[发明专利]一种深海液压打桩锤气液组合式压力补偿装置

说明书

本发明涉及深海液压打桩技术领域，尤其涉及一种深海液压打桩锤气液组合式压力补偿装置，包括设于水面以上的压缩空气储罐、高压空压机、空压机电机和空气控制阀组；以及设于水面以下的压力补偿器壳体、吸油过滤器、回油过滤器、油泵、油泵电机、液压控制系统和液压执行系统；高压空压机分别与空压机电机、压缩空气储罐和空气控制阀组连接，空气控制阀组通过脐带缆与压力补偿器壳体连接。本发明通过压力补偿器壳体水腔、空气腔、液压油腔设计，水腔水下环境压力传递至空气腔，空气腔再将压力传递至补偿器活塞，补偿器活塞再将压力传递至液压油腔；海水不再与补偿器活塞接触，补偿器活塞运动配合孔壁不会因海水腐蚀而使得补偿器活塞密封失效。

技术领域

本发明涉及深海液压打桩技术领域，尤其涉及一种深海液压打桩锤气液组合式压力补偿装置。

背景技术

深海液压打桩锤的工作水深范围通常为400～2500m。这就意味着深海液压打桩锤在海水下承受的环境压力最大达到25MPa，由于水深压力大，深海液压打桩锤必须能够承超高的环境压力、海水腐蚀，技术要求高。随着深海水下油气开发、浮式海上风电、深海水下安装等深海水下工程的逐渐发展，深海液压打桩锤的成长空间巨大。

对于深海液压系统，为了保证液压系统部件不被深海的压力所破坏，通常采取如下两种措施：

一、采用大壁厚或带加强筋设计的密闭容器方法，抵抗深海压力，密闭容器外部为深海压力，密闭容器内部为水面以上的空气环境压力。中国专利文献Z2017101768591一种深水液压系统，液压舱壳体外侧沿周向焊有圆形加强筋，能够增大液压舱对外部海水高压的承受能力，从而能够在大深度海水环境中应用。

此种方法的不足之处：大壁厚或带加强筋设计使得水下设备重量成倍增大，既浪费材料制造成本升高，又会带来水下设备运动机动性差的弊端。

二、采用压力平衡补偿措施：当液压系统内部所充装的液体因执行系统工作(如油缸的进、排油)产生油箱容积变化；或随着水下深度压力变化产生容积变化时，或随着水下稳度变化产生容积变化时，利用压力补偿器对液压系统进行压力容积补偿。即当液体容积变大时，液压系统内多余的液体介质可以回流至压力补偿器中，当液体容积变小时，液压系统内不足的的液体介质容积可以从压力补偿器中得到补充，以使深水液压打桩锤液压系统的压力保持稳定。中国专利文献Z2021103040814一种深海海流能水轮机液压发电自适应动态压力补偿系统，采用动态压力补偿系统，平衡和补偿深海海水压力与液压系统压力之间压差，利用压力分腔独立补偿，实现闭式液压系统回油压力与深海外界压力保持一致。

此种方法的不足之处：压力补偿系统的补偿介质直接利用海水，海水直接计入补偿器，海水会将补偿器内壁腐蚀，造成补偿器失效；或者因海水中的泥沙进入补偿器内部，使得补偿器发生故障。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种深海液压打桩锤气液组合式压力补偿装置，包括设于水面以上的压缩空气储罐、高压空压机、空压机电机和空气控制阀组；以及设于水面以下的压力补偿器壳体、吸油过滤器、回油过滤器、油泵、油泵电机、液压控制系统和液压执行系统；

所述高压空压机分别与空压机电机、压缩空气储罐和空气控制阀组连接，所述空气控制阀组通过脐带缆与压力补偿器壳体连接；

所述压力补偿器壳体内上端部设有空气腔，所述压力补偿器壳体内下端部设有水腔，所述水腔的下端通向海水，所述水腔的上端与空气腔连通；

所述压力补偿器壳体内设有活塞运动腔，所述活塞运动腔的上方与空气腔连通，所述活塞运动腔内安装有补偿器活塞，所述活塞运动腔的下方设有液压油腔；