NO149319B

NO149319B - PROCEDURE AND DEVICE FOR APPLICATION AND REMOVAL OF A OFFSHORE CONSTRUCTION

Info

Publication number: NO149319B
Application number: NO791242A
Authority: NO
Inventors: Riddle Eugene Steddum; Donald Reagan Ray; Bruce Lee Crager
Original assignee: Chevron Res
Priority date: 1978-04-14
Filing date: 1979-04-11
Publication date: 1983-12-19
Also published as: FI790158A; SE7901086L; NO149319C; NO791242L; DK160037C; GB2018700B; JPS6158610B2; JPS54137801A; DK160037B; SE438693B; DK140279A; GB2018700A

Description

Anordning med en sylinder og et i denne bevegelig stempel. Device with a cylinder and a movable piston in it.

Oppfinnelsen angår en anordning med The invention relates to a device with

en sylinder og et i denne bevegelig, med et drivverk koplet stempel som skiller to rom, hvor tetningen mellom stempel og sylinder består av en rullemembran som er anordnet mellom et av de nevnte rom og et med væske fylt hjelperom, og hvor begrensningen av hjelperommet ikke bare består av rullemembranen, men også av veggdeler av stemplet og sylinderen som er således utformet at de bare ved sin form holder volumet av hjelperommet i det minste tilnærmet konstant under stemplets bevegelse i sylinderen, og hvor det i det rom som tettes av rullemembranen befinner seg en gass. a cylinder and a piston movable in this, connected to a drive mechanism, which separates two chambers, where the seal between the piston and the cylinder consists of a rolling membrane which is arranged between one of the aforementioned chambers and an auxiliary chamber filled with liquid, and where the restriction of the auxiliary chamber does not only consists of the rolling diaphragm, but also of wall parts of the piston and the cylinder which are designed in such a way that, by their shape alone, they keep the volume of the auxiliary space at least approximately constant during the movement of the piston in the cylinder, and where in the space sealed by the rolling diaphragm is located a gas.

Ved anordninger av denne art består In the case of devices of this nature consist

koplingen mellom stempelet og drivverket av en mekanisme med mange enkeltdeler og omdreiningspunktet som er utsatt for slitasj e. the connection between the piston and the drive of a mechanism with many individual parts and the pivot point which is subject to wear e.

Hensikten med oppfinnelsen er å til-veiebringe en enklere kopling mellom The purpose of the invention is to provide a simpler connection between

stempelet og drivverket, og dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at det i det andre rom befinner seg en bevegelig væskesøyle som på i og for seg kjent måte danner koplingen mellom stempelet og drivverket. the piston and the drive mechanism, and this is achieved according to the invention by the fact that in the second chamber there is a movable column of liquid which, in a manner known per se, forms the connection between the piston and the drive mechanism.

Koplingen mellom drivverket og stempelet ved hjelp av en bevegelig væskesøyle har den fordel at man har en stor frihet med hensyn til anordningen av stempelet og drivverket i forhold til hverandre. For at rullemembranen skal virke på beste må-te er det ønskelig at den under anordnin-gens drift stadig er strukket. Dette betyr at det i hjelperommet må være så meget væske at membranet alltid, holdes i strukket tilstand ved hjelp av gasstrykket i rommet over rullemembranen og trykket mot væsken som befinner seg i hjelperommet, slik at væsken i dette hjelperom tjener som en avstøtning for rullemembranen. Da væsken i hjelperommet er tilnærmet usam-mentrykkbar, er det klart at membranen i radialt snitt alltid blir konstant. The coupling between the drive mechanism and the piston by means of a movable liquid column has the advantage that one has a great deal of freedom with regard to the arrangement of the piston and the drive mechanism in relation to each other. In order for the roller membrane to work in the best way, it is desirable that it is constantly stretched during the device's operation. This means that there must be so much liquid in the auxiliary space that the membrane is always kept in a stretched state with the help of the gas pressure in the space above the roller membrane and the pressure against the liquid in the auxiliary space, so that the liquid in this auxiliary space serves as a repulsion for the roller membrane. As the liquid in the auxiliary space is almost incompressible, it is clear that the membrane always remains constant in radial section.

Ifølge et ytterligere fordelaktig trekk ved oppfinnelsen står hjelperommet og det rom i hvilket den bevegelige væskesøyle befinner seg, i forbindelse med hverandre, og denne forbindelse dannes av en spalte mellom stempelet og sylinderveggen. According to a further advantageous feature of the invention, the auxiliary space and the space in which the movable liquid column is located are connected to each other, and this connection is formed by a gap between the piston and the cylinder wall.

En slik konstruksjonsmessig meget enkel utførelsesform har den ytterligere fordel at stempelet samtidig løper i et olje-bad. Such a constructionally very simple embodiment has the further advantage that the piston simultaneously runs in an oil bath.

Ved at det med væsken fylte rom under rullemembranen og det rom i hvilke den bevegelige væskesøyle befinner seg er forbundet med hverandre, oppnås den fordel at bare en art væske er tilstrekkelig. By the fact that the space filled with the liquid under the roller membrane and the space in which the movable column of liquid is located are connected to each other, the advantage is achieved that only one kind of liquid is sufficient.

En ytterligere fordel består i at i mot-setning til de kjente anordninger som er forsynt med en ved hjelp av væske under-støttet rullemembran, kreves det her ikke noen ekstra innretning for tilførsel av væske. Som følge av den mellom det væske-fylte rom under rullemembranen og rommet i hvilke den bevegelige væskesøyle befinner seg, herskende konstante trykkforskjell, tilsettes ved hjelp av forbindel-sen en konstant væskemengde pr. tids-enhet. A further advantage consists in the fact that, in contrast to the known devices which are provided with a rolling membrane supported by liquid, no additional device for the supply of liquid is required here. As a result of the prevailing constant pressure difference between the liquid-filled space under the roller membrane and the space in which the movable column of liquid is located, a constant quantity of liquid per time unit.

En ytterligere fordelaktig utførelses-form ifølge oppfinnelsen går ut på, at forbindelsen mellom hjelperommet og det rom i hvilket den bevegelige væskesøyle befinner seg, er dimensjonert slik at i det minste så meget væske strømmer gjennom forbindelsen til hjelperommet, at konsentrasjonen av den gass som dif funderer gjennom membranen og løses opp i hjelperommets væske ved de i dette rom herskende trykk, holder seg under gassens metningskonsentrasjon i denne væske. A further advantageous embodiment according to the invention is that the connection between the auxiliary space and the space in which the movable column of liquid is located is dimensioned so that at least so much liquid flows through the connection to the auxiliary space that the concentration of the gas that diff passes through the membrane and dissolves in the liquid of the auxiliary space at the prevailing pressures in this space, stays below the saturation concentration of the gas in this liquid.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningen som viser et lengdesnitt gjennom en kompressor hvor tetningen mellom stemplet og sylinderen dannes av en rullemembran og koplingen mellom stemplet og drivverket består av en bevegelig væske-søyle. An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing which shows a longitudinal section through a compressor where the seal between the piston and the cylinder is formed by a rolling membrane and the connection between the piston and the drive mechanism consists of a movable liquid column.

På tegningen er en sylinder 1 forsynt med et frem- og tilbakebevegelig stempel 2. Stemplet 2 består av to deler med forskjellig diameter slik at det dannes en ringformet flate 3, og sylinderen 1 består likeledes av to deler med forskjellig diameter, slik at det dannes en ringformet flate 4. Det rom 5 som dannes på denne må-te mellom stemplet og sylinderveggen er oventil lukket ved hjelp av en rullemembran 6. Ved at stemplet og sylinderen er utformet slik at flatene 3 og 4 er like, end-res ikke volumet av rommet 5 seg ved stemplets bevegelse i forhold til sylinderen forutsatt at rullemembranen ikke utsettes for lengdeforandring. Stemplet 2 hviler på en væskesøyle 7 som er bevegelig på den måte at dens andre side er begrenset av et stempel 8 som skal drives. Stemplet 2 be-grenser på oversiden et rom 9 i hvilket det befinner seg en gass som skal komprimeres. Rommet under rullemembranen er fullstendig fylt med væske. In the drawing, a cylinder 1 is provided with a reciprocating piston 2. The piston 2 consists of two parts of different diameters, so that an annular surface 3 is formed, and the cylinder 1 likewise consists of two parts of different diameters, so that it forms an annular surface 4. The space 5 that is formed in this way between the piston and the cylinder wall is closed at the top by means of a rolling membrane 6. As the piston and cylinder are designed so that the surfaces 3 and 4 are equal, the volume does not change of the space 5 by the movement of the piston in relation to the cylinder, provided that the rolling diaphragm is not subjected to a change in length. The piston 2 rests on a liquid column 7 which is movable in such a way that its other side is limited by a piston 8 to be driven. The piston 2 delimits on the upper side a space 9 in which there is a gas to be compressed. The space under the rolling membrane is completely filled with liquid.

Rommet 9 står gjennom en innløps-ventil 10 i forbindelse med en gasstilfør-selsledning 11 og gjennom en utløpsventil 12 i forbindelse med en avløpsledning 13. Sylinderen 11 er festet på et understell 14 i hvilket det befinner seg en veivaksel 15 med en veivarm 16 som er forbundet med en stempelstang 17 som igjen er forbundet med et stempel 8. Veivakselen 15 er forbundet med en ikke vist drivinnretning. The room 9 is through an inlet valve 10 in connection with a gas supply line 11 and through an outlet valve 12 in connection with a drain line 13. The cylinder 11 is fixed on a chassis 14 in which there is a crankshaft 15 with a crankshaft 16 which is connected to a piston rod 17 which in turn is connected to a piston 8. The crankshaft 15 is connected to a drive device not shown.

Kompressoren har videre en reguler-ingsmekanisme 18. Denne reguleringsme-kanisme består av et hus 19 som ved hjelp av en membran 20 er delt i to deler 21 og 22. Rommet 5 under rullemembranen 6 står gjennom en ledning 23 i åpen forbindelse med rommet 21. Rommet 9 over stemplet 1 står gjennom en ledning 24 i åpen forbindelse med rommet 22. Over membranen 20 hersker altså samme trykkforskjell som over rullemembranen 6. Membranen 20 har videre et ventillegeme 25 som i avhengighet av membranens stilling luk-ker eller åpner for en væsketilførselsled-ning 26. Videre inneholder reguleringsmekanismen 18 en trykkfjær 27 som angriper membranen 20 og ved hjelp av hvilken en ønsket trykkforskjell kan stilles inn over membranen 20 resp. 6. For å hindre at membranen 20 begynner å svinge ved raske trykkendringer, er det i forbindelseslednin-gene 23 og 24 anordnet innsnevringer 23' og 24' som demper eventuelle trykkendringer. Væskeavløpsledningen 26 munner i en væskebeholder 28. Væskebeholderen 28 er videre tilsluttet en ledning 29 i hvilken er anordnet en væskepumpe 30. Den andre ende av ledningen 29 munner i sylinderen 1. The compressor also has a regulation mechanism 18. This regulation mechanism consists of a housing 19 which is divided by means of a membrane 20 into two parts 21 and 22. The room 5 below the rolling membrane 6 is through a line 23 in open connection with the room 21 The space 9 above the piston 1 is through a line 24 in open connection with the space 22. The same pressure difference prevails above the membrane 20 as above the roller membrane 6. The membrane 20 also has a valve body 25 which, depending on the position of the membrane, closes or opens for a liquid supply line 26. Furthermore, the regulation mechanism 18 contains a pressure spring 27 which attacks the membrane 20 and with the help of which a desired pressure difference can be set across the membrane 20 or 6. In order to prevent the membrane 20 starting to oscillate in the event of rapid pressure changes, narrowings 23' and 24' are arranged in the connection lines 23 and 24 which dampen any pressure changes. The liquid drain line 26 opens into a liquid container 28. The liquid container 28 is further connected to a line 29 in which a liquid pump 30 is arranged. The other end of the line 29 opens into the cylinder 1.

Til væskebeholderen 28 er videre slut-tet en tredje ledning 31 hvis andre ende 32 munner i sylinderen 1. Munningen 32 er valgt slik at den bare er fri når stemplet 2 inntar sin øverste stilling og plasseringen av munningen 32 bestemmer stemplets øverste stilling. A third line 31 is also connected to the liquid container 28, the other end 32 of which opens into the cylinder 1. The mouth 32 is chosen so that it is only free when the piston 2 takes its top position and the position of the mouth 32 determines the top position of the piston.

Kompressoren arbeider på følgende The compressor works on the following

måte: manner:

Når veivakslen 15 drives vil stemplet 8 beveges og dets bevegelse blir ved hjelp av den bevegelige væskesøyle 7 overført til stemplet 2. Som følge derav komprimeres gassen i rommet 9. For å oppnå god virk-ning av rullemembranen 6 er det da ønskelig at det over denne opprettholdes en tilnærmet konstant trykkforskjell. Dette sør-ger reguleringsmekanismen 18 for og denne arbeider som følger. Ved riktig trykkforskjell over rullemembranen 6 inntar membranen 20 under innvirkning av de krefter som utøves av væsken i rommet 21, trykk-fjæren 27 og gasstrykket i rommet 22, en slik stilling at munningen av væskeavløps-ledningen 26 i rommet 21 er lukket ved hjelp av ventillegemet 25. Hvis trykkfor-skjellen over rullemembranen avtar vil fordi det over membranen 20 hersker samme trykkforskjell, membranen 20 og der-ved også ventillegemet 25 trykkes oppover ved hjelp av fjæren 27 slik at avløpsled-ningen 26 åpnes og væske fra rommet 5 gjennom ledningen 23 og rommet 21 kan flyte bort inntil den riktige trykkforskjell igjen er opprettet over rullemembranen 6. When the crankshaft 15 is driven, the piston 8 will move and its movement is transferred to the piston 2 by means of the moving column of liquid 7. As a result, the gas in the space 9 is compressed. In order to achieve a good effect of the rolling diaphragm 6, it is desirable that the this maintains an approximately constant pressure difference. The regulation mechanism 18 ensures this and it works as follows. With the correct pressure difference across the roller membrane 6, the membrane 20 under the influence of the forces exerted by the liquid in the space 21, the pressure spring 27 and the gas pressure in the space 22, assumes such a position that the mouth of the liquid drain line 26 in the space 21 is closed by means of the valve body 25. If the pressure difference across the roller membrane decreases, because the same pressure difference prevails above the membrane 20, the membrane 20 and thereby also the valve body 25 will be pushed upwards by means of the spring 27 so that the drain line 26 is opened and liquid from room 5 passes through the line 23 and the space 21 can flow away until the correct pressure difference is again created over the roller membrane 6.

Da rullemembranen 6 er fullstendig ugjennomtrengelig for væske, vil gassen i rommet 9 være fullstendig fri for væske. Dette er av en meget stor fordel for anlegg med gassrom som ikke må inneholde væske, f. eks. luftkompressorer. Selv om rullemembranen er fullstendig tett for væske kan imidlertid gassen trenge gjennom. Dette har den ulempe at noe gass kan trenge inn i rommet 5 slik at væsken ikke lenger er ukomprimerbar, hvilket har til følge at rullemembranen 6 ikke har en massiv men noe ettergivende understøttelse og en tøyning av rullemembranen ved trykksvingninger i rommet 9 kan derfor opptre. As the roller membrane 6 is completely impermeable to liquid, the gas in the space 9 will be completely free of liquid. This is a very big advantage for systems with gas chambers that must not contain liquid, e.g. air compressors. Even if the roller membrane is completely liquid-tight, the gas can still penetrate. This has the disadvantage that some gas can penetrate into the space 5 so that the liquid is no longer incompressible, which has the effect that the roller membrane 6 does not have a massive but somewhat yielding support and a stretching of the roller membrane by pressure fluctuations in the space 9 can therefore occur.

For å unngå denne ulempe er ifølge oppfinnelsen rommet 5 forbundet med væskesøylen 7 slik at væske fra rommet i hvilket væskesøylen 7 befinner seg kan strømme til rommet 5 slik at et overskudd av væske føres bort gjennom reguleringsmekanismen 18 fra rommet 5. Herved hindres at konsentrasjonen av den gass som diffunderer inn i rommet 5 blir så stor at dette gjør seg gjeldende i form av gassblærer i rommet 5. In order to avoid this disadvantage, according to the invention, the compartment 5 is connected to the liquid column 7 so that liquid from the compartment in which the liquid column 7 is located can flow to the compartment 5 so that an excess of liquid is carried away through the regulation mechanism 18 from the compartment 5. This prevents the concentration of the gas that diffuses into room 5 becomes so large that this manifests itself in the form of gas bubbles in room 5.

Ved den viste kompressor består denne forbindelse mellom den bevegelige væske-søyle 7 og rommet 5 av en spalte 33 mellom stemplet 2 og sylinderveggen 1. Det er innlysende at denne forbindelse også kan be-stå av en meget trang ledning. Anvendelsen av spalten mellom stemplet og sylinderen har den ekstra fordel at det mellom stemplet og sylinderen alltid er tilstrekkelig væske slik at stemplets smøring blir ut-merket. In the compressor shown, this connection between the movable liquid column 7 and the chamber 5 consists of a gap 33 between the piston 2 and the cylinder wall 1. It is obvious that this connection can also consist of a very narrow line. The use of the gap between the piston and the cylinder has the additional advantage that there is always sufficient liquid between the piston and the cylinder so that the lubrication of the piston is excellent.

Den væske som ifølge lekkasje flyter bort gjennom spalten 33, rommet 5, ledningen 23, reguleringsmekanismen 18 og væs-keavløpsledningen 26, fra rommet 7 i hvilket den bevegelige væskesøyle befinner seg, og den væske som ved hvert stempelslag flyter gjennom ledningen 31 fra rommet 7, blir ført tilbake igjen til rommet 7 ved hjelp av pumpen 30. The liquid which according to leakage flows away through the gap 33, the space 5, the line 23, the regulation mechanism 18 and the liquid drain line 26, from the space 7 in which the movable column of liquid is located, and the liquid which flows through the line 31 from the space 7 with each stroke of the piston , is taken back again to the room 7 by means of the pump 30.

Selv om sylinderen 1 ved denne ut-førelsesform er forbundet direkte med understellet 14, er det innlysende at sylinderen 1 med tilbehør og understellet 14 kan være anordnet for seg idet rommet under stempelet 2 og rommet over stemplet 8 er forbundet med hverandre ved en ledning. Although in this embodiment the cylinder 1 is connected directly to the undercarriage 14, it is obvious that the cylinder 1 with accessories and the undercarriage 14 can be arranged separately as the space below the piston 2 and the space above the piston 8 are connected to each other by a wire.

Ifølge oppfinnelsen oppnås foruten en meget enkel og kompakt oppbygning også den fordel, at tiltross for hydraulisk drift av stemplet forblir gassrommet fullstendig fritt for væske, samtidig som opptreden av gassblærer i rullemembranets understøt-telsesvæske unngås fullstendig. According to the invention, in addition to a very simple and compact structure, the advantage is also achieved that, despite hydraulic operation of the piston, the gas space remains completely free of liquid, while the occurrence of gas bubbles in the rolling diaphragm's support liquid is completely avoided.

En ytterligere fordel er at ved anven-delse av en rullemembran for maskiner av denne art muliggjøres et større slagvolum enn ved de kjente membrankompressorer. A further advantage is that by using a rolling diaphragm for machines of this type, a larger stroke volume is made possible than with the known diaphragm compressors.

Claims

1. Device with a cylinder and a movable in it, with a drive mechanism connected piston that separates two chambers, where the seal between piston and cylinder consists of a rolling membrane that is arranged between one of the aforementioned chambers and an auxiliary chamber filled with liquid, and where the limitation of the auxiliary space consists not only of the rolling diaphragm, but also of wall parts of the piston and the cylinder which are designed in such a way that they keep the volume of the auxiliary space at least approximately constant during the movement of the piston in the cylinder, and where in the space that is sealed of the roller membrane there is a gas, characterized by the fact that in the second chamber there is a movable column of liquid (7) which, in a manner known per se, forms the connection between the piston (2) and the drive mechanism (8, 15, 16, 17).

2. Device according to claim 1, characterized in that the auxiliary space (5) and the space in which the movable liquid column (7) is located are connected to each other and this connection consists of a gap (33) between the piston (2) and the cylinder wall (1).

3. The device according to claim 2, characterized in that the connection between the auxiliary space (5) and the space in which the movable liquid column (7) is located is dimensioned so that at least as much liquid flows through the connection to the auxiliary space (5) that the concentration of the gas that diffuses through the membrane (6) and dissolves in the liquid of the auxiliary space (5) at the prevailing pressures in this space, remains below the saturation concentration of the gas in this liquid.