DK167034B1 - Hydraulisk membranpumpe, isaer til brug paa havbunden - Google Patents

Description

DK 167034 Bl i

Opfindelsen vedrører en hydraulisk membranpumpe omfattende to samvirkende pumpeenheder, hver omfattende et hus, som indeholder en membran, som har en tykkelse, som aftager fra periferikanten mod midten og indeholder 5 et lag af naturlig eller syntetisk tekstil, hvor membranen er fastgjort tæt til huset langs periferien og deler huset i et pumpekammer udstyret med ventilstyrede indløb og udløb, og et drivvæskekammer, som -er tilkoblet en fordelerventil for styret tilførsel af en drivvæske, til 10 skiftevis at drive membranerne i pumpebevægelser, hvor hvert pumpekammer er udstyret med separate indløb og udløb, som er tilkoblet henholdsvis en fælles indløbsledning og en fælles udløbsledning.

En sådan membranpumpe er i hovedsagen kendt fra 15 US-patentskrift nr. 3 090 325. I denne kendte memebran-pumpe er membranerne elastiske og strækkes, når pumpekamrene fyldes. Hvert pumpekammer har tre åbninger og indeholder følere for væskeniveau til styring af en ventil. Udover at følerne hindrer membranerne i at tømme 20 det ene pumpekammer fuldstændigt, vil membranerne udsættes for udmattelse på grund af strækning og sammentrækning.

Som et eksempel på anvendelse af en sådan membranpumpe kan nævnes pumpning af heterogene blandinger, 25 såsom produkter fra undervandsoliebrønde. Sådanne produkter kan indeholder store mængder faste partikler sammen med råolie og gas.

Pumper af centrifugaltypen er i stand til at pumpe blandinger, som indeholder faste partikler, men så-30 danne pumper kan ikke benyttes, når blandingens indhold af gas ligger over bestemte værdier. I sådanne tilfælde kan der benyttes pumper af fortrængningstypen såsom skruepumper og stempelpumper, men disse vil blive udsat for en uacceptabel slitage, når blandingen indeholder 35 faste partikler.

Den hydrauliske membranpumpe ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at hver membran indeholder indbyr- DK 167034 B1 2 des koncentriske metalringe, som er parallelle med de planer til hvilke membranernes periferikanter er fastgjort, at ringenes tværsnit aftager fra ring til ring fra periferikanten mod midten af hver membran, og at 5 hver membran på hver side har en overflade, hvis størrelse i ikke strakt tilstand hovedsagelig svarer til indersiden af pumpekammeret, som dannes af huset.

Dette forøger membranens formstabilitet under dens bevægelse og sikrer, at membranens deformation al-10 tid er symmetrisk i forhold til symmetriaksen vinkelret på et plan gennem membranens fastgørelse til beholderen, hvilket sikrer en optimal funktion af membranen og som følge deraf af hele pumpeenheden.

Den elastiske membran har en sådan form, at den 15 tvinges til at deformere sig på en sådan måde, at den under pumpningen først med sin perifere zone med den større tykkelse og til slut med sin centrale zone lægger sig an mod indersiden af beholderen, hvor indretningens afgangsventil er placeret, hvilket sikrer, at der ikke 20 dannes gaslommer, og at dødrummet således er nul, og at der som følge af dette sker en fuldstændig udpumpning af produktet, hvad enten det er en væske eller en gas.

Da den ovenfor omtalte pumpeindretning generelt er bestemt til drift på havbunden ved store vanddybder, 25 er beholderne eller tankene ifølge en foretrukket udførelsesform af opfindelsen sfæriske, hvilket er den mest velegnede form til effektivt af modstå høje hydrostatiske tryk.

Den anvendte fordelerventil er af firevejs, tre-30 stillingstypen, således at de to beholdere i fordelerventilens to yderstillinger er forbundet med pumpens udløb, respektive indløb og vice versa, idet hydraulikvæsken udtages fra én beholder og afleveres til den anden beholder og vice versa, hvorved det er muligt, i forde-35 lerventilens mellemstilling, at etablere en indbyrdes forbindelse mellem de to beholdere og mellem pumpens ud- DK 167034 B1 3 løb og indløb, således at olietrykket udbalanceres og der undgås væskeslag under omstillingen af ventilen.

Omstillingen af fordelerventilen sker automatisk ved hjælp af en stopindretning af "nærheds"-typen eller 5 af den mekaniske type, hvilken indretning er tilvejebragt i hver af de to beholdere, og den skifter stilling, hver gang det centrale parti af den elastiske membran, der bevæges af det indpumpede produkt, kommer til fuldstændig anlæg mod beholderens indervæg.

10 Opfindelsen vil nu blive forklaret ved hjælp af et eksempel på en udførelsesform og med henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 er et skematisk tværsnit i en pumpeindretning ifølge opfindelsen og med fordelerventilen vist i 15 en yderposition, fig. 2 viser forbindelserne gennem fordelerventilen i fig. 1, når ventilen er i sin anden yderposition, fig. 3 viser forbindelserne gennem fordelerventilen i fig. 1, når ventilen er i sin midterposition, og 20 fig. 4 et delsnit i en noget større målestok vi sende på hinanden følgende deformationer af den elastiske membran i pumpeindretningen vist i fig. 1.

Fig. 1 viser to ens beholdere 1 og 2, der er sfæriske, og som hver i et horisontalt midterplan har en 25 elastisk indvendig membran 4, henholdsvis 4' med en kant 3, henholdsvis 3' , som afgrænser to kamre henholdsvis 5 og 7 for råolieproduktet, der skal pumpes, og to andre kamre 6 og 8 for den drivende hydrauliske væske.

30 Det øverste parti af beholderen l's kammer 6 er ved hjælp af en ledning 9 forbundet med den ene port 10 i en firevejs, trestillingsfordelerventil 11, hvis anden port 12 er forbundet via en ledning 13 med det øverste parti af det tilsvarende kammer 8 i 35 beholderen 2. Fordelerventilen 11's to andre porte 14 og 15 er forbundet med en pumpe 18' s indløb 16, henholdsvis udløb 17.

DK 167034 B1 4

Foroven i hvert kammer 6 og 8 er yderligere tilvejebragt en stopindretning placeret inde i en egnet reces 19 i beholdervæggen, hvilken stop indretning består af en omskifter 20 styret af en returfjeder 21, 5 hvilken omskifter i samvirken med det centrale parti 17 af den elastiske membran 4, 4' slutter det elektriske kredsløb til aktivering af en styreindretning 22, som styrer omskiftningen af fordelerventilen 11.

Den nederste del af de to kamre 5 og 7 er for-10 bundet med en tilgangsledning 23 for råolieproduktet og med en afgangsledning 24 for råolieproduktet via en tilgangsventil 25, henholdsvis 25' styret af en nedad-virkende returfjeder og en afgangsventil 26, henholdsvis 26' styret af en opadvirkende returfjeder.

15 Den elastiske, indvendige membran 4, 4' har yderligere en tykkelse, som aftager fra membranens peri-ferikant 3 mod dens centrale parti 27, og den er forstærket mekanisk ved hjælp af et væv 28 (se især fig. 4) fremstillet af bomuld eller af et plastmateria-20 le, hvilket væv er indlagt i membranen. For yderligere at forøge membranens formstabilitet under dens deformation har den flere metalringe 29, 30, 31, 32, 33, hvis tværsnitsarealer formindskes i nævnte rækkefølge, hvilke ringe er placeret koncentrisk i forhold til hinanden og 25 parallelt med tankens vandrette midterplan.

Profilen og formen af den elastiske membran 4, 4' tvinger denne til at deformere sig, således som det skematisk er vist i fig. 4, hvor membranens slutposition er vist med fuldt optrukket linie, og membranens mellem-30 positioner 34 og 35 er vist med punkterede linier. Det ses, at den elastiske membran 4' under pumpningen først kommer til anlæg mod beholderen 2's inderside i periferizonen med høj tykkelse og til slut med den centrale zone 27 ved af gangs ventilen 261 med det resul-35 tat, at produktet fuldstændig udtømmes, hvad enten det er en væske eller en gas.

Claims (2)

1. Hydraulisk membranpumpe omfattende to samvir-25 kende pumpeenheder, hver omfattende et hus (1, 2), som indeholder en membran (4, 4'), som har en tykkelse, som aftager fra periferikanten mod midten og indeholder et lag (28) af naturlig eller syntetisk tekstil, hvor membranen er fastgjort tæt til huset langs periferien og 30 deler huset i et pumpekammer (5, 7) udstyret med ventilstyrede indløb og udløb, og et drivvæskekammer (6, 8), som er tilkoblet en fordelerventil (11) for styret tilførsel af en drivvæske, til skiftevis at drive membranerne i pumpebevægelser, hvor hvert pumpekammer (5, 7) 35 er udstyret med separate indløb og udløb, som er tilkoblet henholdsvis en fælles indløbsledning (23) og en fæl- DK 167034 B1 6 les udløbsledning (24), kendetegnet ved, at hver membran (4, 41) indeholder indbyrdes koncentriske metalringe (29-33), som er parallelle med de planer til hvilke membranernes periferikanter er fastgjort, at rin-5 genes (29-33) tværsnit aftager fra ring til ring fra periferikanten mod midten af hver membran (4, 4'), og at hver membran (4, 4') på hver side har en overflade, hvis størrelse i ikke-strakt tilstand hovedsagelig svarer til indersiden af pumpekammeret (5, 7), som dannes af huset 10 (1, 2).

2. Hydraulisk membranpumpe ifølge krav 1, kendetegnet ved, at husene (1, 2) på i og for sig kendt måde er hovedsagelig sfæriske, og at hver membran (4, 4') er fastgj ort langs et diametralplan i det til-15 hørende hus.