JPH0826854B2 - ポンプ装置 - Google Patents

ポンプ装置

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JPH0826854B2
JPH0826854B2 JP62142417A JP14241787A JPH0826854B2 JP H0826854 B2 JPH0826854 B2 JP H0826854B2 JP 62142417 A JP62142417 A JP 62142417A JP 14241787 A JP14241787 A JP 14241787A JP H0826854 B2 JPH0826854 B2 JP H0826854B2
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elastic diaphragm
pump device
distribution box
pump
tank
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ビットリオ・コッキ
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009—Special features
    • F04B43/0081—Special features systems, control, safety measures
    • F04B43/009—Special features systems, control, safety measures leakage control; pump systems with two flexible members; between the actuating element and the pumped fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B43/10—Pumps having fluid drive
    • F04B43/113—Pumps having fluid drive the actuating fluid being controlled by at least one valve
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポンプ装置、ことに多量の気体および固体物
質粒子または汚染物粒子を包含する異成分混合物を効率
よく圧送せしめることにより、海洋油田を一層効率よく
コスト安に開発することを可能にするポンプ装置に関す
る。
近年、海洋油田の合理的な開発の問題を解決すること
がますます急務となって来ている。
当該技術の現状では、この開発の従来の作業パターン
は、原油すなわち一般的には油、ガス、水および雑多な
沈殿物によって構成される混合物を洋上プラットフォー
ムに持ち来たらし、ここで相分離を行ない、その後油を
海底パイプラインを介して陸上にポンプ輸送するか、ま
たはタンクに貯蔵しておき、これをタンカーで本土に輸
送することである。一方、ガスは或る場合には貯槽に再
注入するか、場合によっては別の特別なパイプラインを
使って本土へ輸送している。
上述のことから、従来のこのパターンは全くやっかい
で複雑なものとなっていた。ことに、複数本のパイプラ
インを必要とすること、また、原油の分離、処理のため
の面倒な重量のかさむシステム類を収容するために大型
の洋上プラットフォームの使用を常に必要とすることか
ら、このことが云えるのである。
他方、従来技術のパターンは原油の利益のあがるよう
に開発することを許容するものではない。すなわちこの
ような油田は、技術的な理由と経済的な理由との両方か
ら洋上プラットフォームの建設および運用に問題が生ず
るような海域に位置するからである。代表的な例として
は、油井に深海域に建設する場合があげられる。このよ
うな深海域で固定的なプラットフォームを用いることは
財務上禁止的なこととなる。または極地の海に油井を建
設する場合があげられる。このような場合には氷山の存
在がプラットフォームの建設および運用をコスト高で複
雑なものとする。
上述の油田の開発のための合理的な解決策、すなわち
プラットフォームをなくしてしまうことを可能とする解
決策としては、原油、すなわち分離、処理しない異成分
混合物であって一般に多量の固体物質粒子ないしは雑多
な沈殿物やガスを含む原油を、採油口附近の海底に設け
たポンプ装置によって本土に向けて直接にポンプ輸送す
ることからなるものとなろう。
事実、このような解決策は、どのような種類のプラッ
トフォームをも必要とすることがないので、投費額から
ばかりでなく運用のコストでも可成りの節減を可能とす
るものである。これはたった１本のパイプラインだけで
輸送が実行できるという利点のためである。さらに、こ
の解決策が手軽に実行できるということは、油田が特別
な海域にあるため今まで開発されなかったり、従来技術
ではも早利益をあげることができないと思われ放棄され
ていた油田でも、容易に開発することを可能とするもの
である。
ところが不幸なことに、上述の解決策を実行にうつす
ためには、多量の遊離ガスの存在の下でしかも固形物質
粒子の割合が一定しない異成分混合物を扱うことのでき
るポンプ装置が必要であるにもかかわらず、そのような
ポンプ装置が存在しなかったのである。
事実、がんじょうで異成分混合物内に存在する固体物
質粒子を容易に扱い得る遠心ポンプが海洋における使用
に理想的なポンプであると考えられていたが、実際には
出口ポートにおけるガス成分が或る値（容積で約30％以
上の値）をこえた時には全く機能しなくなる。このよう
な値のガス成分が存在する場合には、容積型の回転ポン
プ、たとえばスクリューポンプを用いるが、このような
ポンプの作動はガス量が多い場合および一般的に生ずる
ように海底において短い時間間隔で厄介な稼働性能を必
要とせしめるような固体物質粒子が存在する場合にはコ
ストが許容しがたい程増大してしまうので問題なのであ
る。固体物質粒子を押し流してゆくのにはピストン型ポ
ンプの利用に問題がある。すなわちピストン型ポンプで
はその機能がシール部材の寿命で制約を与えられている
からである。
従来技術ではまた液圧交換ポンプが知られている。こ
のポンプではエラストマー材料で出来た隔膜が液圧駆動
油から、扱おうとする液体を分離しているが、液体を効
率よく圧送するように意図的に設計されたこのようなポ
ンプでさえも、ガス成分を或る程度含む混合物に対して
用いることはできない。何故ならば、圧送しようとする
混合物によって占められている部屋の内壁に隔膜が接近
する動きの間も、ガスポケットはそのまま残っており、
これがポンプ作用に有害な容積として作用して所要の高
圧縮比を達成することを妨げることを避け得ないからで
ある。
以上をまとめると、原油を海洋の油井から取り出しこ
れを本土に直接に輸送することを可能とするポンプ装置
は現在のところ存在しないのである。
本発明の目的は正に、上述の欠点をなくし、多量のガ
スおよび固体物質粒子を含む異成分混合物であっても効
率よく圧送することを可能とするポンプ装置を提供する
にある。この目的はふたつの容器またはタンクを包含
し、そのそれぞれの内部に弾性隔膜を配設してこの弾性
隔膜で仕切られた一方の圧送製品のための室を入口管路
と供給管路との両方に接続し、他方の室の液圧駆動流体
に通ぜしめたポンプ装置において、前記ふたつの容器ま
たはタンクを相互に完全に同一の形状のものとし、これ
ら容器またはタンクのそれぞれを、その中間部分に固定
した周縁部からその中心部分に向かうにつれ厚さが減ず
る内部の弾性隔膜によってふたつに仕切り、このように
して形成された前記容器またはタンクの圧送製品用のふ
たつの室をいずれもそれぞれ入口弁および供給弁を介し
て前記入口管路および供給管路に接続し、液圧駆動流体
のための前記ふたつの室を分配ボックスを介してポンプ
に接続したこと、および前記分配ボックスを自動的に切
替える装置を設けたことを特徴とするポンプ装置により
達成される。
弾性隔膜の形状は、ポンプ作用中、これがまず周縁の
厚味の厚い領域において容器の内壁にくっつくようにな
り、最後にその中央の領域までもが供給弁のある容器内
壁にくっつくようになり、これによりガスポケットが形
成されないように、従って有害な容積がゼロとなるよう
に保証し、この結果として液体であるかガスであるかを
問わず原油の完全送り出しを保証するのである。
他方、前述のポンプ装置は本発明の好適な１実施例に
よれば一般に深海の海底で作動せしめるものであるの
で、上述のふたつの容器すなわちタンクは、高い液圧に
耐えるのに最も都合のよい球形の形状とされている。
これに用いられる分配ボックスは４路３位置型のもの
であり、この分配ボックスのふたつの端部位置では上述
のふたつのタンクはそれぞれポンプの供給ポートと入口
ポートと、またはその逆、に接続されており、またこの
分配ボックスの中間位置ではそれぞれふたつのタンクの
相互連結部とポンプ供給および入口ポートに接続され、
これにより油圧をバランスさせ、切換時にウォーターハ
ンマー現象が生ずるとを回避している。
この分配ボックスの切替えはさらに、ふたつのタンク
または容器のそれぞれに設けた接近型またはメカニカル
型の停止装置により自動的に行なえるようにする。この
停止装置は、弾性隔膜が、吸込んだ原油によって押され
てその中央部分がタンクの内壁に完全にはり付いてしま
った時ごとに、その位置を切替えるのである。
従って、この弾性隔膜に、より大きな機械的強度を賦
与する目的で、本発明の他の特徴によれば前記弾性隔膜
に直線的に変化する厚味を与えるほか、天然材料（綿）
か合成材料で作った布をこの弾性隔膜内に埋設しておく
のである。
最後に、作動工程中におけるこの隔膜の形状安定性を
増させて、その変形が、容器またはタンク本体にこの隔
膜を取付ける平面に垂直な対称軸線に関して常に対称的
であるようにするため、またこれによりこの隔膜の最適
の作動を確保し、引いては装置全体の最適の作動を確保
するため、本発明のさらに他の特徴によればこの隔膜
に、互いに同心で容器またはタンク本体にこの隔膜を取
付ける平面に対して平行に、１組の金属リングを配設す
るのである。この組をなす金属リングは、周縁部から隔
膜の中心に向かってだんだんと減ずる断面積を有するも
のとする。
以下、本発明を添付図面に例示したその好適な実施例
について詳述する。
図面において符号１および２はふたつの容器またはタ
ンクを示す。これらのタンクは互いに完全に同一であ
り、全体的に球形をしており、それぞれその赤道面では
内部の弾性隔膜４または４′の縁部３または３′を支持
している。このようにして、圧送しようとする原油のた
めのふたつの室５または７、および液圧駆動流体のため
のふたつの室６または８が画成されている。
タンク１の室６の上部部分はダクト９によって４路３
位置分配ボックス11の一方の支路10に接続されている。
他方の支路12はダクト13を介してタンク２の対応する室
８の上部部分に接続してある。分配ボックス11の他のふ
たつの支路14および15はそれぞれポンプ18の入口ポート
16と供給ポート17に接続してある。
室６および８のそれぞれの上端には停止装置が設けて
ある。これはこのタンクの本体内に設けた適宜の空洞19
内に収容されており、戻しばね21で制御されるスイッチ
20で構成されている。このスイッチは弾性隔膜４または
４′の中央部分27に協働して、分配ボックス11の切替え
を制御する制御装置22の励起のための電気回路を閉成す
る。
ふたつの室５および７はその最下部分に対応して、圧
送しようとする原油のための入口管路23とこの原油を送
り出す供給管路24とに連結してある。これらはそれぞ
れ、下向きに作用する戻しばねで制御される入口弁25ま
たは25′および上向きに作用する戻しばねによって制御
される供給弁26または26′を介している。
前述の内部の弾性隔膜４または４′はまた周縁部３か
ら中央部分27に向かうにつれ減少する厚味を有するもの
とし、さらにこれを内部に埋設した綿または合成材料製
の布28（第４図参照）で機械的に補強してある。さら
に、この弾性隔膜の変形中の形状安定性を増すために、
この弾性隔膜には複数の金属リング29,30,31,32,33・・
・が設けてある。これらの金属リングはその横断面積が
上記の順で次第に減少するように選定してあり、かつ相
互に同心で、タンクの赤道面に平行に配設してある。
このような断面の特性および形状のため、弾性隔膜４
または４′は第４図に略示するように変形する。すなわ
ち実線で示した最終位置から鎖線34,35で示した中間位
置へと変形してゆく。圧送時にはこの弾性隔膜４′はま
ずその厚さの厚い周縁領域に対応してタンク２の内面に
はり付いてゆき遂にはその中央領域27が供給弁26′に対
応してはりついてゆき、製品が液体であるかガスである
かにかかわりなく、これを完全に出してしまうことがで
きる。
本発明装置の作動の様子は明らかである。
第１図に例示した状態から始めて、タンク２の室８内
に液圧流体を供給するポンプ18によりタンク１の室６内
に発生する負圧は、原油を弁25を介してタンク１の室５
へと取り入れる一方、タンク２の室７内に収容されてい
る原油を弁26′を介して供給管路24へと追い出す。原油
が室５内を完全に一杯にした時、そして弾性隔膜４がタ
ンク１の内面に完全にはり付くようになったとき、スイ
ッチ20が閉成して、分配ボックス11を第２図に示す状態
に切替え、これによりふたつのタンクの作用が入れかわ
ってサイクルがくりかえされるのである。すなわち今度
はタンク１から原油を追い出しタンク２内へ原油を入れ
るのである。他方、この分配ボックス11の切替えは、第
２の状態となる前に、第３図に示す中間状態となる。こ
の状態では室６および８内の圧力を均等化し、これによ
りウォーターハンマー現象を回避するのである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のポンプ装置の略図的な断面図、第２図
は第１図に示された分配ボックスを他の端部位置にある
状態で示す分配ボックスの断面図、第３図は中間位置に
ある状態で示す分配ボックスの断面図、第４図は第１図
に示すポンプ装置の弾性隔膜の変形の様子を示す部分拡
大断面図である。 1,2……容器またはタンク、3,3′……縁部、4,4′……
弾性隔膜、5,6,7,8,……室、９……ダクト、10……支
路、11……分配ボックス、12……支路、13……ダクト、
14,15……支路、16……入口ポート、17……供給ポー
ト、18……ポンプ、19……空洞、20……スイッチ、21…
…戻しばね、22……制御装置、23……入口管路、24……
供給管路、25,25′……入口弁、26,26′……供給弁、27
……中央部分、28……布、29,30,31,32,33……金属リン
グ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−14882（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−103113（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−151101（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭29−1361（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ふたつの容器またはタンクを包含し、その
    それぞれの内部に弾性隔膜を配設してこの弾性隔膜で仕
    切られた一方の圧送製品のための室を入口管路と供給管
    路との両方に接続し、他方の室を液圧駆動流体に通じせ
    しめたポンプ装置において、前記ふたつの容器またはタ
    ンクを相互に完全に同一の形状のものとし、これら容器
    またはタンクのそれぞれを、その中間部分に固定した周
    縁部からその中心部分に向かうにつれ厚さが減ずる内部
    の弾性隔膜によってふたつに仕切り、このようにして形
    成された前記容器またはタンクの圧送製品用のふたつの
    室をいずれもそれぞれ入口弁および供給弁を介して前記
    入口管路および供給管路に接続し、液圧駆動流体のため
    の前記ふたつの室を分配ボックスを介してポンプに接続
    したこと、および前記分配ボックスを自動的に切替える
    装置を設けたことを特徴とするポンプ装置。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のポンプ装置に
    おいて、前記容器またはタンクに球形としたことを特徴
    とするポンプ装置。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載のポンプ装置に
    おいて、前記分配ボックスが４路３位置型のものであっ
    て、そのふたつの端部位置においては前記ふたつの容器
    またはタンクの液圧駆動流体用の室がそれぞれ前記供給
    ポートおよび入口ポートへまたはその逆に接続されてい
    る一方、その中間位置においては前記ふたつの室は前記
    供給ポートおよび前記入口ポートに互いに連通している
    ことを特徴とするポンプ装置。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項記載のポンプ装置に
    おいて、前記の分配ボックスを自動的に切替える装置
    が、前記ふたつの容器またはタンクのそれぞれの中に設
    けられた近接型またはメカニカル型の停止装置から成
    り、この停止装置が、前記分配ボックスの切替えのため
    のスイッチ装置を励起せしめるため前記内部の弾性隔膜
    の中心部分に協働するようにしたことを特徴とするポン
    プ装置。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項記載のポンプ装置に
    おいて、前記弾性隔膜に、これに埋設した天然材料また
    は合成材料で作った布をそなえさせたことを特徴とする
    ポンプ装置。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項記載のポンプ装置に
    おいて、前記弾性隔膜に、互いに同心で前記容器または
    タンクの中間において前記弾性隔膜を取付けた平面に平
    行な１組の金属リングを設け、これらの金属リングを、
    前記弾性隔膜の周縁部から中心部に向かうにつれ横断面
    積の減少するものとしたことを特徴とするポンプ装置。
JP62142417A 1986-06-11 1987-06-09 ポンプ装置 Expired - Lifetime JPH0826854B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT20758A/86 1986-06-11
IT20758/86A IT1189160B (it) 1986-06-11 1986-06-11 Dispositivo perfezionanto di pompaggio,particolarmente adatto a comprimere fluidi in alti fondali

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JPS62291483A JPS62291483A (ja) 1987-12-18
JPH0826854B2 true JPH0826854B2 (ja) 1996-03-21

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ID=11171633

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JP62142417A Expired - Lifetime JPH0826854B2 (ja) 1986-06-11 1987-06-09 ポンプ装置

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US (1) US4755111A (ja)
EP (1) EP0250026B1 (ja)
JP (1) JPH0826854B2 (ja)
AU (1) AU603104B2 (ja)
CA (1) CA1307700C (ja)
DE (1) DE3777888D1 (ja)
DK (1) DK167034B1 (ja)
IT (1) IT1189160B (ja)
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