DE112004000373T5

DE112004000373T5 - Hydraulisches Steuerventil, -System und -Verfahren

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Publication number: DE112004000373T5
Application number: DE112004000373T
Authority: DE
Inventors: James L Dean
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2006-02-09
Also published as: GB2414288A; BRPI0408118A; US20050045237A1; US20040173268A1; US6814104B2; NO20054563L; GB0517376D0; NO20054563D0; WO2004079239A1; GB2414288B

Abstract

Hydraulisches Steuerventilsystem, welches umfasst:
eine Mehrzahl von Steuerventilen, wobei wenigstens eines der Ventile beinhaltet:
einen Ventilkörper, wobei der Körper eine Funktionsöffnung, eine Zufuhröffnung, um die Zufuhr von Fluid zur Funktionsöffnung zu gestatten, und eine Ablassöffnung aufweist, um das Ableiten von Fluid aus der Funktionsöffnung zu gestatten;
eine Schieberanordnung, die einen Schieber beinhaltet, eine Dichtungsanordnung, die einen Dichtungsträger beinhaltet, der gleitend im Schieber angebracht ist, eine Scherdichtung, um selektiv hydrostatischen Druck zu einer Unterwasser-Funktion und von ihr weg zu leiten, indem selektiv zwischen einer Position Ablassöffnung offen/Zufuhr gesperrt und einer Position Ablassöffnung geschlossen/Zufuhr nicht gesperrt abgewechselt wird, eine Rollenlageranordnung, die eine Rollenlagereingriffsplatte und eine Anordnung von Rollenlagern beinhaltet, die mit der Rollenlagereingriffsplatte verbunden sind, und eine Betätigungsanordnung zum gleitenden Bewegen der Dichtungsanordnung;
ein abnehmbares Hydraulik-Montagemodul, das eine Mehrzahl von Steuerventilen, ein Eingabe/Ausgabe-Modul zum Verbinden des Moduls mit der Betätigungsanordnung und ein Modulgehäuse; und
eine Montageanordnung, die...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Steuerventile. Unter spezielleren Gesichtspunkten betrifft die Erfindung: Steuerventile vom Durchgangstyp mit drei Positionen, die an entfernten Orten besonders nützlich sind, wo lange Signalleitungen erforderlich sind, wie es bei Unterwasser-Steigrohrköpfen bzw. -produktionskreuzen, die bei der Untersee-Ölproduktion verwendet werden, der Fall ist; und Verfahren zum Zusammenbau und zur Verwendung der Steuerventile.

Wegen der Kosten werden die meisten Unterseeöl- und -gasquellen zu einer verfügbaren Offshore-Host-Einrichtung gemacht und von ihr aus gesteuert. Es werden selten neue Offshore-Bauten aufgebaut, wenn sie nicht für mehrere Quellen bestimmt sind. In den meisten Fällen kann jede Quelle Meilen von der Einrichtung entfernt sein. Die Steuerung von Quellen an solchen langen Ausläufern wurde unter Anwendung mehrerer verschiedener Verfahren ausgeführt: direkt hydraulisch, geführt hydraulisch, direkt elektrisch und multiplex elektrisch, nur um einige zu nennen. Bei dem direkten hydraulischen Verfahren werden Ventile, wie Unterwasser-Ventile mit Baumstruktur, unter Verwendung einzelner unter Druck stehender Rohrleitungen von der hydraulischen Antriebseinheit ("HPU") an der Oberfläche gesteuert. Dieses Verfahren kann über einen kurzen Ausläufer verwendet werden, ist aber auf Grund der langen Reaktionszeit zum Öffnen oder Schließen eines Unterwasser-Ventils über eine größere Entfernung untragbar. Es ist auch wegen der Anzahl von Rohrleitungen, die zur Steuerung jedes Baums erforderlich sind, typischerweise auf die Steuerung von nur einer oder zwei Quellen beschränkt. Bei der geführten hydraulischen Methodologie werden Steuerventile lokal am Unterwasser-Baum angeordnet und dann von der HPU an der Oberfläche vorgesteuert, um eine Hydraulik-Hauptversorgung zu den einzelnen Stellgliedern der Baumventile zu leiten. Dieses Verfahren hat auf Grund der Tatsache, dass die Hydraulikleitungen von der Host-Einrichtung nur die kleineren Vorsteuerventile und nicht die größeren Baumventile betätigen müssen, eine kürzere Reaktionszeit. Obwohl die Betriebsentfernung durch Anwendung des Betriebs von mehr als einigen Quellen mit dem "geführten hydraulischen" Verfahren erhöht wurde, ist es immer noch durch die Anzahl und Größe der Druckleitungen untragbar, die beim Steuerverbindungsnabel erforderlich sind.

Bei der direkten elektrischen Methodologie sind Steuerventile lokal am Unterwasser-Baum angeordnet, die dann unter Verwendung elektrischer Leistung von der Host-Einrichtung aus selektiv betätigt werden. Jedem Ventil sind einzelne Leitersätze zugeordnet. Die Unterwasser-Steuerventile können selektiv durch einen einfachen Schalter oder einer speicherprogrammierbaren Steuerung ("PLC") betätigt werden. Außerdem kann die PLC an der HPU angebracht sein und für deren Steuerung verwendet werden, wodurch die Effizienz des Systems erhöht wird. Mit diesem Verfahren wird das Problem der ausgedehnten Entfernungen ein wenig gelöst. Jedoch ist die Anwendung der direkten elektrischen Methodologie für mehr als einige Quellen durch die Anzahl und Größe der elektrischen Leiter, die beim Steuerverbindungsnabel erforderlich sind, immer noch untragbar.

Bei der Multiplex-Methodologie sind Steuerventile lokal am Unterwasser-Baum angeordnet, die dann unter Verwendung elektrischer Leistung und einer Signalverbindung von der Host-Einrichtung aus selektiv betätigt werden. Die elektrische Leistung wird zu den Ventilen geschickt, die dann durch ein Signal über Modem für den Betrieb ausgewählt werden. Die Anzahl von unter Druck stehenden Rohrleitungen und elektrischen Leitern ist bei der Steuerungsnabelverbindung zu den Unterwasser-Bäumen stark verringert. Viele Aspekte der Entfernung und der Steuerung von vielen Quellen werden mit diesem Verfahren gelöst. Es besteht jedoch immer noch ein Bedarf für ein Steuerventilsystem, das über große Entfernung betrieben wird und lokal angeordnet ist, beispielsweise an einem Unterwasser-Baum, das unter Verwendung elektrischer Leistung von der Host-Einrichtung aus selektiv betätigt wird und eine minimale Anzahl von Rohrleitungen und eine minimale Leistungsmenge verwendet.

Das elektrisch betätigte Steuerventil kann abhängig von der speziellen Anwendung verschiedene Konfigurationen aufweisen. Das Folgende sind einige Beispiele von Konfigurationen, die verwendet werden können. Diese beinhalten eine Methodologie "Leistung wenn aktiviert", eine impulsaktivierte Methodologie und eine Ausfallsicherheitsmethodologie. Bei der Methodologie Leistung wenn aktiviert bleibt das Ventil offen oder aktiviert solange elektrische Leistung auf ein elektrisches Leistungsstellglied, wie eine Spule eines Elektromagneten, gegeben wird. Wenn die Leistung weggenommen wird, schließt oder deaktiviert sich das Ventil. Bei der impulsaktivierten Methodologie wird eine elektrischer Leistungsimpuls an den Elektromagneten gegeben und das Ventil bleibt in der aktivierten Position, bis der Elektromagnet erneut gepulst wird, um zu schließen oder zu deaktivieren. Auf Grund einer mechanischen oder hydraulischen Arretierung, die das Ventil in der letzten Position hält, ist keine konstante elektrische Leistung erforderlich, um das Ventil in der aktivierten Position zu halten. In der Ausfallsicherheitsmethodologie wird das Ventil impulsaktiviert und bleibt offen, bis der Zufuhrdruck unter einen speziellen Wert fällt oder der Elektromagnet erneut gepulst wird. Diese Art Ventil wird typischerweise in Verbindung mit dem Ventil des pulsaktivierten Typs mit letzter Position als Ausfallsicherheitsmaßnahme verwendet. Der Ausfallsicherheitsabschnitt des Ventils wird stromaufwärts des Impulsaktivierungsabschnitts des Ventils angeordnet, um den Druck zu allen Funktionen abzustellen und die Zufuhr zu sperren, bis reaktiviert wird. Das Ventil vom Ausfallsicherheitstyp ist normalerweise nicht mit einer Kupplungsauslassschnittstelle konfiguriert, da es nur über die Zufuhrleitung im Inneren des Ventilmoduls in Verbindung steht.

Die elektrische Leistung, die erforderlich ist, um ein elektrisch betriebenes Stellglied für ein Ventil, wie ein Magnetventil, zu betätigen, ist eine Funktion des Quadrats der erforderlichen Kraft und daher bietet jede Verringerung der Kraft, die erforderlich ist, um das Ventil zu betätigen, merkliche Wirtschaftlichkeit sowohl beim Bau als auch dem Betrieb eines mit Elektromagnet betätigten Vorsteuerventils. Wenn beispielsweise die Kraft zum Betätigen des Ventils halbiert wird, wird dadurch der Leistungsverbrauch auf ein Viertel des ursprünglichen Betrags verringert. Eine deutliche Einsparung durch Verringerung des Leistungsbetrages, der erforderlich ist, um einen Elektromagnetplunger zu bewegen, sowohl vom Standpunkt der Kosten der ursprünglichen Installation, der nachfolgenden Betriebskosten als auch der verringerten Wärmeentwicklung aus, die für eine größere Zuverlässigkeit sorgt. Es wird der Bedarf an einem Steuerventil erkannt, das einen minimalen Betrag an elektrischer Leistung erfordert, um betätigt zu werden.

Der Stand der Technik fand heraus, das Ventile vom Schertyp beim Steuern von Hydraulikfunktionen, wie Funktionen an einem Unterwasser-Baum, hoch effektiv sind. Das typische Ventil vom Schertyp weist wenigstens zwei gegenüberstehenden Scherdichtungen auf, die über den Schieber miteinander in Verbindung stehen. Die eine bedeckt während der Betätigung weiterhin die Zufuhröffnung, wobei die andere aus dem Block fährt um die Funktionsöffnung zu bedecken. Dies gestattet, dass der Zufuhrdruck bei Betätigung Zugang zur Funktion hat. Bei Deaktivierung wird der Zufuhrdruck wieder blockiert, wobei die Funktion freigemacht wird und sie in den Ventilhohlraum und eine Ablassöffnung ableitet. Das dieser Konfiguration anhaftende Problem ist die Gleitreibung der Scherdichtungen, die durch den hydrostatischen Druck verursacht wird. Die Scherdichtungen müssen relativ groß sein, um die Zufuhröffnung sowohl in der betätigten als auch in der inaktivierten Position zu bedecken. Die radiale Dichtung um die Scherdichtung herum umgibt eine große Fläche, auf die durch hydrostatischen Druck eingewirkt wird. Die Netto-Folge ist eine auf der Seite der Scherdichtung erzeugte hohe Kraft (mit zwei multipliziert), die eine hohe Elektromagnetkraft erfordern kann, um von einer Position in die andere zu gleiten. In der Vergangenheit wurden verschiedene Verbesserungen erlangt, um die Folge einer hohen Dichtungsreibung zu bekämpfen. Eine Lösung war, jedem Ventil sekundäre hydraulische Vorsteuerungen hinzuzufügen, um den Schieber von einer Position zur anderen zu bewegen. Eine weitere Lösung war, die Öffnungsanordnung in den Scherdichtungen sehr klein zu machen, so dass die gesamte Nettokraft auf der Seite leicht zu handhaben ist. Noch eine weitere Lösung war, eine sehr große elektrische Spule einzubauen, um den Schieber zu bewegen. Und noch eine weitere Lösung war eine Kombination von einigem oder allem von dem obigen. Alle der genanannten Lösungen haben ihre eigenen ihnen anhaftenden Probleme, die zum größten Teil die Größe und Komplexität des gesamten Unterwasser-Systems erhöhen, den Durchfluss zur Unterwasser-Funktion verringern oder einschränken oder beides. Somit gibt es einen Bedarf an einem kompakten, weniger komplexen Steuerventil, das einen minimalen Leistungsbetrag erfordert, um betätigt zu werden.

Ein typisches Unterwasser-Steuerventil enthält oder hat keine Mittel, um sich direkt mit der an einem Basisaufbau angebrachten Kupplung für eine Funktion, wie die an einem Unterwasser-Baum, zu verbinden. Typischerweise bringt dies die Verwendung einer getrennten männlichen und weiblichen Kupplung mit sich. Die zugehörige weibliche Kupplung ist eine unabhängige Komponente, die entweder am unteren Teil des abnehmbaren Moduls angebracht oder unter Verwendung einer mit Gewinde versehenen Verbindung mit einer O-Ring-Dichtung am Ventil montiert ist. Die Kupplung dient nur als Hydraulikverbindung mit der passenden männlichen Kupplung an einer am Modul befestigten Basis. Diese Unterwasser-Hydraulikkupplungen sind in der Technik wohlbekannt. Typischerweise bestehen die Kupplungen aus einem männlichen Ende und einem weiblichen Ende mit geschlossenen Fluid-Verbindungsgängen dazwischen. Die weibliche Kupplung beinhaltet typischerweise einen zylinderförmigen Körper mit einer Aufnahmekammer mit relativ großem Durchmesser, um gleitend an der männlichen Kupplung anzugreifen, und eine Längsbohrung mit relativ kleinem Durchmesser am anderen Ende. Die kleine Bohrung ermöglicht Verbindungen zu Hydraulikleitungen, während die größere Bohrung die männliche Kupplung abdichtet und gleitend an ihr angreift. Die männliche Kupplung beinhaltet typischerweise einen zylinderförmigen Abschnitt an einem Ende mit einem äußeren Durchmesser, der annähernd gleich dem Durchmesser der Aufnahmekammer in der weiblichen Kupplung ist. Die männliche Kupplung beinhaltet auch typischerweise eine Verbindung an seinem anderen Ende, um eine Verbindung zu Hydraulikleitungen zu ermöglichen. Wenn die männliche Kupplung in die Aufnahmekammer der weiblichen Kupplung eingesetzt wird, wird eine Fluidstrom zwischen männlicher und weiblicher Kupplung aufgebaut.

Die typischen Kupplungseinrichtungen beinhalten die Fähigkeit, einen Fluidstrom zu unterbinden, wenn sie nicht in gegenseitigem Kontakt stehen. Die männlichen und weiblichen Kupplungen beinhalten typischerweise ein Sitzventil in einer zentralen Bohrung jeder Kupplung. Jedes Sitzventil beinhaltet typischerweise eine konische Ventildichtung, die in der geschlossenen Position an einem Ventilsitz in der Bohrung jeder Kupplung sitzt. An dem Sitzventil wird durch das Ventilstellglied der gegenüberliegenden Kupplung angegriffen und es öffnet sich, um einen Fluidstrom zu gestatten. Das Sitzventil schließt sich, um einen Fluidstrom gegen einen Ventilsitz in der Bohrung zu unterbinden. Typischerweise ist das Sitzventil zur geschlossenen Position hin mit einer Feder vorgespannt. Das Ventilstellglied beinhaltet typischerweise eine Nase oder einen Schaft, die bzw. der sich vom Scheitelpunkt der Ventildichtung entlang der Längsachse des Sitzventils erstreckt. Der Eingriff zwischen den Ventilstellgliedern der Sitzventile der männlichen und weiblichen Kupplungen drückt für einen Fluidstrom zwischen den Kupplungen jede Ventilfläche vom Ventilsitz weg und in die offene Position. Zusätzliche Kupplungseinrichtungen, typischerweise die männlichen Kupplungen und weiblichen Kupplungen, sind an gegenüberliegenden Verteilerplatten angebracht, wodurch in Notfallsituationen die Verteilerplatte schnell von der Unterwasser-Funktion, einem Unterwasser-Baum beispielsweise, getrennt werden kann, was die männlichen und weiblichen Kupplungen entkuppelt. Das Vorliegen von männlichen sowie weiblichen Kupplungen als getrennte Einheiten trägt zur Komplexität und Größe des Ventilmoduls bei. Es wird zugegeben, dass die Beseitigung der Notwendigkeit für Hydraulikleitungen oder Verbindungsgängen vom Ventil zur Hydraulikkupplung zu verringerten Kosten und Komplexität, erhöhter Zuverlässigkeit führen kann, weil durch Kombinieren der beiden Komponenten zu einer mehr als zwei Dichtungen pro Kreis beseitigt werden können. Es gibt daher einen Bedarf an einem Kupplungsaufbau, der integraler Bestandteil oder ein Teil des Steuerventils ist.

Die typische Unterwasser-Steuerventilanordnung beinhaltet eine Form einer äußeren Ventilverpackung. Die am weitesten verbreitete Verpackungsmethodologie beinhaltet, ist aber nicht darauf beschränkt, einige grundlegende Optionen, wie: die gesteuerte Umgebung und die nicht gesteuerte Umgebung. Bei der gesteuerten Umgebung ist das Ventil typischerweise in einer mit dielektrischen Fluid gefüllten Kammer oder Modul eingeschlossen, deren bzw. dessen Druck typischerweise ausgeglichen wird, um den des umgebenden Seewasserkopfs widerzuspiegeln. Ein typisches Unterwasser-Steuerventil ist vollständig in dieser Kammer eingeschlossen und steht mit der Unterwasser-Funktion über Rohrleitungsdurchgänge zu einer außen angebrachten Hydraulikkupplung hydraulisch in Verbindung. Das verbesserte Ventil erstreckt sich aus der Kammer nach außen, um mit den männlichen Kupplungen an der festen Basis direkt in Kontakt und Verbindung zu stehen, und weist eine Dichtung gegenüber der Umgebung auf, um das in der Kammer befindliche Fluid vom Seewasser zu trennen. Es ist bei dieser Konfiguration sowohl für die Hydraulikufuhr als auch die -ableitung üblich, zu einem Verteiler geleitet zu werden. Bei der nicht gesteuerten Umgebung steht das Ventilgehäuse typischerweise in direktem Kontakt mit dem Seewasser. Auf die Elektronik wird unter Verwendung von Leitern zugegriffen, die in einem mit Fluid gefüllten Schlauch angeordnet sind, der wiederum typischerweise den Druck des Elektronikabschnitts des Ventils ausgleicht. Für diese Konfiguration ist keine Kammerdichtung gegenüber der Umgebung erforderlich. Bei dieser Konfiguration ist es üblich, das Hydraulikfluid im Inneren des Moduls abzuleiten.

Ein typisches Steuerventil weist auch eine äußere Öffnung auf, die an den Funktionsausgang angeschlossen ist, wo ein unabhängiger Druckschalter oder Druckübermittler an der Modulanordnung angebracht ist. Der Schalter oder Übermittler kann ebenfalls an den Funktionsdurchgang eines Verteilers zwischen dem Ventil und der Ausgangskupplung geschraubt und abgedichtet sein. Die Konfiguration ist für eine gesteuerte Umgebung, wie vorher beschrieben, ausreichend; sie ist jedoch nicht ausreichend für die nicht gesteuerte Umgebung, wo Seewasser mit den Modulkomponenten in direktem Kontakt steht. Wegen der Anordnung des Schalters muss ein zweiter mit Fluid gefüllter Schlauch verwendet werden, um alle Leiter, einen für die Spule des Elektromagneten und einen für den Druckschalter oder -übermittler, zu schützen. Bei einem Modul, das mehrere Ventile enthält, können die Komplexität und die Kosten zweier mit Fluid gefüllter Schläuche pro Ventil untragbar sein. Es wird daher die Notwendigkeit anerkannt, die Leiter für den Druckübermittler übereinstimmend mit den Leitern für den Elektromagneten anzuordnen. Entsprechend wird die Notwendigkeit anerkannt, alle Leiter durch ein einziges Anschlussstück in einen einzigen mit Fluid gefüllten Schlauch mit Druckausgleich zur elektrischen Schnittstelle des Moduls zu leiten.

Kurzdarstellung der Erfindung

Erfindungsgemäß stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise ein Steuerventil mit geringeren Kosten als ein typischerweise bei der Öl- und Gasquellensteuerung verwendetes Ventil bereit, das auf jede Anzahl von Anwendungen zugeschnitten werden kann und das die Komplexität unter Wasser seiner Implementierung verringert, was somit das System zuverlässiger und benutzerfreundlicher macht. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt vorteilhafterweise ein hydraulisches Steuerventil mit einem Ventilkörper bereit. Der Ventilkörper weist eine Funktionsöffnung, die eine Fluidverbindung mit den Hydraulikfunktionen herstellen kann, eine Zufuhröffnung, um die Zufuhr von Fluid zur Funktionsöffnung zu gestatten, und eine Ablassöffnung auf, um das Abfließen von Fluid aus der Funktionsöffnung zu gestatten. Das hydraulische Steuerventil beinhaltet auch eine Ventilbetätigungsanordnung. Die Ventilbetätigungsanordnung beinhaltet einen Plunger zum Bewegen einer Schieberanordnung zwischen einer Position Zufuhröffnung gesperrt und einer Position Ablassöffnung gesperrt. Die Schieberanordnung des hydraulischen Steuerventils beinhaltet einen Schieber. Der Schieber verbindet sich gleitend mit einer Dichtungsanordnung. Die Dichtungsanordnung beinhaltet einen Dichtungsträger, der gleitend im Schieber angebracht ist, und eine Scherdichtung, um wahlweise hydrostatischen Druck zur und von der Unterwasser-Funktion weg zu leiten, indem wahlweise zwischen einer Position Ablassöffnung offen/Zufuhr gesperrt und einer Position Ablassöffnung geschlossen/Zufuhr nicht gesperrt abgewechselt wird. Die Scherdichtung ist in dem Dichtungsträger gleitend angebracht. In einer bevorzugten Ausführungsform mag die Konfiguration nur eine Scherdichtung zum Abdichten der Zufuhröffnung und der Ablassöffnung beinhalten. Die Verwendung nur einer Scherdichtung führt zu relativ geringen Leistungsanforderungen, die benötigt werden, um die Scherdichtung zu bewegen. Die Dichtungsanordnung kann auch eine Rückstellfeder für den Dichtungsträger beinhalten. Die Rückstellfeder für den Dichtungsträger koppelt sich zwischen dem Dichtungsträger und dem Schieber an. Das hydraulische Steuerventil kann auch eine Rollenlageranordnung mit einer Rollenlagerangriffsplatte und einer Anordnung von Rollenlagern beinhalten, die rollend mit der Rollenlagerangriffsplatte verbunden sind.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das hydraulische Steuerventilsystem ferner ein Gehäuse für die Ventilbetätigungsanordnung, das die Ventilbetätigungsanordnung einschließt, ein Druckgehäuse, das die Dichtungsanordnung einschließt, und ein Federgehäuse beinhalten, das eine Rückstellfederanordnung für den Schieber und eine Kupplungsanordnung für die Funktion einschließt. Das hydraulische Steuerventil kann ferner eine Kupplungsanordnung für hydrostatischen Druck mit einer Dichtungsscheibe beinhalten, die hydraulisch mit Hydraulikleitungen verbunden ist.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das hydraulische Steuerventil ferner einen inneren Ventilhohlraum beinhalten, der abhängig von der Ventilposition sowohl als Druck- als auch als Ablasskammer verwendet wird. In einer Ausführungsform kann das Steuerventil auch einen Druckübermittler als integralen Bestandteil des Ventils und in hydraulischer Verbindung mit dem inneren Ventilhohlraum beinhalten. In einer Ausführungsform beinhaltet das hydraulische Steuerventil eine Leiteröffnung, die gestattet, dass Leiter den Ventilkörper verlassen, und eine Leiteranordnung, wobei eine Position des Druckübermittlers gestattet, elektrisch leitende Leiter für den Druckübermittler und elektrisch leitende Betätigungsleiter durch dieselbe Leiteröffnung zu führen.

In einer Ausführungsform kann das hydraulische Steuerventil ferner eine Rückstellfederanordnung für den Schieber beinhalten. Die Rückstellfederanordnung für den Schieber kann eine Rückstellfeder für den Schieber mit einem nahen und einem fernen Ende und einen Federadapter beinhalten. Die Rückstellfeder für den Schieber ist mit dem Federgehäuse am fernen Ende verbunden und der Federadapter ist mit der Rückstellfeder für den Schieber verbunden, wobei die Rückstellfederanordnung für den Schieber den Schieber in die Position Ablassöffnung offen/Zufuhr gesperrt zurückstellt, wenn die Betätigungsanordnung nicht mit Strom versorgt wird.

In einer Ausführungsform kann das hydraulische Steuerventil eine Verbindungsanordnung für die Kupplung für die Funktion als integralen Bestandteil des Steuerventils beinhalten. Die Verbindungsanordnung für die Kupplung für die Funktion kann eine weibliche passende Hydraulikkupplungsanordnung zum passenden Verbinden mit einer männlichen Kupplung beinhalten, die zur festen Modulbasis gehört. Außerdem umfasst bei einer Ausführung mit gesteuerter Umgebung das hydraulische Steuerventil ferner eine Dichtung gegenüber der Umgebung, die so angeordnet ist, dass sie zwischen dem Federgehäuse und der Montage- oder Verteilerplatte abdichtet.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt vorteilhafterweise auch ein hydraulisches Steuerventilsystem bereit, das ein hydraulisches Steuerventil, ein abnehmbares Hydraulik-Montagemodul und eine Montageanordnung beinhaltet. Das hydraulische Steuerventil weist einen Ventilkörper auf, wobei der Körper eine Funktionsöffnung, eine Zufuhröffnung, um die Zufuhr von Fluid zur Funktionsöffnung zu gestatten, und eine Ablassöffnung auf, um das Abfließen von Fluid aus der Funktionsöffnung zu gestatten. Das Steuerventil kann auch eine Schieberanordnung aufweisen, wobei die Schieberanordnung einen Schieber, eine Dichtungsanordnung und eine Rollenanordnung aufweist, die eine Rollenlagerangriffsplatte und eine Anordnung von Rollenlagern beinhaltet, die rollend mit der Rollenlagerangriffsplatte verbunden sind. Die Dichtungsanordnung kann einen Dichtungsträger, der gleitend im Schieber angebracht ist, und eine Scherdichtung beinhalten, um selektiv hydrostatischen Druck zur und von der Unterwasser-Funktion weg zu leiten, indem selektiv zwischen einer Position Ablassöffnung offen/Zufuhr gesperrt und einer Position Ablassöffnung geschlossen/Zufuhr nicht gesperrt abgewechselt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform mag die Konfiguration nur eine Scherdichtung zum Abdichten der Zufuhröffnung und der Ablassöffnung beinhalten. Das hydraulische Steuerventil kann auch eine Betätigungsanordnung zum gleitenden Bewegen der Dichtungsanordnung beinhalten. In der bevorzugten Ausführungsform kann die Betätigungsanordnung der Ventile eine Elektromagnetanordnung beinhalten.

In der bevorzugten Ausführungsform kann das Steuerventil des hydraulischen Steuerventilsystems auch eine weibliche Kupplungsanordnung beinhalten, die als integraler Bestandteil des Körpers des hydraulischen Steuerventils ausgebildet ist. Diese Anordnung verringert vorteilhafterweise die Komplexität und die Größe des Ventilmoduls, indem sie die Notwendigkeit für eine Hydraulikleitung oder Verteilerdurchgänge vom hydraulischen Steuerventil zur Hydraulikkupplung beseitigt. Vorteilhafterweise können die Kosten des hydraulischen Steuerventils und der weiblichen Kupplung verringert werden, da sie eine integrale Komponente sind. Vorteilhafterweise wird das hydraulische Steuerventilsystem zuverlässiger, da durch Kombinieren der beiden Komponenten nicht weniger als zwei Dichtungen pro Kreislauf beseitigt werden. Außerdem stellt diese Anordnung vorteilhafterweise eine Fluiddruckverbindung zwischen dem Durchgang des Funktionsausgangs und dem Ventilhohlraum bereit. In der bevorzugten Ausführungsform kann ein Druckschalter oder -übermittler zum integralen Bestandteil des Ventils gemacht sein.

Das hydraulische Steuerventilsystem kann auch das abnehmbare Hydraulik-Montagemodul beinhalten. Das Montagemodul beinhaltet das Steuerventil, ein Eingabe/Ausgabe-Modul, um das Modul mit der Betätigungsanordnung für das Steuerventil zu verbinden, und das Gehäuse des Montagemoduls. In einer Ausführungsform kann das Eingabe/Ausgabe-Modul eine speicherprogrammierbare Steuerung beinhalten, um selektiv einzelne Ventilpositionen zu steuern. In der bevorzugten Ausführungsform kann das Gehäuse des Montagemoduls mit einem dielektrischen Fluid gefüllt sein, das mit einer Druckübermittlerkammer in Fluidverbindung steht.

Das hydraulische Steuerventilsystem kann auch die Montageanordnung beinhalten, entweder getrennt oder als Teil des abnehmbaren Moduls. Die Montageanordnung kann einen Ventilhalter zum Verbinden des Ventils mit dem Montagemodul und eine Eingriffsanordnung beinhalten. Die Eingriffsanordnung verbindet das Modul mit der festen Basis, die eine Kupplung für die Funktion aufweist. Die Eingriffsanordnung kann eine Trennungskraft kompensieren, die durch den Zufuhrdruck zwischen dem Ventil und der Kupplung für die Funktion erzeugt wird. In der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Eingriffs anordnung eine Klinkenanordnung, um das abnehmbare Hydraulik-Modul lösbar an der festen Basis einzuklinken.

In der bevorzugten Ausführungsform kann das hydraulische Steuerventilsystem eine Mehrzahl von Steuerventilen beinhalten, die in einem Muster im Inneren des Gehäuses des Montagemoduls angeordnet sind, um sie ohne Bedürfnis nach einem zusätzlichen Verbindungsverteiler direkt mit den passenden Hydraulikkupplungen an der festen Basis zu verbinden. Entsprechend kann in dieser Ausführungsform die Seite der festen Basis des Gehäuses des Montagemoduls wenigstens ebenso viele Öffnungen oder Bohrungen aufweisen, die gestatten, dass das ferne Ende des Steuerventils von der Seite der festen Basis des Gehäuses des Montagemoduls vorsteht und lösbar mit ihr im Eingriff ist. Außerdem kann das zur Anordnung mit gesteuerter Umgebung konfigurierte hydraulische Steuerventilsystem für jedes Steuerventil eine Dichtung gegenüber der Umgebung beinhalten, um eine Dichtungsschnittstelle zwischen dem Steuerventil und der Seite der festen Basis des Gehäuses des Montagemoduls bereitzustellen. Es ist zu bemerken, dass bei dieser Ausführungsform die feste Basis eine Anordnung von männlichen Kupplungen beinhaltet.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt vorteilhafterweise ein Verfahren zum Zusammenbau eine hydraulischen Steuerventils bereit. Das Verfahren kann die Schritte des Einsetzens einer Schieberanordnung durch ein offenes Ende eines Druckgehäuses und das Anbringen einer Dichtungsscheibe durch eine Öffnung oder Bohrung im Druckgehäuse beinhalten, um sich mit einer Scherdichtung zu verbinden. In einer Ausführungsform kann die Schieberanordnung eine Rollenlageranordnung, einen Schieber, einen Dichtungsträger, eine Rückstellfeder für den Dichtungsträger, die zwischen dem Schieber angekoppelt ist, und eine Scherdichtung. In einer Ausführungsform kann das Verfahren die Schritte des Verbindens des fernen Endes des Druckgehäuses mit dem nahen Ende des Federgehäuses beinhalten, so dass die Schieberanordnung an dem im Federgehäuse angeordneten Federadapter berührend angreift. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren ferner das Verbinden einer nicht magnetisch ansprechenden Röhre mit dem nahen Ende des Druckgehäuses, wobei die Röhre einen Elektromagnetplunger führend trägt. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren ferner das Verbinden eines Elektromagnetgehäuses mit dem nahen Ende des Druckgehäuses. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Verbinden eines Drucksensors und einer Drucksensorkappe mit dem nahen Ende der nichtmagnetischen Stahlröhre, um einen abgedichteten Ausgang für einen Leiter für den Drucksensor zu gestatten. Eine Ausführungsform beinhaltet das Verbinden eines nahen Endes eines Federgehäuses mit dem fernen Ende des Druckgehäuses.

Ein Verfahren zum Zusammenbau eines hydraulischen Steuerventilsystems, das ein Steuerventil mit einem fernen Ende beinhaltet, beinhaltet die Schritte des Bereitstellens eines Gehäuses des Montagemoduls für das hydraulische Steuerventil mit wenigstens einer Öffnung oder Bohrung zum Aufnehmen des Körpers des hydraulischen Steuerventils, des Einsetzens des fernen Endes des Steuerventils durch die wenigstens eine Öffnung und des Verbindens des Ventilhalters, um den Körper des hydraulischen Steuerventils am Gehäuse des Moduls zu befestigen. Der Körper des hydraulischen Steuerventils kann dafür ausgelegt sein, einen Ventilhalter, wie eine Mutter oder einen Kranz, aufzunehmen. Der Ventilhalter wird verwendet, um das hydraulische Steuerventil am Gehäuse des Montagemoduls für das Steuerventil zu befestigen. In einer Ausführungsform ist der Ventilhalter mit Gewinde an dem Gehäuse der Rückstellfeder für den Schieber befestigt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Damit die Art und Weise, in der die Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie andere, die deutlich werden, im Einzelnen besser verstanden werden können, kann eine speziellere Beschreibung der oben kurz zusammengefassten Erfindung unter Bezugnahme auf ihre Ausführungsformen erhalten werden, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es ist jedoch zu bemerken, dass die Zeichnungen nur verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellen und daher nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung zu betrachten sind, da er außerdem weitere wirksame Ausführungsformen beinhalten kann.
1 ist eine Teil-Querschnittsansicht eines Steuerventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Teil-Querschnittsansicht eines Steuerventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang Linie 2-2 von 1;
3 ist eine Teil-Querschnittsansicht eines Steuerventils gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 2 gezeigt ist;
4A ist eine Teil-Querschnittsansicht des Steuerventils, die die Scherdichtungsposition Ablassöffnung geschlossen/Zufuhr offen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4B ist eine Teil-Querschnittsansicht des Steuerventils, die die Scherdichtungsposition Ablassöffnung offen/Zufuhr geschlossen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ist eine Teil-Querschnittsansicht des Steuerventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang Linie 5-5 von 1; und
6 ist eine schematische Darstellung eines Steuerventilsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Die Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollte nicht als auf die dargestellten Ausführungsformen, die hier dargelegt werden, beschränkt ausgelegt werden. Statt dessen sind diese Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung Fachleuten auf dem Gebiet den Umfang der Erfindung vollständig vermittelt. Gleiche Bezugszahlen beziehen sich im Ganzen auf gleiche Elemente. Die Notierung von Bezugszahlen mit Strich gibt, falls verwendet, ähnliche Elemente in alternativen Ausführungsformen an.
Wie in 1–5 dargestellt, stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise ein hydraulisches Steuerventil 20 mit einem Ventilkörper 21 bereit. Wie in 1 und 2 gezeigt, weist der Körper 21 eine Funktionsöffnung 26, die mit den Hydraulikfunktionen eine Fluidverbindung herstellt, eine Zufuhröffnung 22, um die Zufuhr von Fluid zur Funktionsöffnung 26 zu gestatten, und eine Ablassöffnung 23 auf, um das Abfließen von Fluid aus der Funktionsöffnung 26 zu gestatten. Das hydraulische Steuerventil 20 beinhaltet auch eine Ventilbetätigungsanordnung 60. Wie am besten in 4A und 4B gezeigt, beinhaltet die Ventilbetätigungsanordnung 60 einen Plunger oder eine Kolbenstange 61 zum Bewegen einer Schieberanordnung 170 zwischen einer Position Zufuhröffnung gesperrt, wie in 4A gezeigt, und einer Position Ablassöffnung gesperrt, wie in 4B gezeigt. Die Schieberanordnung 170 des hydraulischen Steuerventils beinhaltet einen Schieber 171. Der Schieber 171 verbindet sich gleitend mit einer Dichtungsanordnung 140. Die Dichtungsanordnung 140 beinhaltet einen Dichtungsträger 141, der gleitend im Schieber 171 angebracht ist, und eine Scherdichtung 142, um selektiv hydrostatischen Druck zu einer Funktion, wie einer Unterwasser-Funktion, und von ihr weg zu leiten, in dem selektiv zwischen einer Position Ablassöffnung nicht gesperrt/Zufuhr gesperrt, wie in 4A gezeigt, und einer Position Ablassöffnung gesperrt/Zufuhr nicht gesperrt, wie in 4B gezeigt, abzuwechseln. Die Scherdichtung 142 ist in dem Dichtungsträger 141 gleitend angebracht. In der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Konfiguration nur eine Scherdichtung 142 zum Abdichten der Zufuhröffnung 22 und der Ablassöffnung 23. Die Verwendung nur einer Scherdichtung 142 führt zu relativ geringen Leistungsanforderungen, die benötigt werden, um die Scherdichtung 142 zu bewegen. Die relativ geringen Leistungsanforderungen machen das Steuerventil 20 für eine entfernte Installation, beispielsweise an Offshore-Unterwasser-Bohrlocheinfassungen und dergleichen, besonders geeignet.
Immer noch unter Bezugnahme auf 2, 4A und 4B beinhaltet die Dichtungsanordnung 140 auch wenigstens eine, vorzugsweise zwei Rückstellfedern 143 für den Dichtungsträger. Die Rückstellfedern 143 für den Dichtungsträger spannen den Dichtungsträger 141 in Bezug auf den Schieber 171 vor. Die Schieberanordnung 170 des hydraulischen Steuerventils 20 beinhaltet auch eine Rollenlageranordnung 172 mit einer Rollenlagerangriffsplatte 173 und einer Anordnung von Rollenlagern 174 in rollendem Kontakt oder Verbindung mit der Rollenlagerangriffsplatte 173.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das hydraulische Steuerventil 20 ferner ein Gehäuse für 41 die Ventilbetätigungsanordnung, das die Ventilbetätigungsanordnung 60 einschließt, ein Druckgehäuse 42, das die Dichtungsanordnung 140 einschließt, und ein Federgehäuse 43, das eine Rückstellfederanordnung 100 für den Schieber und eine Verbindungsanordnung 200 für die Kupplung für die Funktion einschließt. Wie am besten in 2–3 gezeigt, beinhaltet das hydraulische Steuerventil 20 ferner eine Kupplungsanordnung 110 für hydrostatischen Druck mit einer Dichtungsscheibe 111, die hydraulisch mit Hydraulikleitungen 112 verbunden ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das hydraulische Steuerventil 20 ferner einen inneren Ventilhohlraum 27, der abhängig von der Ventilposition sowohl als Druck- als auch als Ablasskammer verwendet wird. In einer Ausführungsform beinhaltet das Steuerventil 20 auch einen Druckschalter oder -übermittler 150 als integralen Bestandteil des Ventils und in hydraulischer Verbindung mit dem inneren Ventilhohlraum 27. Das hydraulische Steuerventil 20 beinhaltet eine Leiteröffnung 156, die gestattet, dass Leiter 62, 152 den Ventilkörper verlassen, und eine Leiteranordnung, wobei eine Position des Druckübermittlers gestattet, elektrisch leitende Leiter 152 für den Druckschalter oder -übermittler und elektrisch leitende Betätigungsleiter 62 durch dieselbe Leiteröffnung 156 zu führen. Auf Grund der benachbarten Position der Spule und des Druckschalters oder -übermittlers ist es möglich, beide Einheiten zu einem einzigen positiven Leiter zu gruppieren, wobei jeder einen getrennten negativen Leiter behält, was die gesamte Leiteranzahl von vier (4) auf drei (3) mindestens verringert.
Wie am besten in 2, 3, 4A und 4B gezeigt, beinhaltet das hydraulische Steuerventil 20 ferner eine Rückstellfederanordnung 100 für den Schieber. Die Rückstellfederanordnung 100 für den Schieber beinhaltet eine Rückstellfeder 101 für den Schieber mit einem nahen Ende 102, einem fernen Ende 103, und einen Federadapter 104. Die Rückstellfeder 101 für den Schieber ist im Federgehäuse 43 angeordnet, wobei der Federadapter 104 am nahen Ende 102 der Feder 101 angeordnet ist. Der Federadapter 104 ist durch die Rückstellfeder 101 für den Schieber nach oben vorgespannt, wodurch die Rückstellfederanordnung 100 für den Schieber den Schieber 171 in die Position Ablassöffnung offen/Zufuhr gesperrt, wie in 4A gezeigt, zurückführt, wenn die Ventilbetätigungsanordnung 60 nicht mit Strom versorgt wird, wie in 4A gezeigt.
Wie am besten in 2–3 gezeigt, beinhaltet das hydraulische Steuerventil 20 ferner die Verbindungsanordnung 200 für die Kupplung für die Funktion, die als integraler Bestandteil des Steuerventils 20 ausgebildet ist. Die Verbindungsanordnung 200 für die Kupplung für die Funktion beinhaltet eine weibliche passende Hydraulikkupplungsanordnung 201 zum passenden Verbinden mit einer männlichen Kupplung, die zur festen Modulbasis B gehört (6). Außerdem umfasst bei einer Ausführung mit gesteuerter Umgebung das hydraulische Steuerventil 20 ferner eine Dichtung 58 gegenüber der Umgebung, die so angeordnet ist, dass sie zwischen dem Federgehäuse 43 und einem Montagemodul oder Verteiler 45 abdichtet. Das hydraulische Steuerventil 20 beinhaltet ferner einen Ventilhalter 46 (wie eine Haltermutter 46', einen Ring oder eine Schweißstelle) zum Verbinden des Steuerventils 20 mit dem Montagemodul oder Verteiler 45.
Wie am besten in 2-4 gezeigt, ist die Ventilbetätigungsanordnung 60 in einer Bohrung oder Kammer 63 für das Ventilstellglied des Gehäuses 41 für die Ventilbetätigungsanordnung untergebracht. Die Ventilbetätigungsanordnung 60 beinhaltet einen Plunger oder eine Kolbenstange 61 zum Bewegen der Schieberanordnung 170 zwischen einer Position Zufuhröffnung gesperrt, wie in 4A gezeigt, und einer Position Ablassöffnung gesperrt, wie in 4B gezeigt, indem an einer Oberfläche oder einem Ende 175 der Schieberanordnung 170 angegriffen wird. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Plunger oder die Kolbenstange 61 gleitend in einer Bohrung oder Plungerkammer 64 eines aus nicht magnetischem Material bestehenden Röhrenkörpers 65 angeordnet. Die Röhre weist ein nahes Ende 66 und ein fernes Ende 67 auf. In der bevorzugten Ausführungsform ist das ferne Ende 67 an das nahe Ende 47 des Druckgehäuses 42 geschweißt, es sind jedoch andere Eingriffsmethodologien, wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt, einschließlich Verschrauben möglich. In der bevorzugten Ausführungsform legt sich das ferne Ende 67 auch in einer nahen Bohrung 48 des Druckgehäuses 42 an.
In der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Ventilbetätigungsanordnung 60 auch eine Spule 68, die in der Kammer für das Ventilstellglied 63 angeordnet ist. Die Spule 68 umgibt die Röhre 65, um den Plunger oder die Kolbenstange 61 magnetisch wieder in seine entfernteste Position zu bringen, wenn die Spule 68 mit Strom versorgt wird, wie in 2 und 4B gezeigt. Die Spule 68 legt vorzugsweise ihr fernes Ende 69 an einer ringförmigen Schulter 70 an. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Schulter 70 von der nahen Seitenfläche des Druckgehäuses 47 gebildet. Die Spule 68 wird ferner durch wenigstens eine Halteabdeckung 80 gehalten, die vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial besteht, obwohl andere geeignete Materialien verwendet werden können. In der bevorzugten Ausführungsform weist die Halteabdeckung 80 wenigstens eine oder so viele Kanäle 71 wie gewünscht auf, die gestatten, dass die Betätigungsleiter 62 durch die Halterabdeckung 80 hindurchgehen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Halteabdeckung 80 und der nahe Abschnitt 66 der Röhre im Presssitz über eine Hülse 74 und einen Haltering 75 sicher angebracht, der vorzugsweise den äußeren Umfang des nahen Endes 66 der Röhre 65 im Presssitz mit der Halteabdeckung 69 umgibt.
Wie am besten in 2–3 gezeigt, beinhaltet in der bevorzugten Ausführungsform das nahe Ende 66 der Röhre 65 eine Bohrung oder Druckübermittlerkammer 76, die nicht notwendigerweise den gleichen Durchmesser wie die den Plunger oder Kolben 61 umgebende Bohrung 64 hat. Dies stellt einen nahen Anschlag für den Plunger oder die Kolbenstange 61 bereit. Das proximale Ende 66 der Röhre kann mit dem Körper der Röhre 65 eine unitäre Einheit sein oder eine getrennte Komponente sein. Das nahe Ende 66 der Röhre 65 greift an der Kappe 77 an. In der bevorzugten Ausführungsform befindet sich die Kappe 77 mit dem äußeren Umfang der Druckübermittlerkammer 76 des nahen Endes 66 der Röhre 65 im Gewindeeingriff und ist daran abgedichtet. Die Kappe 77 bildet eine Dichtung, in dieser Ausführungsform mit einem gestirnten (spot face) O-Ring 78 ausgebildet, mit dem inneren Umfang des nahen Endes 66 der Röhre 65. Alternativ kann die Kappe 77 an den äußeren Abschnitt der Röhre 65 geschraubt oder entweder innere oder äußere Abschnitte ange schweißt sein. In einer alternativen Ausführungsform hat die Kappe 77 die Form eines Epoxy-Tropfens. In der bevorzugten Ausführungsform ist ein Druckschalter oder -übermittler 150 nahe dem fernen Abschnitt 154 der Kappe 77 angeordnet. Die Kappe 77 beinhaltet einen Kanal 151, der gestattet, dass die Leiter 152 für den Druckschalter oder -übermittler durch die Kappe 77 hindurchgehen. In der bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Druckschalter oder -übermittler 150 und dem nahen Ende 79 des Plungers oder der Kolbenstange 61, wenn er bzw. sie sich in der nächstliegenden Position befindet, ein kleiner Hohlraum 155 ausgebildet. Dies gestattet einen verbesserten Hydraulikfluidstrom zum nahen Ende 79 des Plungers oder der Kolbenstange 61. Da der Ventilhohlraum 27 mit dem Durchgang 199 des Funktionsausgangs einen integralen Bestandteil bildet, kann der Druckschalter oder -übermittler 150 wie oben beschrieben angebracht sein und genaue Druckablesungen für die Funktion bereitstellen. Die Anordnung des Druckschalters oder -übermittlers 150, wie beschrieben, gestattet, dass die Leiter 152 für den Druck oder Übermittler das hydraulische Steuerventil 20 im selben Bereich verlassen wie die Leiter 62 für die Spule. Alle Leiter 62, 152 können zu einem einzigen Leitungsanschlussstück 160, 160' geführt werden. Die lokale Anordnung der Spule 68 und des Druckschalters oder -übermittlers 150 gestattet auch die Verwendung von nur drei Leitern, einem positiven und zwei negativen, zum Betreiben beider Einheiten.
Das Leitungsanschlussstück 160, 160' greift an einer Bohrung, Öffnung oder Anschlussstückkammer 146 an, die sich am nahen Ende 81 des Gehäuses 41 für das Ventilstellglied befindet. In der bevorzugten Ausführungsform wird das Anschlussstück in der Leitungsanschlussstückkammer unter Verwendung eines gestirnten O-Rings 166 verschraub aufgenommen und abgedichtet. Alternativ kann das Anschlussstück 160, 160' angeschweißt sein. Ob in einer gesteuerten oder einer nicht gesteuerten Umgebung gearbeitet wird, die bevorzugte Konfiguration des Leitungsanschlussstücks 160, 160' beinhaltet einen Kanal 161, der gestattet, dass die Leiter 152 für den Druckschalter oder -übermittler und die Leiter 62' für die Spule zwischen dem nahen Ende 163 und dem fernen Ende 164 des Anschlussstücks 160, 160' übermitteln. Wie am besten in 3 gezeigt, ist bei einer Anordnung des hydraulischen Steuerventils 20 mit gesteuerter Umgebung das Leitungsanschlussstück 60, 160' vorzugsweise nicht mit einer Kappe versehen, um den Eintritt von Fluid, beispielsweise dielektrischem Fluid, in eine Kammer 165 zu gestatten, die zwischen dem fernern Abschnitt 164 des Leitungsanschlussstücks 160, 160' und dem nahen Abschnitt 153 der Kappe 77 und dem nahen Abschnitt 72 der Halterabdeckung 80 ausgebildet ist. Bei einer nicht gesteuerten Umgebung für die Anordnung des hydraulischen Steuersystems 20 ist das Leitungsanschlussstück 160, 160' vorzugsweise mit einer Kappe versehen. In dieser Ausfüh rungsform greift das nahe Ende 163 des Anschlussstücks 160, 160' abdichtend an einem mit Fluid gefüllten Schlauch an (nicht gezeigt).
Wie am besten in 4A und 4B gezeigt, weist das Gehäuse 41 für das Ventilstellglied eine ferne Bohrung oder eine ferne Bohrung 82 im Gehäuse für das Ventilstellglied auf. In der bevorzugten Ausführungsform umgibt der innere Umfang der fernen Bohrung 82 im Gehäuse für das Ventilstellglied den äußeren Umfang oder die Begrenzungslinie 85 des nahen Endes 47 des Druckgehäuses 42 und greift mit einem Gewinde darin ein. Ebenfalls in der bevorzugten Ausführungsform legt sich der fernste Abschnitt 83 des Gehäuses 41 für das Ventilstellglied an einer Schulter 84 an, die an dem äußersten nahen Ende des Druckgehäuses 42 ausgebildet ist. Ebenfalls in der bevorzugten Ausführungsform greift das Gehäuse 41 für das Ventilstellglied über eine geschweißte Abdichtung 49 oder eine andere ähnliche oder geeignete Abdichtung abdichtend am Druckgehäuse 42 an. In einer alternativen Ausführungsform können das Druckgehäuse 42 und das Gehäuse 41 für das Ventilstellglied verschweißt oder anderweitig angebracht sein, wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist. Obwohl die Form der Gehäuse und Anordnungen als zylindrisch oder rund dargestellt ist, können solche Aufbauten natürlich jede andere gewünschte Querschnittskonfiguration, wie quadratisch, sechseckig usw., aufweisen.
Wie am besten in 4A und 4B und 5 gezeigt, beinhaltet das Druckgehäuse 42 eine Bohrung oder Dichtungsscheibenbohrung 113, die eine Dichtungsscheibe 111 einer Kupplungsanordnung 110 für hydrostatischen Druck abdichtend aufnimmt. Die Dichtungsscheibe 111 weist vorzugsweise eine nahe der Dichtungsträgerseite der Scheibe ausgebildete Schulter 114 auf, die als ein Anschlag zwischen ihr selbst und der Außenfläche 115 des Druckgehäuses 42 wirkt, wenn die Dichtungsscheibe 111 in die Dichtungsscheibenbohrung 113 eingesetzt wird. In der bevorzugten Ausführungsform dichtet eine radiale Dichtung 116 zwischen dem äußeren Umfang 117 dem meisten der Dichtungsträgerseite der Dichtungsscheibe 111 und dem inneren Umfang 118 der Dichtungsscheibenbohrung 113 ab. Wie am besten in 5 gezeigt, beinhaltet in der bevorzugten Ausführungsform das Druckgehäuse 42 außerdem wenigstens eine Bohrung 119 und vorzugsweise vier Bohrungen 119 zur Aufnahme entsprechender Schrauben oder Bolzen 120, um die Dichtungsscheibe 111 am Druckgehäuse 42 zu befestigen. Entsprechend weist die Dichtungsscheibe 111 passende Bohrungen 121 für diesen Zweck auf. Wie am besten in 4A, 4B und 5 gezeigt, beinhaltet die Dichtungsscheibe 111 wenigstens eine Bohrung oder einen Hohlraum 122, die bzw. der hydraulisch mit der Hydraulikzufuhrleitung oder dem -verteiler 123 verbunden ist (2), und wenigstens eine Bohrung oder einen Hohlraum 124, die bzw. der hydraulisch mit einer Hydraulikablassleitung oder einem -verteiler 125 verbunden ist (2). Die Dichtungsträgerseite 126 der Dichtungsscheibe 111 beinhaltet Zufuhr- und Ablassöffnungen 22, 23. Die Dichtungsträgerseite 126 der Dichtungsscheibe 111 und die Zufuhr- und Ablassöffnungen 22, 23 wechselwirken nahe der Dichtungsträgerscheibe 126 entsprechend mit der Scherdichtung 142, um vorzugsweise eine Metalldichtung zu bilden.
Wie am besten in 2 gezeigt, beinhaltet bei einer Ausführungsform für die nicht gesteuerte Umgebung die Dichtungsscheibe 111 auch vorzugsweise eine Zufuhrbohrung oder einen -hohlraum 122 und eine Ablassbohrung oder einen -hohlraum 124, die mit vorzugsweise äußeren Zufuhr- und Ablassleitungen 123, 125 wechselwirken. Wie am besten in 3 gezeigt, beinhaltet in einer Ausführungsform für die gesteuerte Umgebung die Dichtungsscheibe 111' auch vorzugsweise eine Zufuhr- und Ablassbohrung oder -hohlraum 122, 124, die bzw. der vorzugsweise mit einem Verteiler wechselwirkt, um die Zufuhr und das Ablassen von Hydraulikfluid zu gestatten. In der bevorzugten Ausführungsform wechselwirken die Zufuhr- und Ablassbohrung oder -hohlraum 122, 124 der Dichtungsscheibe mit dem Verteiler unter Verwendung eines Dichtungsersatzes (seal sub) 127.
Das Druckgehäuse 42 kann eine ferne Bohrung oder eine ferne Druckgehäusebohrung 130 aufweisen, die nicht notwendigerweise den gleichen Umfang wie die Bohrung 169, die die Schieberanordnung aufnimmt, oder Schieberanordnungsbohrung 169 hat, die nachfolgend beschrieben wird. In der bevorzugten Ausführungsform umgibt die Innenfläche 131 der fernen Druckgehäusebohrung 130 die Außenfläche 132 des nahen Endes 133 des Federgehäuses 43 und greift mit Gewinde in sie ein. Ebenfalls in der bevorzugten Ausführungsform legt sich der fernste Abschnitt 134 der Außenfläche 132 des Druckgehäuses 42 an eine Schulter 135 an, die nahe dem nahen Ende 133 des Federgehäuses 43 ausgebildet ist. Ebenfalls in der bevorzugten Ausführungsform greift das Druckgehäuse 42 über eine O-Ring-Dichtung 136 oder dergleichen abdichtend am Federgehäuse 43 an. In einer alternativen Ausführungsform können das Druckgehäuse 42 und das Federgehäuse 43 verschweißt oder anderweitig angebracht sein, wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist.
Wie am besten in 2, 3, 4A und 4B gezeigt, beinhaltet in einer Ausführungsform das hydraulische Steuerventil 20 ferner eine Rückstellfederanordnung 100 für den Schieber. Das Federgehäuse 43 beinhaltet eine Bohrung oder Federadapterbohrung 105, die die Rückstellfeder 101 für den Schieber und den Federadapter 104 aufnimmt und einen Einziehpunkt dafür bereitstellt. Die Rückstellfeder 101 für den Schieber ist im Federgehäuse 43 angeordnet. In einer Ausführungsform beinhaltet das Federgehäuse 43 eine Bohrung oder einen Durchgang 199 des Funktionsausgangs, die mit der Federadapterbohrung 105 wechselwirkt und den Durchgang von Fluid zur Verbindungsanordnung 200 für die Kupplung für die Funktion gestattet. In der bevorzugten Ausführungsform haben die Federadapterbohrung 105 und der Durchgang 199 des Funktionsausgangs verschiedene Größen, was eine Schulter 106 am fernen Ende 107 der Federadapterbohrung 105 zum Anlegen des fernen Endes 103 der Rückstellfeder 101 für den Schieber schafft. Eine alternative Ausführungsform gestattet jedoch andere Einrichtungen, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, um die Rückstellfeder 101 für den Schieber richtig zu befestigen. Der Federadapter 104 ist mit dem nahen Ende 102 der Rückstellfeder 101 für den Schieber verbunden und wird verwendet, um den Schieber 171 erneut zu positioniern.
Unter Bezugnahme auf 4A und 4B ist in der bevorzugten Ausführungsform die äußere Begrenzungslinie oder der Umfang 90 des nahen Endes 91 des Federadapters 104 kleiner als der äußere Umfang oder die Oberfläche 92 des Körpers 93 des Federadapters 104, was zu einer Schulter 94 führt. In funktioneller Hinsicht führt die Rückstellfederanordnung 100 für den Schieber die Schieberanordnung 170 in die Position Ablassöffnung offen/Zufuhr gesperrt zurück, wie in 4A gezeigt, wenn die Betätigungsanordnung 60 nicht mit Strom versorgt wird. In einer Ausführungsform weist das nahe Ende 95 der Federadapterbohrung 105 einen geringeren Durchmesser als sowohl die Federadapterbohrung 105 als auch die Bohrung 169 für die Schieberanordnung auf. Der geringere Durchmesser des nahen Endes 91 des Federadapters 104 gestattet, dass das nahe Ende 91 des Federadapters 104 in die Bohrung 169 für die Schieberanordnung eindringt. Wie später beschrieben wird, stellt in der bevorzugten Ausführungsform das Federgehäuse 43 auch einen Anschlag 96 für die Schieberanordnung bereit, wenn sich der Schieber in der betätigten Position befindet, wie in 4B gezeigt. Ebenfalls in der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Federadapter 104 eine Bohrung 97, die mit einem Kanal 98 hydraulisch verbunden ist, um den Hydraulikfluidstrom in den und aus dem Federgehäuseabschnitt des Ventilhohlraums 27 zu erhöhen.
Unter Bezugnahme in erster Linie auf 2 und 3 beinhaltet das hydraulische Steuerventil 20 ferner die Verbindungsanordnung 200 für die Kupplung für die Funktion als integralen Bestandteil des Steuerventils 20. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindungsanordnung 200 für die Kupplung für die Funktion in das Federgehäuse 43 eingebaut. Die Kupplung 200 für die Funktion beinhaltet eine weibliche passende Hydraulikkupplungsanordnung 201 zum passenden Verbinden mit einer männlichen Kupplung, die zur festen Modulbasis B gehört. In der bevorzugten Ausführungsform implementiert das hyd raulische Steuerventil 20 die Kupplung 200 für die Funktion als eine, die mechanisch geöffnet wird, wenn sie mit der passenden (männlichen) Kupplung M in Kontakt ist. Diese Rückflusssperrenanordnung begrenzt das Eindringen von Meerwasser während der Installation oder des Entfernens des Ventils 20 oder des Ventilpakets oder -moduls 221 (in 6 gezeigt). In der bevorzugten Ausführungsform ist die Kupplung 200 für die Funktion mit der Rückflusssperre 202 wie folgt implementiert. Das Dichtungsgehäuse 43 beinhaltet eine Bohrung oder eine konische Ventilbohrung 203, die zur Verbindung mit einer konischen Ventildichtung 204 verwendet wird, eine Bohrung oder eine Bohrung 205 für die männliche Kupplung zur Aufnahme der männlichen Kupplung M und eine konisch geformte Bohrung oder passende Bohrung 206 am fernen Ende 28 des Federgehäuses 43, um Einführen der männlichen Kupplung M in die Bohrung 205 für die männliche Kupplung zu unterstützen, die zusammen eine "weibliche" Aufnahmekammer 207 definieren. Wenn die männliche Kupplung M in die Aufnahmekammer 207 der weiblichen Kupplung 201 eingesetzt wird, wird eine Fluidstrom zwischen männlicher und weiblicher Kupplung, M, 201, aufgebaut.
Der Durchgang 199 des Funktionsausgangs beinhaltet eine Vertiefung oder einen Befestigungspunkt 208 für das nahe Ende 209 einer konischen Ventilfeder 210. Die konische Ventilfeder 210 legt sich an die konische Ventildichtung 204 an einer Schulter oder einem sonstigen Angriffspunkt 211 am nahen Ende 212 der konischen Ventilbohrung 203 an, die in der bevorzugten Ausführungsform von den unterschiedlichen Durchmessern zwischen dem Durchgang 199 des Funktionsausgangs und der konischen Ventilbohrung 203 gebildet werden. Somit ist das konische Ventil 204 durch eine Feder in die geschlossene Position vorgespannt, wodurch es die Rückflusssperre 202 bildet. Das konische Ventil 204 beinhaltet vorzugsweise eine Ausdehnung 213, die gestattet, dass die männliche Kupplung an dem konischen Ventil 204 angreift und somit das nahe Ende 212 der konischen Ventilbohrung 203 öffnet oder aufdeckt. Außerdem beinhaltet in der bevorzugten Ausführungsform die Bohrung 205 für die männliche Kupplung eine Vertiefung oder Feststelleinrichtung 214, die einen festen Eingriff zwischen männlicher und weiblicher Kupplung, M, 201, gestattet.
Wie in 4A und 4B gezeigt, beinhaltet das Druckgehäuse 42 eine Bohrung 169 für die Schieberanordnung. Die Schieberanordnung 170 beinhaltet einen Schieber 171, an dem vom Plunger oder der Kolbenstange 61 an seinem nahen Ende 175 angegriffen werden kann, und an dem vom Federadapter 104 an seinem fernen Ende 176 angegriffen werden kann. Der Schieber 171 weist eine Bohrung oder eine Bohrung 180 für den Dichtungsträger auf, die sich gleitend mit der Außenfläche des Dichtungsträgers 141 verbindet. Der Dichtungsträger 141 weist entsprechend eine Bohrung oder eine Bohrung 144 für die Scherdichtung auf, die sich im Wesentlichen gleitend mit der Außenfläche 145 der Scherdichtung 142 verbindet. In der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Konfiguration nur eine Scherdichtung 142 zum Abdichten der Zufuhröffnung 22 und der Ablassöffnung 23. Zwischen der Außenfläche 145 (äußerer Umfang) der Scherdichtung 142 und der Bohrung 144 für die Scherdichtung (inner Umfang) befindet sich eine radiale Dichtung 146. Die Scherdichtung 142 wirkt als Kappe, die die Ablassöffnung 23 sperrt, wenn sich der Plunger oder die Kolbenstange 61 (Stellglied für das Ventil) in der betätigten Position befindet, oder die Zufuhröffnung 22 sperrt, wenn sich das Stellglied 61 für das Ventil in der nicht betätigten Position befindet. Die Scherdichtung 142 beinhaltet eine Bohrung oder Bohrung 147 für das Fluid, die gestattet, Fluid zuzuführen, um den Schieber 171 und die Scherdichtung 142 und radiale Dichtung 146 unter Druck zu setzen. In der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Dichtungsanordnung 140 auch eine Mehrzahl von Rückstellfedern 143 für den Dichtungsträger. Die Rückstellfeder 143 für den Dichtungsträger koppelt sich federnd zwischen dem Dichtungsträger 141 und dem Schieber 171 an. In der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Schieber 171 entsprechend eine Mehrzahl von nicht axialen Bohrungen 177, die die Mehrzahl von Rückstellfedern 143 für den Dichtungsträger aufnehmen.
Die Dichtungsanordnung 140 weist eine Dichtungsscheibenseite 178 und eine Seite oder Schieberseite 179 gegenüber der Dichtungsscheibe auf. Es besteht ein Hohlraum 181 zwischen einem Abschnitt des Schiebers 171, der die Bohrung 180 für den Dichtungsträger und die Schieberseite des Dichtungsträgers 141 umgibt. In der bevorzugten Ausführungsform gibt es einen Kanal 182, um den Hydraulikfluidstrom in den Hohlraum 181 und aus ihm heraus zu erhöhen. In der bevorzugten Ausführungsform dehnen sich die Rückstellfedern 142 für den Dichtungsträger, wenn der Hohlraum 181 mit dem Zufuhrdruck unter Druck gesetzt wird, wie wenn die Zufuhröffnung 22 nicht gesperrt ist, und zeihen sich zusammen, wenn die Zufuhröffnung 22 gesperrt ist, wobei sie den Dichtungsträger 141 zurückziehen und die Größe des Hohlraums 181 minimieren. Die Rückstellfedern 143 für den Dichtungsträger halten den Schieberaufbau 170 und somit die Rollenlager 174 wirksam in der richtigen Position.
Das hydraulische Steuerventil beinhaltet auch eine Rollenlageranordnung 172 mit einer Rollenlagerangriffsplatte 173, und eine Mehrzahl von Rollenlagern 174 die an der Rollenlagerangriffsplatte 173 rollen oder sich mit ihr verbinden. Die Rollenlager 174 und die Rollenlagerangriffsplatte 173 befinden sich vorzugsweise gegenüber der Dichtungsträgerseite des Schiebers 171. Die Kombination aus Lager 174 und Platte 173 gestattet eine ruhige Bewegung der Schieberanordnung 170 in Längsrichtung zwischen den Positionen Zufuhr offen und Ablassöffnung offen, wie in 4A und 4B gezeigt. Wie bemerkt, bildet das nahe Ende 183 der Bohrung 169 für die Schieberanordnung einen oberen Anschlag 186 für die Schieberanordnung 170. In der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das nahe Ende des Federgehäuses 108 eine Protuberanz 184, die als unterer Anschlag 96 für die Schieberanordnung 170 wirkt. Es kann jedoch jede Methodologie, wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt, verwendet werden, um einen Anschlag 96 für die Schieberanordnung am fernen Ende 185 der Bohrung 169 für die Schieberanordnung bereitzustellen.
In funktioneller Hinsicht erstreckt sich der Plunger oder die Kolbenstange 61, wenn die Ventilbetätigungsanordnung 60 mit Strom versorgt wird, in die Schieberanordnung 170 hinein, um den Schieber 171 zu bewegen, bis er den unteren Anschlag 96 berührt. An diesem Punkt sperrt die Scherdichtung 142 die Auslassöffnung 23, und Zufuhrdruck flutet das Innere des Ventils 27, wodurch die Unterwasser-Funktion über die Verbindung weibliche/männliche Kupplung (weibliche passende Hydraulkkupplungsanordnung 201) unter Druck gesetzt wird. Die Scherdichtung 142 ist mit der Ablassöffnung 23 ausgerichtet und der auf die Dichtungsanordnung 140 wirkende Zufuhrdruck drückt sowohl den Dichtungsträger 141 als auch die Scherdichtung 142 gegen die Dichtungsscheibe 111, die die Ablassöffnung 23 sperrt. Es gibt keinen Druck in der Scherdichtung 142, so dass die Rollenlager 174 nur die Kraft aufnehmen, die von der (den) Rückstellfeder(n) 143 für den Dichtungsträger erzeugt wird.
Entsprechend drückt, wenn die Ventilbetätigungsanordnung 60 abgeschaltet wird, z.B. der elektrische Strom von der Spule 68 genommen wird, die Rückstellfeder 101 für den Schieber den Schieber 171 in die ursprüngliche Position zurück, wie in 4A gezeigt. In dieser Position berührt der Schieber den oberen Anschlag 186. An diesem Punkt ist die Scherdichtung 142 mit der Zufuhröffnung 22 ausgerichtet. Nun ist die Ablassöffnung 23 offen und ist die Zufuhröffnung 22 durch die Scherdichtung 142 bedeckt oder geschlossen. Funktionsdruck verlässt das Ventil 20 durch die offene Auslassöffnung 23 und den zugehörigen Kopf. In der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Scherdichtung 142 auch eine Fluidbohrung oder einen Überleitungskanal 147, die bzw. der einen größeren Durchmesser als den Durchmesser der Zufuhröffnung 22 aufweist. Wenn die Scherdichtung 142 die Zufuhröffnung 22 sperrt, d.h. mit der Zufuhröffnung 22 ausgerichtet ist, wird, wie in 4B gezeigt, Zufuhröffnungsdruck durch die Scherdichtung 142 hindurch geführt, wodurch die radiale Dichtung 146 zwischen dem Dichtungsträger 141 und der Scherdichtung 142 aktiviert wird. Druck, der auf die differenzielle Fläche zwischen der Seite der Scherdichtung 142 und der radialen Dichtung 146 wirkt, schließt die Zufuhr ein oder sperrt sie. Der Zufuhrfluiddruck bildet einen mit Fluid gefüllten Hohlraum 148 zwischen der Schieberseite der Scherdichtung 142 und dem Scherdichtungsträger 141, wodurch der Schieber 171 zurück auf die gegenüberliegende Rollenlageranordnung 172 belastet wird und somit die Dichtungsleistung verbessert wird.
Ein Vorteil für diese Konfiguration, die nur eine Scherdichtung 142 mit Nenngröße verwendet, ist eine geringere Gleitreibung. In der bevorzugten Ausführungsform braucht der Nettoflächeninhalt der Seitenfläche der Scherdichtung auf Grund der geringen Reibung, die sich daraus ergibt, dass nur eine Scherdichtung 142 verwendet wird, nicht größer als 0,075 Quadratinch zu sein. Die geringere Reibung kann dann in eine Nennöffnungsgröße (nominal porting size) übersetzt werden, die nicht größer als ein Flächeninhalt von etwa 0,0048 Quadratinch ist, während sie die MMS-Regelungen und die Nenngrößen für Elektromagnet und Rückstellfeder für den Schieber immer noch erfüllt, uns somit die Anwendung höherer Arbeitsdrücke gleich oder mehr als 10.000 psi gestatten.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das hydraulische Steuerventil 20 einen inneren Ventilhohlraum 27, der abhängig von der Position des Ventils oder der Schieberanordnung 170 sowohl als Druck- als auch als Ablasskammer verwendet wird. Diese Konfiguration gestattet die Anbringung des Druckschalters oder -übermittlers 150 in der Nähe des nahen Endes 81 des Gehäuses 41 für das Ventilstellglied. In funktioneller Hinsicht kann das Druckschalter- oder -übermittlersignal verwendet werden, um zu verifizieren, ob das Steuerventil 20 richtig gearbeitet hat und die gewünschte Unterwasser-Funktion aktiviert wurde. In einer Ausführungsform beinhaltet das Steuerventil 20 einen solchen Druckschalter oder -übermittler 150 in hydraulischer Verbindung mit dem inneren Ventilhohlraum 27 und auch vorzugsweise in der Nähe des nahen Endes 81 des Gehäuses 41 für das Ventilstellglied angeordnet. Die Anordnung des Druckschalters oder -übermittlers 150 an dieser Stelle gestattet, dass die Leiter 152 das Steuerventil 20 i derselben Gegend verlassen wie die Leiter 62 für die Spule. Alle Leiter 62, 152 können durch ein einziges Anschlusstück oder eine Öffnung 156 und in einen einzigen fluidgefüllten Schlauch mit Druckausgleich (nicht gezeigt) zur elektrischen Schnittstelle des Ventils oder beim Modus mit gesteuerter Umgebung in. ein Montagemodul mit Druckausgleich (schematisch in 6 gezeigt) geführt werden.
Wie am besten in 2–3 gezeigt beinhaltet das hydraulische Steuerventil 20 in einer Ausführungsform eine Montageanordnung 40, wodurch das Steuerventil entweder eine Montageplatte oder ein -modul 45 in Verbindung mit einem Ventilhalter 46 anbringt. Die Montageplatte 45 beinhaltet eine Bohrung oder Montagebohrung 50, die einen, vorzugsweise gleitenden, Zugang für das Federgehäuse 43 des Steuerventils bereitstellt. Entsprechend beinhaltet das hydraulische Steuerventil 20 ferner einen Ventilhalter 46 (Haltermutter, Ring oder Schweißstelle) zum Verbinden des Steuerventils 20 mit der Montageplatte oder dem -modul 45. In der bevorzugten Ausführungsform verbindet sich das Federgehäuse 43 mit Gewinde mit dem Ventilhalter 46. Die nahe Seite 51 des Ventilhalters 46 greift abnehmbar an der fernen Seite 54 der Montageplatte oder des -moduls 45 an, abhängig von der Umgebungskonfiguration. Diese Anordnung bildet einen fernen Halter für das hydraulische Steuerventil 20. In der bevorzugten Ausführungsform greift die nahe Seite 53 der Montageplatte oder des -moduls 45 auch an der Schulter 55 im mittleren Abschnitt des Dichtungsgehäuses 43 an, die einen nahen Halter bildet. Die Kombination der beiden Halter setzt das hydraulische Steuerventil 20 abnehmbar an der Montageplatte 45 fest.
Bei der gesteuerten Umgebung von 3, bei der die Montageanordnung 40 einen Montageverteiler 45' beinhaltet, beinhaltet der Montageverteiler 45' vorzugsweise eine ferne Bohrung 50', die so dimensioniert ist, dass sie das äußere Federgehäuse 43 des Steuerventils unterhalb der Schulter 55 im mittleren Abschnitt aufnimmt, und eine nahe Bohrung 56, die sich auf derselben Längsachse wie die ferne Bohrung 50' befindet und so dimensioniert ist, dass sie das äußere Federgehäuse 43 des Steuerventils oberhalb der Schulter 55 im mittleren Abschnitt aufnimmt. Der Übergangspunkt zwischen der nahen Bohrung 56 und der fernen Bohrung 50' bildet eine Schulter 57 im mittleren Abschnitt des Moduls. Diese Anordnung bildet einen nahen Halter für das hydraulische Steuerventil 20 zwischen ihm selbst und der Schulter 55 im mittleren Abschnitt des Federgehäuses. Wie bei der nicht gesteuerten Umgebung beinhaltet das hydraulische Steuerventil 20 auch ferner einen Ventilhalter 46 (Haltermutter, Ring oder Schweißstelle) zum Verbinden des Steuerventils 20 mit dem Montageverteiler 45'. In der bevorzugten Ausführungsform verbindet sich das Federgehäuse 43 mit Gewinde mit dem Ventilhalter 46. Die nahe Seite 51 des Ventilhalters 46 greift abnehmbar an der fernen Seite 54' des Montageverteilers 45' an. Diese Anordnung bildet einen fernen Halter für das hydraulische Steuerventil 20. Wie bemerkt, greift die Schulter 57 im mittleren Abschnitt des Montageverteilers auch an der Schulter 55 im mittleren Abschnitt des Federgehäuses an, die einen nahen Halter bildet. Die Kombination der beiden Halter setzt das hydraulische Steuerventil 20 am Montagemodul 45' abnehmbar fest. Außerdem beinhaltet bei der Ausführung mit gesteuerter Umgebung das hydraulische Steuer ventil 20 ferner eine Dichtung 58 gegenüber der Umgebung, die so angeordnet ist, dass sie zwischen dem Federgehäuse 43 und der Montageplatte oder dem -verteiler 45' abdichtet. In der bevorzugten Ausführungsform wird dies zwischen dem nahen und dem fernen Halter erreicht.
Wie am besten in 6 gezeigt, stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise ein hydraulisches Steuerventilsystem 220 bereit. Das System 220 beinhaltet ein hydraulisches Steuerventil 20, ein abnehmbares Montagemodul 221 und eine Montageanordnung 40. Wie in 1–3 gezeigt, weist das hydraulische Steuerventil 20 einen Ventilkörper 21 auf, wobei der Körper 21 eine Funktionsöffnung 26, eine Zufuhröffnung 22, um die Zufuhr von Fluid zur Funktionsöffnung 26 zu gestatten, und eine Ablassöffnung 23 aufweist, um zu gestatten, dass Fluid aus der Funktionsöffnung 26 abfließt. Wie in 4A–B gezeigt, weist das Steuerventil 20 auch eine Schieberanordnung 170 auf, wobei die Schieberanordnung 170 einen Schieber 171, eine Dichtungsanordnung 140 und eine Rollenlageranordnung 172 aufweist, die eine Rollenlagerangriffsplatte 173 und eine Anordnung von Rollenlagern 174 beinhaltet, die gegen die Rollenlagerangriffsplatte 173 drücken. Die Dichtungsanordnung 140 beinhaltet einen Dichtungsträger 141, der gleitend im Schieber 171 angebracht ist, und eine Scherdichtung 142, um selektiv hydrostatischen Druck z.B. zu einer Unterwasser-Funktion, und von ihr weg zu leiten, indem selektiv zwischen einer Position Ablassöffnung offen/Zufuhr gesperrt, wie in 4A gezeigt, und einer Position Ablassöffnung gesperrt/Zufuhr nicht gesperrt, wie in 4B gezeigt, abzuwechseln. In der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Konfiguration nur eine Scherdichtung 142 zum Abdichten der Zufuhröffnung 22 und der Ablassöffnung 23. Unter Bezugnahme auf 2–3 beinhaltet das hydraulische Steuerventil auch eine Ventilbetätigungsanordnung 60, um die Dichtungsanordnung 140 gleitend zu bewegen. In der bevorzugten Ausführungsform hat die Ventilbetätigungsanordnung 60 die Form einer Elektromagnetanordnung. In der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Steuerventil 20 des hydraulischen Steuerventilsystems 220 auch eine weibliche Kupplungsanordnung 201 als integralen Bestandteil des Körpers 21 des hydraulischen Steuerventils. Diese Anordnung stellt vorteilhafterweise eine Fluiddruckverbindung zwischen dem Durchgang 199 des Funktionsausgangs und dem inneren Ventilhohlraum 27 bereit. In der bevorzugten Ausführungsform ist ein Druckschalter oder -übermittler 150 als integraler Bestandteil des Ventils 20 hergestellt.
Wie am besten in 6 gezeigt, beinhaltet das hydraulische Steuerventilsystem 220 auch das abnehmbare Hydraulik-Montagemodul 221. Das Montagemodul 221 beinhaltet ein Steuerventil 20, ein Eingabe/Ausgabe-Modul 222, um das Modul 221 mit der Betätigungsanordnung 60 für das Steuerventil zu verbinden, und ein Montagemodulgehäuse 223, um das Steuerventil 20 anzubringen. In einer Ausführungsform beinhaltet das Eingabe/Ausgabe-Modul 222 eine speicherprogrammierbare Steuerung 224, um wählbar einzelne Ventilpositionen zu steuern, wie in 4A und 4B gezeigt. Auch unter Bezugnahme auf 3 ist in der bevorzugten Ausführungsform das Montagemodulgehäuse 223 mit einem dielektrischen Fluid 225 gefüllt, das mit dem zwischen dem Leitungsanschlussstück 160, 160' und der Ventilbetätigungsanordnung 60 befindlichen Hohlraum 165 in Fluidverbindung steht. Bei der typischen Anwendung des abnehmbaren Moduls 221 des hydraulischen Steuerventils verbinden sich die Eingabe/Ausgabe-Anordnung 222 und die Hydraulikzufuhr- und -ablassleitungen für das Hydraulik-Montagemodul 221 mit einer Unterwasser-Verteilungseinheit, die sich mit einer Steuerung an der Oberfläche und einer Hydraulik-Leistungseinheit an der Oberfläche verbindet.
Das hydraulische Steuerventilsystem 220 beinhaltet auch die Montageanordnung 40, die entweder getrennt oder als Teil des abnehmbaren Moduls ausgebildet sein kann. Die Montageanordnung 40 beinhaltet einen Ventilhalter 46 (Haltemutter oder Ring oder Schweistelle) zum Verbinden des Ventils 20 mit dem Montagemodul 221 und eine Eingriffsanordnung 225. Die Eingriffsanordnung 225 verbindet das Modul 221 mit der festen Basis B, die eine Funktionskupplung C aufweist. Die Eingriffsanordnung 225 kompensiert eine Trennungskraft, die durch den Zufuhrdruck zwischen dem Ventil 20 und der Funktionskupplung 200 erzeugt wird. In der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Eingriffsanordnung 225 eine Klinkenanordnung 226, um das abnehmbare Hydraulik-Modul 221 lösbar an der festen Basis B einzuklinken.
In der bevorzugten Ausführungsform des hydraulischen Steuerventilsystems 220 ist das Steuerventil 20 eine Mehrzahl von Steuerventilen 20, die in einem solchen Muster im Inneren des Gehäuses 223 des Montagemoduls angeordnet sind, um sich ohne Bedürfnis nach einem zusätzlichen Verbindungsverteiler direkt mit den passenden Hydraulkkupplungen C an der festen Basis B zu verbinden. Entsprechend weist in dieser Ausführungsform die Seite der festen Basis Montagemodulgehäuses 223 wenigstens ebenso viele Öffnungen oder Bohrungen 227 auf, schematisch in 6 gezeigt, die gestatten, dass das ferne Ende 28 des Steuerventils 20 von der Seite der festen Basis des Montagemodulgehäuses 223 vorsteht und lösbar mit ihr im Eingriff ist. Außerdem beinhaltet das zur Anordnung mit gesteuerter Umgebung konfigurierte hydraulische Steuerventilsystem 220 für jedes Steuerventil 20 eine Dichtung 58 gegenüber der Umgebung, um eine Dichtungsschnittstelle zwi schen dem Steuerventil 20 und der Seite der festen Basis des Montagemodulgehäuses 223 bereitzustellen. Es ist zu bemerken, dass bei dieser Ausführungsform die feste Basis B eine Anordnung von männlichen Kupplungen C beinhaltet.
Es wird nachfolgend ein Beispielbetrieb für das hydraulische Steuerventilsystem 220 im mit eingeschaltetem Strom aktivierten Modus an einer Unterwasser-Plattform beschrieben. Wie in 6 gezeigt, ist das hydraulische Steuerventil 20 unter Wasser und in der Nähe z.B. eines Produktionskreuzes und in einem abnehmbaren Hydraulik-Montagemodul 221 angeordnet, das mittels einer mechanischen Klinkenanordnung 226 an einer festen Basisstruktur B abgeschlossen ist. Das abnehmbare Hydraulik-Montagemodul 221 kann ein Eingabe/Ausgabe-Modul 222 in Form einer Steuerung für eine Atmosphäre mit Modem oder Faseroptik-Signalschnittstelle enthalten, je nachdem, welche Art von Steuersystem gewählt wird. Die Hydraulikzufuhr S kann über Hydraulikkupplungen C, schematisch gezeigt, die sich in der Basis B befinden, und das hydraulische Ventil einschließlich weiblicher Kupplungsanordnung 20, das sich in dem Modul befindet, in 6 schematisch gezeigt, in das Modul zuführen. Die Kupplungsverbindung wird bei der Installation des abnehmbaren Hydraulik-Montagemoduls 221 automatisch hergestellt. Die Zufuhr wird dann zu einer Reihe (Mehrzahl) von hydraulischen Steuerventilen 20 geführt, die dafür bestimmt sind, eine zugehörige Unterwasser-Funktion zu betreiben. Beim Auslösen eines Signals von beispielsweise der Oberfläche aus wird das gewählte Steuerventil 20 betätigt, das den hydrostatischen Zufuhrdruck zur gewünschten Unterwasser-Funktion, wie einem baumförmigen Schieberventil, leitet. Das Steuerventil kann dann deaktiviert werden, was wiederum die zugehörige Unterwasser-Funktion ablässt und schließt/deaktiviert.
Das hydraulische Steuerventil ist im Modulgehäuse 223 in einer Position angeordnet, so dass es sich direkt mit der passenden Hydraulikkupplung B an der festen Basis B verbindet. Die Trennungskraft, die durch den Zufuhrdruck zwischen dem Ventil 20 und der männlichen Kupplung erzeugt wird, wird durch die Eingriffsanordnung 225, typischerweise eine Klinkenanordnung 226, aufgehoben, die das abnehmbare Hydraulik-Montagemodul 221 an der festen Basis B hält. Ebenfalls unter Bezugnahme auf 2–3 wird das Ventil 20 an einem Montageabschnitt des Montagemoduls 221 durch einen Ventilhalter 46, typischerweise einen Haltering oder eine -mutter, der bzw. die auf das Federgehäuse 43 geschraubt ist, in seiner Position gehalten. Der Ventilhalter 46 bekämpft die durch den Hydraulikverbindungsabschnitt eingeführte Trennungskraft und gestattet auch, dass das Ventil 20 aus dem inneren des Montagemoduls 221 abgenommen wird, was jeglichen Kabelbaum und Hydraulikverbindungen ermöglicht.
Ebenfalls unter Bezugnahme auf 4A und 4B wird dem hydraulischen Steuerventil 20 über eine Dichtungsscheibe 111', Zufuhrdruck zugeführt, die auch den abgelassenen Druck aus dem Ventil 20 leitet. In einer Ausführungsform, in der die Ventilbetätigungsanordnung 60 die Form einer Elektromagnetanordnung hat, wird elektrische Leistung vom Eingabe/Ausgabe-Modul 222, typischerweise einem Ein-/Ausgabe-Block einer CPU oder einer elektrischen Schnittstelle, abhängig vom durch den Benutzer gewählten Steuersystemtyp, zur Spule 68 geleitet. Wenn das Signal zum Eingabe/Ausgabe-Modul 222 vom Modul 221 empfangen wird, wird der Strom zum gewünschten Steuerventil 20 geschaltet, das die Spule 68 mit Strom versorgt. Die Spule 68 erzeugt ein Magnetfeld, das den Plunger oder die Kolbenstange 61 bewegt, wodurch der Schieber 171 zur aktivierten Position Ablassöffnung gesperrt/Zufuhr offen schiebt, wie in 4B gezeigt. Der Schieber 171 hält an, wenn das Federgehäuse 43 die Scherdichtung 142 mit der Ablassöffnung 23 ausrichtet. In dieser Position ist die Zufuhröffnung 22 offen und ist die Ablassöffnung 23 durch die Scherdichtung 142 bedeckt oder geschlossen. Der Zufuhrdruck flutet das Innere des Ventils (innerer Ventilhohlraum 27), wobei er die Unterwasser-Funktion über die Verbindungsanordnung 200 für die Kupplung für die Funktion unter Druck setzt. Wenn das Steuerventil 20 geschlossen werden soll, wird der elektrische Strom von der Spule 68 getrennt, was der Rückstellfeder 101 für den Schieber gestattet, die Schieberanordnung 170, zur Standardposition Ablassöffnung offen/Zufuhr gesperrt zurück zu schieben, wie in 4A gezeigt. In dieser Position trifft der Schieber 170 auf das Druckgehäuse 42 und hält dort an, wobei die Scherdichtung 142 mit der Zufuhröffnung 22 ausgerichtet wird. Nun ist die Ablassöffnung 23 offen und ist die Zufuhröffnung 22 durch die Scherdichtung 142 bedeckt oder geschlossen. Funktionsdruck verlässt das Ventil 20 durch die offene Auslassöffnung 23 und den zugehörigen Kopf.
Am Schieber 171 ist ein Dichtungsträger 141 angebracht, der die Scherdichtung 142 enthält. Wenn die Scherdichtung 142 mit der Zufuhröffnung 22 ausgerichtet ist, wird über die Scherdichtung 142 Zufuhrdruck zugeführt, wobei die radiale Dichtung 146 zwischen dem Scherdichtungsträger 141 und der Scherdichtung 142 aktiviert wird. Druck, der auf den differenziellen Flächeninhalt zwischen der Seite der Scherdichtung 142 und der radialen Dichtung 146 wirkt, schließt die Zufuhr ein oder sperrt sie, wobei der Schieber 171 auf die gegenüberliegenden Rollenlager 174 belastet wird und die Dichtung zwischen der Scherdichtung 142 und der Dichtungsscheibe 111 dichter wird.
Wenn die Scherdichtung 142 statt dessen mit der Ablassöffnung 23 ausgerichtet ist, drückt auf den gesamten radialen Flächeninhalt der Scherdichtung wirkender Zufuhrdruck sowohl den Dichtungsträger 141 als auch die Scherdichtung 142 gegen die Dichtungsscheibe 111, die die Ablassöffnung 23 sperrt. An diesem Punkt gibt es keinen Druck in der Scherdichtung 142, so dass die Rollenlager 174 nur die Kraft aufnehmen, die von der Rückstellfeder 143 für den Dichtungsträger erzeugt wird.
Wenn, unter Bezugnahme auf 2–3, die Ausführungsform des hydraulischen Steuerventils 20 eine ist, die einen Druckschalter oder -übermittler 150 beinhaltet, meldet der Druckschalter oder -übermittler 150 das Vorhandensein von Druck über ein Signal, wenn das Ventil 20 geöffnet ist. Dieses Signal kann verwendet werden, um zu verifizieren, dass das Ventil 20 richtig gearbeitet hat und die gewünschte Unterwasser-Funktion aktiviert wurde. Außerdem kann das hydraulische Steuerventil 20 ein Rückflusssperre 202 enthalten, wie eine die konische Ventildichtung 204 enthaltende in der Kupplungsanordnung 200 für die Funktion, die beispielsweise mechanisch geöffnet wird, wenn sie mit der passenden Kupplung C an der festen Basis B in Kontakt steht. Diese Rückflusssperre 202 begrenzt das Eindringen von Meerwasser während der Installtion oder der Abnahme des Ventilpakets oder -moduls 221.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt vorteilhafterweise ein Verfahren zum Zusammenbau eine hydraulischen Steuerventils 20 bereit. Das Verfahren beinhaltet das Einsetzen einer Schieberanordnung 170 über das ferne Ende 176 eines Druckgehäuses 42 und das Anbringen einer Dichtungsscheibe 111 über eine Öffnung oder Bohrung 118 im Druckgehäuse 42, um sich mit der Scherdichtung 142 zu verbinden. In einer Ausführungsform beinhaltet die Schieberanordnung 170 eine Rollenlageranordnung 172, einen Schieber 171, einen Dichtungsträger 141, eine Rückstellfeder 143 für den Dichtungsträger, die in Bezug auf den Schieber 171 vorgespannt ist, und eine Scherdichtung 142. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Verbinden der fernen Bohrung 130 des Druckgehäuses 42 mit dem nahen Ende 133 des Federgehäuses 43, so dass die Schieberanordnung 170 an einem Federadapter 104 angreift oder anschlägt, der sich im Federgehäuse 43 befindet. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren ferner das Verbinden einer nicht magnetisch ansprechenden Röhre 65 mit dem nahen Ende 47 des Druckgehäuses 42, wobei die Röhre 65 einen Plunger oder eine Kolbenstange, 61, führend trägt. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren ferner die Schritte des Verbindens eines Gehäuses 41 für die Ventilbetätigungsanordnung mit dem nahen Ende 47 des Druckgehäuses 42. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Verbinden eines Drucksensors oder -schalters 150 und einer Drucksensor- oder -schalterkappe 77 mit dem nahen Ende 66 der nichtmagnetischen Stahlröhre 65, um einen abgedichteten Ausgang für einen Leiter 152 für den Drucksensor oder -schalter zu gestatten. Eine Ausführungsform beinhaltet auch das Verbinden eines nahen Endes 133 eines Federgehäuses 43 mit dem fernen Ende 130 des Druckgehäuses 42.
Unter Bezugnahme auf 6 beinhaltet ein Verfahren für den Zusammenbau eines hydraulischen Steuerventilsystems das Bereitstellen eines Montagemodulgehäuses 223 für das hydraulische Steuerventil mit wenigstens einer Öffnung oder Bohrung 227, in 6 schematisch gezeigt, zur Aufnahme eines Körpers 21 eines hydraulischen Steuerventils. Das Verfahren beinhaltet auch das Einsetzen des fernen Endes 28 des Steuerventils 20 über die wenigstens eine Öffnung 227, in 6 schematisch gezeigt, und das anschrauben eines Ventilhalters 46, Mutter oder Rand, an den Körper 21 des hydraulischen Steuerventils. Der Körper 21 des hydraulischen Steuerventils ist dafür ausgelegt, einen Ventilhalter 46 (Mutter oder Rand) aufzunehmen. Der Ventilhalter 46 wird verwendet, um das hydraulische Steuerventil 20 am Gehäuse 223 des Montagemoduls für das Steuerventil zu befestigen. In einer Ausführungsform ist der Ventilhalter 46 mit Gewinde an dem Gehäuse 43 der Rückstellfeder für den Schieber befestigt. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren ferner das direkte Einklinken des Moduls 221 an der festen Basis B, wobei keine weiteren Verbindungskupplungen zwischen dem hydraulischen Steuerventil 20 und den männlichen Kupplungen C an der festen Basis erforderlich sind.
In den Zeichnungen und der Beschreibung wurde eine typische bevorzugte Ausführungsform der Erfindung offenbart, und obwohl spezielle Begriffe verwendet werden, werden die Begriffe zur im beschreibenden Sinne und nicht zum Zwecke der Einschränkung verwendet. Die Erfindung wurde ziemlich ausführlich unter spezieller Bezugnahme auf diese dargestellten Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung vorgenommen werden können, wie sie in der vorhergehenden Beschreibung beschrieben und in den beigefügten Zeichnungen definiert ist.
Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft ein Steuerventil und ein Verfahren zum Zusammenbau eines Steuerventils. Das Steuerventil ist ein hydraulisches Steuerventilsystem, welches einen Ventilkörper, der eine Funktionsöffnung, eine Zufuhröffnung, um die Zufuhr von Fluid zur Funktionsöffnung zu gestatten, und eine Ablassöffnung aufweist, um das Ableiten von Fluid aus der Funktionsöffnung zu gestatten. Das Steuerventilsystem weist ferner auf: eine Schieberanordnung, eine Dichtungsanordnung mit Dichtungsträger, der gleitend im Schieber angebracht ist, eine Scherdichtung, eine Rollenlageranordnung mit Rollenlagereingriffsplatte und einer mit der Rollenlagereingriffsplatte verbundenen Anordnung von Rollenlagern und eine Betätigungsanordnung.

Claims

Hydraulisches Steuerventilsystem, welches umfasst: eine Mehrzahl von Steuerventilen, wobei wenigstens eines der Ventile beinhaltet: einen Ventilkörper, wobei der Körper eine Funktionsöffnung, eine Zufuhröffnung, um die Zufuhr von Fluid zur Funktionsöffnung zu gestatten, und eine Ablassöffnung aufweist, um das Ableiten von Fluid aus der Funktionsöffnung zu gestatten; eine Schieberanordnung, die einen Schieber beinhaltet, eine Dichtungsanordnung, die einen Dichtungsträger beinhaltet, der gleitend im Schieber angebracht ist, eine Scherdichtung, um selektiv hydrostatischen Druck zu einer Unterwasser-Funktion und von ihr weg zu leiten, indem selektiv zwischen einer Position Ablassöffnung offen/Zufuhr gesperrt und einer Position Ablassöffnung geschlossen/Zufuhr nicht gesperrt abgewechselt wird, eine Rollenlageranordnung, die eine Rollenlagereingriffsplatte und eine Anordnung von Rollenlagern beinhaltet, die mit der Rollenlagereingriffsplatte verbunden sind, und eine Betätigungsanordnung zum gleitenden Bewegen der Dichtungsanordnung; ein abnehmbares Hydraulik-Montagemodul, das eine Mehrzahl von Steuerventilen, ein Eingabe/Ausgabe-Modul zum Verbinden des Moduls mit der Betätigungsanordnung und ein Modulgehäuse; und eine Montageanordnung, die ein Anschlussstück für das Ventil zum Verbinden des Ventils mit einem Montagemodul und eine Eingriffsanordnung beinhaltet, wobei die Eingriffsanordnung, die das Modul mit einer eine Funktionskupplung aufweisenden festen Basis verbindet, eine Trennungskraft ausgleicht, die durch Zufuhrdruck zwischen dem Ventil und der Funktionskupplung erzeugt wird.
Hydraulisches Steuerventilsystem nach Anspruch 1, bei dem das wenigstens eine Ventil nur eine Scherdichtung zum Abdichten von sowohl der Zufuhröffnung als auch der Ablassöffnung beinhaltet.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 1, bei dem die Betätigungsanordnung des Ventils einen Hydraulikkolben beinhaltet.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 1, bei dem die Betätigungsanordnung des Ventils eine Elektromagnetanordnung beinhaltet.
Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 1, bei dem das Steuerventil eine weibliche Kupplungsanordnung als integralen Bestandteil des Ventilkörpers beinhaltet.
Hydraulisches Steuerventilsystem nach Anspruch 1, bei dem die Eingriffsanordnung eine Klinkenanordnung beinhaltet, die das abnehmbare Hydraulik-Modul lösbar an der festen Basis einklinkt.
Hydraulisches Steuerventilsystem nach Anspruch 1, das einen Druckübermittler beinhaltet, der als integraler Bestandteil des Ventils ausgebildet ist.
Hydraulisches Steuerventilsystem nach Anspruch 1, bei dem eine Mehrzahl von Steuerventilen in einem Muster in der Modulstruktur angeordnet sind, um sie direkt mit der passenden Hydraulikkupplung an der festen Basis zu verbinden.
Hydraulisches Steuerventilsystem nach Anspruch 1, bei dem die feste Basis eine Anordnung von männlichen Kupplungen beinhaltet.
Hydraulisches Steuerventilsystem nach Anspruch 1, bei dem das Eingabe/Ausgabe-Modul eine speicherprogrammierbare Steuerung umfasst, wobei die Steuerung selektiv die einzelne Ventilposition steuert.
Hydraulisches Steuerventilsystem nach Anspruch 1, bei dem das Eingabe/Ausgabe-Modul eine Multiplexsteuerung umfasst, wobei die Steuerung selektiv die einzelne Ventilposition steuert.
Hydraulisches Steuerventilsystem nach Anspruch 1, das eine Dichtung gegenüber der Umgebung beinhaltet, die ein dielektrisches Fluid im Montagemodul enthält und verhindert, dass Meerwasser in den Verteiler eintritt.
Hydraulisches Steuerventil, welches umfasst: einen Ventilkörper, wobei der Ventilkörper eine Funktionsöffnung, eine Zufuhröffnung, um die Zufuhr von Fluid zur Funktionsöffnung zu gestatten, eine Ablassöffnung aufweist, um das Ableiten von Fluid aus der Funktionsöffnung zu gestatten; eine Ventilbetätigungsanordnung, die einen Plunger zum Bewegen einer Schieberanordnung zwischen einer Position Zufuhröffnung gesperrt und einer Position Ablassöffnung gesperrt beinhaltet; die Schieberanordnung, die einen Schieber und eine Dichtungsanordnung beinhaltet; wobei die Dichtungsanordnung beinhaltet: einen Dichtungsträger, der gleitend in einem Schieber angebracht ist, eine Scherdichtung, um selektiv hydrostatischen Druck zu einer Unterwasser-Funktion oder von ihr weg zu leiten, indem selektiv zwischen einer Position Ablassöffnung offen/Zufuhr gesperrt und einer Position Ablassöffnung geschlossen/Zufuhr nicht gesperrt abgewechselt wird, wobei die Scherdichtung gleitend im Dichtungskörper angebracht ist; eine Rückstellfeder für den Dichtungsträger, die zwischen dem Dichtungsträger und dem Schieber angeschlossen ist; und eine Rollenlageranordnung, die eine Rollenlagerangriffsplatte beinhaltet, und eine Anordnung von Rollenlagern, die mit der Rollenlagerreingriffsplatte verbunden sind.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 13, bei dem das Ventil nur eine Scherdichtung zum Abdichten von sowohl der Zufuhröffnung als auch der Ablassöffnung beinhaltet.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 13, bei dem der Ventilkörper ein Gehäuse für die Ventilbetätigungsanordnung, das die Ventilbetätigungsanordnung einschließt; ein Druckgehäuse, das die Dichtungsanordnung einschließt; und ein Federgehäuse beinhaltet, das eine Rückstellfederanordnung für den Schieber und eine Funktionskupplungsanordnung einschließt.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 13, wobei das Ventil eine Kupplungsanordnung für hydrostatischen Druck umfasst, die eine Dichtungsscheibe beinhaltet, die hydraulisch mit Hydraulikleitungen verbunden ist.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 13, wobei das Ventil ferner einen inneren Ventilhohlraum umfasst, der abhängig von der Ventilposition sowohl als Druck- als auch als Ablasskammer verwendet wird.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 17, wobei das Ventil ferner einen Druckübermittler als integralen Bestandteil des Ventils und in hydraulischer Verbindung mit dem inneren Ventilhohlraum umfasst.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 18, das eine Leiteröffnung, die gestattet, dass Leiter den Ventilkörper verlassen, und eine Leiteranordnung beinhaltet, wobei eine Position des Druckübermittlers gestattet, elektrisch leitende Leiter für den Druckübermittler und elektrisch leitende Betätigungsleiter durch dieselbe Öffnung zu führen.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 13, das eine Rückstellfederanordnung für den Schieber, die eine Rückstellfeder für den Schieber mit einem nahen und einem fernen Ende beinhaltet, wobei die Feder am fernen Ende mit dem Federgehäuse verbunden ist, und einen Federadapter beinhaltet, wobei der Federadapter mit dem nahen Ende der Rückstellfeder für den Schieber verbunden ist, wobei die Rückstellfederanordnung für den Schieber den Schieber in die Position Ablassöffnung offen/Zufuhr gesperrt zurückführt, wenn die Betätigungsanordnung nicht energieversorgt ist.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 13, das eine Verbindungsanordnung für die Funktionskupplung als integralen Bestandteil des Steuerventils beinhaltet.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 21, bei dem die Verbindungsanordnung für die Funktionskupplung eine weibliche passende Hydraulikkupplungsanordnung zum passenden Verbinden mit einer zur festen Modulbasis gehörigen männlichen Kupplung beinhaltet.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 13, das eine Dichtung gegenüber der Umgebung beinhaltet.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 14, bei dem die Scherdichtung auf Grund der geringen Reibung, die sich aus der Verwendung von nur einer Dichtung ergibt, zu einem Oberflächeninhalt für die abdichtende Seitenfläche von nicht mehr als etwa 0,075 Quadratinch Flächeninhalt fähig ist.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 16, bei dem die Dichtungsscheibe auf Grund der geringen Reibung, die sich aus der Verwendung von nur einer Dichtung ergibt, zu einer Öffnungsgröße von nicht mehr als etwa 0,0048 Quadratinch Flächeninhalt fähig ist, während sie immer noch die MMS-Regelungen erfüllt.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 12, bei dem das Ventil auf Grund der geringen Reibung, die sich aus der Verwendung von nur einer Scherdichtung ergibt, zu höheren Drücken gleich oder über 10.000 psi fähig ist.
Verfahren zum Zusammenbau eines Steuerventils, das die Schritte umfasst: Einsetzen einer Schieberanordnung, die eine Rollenlageranordnung, einen Schieber und einen Dichtungsträger beinhaltet, wobei eine Rückstellfeder für den Dichtungsträger zwischen dem Schieber und der Scherdichtung angeschlossen ist, durch ein offenes Ende eines Druckgehäuses; und Anbringen einer Dichtungsscheibe durch eine Öffnung im Druckgehäuse, um sich mit der Scherdichtung zu verbinden.
Verfahren zum Zusammenbau eines Steuerventils nach Anspruch 27, das die Schritte des Verbindens des fernen Endes des Druckgehäuses mit dem nahen Ende des Federgehäuses beinhaltet, so dass die Schieberanordnung an dem im Federgehäuse befindlichen Federadapter angreift.
Verfahren zum Zusammenbau eines Steuerventils nach Anspruch 27, das den Schritt des Verbindens einer nicht magnetisch ansprechenden Röhre mit dem nahen Ende des Druckgehäuses beinhaltet, wobei die Röhre einen Elektromagnetplunger führend trägt.
Verfahren zum Zusammenbau eines Steuerventils nach Anspruch 27, das den Schritt des Verbindens eines Elektromagnetgehäuses mit dem nahen Ende des Druckgehäuses beinhaltet.
Verfahren zum Zusammenbau eines Steuerventils nach Anspruch 27, das den Schritt des Verbindens eines Drucksensors und einer Drucksensorkappe mit dem nahen Ende der nichtmagnetischen Stahlröhre beinhaltet, um einen abgedichteten Ausgang für eine Drucksensorverkabelung zu gestatten.
Verfahren zum Zusammenbau eines Steuerventils nach Anspruch 27, das den Schritt des Beinhaltens des Verbindens eines nahen Endes eines Federgehäuses mit dem fernen Ende des Druckgehäuses beinhaltet.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 13, bei dem der Ventilkörper einen Ventilhalter aufweist, um den Ventilkörper in einem Verteiler zu befestigen.
Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 33, bei dem der Ventilhalter mit einem Gewinde versehen ist.