專利名稱：海底混合式閥促動器系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及可用于烴的海底生產(chǎn)的促動器控制系統(tǒng)。本發(fā)明具體而言涉及 用于以低成本和低限制工作來實現(xiàn)簡單且穩(wěn)定的(robust)控制系統(tǒng)的海底閥促動器系統(tǒng)和 方法。促動器系統(tǒng)與海底發(fā)電控制構(gòu)架的概念是兼容的。背景和現(xiàn)有技術(shù)在以下背景論述以及本發(fā)明的公開中，將頻繁地用到以下縮略語BL 無刷DC 直流DCV方向控制閥EHMUX電動液壓多路復(fù)用器ESD緊急停機I/O輸入/輸出 LVDT線性可變差動變壓器PM永磁體PSD生產(chǎn)停機SIL安全完整水平SHPU海底液壓動力單元SMA形狀記憶合金XMT，Xmas tree 采油樹(Christmas tree)用于烴生產(chǎn)的控制系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)分別包括液壓控制和電控制兩者。關(guān)于大型閘閥的電促動的大部分概念都包括使用電動馬達(dá)和滾軸螺桿(roller screw)或其它形式的旋轉(zhuǎn)式至直線式的機械轉(zhuǎn)換裝置，諸如在例如在文件US 7,172,169和 文件US 6,572,076中所公開的那樣。諸如在文件NO 322680中公開的其它概念基于使用 小型SHPU來結(jié)合電動馬達(dá)的動作和液壓活塞/缸布置。兩種方法都具有優(yōu)點，并且也 具有某些限制。前一種方法往往涉及不可收回的(retrievable)構(gòu)件(即例如與XMT模塊 結(jié)合的)的機械復(fù)雜性和大量設(shè)備以及大的尺寸。后一種方法往往涉及多年來在海底背 景下展現(xiàn)更不期望的可靠性的多個液壓構(gòu)件，例如需要高的流體潔凈性來用于可靠的操 作的DCV導(dǎo)閥、釋壓閥及液壓蓄能器。如果成充有氮氣(N2)的囊狀物設(shè)計的形式，液 壓蓄能器傾向于隨著時間的過去而泄漏，這就是它們通常承載在可容易收回的模塊上的 原因。在深水中，充有N2的蓄能器也是效率低的。在裝有機械彈簧的設(shè)計的形式下， 蓄能器體積大并且不適于為位于例如XMT上的促動器的一部分。本發(fā)明是基于按照以上所述的兩個陣營(滾軸螺桿和液壓)所追求的原理的組 合，并且尤其基于僅將各個陣營的最佳構(gòu)件結(jié)合起來使用，從而展現(xiàn)無比的穩(wěn)定性和可 靠性以及成本有效性。應(yīng)用于例如XMT的海底閥促動器的關(guān)鍵特征在于失效保護(hù)閉鎖布置。這是設(shè)計 成與回位彈簧共同協(xié)作的機構(gòu)，回位彈簧存儲使閥從生產(chǎn)位置轉(zhuǎn)換到較安全位置(通常是從打開位置到關(guān)閉位置)所需的能量。對于機電式操作的情況，閉鎖通常也是機電式的。已經(jīng)設(shè)計出了許多版本，但 是很少在海底工業(yè)中執(zhí)行和使用。對于方法的局部(對于促動器來說)SHPU線路而言，失效保護(hù)特征是借助于 DCV幾乎不變地提供的。這種閥具有多個不合宜但必要的設(shè)計特征。傳統(tǒng)上，DCV 對ESD功能來說不是關(guān)鍵的，除了特征是海底生產(chǎn)設(shè)施偏離主平臺非常遠(yuǎn)的一些裝置之 夕卜。用于傳統(tǒng)的EHMUX生產(chǎn)控制系統(tǒng)的ESD的普遍認(rèn)可的形式是從主平臺液壓向下排 放的形式，因此，安全關(guān)鍵的DCV位于主平臺上，并且因此可接近以用于修理或更換。在海底使用釋壓閥在生產(chǎn)控制系統(tǒng)中有非常短的(如果有的話)歷史。工業(yè)避 免在海底使用調(diào)壓閥和釋壓閥。常用于專門控制單個促動器的小型SHPU中的所有閥基 本上認(rèn)為對顆粒污染敏感，并且因此是不期望的。電促動應(yīng)當(dāng)限定在系統(tǒng)背景下，即針對生產(chǎn)控制系統(tǒng)的上游部件僅帶有電(并 且可能是光學(xué))接口且不帶有液壓接口的促動器。

圖1示出了多個設(shè)計者所追求的用于 使用液壓構(gòu)件來實現(xiàn)促動器的典型的現(xiàn)有技術(shù)的SHPU回路。該概念包括由電動馬達(dá)驅(qū) 動的泵、用于存儲液壓動力的蓄能器、通常用于凈化流體的過濾器，以及用于進(jìn)行方向 控制的螺線管操作的DCV和缸/活塞單元。缸/活塞單元對接到閥桿上，從而提供力， 以將閥帶到生產(chǎn)位置。通常提供大型回位彈簧來存儲當(dāng)DCV在螺線管被消能時排出液壓 壓力時使閥回到安全位置所需的能量。參看圖1，通常構(gòu)建通過柔性聯(lián)接件2連接到泵3上的馬達(dá)1來產(chǎn)生壓力和通過 止回閥13的流，以便對蓄能器8進(jìn)行充填。釋壓閥5布置成如圖1中所示的那樣來保護(hù) 泵和馬達(dá)。在促動之后，導(dǎo)閥10將DCV9驅(qū)動到操作位置，以讓流體通過連接器19到 達(dá)促動器缸11，并且將缸11中的活塞驅(qū)動到閥12的打開位置，而且將流體從缸11的彈 簧側(cè)推出通過連接器20和止回閥17以及過濾器15。當(dāng)閥要返回到安全位置時，導(dǎo)閥10 的螺線管被消能，在彈簧的力的作用下驅(qū)動DCV9，以排出缸11中的壓力，并且活塞的 彈簧側(cè)通過液壓連接器20和止回閥18從存儲器7中吸取流體。對于深水來說，回路中 的絕對壓力高，并且跨越過濾器的小壓降是不重要的。此回路適于這兩種情況下的頂側(cè)裝置構(gòu)件最易受污染，特別地，可接近DCV 導(dǎo)閥10和釋壓閥5以進(jìn)行修理或更換；以及處于Ibar的環(huán)境壓力適于使用充有氮氣的蓄 能器8，但較不適于海底裝置。本發(fā)明旨在消除這三個不期望的構(gòu)件，但是仍然提供穩(wěn)定性和可靠性強的可操 作的促動系統(tǒng)。在下文中，這個關(guān)于操作的可靠性的概念的徹底改進(jìn)的多個特征將被描述成本 發(fā)明的一部分。發(fā)明_既述通過如獨立權(quán)利要求中限定的閥促動器系統(tǒng)和方法實現(xiàn)了本發(fā)明的目標(biāo)，并且 基本消除了現(xiàn)有技術(shù)的缺點。在從屬權(quán)利要求中限定了由本發(fā)明提供的其它有利特征和 實施例。類似于閥的傳統(tǒng)的液壓促動器， 主題促動器包括在促動器殼體中布置成主要元 件的缸/活塞組件和回位彈簧。而且類似于傳統(tǒng)的液壓促動器，從生產(chǎn)模式到安全模式的運動是由回位彈簧的動作引起的，從安全模式到生產(chǎn)模式的運動是借助于在輔助電路中產(chǎn)生的液壓動力提供的，該輔助回路形成促動器概念的整體一部分，但是優(yōu)選地位于 可單獨收回的單元中。所提出的回路不具有用于存儲液壓動力的蓄能器和DCV導(dǎo)閥(或DCV)。也不 具有釋壓閥。因此，消除了傳統(tǒng)概念的三個最不期望的構(gòu)件?；钊?缸的運動僅跟隨直 接從泵的排放口泵入缸中的流體而變化。失效保護(hù)閉鎖是機電式組件(參照機電式止動機構(gòu))。該組件包括能夠處理 來自回位彈簧和來自井孔壓力的反作用力的機械部件，并且僅借助于小的電流且在非常 低的瓦數(shù)下將該布置保持在鎖緊位置上。正是這個機電式失效保護(hù)組件的引入有利于移 除在其它情況下需要的構(gòu)件蓄能器(補償DCV泄漏)、DCV(主要功能是處理ESD情 形)及釋壓閥(保護(hù)泵和馬達(dá))。失效保護(hù)閉鎖組件僅需要電功率，而不需要液壓動力。本發(fā)明還有利于通過探測沖程終點位置來保護(hù)馬達(dá)和泵。本發(fā)明具有完全不同于如在現(xiàn)有技術(shù)參考文獻(xiàn)中描述的機電式促動器或基于 SHPU的促動器中的那些的特性性能。這真的是電促動器，因為其與生產(chǎn)控制系統(tǒng)的其 它部件僅具有電(在未來有可能是光學(xué))接口。與帶有高轉(zhuǎn)矩?zé)o刷永磁體、直流(BL PM DC)馬達(dá)和齒輪組件的典型的基于滾 軸螺桿的促動器相反，所提出的設(shè)計可建立成用于例如從XMT的主體伸出的更大的直徑 和更短的長度，從而與海底XMT構(gòu)架更加兼容。本發(fā)明的閥促動器系統(tǒng)的一個有利的特征在于，通過簡單地倒轉(zhuǎn)電動馬達(dá)的旋 轉(zhuǎn)方向、移除失效保護(hù)彈簧及設(shè)計活塞/缸進(jìn)行雙向作用，典型地對于歧管或節(jié)流應(yīng)用 而言，其可容易地擴(kuò)展來滿足失效至最終位置的促動。通常在齒輪泵的情況下(但在活 塞泵的情況下，并不總是這樣)，這采取泵的完全的可逆性。在活塞機器的情況下，有 益的將是將馬達(dá)用作泵，因為它們通常設(shè)計成在泵和馬達(dá)模式兩者中進(jìn)行真正的雙向操 作。簡言之，本發(fā)明提供了一種海底閥促動器系統(tǒng)，其包括布置在促動器殼體中的 活塞和缸組件以及回位彈簧、與活塞和缸組件相關(guān)聯(lián)的液壓泵和電動馬達(dá)組件、用于克 服回位彈簧的力而驅(qū)動活塞和缸相對移位的液壓介質(zhì)的液壓流線路。促動器系統(tǒng)的特征 在于，探測裝置布置成用于探測活塞和缸組件的沖程終點位置，所述探測裝置是下者中 的至少一個-馬達(dá)電流監(jiān)控電路單元；_液壓介質(zhì)壓力傳感器單元；-位置傳感器單元；以及-線性可變差動變壓器單元；其中，機電式止動機構(gòu)布置成在探測到?jīng)_程終點位置的情況下被供給能量，以 將回位彈簧可釋放地止動在壓縮狀態(tài)中。根據(jù)優(yōu)選實施例，馬達(dá)電流監(jiān)控電路單元和壓力傳感器單元中的至少一個容納 在電子設(shè)備容器中，該電子設(shè)備裝容器可收回地連接到促動器殼體上。根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，位置傳感器單元和線性可變差動變壓器單元中的至少 一個的構(gòu)件容納在促動器殼體(即促動器系統(tǒng)的不可收回的部件)中。
馬達(dá)電流監(jiān)控電路單元優(yōu)選布置成將沖程終點信號提交給邏輯單元，從而控制 機電式止動機構(gòu)以克服回位彈簧的力而將閥保持在生產(chǎn)模式中。壓力傳感器單元優(yōu)選布置成在邏輯單元中產(chǎn)生壓力信號，從而控制機電式止動 機構(gòu)以克服回位彈簧的力而將閥保持在生產(chǎn)模式中。位置傳感器單元和線性可變差動變壓器單元中的至少一個優(yōu)選 布置成將沖程終 點信號提交給邏輯單元，從而控制機電式止動機構(gòu)以克服回位彈簧的力而將閥保持在生 產(chǎn)模式中。優(yōu)選地，液壓泵和電動馬達(dá)組件組裝在液壓動力單元中，該液壓動力單元可收 回地連接到促動器殼體上。液壓介質(zhì)優(yōu)選從可逆固定排量液壓泵供應(yīng)到活塞/缸組件。還優(yōu)選通過在活塞的端部中暢通的流線路供應(yīng)液壓介質(zhì)，活塞優(yōu)選地在促動器 殼體中是固定的。缸優(yōu)選地布置成可在裝填有液壓介質(zhì)的促動器殼體中的活塞上移位，從而通過 返回流線路與液壓泵連通。在另外的優(yōu)選實施例中，促動器殼體包括在向前方向上從缸中伸出的桿，以及 在向后方向上從缸中伸出的鎖緊螺栓，鎖緊螺栓穿過活塞，以在缸的沖程終點位置上由 樞軸地布置在促動器殼體中的鎖緊爪可釋放地接合。鎖緊爪優(yōu)選地可控制成在對電磁體/螺線或形狀記憶合金裝置供給能量之后與 螺栓鎖緊接合。簡言之，本發(fā)明還提供了一種用于操作海底閥促動器系統(tǒng)的方法，海底閥促動 器系統(tǒng)包括布置在促動器殼體中的活塞和缸組件以及回位彈簧、與活塞和缸組件相關(guān)聯(lián) 的液壓泵和電動馬達(dá)組件、用于克服回位彈簧的力而驅(qū)動活塞和缸相對移位的液壓介質(zhì) 的液壓流線路。該方法的特征在于以下步驟-布置有效地用于將回位彈簧可釋放地止動在壓縮狀態(tài)中的機電式止動機構(gòu)；-通過下者中的至少一個來確定活塞和缸組件的沖程終點位置_探測供應(yīng)到電動馬達(dá)/由電動馬達(dá)消耗的電流；-探測液壓介質(zhì)中的壓力；_探測活塞相對于缸的位置；以及_探測活塞或缸的絕對位置；以及-在探測到活塞和缸組件的沖程終點位置的情況下，對機電式止動機構(gòu)供給能量。另外的從屬方法步驟包括-在沖程終點位置上在停止時對馬達(dá)提供功率，同時探測馬達(dá)的電流消耗、液壓 介質(zhì)壓力、活塞相對于缸的位置以及活塞或缸的絕對位置中的至少一個，以及在探測到 活塞/缸組件的沖程終點位置之后停止對馬達(dá)(定子繞組)的功率供應(yīng)；-在經(jīng)過這樣的時間(即，在該時間期間馬達(dá)以全轉(zhuǎn)矩停轉(zhuǎn))中的一定延遲之 后，啟動機電式止動機構(gòu)；-以從布置在從泵到缸的液壓介質(zhì)流中的裝有彈簧的蓄能器中提供的最小轉(zhuǎn)矩使 馬達(dá)加速；
-將馬達(dá)電流監(jiān)控電路單元和液壓介質(zhì)壓力傳感器單元中的至少一個布置在單獨 的可收回的電子設(shè)備容器中，該電子設(shè)備容器可連接到促動器殼體上；-將位置傳感器單元和線性可變差動變壓器單元中的至少一個的構(gòu)件布置在促動 器殼體中。-將所述液壓泵和電動馬達(dá)組裝在液壓動力單元中，液壓動力單元可收回地連接 到促動器殼體上。根據(jù)優(yōu)選實施例的以下詳細(xì)描述，將理解由本發(fā)明提供的另外的特征和優(yōu)點。附圖簡述將參照示意圖來對本發(fā)明進(jìn)行更加仔細(xì)的闡述。在圖中圖1示意性地示出了常常在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計中找到的傳統(tǒng)SHPU回路，其中， SHPU專用于單個促動器的操作；圖2是穿過本發(fā)明的促動器系統(tǒng)的實施例的縱截面；

圖3是顯示了生產(chǎn)模式中的促動器的、沿著圖2中的III-III線的截面圖；圖4是顯示了關(guān)進(jìn)(shut-in)模式中的促動器的、沿著圖2中的IV_IV線的截面 圖；圖5是通過本發(fā)明的促動器系統(tǒng)的另一個實施例的縱截面；圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的促動器系統(tǒng)的液壓回路；圖7是從閥的安全位置到生產(chǎn)位置的促動器沖程序列的、隨時間而變化的促動 器缸中的液壓壓力的表示；圖8顯示了在促動器沖程中隨時間而變化的馬達(dá)定子電流；圖9是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的促動器控制系統(tǒng)的電路的原理示意圖；以及圖10是擴(kuò)充以包括備選的或加強的傳感器設(shè)備的圖9的控制系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述在下文中，將對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行描述。在詳細(xì)描述的結(jié)尾附上完整的 參考列表。參照圖1，在背景技術(shù)中論述的現(xiàn)有技術(shù)的液壓回路通常包括以下構(gòu)件電動 馬達(dá)1、柔性聯(lián)接件2、液壓泵3、泵入口濾網(wǎng)或過濾器4、釋壓閥5、體積補償器6、貯 油器7、液壓蓄能器8、控制閥9、導(dǎo)閥10、帶有受到彈簧偏壓的活塞的液壓缸11、閘閥 12、返回過濾器15、止回閥13，17，18及液壓聯(lián)接件19和20。在圖6中對應(yīng)地示出了本發(fā)明的簡明系統(tǒng)。參照圖6和7，一旦在離開泵的流 遇到流動限制時，馬達(dá)1就通過柔性聯(lián)接件2驅(qū)動泵3以在泵3的下游產(chǎn)生壓力。最小 流動限制由裝有小型彈簧的蓄能器14表示，蓄能器14構(gòu)建成以最小轉(zhuǎn)矩為馬達(dá)提供軟啟 動，并且從而允許馬達(dá)轉(zhuǎn)子迅速加速。這類似于液壓旁通型啟動，但是沒有可引起不可 靠性的復(fù)雜的控制功能。軟啟動就是帶有小型彈簧的活塞型蓄能器，其允許流體在低壓 下裝填到缸中，直到缸裝滿且活塞在行程終點處為止。在這個時間(在圖7中的71處指 示)，流體強制通過連接器19進(jìn)入缸11中，以便克服回位彈簧推動缸11中的活塞，以便 將閘門12推到生產(chǎn)位置。參考標(biāo)號72指示起步(breakaway)位置，而73指示在克服了 起步力時的穩(wěn)定運動的起點。當(dāng)在74處到達(dá)生產(chǎn)位置時，壓力在泵的下游增大，因為不 存在用于流體的出口。在時間75處，轉(zhuǎn)子減速且在高壓下停轉(zhuǎn)，并且轉(zhuǎn)子在(幾乎)停止時保持在全轉(zhuǎn)矩下典型地達(dá)1-2秒，直到時間76。在此停轉(zhuǎn)時間期間，啟動了促動器 的止動機構(gòu)。然后馬達(dá)關(guān)閉，并且借助于止動機構(gòu)將促動器保持就位，止動機構(gòu)抵消缸 11的回位彈簧的全部力。在使轉(zhuǎn)子在全功率供應(yīng)下停轉(zhuǎn)典型地1-2秒的期間，在轉(zhuǎn)子和 定子兩者中產(chǎn)生的熱量是相當(dāng)大的，但是完全在兩個構(gòu)件的熱容量之內(nèi)。 現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，將對海底閥促動器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。促動 器構(gòu)件容納在殼體中，殼體包括連接到后殼體部件22上的前殼體部件21。參考標(biāo)號23 指的是ROV人控功能，而參考標(biāo)號24指的是促動器罩，該促動器罩將閘閥促動器連接到 閘閥上，并且提供殼體部件21的端壁?；钊?5和缸11布置成在殼體21中進(jìn)行相對移位。更具體而言，缸11布置成 可在活塞25上在兩個軸向方向上運動，活塞25在殼體中布置成固定的。桿26從缸11 的前端壁伸出通過殼體端壁或罩24。桿26提供閥接口，并且可沿直線運動，以在缸和桿 在向前方向(即朝向圖的左手邊)延伸時實現(xiàn)將閥轉(zhuǎn)換到生產(chǎn)模式。鎖緊螺栓27從缸端 壁的相對側(cè)伸出到孔28中，孔28布置成居中通過活塞25。鎖緊螺栓27與機電式鎖緊或 止動機構(gòu)協(xié)作，如將參照圖3和4進(jìn)一步闡述的那樣。諸如螺旋金屬彈簧的回位彈簧29支承在缸外部上，并且在殼體端壁/罩24和徑 向凸緣30之間起作用，徑向凸緣30形成于缸11的后端中。在延伸位置上，壓縮的回位 彈簧29的動力將在向后方向上對缸11加偏壓。通過包括電控觸發(fā)器機構(gòu)的機電式組件 將回位彈簧29可釋放地止動在壓縮狀態(tài)中。見圖3，在回位彈簧29的壓縮狀態(tài)中，通過 來自使多個鎖緊爪31接合徑向凸肩部32的接合來止動鎖緊螺栓27，該徑向凸肩部32形 成于鎖緊螺栓27上。鎖緊爪31優(yōu)選在鎖緊螺栓的周邊等距隔開，并且在數(shù)量上可布置 成兩個或更多個。徑向凸肩部32將鎖緊螺栓的后區(qū)段連接到比后區(qū)段具有更大的直徑的 前區(qū)段33上。見圖4，在釋放之后，鎖緊爪31樞轉(zhuǎn)成斷開與徑向凸肩部32的接合，從 而允許通過使回位彈簧29擴(kuò)張來在向后方向上驅(qū)動鎖緊螺栓27、缸11及桿26。鎖緊爪 31在向前面中形成帶有圓形或半圓形凹部，并且軸頸支承成(journal)在形成于活塞的相 對面中的圓形或半圓形滑動表面34上樞轉(zhuǎn)地滑動。鎖緊爪31還在其向后面中形成有彎 曲的滑動表面，該滑動表面抵靠在殼體中的固定結(jié)構(gòu)上，這里固定結(jié)構(gòu)指的是鎖緊爪接 口結(jié)構(gòu)35，其在軸向相對的支承件上為鎖緊爪31提供了滑動表面。鎖緊爪31在它們的周邊端部中形成有座部36。座部36成形成在止動狀態(tài)中接 收相應(yīng)的鎖緊銷或鎖緊滾珠37，如圖3中所示。具有圓端的促動桿38在徑向方向上將 鎖緊銷37推入座部36中，該促動桿38操作成借助于電磁體/螺線管或者作為備選通過 SMA(形狀記憶合金)裝置39在向前方向上沿軸向運動。因此，只要螺線管/SMA裝置 39被供給能量，促動桿38就保持伸出，以防止鎖緊銷37離開鎖緊爪31的周邊端部中的 座部。在承座位置上，鎖緊銷37夾緊在鎖緊爪31和形成于促動器殼體上的徑向凸肩部 40(見圖4)之間，這樣就肯定地防止鎖緊爪在形成于活塞25的端部中的滑動表面34的周 圍樞轉(zhuǎn)。當(dāng)螺線管或SMA裝置被消能時，在螺線管的情況下，促動桿38借助于彈簧部 件(未顯示)在向后方向上縮回。然后容許鎖緊銷37在徑向方向上運動離開座部36，然 后通過使鎖緊爪樞轉(zhuǎn)將鎖緊銷37推入凹部41 (圖4)中，在促動桿38的縮回位置上可接 近凹部41。當(dāng)促動器激活時，桿26、缸11及鎖緊螺栓27在向前方向上從圖4中所示的位置延伸。彈簧部件(未示出)對鎖緊爪31起作用，以使鎖緊爪31樞轉(zhuǎn)到圖3所示的鎖緊 位置上。當(dāng)因此在鎖緊爪31定位成座部36與凹部41中的鎖緊銷37對準(zhǔn)時，對螺線管 或SMA裝置39供給能量，因此，促動桿38在向前方向上延伸，并且由于來自延伸的促 動桿38的圓端的接合，鎖緊銷37被推離凹部41且被推入座部36。 活塞/缸組件25/11由液壓泵和電動馬達(dá)組件提供動力，見圖2和圖5。由于上 述原因，泵3是固定排量可逆設(shè)計，該設(shè)計通過在活塞25的端部中暢通的流線路42將液 壓介質(zhì)傳送到缸內(nèi)部，并且通過流線路43將液壓介質(zhì)傳送到促動器殼體內(nèi)部。應(yīng)當(dāng)注意，優(yōu)選實施例顯示了可動缸11和固定就位的環(huán)形活塞25，其中，桿位 于中心。更一般的情況(見圖1和6)具有固定缸和可動活塞。優(yōu)選布置是這樣的布置， 艮口，通過該布置桿一直穿過連接到ROV人控功能上。實際改裝對本發(fā)明來說不是關(guān)鍵 的，但是為了描述的完整性而顯示了實際改裝。圖5示出了圖2中所示的促動器系統(tǒng)的關(guān)于液壓動力單元的水平對豎直定向的略 經(jīng)修改的模塊化。這個實施例的目的在于減小從例如XMT主體突出的促動器設(shè)計的直 徑，以使其與XMT拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和空間約束更相容。這個實施例可有利地采用單獨的液壓插 入式(stab)連接器，而非圖2所示的凸緣連接。海底液壓動力單元SHPU容納在單獨的且可收回的SHPU模塊中，SHPU模塊 包括封閉在殼體44中的馬達(dá)和泵組件。參考標(biāo)號45指的是用于金屬波紋管體積補償器 6的保護(hù)蓋，金屬波紋管體積補償器6補償由于壓力和溫度的變化而造成的促動器中的流 體的體積變化。這種裝置是海底工業(yè)中的普通構(gòu)件，并且為了描述的完整性而顯示了該 構(gòu)件。SHPU通過連接凸緣47和夾緊接口 48連接到促動器殼體21上。參考標(biāo)號49和 50指的是軸頸支承轉(zhuǎn)子51以用于相對于定子52旋轉(zhuǎn)的軸承布置。通過在濕匹配連接器 53處連接到間閥促動器上的線路從主設(shè)施中供應(yīng)電功率和控制。補充連接器54可有利地 布置成在連接器53在SHPU收回之后脫開的情況下用于后備。參考標(biāo)號55指的是容納 操作促動器所必需的電氣/電子構(gòu)件的可單獨地收回的電子設(shè)備容器。馬達(dá)1可設(shè)計成許多形式。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，使用了帶有設(shè)計成使得 在轉(zhuǎn)子條中獲得非常高的電阻的轉(zhuǎn)子51的鼠籠式馬達(dá)。與使用銅的正常設(shè)計相反，該轉(zhuǎn) 子條可由與銅相比不太導(dǎo)電的材料制成，或者整個轉(zhuǎn)子可為實心圓柱形磁鋼件(在后一 種情況下，嚴(yán)格地說不再是鼠籠)。這使得能夠獲得在額定速度下運轉(zhuǎn)時低效率馬達(dá)，以 及起動電流(inrush current)非常低的、啟動轉(zhuǎn)矩高且容忍加熱的能力強的馬達(dá)。在本發(fā) 明中，以額定速度(典型地約2900rpm)運行的馬達(dá)的效率不是主要的問題，但是，考慮 到在海底領(lǐng)域開發(fā)中使用的長傳輸線路，起動電流是主要的問題。借助于傳統(tǒng)的機電式 接觸器直接啟動馬達(dá)使得能夠獲得使用簡單裝備的穩(wěn)定可靠的方案，但是對于鼠籠設(shè)計 的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用感應(yīng)馬達(dá)，這往往響應(yīng)于啟動時的大的起動電流和低的負(fù)載角度值而在傳 輸線路上產(chǎn)生大的電壓降。每次促動馬達(dá)僅運轉(zhuǎn)30-60秒，所以熱量形式的累計功率損 耗是無關(guān)緊要的。在優(yōu)選實施例中，馬達(dá)定子52纏繞成對于5kW單元(5”促動器的典型額定功 率)具有非常低的電壓，典型地40-60伏。因此，絕緣要求是適中的，使得馬達(dá)即使在 弱的絕緣值的情況下也能起作用。容納馬達(dá)/泵和輔助閥的整個殼體裝填有適當(dāng)?shù)幕?礦物油的液壓流體或合成液壓流體。所有這種流體在低電壓下(即使在吸收海水時)均具有良好的電絕緣特性。因此，除了能夠抵抗?jié)竦臉?gòu)件的腐蝕之外，液壓流體在馬達(dá)和 泵軸承的潤滑以及泵的性能上是最優(yōu)的。應(yīng)當(dāng)注意，齒輪泵固有地具有內(nèi)部泄漏，通常認(rèn)為這是缺點，但是在本文中， 認(rèn)為這是優(yōu)點，因為促動器肯定會到達(dá)閥安全位置，即使是泵或馬達(dá)凍結(jié)在它們相應(yīng)的 軸承上。在這種不大可能的情況下，關(guān)閉時間會增加，但是關(guān)進(jìn)最終還是會發(fā)生。泵3在優(yōu)選實施例中是用于穩(wěn)定性和成本有效性的齒輪型設(shè)計，但是也可為軸 向活塞型設(shè)計或者固定排量機器的一些其它形式?；疽笫潜盟蛣幼魇强赡娴?，從而 使得當(dāng)馬達(dá)1被消能且鎖緊爪31釋放以進(jìn)行關(guān)進(jìn)時，泵在由缸11中的回位彈簧29產(chǎn)生 的壓力下起馬達(dá)的作用。因此，液壓回路故意沒有在泵停止時將桿26保持在延伸位置上 的能力。一旦馬達(dá)被消能且鎖緊爪31釋放，回位彈簧29就將桿組件驅(qū)動到閥的安全位 置。僅圖3和4中所示的機械失效保護(hù)機構(gòu)(參照機電式止動機構(gòu))意在將閥保持在 生產(chǎn)模式中。電動馬達(dá)和液壓回路僅構(gòu)成起重裝置的簡單功能。止回閥17和18在性質(zhì)上是無關(guān)緊要的。加入止回閥17和18是為了確保交替地 進(jìn)出缸彈簧側(cè)的流體穿過過濾器15 (典型地是3微米單元)，因為已知彈簧會污染流體。 止回閥的最普通的失效模式是在阻塞方向上經(jīng)受壓力時泄漏。止回閥不會經(jīng)受很大的壓 力。微小的泄漏是不重要的，因為它們將僅導(dǎo)致流體過濾過程的邊際減少。顯然，對這 個回路(未顯示)增加另外兩個不重要的止回閥還會導(dǎo)致吸入到活塞的彈簧側(cè)中的流體被 過濾(整流電路)。同理，可為泵的吸入側(cè)(未顯示)進(jìn)行類似的布置。圖6中所示的液壓回路對于顆粒污染相當(dāng)穩(wěn)定，通常認(rèn)為顆粒污染是液壓系統(tǒng) 中主要的失效原因。 列表中參照的參考標(biāo)號11，23，24，26，56，27對海底工程師來說認(rèn)為是顯然 的，并且沒有對它們進(jìn)行另外的描述。圖2-5中基本新的元件是涉及失效保護(hù)機構(gòu)和 SHPU部件的那些。這些元件在本發(fā)明的海底促動器背景和實質(zhì)特征中是新的。在ROV 可收回的SHPU和不可收回的缸部件21，22之間的機械連接部47是海底系統(tǒng)的普通特 征，而且顯示它們僅是為了完整性。通常將止回閥容納在47中，以在匹配/去匹配操作 下防止油的水污染。當(dāng)促動沖程開始時，流體從泵3流過接口 47-48，19，20并且流入和流過活塞， 以將缸11推到延伸位置，從而壓縮回位彈簧29。在到達(dá)活塞/缸的沖程終點(或行程終 點)之后，鎖緊爪31傾斜到鎖緊位置上，并且通過促動電磁體或SMA裝置使鎖緊銷37 與鎖緊爪接合，從而對促動臂或棒38起作用，以推動銷/滾珠37就位。只要對電磁體 /SMA裝置供給能量，滾珠/銷37就將阻止銷緊爪運動返回以釋放缸，而不管回位彈簧 29的任何實際的力如何。為了描述的完整性，密封件63 (活塞密封組合件)還布置在缸11和活塞25的之 間的接口中，以使缸內(nèi)部與促動器殼體21的裝填有油的內(nèi)部64隔開。以分別隨典型的促動沖程序列的時間而變化的方式，圖7顯示了促動器缸中的 液壓壓力的發(fā)展，而圖8顯示了對應(yīng)的馬達(dá)定子電流。當(dāng)馬達(dá)啟動時，馬達(dá)克服由軟啟 動器活塞14(活塞型液壓蓄能器14)中的彈簧力示意性地表示的低壓71來驅(qū)動泵(見圖 6)。當(dāng)軟啟動器活塞到達(dá)行程終點(馬達(dá)在全速處)時，施加閥12的全起步力，并且壓 力從71增大到72。然后在73處，壓力在缸11中的活塞25克服回位彈簧29的力開始運動時立即減小。在回位彈簧正被收縮時，壓力穩(wěn)定的增大，并且最終當(dāng)缸中的活塞11在 74處到達(dá)沖程終點時，壓力在75處急劇上升，因為不存在用于封閉的液壓系統(tǒng)中的液壓 流體的出口。壓力保持，其中，馬達(dá)轉(zhuǎn)子51幾乎停轉(zhuǎn)，并且在轉(zhuǎn)子中正在產(chǎn)生熱量，直 到機電式止動機構(gòu)已經(jīng)激活例如2秒(由簡單的計時器測量)為止。在收到計時器的信 號之后，馬達(dá)44關(guān)閉，并且回路減壓，泵現(xiàn)在反過來驅(qū)動馬達(dá)。在圖8中，參考標(biāo)號80指示在對馬達(dá)施加功率時的起始點，而81是在馬達(dá)的起 動電流達(dá)到其最大值時的點。參考標(biāo)號82是在馬達(dá)全速、馬達(dá)電流的無負(fù)載值處的穩(wěn) 態(tài)，而83是在軟啟動蓄能器14達(dá)到?jīng)_程終點時的點。參考標(biāo)號84是在克服了閥12的 起步力時的點，而85是穩(wěn)定運動中的沖程的開始。參考標(biāo)號86指示在泵/轉(zhuǎn)子減速以 停轉(zhuǎn)(或者非常接近停轉(zhuǎn))時的沖程終點，而87是在電流供應(yīng)到停轉(zhuǎn)馬達(dá)的定子繞組時 的點。最后，參考標(biāo)號88指示在鎖緊爪31已經(jīng)激活且在經(jīng)過這樣的時間(在該時間期 間馬達(dá)1以全轉(zhuǎn)矩停轉(zhuǎn))中的一定延遲之后關(guān)閉馬達(dá)動力時的點。圖9示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的促動器控制系統(tǒng)的電路。通過 變壓器單元91從主要設(shè)施中供應(yīng)功率。馬達(dá)電流變壓器94利用接口電路(未顯示)工 作，以將電動馬達(dá)中的一個或多個電相電流的值讀回到可編程的邏輯控制器單元(PLC單 元)95。PLC95配備有驅(qū)動繼電器92，92，的普通串行通訊線路96和數(shù)字I/O控制線 路93。在啟動促動序列時，PLC單元通過海底通訊系統(tǒng)(線路96)的各種引腳來接收來 自頂側(cè)裝置的命令，并且推動一次繼電器92啟動馬達(dá)1。安裝二次繼電器92’來修正相 序，并且二次繼電器92’對于其中確保了全部正確的布線的裝置來說原則上是多余的。 一些操作員可能不接受對這種關(guān)鍵布線的依賴。如果泵在運轉(zhuǎn)時不產(chǎn)生壓力，則這表示 錯誤的相連接。然后可啟動二次繼電器92’。 當(dāng)對于促動器缸11中的主活塞25達(dá)到了沖程終點時，由馬達(dá)電流變壓器單元94 探測到且轉(zhuǎn)換成PLC單元可讀的格式的電流顯著地增大(即使是在全鐵轉(zhuǎn)子的情況下)， 因為轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)。這是用于促動閉鎖螺線管單元97 (39)或(視情況而定)SMA單元的加熱 器電路的信號。PLC中的計時器電路啟動，以提供閉鎖時間來促動，并且隨后，PLC單 元使中繼器92失效，從而使馬達(dá)消能。圖10提出了本發(fā)明的其它優(yōu)選實施例中的備選傳感器設(shè)備。該設(shè)備可為附加 的，以用上述主要的推論性方法(即通過馬達(dá)電流變壓器單元94來探測定子電流)來改 進(jìn)沖程終點位置的探測。在優(yōu)選實施例中，壓力傳感器/變送器單元98安裝在待測量促動器中的液壓壓 力的地方，例如安裝到泵的泵出口端口管道42(圖2)(液壓介質(zhì)的流線路)上，以一直探 測驅(qū)動活塞/缸移位的液壓流體中的壓力。壓力傳感器單元將在促動器沖程期間隨時間 探測壓力，如圖7中所示。無疑地，這個傳感器單元將指示活塞/缸組件的沖程終點位 置，并且另外提供閥位置的推論性讀數(shù)。圖10還提出了意在探測活塞/缸的沖程終點位置的位置傳感器單元99。這個位 置傳感器單元可用作對其它類型的傳感器設(shè)備的備選方案，或者可與任何傳感器設(shè)備結(jié) 合以用于今后改進(jìn)探測置信度。感應(yīng)型位置傳感器單元99是非常簡單的儀器，其包括線 圈、勵磁電路及探測器。感應(yīng)式位置傳感器單元99的電子電路嵌在電子設(shè)備容器55 (見 圖2)中，而且線圈優(yōu)選嵌在活塞/缸組件的不可動部件中，盡管在圖中沒有示出。典型地為磁性或光學(xué)的另一種類型的第二位置傳感器單元可安裝成確認(rèn)沖程終點位置，或者 可安裝成代替感應(yīng)型位置傳感器單元99。經(jīng)驗證明位置傳感器適于海底環(huán)境。一些運營公司希望一直都實現(xiàn)閥的直接位置探測，而非由上述推論性方法實現(xiàn) 間接位置探測。這可借助于包括線圈、勵磁電路及探測器的線性可變差動變壓器單元 (LVDT單元 )100通過將LVDT單元的滑動器安裝成與閥促動器的桿進(jìn)行直接的機械接觸 以傳統(tǒng)的方式來實現(xiàn)。LVDT單元的電子電路嵌在電子設(shè)備容器55(見圖2)中，而且線 圈優(yōu)選嵌在活塞/缸組件11的不可動部件中，盡管在圖中沒有示出。這種布置是普通的，并且尤其已經(jīng)在海底閘閥促動器上實現(xiàn)了這種布置。但 是，與圖10中示意性地顯示的LVDT實現(xiàn)方案的優(yōu)選實施例相比，這種實現(xiàn)方案需要相 當(dāng)大的重新設(shè)計。問題不是布置是否可靠和切合實際，問題更多地在于另一個電氣構(gòu)件 (雖然穩(wěn)定)是否能夠嵌入在大多數(shù)情況下難以收回來進(jìn)行維護(hù)或更換的機器部件中。壓力傳感器單元98和馬達(dá)電流監(jiān)控電路單元或上述馬達(dá)電流變壓器單元94兩者 位于可借助于例如簡單且被證實的ROV操作來容易地收回以進(jìn)行維護(hù)或更換的模塊或電 子設(shè)備容器55中。與位置傳感器99和LVDT單元100有關(guān)的構(gòu)件必須嵌在閥促動器系 統(tǒng)的不可動部件21中?；跊_程終點位置的推論性探測的優(yōu)選實施例(即借助于電流變壓器單元94來 進(jìn)行馬達(dá)電流監(jiān)控，或者借助于壓力傳感器單元98來檢測壓力)在電子設(shè)備容器55和上 游功率供應(yīng)和通訊中心(未顯示)之間需要僅一個ROV操作的電連接器53。如果實現(xiàn)了 LVDT單元或根據(jù)其它優(yōu)選實施例的感應(yīng)式位置傳感器，則需要使促動器的缸部件中的電 氣構(gòu)件與電子設(shè)備容器55中的電子電路連接的附加的ROV操作的電連接器54。當(dāng)然本發(fā)明無論如何不限于上述實施例。相反，本發(fā)明的修改的許多可能性對 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是顯而易見的，而不偏離諸如在權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的基本
ο參考標(biāo)號列表1電動馬達(dá)，在優(yōu)選實施例中是鼠籠式的或?qū)嵭霓D(zhuǎn)子設(shè)計2柔性聯(lián)接件3液壓泵，在優(yōu)選實施例中是齒輪型的4過濾器，典型地是50微米粒度拒絕式泵入口濾網(wǎng)5釋壓閥(現(xiàn)有技術(shù))6體積補償器，在優(yōu)選實施例中是波紋管設(shè)計7貯油器，典型地由SHPU的外部殼體限定8液壓蓄能器(現(xiàn)有技術(shù))9控制閥(現(xiàn)有技術(shù))10螺線管操作的導(dǎo)閥(現(xiàn)有技術(shù))11液壓缸12閥，例如閘閥13在所顯示的位置上的止回閥，其僅涉及現(xiàn)有技術(shù)14軟啟動液壓蓄能器，在優(yōu)選實施例中是活塞型的15返回線路過濾器
16(未使用)17止回閥18止回閥19液壓聯(lián)接件20液壓聯(lián)接件21促動器殼體的前部分22促動器殼體的后部分23ROV人控功能24促動器接口罩25 活塞26 閥接口 / 桿27鎖緊螺栓28鎖緊螺栓的后區(qū)段29回位彈簧30缸上后端凸緣31鎖緊爪32鎖緊螺栓上的徑向凸肩部33鎖緊螺栓的放大的半徑區(qū)段34鎖緊爪滑動表面35鎖緊爪接口結(jié)構(gòu)36形成于制動爪的周邊端部中的座部37鎖緊銷/滾珠38用于37的促動桿39螺線管或SMA促動裝置40促動器殼體上的凸肩部41 凹部42用于液壓介質(zhì)的流線路43用于液壓介質(zhì)的流線路44馬達(dá)/泵殼體45金屬波紋管保護(hù)蓋46(未使用)47HPU 凸緣48夾緊接口49 軸承50 軸承51電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子52電動馬達(dá)的定子53濕匹配連接器 54濕匹配連接器
55電子設(shè)備容器56用于排出來自生 產(chǎn)孔的泄漏流體的端口57桿主密封組合件58-62 (未使用)63活塞密封組合件64裝填有油的體積65-70 (未使用)71在軟啟動蓄能器到達(dá)行程終點時的壓力/時間曲線上的點72在克服了閥促動器中的起步力時的壓力/時間曲線上的點73在缸11中的活塞已經(jīng)克服了起步力且開始運動時的壓力/時間曲線上的點74在促動器沖程完成且缸11中的活塞已到達(dá)沖程終點時的壓力/時間曲線上的
占75在泵/馬達(dá)轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)或幾乎停轉(zhuǎn)時的壓力/時間曲線上的點76在閉鎖促動已經(jīng)完成其沖程時的壓力/時間曲線上的點77_79(未使用)80在對馬達(dá)施加功率時的起點81馬達(dá)的起動電流的最大值82在馬達(dá)全速、馬達(dá)電流的無負(fù)載值處的穩(wěn)態(tài)83在軟啟動蓄能器到達(dá)沖程終點時的點84在克服閥的起步力時的點85在穩(wěn)定運動中沖程起點86在泵/馬達(dá)轉(zhuǎn)子減速以停轉(zhuǎn)(或非常接近停轉(zhuǎn))時的沖程終點87當(dāng)在定子中應(yīng)用停止電流時的點88在已經(jīng)促動鎖緊爪且馬達(dá)功率關(guān)閉時的點89-90 (未使用)91變壓器92—次中繼器92’ 二次中繼器93驅(qū)動中繼器螺線管的來自PLC單元輸入/輸出的控制線路94馬達(dá)電流變壓器單元95可編程的邏輯控制器單元(PLC單元)96通訊線路97閉鎖螺線管98壓力傳感器單元99位置傳感器單元100線性可變差動變壓器單元(LVDT單元)
權(quán)利要求
1.一種海底閥(12)促動器系統(tǒng)，包括布置在促動器殼體(21，22)中的活塞(25)和 缸(11)組件以及回位彈簧(29)、與所述活塞(25)和缸(11)組件相關(guān)聯(lián)的液壓泵(3)和 電動馬達(dá)(1)組件、用于克服所述回位彈簧(29)的力來驅(qū)動所述活塞和缸相對移位的液 壓介質(zhì)的液壓流線路(42，43)，其特征在于，探測裝置布置成用于探測所述活塞(25)和 缸(11)組件的沖程終點位置，所述探測裝置是下者中的至少一個-馬達(dá)電流監(jiān)控電路單元(94)；-液壓介質(zhì)壓力傳感器單元(98)；-位置傳感器單元(99)；以及-線性可變差動變壓器單元(100)，其中，機電式止動機構(gòu)布置成在探測到?jīng)_程終點位置的情況下被供給能量，以用于 將所述回位彈簧可釋放地止動在壓縮狀態(tài)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的促動器系統(tǒng)，其特征在于，所述馬達(dá)電流監(jiān)控電路單元 (94)和所述壓力傳感器單元(98)中的至少一個容納在電子設(shè)備容器(55)中，所述電子設(shè) 備容器(55)可收回地連接到所述促動器殼體(21，22)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的促動器系統(tǒng)，其特征在于，所述位置傳感器單元(99)和所 述線性可變差動變壓器單元(100)中的至少一個的構(gòu)件容納在所述促動器殼體(21，22) 中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的促動器系統(tǒng)，其特征在于，所述馬達(dá)電流監(jiān)控 電路單元(94)布置成將沖程終點信號提交給邏輯單元(PLC)，從而控制所述機電式止動 機構(gòu)以克服所述回位彈簧的力而將所述閥保持在生產(chǎn)模式中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的促動器系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力傳感器單 元(98)布置成在邏輯單元(PLC)中產(chǎn)生壓力信號，從而控制所述機電式止動機構(gòu)以克服 所述回位彈簧的力而將所述閥保持在生產(chǎn)模式中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的促動器系統(tǒng)，其特征在于，所述位置傳感器單 元(99)和所述線性可變差動變壓器單元(100)中的至少一個布置成將沖程終點信號提交 給邏輯單元(PLC)，從而控制所述機電式止動機構(gòu)以克服所述回位彈簧的力而將所述閥 保持在生產(chǎn)模式中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的促動器系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓泵(3)和 電動馬達(dá)(1)組件組裝在液壓動力單元中，所述液壓動力單元可收回地連接到所述促動 器殼體(21，22)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的促動器系統(tǒng)，其特征在于，液壓介質(zhì)從可逆固定排量液壓泵 (3)供應(yīng)到所述活塞/缸組件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的促動器系統(tǒng)，其特征在于，通過在所述活塞(25)的端部中 暢通的流線路(42)供應(yīng)液壓介質(zhì)，所述活塞(25)在所述促動器殼體(21，22)中是固定 的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的促動器系統(tǒng)，其特征在于，所述缸(11)布置成可在裝填有 液壓介質(zhì)的所述促動器殼體(21)中的所述活塞(25)上移位，從而通過返回流線路(43) 與所述液壓泵(3)連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10中任一項所述的促動器系統(tǒng)，其特征在于，所述促動器殼體包括在向前方向上從所述缸(11)中伸出的桿(26)，以及在向后方向上從所述缸(11)中伸 出的鎖緊螺栓(27)，所述鎖緊螺栓穿過所述活塞(25)，以在所述缸(11)的沖程終點位置 上由樞軸地布置在所述促動器殼體(21，22)中的鎖緊爪(31)可釋放地接合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的促動器系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖緊爪(31)可控制成在 對電磁體/螺線(97)或形狀記憶合金裝置(39)供給能量之后與所述螺栓(27)鎖緊接合。
13.一種用于操作海底閥促動器系統(tǒng)的方法，所述海底閥促動器系統(tǒng)包括布置在促動 器殼體(21，22)中的活塞(25)和缸(11)組件以及回位彈簧(29)、與所述活塞(25)和缸 (11)組件相關(guān)聯(lián)的液壓泵(3)和電動馬達(dá)(1)組件、用于克服所述回位彈簧(29)的力而 驅(qū)動所述活塞和缸相對移位的液壓介質(zhì)的液壓流線路(42，43)，所述方法的特征在于以 下步驟-布置有效地用于將所述回位彈簧可釋放地止動在壓縮狀態(tài)中的機電式止動機構(gòu)；-通過下者中的至少一個來確定所述活塞(25)和缸(11)組件的沖程終點位置-探測供應(yīng)到所述電動馬達(dá)/由所述電動馬達(dá)消耗的電流；-探測所述液壓介質(zhì)中的壓力；-探測所述活塞相對于所述缸的位置；以及-探測所述活塞或所述缸的絕對位置；以及-在探測到所述活塞(25)和缸(11)組件的沖程終點位置的情況下，對所述機電式止 動機構(gòu)供給能量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于步驟在所述沖程終點位置上在停止 時對所述馬達(dá)(1)提供功率，同時探測所述馬達(dá)的電流消耗、所述液壓介質(zhì)壓力、所述 活塞相對于所述缸的位置以及所述活塞或所述缸的絕對位置中的至少一個，以及在探測 到所述活塞/缸組件的所述沖程終點位置之后停止對所述馬達(dá)的功率供應(yīng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于步驟在經(jīng)過所述馬達(dá)(1)以全轉(zhuǎn)矩停 轉(zhuǎn)期間的時間中的一定延遲之后，啟動所述機電式止動機構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14至15中任一項所述的方法，其特征在于步驟以從布置在從所 述泵(3)到所述缸(11)的液壓介質(zhì)流中的裝有彈簧的蓄能器(14)中提供的最小轉(zhuǎn)矩使所 述馬達(dá)加速。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中任一項所述的方法，其特征在于步驟將馬達(dá)電流監(jiān)控 電路單元(94)和液壓介質(zhì)壓力傳感器單元(99)中的至少一個布置在單獨的可收回的電子 設(shè)備容器(55)中，所述電子設(shè)備容器(55)可連接到所述促動器殼體(21，22)上。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至17中任一項所述的方法，其特征在于步驟將位置傳感器 單元(99)和線性可變差動變壓器單元(100)中的至少一個的構(gòu)件布置在所述促動器殼體 (21，22)中。
19.根據(jù)權(quán)利要求13至18中任一項所述的方法，其特征在于步驟將所述液壓泵(3) 和所述電動馬達(dá)(1)組裝在液壓動力單元中，所述液壓動力單元可收回地連接到所述促 動器殼體(21，22)上。
全文摘要
公開了一種海底閥促動器系統(tǒng)，其包括布置在促動器殼體(21，22)中的活塞(25)和缸(11)組件以及回位彈簧(29)、與活塞(25)和缸(11)組件相關(guān)聯(lián)的液壓泵(3)和電動馬達(dá)(1)組件、用于克服回位彈簧(29)的力來驅(qū)動活塞和缸相對移位的液壓介質(zhì)的液壓流用于線路(42，43)。閥促動器系統(tǒng)的特征在于，探測裝置布置成探測活塞(25)和缸(11)組件的沖程終點位置，所述探測裝置是下者中的至少一個馬達(dá)電流監(jiān)控電路單元(94)；液壓介質(zhì)壓力傳感器單元(98)；位置傳感器單元(99)；以及線性可變差動變壓器單元(100)，其中，機電式止動機構(gòu)布置成在探測到?jīng)_程終點位置的情況下被供給能量，以將回位彈簧可釋放地止動在壓縮狀態(tài)中。同樣公開了一種用于操作海底閥促動器系統(tǒng)的方法，通過該方法可確定在海底閥促動器系統(tǒng)中的活塞(25)和缸(11)組件的沖程終點位置。
文檔編號E21B34/04GK102027190SQ200980117786
公開日2011年4月20日 申請日期2009年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日
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