit dem Umgebungsdruck der Tiefsee beaufschlagbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein der Zylinderanordnung (1) zugeordneter Druckspeicher (37) vorhanden ist, dessen bewegliches Trennelement (41) einen mit dem Seewasser verbundenen Raum (45) von einem Betätigungsraum (43) trennt, der ein Betätigungsfluid enthält und mit dem zweiten Druckraum (21) in Verbindung ist, um diesen mittels des Betätigungsfluides mit dem Tiefseedruck zu beaufschlagen.

Description

Vorrichtung zum Übertragen eines hydraulischen Arbeitsdruckes in einer Druckflüssigkeit zur Druckbetätigung hydraulischer Einrichtungen von Tiefseeanlagen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen eines hydraulischen Arbeitsdruckes in einer Druckflüssigkeit zur Druckbetätigung hydraulischer Einrichtungen von Tiefseeanlagen, insbesondere Tiefwasserbohrungen, wobei in einer Zylinderanordnung ein erster Druckraum für die Druckflüssig- keit, eine zur Veränderung des Volumens dieses Druckraumes bewegbare Kolbenanordnung sowie zumindest ein zweiter Druckraum vorhanden sind, der für eine den Arbeitsdruck im ersten Druckraum erzeugende Bewegung der Kolbenanordnung mit dem Umgebungsdruck der Tiefsee beaufschlagbar ist.
Die zunehmende Verknappung der Ressourcen zwingt zu immer größeren Anstrengungen für die Gewinnung von Rohstoffen und Energieträgern. Dies führt dazu, dass Bohrungen zur Gewinnung von Öl oder Gas in immer größeren Meerestiefen durchgeführt werden. Für den sicheren Betrieb derarti- ger Tiefwasserbohrungen, die von Bohrplattformen oder Bohrschiffen durchgeführt werden, sind am Meeresboden umfangreiche Sicherheitsanlagen vorgesehen, die dem Übergangsbereich zwischen Bohrloch und Bohrrohr oder Förderrohr funktional zugeordnet sind. Ein wichtiges, zum Sicherheitsstandard derartiger Tiefwasserbohrungen gehörendes Anlagenteil ist hierbei ein sog.„Blow-out-Preventer" (BOP), eine Einrichtung, die in einem Gefahrenfalle einen Schnellverschluss am Bohrlochausgang und/oder Bohrrohr und/oder Förderrohr bewirkt. Für eine sichere Funktion muss sichergestellt sein, dass zur hydraulischen Betätigung Druckflüssigkeit mit einem entsprechend hohen Arbeitsdruck zur Verfügung steht.
Um die Schwierigkeiten zu vermeiden, die überwunden werden müssen, um eine Druckflüssigkeit mit einem ausreichend hohen Arbeitsdruck und in ausreichender Menge von einer Bohrplattform oder einem Bohrschiff von der Wasseroberfläche aus zum entsprechend tief gelegenen Meeresboden zu transportieren, ist es bereits Stand der Technik, vgl. US 6 418 970 B1 , mittels einer Vorrichtung der eingangs genannten Art den zur Betätigung entsprechender Tiefseeanlagen erforderlichen hydraulischen Arbeitsdruck am Ort der Tiefseeanlage selbst bereit zu stellen, indem mit Hilfe des umgebenden Druckes der Tiefsee, also mit dem hohen Druck des Tiefwassers, der benötigte hydraulische Arbeitsdruck erzeugt wird, indem in einer Zylinderanordnung eine Kolbenanordnung mit dem Umgebungsdruck der Tiefsee beaufschlagt und durch die dadurch bewirkte Kolbenbewegung in einem Druckraum der Zylinderanordnung der hydraulische Arbeitsdruck erzeugt wird.
Trotz der Vorteile, die durch die Erzeugung oder die Übertragung des Arbeitsdruckes am Ort erwachsen, sind die Betriebseigenschaften der bekannten Vorrichtung nicht zufriedenstellend. Die Benutzung des Seewassers zum Betrieb der Zylinderanordnung ist in mehrerer Hinsicht problematisch. Zum einen besteht die Gefahr der Verschmutzung durch Eintritt von Sedimentpartikeln und dergleichen oder durch Mikroorganismen, die zusammen mit dem Seewasser eingebracht werden. Zum anderen ergeben sich Beeinträchtigungen aufgrund des äußerst korrosiv wirkenden Seewassers. Um letzterem entgegen zu wirken, ist es beim Stand der Technik erforder- lieh, die Zylinderanordnung mit geeigneten Auskleidungen zu versehen und/oder aus entsprechend korrossionsfesten Materialien herzustellen, um die Korrosion und/oder den durch Anlagerungen erhöhten Reibungskoeffizienten bei Kolbenbewegungen zu verringern. Trotz dieser Maßnahmen ergeben sich Schwierigkeiten durch Ablagerungen, beispielsweise Kalzium- stearat, aus dem Salzwasser.
Ausgehend von dieser Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung der betrachteten Art zur Verfügung zu stellen, die unter Beibehaltung der Vorteile, wie sie aus der Übertragung des Arbeitsdruckes an Ort und Stelle erwachsen, eine verbesserte Betriebssicherheit gewähr- leistet.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist. Eine wesentliche Besonderheit der Erfindung besteht demgemäß darin, dass im Unterschied zum Stand der Technik der Arbeitsdruck in der Zylinderanordnung nicht mittels des auf die Kolbenanordnung unmittelbar einwirkenden Seewassers erzeugt oder übertragen wird, sondern dass der Zylinderanordnung ein Druckspeicher vorgeschaltet ist, aus dem der Zylinderano- rdnung ein Betätigungsfluid, das unter dem Tiefseedruck steht, zuführbar ist. Zu diesem Zweck weist der Druckspeicher einen mit dem Seewasser verbundenen Raum auf, der durch ein bewegliches Trennelement von dem das Betätigungsfluid enthaltenden Raum getrennt ist, der mit dem entsprechenden Druckraum der Zylinderanordnung in Verbindung ist, um diesen mittels des Betätigungsfluids mit dem Tiefseedruck zu beaufschlagen und so die Kolbenbewegung zu bewirken, die den Arbeitsdruck erzeugt. Im Unterschied zum Stand der Technik ist somit lediglich ein Raum des Druckspeichers mit dem korrosiven und möglicherweise mit Problemstoffen belasteten Seewasser in Berührung, während die Zylinderanordnung selbst dank des vorgeschalteten Druckspeichers vom Seewasser separiert, trotzdem jedoch vom Tiefseedruck beaufschlagt ist, weil das bewegliche Trennelement des Druckspeichers das Betätigungsfluid mit dem jeweiligen vorliegenden Tiefseedruck vorspannt.
In vorteilhafter Weise kann der Druckspeicher ein gegen die Einwirkung von Seewasser unempfindliches Trennelement aufweisen, wobei die mit Salzwasser in Berührung kommenden Teile des vorgeschalteten Druckspeichers entweder aus nicht rostendem Stahl hergestellt oder beschichtet sind.
Mit besonderem Vorteil kann ein Blasenspeicher oder Hydrospeicher vor- gesehen sein, der mit einer Blase, beispielsweise aus Kunststoff oder einem synthetischen Kautschuk, ausgerüstet ist.
In besonders vorteilhafter Weise kann als Betätigungsfluid im Druckspeicher eine Wasser-Glykol-Mischung vorgesehen sein. Eine solche Flüssigkeit hat korrosionsverhindernde Wirkung, wirkt reibungsvermindernd in der Art eines Schmiermittels und bietet gleichzeitig einen Frostschutz, der die Gefahr von Störungen durch Vereisung ausschließt, die durch Abkühlung bei Expansionsvorgängen auftreten könnte. Wenn die Zylinderanordnung in Form eines Doppelkolbenspeichers vorgesehen ist, kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass sie zwei zueinander koaxiale, durch einen zwischen ihnen befindlichen Trennkörper voneinander getrennte Zylinderteile für je einen Kolben aufweist, die über eine durch den Trennkörper abgedichtet hindurchgeführte Kolbenstange miteinander verbunden sind und die jeder beidseits an einen Druckraum angrenzen, von denen der erste und der zweite Druckraum sich jeweils zwischen dem Trennkörper und dem einen und dem anderen Kolben befinden.
Weiterhin kann sich zwischen dem den ersten Druckraum begrenzenden Kolben und dem geschlossenen Ende des betreffenden Zylinderteils ein Vorspann-Druckraum für unter Vorspanndruck stehendes Gas, wie N2, befinden. Bei der Betätigung der Vorrichtung steht dadurch für die Erzeugung des Arbeitsdruckes sowohl der Tiefseedruck als auch der gleichzeitig auf die Kolbenanordnung wirkende Vorspanndruck zur Verfügung.
Um bei geschlossener Zylinderanordnung eine praktisch unbehinderte Kolbenbewegung für die Erzeugung des Arbeitsdruckes zu ermöglichen, befindet sich vorzugsweise zwischen dem den zweiten Druckraum begrenzenden Kolben und dem geschlossenen Ende des betreffenden Zylinderteils ein Niederdruck-Druckraum für ein unter einem geringen Druck, vorzugsweise Unterdruck, stehendes Gas, wie N2.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen ist ein mit dem Vorspann-Druckraum verbundener Druckbehälter für das unter dem Vorspann- druck stehende Gas vorhanden. Dadurch steht, zusätzlich zu dem Gasvolumen im Vorspann-Druckraum, für die Zylinderanordnung das Gasvolumen des zusätzlichen Druckbehälters zur Verfügung, das die zur Erzeugung des Arbeitsdruckes stattfindende Kolbenbewegung über den gesamten Hubweg des Kolbens unterstützt.
Der Druckbehälter kann durch einen zylindrischen Rohrkörper gebildet sein, der zu den Zylinderteilen der Zylinderanordnung parallel und benachbart angeordnet ist. Vorzugsweise ist dabei der Durchmesser des Rohrkörpers größer als der Zylinderdurchmesser der Zylinderanordnung, so dass ein verhältnismäßig großes Zusatzvolumen des unter Vorspanndruck stehenden Gases vorhanden ist.
In vorteilhafter Weise kann hierbei in dem Endstück, das sich am geschlossenen Ende des Vorspann-Druckraums befindet, eine Leitung gebildet sein, die über je eine Bohrung im zugeordneten geschlossenen Ende des Rohr- körpers und im geschlossenen Ende des Vorspann-Druckraums diesen mit dem Druckbehälter verbindet.
Hinsichtlich der Bauweise des Membranspeichers kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass der Blasenspeicher oder Hydrospeicher ein Speichergehäuse in Form eines langgestreckten Speicherzylinders besitzt, der zur Zylinderanordnung parallel und benachbart angeordnet ist und sich entlang des den zweiten Druckraum enthaltenden Zylinderteils über dessen Gesamtlänge erstreckt.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.
Es zeigen:
Fig.1 einen schematisch vereinfacht gezeichneten Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig.2 eine ebenfalls vereinfachte perspektivische Darstellung des
Ausführungsbeispiels.
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist für die Benutzung bei einem sog.„Blow-out- Preventer" (BOP) bestimmt, der als Sicherheitsanlage bei einer Tiefwasserbohrung in großer Meerestiefe von beispielsweise 3600 m angeordnet ist. Für derartige Anwendungen kann die Vorrichtung eine beträchtliche Bau- große haben. Die den Hauptteil der Vorrichtung bildende Zylinderanordnung, die in der Zeichnung als Ganzes mit 1 bezeichnet ist, kann beispiels- weise eine im Bereich von 4 m gelegene Länge besitzen. Die Zylinderanordnung 1 ist in der Art eines Doppelkolbenspeichers ausgebildet, mit einem ersten Zylinderteil 3 und einem zweiten Zylinderteil 5, die zueinander koaxial angeordnet und über einen Trennkörper 7 miteinander verbunden sind, der erstes Zylinderteil 3 und zweites Zylinderteil 5 gegeneinander abdichtet. Durch den Trennkörper 7 erstreckt sich eine Kolbenstange 9, an der an einem Ende ein Kolben 1 1 , der im ersten Zylinderteil 3 verschiebbar ist, und ein Kolben 13, der im zweiten Zylinderteil 5 verschiebbar ist, befestigt sind. Die Kolbenstange 9 ist unter Abdichtung durch den Trennkörper 7 geführt. Das Zylinderteil 3 ist endseitig durch ein Verschlussteil 15 und das Zylinderteil 5 durch ein Verschlussteil 17 abgeschlossen.
Bei dieser Bauweise definiert die Zylinderanordnung 1 vier innere Druckräume, nämlich zwischen dem Trennkörper 7 und dem im zweiten Zylinderteil 5 gelegenen Kolben 13 einen ersten Druckraum 19, der die Druckflüssigkeit enthält, die zur Betätigung des BOP vorgesehen ist. Ein zwischen Trennkörper 7 und dem im ersten Zylinderteil 3 gelegenen Kolben 1 1 befindlicher zweiter Druckraum 21 ist für das Betätigungsfluid vorgesehen, das mittels eines Betätigungsdruckes, welcher durch den Umgebungsdruck der Tiefsee erzeugt ist, die Kolbenbewegungen veranlasst, um im ersten Druckraum 19 den Arbeitsdruck zu übertragen. Weiterhin befindet sich zwischen dem Verschlussteil 1 7 des zweiten Zylinderteils 5 und dem zugeordneten Kolben 13 als dritter Druckraum ein Vorspann-Druckraum 23 und zwischen dem Verschlussteil 15 des ersten Zylinderteils 3 und dem zugeordneten Kolben 1 1 als vierter Druckraum ein Niederdruck-Druckraum 25.
Wie die Figuren zeigen, ist neben der Zylinderanordnung 1 , zu dieser parallel und eng benachbart, ein Druckbehälter 27 in Form eines zylindrischen Rohrkörpers angeordnet, der die gleiche Länge wie die Zylinderanordnung 1 , jedoch einen größeren Durchmesser, vorzugsweise den doppelten
Durchmesser, derselben besitzt. Der Druckbehälter 27 ist endseitig durch Verschlussteile 29 und 31 geschlossen. Die zueinander fluchtenden geschlossenen Enden der Zylinderteile 3 und 5 sowie des Druckbehälters 27, also die jeweiligen Verschlussteile 1 5 und 29 sowie 1 7 und 31 , sind jeweils über ein Endstück 33 bzw. 35 miteinander verbunden. Der Druckbehälter- räum 27 ist ferner über das Endstück 35 mit dem Vorspanndruckraum 23 verbunden.
Die Vorrichtung vervollständigt ein korrosionsfester Druckspeicher 37, beim Ausführungsbeispiel in Form eines Blasenspeichers oder Hydrospei- chers, mit einem langgestreckten kunststoffbeschichteten Speichergehäuse 39, das sich entlang des Druckbehälters 27, zu diesem parallel und benachbart, mit einer Länge erstreckt, die etwa der Länge des benachbarten ersten Zylinderteils 3 entspricht. Die als Trennelement im Druckspeicher 27 befindliche Blase oder Membrane 41 aus einem für Seewasser unempfindli- chen Werkstoff, beispielsweise Kunststoff oder Elastomer, trennt den Innenraum des Druckspeichers 37 in einen Betätigungsraum 43 und einen Seewasserraum 45, der über ein den Wassereintritt ermöglichendes Rückschlagventil 47, das in der Art eines Tellerventils ausgebildet ist, mit dem umgebenden Seewasser in Verbindung ist. Der Betätigungsraum 43 ist über eine Druckleitung 49 mit einem Betätigungseingang 51 verbunden, der über einen Kanal im Trennkörper 7 der Zylinderanordnung 1 mit dem ersten Druckraum 21 in Verbindung ist.
Für den Betrieb der Vorrichtung wird in einer Gasfüllung (N2) des Nieder- druck-Druckraums 25 über den Anschluss 53 ein niederer Gasdruck, vorzugsweise Unterdruck, erzeugt. Als Betätigungsfluid im Betätigungsraum 43 des Blasenspeichers oder Hydrospeichers 37 ist dieser mit einer Wasser- Glykol-Mischung befüllt. Bei einer Wassertiefe von beispielsweise 3600 m, mit einem Wasserdruck von 360 bar im Seewasserraum 45 des Druckspei- chers 37, ist demzufolge der erste Druckraum 21 über die Leitung 49 vom Druckspeicher 37 her durch das Betätigungsfluid mit einem Betätigungs- druck von 360 bar vorgespannt. Über einen Vorspannanschluss 55 am Endstück 35, das die Verschlussteile 17 und 31 am Zylinderteil 5 und am Druckbehälter 27 verbindet, sowie Leitungen 57 im Endstück 35 und Bohrungen 59 und 61 in den Verschlussteilen 31 bzw. 1 7 sind der Druckspei- eher 27 und damit der Vorspann-Druckraum 23 der Zylinderanordnung 1 mit einem Vorspanndruck(N2)-Gas befüllt. Bei einem Vorspanndruck im Bereich von 280 bar im Vorspann-Druckraum 23, dem Seewasserdruck im zweiten Druckraum 21 von beispielsweise 360 bar (3600 m Wassertiefe) und einem Niederdruck-Druckraum 25 herrschenden Unterdruck, steht daher für die Verschiebebewegung der Kolben 1 1 , 1 3 in Fig.1 nach links ein Druckniveau von wesentlich mehr als 600 bar zur Verfügung, um im ersten Druckraum 19 in dem enthaltenen Hydraulikfluid den Arbeitsdruck bereitzustellen, der somit auch am Arbeitsausgang 63 des Trennkörpers 7 zur Verfügung steht. Aufgrund des verhältnismäßig großen Volumens des Vorspanngases, das dank des Vorratsvolumens im Druckbehälter 27 zur Verfügung steht, kann der gesamte Kolbenhubweg von Vorspanndruck unterstützt erfolgen. Somit ist die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht nur besonders betriebssicher, weil dank des Druckspeichers 37 das Seewasser von der Zylinderanordnung 1 getrennt ist, sondern die Er- zeugung des hydraulischen Arbeitsdruckes erfolgt auch dank des im Druckbehälter 27 zur Verfügung stehenden Vorratsvolumens des Vorspann- Gasdruckes besonders effizient.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Vorrichtung zum Übertragen eines hydraulischen Arbeitsdruckes in einer Druckflüssigkeit zur Druckbetätigung hydraulischer Einrichtungen von Tiefseeanlagen, insbesondere Tiefwasserbohrungen, wobei in einer Zylinderanordnung (1) ein erster Druckraum (19) für die Druckflüssigkeit, eine zur Veränderung des Volumens dieses Druckraumes (19) bewegbare Kolbenanordnung (9, 1 1 , 13) sowie zumindest ein zweiter Druckraum (21 ) vorhanden sind, der für eine den Arbeitsdruck im ersten Druckraum (19) erzeugende Bewegung der Kolbenanordnung (9, 1 1 , 13) mit dem Umgebungsdruck der Tiefsee beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Zylinderanordnung (1 ) zugeordneter Druckspeicher (37) vorhanden ist, dessen bewegliches Trennelement (41) einen mit dem Seewasser verbundenen Raum (45) von einem Betätigungsraum (43) trennt, der ein Betätigungsfluid enthält und mit dem zweiten Druckraum (21) in Verbindung ist, um diesen mittels des Betätigungsfeldes mit dem Tiefseedruck zu beaufschlagen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (37) ein gegen die Einwirkung von Seewasser unempfindliches Trennelement (41) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckspeicher in Form eines Blasenspeichers oder Hydrospeichers (37) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betätigungsfluid im Druckspeicher (37) eine Wasser- Glykol-Mischung vorgesehen ist. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zylinderanordnung in Form eines Doppelkolbenspeichers (1 ) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderanordnung (1 ) zwei zueinander koaxiale, durch einen zwischen ihnen befindlichen Trennkörper (7) voneinander getrennte Zylinderteile (3, 5) für je einen Kolben (1 1 , 13) aufweist, die über eine durch den Trennkörper (7) abgedichtet hindurch geführte Kolbenstange (9) miteinander verbunden sind und die jeder beidseits an einen Druckraum (19, 21) angrenzen, von denen der erste (19) und der zweite Druckraum (21) sich jeweils zwischen dem Trennkörper (7) und dem einen (13) und dem anderen Kolben (1 1 ) befinden.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem den ersten Druckraum (19) begrenzenden Kolben (13) und dem geschlossenen Ende (17) des betreffenden Zylinderteils (5) ein Vorspann-Druckraum (23) für unter Vorspanndruck stehendes Gas, wie N2, befindet.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem den zweiten Druckraum (21) begrenzenden Kolben (1 1 ) und dem geschlossenen Ende (15) des betreffenden Zylinderteils (3) ein Niederdruck-Druckraum (25) für ein unter einem geringen Druck, vorzugsweise Unterdruck, stehendes Gas, wie N2, befindet.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Vorspann-Druckraum (23) verbundener Druckbehälter (27) für das unter dem Vorspanndruck stehende Gas vorhanden ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter durch einen zylindrischen Rohrkörper (27) gebildet ist, der zu den Zylinderteilen (3, 5) der Zylinderanordnung (1) parallel und eng benachbart angeordnet ist.
1 1 . Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Rohrkörper (27) über die gesamte Länge der Zylinderanordnung (1) erstreckt und dass die zueinander fluchtenden, ge- schlossenen Enden (15, 1 7) der Zylinderteile (3, 5) der Zylinderanordnung (1) und des Rohrkörpers (27) jeweils über ein Endstück (33, 35) miteinander verbunden sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass in dem Endstück (35), das sich am geschlossenen Ende
(17) des Vorspann-Druckraums (23) befindet, eine Leitung (57) gebildet ist, die über je eine Bohrung (59, 61 ) im zugeordneten geschlossenen Ende (31 ) des Rohrkörpers (27) und im geschlossenen Ende (1 7) des Vorspann-Druckraums (23) diesen mit dem Druckbehälter (27) verbin- det.
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blasenspeicher oder Hydrospeicher (37) ein korrosionsfestes Speichergehäuse (39) in Form eines langgestreckten Speicher- Zylinders besitzt, der zur Zylinderanordnung (1) parallel und benachbart angeordnet ist und sich entlang des den zweiten Druckraum (21 ) enthaltenden Zylinderteils (3) über dessen Gesamtlänge erstreckt.
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