DE2111555A1

DE2111555A1 - Autonome Vorrichtung zur Speicherung und Nutzung hydraulischer und/oder pneumatischer Energie

Info

Publication number: DE2111555A1
Application number: DE19712111555
Authority: DE
Inventors: Jacques Harbonn; Aubert Jean Pierre
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1970-03-12
Filing date: 1971-03-10
Publication date: 1971-11-04
Also published as: SU462352A3; US3680311A; CA938861A; NO130490B; NL7103095A; BE763636A; GB1303600A; NO130490C; OA03690A; FR2082386A5; SE362691B

Description

Institut jTrancais du Petrole des Oarburants et Lubrifiants,

Kueil-Malmaison, Prankreich

Autonome Vorrichtung zur Speicherung und Nutzung hydraulischer

und/oder pneumatischer Energie

Sie Erfindung betrifft eine autonome Vorrichtung zur Speicherung und lJutzung hydraulischer und/oder pneumatischer Energie, die in der Lage ist, über lange Zeitdauer hinweg betrieben zu werden und dabei eine große Funktionssicherheit zu gewährleisten O

Bei bestimmten Installationen, wie beispielsweise getauchten Köpfen von in Produktion stehenden oder im Bohrvorgang befindlichen Bohrlöchern, wird die Betätigung der Organe, wie beispielsweise der Schieber, der Bohrlochverschlußblöcke etc., hydraulisch vorgenommen«, Hierzu muß man die gesteuerte Installation mit der Steuerinstallation über flexible hydraulische Fernsteuerleitungen verbinden» Sin solches Verfahren bietet aber ernste Nachteile. Außer dem erhöhten Preis ist es schwierig,, diese flexiblen Leitungen anzubringen", sie erfordern eine

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besondere Wartung und Überwachung und weisen im -j'all von getauchten Bohrlochkopf en den Nachteil auf, daß sie im Wasser hinderlich sind«

Auf jeden Fall sind die materiellen, zwischen den Installationen vorhandenen Verbindungen immer der Grund für Unannehmlichkeiten bei der Verwendung, und man versucht zur Zeit, diese materiellen Verbindungen zu vermindern oder in ,ortfall kommen zu lassen. Diese Unannehmlichkeiten sind umso großer_;, $e weiter die gesteuerte Installation oder die Sekundärinstallation von der Steuerinstallation oder Hauptinstallation entfernt ist»

iSine Verbesserung wurde durch die .Entwicklung hydraulischer Steuereinrichtungen geschaffen, die mit einer verminderten i~nzahl flexibler hydraulischer Leitungen auskamen» Auf ^jeden Fall bestehen die oben genannten Nachteile zum großen jeil fort und es ist notwendig, daß die das Pluid unter Tiruck verteilende Einrichtung, die auf der Hauptinstallation sitzt, aurreichend leistungsfähig ist» um die Druckverluste zu berücksichtigen, die sich in den flexiblen Leitungen einstellen.

2s wurde zur Verbesserung dieser Vorrichtungen vorgeschlagen₅ die 3ekundärinstallation mit einex^ Anordnung sur Erzeugung j hydraulischer Energie auszustatten, welche hydraulische Sammler aufwies, die durch eine Pumpe gespeist wurden» „iese Pumpe wiederum wurde von einem Elektromotor angetrieben« /.uf diese Weise kann man sämtliche der flexiblen hydraulischen, die 'Installationen untereinander verbindenden Leitungen in Fortfall kommen lassen, was in beachtlicher Weise die jruckverluste durch eine erhebliche Verminderung der Längen der flexiblen hyd. Leitungen herabsetzt,, Es verbleibt jedoch eine materielle Verbindung zwischen den Installationen, die aus einem iCabel zur Speisung des die Pumpe antreibenden liotors mit elektrischer Snergie besteht»

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Diese Verbindung weist auch Nachteile auf, da sie, abgesehen von dem erhöhten Preis des Kabels _t eine eigene überwachung und Wartung erfordert und, im Falle eines getauchten Bohrlooakopfes> den Nachteil der Behinderungen im Wasser bietet.

Im übrigen ist in gewissen Fällen die Sekundärinstallation sehr weit von der Hauptinstallation entfernt und es kann aus praktischen Gründen erforderlich werdenj jede materielle Verbindung zwischen Hauptinstallation und der oder den Sekundär** installaticnen in Portfall kommen zu lassen. IUes wird durch die "Verwendung bekannter ?ernsteuereinrichtungen möglich. Die /erbindungen sind dann durch die transmission akustischer und/ oder elektromagnetischer Wellen sichergestellt: die Wahl der Sransmissionsart hängt ab vom Medium, in dem die Installationen sich befinden. Bs stellt sich also das Problem, die 3ekundärinstallationen, die oft schlecht zugänglich sind, mit energie zu versorgen bzw. es ergibt sich die Notwendigkeit, diese Installationen mit einer autonomen Energiequelle zu versehen, die deren Betrieb über sehr erhebliche Zeitdauer, die mehrere Jahre betragen kann, sicherstellt.

Die Entwicklung bzw. Bereitstellung autonomer 3nergiegeneratoren, wie z. B. Isotopenstromgeneratoren, Brennstoffzellen etc., scheint eine interessante Lösung für dieses Problem zu bieten, obwohl deren Preis noch sehr hoch ist.

Diese Generatoren können dazu dienen, eine öekundärinetallation mit hydraulischer oder pneumatischer Energie zu versorgen, welche in Akkumulatoren gespeichert ist, die an der Eekundärinetallntion vorgesehen sind. So ist es auch möglich, auf jede materielle Verbindung zwischen der Eauptinstallation und der oder den Sekundärinstallationen zu verzichten. 5s stellt sich dann das Problem der Funktionssicherheit der autonomen Vorrichtung zur Speicherung und Verteilung hydraulischer und/oder

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pneumatischer Energie*

Erfindungsgemäß soll vor allem eine autonome Vorrichtlang zum Speichern hydraulischer und/oder pneumatischer .Jiergie vorgeschlagen werden, deren Funktionssicherheit groß ist.

Auch soll erfindungsgemäß eine Vorrichtung der oben genannten Art so ausgebildet vierden, daß Jedes hersagen der Vorrichtung selbsttätig dafür sorgt, daß die Installation, an der sie vorgesehen ist_s in !Sicherheitsstellung gebracht wird, wobei diese Vorrichtung unempfindlich für jedes ungewollte j?ernsteuersignal ist, welches sie gegebenenfalls nach der lirmittlung dieses Versagens empfangen könnte, solange der Grund hierfür nicht beseitigt ist«

Diese Ziele werden erfindungsgemäß mit einer autonomen Vorrichtung zur Speicherung und Nutzung von unter Dru^k stehendem Fluid mit wenigstens einem Pluidhauptsammler erreicht, der mit einer unter Druck stehenden 2'luidquelle verbunden ist, und mit wenigstens einem Organ zur Nutzung des iiuiddruckes, welches ein Betätigungselement mit einer ersten Öffnung aufweist, dessen ^ruckfluidspeisung für den Betrieb dieses Ar'beitsorgans sorgt ι und das ©ine zweite Öffnung aufweist_? dessen Speisung unter Lruck gewährleistet, daß die Vorrichtung in Sicherheitsstellung gebracht wird, wobei das Betätigungselement mit diesem Sammler über einen Eauptdruckfluidverteiler mit einer ersten und zweiten Austrittsleitung verbunden ist, die jeweils zur .Speisung der ersten und zweiten öffnungen mit jJruckfluid von diesem Hauptsammler aus sorgen, wobei der Verteiler mit Pernsteuereinrichtungen versehen ist. Die Erfindung zeichnet sich aus durch wenigstens einen Sicherheitssammler für das Druckfluid, welcher mit der zweiten Öffnung des Betätigungsorgans parallel zur zweiten Austrittsleitung des Hauptsammlers über einen Sicherheitsverteiler verbunden ist_f der eine

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Arbeitsstellung, in der diese zweite öffnung des Betätigungselementes mit der zweiten Austrittsleitung des Hauptverteilers in Verbindung steht, und eine zweite Notstellung aufweist, in der dieser Sicherheitsverteiler diese zweite öffnung mit dem äigherheitssammler in Verbindung setzt und jede Verbindung swiflcbon diesen Öffnungen des Betätigungselementes und dem mit; Ferneteuereinriohtungen versehenen Haupteammler unterdrückt·, und durch Einrichtungen zum Ermitteln irgendeines Versagens der Vorrichtung, die mit diesem Sioherheltesammler verbunden und so ausgebildet sind, daß sie diesen automatisch in Kotstellung bringen, sobald ein Versagen des !Systems ermittelt wird.

Bine beispielsweise Ausführungsform d.er Erfindung soll nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer autonomen Sinriöhtung zur Erzeugung und Nutzung hydraulischer Energie zeigt;

Fig. 2, 2A zeigen schematisch die normale Arbeitsweise

einer bevorzugten Aueführungeform der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2B zeigt teilweise die Vorrichtung nach Fig. 2 in ihrer Sicherheitestellung-:

Fig« 3 zeigt eine Variante der Vorrichtung nach Fig·

Im folgenden wird die Nutzung der Vorrichtung nach der Erfindung betrachtet, um Betätigungaorgane eines getauchten £opfes eines in Produktion stehenden Bohrloches mit hydraulischer Energie zu speisen (dies ist nur ein Beispiel), wobei eine akustische Sender-Empfänger-Einrichtung vorgesehen ist, die von

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an sich bekannter Art sein kann und von einer an der Oberfläche befindlichen, beispielsweise einer schwimmenden· Installation, aus ferngesteuert wird, welche etliche Kilometer vom Bohrlochkopf entfernt sich befinden kann. Tn diesem i'all kann es sich bei den zu betätigenden Organen um Schieberventile handeln und es soll so sein, daß jedes Versagen an diesen Aggregaten aus offensichtlichen Sicherheitsgründen zum Schließen der Schieber führt, derart, daß eine nicht»geregelte Produktion, die. zu ernsten Konsequenzen fuhx-en könnte, vermieden wird»

Fig. ι zeigt das Frinzipschaltbild einer autonomen Vorrichtung zur Erzeugung und Nutzung hydraulischer Energie, welche von einem autonomen Leistungsgenerator, beispielsweise einem Isotopenstromgenerator, oder einer' Brennstoffzelle etc. gespeist wird.

Räch dieser i?igur speist der schematisch bei 1 dargestellte Stromgenerator über ein Kabel 2 den nicht-dargestellten llektromotor der Hotor-Pumpenanordnung eines hydraulischen /Jckumulators oder Sammlers 3· Dieser Generator speist auch über ein . Kabel 4 die schematisch bei 5 angedeutete Sender-Empfänger-Einrichtung mit elektrischer Energie. Der hydraulische .Akkumulator liefert das zur steuerung des Organs 6 notwendige iluid über hydraulische Leitungen 7 und 8 und die bei 9 schematisierte Verteileranordnung· Die hydraulischen Verteiler 9 werden von der Hauptinstallation aus über die Sender--Jnpfänger-:Jinrichtung 5 ferngesteuert, welche an diese Verteiler über ein Kabel 10 ein für das mit dem Organ 6 auezuführende lianöver charakteristisches Signal überträgt.

Das Prinzip der Funktionsweise dieser Anordnung ist einfach, üie Pumpe der J^otor-Pumpenanordnung wird durch den mit elektrischer 3nergie vom Generator 1 gespeistealiotor in Drehung versetzt und lädt die hydraulischen Sammler 5» die dem Organ 6,

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wenn sie ausreichend geladen sind* das notwendige druckfluid über hydraulische Leitungen ? und 8 und Verteiler 9 liefern können. Die Verteiler 9 werden durch ein vom fender-Empfänger 5 geliefertes Signal über das Kabel IO betätigt«

2 zeigt schematiseh eine Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1 in Js'unktions stellung. „;er autonome stromgenerator % bei dem es sich um einen Isotopengenerator oder eine Brennstoffzelle handeln kann, liefert einen Oleichstrom, der über das Säbel -11 dauernd, eine Batterie aus elektrischen Akkumulatoren 12 lädt» Der Ladestrom der Batterie ¹2 wird auf einem im wesentlichen konstanten Wert durch einen Regler "13 gehalten, der in Reihe in den Ladekreiß der Batterie gelegt ist« Der Wert dieaes Stroms t<*ird so gewählt, daß er kompatibel gleichzeitig mit dem Wert des Stroms, den der Generator 1 liefern kann, und mit dem Ladestrom der Batterie ^Λ2 ist, der in an sich bekannter Weise vom Eapazitätswert dieser Batterie abhängte

Diese Batterie aus elektrischen Akkumulatoren speichert die vom Generator 1 gelieferte 3nergie« ίάβ speist mit elektrischem Strom:

- einen iiotor 16 über das Kabel ^ΛΛ und den Up'.arbrecher 15»

- ein Sicherheitsrelais 17 über das Kabel 20 _¥ wobei dieses Relais zwei Unterbrecher i8 und i9 steuert,

- einen Kondensator 22, der parallel zum Heiais 1? liegt, und zwar über das Kabel 21 und den Unterbrecher 18,

- ein erstes Relais 24 eines elektrischen Verteilers 25 über Kabel 26 und 27 und Unterbrecher 29 und 3"* oder über Kabel und 27 und den Unterbrecher 33_?

- ein zweites Relais 23 des elektrischen Verteilers 25» und zwar über Kabel 26 und 28 und Unterbrecher 3CT und 32.

Der Kiotor treibt in Drehbewegung eine Pumpe $4 an, die das hydraulische Fluid unter Druck setzt, .aese Pumpe ist über ein

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Filter 35 unä eine .Leitung 36 mit einem iruckfluidspeicher oder einem Einleuftsehälter 7P verbunden, --as hydraulische, durch die Pumpe 34 unter 3ruck gesetzte Pluid wird über die Leitungen an hydrauliscfee_f parallel geschaltete Arbeitsakkumulatoren 38 und über die Leitung 39 an einen hydraulischen Sicherheitsakkümulator 4G verteilt· Ein Rückschlagventil 4* verhindert die Entleerung äer Akkumulatoren 38 in die Pumpe 34» während ein Rückschlagventil 42 die Entleerung des hydraulischen cicherheitsakkuimilatörs 40 in die Arbeitsakkumulatoren 38 verhindert, .abzweigend vom Auegang der Pumpe 34· ist ein .Sicherheitsventil 43 geschaltet,, das den Ausgang der Pumpe 34 mit dem il'inlauf"ί-Behälter 70 über die leitung 44 verbindet, wenn der Sruck des hydraulischen Fluide am Austritt aus der Pumpe einen Wert P überschreitet, auf den das 7entil 4-3 tariert ist.

Sin mit der Leitung 37 über eine Leitung 46 verbundener Pressostat 45, der dem Unterbrecher 15 über eine schema tisch mit dem Bezugszeiehen 71 bezeichnete Leitung zugeordnet ist, mißt dauernd des üruck des hydraulischen ?luids in den iJckumulatoren 38· let dieser Druck kleiner als ein vorbestimmter rinimumdruck P min, so steuert der Pressostat 45 das Schließen des Unterbrechers 15 und ermöglicht so die Speisung des to tors 16, der die Pumpe 34 betätigt, mit elektrische» Strom. Erreicht dieser Druck einen vorbestimmten !Maximalwert P max, so öffnet der Pressostat; den Unterbrecher 15 und unterbricht so die Funktionsweise YQm r-iotor 16 und Pumpe 34·

Die hydraulischen Arbeitsakkumulatoren 38 sind Über eine Leitung 47 mit dem verschiedenen elektrischen Steuerverteil era 25 verbunden (ein einsiger dieser '/erteiler ist in Fig. 2, um die Zeichnung nicht zu überladen, dargestellt). .:er elektrische Verteiler ist andererseits über eine Leitung 48 mit dem CEinlauf)-Behälter 70 verbunden.

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uer elektrische Verteiler 25 besteht aus einem Vierwegverteiler und zwei durch die beiden elektrischen Relais 23 und 24- ge» steuerten Kolben. Xn der in 3ig. 2 dargestellten Arbeitsstellung 1st einer der Ausgange des elektrischen /erteilere 25 über die Leitung 49, einen hydraulischen Sicherheitsverteiler 50 und eine Leitung 51 Bit einer der Kammern 52 einer doppelt wirkenden Zylinderanordnung 53 verbunden, die das nicht-dargestellte zu betätigende Organ des Bohrlochkopfes betätigt. 3er andere Ausgang des Verteilers 25 ist in ähnlicher weise über Leitungen 54 und 55 und den hydraulischen Siaherheitsverteiler 56 mit der zweiten Kammer 57 der doppelt wirkenden Zylinderanordnung 53 verbunden·

Die hydraulischen Sicherheitsverteiler 50 und 56 sind Verteiler mit zwei Wegen und zwei Stellungen und werden hydraulisch durch einen einfach wirkenden Kolben betätigt und weisen eine Rückstellfeder auf..

Der iJruck der hydraulischen Arbeiteakkumulatoren 38 beauf- * schlagt die Steuerkolben der hydraulischen .Sicherheitsverteiler 50 und 56 über die Leitung 58· Während der normalen :?unktionsphase nehmen die Verteiler 50 und 56 die in Fig. 2 gezeigte Stellung ein·

Der hydraulische Bicherheitsakkumulator 40 wird über die Leitung 59 mit einem zweiten Eingang für den £icherheitsverteiler 50 verbunden, während eine Leitung 60 mit dem Behälter 70 den zweiten Eingang des Verteilers 56 verbindet.

Die hydraulischen Arbeitsakkumulatoren 38 sind über die Leitung 61 mit dem Eingang eines elektrischen cioherheitsverteilerg 62 nit einen Weg und zwei Stellungen verbunden, Der Ausgang des Verteilers 62 iet über die Leitung 63 mit dem Einlaufbehälter 70 verbunden« Der elektrische Verteiler 62 wird über

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ein Relais 64- betätigt« welches mit den I3.emmen des kondensators 22 über leiter 65 und 66 und den Unterbrecher 19 verbunden ist.

Detektoren 6? (ein einziger ist in der I/igur dargestellt) nee* een die für die Funktionsweise dee Bohrloches charekterietiechen Parameter, beispielsweise Druck, l'esperetur etc., und liefern für anomale Verte dieser Parameter ein Signal, welches durch das Kabel 68 an das Relais 69 übertragen wird, welches dann das öffnen der Unterbrecher 3'i» 32 sowie das cchließen des Unterbrechers 33 steuert.

Die Unterbrecher 29 und 30 werden durch den Sender-Impfanger 5» wie weiter unten angegeben wird, gesteuert.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind sämtliche der gerade beschriebenen Elemente - mit Ausnahme des Sender-Empfängers 5 des Kolbens 53 und der detektoren 67 - in ein und dem gleichen dichten Kasten 70 enthalten, der den Speicher für hydraulisches I'luid bildet. Um jede lixplosionsgefahr zu vermeiden_t die bei der eventuellen Diffusion von. Wasserstoff durch die Abschirmung der Batterie 12 eintreten könnte, setzt man diesem Kasten ein neutrales Gas, beispielsweise Argon, und einen Oxidatione-Heduktionskatalysstor su, der die Umformung eventueller Sauerstoff spur en in Anwesenheit von Wasserstoff in Wasser begünstigt.

In "folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.

Jer Generator 1 lädt dauernd die elektrische Äkktumilatorbatterie 12 mit einem durch den Regler 13 konstant gehaltenen 3trom. Die Batterie 12 epeist das Relais 17« welche· dl« Unterbrecher 18 und 19 in der in ?ig. 2 dargestellten Lage hält »und «r»%

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licht so das ^aden des Kondensators 22 über den weiter 20, den. Unterbrecher **8 und den Leiter 21, wobei der elektrische "/erteiler 62 dann die in dieser ?igur dargestellte Lage einnimmt. Nachdem der TÄiterbrecner 15 durch den Pressostat 45 geschlossen wurde, wird der iiotor *?6 mit elektrischem Btrom über die Batterie 12 vermittels des Kabels 14 gespeist.

jer liotor *?6 treibt die Pumpe 34 an, die das hydraulische iiluid unter üruok setzt und über die Leitungen J7 und 59 und die Rückschlagventile 41, 42 die hydraulischen i rbeiteakkuaulatoren 38 und den hydraulischen oicherheitsakkumulator 40 speist* Wenn der Druck in den Akkumulatoren 58 und 40 den vorbestimmten ieximalwert P max erreicht, öffnet der Pressostat 45 den Unterbrecher 15» um die Speisung des Motors zu unterbrechen und für daa stillsetzen der Pumpe 34 zu sorgen. Das Rückschlagventil 42 verhindert jedes faltladen des Akkumulators 40 in den Ilreis der Akkumulatoren 38 und das Ventil 41 verhindert das 7^t laden der Akkumulatoren 38 in die Pumpe 34· Wenn der uruck in diesen Akkumulatoren 38 abnimmt und einen vorbestimmten !linimalwert, der nicht gleich null ist, P min, erreicht, so schließt der Pressostat den Unterbrecher 15 und ermöglicht es, daß die Akkumulatoren 38 über die Pumpe 34 wieder unter Zurück gesetzt werden.

Aus Sicherheitsgründen wurde der minimale Arbeitsdruck P min derart gewählt, daß er noch ausreicht, um gleichzeitig sämtliche der gesteuerten Organe in Schließstellung zu bringen.

Der über die Leitungen 37 und 58 übertragene Betriebsdruck der Akkumulatoren 38 beaufschlagt zwei Steuerkolben der hydraulischen Sicherheiteverteiler 50 und 56, die dann die in iig. 2 dargestellte Lage einnehmen. In dieser Lage setzen die Verteiler 50 und 56 jeweils die Leitungen 49 und 51 und die Leitungen 54 und 55 in Verbindung.

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i-3 soll angenommen werden, daß bei der folgenden Erläuterung der Arbeitsweise das zu steuernde Organ sich zunächst in Offnungsstellung (O) befindet.

Bei Empfang eines Befehls von der Hauptinstallation betätigt der Sender-Empfänger 5 die Unterbrecher 29 und 50» Handelt es sich bei dem Befehl um einen «Schließbefehl <!■ ' des zu steuernden Organs, so öffnet der Sender-Empfänger b den Unterbrecher 30 und schließt den Unterbrecher 29 "und umgekehrt, wenn ea sich um einen Öffnungsbefehl (O) handelt.

W Ist &QV Unterbrecher 29 geschlossen,, so wird das Heiais 24 des elektrischen Verteilers 25 mit elektrischem ftrom über I^bel 26 und 27 und Unterbrecher 29 und 31 gespeist. Las Heiais 24 stellt dann den elektrischen Verteiler 25 in die in 5ig. 2 dargestellte löge und die Kammer 52 der doppelt wirkenden Zylinderanordnung 53 wird dann mit Fluid unter Druck über die -Leitungen 47, 49 und 51 gespeist, während die Kammer 57 mit dem Behälter 70 über die Leitungen 55? 54 und 48 verbunden ist«, ->er Kolben der doppelt wirkenden Zylinderanordnung 55 verschiebt sich in der Sichtung, in der das Schließen des zu steuernden Organs hervorgerufen wird.

Sapfängt der Sender-Empfänger 5 einen Öffnungsbefehl, so Öffnet

er den Unterbrecher 30 und das Heiais 23 des elektrischen 7er-

tellers 25 wird mit Strom über Kabel 26 und 28 und Unterbrecher 30 und 32 gespeist. Jieses Relais sorgt für die Verschiebung des Verteilers 25 in die in 5ig. 2Δ dargestellte Lage, d. b._t daß die Kammer 57 des Kolbens 53 mit Zluid unter Druck über Leitungen 47, 54 und 55 gespeist wird, während die ,vammer 52 in Verbindung mit dem Sinlaufb ehält er 70 über ."-leitungen 51, und 48 gesetzt wird«. "Jer üolben verschiebt sich dann in der Richtung, in der das Öffnen des gesteuerten Organs hervorgerufen wird.

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Wie bereits vorher angegeben, wünscht man, daß jedes Versagen der beschriebenen Vorrichtung zum Speichern und Nutzen hydraulischer Energie automatisch dafür sorgt_? daß sämtliche gesteuerten Organe in Sicherheitsstellung gebracht werden. In dem besonderen Fall des in Betracht gezogenen Troduktionskopfes ist die Sicherheitsstellung definiert worden als das .'ichließen der Schieber dieses Bohrlochkopfes.

Wenn beispielsweise aufgrund eines Verlustes im hydraulischen ICreis der Betriebsdruck der Sammler 38 kleiner als der oben definierte Brück P min wird, stellen die zweckmäßig tarierten aückst eilfedern der Sicherheitsverteiler 59 und 56 diese '/erteiler in die in Fig. 2B dargestellte lageο Auf diese Weise werden die Verbindungen zwischen den Leitungen 4-9 und 5*1 einerseits und den Leitungen 54 und 55 andererseits unterbrochen und die Leitungen 51 und 55 werden jeweils in Verbindung mit den Leitungen 59 und 60 gesetzt. Auf diese Weise empfängt, wie man leicht aus i?ig. 2B erkennt, die Kammer 52 das vorher ge~ speicherte, unter Druck stehende ?luid in der oben angegebenen Weise im hydraulischen Sicherheitsakkumulator 40, während die Kammer 57 in Verbindung.mit dem Einlaufbehälter 70 gesetzt wird,und der Kolben der Zylinderanordnung 53 verschiebt sich dann in der daa Schließen des Schiebers bewirkenden dichtung. Jede Fernsteuerung des Kolbens 53 über den Empfänger 5 wird dann unmöglich gemacht; die Schieber bleiben geschlossen.

Wenn die für den Abfall des Drucks unter den Wert P min verantwortliche Anomalie verschwunden ist und wenn der Betriebsdruck der Akkumulatoren 38 von neuem einen Wert zwischen ? min und P max erreicht, nehmen die Verteiler 50 und 56 ihre in den Fig. 2 und 2A dargestellte Lage in der bereits angegebenen Weise wieder ein.

Wenn die Ladung der Batterie aus elektrischen Akkumulatoren Λ2

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unter einen Wert derart fallt, daß die elektrische spannung kleiner als ein. vorbestimmter Wert U min wird. Wird das Heiais ■'? nicht mehr ausreichend gespeist und der Unterbrecher 18 öffnet, während der Unterbrecher 19 schließt. Auf diese Weise entlädt sich dex* Kondensator 22 in das Heiais des Verteilers 62, der dann in die Stellung verschoben wird_f für die er die •hydraulischen Akkumulatoren 38 entlädt_? indem er sie in Verbindung mit dem Einlauf behälter 70 über Leitungen 37* 6¹ und 63 setztt was das Schließen der Schieber durch die Wirkung der hydraulischen .Sicherheitsverteiler 50 und 56 in der oben angegebenen Weise tervorrufto

Die Detektoren, wie z* 3«, ζΡ, messen dauernd gewisse Parameter, wie Zc B» den i/ruck und die l'emperatur der ü'örderbohrung« Wenn ein Parameter einen anomalen Wert, der gefährlich für den Betrieb des Bohrloches werden kann (beispielsweise zu hoher Druck), annimmt5 liefert der entsprechende Detektor ein Signal,. welches über den Leiter 68 das Relais 69 speiste Las Relais 69 öffnet die Unterbrecher 31 und 32 und verhindert so die Ausführung eines vom Sender-Empfänger/empfangenen Befehls und schließt das Relais 33? welches über die Leiterkabel 26 und 27 und den Unterbrecher 33 das Relais 24 des elektrischen /erteilers 25 speist und in oben angegebene!· Weise dafür sorgt, daß das Schieberventil in Schließstellung gebracht wird«

Andere Sicherheitseinrichtungen können verwendet werden„ Beispielsweise kann ein an den Ausgang der Pumpe 34 angeschlossener Verteiler 43 verwendet werden, um letzteren in Verbindung mit dem Sinlaufbehälter 70 zu setzen, wenn der Ijruck am austritt aus der Pumpe einen vorbestimmten Wert größer als der oben definierte Wert P max erreicht«

?ig. 3 zeigt eine Variante der in i'igc 2 dargestellten Vorrichtung«, In dieser j?igur betätigt der Detektor 67 einen Verteiler

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bzw. eine ixislaßeinriehtuiig 7"t mit einem "Weg und zwei Stellungen. Wenn der Jetektor 67 ein Sicherheitssollwertsignal dem !-relais 69 dieses Verteilers ?1 über das Kabel 68 liefert, so nimmt der Verteiler ?i die in !Pig. 3 dargestellte Stellung ein und verbindet über die Leitungen 72 und ?3 die Leitung 58 mit dem Einlaufkasten 70, wodurch über das oben beschriebene Verfahren die Verteiler 150"und 56 in Sicherheitsstellung gebracht und die Schieber über den. Sicherheitsakkumulator 4-0 geschlossen v/erden ο

Kodifikationen können im Kahmon der Erfindung ohne weiteres vorgenommen werden. So können beispielsweise die gesondert in den Figuren aargestellten Verteiler 50 und 56 ersetzt werden durch einen einzigen .vUcherheitsverteiler, der die gleichen .Punktionen ermöglicht«

Ide Kapazität des iUckumtilatorB 40 wird ausreichend gewählt, damit für das gleichzeitige Schließen sämtlicher Organe gesorgt wird» Jas hydraulische Fluid wird vom Benutzer als It¹UiXktion der Betriebs- und Umgebungsbedingungen -beispielsweise der Umgebungstemperatur etc..) gewählt« Andererseits können in der Figur nicht dargestellte Regeleinrichtungen über den Sender-Empfänger 5 Positions- oder Betriebssignale zur Hauptinstallation hin übertragen.

Patentansprüche j

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Claims

Patentanspruch e

Autonome Vorrichtung zur Speicherung und Hutzung von unter Druck stehendem Fluid mit wenigstens einem Ji'luidhauptakkumulator, der mit einer Druckfluidquelle verbunden ist» und mit wenigstens einem Organ zur Nutzung des Fluiddruckes, mit einem Betätigungselement mit einer ersten öffnung«, deren, äruckfluidspeisung für den Betrieb des Verbraucherorgans sorgt, und mit einer zweiten öffnung_s durch deren Druckspeisung dieses Organ in Sicherheitsstellung gebracht wird,, wobei das Betätigungsorgan mit dem Akkumulator über einen Iruckfluidhauptverteiler mit ersten und zweiten Austrittsleitungen verbunden ist, die Jeweils zur Speisung der ersten und zweiten öffnungen mit üruckfluid aus diesem Hauptsammler dienen, wobei dieser Verteiler mit Fernsteuereinrichtungen versehen ist_s und die Torrichtung wenigstens einen Druckfluidsicherheitsakkumulator aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Sicherheitsakkumulator (40) mit der zweiten öffnung (F) des Betätigungselementes (53) parallel zu der zweiten Austrittsleitung (4-9) des Hauptverteilers über einen Sicherheitsverteiler (50, 56) verbunden ist, in dessen einer Arbeitsstellung diese zweite Öffnung (ϊ) des Betätigungselementes (33) in Verbindung mit der zweiten Austrittsleitung C4-9) des Hauptverteilers steht und in dessen Notstellung der ßicherheitsverteiler jede zweite öffnung mit dem Sicherheitssammler in Verbindung setzt und d©^© Verbindung zwischen diesen Öffnungen des Betätigungselementes und diesem mit Fernsteuereinrichtungen versehenen Hauptverteiler unterdrückt; und durch Einrichtungen zum Ermitteln eines Versagene der Vorrichtung, die mit dem Sicherhei tsverteil er verbunden und so ausgelegt sind, daß sie diesen selbsttätig in seine Notstellung im Falle eines Versagens der Vorrichtung bringen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1„ dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Ermitteln eines Versagens der Vorrichtung

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hydraulische Steuereinrichtungen für diesen Eicherheitsverteiler aufweisen, wobei diese Einrichtungen mit dem. hydraulischen Haupt sammler verbunden - ' (58) und so ausgelegt sind, daß sie diesen Sicherheitsverteiler (50_? 56) gegen die Wirkung von Rückstelleinrichtungen in dieser Arbeitsstellung für jjruckwerte dieses hydraulischen fluids in diesem Hauptsammler halten-, die gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert P min sind«.

3o Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch wenigstens eine hydraulische Auslaßeinrichtung (62_a Pig« 2$ 7i» ^igo 5)j deren Eingang mit diesem hydraulischen Hauptakkumulator (58) verbunden und so ausgelegt ist, daß bei Empfang eines Steuersignals dieser Sicherheitsverteiler (5O₅ 56) in Notstellung durch Verminderung des hydraulischen Drucks gebracht wird, der diese hydraulischen Steuereinrichtungen dieses Sicherheitsverteilers (50, 56) speist.

4o Vorrichtung nach Anspruch 3 mit einer autonomen, eine Batterie aus elektrischen Akkumulatoren speisenden Quelle, welche ainen Strom dem Ilotor zuliefert_s der eine Pumpe zur Unterdrucksetzung des Iluids antreibt, gekennzeichnet durch ein elektrisches Heiais (1?), welches durch diese elektrische Batterie (12) gespeist ist und zwei Unterbrecher (18, 19) betätigt, deren erster (18) einen kondensator C22) mit den TOLemmen der elektrischen Batterie (Ί2) verbindet und deren zweiter O9) diesen Kondensator (22) mit den Klemmen eines cteuerrelais (64) dieser hydraulischen Auslaßvorrichtung (62) verbindet, wobei dieses Heiais i*6$) für einen V/ert der Spannung an den Klemmen der Batterie größer als ein vorbestimmter Wert Um so ausgelegt ist, daß es den ersten Unterbrecher (iß) schließt und hierbei den zweiten Unterbrecher (19) offen hält und so für das laden der Kapazität sorgt;und umgekehrt bei einem viert der Spannung an den Klammen der Batterie, der kleiner als die-

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eer vorbestiamte Wert Um ist, diesen Unterbrecher \&^si öffnet und diesen zweiten Unterbrecher O9* schließt und so die Steuerung dieser üuslaßeinrichtung :62) durch die entladung des Kondensators (22) in das Steuerrelais ^64) ermöglicht, derart, daß diese Auslaßvörrichtung «.62) in eine Stellung gebracht wird₉ in c©r der auf diese Steueraylinderanordnung wirkende Druckabfal3 dafür sorgt, daß dieser Sicherheitsverteiler (50, 56) in Uotjetellung gebracht wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 5 mit Detektoren zur Regelung der für die Funktionsweise der Torrishtung charakteristischen Parameter, dadurch gekennzeichnet, daß die JJetektoren 6?'· so ausgelegt sind (i'ig- 3)t daß s:le ein Sollwert signal für anomale Werte der Param«ter liefern, wobei dieses Signal geeignet ist, die juislaßeinriehtung (7-Π in eine Stellung zu bringen, in der der hydraulische, auf die hydrauli-sohen Fteuereinrichtungen wirkende Druckabfall dafür sorgt, deß dieser Sicherheitsverteiler (50, 56) in Notstellung gebracht wird.

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