[发明专利]耐腐蚀位置测量系统及该系统的形成方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年3月16日提交的美国临时专利申请No.61/314,248的优先权，该申请的全部内容以引用的方式结合入本文。

技术领域

本发明总体上涉及位置测量系统和形成位置测量系统的方法。

背景技术

离岸钻探设备通常包括用于补偿波浪引起的运动的定向作用张紧器。更具体地，定向作用张紧器可包括具有活塞杆的一个或多个大型液压缸。液压缸连续地缓冲波浪引起的运动并由此平衡钻探设备和/或稳定钻柱。由此，可通过测量、监控和调节液压缸内的活塞杆的位置来优化缓冲。此外，液压缸通常安装在钻探设备的甲板下方，即浪溅区内，并因此常常暴露于来自空气传播的盐雾、海水、冰、移动的缆索和/或碎片的极有腐蚀性并引起磨损的环境。因此，这些液压缸的活塞杆必须呈现优异的耐腐蚀性和耐磨性，并且必须保持在使用寿命中不开裂。

其它类型的活塞杆和液压缸可致动用于包括运河、水闸、水力发电设备、铸造厂和金属加工设备的应用的大型闸阀。可通过测量并调节液压缸内的活塞杆的位置或位移来控制闸阀的致动。此外，在液压缸的操作期间，活塞杆可能进行数千次引起磨损的移位和/或可能经历来自移动的机械、构件和密封件的冲击。

发明内容

一种形成位置测量系统的方法包括使由第一材料形成的基底的表面熔化，其中在所述表面中限定有至少一个凹槽并且所述表面在所述至少一个凹槽内熔化。所述方法还包括在熔化的同时将第二材料沉积到所述至少一个凹槽内，以形成所述第一材料与所述第二材料的混合物。此外，所述方法包括使所述混合物固化，以形成可与所述第一材料相区分并与所述第一材料冶金地结合的指示材料。所述方法还包括将合金沉积到所述基底上以形成覆盖所述指示材料和所述表面的耐腐蚀覆层，从而形成所述位置测量系统。

在一个实施例中，所述方法包括加工基底的表面，以在表面中限定多个凹槽。所述基底由第一磁性材料形成并为具有纵向轴线的圆柱形杆。所述多个凹槽中的每一个都沿所述纵向轴线与所述多个凹槽中相邻的一个间隔开，并且所述方法包括使所述表面在所述多个凹槽中的每一个内熔化，以由此使所述多个凹槽沿所述纵向轴线均匀地分布。此外，所述方法包括在熔化的同时将第二非磁性材料沉积到所述多个凹槽中的每一个内，以由此形成所述第一磁性材料和所述第二非磁性材料的多种相应的混合物。所述方法还包括使所述多种相应混合物中的每一种混合物固化，以形成可与所述第一磁性材料相区分并与所述第一磁性材料冶金地结合的非磁性指示材料。此外，所述方法包括将非磁性合金沉积到所述基底上以形成覆盖所述非磁性指示材料和所述表面并与所述非磁性指示材料和所述表面冶金地结合的耐腐蚀覆层，以由此形成所述位置测量系统。

一种位置测量系统包括基底，所述基底由第一材料形成并且具有一表面，在所述表面中限定有至少一个凹槽。所述位置测量系统还包括布置在所述至少一个凹槽内的指示材料。所述指示材料由第一材料与第二材料的混合物形成，并可与所述第一材料相区分并与所述第一材料冶金地结合。此外，所述位置测量系统包括耐腐蚀覆层，所述耐腐蚀覆层由合金形成并布置在所述基底上以便覆盖所述指示材料和所述表面。

本发明的上述特征以及其它特征和优点易于从下文结合附图对用于实施本发明的最佳模式的详细描述而显而易见。

附图说明

图1是位置测量系统的示意性立体图；

图2是图1的位置测量系统沿剖面线2-2截取的示意性截面图；以及

图3是图1和2的位置测量系统的多个凹槽的示意性截面图。

具体实施方式

参见附图，其中同样的参考标号表示同样的元件，在此描述一种形成位置测量系统10的方法。位置测量系统10可用于检测在腐蚀性环境中操作的基底12的位置。亦即，位置测量系统10呈现优异的耐腐蚀性，并且位置测量系统10可用于确定基底12相对于基准位置的位置或位移。由此，位置测量系统10可用于海洋应用，诸如离岸钻探设备，以用于指示液压缸内的基底12例如活塞杆的位置。然而，位置测量系统10也可用于需要位置测量和耐腐蚀性的非海洋应用，包括但不限于运河、水闸、水力发电设备、铸造厂和金属加工设备。