DE904498C

DE904498C - System for pumping liquids, especially those containing solid particles

Info

Publication number: DE904498C
Application number: DEN4196A
Authority: DE
Inventors: Den Haag; Willem Jan Van Heeckeren; Jan Veth
Original assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Current assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Priority date: 1950-07-21
Filing date: 1951-07-21
Publication date: 1954-02-18

Description

Anlage zum Pumpen von Flüssigkeiten, insbesondere solcher, die feste Teilchen enthalten Die Erfindung bezieht sich auf Pumpanlagen für Flüssigkeiten, insbesondere für solche, bei denen es, weil die Flüssigkeiten beispielsweise feste Teilchen enthalten oder weil sie korrodierend wirken, erforderlich ist, daß sie nicht mit Zylinderwänden und sich an ihnen entlang bewegenden Kolben in Berührung kommen. Ein Beispiel für Pumpanlagen, die Flüssigkeiten mit festen Teilchen zu pumpen haben, stellt die gewöhnliche Schlammpumpe dar, die beim,Spülbohrverfahren verwendet wird.System for pumping liquids, especially those that are solid Containing particles The invention relates to pumping systems for liquids, especially for those who have it because the liquids are solid, for example Contain particles or because they have a corrosive effect, it is necessary that they not in contact with cylinder walls and pistons moving along them come. An example of pumping equipment that pumps liquids with solid particles represents the common mud pump used in the directional drilling process will.

Es ist bereits vorgeschlagen worden (s. britische Patentschrift .m.4845), bei einer solchen Pumpanlage eine Hilfsflüssigkeit zu verwenden, die dazu dient, über eine Membran auf die zu pumpende Flüssigkeit die erforderliche Druck- und Verdrängungs«-irkung auszuüben. Bei dieser bekannten Anlage sind die Hilfsflüssigkeitskammern von zwei oder mehr Membranverdrängern mittels einer Umschaltvorrichtung mit deriSaugseite und der Druckseite einer Pumpe für die Hilfsflüssigkeit auf solche Weise verbunden, daß diese Hilfsflüssigkeit abwechselnd die zu pumpende Flüssigkeit in die für diese Flüssigkeit in den Verdrängern vorhandenen Kammern einsaugt oder sie aus den Kammern herauspumpt. Diese letztere Flüssigkeit passiert auf die übliche Weise ein Ventilsystem der Saug-und Förderleitungen. Um die Ventilfrequenz so niedrig wie möglich zu halten und damit den Ventilverschleiß auf ein Minimum herabzusetzen, wird die Zahl der Membranhübe in der Minute so niedrig gewählt, wie es praktisch möglich ist. Für die Geschwindigkeit der Pumpe für die Hilfsflüssigkeit kann ganz unabhängig von der minutlichen Hubzahl der Membranen ein so hoher Wert gewählt werden, wie es sich in der Praxis mit der Bauart der Pumpe, der Antriebsart, den Reibungsverlusten usw. vereinbaren läßt, so daß dieser Teil der Anlage vergleichsweise leicht werden kann.It has already been suggested (see British patent specification .m.4845) that to use an auxiliary liquid in such a pumping system, which serves to The required pressure and displacement effect on the liquid to be pumped via a membrane exercise. In this known system, the auxiliary liquid chambers are of two or more membrane displacers by means of a switching device with the suction side and the pressure side of a pump for the auxiliary liquid connected in such a way that that this auxiliary fluid alternates between the fluid to be pumped and the fluid for this Sucks liquid in the displacers existing chambers or removes them from the chambers pumps out. This latter liquid passes through a valve system in the usual way the suction and delivery lines. To keep the valve frequency as low as possible and thus reduce valve wear to a minimum, the number of Membrane strokes per minute selected as low as is practically possible. For the speed of the pump for the auxiliary liquid can quite regardless of the minute stroke rate of the diaphragms, such a high value can be selected that how it is in practice with the type of pump, the type of drive, the friction losses etc. so that this part of the system is comparatively easy can.

Es ist vorteilhaft, wenn die Förderung (Volumen je Zeiteinheit) der zu pumpenden ,Flüssigkeit, die hiernach aus Gründen der Bequemlichkeit als Schlamm oder Spülschlamm bezeichnet wird, einen möglichst konstanten Wert hat.It is advantageous if the promotion (volume per unit of time) of the to be pumped, liquid, hereinafter referred to as sludge for the sake of convenience or drilling fluid, has a value that is as constant as possible.

Um eine im wesentlichen konstante Förderung zu erzielen, ist es erforderlich, daß die 3tfembranen in der richtigen Weise zusammenarbeiten, so daß jede so allmählich wie möglich die Aufgabe, den Spülschlamm zu verdrängen, von der anderen übernimmt. Dies führt zu einer Anzahl von Problemen, die in der gemäß der Erfindung in der weiter unten beschriebenen Weise ausgeführten Anlage gelöst worden sind.In order to achieve an essentially constant delivery, it is necessary to that the membranes work together in the right way, so that each one so gradually takes over the task of displacing the drilling fluid from the other as much as possible. This gives rise to a number of problems which are in accordance with the invention in fig the manner described below have been solved.

Nimmt man die Wirkungsweise der Pumpanlage für die Hilfsflüssigkeit als gleichförmig an, so hängt die .Gleichförmigkeit der Spülschlammförderung in erster Linie vom richtigen Funktionieren der Umschaltvorrichtung ab, deren Umschaltung bewirkt, daß ein Saugverdränger zu einem Druckverdränger wird, und umgekehrt. Wenn man zwei Verdränger verwendet, darf zwischen der Druckperiode des einen und der des anderen keine Lücke auftreten; mit anderen Worten, eine Periode muß unmittelbar auf die andere folgen oder allmählich in die andere übergehen. Dies ist gemäß der Erfindung erreicht worden, indem dafür gesorgt wird, daß die Ausströmmenge des einen Verdrängers gegen das Ende seiner Druckperiode allmählich zurückgeht, während der andere Verdränger seine Förderung bereits in zunehmendem Maße beginnt, so daß die gemeinsame Förderung während dieses Überganges absolut oder nahezu gleich der Förderin-enge eines Verdrängers während des übrigen Teils seiner Druckperiode ist. Dies bedeutet, daß die Saugperiode eines Verdrängers kürzer als die Druckperiode ist. so daß das Saugvermögen der Pumpeinrichtung für die Hilfsflüssigkeit vorzugsweise größer sein sollte als das Druckvermögen. Diese Pumpeinrichtung kann daher aus einer Saugpumpe und einer Druckpumpe bestehen, wobei die letztere eine kleinere Förderleistung aufweist als die erstere. Für diese Pumpen sind vorzugsweise solche rotierender Brauart, beispielsweise Zentrifugal- oder,Schraubenpumpen, zu wählen, die leichtes Gewicht mit gleichförmiger Förderung vereinigen. Diese Pumpen werden vorzugsweise in einen offenen Kreislauf für die Hilfsflüssigkeit eingebaut, d. h. in einen Kreislauf, der ein Reservoir besitzt, aus dem die Druckpumpe ihre Flüssigkeit ansaugt und in welches die!Saugpumpe ihreFlüssigkeit fördert, wobei sich die Flüssigkeitsmenge in dem Reservoir in Verbindung mit eineriAusdehnung, beispielsweise infolge von Temperatursteigerungen, ändern kann. Infolgedessen üben .diese Ausdehnungen keine nachteiligen Wirkungen auf die erfindungsgemäße rAnlage aus, sondern können vollständig von dem Reservoir aufgenommen werd--n. Der Flüssigkeitsstand in diesem Reservoir kann gleichzeitig als Anzeige für Leckstellen im Kreislauf der Hilfsflüssigkeit, wie sie als Folge von Rissen in einer Membran auftreten können, dienen, da solche Leckstellen die Flüssigkeitsmenge im Kreislauf der Hilfsflüssigkeit verändern werden.If one takes the mode of operation of the pumping system for the auxiliary liquid as uniform, then the uniformity of the drilling fluid delivery depends on primarily from the correct functioning of the switching device, its switching causes a suction displacer to become a pressure displacer, and vice versa. if if two displacers are used, between the printing period of one and the there is no gap in the other; in other words, a period must be immediate follow the other or gradually merge into the other. This is according to the Invention has been achieved by ensuring that the flow rate of the one Displacer gradually decreases towards the end of its pressure period, during the other displacer is already increasingly beginning its promotion, so that the joint funding during this transition is absolutely or almost the same as the funding agency of a displacer during the remainder of its printing period. This means, that the suction period of a displacer is shorter than the pressure period. so that The pumping speed of the pumping device for the auxiliary liquid should preferably be greater should than the printing capacity. This pumping device can therefore consist of a suction pump and a pressure pump, the latter having a smaller delivery rate than the former. Rotary brewing types are preferred for these pumps, For example, centrifugal or screw pumps to choose that are light in weight unite with uniform conveyance. These pumps are preferably in a built-in open circuit for the auxiliary liquid, d. H. in a cycle, which has a reservoir from which the pressure pump draws its liquid and in which the suction pump conveys its liquid, whereby the amount of liquid in the reservoir in connection with expansion, for example due to Temperature increases, can change. As a result, these expansions do not exercise any adverse effects on the system according to the invention, but can completely being absorbed by the reservoir - n. The liquid level in this reservoir can also be used as a display for leaks in the auxiliary fluid circuit, as they can occur as a result of cracks in a membrane, serve as such Leaks will change the amount of fluid in the auxiliary fluid circuit.

Für das regelmäßige Arbeiten der Anlage ist es ferner erforderlich, daß die Umschaltvorrichtung stets im richtigen Augenblick betätigt wird. Um dies zu erreichen, wird die Umschaltvorrichtung gemäß der Erfindung automatisch in Abhängigkeit von der Stellung der Membranv°rdränger gesteuert. Im Hinblick auf das Vorhandensein von unter Druck stehender Flüssigkeit erscheint die hydraulische iSteuerung als das naheliegendste Verfahren, wenngleich-dieseiSteuerung auch auf mechanischem, elektrischem oder pneumatischem Wege erfolgen kann.For the regular operation of the system it is also necessary that the switching device is always operated at the right moment. To this to achieve, the switching device according to the invention is automatically dependent controlled by the position of the membrane displacer. In terms of presence of pressurized fluid, the hydraulic control appears as the most obvious method, although this is control also on mechanical, can be done electrically or pneumatically.

Die Umschaltvorrichtung kann z. B. durch einen Servozylinder mit Kolben betätigt werden; jede der beiden Seiten des Zylinders ist sowohl mit einer Zuflußleitung als auch mit einer Abflußleitung zu verbinden, und zwar über ein Verteilerorgan, das durch eine Verdrängermembran nahe dem Ende der Bewegung oder des Hubes der letzteren verschoben wird. Die Vorrichtung ist so konstruiert, daß der Kolben des Servomotors nur dann beginnen kann zu arbeiten, wenn beide Membranen sich dem Ende ihres Hubes nähern. Da der Saughub einer :Membran, wie oben beschrieben, von kürzerer Dauer ist als der Druckhub, wird die Membran, die ihren ,Saughub beendet hat, das Ende ihres Hubes früher erreicht haben als die Membran, die ihren Druckhub ausführt; die,Stellung der letztgenannten Membran ist dann entscheidend für denAugenblick, in dem der Umschaltvorgang beginnt. Wenn eine der Membranen aus dem einen oder anderen Grund, beispielsweise infolge von Leckverlusten, nicht ihre volle Hubstrecke zurücklegt, arbeitet die Umschaltvorrichtung nicht.The switching device can, for. B. by a servo cylinder with piston be operated; each of the two sides of the cylinder is both connected to an inflow conduit as well as to be connected to a drainage line, via a distribution element, that by a displacer near the end of the movement or stroke of the latter is moved. The device is constructed so that the piston of the servo motor can only begin to work when both diaphragms have reached the end of their stroke approach. Since the suction stroke of a: membrane, as described above, has a shorter duration is than the pressure stroke, the diaphragm which has finished its suction stroke becomes the end have reached their stroke earlier than the membrane that executes its pressure stroke; the position of the latter membrane is then decisive for the moment in which the switching process begins. If one of the membranes from one or the other Reason, for example due to leakage, does not cover its full stroke length, the switching device does not work.

Es ist wichtig, daß die Membranen nicht durch einen zu großen Unterschied zwischen den ,auf ihren beiden Seiten herrschenden Drücken übermäßig belastet werden. Diese Gefahr ergibt sich insbesondere am Ende des Hubes einer Membran, da dann eine fortgesetzte Zuführung oder Ausstoßung von Hilfsflüssigkeit eine unerwünschte Verformung zur Folge haben könnte. Um dies mit Sicherheit zu verhüten, gewährleistet die Erfindung, daß am Ende eines Hubes .diejenige Kammer innerhalb des Verdrängergehäuses, die im -Augenblick das kleinste Volumen hat, von der daran angeschlossenen Leitung bzw. den daran angeschlossenen Leitungen abgeschaltet wird. Am Ende des Saughubes handelt es sich um die Kammer für die Hilfsflüssigkeit, die auf diese Weise von der Saugleitung für die Hilfsflüssigkeit abgeschaltet wird, so daß keine Hilfsflüssigkeit mehr aus dem Verdrängergehäuse abgesaugt werden kann. Am Ende des Druckhubes dagegen wird die Druckkammer für den Spülschlamm abgeschaltet. Sollte dem Verdränger weitere Hilfsflüssigkeit zugeführt werden und sich der Druck in der Kammer für die Hilfsflüssigkeit infolgedessen steigern, so würde dieser Druck durch die Membran auf die Spülschlammkammer übertragen, so daß die Membran nur unwesentlichen Druckunterschieden ausgesetzt ist. Das Abschalten der besagten Kammern des Verdrängergehäuses kann in einfacher Weise erfolgen, und zwar mit Hilfe von Ventilen, die an den Membranen angebracht sind und mit den als Sitze ausgebildeten Öffnungen der in die betreffenden Kammern führendenLeitungen zusammenwirkenkönnen.It is important that the membranes not be through too much of a difference excessively stressed between the pressures prevailing on their two sides. This risk arises in particular at the end of the stroke of a membrane, since then a continued supply or expulsion of auxiliary liquid causes undesirable deformation could result. In order to prevent this with certainty, the invention ensures that at the end of a stroke .that chamber within the displacer housing that has the smallest volume at the moment, of the connected line resp. the lines connected to it is switched off. Acts at the end of the suction stroke it is the chamber for the auxiliary liquid that is released in this way from the suction line for the auxiliary liquid is switched off, so that no more auxiliary liquid from the displacer housing can be extracted. On the other hand, at the end of the pressure stroke the pressure chamber for the drilling fluid is switched off. Should the displacer more Auxiliary liquid are supplied and the pressure in the chamber for the auxiliary liquid as a result, this pressure would be increased by the Transfer membrane to the drilling fluid chamber, so that the membrane is only insignificant Is exposed to pressure differences. Switching off the said chambers of the displacer housing can be done in a simple manner, with the help of valves on the membranes are attached and with the openings designed as seats in the relevant Lines leading to chambers can interact.

Die Erfindung wird an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is based on a schematic drawing on a Embodiment explained in more detail.

Abb. i zeigt einen schematischen Plan der ganzen Anlage, Abb. 2 einen Schnitt durch die Umschaltvorrichtung, Abb. 3 einen Schnitt durch einen der Verdränger und Abb.4 ein Verteilerorgan, das durch eine Membran betätigt wird und zur Steuerung der Umschaltvorrichtung dient.Fig. I shows a schematic plan of the entire system, Fig. 2 a Section through the switching device, Fig. 3 a section through one of the displacers and Fig.4 a distributor element that is operated by a membrane and used for control the switching device is used.

Die in Abb. i schematisch dargestellte Einrichtung, die als Pumpanlage für den im allgemeinen bei Tiefbohrungen verwendeten Spülschlamm gedacht ist, besteht aus zwei kugelig ausgebildeten Ver:drängergehäusen i und i', deren jedes eine Membran 2, 2' enthält, die an ihrem Umfang entlang einem Großkreis des Verdrängergehäuses mit diesem verbunden ist. In der Zeichnung ist jede dieser Membranen in der Nähe einer ihrer Endstellungen zu sehen, so daß Membran 2 gerade ihren Saughub beendet hat, während Membran 2' sich dem Ende ihres Druckhubes nähert. Die unterhalb der Membranen in den Verdrängergehäusen liegenden Kammern sind für den Spülschlamm bestimmt. DieseriSchlamm wird aus demReservoir3 angesaugt, und zwar über eine Leitung q., die Leitungen 5, 5', die (Saugventile 6, 6' und die Leitungen 7, 7', welch letztere mit dem tiefsten Punkt der Verdrängergehäuse verbunden sind. Der unter Druck stehende Spülschlamm, der aus den Verdrängern kommt, wird über die Leitungen 7, 7', die Druckventile 8, 8', die Leitungen g, g' und die Leitung io, an die erforderlichenfalls ein Windkessel i i angeschlossen werden kann, ausgestoßen. Die Leitung io führt zu einem Bohrloch, von wo die Leitung 5o den Spülschlamm zum Reservoir 3 zurückleitet. Die iSaug- und Druckventile 6, 6' und 8, 8' sind in der üblichen Weise ausgeführt.The device shown schematically in Fig. I, which acts as a pumping system is intended for the drilling fluid generally used in deep boreholes of two spherical displacement housings i and i ', each of which has a membrane 2, 2 'contains the circumference along a great circle of the displacer housing is connected to this. Each of these membranes is nearby in the drawing to see one of its end positions, so that membrane 2 just finished its suction stroke has, while membrane 2 'approaches the end of its pressure stroke. The one below the The chambers located in the displacer housings are intended for the drilling fluid. This sludge is sucked out of the reservoir 3 via a line q., the lines 5, 5 ', the (suction valves 6, 6' and the lines 7, 7 ', which latter connected to the lowest point of the displacer housing. The one under pressure Mud that comes out of the displacers is via the lines 7, 7 ', the pressure valves 8, 8 ', lines g, g' and line io, to which, if necessary, an air tank i i can be connected, ejected. The line io leads to a borehole, from where the line 5o returns the drilling fluid to the reservoir 3. The iSaug- and Pressure valves 6, 6 'and 8, 8' are designed in the usual way.

Die Kammern in den V erdrängergehäusen oberhalb der Membranen sind für die Hilfsflüssigkeit bestimmt, für die man beispielsweise ein geeignetes Öl wählen kann. Der Kreislauf für die Hilfsflüssigkeit besteht aus zwei Pumpen, nämlich einer Saugpumpe 12 und einer Druckpumpe 13, einem Reservoir 1q., einer Umschaltvorrichtung 15 und den zur Verbindung dieser Teile erforderlichen Leitungen. Bei der in Abb. i gezeigten Stellung der Umschaltvorrichtung 15 ist der Verdränger i' mit der Förderseite der Pumpe 13 und der Verdränger i mit der Saugseite der Pumpe 12 verbunden. Die Druckpumpe 13 saugt Hilfsflüssigkeit aus dem Reservoir 1.4 über Leitung 16 an und fördert sie unter Druck durch die Leitung 17 zur Umschaltvorrichtung 15, von wo aus die Flüssigkeit durch Leitung 18' dem Verdränger i' zugeführt wird. Bei dem in der Zeichnung als beendet dargestellten Saughub des Verdrängers i wurde die Hilfsflüssigkeit durch die Pumpe 12 über die Leitung 18, die Umschaltvorrichtung 15 und die Leitung ig aus diesem Verdränger abgesaugt und von eben dieser Pumpe über die Leitung 20 zum Reservoir 14 gefördert.The chambers in the displacer housings are above the membranes intended for the auxiliary liquid, for which one can, for example, use a suitable oil can choose. The circuit for the auxiliary liquid consists of two pumps, viz a suction pump 12 and a pressure pump 13, a reservoir 1q., a switching device 15 and the lines required to connect these parts. In the case of the one shown in Fig. The position of the switching device 15 shown in i is the displacer i 'with the delivery side the pump 13 and the displacer i are connected to the suction side of the pump 12. the Pressure pump 13 sucks in auxiliary liquid from the reservoir 1.4 via line 16 and promotes them under pressure through the line 17 to the switching device 15, from where from the liquid is fed through line 18 'to the displacer i'. In which In the drawing, the suction stroke of the displacer i shown as ended was the auxiliary liquid by the pump 12 via the line 18, the switching device 15 and the line ig is sucked out of this displacer and from this pump via line 20 promoted to reservoir 14.

Die Umschaltvorrichtung 15 ist als Zylinder mit einem darin beweglichen Kolbenschieber 21 ausgeführt. In der Zeichnung (A bb. i) ist dieser Schieber in seiner äußersten Rechtsstellung gezeigt; wenn er sich in seiner Linksstellung befindet, ist der Verdränger i an die Leitung 17 der Druckpumpe angeschlossen und der Verdränger i' mit der Leitung ig der Saugpumpe verbunden. ;Der Kolbenschieber 21 ist mit dem Kolben 22 verbunden, der in einem Zylinder 23 liegt und mit Hilfe von Druckflüssigkeit betätigt wird, wobei diese Druckflüssigkeit dem Zylinder 23 zu beiden Seiten des Kolbens 22 in einer Weise zugeführt werden kann, die weiter unten näher beschrieben wird.The switching device 15 is a cylinder with a movable therein Piston valve 21 executed. In the drawing (A bb.i) this slide is in shown his extreme legal position; when it is in its left position, the displacer i is connected to the line 17 of the pressure pump and the displacer i 'connected to the line ig of the suction pump. ; The piston valve 21 is with the Piston 22 connected, which is located in a cylinder 23 and with the help of pressure fluid is actuated, this pressure fluid the cylinder 23 on both sides of the Piston 22 can be fed in a manner which will be described in more detail below will.

Die Konstruktion der Umschaltvorrichtung 15 ist in Abb. 2 in einem größeren :Maßstab dargestellt. An das Gehäuse 2q. sind die nachstehend aufgeführten Leitungen angeschlossen: die Leitungen 18 und 18', die zu den Verdrängern führen, die Leitung 17 für die durch die Druckpumpe 13, gelieferte Druckflüssigkeit und die doppelt ausgeführte Leitung ig, die mit der Saugseite der Saugpumpe r2 verbunden ist. In das Gehäuse 24 ist eine unterteilte Zylinderbüchse 25 eingesetzt, die mit Steueröffnungen 26 und 26' entsprechend den Leitungen i8 und i'8', einer Steueröffnung 27 entsprechend Leitung 17 und Steueröffnungen 28 und 28' entsprechend Leitung ig versehen ist. Der Kolbenschieber 21 besitzt zwei Kolben 29 und 30, die auf die Stange 31 aufgesetzt sind. Bei der in Abb. 2 gezeigten Stellung des Kolbenschiebers, die nicht der in Abb. i gezeigten entspricht, stehen die Leitungen 17 und 18 und auch die Leitungen ig und i8' miteinander in Verbindung. Bei dieser Stellung wird daher dem Verdränger i: unter Druck stehende Hilfsflüssigkeit zugeführt und aus dem Verdränger i' Hilfsflüssigkeit abgesaugt. Die Steueröffnungen in der Zylinderbüchse 25 und die Kolben 29 und 3o. auf der Stange 3,i sind so angeordnet, daß der in Abb.2 mit A bezeichnete Abstand zwischen den Kolben gleich dem mit B bezeichneten Abstand zwischen den Steueröffnungen 26 und 26' ist. Die Folge hiervon ist, daß der Kolben 3o bei einer Bewegung des Kolbenschiebers 21 nach rechts zur Umschaltung der Verdränger die Steueröffnung 26' in dem Augenblick zu öffnen beginnt, in dem der Kolben 29 die Steueröffnung 26 zu schließen beginnt, und daß diese letztere Steueröffnung erst in dem Augenblick vollständig geschlossen ist, in dem die Steueröffnung 26' vollständig geöffnet ist. Dementsprechend wird zwischen den zwei gegebenen Stellungen des Kolbenschiebers Hilfsflüssigkeit unter Druck soivolil dein Verdränger i als auch dem Verdränger i' zugeführt, und zwar dem ersteren in allmählich abnehmendem und dem letzteren in allmählich zunehmendem Maße. Dies bedeutet somit, daß sich während dieser Periode die durch den Verdränger i geförderte Menge an Spülschlamm ebenfalls allmählich verringert und sich die Fördermenge des Verdrängers i' allmählich steigert, so daß der eine Verdränger die Funktion der Flüssigkeitsförderung allmählich von dem anderen übernimmt. Da die von der Pumpeinrichtung gelieferte Fördermenge an Druckflüssigkeit im @ve,-2ntlichen konstant bleibt, wird dies auch für die unter Druck geförderte Menge an Spülschlamm der Fall sein. In Abb.2 ist der Servozylinder 23 auf der rechten Seite des Gehäuses 24, zu sehen. Die in diesen Zylinder hineinragende Stange 31 trägt den Kolben 22:. Die Leitungen 32 und 32' sind an die beiden äußersten Enden des Zylinders angeschlossen, so daß die Betätigungsflüssigkeit den Enden des Zylinders zugeführt und von dort abgeführt werden kann. Die Art und Weise, in der dies erfolgt, wird unter Bezugnahme auf Abb. i erläutert. In dieser Abbildung sind die Leitungen für den Servomotor durch gestrichelte Linien angedeutet.The construction of the switching device 15 is shown in Fig. 2 in one larger: scale shown. To the housing 2q. are those listed below Lines connected: lines 18 and 18 ', which lead to the displacers, the line 17 for the pressure fluid supplied by the pressure pump 13, and the double line ig, which is connected to the suction side of the suction pump r2 is. In the housing 24, a divided cylinder liner 25 is used, which with Control openings 26 and 26 'corresponding to lines i8 and i'8', a control opening 27 corresponding to line 17 and control openings 28 and 28 'corresponding to line ig is provided. The piston valve 21 has two pistons 29 and 30, which are on the rod 31 are attached. In the position of the piston valve shown in Fig. 2, the does not correspond to that shown in Fig. i, the lines 17 and 18 and also lines ig and i8 'in connection with one another. In this position, therefore the displacer i: pressurized auxiliary liquid supplied and out of the displacer i 'Auxiliary liquid sucked off. The control openings in the cylinder liner 25 and the pistons 29 and 3o. on the rod 3, i are arranged so that the in Fig.2 with A designated distance between the pistons is equal to the distance designated with B. between the control ports 26 and 26 '. The consequence of this is that the piston 3o when the piston slide 21 moves to the right to switch the displacer the control port 26 'begins to open at the moment the piston 29 the control opening 26 begins to close, and that this latter control opening is only completely closed at the moment when the control opening 26 ' is fully open. Accordingly, between the two given positions of the piston valve Auxiliary liquid under pressure soivolil your Displacer i and the displacer i 'supplied to the former gradually decreasing and the latter gradually increasing. This means that during this period the amount of drilling fluid delivered by the displacer i likewise gradually decreases and the delivery rate of the displacer i 'gradually decreases increases, so that the one displacer the function of the liquid delivery gradually takes over from the other. Since the delivery rate delivered by the pumping device of hydraulic fluid remains constant, this will also be the case for the under Pressure delivered amount of drilling fluid be the case. In Fig 2 is the servo cylinder 23 on the right side of the housing 24 can be seen. The one protruding into this cylinder Rod 31 carries the piston 22 :. Lines 32 and 32 'are at the two outermost Ends of the cylinder connected so that the actuating fluid reaches the ends of the Can be fed to the cylinder and removed from there. The way in which this is explained with reference to Fig. i. In this figure are the lines for the servo motor indicated by dashed lines.

Die Leitungen 3,2, 3,2' verbinden den Servozylinder mit den Verteilereinrichtungen 3:3, 33', die an die Verdränger angebaut sind und durch einen Zylinder gebildet -werden, in dem sich ein Schieber 34 bzw. 34.' befindet. jede Verteilereinrichtung ist an eine Leitung 35 bzw. 3;5; angeschlossen, die mit der Förderleitung 17 der Druckpumpe 13 in Verbindung steht, sowie an eine Ausströmleitung 36 oder 36', die zum Reservoir 14 führt. Die Druckflüssigkeit, die zur Betätigung des Servokolbens 2a erforderlich ist, wird somit dem Kreislauf der Hilfsflüssigkeit entnommen. Die Verteilerschieber 34,34' -werden durch die Bewegungen der Membranen 2, 2' gesteuert, und zwar mit Hilfe der Stangen 37, 37', die an diesen Membranen befestigt sind und mit Anschlägen38, 39, 38', 39 versehen sind. jedesmal -wenn eine der Membranen sich einer ihrer äußersten Endstellungen nähert oder, mit anderen Worten. sich dem Ende ihres Hubes nähert, wird einer der Verteilerschieber durch diese Anschläge bewegt.The lines 3, 2, 3, 2 'connect the servo cylinder to the distribution devices 3: 3, 33 ', which are attached to the displacers and formed by a cylinder -being in which a slide 34 or 34. ' is located. any distribution facility is connected to a line 35 or 3; 5; connected to the conveyor line 17 of the Pressure pump 13 is in connection, as well as to an outflow line 36 or 36 ', the leads to reservoir 14. The hydraulic fluid used to actuate the servo piston 2a is required, is thus taken from the circuit of the auxiliary liquid. the Distributor slides 34,34 '- are controlled by the movements of the membranes 2, 2', with the help of rods 37, 37 'attached to these membranes and with stops 38, 39, 38 ', 39 are provided. every time one of the membranes breaks approaches one of its extreme extremes or, in other words. the end approaches its stroke, one of the distributor slides is moved by these stops.

Dementsprechend hat in Abb. i der Verteilerschieb-er 34' eine Stellung erreicht, bei der die Leitungen 3ia' und 35' miteinander in Verbindung gebracht sind und somit der rechten Seite des Servokolbens 22 Druckflüssigkeit zugeführt wird. Der linke Verteilerschieber 34 befindet sich jetzt in seiner höchsten Stellung, so daß die Leitungen 3,2 und 36 miteinander verbunden sind und die Flüssigkeit auf der linken Seite des Servokolbens 22 zum Reservoir 14[ entweichen kann. Die Umschaltvorrichtung 15, befindet sich daher jetzt in ihrer Umschaltstellung.The distributor slide 34 'has a corresponding position in FIG reached, in which the lines 3ia 'and 35' brought into communication with one another are and thus supplied to the right side of the servo piston 22 pressure fluid will. The left distributor slide 34 is now in its highest position, so that the lines 3, 2 and 36 are connected to one another and the liquid is on the left side of the servo piston 22 to the reservoir 14 [can escape. The switching device 15, is therefore now in its toggle position.

Es ist zu bemerken, daß .diese Umschaltung nur erfolgen kann, wenn die beiden Verteilerschieber 34 und 3q.' durch die Membranen betätigt -worden sind. Wie oben bereits erwähnt, ist der Druckhub des Verdrängers von längerer Dauer als sein Saughub, da sich die Druckhübe beider Verdränger gegenseitig teilweise überschneiden müssen. Die Membran 2 wird daher das Ende ihres Saughubes erreichen, bevor die Membran 2' das Ende ihres Druckhubes erreicht, und wird daher den Verteilerschieber 34. betätigen, bevor Membran 2' den Verteilerschieber 3-t' betätigt. Wenn der Verteilerschieber 34 bereits betätigt worden ist, setzt die .%'1emhran 2 ihren Druckhub für einen Augenblick fort, bis auch der Verteilerschieber 3:I' bewegt worden ist und der Umschaltmechanismus in Tätigkeit treten kann. Wie weiter oben erklärt, setzt Membran z' während dieser Umschaltung ihre Druckperiode für einen Augenblick fort, nachdem Membran 2 bereits ihreDruckperiodebegognen bat.It should be noted that this switchover can only take place if the two distributor slides 34 and 3q. ' have been actuated by the membranes. As already mentioned above, the pressure stroke of the displacer is longer than its suction stroke, as the pressure strokes of both displacers partially overlap each other have to. The membrane 2 will therefore reach the end of its suction stroke before the membrane 2 'reaches the end of its pressure stroke, and therefore becomes the distributor slide 34. actuate before diaphragm 2 'actuates distributor slide 3-t'. When the distributor valve 34 has already been actuated, the.% '1emhran 2 sets its pressure stroke for a Momentarily until the distributor slide 3: I 'has been moved and the switching mechanism can come into action. As explained above, membrane z 'continues during this Switch over their pressure period for a moment after membrane 2 has already asked for their printing period.

Eine der Verteilereinrichtungen ist in Abb. A; in größerem Maßstab und mit mehr Einzelheiten dargestellt. In dieser Abbildung ist 33,der Zylinder für den Schieber, 34 der Schieber selbst, 3:2 die zum Servozylinder führende Leitung, 35 die Leitung für die Druckflüssigkeit, 36 die Ausströmleitung, 3,7 die an der Membran befestigte Stange und 38 und 39 die an dieser Stange befestigten Anschlä.ge. Der Schieber 34 wird in seiner obersten Stellung durch eine unter Federdruck stehende kleine Kugel 44o festgehalten, die in eine Rille 4ü des Zylinders 33 hineingedrückt wird. In seiner untersten Stellung wird der Schieber 34 mittels einer ringförmigen Scheibe 42, auf der der Schieber 34 aufsitzen kann, gehalten.One of the distribution devices is shown in Fig. A; shown on a larger scale and in more detail. In this figure 33, the cylinder for the slide, 34 the slide itself, 3: 2 the line leading to the servo cylinder, 35 the line for the pressure fluid, 36 the discharge line, 3,7 the rod attached to the diaphragm, and 38 and 39 the stops attached to this rod. The slide 34 is held in its uppermost position by a small ball 44o which is under spring pressure and which is pressed into a groove 4ü in the cylinder 33 . In its lowest position, the slide 34 is held by means of an annular disc 42 on which the slide 34 can sit.

Abb. 3 zeigt in größerem Maßstab und mit mehr Einzelheiten eine Ausführung des Verdrängers, bei dem das Gehäuse i in zwei Teile geteilt und die Membran 2 mit ihrem Rand zwischen diesen beiden Teilen festgeklemmt ist. Zusätzlich zu der Stange 3,7, die den Schieber 31. betätigt, trägt die Membran auf beiden Seiten einen Ventilteller 43, bzw. 44. Die Einströmöffnungen der an das Verdrängergehäuse angeschlossenen Leitungen 18 und 7 sind so ausgebildet, daß sie als Sitze für die Ventilteller 43 bzw. 44 dienen. Wenn sich die Membran so -weit wie möglich in einer der vorgeschriebenen Richtungen bewegt hat, wird eine der Kammern, in die die Membran das Verdrängergehäuse unterteilt. von der mit dieser Kammer verbundenen Leitung abgeschaltet. In Abb. 3: ist die oberste Kammer auf diese Weise von der Leitung 18 getrennt. Dementsprechend kann ein in dieser Leitung herrschender Unterdruck nicht auf die oberste Kammer des Verdrängergehäuses übertragen -werden, und die Membran ist dadurch vor zu großen Druckunterschieden geschützt. Wenn sich die Membran in ihrer tiefsten Stellung befindet, verschließt der Ventilteller 44 die Leitung 7. Eine fortgesetzte Zufuhr von Druckflüssigkeit zur Oberseite der Membran kann zwar zu einem gesteigerten Druck oberhalb der Membran führen, aber dieser Druck wird durch die Membran auf die Kammer unterhalb der Membran übertragen, so daß ein merklicher Druckunterschied zwischen den beiden Kammern nicht auftreten kann und die Membran gegen Überlastung, die zur Bildung von Rissen führen könnte, geschützt ist. Die Einrichtung ist naturgemäß mit den notwendigen Anzeigern und Sicherheitseinrichtungen, wie Sicherheits- und Überströmventile 52 und 53, versehen, die in Tätigkeit treten, wenn die gewünschten Drücke überschritten oder nicht erreicht «-erden. Es ist von besonderer Wichtigkeit, daß man in der Lage ist, schnell alle Anzeichen von Leckstellen an den Membranen zu erkennen, denn eine undichte Membran würde das Eintreten von Spülschlamm in den Kreislauf der Hilfsflüssigkeit. z. B. Öl, ermöglichen und zu Beschädigung oder übermäßigem Verschleiß der in diesen Kreislauf eingeschalteten Pumpen und Regelgeräte führen. Eine Anzeige für das Vorhandensein einer solchen Leckstelle ist schon im Flüssigkeitsspiegel des Reservoirs 1q. zu sehen, denn eine Leckstelle würde die Flüssigkeitsmenge im Kreislauf der Hilfsflüssigkeit vergrößern oder verkleinern und dadurch den Flüssigkeitsstand im Reservoir i4t verändern. Ein Organ, z. B. ein Schwimmer 5,i, der auf diesen Flüssigkeitsspiegel anspricht. kann daher als Warnorgan dienen. Ein anderes schnelleres Verfahren zur Feststellung des Vorhandenseins von Spülschlamm im Kreislauf der Hilfsflüssigkeit ist z. B. in den Anzeigegeräten 45,45' zu erblicken, die in die Leitungen i$, i8' eingebaut sind und auf die elektrische Leitfähigkeit oder die Dielektrizitätskonstante der die Leitungen i8, iR' durchströmenden Flüssigkeit ansprechen können. wobei diese Flüssigkeit, wie schon erwähnt. normalerweise C51 ist.Fig. 3 shows on a larger scale and in more detail an embodiment of the displacer in which the housing i is divided into two parts and the membrane 2 is clamped with its edge between these two parts. In addition to the rod 3, 7, which actuates the slide 31, the membrane carries a valve plate 43 and 44 on both sides Valve plate 43 and 44 are used. When the diaphragm has moved as far as possible in one of the prescribed directions, one of the chambers into which the diaphragm divides the displacer housing becomes. disconnected from the line connected to this chamber. In Fig. 3: the uppermost chamber is separated from the line 18 in this way. Accordingly, a negative pressure prevailing in this line cannot be transferred to the uppermost chamber of the displacer housing, and the membrane is thereby protected from excessive pressure differences. When the diaphragm is in its lowest position, the valve disk 44 closes the line 7. A continued supply of pressurized fluid to the top of the diaphragm can lead to an increased pressure above the diaphragm, but this pressure is exerted by the diaphragm on the chamber below the Transfer membrane, so that a noticeable pressure difference between the two chambers can not occur and the membrane is protected against overloading, which could lead to the formation of cracks. The device is naturally provided with the necessary indicators and safety devices, such as safety and overflow valves 52 and 53, which come into operation when the desired pressures are exceeded or not reached. It is of particular importance to be able to quickly identify any signs of leaks in the membranes, since a leaky membrane would prevent drilling fluid from entering the auxiliary fluid circuit. z. B. oil, and lead to damage or excessive wear of the pumps and control devices switched on in this circuit. An indication of the presence of such a leak is already in the liquid level of the reservoir 1q. to see, because a leak would increase or decrease the amount of liquid in the circuit of the auxiliary liquid and thereby change the liquid level in the reservoir i4t. An organ, e.g. B. a float 5, i, which is responsive to this liquid level. can therefore serve as a warning organ. Another faster method of determining the presence of drilling fluid in the auxiliary fluid circuit is e.g. B. can be seen in the display devices 45, 45 'which are built into the lines i $, i8' and can respond to the electrical conductivity or the dielectric constant of the liquid flowing through the lines i8, iR '. taking this liquid, as already mentioned. is usually C51.

Die verschiedenen Teile der Anlage, wie die Verdränger, und die Umschalt- und Regelgeräte können natürlich auf andere Weise ausgeführt werden. Ferner können an Stelle von nur zwei Verdrängern eine größere Zahl von Verdrängern vorgesehen werden.The various parts of the plant, such as the displacer, and the switching and control devices can of course be implemented in other ways. Furthermore can instead of only two displacers, a larger number of displacers is provided will.

Claims

PATEN TANSPRI. CHL: i. System for pumping liquids. in particular those containing solid particles, in which an auxiliary liquid and membranes are used, with the auxiliary liquid on one side of these membranes and the liquid to be pumped on the other, characterized in that the chambers for the auxiliary liquid, which are divided into two or more membrane displacers are present, are connected by means of a switching device to the suction and pressure side of a pump device for the auxiliary liquid in such a way that the pressure periods of the membrane displacers gradually merge into one another.

2. Plant according to claim i, characterized in that the pumping speed the pumping device for the auxiliary liquid is greater than its pressure delivery capacity.

3. Plant according to claim 2, characterized in that the pumping device for the auxiliary liquid comprises a suction and a pressure pump, the former having a greater delivery rate than the second. q, plant according to claim 3, characterized in that a reservoir with a variable liquid level is switched into the circuit for the auxiliary liquid. 5. Device according to claim 4, characterized in that said reservoir is provided with a device which is responsive to the liquid level. 6. Plant according to claim i, characterized in that the switching device is constructed so that during the transition from one end position to the other positions are passed in which both displacers are connected to the pressure line of the auxiliary liquid. Plant according to claim 6, characterized in that; that in the positions in which both displacers are connected to the pressure line for the auxiliary liquid, the total area of the flow cross-sections to the displacers, which are released by the switching device, remains essentially constant. Installation according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the actuation of the switching device is dependent on the position of the membranes. G. Plant according to claim fi, characterized in that the switching device is operated hydraulically with the aid of liquid from the circuit of the auxiliary liquid. ok System according to claim g, characterized in that each of the two sides of a servo cylinder with the switching piston is connected to a supply and discharge line via a distributor element which is displaced when the movement of one of the displacement diaphragms approaches its end, the arrangement being made in this way is that the piston of the servomotor cannot work until the two diaphragms have almost reached the end of their movement. i i. System according to claim 10, characterized in that the displacement diaphragms are coupled with play with the associated distribution element, in such a way that the distribution element is only displaced towards the end of the movement of the membrane. 12. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that the displacement membranes are connected to valves which, when the membrane has reached an extreme end position, interrupt the connection between the housing of the displacement device and the line connected thereto. i-3 @. System according to claim 12, characterized in that the displacer housings are designed in the form of spheres divided into two halves, between which the membrane is clamped, that a centrally arranged line is connected to each hemisphere and that a centrally arranged line is connected to each hemisphere on both sides of the membrane Valve plate is provided, which can interact with the opening designed as a seat of the line connected to the hemisphere in question. 14. System according to one or more of the preceding claims, characterized in that one or more organs are switched on in the circuit for the auxiliary liquid, which are responsive to the presence of the liquid to be pumped in this circuit. 15. The device according to claim 1q., Characterized in that the organs respond to an electrical property of the liquid.