JPS62291483A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、明の詳細な説明 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、その浸油を海
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、ガスは成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、従来技術のこのパターンは油田を利益のあがるよ
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
妃洋上ブ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、油井を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
在がブラットフオ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徴が、実際には
出口ポートにおけるガス成分が成る値（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忠のようなポンプで
さえも、ガス成分を成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は出しこれを本土に
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堤供するに
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する
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、萌述のポンプ装置は本発明の好適なｌ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ボートと入口ボ
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ボートに接続され、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
マー現象が生ずるのを回避している。

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近接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す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
ふたつの一室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である。

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の入口ボート１６と供給ポート１７
に接続しである。

室６および８のそれぞれの上端には停止装置が設けであ
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とに連結しである。

これらはそれぞれ、下向きに作用する戻しばねで制御さ
れる大口弁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。

前述の内部の弾性限＠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）で機械的に補強しである。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・・・が設けである。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小するように選定し
てあり、かつ相互に同心で、タンクの赤道面に平行に配
設しである。

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限＠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ｌの内面に完全にはり付（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りしりの作用
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の状態となる府に、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・
・入口ボート、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・・人口管路、２４・・供給管
路、２５．２５’　　・・入口弁、２８．２６’　　・
・供給弁、２７・・中央部分、２８・・布、２９．３０
゜（ほか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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する内部の弾性隔
   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　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を球形としたことを特徴とするポ
   ンプ装置。 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ボー
   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　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　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　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小
   するものとしたことを特徴とするポンプ装置。