[go: up one dir, main page]

NO20130195A1 - Undervannsventil - Google Patents

Undervannsventil Download PDF

Info

Publication number
NO20130195A1
NO20130195A1 NO20130195A NO20130195A NO20130195A1 NO 20130195 A1 NO20130195 A1 NO 20130195A1 NO 20130195 A NO20130195 A NO 20130195A NO 20130195 A NO20130195 A NO 20130195A NO 20130195 A1 NO20130195 A1 NO 20130195A1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
valve
actuator
underwater
magnetic
valve according
Prior art date
Application number
NO20130195A
Other languages
English (en)
Other versions
NO335707B1 (no
Inventor
Knut Nyborg
Kjell Olav Stinessen
Mats Hoffmann
Original Assignee
Aker Subsea As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aker Subsea As filed Critical Aker Subsea As
Priority to NO20130195A priority Critical patent/NO335707B1/no
Priority to US14/765,619 priority patent/US9624753B2/en
Priority to BR112015018887-7A priority patent/BR112015018887B1/pt
Priority to PCT/NO2014/000016 priority patent/WO2014123425A1/en
Publication of NO20130195A1 publication Critical patent/NO20130195A1/no
Publication of NO335707B1 publication Critical patent/NO335707B1/no

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/02Valve arrangements for boreholes or wells in well heads
    • E21B34/04Valve arrangements for boreholes or wells in well heads in underwater well heads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K41/00Spindle sealings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)

Abstract

Undervannsventil for styring av et fluidum som kan være forurensende og ved forhøyet trykk og temperatur, slik som for brønn- eller prosessfluider, idet ventilen omfatter en aktuatorenhet og en ventildel, aktuatorenheten kan betjenes for å styre ventildelen, særpreget ved at aktuatorenheten er magnetisk koblet til ventildelen og koblingen er via en barrierevegg som isolerer aktuatorenheten fra ventildelen, og aktuatorenheten og en drivende del av den magnetiske koplingen er anordnet i et forseglet aktuatorhus, inn i hvilken lekkasje av nevnte forurensende fluid derved har blitt eliminert.

Description

UNDERVANNSVENTIL
Område for oppfinnelsen
Foreliggende oppfinnelse vedrører undervannsventiler som styres av aktuatorer. Mer spesifikt, vedrører oppfinnelsen undervannsventiler som styres av aktuatorer og de farene for lekkasjer av forurensende fluider som vil kunne oppstå ved høye temperaturer og trykk, slik som hydrokarbonfluid, fra ventilen og inn i ventilaktuatoren og reguleringssystemet for aktuatoren eller ut i sjøen, noe som kan føre til at man mister kontroll på ventilen eller produksjonssystemet, en sikkerhetsrisiko og forurensning av sjøen.
Relevante ventiler har blitt funnet i systemer for produksjon av hydrokarboner under vann med sluseventiler, for produksjon gjennom ventiltrær, ventiler mot støtbølger, undervanns prosessanlegg, reguleringsventiler for manifolder, reguleringsventiler for trykkforsterkninger, reguleringsventiler for injeksjon, undervannschoker og andre ventiler, eller andre aktuatoropererte enheter plassert på havbunnen i nærheten av et antall undervanns brønnhoder, og blir på én side eksponert for fluid som er inneholdt og som ikke skal tillates lekket inn i aktuatoren.
Bakgrunn for oppfinnelsen og kjent teknikk
Ventiler for undervanns produksjon fra ventiltrær blir styrt av aktuatorer. Tradisjonelt har aktuatorene vært hydrauliske, som er ansett for å være pålitelige og ganske sikre. Men en dreining mot elektriske aktuatorer er under utvikling i bransjen. Dette er hovedsakelig på grunn av lengre utsettingsavstander for undervannsinstallasjoner. Lengre utsettingsavstander resulterer i tregere responstid ved bruk av hydrauliske systemer, samt økte kostnader for hydrauliske umbilicals. En elektrisk aktuator omfatter en elektrisk motor koplet mekanisk, typisk med en mekanisk overføring, til ventilen. Den elektriske aktuatoren vil være koplet til eller integrert med et elektrisk strøm- og reguleringssystem.
Elektriske aktuatorer vil imidlertid være noe mindre pålitelige enn hydrauliske aktuatorer, som har blitt løst ved å legge til redundans, men i tilfelle av lekkasje av forurensende fluid inn i aktuatoren, vil kontrollen av aktuatoren og dermed ventilen gå tapt. Tapt produksjon for en tidsperiode kan bli meget kostbart, men verre, om lekkasjen fortsetter inn i det elektriske kontrollsystemet kan resultatet bli et alvorlig sikkerhetsproblem. Det vil kunne være anordnet en bane for lekkasje av fluid fra ventil til havet, for å unngå lekkasje inn i reguleringssystemet dersom tetningen mellom ventilen og aktuatoren skulle svikte, men lekkasjebanen inn i reguleringssystemet vil fortsatt være der, så vel som et forurensningsproblem.
For brønnoperasjoner under vann er det vanlig med et hulltrykk på over 690 bar. En typisk moderne aktuator og utforming av ventilsammenstilling vil være å ha et ventillegeme med et ventilelement, ventilelementet, slik som et åpningselement for en sluseventil, vil være koplet til en ventilspindel. En dynamisk tetning vil hindre lekkasje av brønnfluid langs ventilspindelen mot aktuatoren. Aktuatoren vil være elektrisk betjent, og den vil omfatte en elektrisk motor, som via en overføring er forbundet med ventilspindelen. Lekkasje over den dynamiske tetningen, langs spindelen, eller rundt tetningen, vil enten strømme inn i aktuatoren eller til havs via en lekkasjebane.
De dynamiske tetningene vil være utsatt for slitasje, særlig for ventiler som er gjenstand for hyppig drift, for eksempel ventiler mot støtbølger i kompressorer. Antall åpne- / lukke- sykluser, trykk, temperatur og bevegelseshastighet er begrensende parametere med hensyn til ytelsen. Ventiler mot støtbølger må ha en meget rask responstid for å kunne beskytte kompressoren, den raske responstiden utelukker hydrauliske aktuatorer, og den maksimale hastigheten vil vanligvis være begrenset av de dynamiske tetningene rundt et stag eller en spindel.
Det eksisterer et behov for at ventiler skal kunne være sikrere med hensyn til lekkasje og tap av styring, formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en undervannsventil som er fordelaktig i så måte.
Den nærmeste tidligere kjente teknikken synes å være internasjonal patentpublikasjon WO 2007/149795 A2, som gjelder en klaffeventil for et brønnhull med en aktuator, med en lineær magnetisk kopling gjennom et produksjonsrør. De aktuatordelene som er utenfor produksjonsrøret er ikke beskyttet i et forseglet, rent, begrenset, lite volum, og de aktuatordelene som er for klaffer inne i produksjonsrøret tar opp en vesentlig del av boreområdet for produksjonsstrømmen.
En annen publikasjon med relevant kjent teknikk er patentsøknadspublikasjon US 2009 / 0293957 A1 (Vetco), men den viste og beskrevne anordningen har fremdeles en ventilspindel med en dynamisk tetning, og det finnes ingen lærdom for fagfolk innen teknikken om hvordan man løser det underliggende problemet i den foreliggende oppfinnelsen.
Andre patenter eller søknader er knyttet til magnetiske gir, for eksempel US 2011 / 0057456 A1, US 7 487 829 B2, US 2011 / 0037333, US 2007/215343 A1 og US 2007/125578 A1, som gjelder magnetiske gir som tillater giring mellom kraft - dreiemoment og slaglengde - rotasjon, som er nyttig for driftsmekanismer. EP 2021667 (Aker Subsea) gjelder en elektrisk drevet hydraulisk ventil med en magnetisk kobling. Ingen av de ovenfor nevnte publikasjonene tar opp de problemene som ligger til grunn for den foreliggende oppfinnelse om tap av kontroll og forurensning.
Oppsummering av oppfinnelsen
Foreliggende oppfinnelse tilfredsstiller etterspørselen, ved å tilveiebringe en undervannsventil for styring av fluidum som kan være forurensende og som er ved forhøyet trykk og temperatur, slik det er for brønn- og prosessfluider, idet ventilen omfatter en aktuatorenhet og en ventildel, der aktuatorenenheten kan opereres for å kunne styre ventildelen, særpreget ved at
aktuatorenenheten vil være magnetisk koblet til ventildelen, og koblingen er via
en barrierevegg som isolerer aktuatorenheten fra ventildelen, og
aktuatorenheten og en driftsdel av den magnetiske koplingen vil være anordnet i et forseglet aktuatorhus, inn i hvilken lekkasje av nevnte
forurensende fluid derved har blitt eliminert.
Begrepet et forseglet hus betyr at det ikke finnes noen lekkasjebaner fra ventildelen til aktuatorhuset, siden barriereveggen ikke har noen åpninger eller gjennomganger, eller roterende eller glidende aksler med akseltetninger som går gjennom veggen. Begrepet forhøyet trykk og temperatur, betyr at ventilen kan bli utsatt for en høy temperatur og et høyt trykk, for eksempel ved en nedstenging av brønn, noe som kan bety et trykk på 700 -1000 bar og temperaturer som i ekstreme situasjoner kan overstige 150 °C.
Det er foretrukket at aktuatorhuset, som omfatter barriereveggen mot ventildelen, er dimensjonert til å være kraftig nok til å eliminere kravet om en trykkompensator. Barriereveggen kan være laget av Monell, så som Monell K - 500, eller andre ikke - magnetiske materialer med høy styrke. Følgelig kan aktuatorhuset bli fylt opp med olje eller gass, eller en kombinasjon. For eksempel kan styringselektronikken være anordnet i mantler, som har blitt fylt opp med nitrogengass, mens resten av aktuatorhuset der aktuatormotoren ligger vil være fylt med olje, som sannsynligvis er den mest pålitelige løsningen. Alternativt kan hele aktuatorhuset være fylt opp med for eksempel nitrogengass, ved én atmosfære eller høyere trykk. Aktuatorhuset vil ikke være en konstruksjon som har en stor diameter, følgelig kan den bli bygget uten trykkompensasjon uten utilbørlig tykke vegger.
Alternativt vil aktuatorhuset være trykkompensert, fortrinnsvis likt med det omgivende sjøvannstrykket. Fortrinnsvis vil en oljefylt del av aktuatorhuset, som inneholder aktuatormotoren, være trykkompensert, mens styringselektronikken vil være anordnet i små trykkbeholdere i aktuatorhuset.
Alternativt vil trykket bli kompensert eller balansert i forhold til det fluidumet som blir styrt av ventilen, som vil kunne introdusere en teoretisk lekkasjebane, men som også tillater et konstant overtrykk å bli anordnet i aktuatorhuset, som i praksis eliminerer lekkasje. Derved kan trykklassifiseringen for aktuatorhuset bli redusert, noe som er særlig aktuelt dersom ventildelen kan være utsatt for en
meget høyt trykk ved avstengning av brønnen.
I en foretrukket utførelsesform av Undervannsventilen i henhold til oppfinnelsen, vil barriereveggen være en separérbar dobbeltvegg, slik at man kan tillate en enkel opphenting av aktuatorhuset. Dette er svært fordelaktig for anvendelse under vann, siden den tillater lett adskillelse av aktuatorhuset og ventildelen, mens hver del beholder sin fluid - og trykkintegritet. Aktuatorhuset vil fortrinnsvis være ROV - vennlig, slik at den kan byttes ut og håndteres av en ROV (et fjernstyrt fartøy), ved å ha vekt slik som nedsenket, størrelse og et håndtak, og eventuelt undervanns stikk-koplinger tilpasset for ROV - operasjon. Eventuelt kan aktuatorenheten være innrettet for håndtering med en skipskran, i tillegg til en ROV, for eksempel ved å ha løfteører beleilig anordnet.
Fortrinnsvis vil den drivende del av aktuatoren være en av: en stator; en elektromagnetisk spole; et sett av permanente magneter anordnet i en roterende eller resiproke aksel; et sett av elektromagneter anordnet i en roterende eller resiproke akselen; et sett av permanente magneter og elektromagneter anordnet på en roterende eller resiproke aksel.
Fortrinnsvis vil den drevne delen av aktuatoren, som er anordnet i ventildelen og komplementær med den drivende delen, være en av: en rotor; en magnet anordnet på en resiprok aksel; et sett av permanente magneter anordnet i en roterende eller resiproke aksel; et sett av elektromagneter anordnet i en roterende eller resiproke aksel; et sett av permanente magneter og elektromagneter anordnet på en roterende eller resiproke aksel.
Betegnelsen om at den drevne delen av aktuatoren er komplementær med den drivende delen, betyr at nevnte deler passer sammen som en magnetisk koblingsdel, som har blitt satt med hensyn til geometri og bevegelse. For eksempel, en roterende drivende del vil være anordnet radielt inne i en roterende drevet del, barriereveggen vil være mellom nevnte deler, eller vice versa. Generelt vil en av de magnetiske koblingsdelene være radielt utenfor mens den andre delen vil være radielt på innsiden, enten de er roterende eller glidende deler. Alternativt vil barriereveggen kunne være flat, i hvilket tilfelle koplingsgrensesnittet for nevnte deler vil være langs overflatene på de plane barriereveggene, på begge sider.
Den magnetiske koblingen er en av: et 1 : 1 magnetisk drivverk; en magnetisk opptrinns gir; en magnetisk nedtrinns gir. Et 1 : 1 magnetisk drivverk kan være å foretrekke for koblinger med høy styrke og tynne, kraftige barrierevegger, siden polstykker eller lignende innretninger ikke er nødvendig i barriereveggen. Et magnetisk opptrinns gir kan være foretrukket for ventiler som krever en rask reaksjon, så som ventil mot støtbølger i kompressor. Et magnetisk nedtrinns gir kan være å foretrekke for ventiler som krever treg respons men hvor det er behov for høyt dreiemoment, for eksempel kuleventiler for manifoldsystemer. I en foretrukket utførelsesform, er en langsom respons høyt dreiemoment tilveiebragt med en aktuatormotor med mange poler, så som 12, 18, 24, 48 eller 96 poler, slik som et 1 : 1 magnetisk drivverk.
Fortrinnsvis, i det minste for de girete utførelsesformene for magnetisk kobling, vil barriereveggenes polstykker omfatte polstykker eller elektromagneter eller begge deler, for så å modulere eller endre transmisjons- eller girforhold mellom de drivende og drevne delene av den magnetiske koplingen. Elektromagneter, om noen, vil fortrinnsvis bli drevet fra aktuatorhuset, og elektromagneter og polstykker vil fortrinnsvis være anordnet i en opphentbar del av en dobbelt barrierevegg, for å tillate endring av utvekslingsforholdet ved å erstatte aktuatorenheten med en barrierevegg del som har forskjellig modulasjon. Polstykkene vil for eksempel være innebygde polstykker av ferritt.
Ventilen vil fortrinnsvis være en ventil for bruk i undervanns petroleumsproduksjon, prosesserings- og trykkøkningssystemer, foreksempel en sluseventil i et ventiltre for produksjon eller en undervanns kompressorventil mot støtbølger. Men også andre typer undervannsventiler eller -utstyr, med en aktuator for drift, som har eksponering for og har mulig lekkasje av inneholdt fluider (for eksempel brønn- eller prosessfluid) ved eventuelle høye trykk og temperaturer, vil i denne sammenheng være omfattet av begrepet undervannsventil, så som reguleringsventiler for andre formål, for eksempel injeksjon av kjemikalier.
Med ventilen i henhold til oppfinnelsen, vil det bli tilveiebragt en friksjonsløs eller lav friksjonskopling mellom aktuatorhuset og ventildelen, med eliminering av lekkasjebaner, forurensningsproblemer, dynamiske tetninger og reduksjon eller eliminering av mekanisk slitasje, som fører til en forbedret pålitelighet og redusert og enklere installasjon, opphenting, vedlikehold og utskifting.
Barriereveggen vil kunne omfatte elektromagneter som kan aktiveres for å kompensere, modulere eller oppheve aktuatorens magnetiske felter, og / eller permanente magneter vil bli energisert med elektriske motorer for samme formål. Dette kan legge til rette for montering, bedre magnetisk kobling og vil kunne tillate endring av kopling eller girutveksling.
I en foretrukket utførelsesform vil aktuatorhuset for undervannsventilen, i henhold til oppfinnelsen, omfatte en statordel som omfatter et antall elektromagnetiske pol-par, ventildelen omfatter en rotordel som omfatter permanente magneter. Aktuatorenheten er i prinsippet tilsvarende en elektromotor - statordel, uten bevegelige deler, statordelen av aktuatoren vil være magnetisk koblet til ventilen delvis gjennom enkel eller dobbel barrierevegg.
Fortrinnsvis vil ventilstillingen bli funnet ut av ved å ta elektriske parametere fra aktuatoren som inngangsdata, ved bruk av en algoritme eller en oppslagstabell.
Fortrinnsvis vil den magnetiske koplingen, med hensyn til aktuator - ventildel koplingen, enten være en statisk - roterbar kopling, en statisk - lineær kobling, en rotérbar - rotérbar kopling, en lineær - lineær kobling, en rotasjon - lineær kopling eller en lineær - rotasjon kopling. Fortrinnsvis vil den magnetiske koplingen være et magnetisk gir, som enten tilveiebringer et forsterket dreiemomentet eller kraft eller høyere hastighet for operasjon av ventildelen. Fortrinnsvis vil aktuatordelen omfatte permanente magneter eller elektromagneter, ventildelen omfatter permanente magneter, og barriereveggen omfatter ferromagnetiske pol - par, ferritter eller elektromagneter.
Alternativt vil ventildelen kunne omfatte et eller flere mekaniske gir for å øke dreiemomentet eller kraften.
Den magnetiske koplingen slipper fortrinnsvis på et maksimalt dreiemoment eller kraft, for derved å gi beskyttelse mot overbelastning, og vil redusere eller eliminere endestoppere.
Undervannsventilen omfatter fortrinnsvis en feilsikker mekanisme, som fortrinnsvis omfatter en magnetisk fjær, fortrinnsvis flytende magnetiske fjærer.
I mange utførelsesformer vil aktuatorenheten fortrinnsvis omfatte en trykkompensator, fortrinnsvis koplet til ventilenheten.
Undervannsventilen i henhold til oppfinnelsen vil kunne omfatte hvilke som helst særtrekk som har blitt beskrevet eller illustrert i dette dokumentet i en hvilken som helst operativ kombinasjon, og hver slik operativ kombinasjon vil være en utførelsesform av oppfinnelsen.
Figurer
Undervannsventilen i henhold til oppfinnelsen, eller deler av denne, er illustrert med ti figurer, hvorav: Figurene 1a og 1b illustrerer en aktuator med roterende - roterende magnetisk kobling mellom aktuatorenhet og ventildel av en undervannsventil i henhold til oppfinnelsen. Figurene 2a og 2b, som illustrerer en aktuator med lineær - lineær magnetisk kopling, for en undervannsventil i henhold til oppfinnelsen. Figurene 3a og 3b illustrerer en aktuator med lineær - lineær magnetisk kobling og en roterende lineær - mekanisk overføring i aktuatorenheten, av undervannsventilen i henhold til oppfinnelsen. Figur 4, som illustrerer bruk av flytende magnetiske fjærer som feilsikker fjær i en aktuator av en undervannsventil i henhold til oppfinnelsen. Figur 5 illustrerer også bruk av elektromagnetisk spiralfjær som feilsikker fjær i en aktuator i en undervannsventil i henhold til oppfinnelsen, og Figurene 6a og 6b, som illustrerer et aktuatorhus med en stator som den drivende del.
Detaljert beskrivelse
Det vises til figur 1a, som illustrerer en utførelsesform av undervannsventilen i henhold til oppfinnelsen, i normal driftsmodus. Mer spesifikt, har et aktuatorhus 2 med roterende virkemåte og magnetisk transmisjon blitt vist, så vel som en generalisert og forenklet ventildel 3. Aktuatorenheten 2 er isolert fra ventildel 3 med en mellomvegg 5, som isolerer aktuatoren fra ventildelen, eliminerer lekkasje eller kontaminasjon av ventilfluid inn i aktuatorhuset. Lekkasje av fluid som er inneholdt i aktuatorenheten, noe som vil kunne skade nevnte enhet, blir effektivt eliminert. Aktuatoren er å anse som ren, typisk inneholder den et trykkompensert hydraulisk fluid 10, mens ventildelens volum anses å være skitten, for eksempel ved å inneholde brønnfluid 14 ved operasjonen. Aktuatorhuset innbefatter elektroniske enheter 6, motorer 7, og en høyhastighets magnetrotor (HSMR) 8 med lagrene 9. Ventildelen omfatter blant annet en lavhastighets magnetrotor (LSMR) 11 med lagrene 12, og en drivaksel 13 for å operere ventilen. Ventilen er vist i normal driftsmodus i figur 1a og i frakoplet modus i figur 1b, hvor aktuatorhuset er frakoblet. Identiske eller lignende utstyrselementer har samme henvisningstall for alle tegninger. I den normale driftsmodus - illustrasjonen 1a, er polstykker 26 av jern - (to-verdig), ferritt - eller sjeldenjordarts - mineral materialer illustrert som innebygd i barriereveggen 5, nevnte polstykker modulerer den magnetiske koblingen til det ønskede utvekslingsforholdet. For klarhet, nevnte polstykker vil kun være illustrert i illustrasjon 1a og de andre normale driftsmodus - illustrasjonene.
Det vises til figur 2a, som illustrerer enkelte detaljer av en ytterligere utførelsesform av ventilen, i henhold til oppfinnelsen med en lineær aktuator med magnetisk overføring, i normal driftsmodus. Aktuatoren omfatter blant annet en lineær aktuator 15, så som en lineær motor, elektronikk 6, en høyhastighets lineær magnet 16, og en feilsikker mekanisme som innbefatter fjæren 12. Ventildelen 3 omfatter blant annet en sammenstilling 18 av magnetisk overføring med høy styrke og en spindel 19, som driver ventilen med glidende (lineære) bevegelser. Utvekslingsforholdet, og dermed dreiemomentet eller kraften, er relatert til tallforholdet mellom aktuatorenhetens egenskap av glidende bevegelseslengde 16 og ventildelens egenskap av glidende bevegelseslengde 21. Aktuatorenheten og ventildelen er adskilt med barriereveggen 5, som inneholder polstykker av jern - (to - verdig), ferritt - eller sjeldenjordarts - mineral materialer for å oppnå det ønskede utvekslingsforholdet. Også denne ventilen er vist i normal driftsmodus, figur 2a, og frakoplet modus, i figur 2b, som aktuatorhuset har blitt koblet fra.
Ventilen vil kunne omfatte magnetisk kobling i form av roterende til lineære magnetiske transmisjoner eller lineære til roterende magnetiske transmisjoner.
En utførelsesform av noen detaljer i en ventil med en lineær til lineær magnetisk overføring og en roterende til lineær mekanisk overføring er illustrert i figurer 3a og 3b, slik som det er gjort henvisning til, som illustrerer henholdsvis en normal driftsmodus og frakoplet modus. Denne utførelsesform er i prinsippet tilsvarende den utførelsesformen som er vist i figur 2, med unntak av roterende motorer 7, teleskopisk aksling 22 og en roterende til lineær mekanisk transmisjon 23, slik som et gir av type rulle - skrue eller kule - skrue. Av hensyn til klarhet vil de gjenværende utstyrselementene ikke være forsynt med henvisningstall, i stedet vil det bli henvist til figur 2.
Fjæren som tilveiebringer en feilsikker funksjon skal være dimensjonert til en akseptabel størrelse og styrke, for å overvinne den nødvendige kraften for å utføre en feilsikker drift av en gitt tidsvarighet. Fjæren kan lages som en spiral, skive eller tilsvarende metallfjær. Det har vært rapportert om metallfjærer som har sprukket i løpet av brukstiden. Imidlertid kan magnetiske fjærer 17, eller en elektromagnetisk spiralfjær 18 anvendes som alternativ til de metalliske, det refereres til figur 4 og 5. Figur 4 illustrerer aktuatoren i en operativ stilling. Den magnetiske fjæren kan være satt sammen av et antall korte, ringromformede sylindriske permanente magneter. De permanente magnetene vil hver for seg være polariserte langs hver sin sylindriske akse, og vil være anordnet eller "stablet". Figur 5 viser aktuatoren i en operativ stilling. Spolen energiseres fra en ytre kilde, for eksempel et batteri. Når spolen har blitt energisert, vil den polariserte sylinderen (som er festet til ventilspindelen) bevege seg og flytte ventilen i en ønsket posisjon. Ved hjelp av en elektromagnetisk spole elimineres kravet om å ha konvensjonelle fjærer forhåndslagret for høye belastninger under normal drift, dermed vil utformingen av den feilsikre mekanismen og aktuatoren i seg selv bli forenklet.
Det vises til figurene 6a og 6b som viser en ventil i henhold til oppfinnelsen, hvor aktuatorhuset inneholder en stator 24 og en spole, i henholdsvis en normal driftsmodus og i en frakoplet modus. En stator gir en roterende virkemåte, mens en spole eller en spole eller et stabelarrangement av spoler kan gi en lineær handling. Den illustrerte ventildelen omfatteren permanent magnetrotor 25. Statoren og rotoren er adskilt med en mellomvegg 5, som kan inneholde polstykker av jern - (to - verdig), ferritt - eller sjeldenjord - mineralmaterialer eller elektromagneter for å oppnå det ønskede utvekslingsforholdet. Bokser eller beholdere for elektronikk har ikke blitt illustrert i figur 6, men blir tilveiebragt på samme måte som for de andre utførelsesformene.

Claims (15)

1. Undervannsventil for styring av fluidum som kan være forurensende og ved forhøyet trykk og temperatur, slik som for brønn - eller prosessfluider, idet ventilen omfatter en aktuatorenhet og en ventildel, aktuatorenheten kan betjenes for å styre ventildelen, karakterisert vedat aktuatorenheten er magnetisk koblet til ventildelen, og koblingen er via en barrierevegg som isolerer aktuatorenheten fra ventildelen, og aktuatorenheten og en drivende del av den magnetiske koplingen er anordnet i et forseglet aktuatorhus, inn i hvilken lekkasje av nevnte forurensende fluid derved har blitt eliminert.
2. Undervannsventil i henhold til krav 1, karakterisert vedat aktuatorhuset, som omfatter barriereveggen mot ventildelen, er dimensjonert for å være tilstrekkelig kraftig for å eliminere krav om en trykkompensator.
3. Undervannsventil i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat aktuatorhuset er trykkompensert.
4. Undervannsventil i henhold til et hvilket som helst av krav 1-3,karakterisert vedat barriereveggen er en separérbar dobbeltvegg, som tillater en enkel opphenting av aktuatorhuset.
5. Undervannsventil i henhold til et hvilket som helst av krav 1-4,karakterisert vedat den drivende del av aktuatoren er en av: en stator; en elektromagnetisk spole; et sett av permanente magneter anordnet i en roterende eller resiprok aksel; et sett av elektromagneter anordnet i en roterende eller resiprok aksel; et sett av permanente magneter og elektromagneter anordnet på en roterende eller resiprok aksel.
6. Undervannsventil i henhold til et hvilket som helst av krav 1-5,karakterisert vedat den drevne del av aktuatoren, anordnet i ventildelen og komplementær med den drivende delen, er en av: en rotor; en magnet anordnet på en resiprok aksel; et sett av permanente magneter anordnet i en roterende eller resiprok aksel; et sett av elektromagneter anordnet i en roterende eller resiprok aksel; et sett av permanente magneter og elektromagneter anordnet på en roterende eller resiprok aksel.
7. Undervannsventil i henhold til et hvilket som helst av krav 1 - 6,karakterisert vedat den magnetiske koplingen er en av: en 1 : 1 magnetisk drivverk; et magnetisk opptrinns gir; et magnetisk nedtrinns gir.
8. Undervannsventil i henhold til et hvilket som helst av krav 1-7,karakterisert vedat barriereveggen består av polstykker eller elektromagneter, for så å modulere eller endre transmisjons- eller girforholdet mellom den drivende og den drevne delen av den magnetiske koplingen, elektromagneter om det finnes noen, blir fortrinnsvis drevet fra aktuatorhuset, og elektromagneter og polstykker vil fortrinnsvis bli anordnet i en opphentbar del av en dobbelt barrierevegg for å tillate endring av utvekslingsforholdet ved å erstatte aktuatorenheten med en barriereveggdel som har en annen modulasjon.
9. Undervannsventil i henhold til et hvilket som helst av krav 1-7,karakterisert vedat ventilen er uten noen lekkasjebane for eventuelt kontaminerende fluid, siden det ikke er noen tetning på en roterende eller glidende ventilstag, -spindel eller håndtak, siden det er ingen gjennomganger i barriereveggen.
10. Undervannsventil,karakterisert vedat ventilen er en av: en sluseventil for et undervanns ventiltre som åpnes eller lukkes i omtrent 20 sekunder, aktuatoren leverer og resiprokerende bevegelse ved 200 kN minimum og slaglengde opp til omtrent 214 mm, hvor aktuatorenbevegelsen fortrinnsvis trinnes ned i et nedtrinns gir, en undervanns strømningsregulering, reguleringsventil for strupe- eller styresystem, åpning eller lukking eller justering av innstilt posisjon i omtrent 2 sekunder, hvor aktuatorbevegelsen fortrinnsvis blir trinnet opp, en undervanns kuleventil for å regulere undervanns manifoldsystem strømmer, hvor en kvart omdreining i omtrent to minutter ved dreiemoment opp til ca. 30 000 Nm blir levert av aktuatoren, hvor aktuatorbevegelsen fortrinnsvis vil bli trinnet ned i ett eller flere trinn, minst ett av trinnene kan være den magnetiske koblingen og et eller flere av trinnene kan være anordnet i et opphentbart aktuatorhus, eller en undervannsventil mot støtbølger.
11. Undervannsventil i henhold til krav 1-10, karakterisert vedat ventilstillingen blir utledet ved å ta ut elektriske parametere for aktuatoren som inngangsdata, ved bruk av en algoritme eller en oppslagstabell.
12. Undervannsventil i henhold til et hvilket som helst av krav 1-11,karakterisert vedat ventildelen og / eller aktuatorhuset omfatter et mekanisk gir for å øke dreiemomentet eller kraften .
13. Undervannsventil i henhold til et hvilket som helst av krav 1 -12,karakterisert vedat den magnetiske koplingen slipper på et maksimalt dreiemoment eller kraft, for derved å gi beskyttelse mot overbelastning.
14. Undervannsventil i henhold til et hvilket som helst av krav 1-13, som omfatter en feilsikker mekanisme, fortrinnsvis omfattende en magnetisk fjær, fortrinnsvis flytende magnetiske fjærer.
15. Anvendelse av en magnetisk kobling adskilt av en mellomvegg mellom de magnetiske koblingsdelene, for kobling av en undervanns aktuator til en undervanns ventil for drift av aktuatoren for å kunne betjene ventilen.
NO20130195A 2013-02-06 2013-02-06 Undervannsventil NO335707B1 (no)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20130195A NO335707B1 (no) 2013-02-06 2013-02-06 Undervannsventil
US14/765,619 US9624753B2 (en) 2013-02-06 2014-02-05 Subsea valve
BR112015018887-7A BR112015018887B1 (pt) 2013-02-06 2014-02-05 Válvula submarina para controle de fluido
PCT/NO2014/000016 WO2014123425A1 (en) 2013-02-06 2014-02-05 Subsea valve

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20130195A NO335707B1 (no) 2013-02-06 2013-02-06 Undervannsventil

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20130195A1 true NO20130195A1 (no) 2014-08-07
NO335707B1 NO335707B1 (no) 2015-01-26

Family

ID=51299946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20130195A NO335707B1 (no) 2013-02-06 2013-02-06 Undervannsventil

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9624753B2 (no)
BR (1) BR112015018887B1 (no)
NO (1) NO335707B1 (no)
WO (1) WO2014123425A1 (no)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3000960A1 (en) * 2014-09-23 2016-03-30 Soil Machine Dynamics Limited Actuator apparatus for forming underwater electrical connection
US10808485B2 (en) * 2016-03-11 2020-10-20 Onesubsea Ip Uk Limited Subsea electric actuator system
US9926770B1 (en) * 2017-03-22 2018-03-27 Onesubsea Ip Uk Limited Portable all-electric subsea drive module
US20180291705A1 (en) * 2017-04-05 2018-10-11 Chevron U.S.A. Inc. Subsea actuator with magnetic return
US10221959B1 (en) 2017-10-03 2019-03-05 Edward P. Davis Higher speed lower torque magnetic valve actuator
DE102017223578B4 (de) * 2017-12-21 2019-10-17 Continental Automotive Gmbh Ventil
EP3501755B1 (en) * 2017-12-21 2021-03-31 Guido Valentini Electric machine comprising an electric motor and a gear arrangement and electric power tool comprising such a machine
EP3511517B1 (en) * 2018-01-16 2020-05-27 Siemens Aktiengesellschaft Subsea housing assembly
EP3511516A1 (en) * 2018-01-16 2019-07-17 Siemens Aktiengesellschaft Subsea housing assembly
GB2571117A (en) * 2018-02-16 2019-08-21 Aker Solutions As An improved subsea electric actuator
CN111102371B (zh) * 2018-10-29 2024-01-23 伊利诺斯工具制品有限公司 调节阀
WO2020153961A1 (en) 2019-01-24 2020-07-30 Halliburton Energy Services, Inc. Locally powered electric ball valve mechanism
WO2020153962A1 (en) 2019-01-24 2020-07-30 Halliburton Energy Services, Inc. Electric ball valve mechanism
GB2594556B8 (en) 2020-02-18 2022-06-15 Schlumberger Technology Bv Hydraulic trigger for isolation valves
US12000241B2 (en) 2020-02-18 2024-06-04 Schlumberger Technology Corporation Electronic rupture disc with atmospheric chamber
NO20221094A1 (en) 2020-04-17 2022-10-12 Schlumberger Technology Bv Hydraulic trigger with locked spring force
DE102021201319A1 (de) * 2021-02-12 2022-08-18 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Stellvorrichtung, insbesondere für den Einsatz unter Wasser, mit einer Magnetkupplung
US11680460B2 (en) * 2021-08-03 2023-06-20 Halliburton Energy Services, Inc. Surface deployed annular safety valve
CN115059453B (zh) * 2022-06-29 2023-06-02 西南石油大学 一种纯电模块化水下测试树
IT202300016575A1 (it) * 2023-08-03 2025-02-03 Automa S R L Sistema di controllo per un comando di una valvola o di un regolatore di pressione per impianti a gas combustibile o a gas adatto ad operare in ambienti ad elevato rischio di esplosione
DE102023210351A1 (de) 2023-10-20 2025-04-24 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Aktuator für ein Werkzeug zur unterseeischen Nutzung und Aufnahme eines Werkzeugs
US20250243944A1 (en) * 2024-01-26 2025-07-31 Fmc Technologies, Inc. Magnetically actuated gate valve

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4671486A (en) * 1986-06-23 1987-06-09 Gabriel Giannini Magnetic valve actuator
US6041804A (en) * 1998-02-23 2000-03-28 Chatufale; Vijay R. Subsea valve actuator and method
US6988556B2 (en) * 2002-02-19 2006-01-24 Halliburton Energy Services, Inc. Deep set safety valve
US6778442B1 (en) 2003-04-24 2004-08-17 Advanced Micro Devices, Inc. Method of dual cell memory device operation for improved end-of-life read margin
GB0401440D0 (en) * 2004-01-23 2004-02-25 Enovate Systems Ltd Completion suspension valve system
NO323101B1 (no) * 2004-12-30 2007-01-02 Fmc Kongsberg Subsea As Feilsikker ventilaktuator
EP1971748B1 (en) 2005-11-30 2018-05-23 Magnomatics Limited Wellbore motor having magnetic gear drive
US7481283B2 (en) 2005-11-30 2009-01-27 Dexter Magnetic Technologies, Inc. Wellbore motor having magnetic gear drive
GB2438634B (en) 2006-06-01 2010-07-28 Aker Kvaerner Subsea Ltd Electrically operated hydraulic valve
US7487829B2 (en) 2006-06-20 2009-02-10 Dexter Magnetic Technologies, Inc. Wellbore valve having linear magnetically geared valve actuator
US8919730B2 (en) * 2006-12-29 2014-12-30 Halliburton Energy Services, Inc. Magnetically coupled safety valve with satellite inner magnets
GB2457226B (en) 2008-01-11 2013-01-09 Magnomatics Ltd Drives for sealed systems
GB2457682B (en) 2008-02-21 2012-03-28 Magnomatics Ltd Variable magnetic gears
BRPI0903432B1 (pt) * 2008-05-28 2020-09-15 Vetco Gray, Inc Válvula para um conjunto de cabeça de poço submarino e atuador para uso com uma válvula submarina
US8267167B2 (en) * 2009-11-23 2012-09-18 Baker Hughes Incorporated Subsurface safety valve and method of actuation
EP2955321A1 (en) * 2012-02-09 2015-12-16 Cameron International Corporation Retrievable flow module unit

Also Published As

Publication number Publication date
NO335707B1 (no) 2015-01-26
BR112015018887A2 (pt) 2017-07-18
US9624753B2 (en) 2017-04-18
US20160003001A1 (en) 2016-01-07
BR112015018887B1 (pt) 2022-03-03
WO2014123425A1 (en) 2014-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO20130195A1 (no) Undervannsventil
US8716963B2 (en) Actuating device and method of operating an actuating device
AU2008214898B2 (en) Flow control valve
US9920852B2 (en) Subsea electric actuator
US9470330B2 (en) Actuating device and method for displacing the actuating device
NO341457B1 (no) Lavkraftaktuator og ventilaktuator-kombinasjon.
BRPI1015403B1 (pt) válvula
CA2686541A1 (en) Gate valve rotary actuator
US11448243B2 (en) Electrohydraulic system for use under water, comprising an electrohydraulic actuator
US11777392B2 (en) Magnetic coupler with force balancing
CN107965607A (zh) 一种深海球阀控制系统
CN203906981U (zh) 一种直线开关式水下驱动器
US11067190B2 (en) Linear magnetic valve actuator with external magnets and internal magnetic flux path
US12460738B2 (en) Magnetically actuated pipe valve with torque-limiting clutch and position indication
US9500289B2 (en) Device to provide failsafe mechanism on a valve actuator assembly
GB2276209A (en) Electrohydraulic valve actuator
GB2283061A (en) Actuators for operating below the surface of a liquid
US20180291705A1 (en) Subsea actuator with magnetic return
US20250243944A1 (en) Magnetically actuated gate valve
CN107355583A (zh) 双向电磁阀
US12117094B1 (en) Magnetically actuated pipe valve with torque-limiting clutch and position indication
HK40046557B (en) Linear magnetic valve actuator with external magnets and internal magnetic flux path
HK40046557A (en) Linear magnetic valve actuator with external magnets and internal magnetic flux path

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: AKER SOLUTIONS AS, NO