相對(duì)于環(huán)境壓力調(diào)整介質(zhì)壓力的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于相對(duì)于環(huán)境壓力調(diào)整介質(zhì)壓力的設(shè)備，環(huán)境壓力在使用設(shè)備時(shí)通過與深度相關(guān)的海水壓力預(yù)定，其中海水壓力對(duì)補(bǔ)償器裝置起作用，補(bǔ)償器裝置允許可逆的長(zhǎng)度變化或延伸率變化。
【背景技術(shù)】
[0002]資源的日益減少迫使在開采原材料和能量時(shí)較大的努力。這導(dǎo)致，必須在越來越大的海域深度實(shí)施用于輸送油和氣體的鉆孔。為了這樣的深水鉆孔的安全操作(其由鉆井平臺(tái)或鉆井船實(shí)施)，在海底上設(shè)置大規(guī)模的安全設(shè)備，其功能上配置給在鉆孔與鉆管或輸送管之間的過渡區(qū)域。重要的屬于這樣的深水鉆孔安全標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備部件在這里是所謂防噴器(Blowout Preventer)(BOP)。該設(shè)備在危險(xiǎn)情況下導(dǎo)致鉆孔排出口、鉆管和/或輸送管的快速封閉。
[0003]為了確保防噴器的可靠的功能，必須提供具有相應(yīng)高的工作壓力的用于液壓操縱的壓力液體。由于將具有足夠高工作壓力的壓力液體以足夠的量從水表面的鉆井平臺(tái)或鉆井船輸向相應(yīng)深處的海底是特別困難的，現(xiàn)有技術(shù)(參見US 6 418 970 B1)在這些設(shè)備中在深海設(shè)備本身的地點(diǎn)利用對(duì)于操縱相應(yīng)的深海設(shè)備所需要的液壓的工作壓力。因此借助于深海的周圍的壓力、亦即利用深海的高壓產(chǎn)生需要的液壓的工作壓力?；钊诟左w中利用深海的環(huán)境壓力被推動(dòng)并且通過由此引起的活塞運(yùn)動(dòng)將壓力傳向壓力液體。
[0004]雖然在使用地點(diǎn)上通過工作壓力的產(chǎn)生或傳送形成優(yōu)點(diǎn)，但已知的設(shè)備的運(yùn)行特性不是令人滿意的。利用海水操作缸體裝置在多個(gè)不同的方面是成問題的。一方面存在這樣的危險(xiǎn)，即因?yàn)槌练e物粒子等的進(jìn)入或因?yàn)榕c海水一起帶入的微生物而形成污染。另一方面由于極其腐蝕作用的海水產(chǎn)生損害。為了對(duì)付后者，在現(xiàn)有技術(shù)中需要的是，缸體裝置設(shè)有適合的襯套和/或由相應(yīng)的耐腐蝕的材料制造，以便減小腐蝕和/或減小在活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)由于沉積提高的摩擦系數(shù)。盡管存在這些措施，但仍產(chǎn)生因鹽水沉積、例如硬脂酸鉀導(dǎo)致的困難。
[0005]為了克服這些挑戰(zhàn)，在DE 10 201 009 276 A1中建議一種設(shè)備用于在壓力液體中傳送液壓的工作壓力以便壓力操縱深海設(shè)備、特別是深海鉆孔的設(shè)備。在缸體裝置中存在用于壓力液體的第一壓力室、用于改變?cè)搲毫κ业娜莘e的可移動(dòng)的活塞裝置和至少一個(gè)第二壓力室。為了活塞裝置的在第一壓力室中產(chǎn)生工作壓力的運(yùn)動(dòng)，可用深海的環(huán)境壓力對(duì)第二壓力室加載。此外設(shè)置囊式蓄能器形式的、為缸體裝置配置的蓄壓器，其可移動(dòng)的隔離元件將與海水連接的室與運(yùn)動(dòng)室隔離。操縱室包含操縱流體并且與第二壓力室相連接，以便借助于操縱流體對(duì)第二壓力室施加深海壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]從該現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提供一種用于相對(duì)環(huán)境壓力調(diào)整介質(zhì)壓力的設(shè)備，其特別在水下使用時(shí)證明是耐用的并且是制造成本低的以及在需要時(shí)可簡(jiǎn)便地更換。
[0007]該目的的解決方案在于一種具有權(quán)利要求1的特征的設(shè)備。從各從屬權(quán)利要求2至12求得出本發(fā)明的有利的實(shí)施形式。
[0008]按照本發(fā)明設(shè)定，沿長(zhǎng)度變化或延伸率變化的方向相繼地存在補(bǔ)償器裝置的至少兩個(gè)補(bǔ)償器元件。
[0009]通過補(bǔ)償器裝置至少部分地保護(hù)設(shè)備免受腐蝕的海水的作用。而且令人意想不到地表明，當(dāng)由此昂貴的部分不發(fā)生與海水接觸并因此被保護(hù)時(shí)，這樣的補(bǔ)償器裝置是成本低的。此外通過兩個(gè)或更多個(gè)補(bǔ)償器元件的串聯(lián)導(dǎo)致冗余。此外這樣的補(bǔ)償器元件已證明是比由現(xiàn)有技術(shù)已知的囊式蓄能器更耐用的。
[0010]利用按照本發(fā)明的解決方案可以這樣調(diào)整介質(zhì)壓力，使得能夠?qū)崿F(xiàn)海水壓力相對(duì)于在連接到設(shè)備上的液壓的工作機(jī)器軸、特別是防噴器的流體回路中的液壓的工作壓力的補(bǔ)償。此外可以利用介質(zhì)壓力的調(diào)整，以便利用海水壓力偏壓流體的工作回路的操作壓力，以便在需要情況下、例如在緊急狀況下將偏壓的并因此很高的工作壓力(其基本等于海水壓力)直接用于操縱所連接的工作機(jī)器軸。
[0011]將各相應(yīng)的補(bǔ)償器元件有利地至少部分地構(gòu)成彈簧彈性的或要么構(gòu)成為彈性的并且從初始位置開始借助于海水壓力在一個(gè)方向上經(jīng)歷長(zhǎng)度變化或延伸率變化并且在去除海水壓力時(shí)以反向運(yùn)動(dòng)向該初始位置的方向復(fù)位。該實(shí)施形式即使在不同的海水壓力時(shí)也允許使用。因此設(shè)備也可在不同的深度上使用。此外補(bǔ)償元件的彈性允許設(shè)備的反復(fù)使用。
[0012]補(bǔ)償器裝置可以有利地由波紋管構(gòu)成，并且各補(bǔ)償器元件由各單個(gè)依次相繼地設(shè)置的波紋管折疊部構(gòu)成，所述波紋管折疊部至少部分地構(gòu)成波紋管的壁。這樣的波紋管對(duì)于在深海中使用已證明是特別耐用的和長(zhǎng)壽命的。另一優(yōu)點(diǎn)是，設(shè)備也在很高的海水壓力時(shí)無缺點(diǎn)地起作用并且在這里不可能通過波紋管發(fā)生擴(kuò)散。
[0013]在使用情況下波紋管的至少一個(gè)前面的封閉壁和/或一個(gè)壓力傳動(dòng)裝置經(jīng)受海水作用并且該封閉壁優(yōu)選相對(duì)海水的進(jìn)入點(diǎn)是朝向壓力傳動(dòng)裝置的方向回縮的。這樣的前面的封閉壁能夠?qū)崿F(xiàn)壓力傳動(dòng)裝置相對(duì)海水的屏蔽。而且相對(duì)海水至少保護(hù)按照本發(fā)明的設(shè)備的部分。
[0014]特別有利地補(bǔ)償器裝置和/或壓力傳動(dòng)裝置在位于共同的容納殼體內(nèi)的具有海水壓力的海水室與具有介質(zhì)壓力的介質(zhì)室之間形成至少一個(gè)對(duì)介質(zhì)密封的封閉。按這種方式介質(zhì)室可靠地與海水室隔離。這不可能導(dǎo)致相應(yīng)的介質(zhì)的過界。因此防止各后接的單元(其只應(yīng)當(dāng)與介質(zhì)而不與海水發(fā)生接觸)的損壞。
[0015]在一個(gè)作用鏈中并且優(yōu)選沿容納殼體的縱向方向看，可以有利地在補(bǔ)償器裝置上鄰接壓力傳動(dòng)裝置和接著鄰接介質(zhì)室。這樣的結(jié)構(gòu)是特別緊湊的并且有利地特征在于，在設(shè)備內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方向是一致的并且不必通過機(jī)械的或液壓的中間環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)向。這樣的具有方向變化的力傳遞經(jīng)常與能量損失相關(guān)聯(lián)，其在按照本發(fā)明的設(shè)備中被避免。
[0016]壓力傳動(dòng)裝置可以具有雙活塞，該雙活塞以其一個(gè)活塞鄰接海水室并且以其另一活塞鄰接介質(zhì)室。這樣的活塞的優(yōu)點(diǎn)是，構(gòu)成在兩個(gè)壓力室之間的中間室可以用于附加的密封。
[0017]有利地在雙活塞之間設(shè)置至少一個(gè)另外的第二介質(zhì)室，其容納高壓介質(zhì)。高壓介質(zhì)可以是工作氣體、特別是氮?dú)?N2)，工作氣體處在一壓力下，其為至少1巴、進(jìn)一步優(yōu)選至少100巴、進(jìn)一步優(yōu)選至少200巴、進(jìn)一步優(yōu)選至少300巴、進(jìn)一步優(yōu)選400巴。
[0018]具有高壓介質(zhì)的第二介質(zhì)室的優(yōu)點(diǎn)是永久連接于儲(chǔ)壓室。儲(chǔ)壓室可以同心包圍容納殼體。這樣的設(shè)置關(guān)于結(jié)構(gòu)空間的有效的利用是有利的，因?yàn)樗翘貏e緊湊的。通過連接擴(kuò)寬的儲(chǔ)壓室，可以在較長(zhǎng)的行程上提供較高的壓力。按這種方式，第一介質(zhì)室中的介質(zhì)不僅通過海水的環(huán)境壓力而且通過高壓介質(zhì)的壓力被加載。第二介質(zhì)室和/或儲(chǔ)壓室也可以在設(shè)備之外通過可連接于設(shè)備的第三構(gòu)件構(gòu)成，其例如為單獨(dú)的儲(chǔ)存器的形式。
[0019]在雙活塞之間可以設(shè)置至少一個(gè)另外的第三介質(zhì)室，該第三介質(zhì)室容納低壓介質(zhì)、特別是真空。第二介質(zhì)室和第三介質(zhì)室可以由活塞分隔壁界定，活塞桿在該活塞分隔壁中可縱向移動(dòng)地引導(dǎo)，雙活塞裝置的活塞分別固定在該活塞桿的端部區(qū)域上。通過低壓介質(zhì)、特別是工作氣體、如氮?dú)?N2)、或真空，使活塞(其被加載海水的環(huán)境壓力)在對(duì)置的側(cè)面上卸壓。因此當(dāng)從第一介質(zhì)室排走介質(zhì)時(shí)，活塞的運(yùn)動(dòng)受到較小的阻力或甚至不受到阻力。特別是第三介質(zhì)室中的低壓介質(zhì)處在一壓力下，其低于1巴、優(yōu)選低于0.5巴。
[0020]波紋管、活塞和活塞分隔壁分別具有相同的最大外徑，該最大外徑等于容納殼體的均一的內(nèi)壁直徑。按這種方式容納殼體可以構(gòu)成管形的。因此容納殼體在制造上是特別成本低的并且相對(duì)于環(huán)境壓力影響是壓力穩(wěn)定的。
[0021]至少雙活塞裝置的鄰近海水室的活塞相對(duì)于容納殼體的內(nèi)壁借助于密封裝置密封。按這種方式避免海水侵入雙活塞裝置中。此外阻止介質(zhì)或工作氣體從雙活塞裝置向海水的方向流出。
【附圖說明】
[0022]以下借助于在附圖中示出的實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。其中:
[0023]圖1按照本發(fā)明的設(shè)備的透視的縱視圖，其部分剖開地示出，和
[0024]圖2圖1的波紋管的一部分的縱剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1中示出用于相對(duì)于環(huán)境壓力調(diào)整介質(zhì)壓力的設(shè)備1，在使用設(shè)備1時(shí)環(huán)境壓力通過與深度的海水壓力預(yù)定或確定。設(shè)備1基本上由兩個(gè)同心的管3、5構(gòu)成，這兩個(gè)管在端側(cè)通過環(huán)形元件7、9被隔開距離地保持。在內(nèi)管5(其構(gòu)成容納殼體)中設(shè)置第一介質(zhì)室，其通過端側(cè)的圓盤13封閉。在圓盤13中設(shè)置軸向鉆孔15用于將介質(zhì)從第一介質(zhì)室11導(dǎo)入后接的未更詳細(xì)示出的液壓回路(其包括連接的工作機(jī)器軸，其例如為防噴器的形式)。介質(zhì)室11可通過雙活塞裝置19形式的壓力傳動(dòng)裝置17被加載，壓力傳動(dòng)裝置的在圖平面內(nèi)右邊的活塞21鄰接第一介質(zhì)室11。雙活塞裝置19在容納殼體5中可軸向移動(dòng)地導(dǎo)向，其中容納殼體5的內(nèi)壁23構(gòu)成用于活塞21、27的滑動(dòng)面25。雙活塞裝置19的在圖平面內(nèi)左邊的活塞27作為前面的封閉壁29在設(shè)備的工作中可被海水加載。該封閉壁29相對(duì)海水的進(jìn)入點(diǎn)31向壓力傳動(dòng)裝置17的方向回縮。壓力傳動(dòng)裝置17因此在位于共同的容納殼體5內(nèi)的具有海水壓力的海水室33與具有介質(zhì)壓力的介質(zhì)室11之間制造出對(duì)介質(zhì)密封的封閉。
[0026]在容納殼體5的內(nèi)側(cè)上在左邊的活塞27與內(nèi)管5的進(jìn)入點(diǎn)31之間設(shè)置補(bǔ)償器裝置35。海水壓力作用到補(bǔ)償器裝置35上，其允許可逆的長(zhǎng)度變化或延伸率變化。補(bǔ)償器裝置35由波紋管39構(gòu)成。波紋管39由耐腐蝕的優(yōu)質(zhì)合金鋼材料構(gòu)成。波紋管39在其一自由端上與內(nèi)管5在進(jìn)入點(diǎn)31的區(qū)域內(nèi)焊接。波紋管39在另一端上在工作中以偏壓優(yōu)選松地貼靠在左邊的活塞27的鄰接的正面的外圓周邊緣上。但優(yōu)選設(shè)定，在波紋管39與管5的可配置給波紋管的內(nèi)壁23之間附加注入支持液體，例如以乙醇化合物(乙二醇)的形式，其加固和因此支