压力补偿器和电气连接装置制造方法及图纸

提供了一种用于补偿介质的体积变化的压力补偿器。该压力补偿器具有第一补偿器部分和第二补偿器部分。该第一补偿器部分包围第一体积，并且该第二补偿器部分包围第二体积。第一体积和第二体积是流体连通的。第一补偿器部分包括第一波纹管部，并且第二补偿器部分包括第二波纹管部。还提供了可移动元件，第一波纹管部和第二波纹管部机械地耦接到该可移动元件，使得可移动元件沿着预定轴线的移动导致波纹管部之一的压缩以及另一个波纹管部的膨胀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于补偿介质的体积变化的压力补偿器以及一种制造压力补偿器的方法。本专利技术还涉及一种包括这种压力补偿器的电接触装置，特别是连接器或端接组件。
技术介绍
由于能源需求增加，海上石油和天然气生产正在进入更深的水域。为了确保从海底井有效和安全地生产烃，正在海底安装处理设施。这种海底设施可以包括一系列部件，包括泵、压缩机等以及用于为这些部件提供电力的电网。电网例如可以包括海底变压器、海底开关设备和海底可变速驱动器(VSD)。海底设施的这些部件可以安装在3000m或更大的水深处，使得它们暴露于高达或甚至超过300巴的压力。为了保护这些部件免受腐蚀性海水的影响并且处理这种海底环境中存在的高压，这些部件设置有海底外壳。为了提供相对紧凑和轻质的外壳，可以使用压力补偿外壳(也称为加压外壳)，其包括使外壳中的压力与环境海水中存在的压力平衡的体积/压力补偿器。压力补偿外壳通常填充有液体，并且在压力补偿外壳内操作的部件被制成为能够在高压下操作。压力/体积补偿器补偿填充外壳的液体的体积变化，该变化可能由于环境压力和/或温度的变化而发生。温度变化可以通过在海底位置处的部署和内部加热造成，例如由于电气损失。压力补偿器可以包括金属波纹管、橡胶波纹管、活塞等。作为示例，文献EP2501608A1公开了一种压力补偿系统，其实现了对抗海水进入的双重屏障。此外，文献EP2610881B1公开了一种利用两个波纹管的特定布置的构造，从而增加补偿体积并且保持死体积小。因而，可以实现具有改进的可靠性的单屏障构造。这种构造通常具有相当大尺寸的移动部件。由于它们的尺寸和形状，它们通常不适于集成到紧凑电气装置中，诸如电连接器、端接组件等。因此，如果这种装置包括需要压力补偿的充油体积，则包围该体积的壁通常由弹性材料制成，以便为体积补偿和压力平衡提供所需的灵活性。然而，这样的材料(例如弹性体等)通常遭受如下问题，即在一定时间之后，海水可能渗透通过由这种材料制成的屏障。因此，屏障后面的电介质可能随着时间的推移而被海水的侵入污染。因而，希望以紧凑的方式为这种电连接装置提供压力补偿，而没有海水进入的风险。
技术实现思路
因此，需要改进对海底装置的压力补偿，特别是对于不遭受海水扩散或渗透的紧凑型压力补偿器。这种需要通过独立权利要求的特征来满足。从属权利要求描述了本专利技术的实施例。根据本专利技术的实施例，提供了一种用于补偿介质的体积变化的压力补偿器。压力补偿器包括包围第一体积的第一补偿器部分和包围第二体积的第二补偿器部分。第一体积和第二体积流体连通。第一补偿器部分包括第一波纹管部，并且第二补偿器部分包括第二波纹管部。压力补偿器还包括可移动元件，第一波纹管部和第二波纹管部机械地耦接到该可移动元件，使得可移动元件在预定方向上(或沿着预定轴线)的移动导致波纹管部之一的压缩以及波纹管部中的另一波纹管部的膨胀。第一补偿器部分和第二补偿器部分被构造成使得可移动元件在预定方向上(或沿着预定轴线)的移动导致第一体积的体积变化和第二体积的体积变化。第二体积的体积变化与第一体积的体积变化不同。在这种构造中，可以实现相对紧凑的压力补偿器，因为波纹管压缩/膨胀经由两个波纹管部均耦接到的可移动元件发生，因而允许使用固定端壁。第一体积和第二体积可以由可移动元件分离，并且流体连通可以通过或越过/围绕可移动元件发生。因此，有助于这种压力补偿器的密封，因为不需要将位于可移动元件的一侧上的第一体积朝向位于可移动元件的另一侧上的第二体积密封。因而，可以避免密封到可移动元件(通常这相当困难)。第一体积和/或第二体积例如可以与待被压力补偿的体积流体连通，诸如连接器、终端组件等的内部体积。流体连通可以经由相应的流动通道发生。在一个实施例中，第一波纹管部具有比第二波纹管部的外周长(或周界)更大的外周长，特别是周界。当移动可移动元件时，第一体积的体积变化可以大于第二体积的体积变化。通过这种不同尺寸的波纹管部，在可移动元件移动时移位的体积因而对于第一补偿器部分和第二补偿器部分可以不同。在其他实施例中，第一波纹管部和第二波纹管部可以具有相似的周界，并且在可移动元件移动时的不同位移可以以不同的方式实现，例如通过使用布置在其中一个体积中的相应结构(诸如波纹管或伸缩结构)。在一个实施例中，第一补偿器部分具有第一端壁，并且第二补偿器部分具有第二端壁。第一端壁和第二端壁可以具有固定的距离。可移动元件可以相对于第一端壁和第二端壁可移动，特别是在第一端壁与第二端壁之间。第一端壁和第二端壁可以被认为是形成固定端壁，因为它们相对于要使用压力补偿器的装置是固定的，特别是其被安装到的该装置上。可移动元件可以具有环形形状。可移动元件中的开口可以提供第一体积与第二体积之间的流体连通。这种开口可以是由环形物提供的中心开口，或者可以以环形形状(例如在环形物的外部)设置专用开口。可移动元件例如可以具有中心开口，并且其可以被构造成允许圆柱形结构穿过中心开口的布置。第一体积与第二体积之间的流体连通然后可以通过形成在圆柱形结构与可移动元件之间的开口发生。这可以是环形开口，或者其可以由环形段提供，例如在可移动元件与圆柱形结构(物理)接触的情况下。这种构造可允许在紧凑电气装置中使用压力补偿器，因为装置的部分可以穿过压力补偿器。第一补偿器部分和第二补偿器部分可以具有圆柱形形状，并且第一补偿器部分和第二补偿器部分可以同轴地布置在与预定方向平行的轴线上。压力补偿器还可以包括引导结构，并且可移动元件可以具有轴承表面，该轴承表面抵靠引导结构以在其移动期间平行于预定轴线引导可移动元件。这种构造可以通过避免超出范围的移动来防止对压力补偿器的波纹管部分的损坏。此外，可移动元件的质量可以由引导结构支承。此外，通过这种引导结构，可以防止可移动元件在补偿移动期间的交叉锁定。特别地，可移动元件的直径与轴承表面的宽度的比率可以选择得足够低，以便防止这种交叉锁定。在一个实施例中，可移动元件可以包括提供轴承表面的轴承环。轴承环可以成形为使得至少部分地与第一波纹管部或第二波纹管部重叠。可移动元件可以包括耦接凸缘。其还可以包括附接(例如螺栓连接或焊接)到耦接凸缘的这种轴承环。因而可以有助于可移动元件的组装。此外，通过提供重叠，可以实现轴承表面的宽度不会增加压力补偿器的总长度，从而提供紧凑的设计。可以使轴承表面更宽而不影响波纹管在补偿器中的封装，同时保持低直径与宽度比，从而防止交叉锁定。此外，通过在波纹管部上构造具有相应重叠的轴承表面，轴承表面可以用作行程止动件，从而防止波纹管部的过度压缩。如果第一波纹管部和第二波纹管部具有不同的周界，则轴承环优选地与较小的波纹管部重叠。引导结构可以包括补偿器壳体。第一补偿器部分和第二补偿器部分可以布置在补偿器壳体中。轴承表面可以包括抵靠补偿器壳体的内表面的可移动元件的外周表面。因而，可以实现可移动元件的精确和有效的引导，同时保持紧凑的设计。附加地或可替代地，引导结构可以包括布置在第一补偿器部分和/或第二补偿器部分内部的(圆柱形)结构。轴承表面可以包括可移动元件的内表面，特别是内径表面，其抵靠引导结构的外表面。应当清楚的是，内表面(特别是内径表面)不一定需要是连续的，而是例如可以具有凹部或凹口，例如用于允许第一体积与第二体积之间的流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于补偿介质的体积变化的压力补偿器，包括：第一补偿器部分(10)和第二补偿器部分(20)，其中所述第一补偿器部分(10)包围第一体积(12)，并且所述第二补偿器部分(20)包围第二体积(22)，其中所述第一体积(12)和所述第二体积(22)流体连通，其中所述第一补偿器部分(10)包括第一波纹管部(11)，并且所述第二补偿器部分(20)包括第二波纹管部(21)，所述压力补偿器还包括：可移动元件(30)，所述第一波纹管部(11)和所述第二波纹管部(21)机械地耦接到所述可移动元件，使得所述可移动元件(30)在预定方向上的移动导致所述波纹管部之一的压缩以及所述波纹管部中的另一波纹管部的膨胀，其中所述第一补偿器部件(10)和所述第二补偿器部件(20)被构造成使得所述可移动元件(30)在所述预定方向上的移动导致所述第一体积(12)的体积变化以及所述第二体积(22)的体积变化，所述第二体积(22)的体积变化不同于所述第一体积(12)的体积变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.04 EP 14171161.4;2014.11.18 EP 14193743.31.一种用于补偿介质的体积变化的压力补偿器，包括：第一补偿器部分(10)和第二补偿器部分(20)，其中所述第一补偿器部分(10)包围第一体积(12)，并且所述第二补偿器部分(20)包围第二体积(22)，其中所述第一体积(12)和所述第二体积(22)流体连通，其中所述第一补偿器部分(10)包括第一波纹管部(11)，并且所述第二补偿器部分(20)包括第二波纹管部(21)，所述压力补偿器还包括：可移动元件(30)，所述第一波纹管部(11)和所述第二波纹管部(21)机械地耦接到所述可移动元件，使得所述可移动元件(30)在预定方向上的移动导致所述波纹管部之一的压缩以及所述波纹管部中的另一波纹管部的膨胀，其中所述第一补偿器部件(10)和所述第二补偿器部件(20)被构造成使得所述可移动元件(30)在所述预定方向上的移动导致所述第一体积(12)的体积变化以及所述第二体积(22)的体积变化，所述第二体积(22)的体积变化不同于所述第一体积(12)的体积变化。2.根据权利要求1所述的压力补偿器，其中所述第一波纹管部(11)具有比所述第二波纹管部(21)的周界更大的周界，当移动所述可移动元件(30)时，所述第一体积(12)的体积变化大于所述第二体积(22)的体积变化。3.根据权利要求1或2所述的压力补偿器，其中所述第一补偿器部件(10)具有第一端壁(15)，并且所述第二补偿器部件(20)具有第二端壁(25)，其中所述第一端壁(15)和所述第二端壁(25)具有固定的距离，所述可移动元件(30)能够相对于所述第一端壁和所述第二端壁移动。4.根据前述权利要求中任一项所述的压力补偿器，其中所述可移动元件(30)具有环形形状，其中所述可移动元件(30)中的开口提供在所述第一体积(12)与所述第二体积(22)之间的所述流体连通。5.根据前述权利要求中任一项所述的压力补偿器，其中所述可移动元件(30)具有中心开口，并且被构造成允许圆柱形结构(50)布置成穿过所述中心开口，使得在所述第一体积(12)与所述第二体积(22)之间的所述流体连通能够通过开口发生，所述开口形成在所述圆柱形结构(50)与所述可移动元件(30)之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的压力补偿器，还包括引导结构(45，50)，所述可移动元件(30)具有抵靠所述引导结构(45，50)的轴承表面(33)，从而在所述可移动元件的移动期间在所述预定方向上引导所述可移动元件。7.根据权利要求6所述的压力补偿器，其中所述可移动元件(30)包括轴承环(35)，所述轴承环(35)提供所述轴承表面(33)，所述轴承环(35)被成形为至少部分地与所述第一波纹管部(11)或所述第二波纹管部(21)重叠。8.根据权利要求6或7所述的压力补偿器，其中所述引导结构包括补偿器壳体(45)，所述第一补偿器部分(10)和所述第二补偿器部分(20)至少部分地布置在所述补偿器壳体(45)中，所述轴承表面(33)包括所述可移动元件(30)的外周表面，所述可移动元件(30)的所述外周表面抵靠所述补偿器壳体(45)的内表面。9.根据权利要求6至8中任一项所述的压力补偿器，其中所述引导结构包括布置在所述第一补偿器部件(10)和/或所述第二补偿器部件(20)内部的结构(50)，所述轴承表面(33)包括所述可移动元件(30)的内表面，所述可移动元件(30)的所述内表面抵靠所述结构(50)的外表面(51)。10.根据前述权利要求中任一项所述的压力补偿器，其中所述第一补偿器部分(10)具有第一环形端壁(15)，并且所述第二补...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·布劳，R·勒文，C·普兰特，A·西姆普森，D·瓦尔顿，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE