JPH0524729B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、油入りケーブルの油供給システムで
使用されるポンプ装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来このようなケーブル内における油圧は軟鋼
またはステンレススチールの金属セルを含んでい
る小さな円柱状のタンクのような油貯蔵室を使用
して維持されている。

油貯蔵室は重力供給型の装置または可変圧力装
置のような低圧力型の装置、または高圧力型の装
置（予め圧力を与えられいるセル、或いはガス圧
力が変化できるように多岐管化されているセルを
備えている装置）いずれかとして構成されてい
る。

長い水中ケーブルでは通常高い圧力の貯蔵室を
必要とする。特に深い水中では、ケーブル内の圧
力を周囲の水圧よりも高く維持して水の浸透を防
止する必要があるので高圧力の貯蔵室を必要とす
る。

水中ケーブルは例えば船の錨に引掛けられて切
断されることがあり、その場合には大量の油が流
出し、ケーブル内の油圧が低下して水がケーブル
内に浸透することを防止する必要がある。

重要な水中ケーブルでは、ケーブルが完全に切
断された場合にも水のケーブル内への浸透を防止
するために多くの場合貯蔵室ではなくポンプ装置
を使用している。ポンプ装置は一般にかなり大き
な貯蔵タンクを有し、ケーブルが最初に冷却され
るまでは多量の油を供給し、一旦ケーブルが冷却
された後の油の量を減少させるようなシステムを
備えている。このようなシステムは60日間はケー
ブルを水の浸透から保護するように設計されてい
る。

このようなポンプ装置とほとんどは電力供給に
よつて動作される電動ポンプを使用しており、電
源に事故のあつた場合にもケーブルを保護するた
めに、電動ポンプの補助としてジーゼルエンジン
発電機を具備したポンプ装置を設けるか、または
容器内に貯蔵された圧縮ガスによつて駆動される
ポンプが通常使用されている。

油入りケーブルのポンプ装置は一般に漏洩の可
能性を避けるために密閉されて油がモータのロー
タを通つて流れるいわゆる“キヤンド（canned）
モータ”ポンプ装置を使用している。

［発明の解決しようとする課題］ このようなキヤンド（canned）モータ”ポン
プ装置は高価であり、予め設定した限度内に油圧
を維持するために動作の開始および停止時に複雑
な制御システムを必要とする。さらに前記のよう
なケーブルの切断時には非常に広範囲に油供給量
の制御を行う必要があるためポンプ自体の制御だ
けでそれを行うことができず、複雑な分路と弁の
制御システムが必要である。

第１図はそのようなポンプ装置の一例を示して
いる。油２は貯蔵タンク３からケーブル４（図示
せず）へ電動式のキヤンドモータポンプ１によつ
て送られる。真空ポンプ５は貯蔵タンク３中の油
２に対して真空状態を維持する。キヤンドモータ
ポンプ１はバイパス安全弁６およびポンプ安全弁
７を有している。油ラインはポンプ安全弁７の外
に３個のチエツク弁８，９，１０も備えている。

このポンプ装置はさらに図の下部に示された油
の流量制御手段を備えている。これはケーブルが
油を供給して冷却する場合に油の収縮を保証する
ために可成の流量の油を必要とする場合や、ケー
ブルの切断後の最初の段階においては大量の油の
供給を許容し、その後には必要量は著しく減少す
るのに対応する制御を行うものであり、電動弁１
１，１２と流量制限弁１４，１５の直列装置から
なる２つの分路が並列に形成されており、チエツ
ク弁１７を通つてケーブル４に接続されている。
ケーブルの切断後の最初の段階においてはまず２
つの分路によつて大量の油を供給し、次に２、３
時間後には必要量を減少させるために上部の電動
弁１１を閉鎖して下方の電動弁１２を通る通路の
みに総流量を制限する。さらに６乃至８時間後に
ケーブルの切断された末端からの水の侵入を防ぐ
程度まで（油室の大きさに応じて１時間に６乃至
30リツトル程度）流量を制限するように下方の電
動弁１２も閉じて流量制限弁１６を通る流れだけ
に減少させる。

このような複雑な油流制御手段を使用するの
は、キヤンドモータポンプ自体ではこのような広
い変化範囲の流量制御を行うことができないため
に弁を使用した並列の分路を制御するシステムを
使用しなければならないのである。

この発明の目的は、上記のような多数の弁を使
用した流量制御装置を使用することなく広い変化
範囲の流量制御を行うことができるポンプ装置を
得ることを目的とするものである。

［課題解決のための手段および作用］ この目的は、気体駆動ピストン型の油ポンプを
使用し、この油ポンプに圧力制御手段を介して気
体を供給し、その気体流の供給を流制御手段によ
つて制御するポンプ装置によつて達成される。

本発明のポンプ装置は、１個以上の油タンク
と、油タンクに結合された油出口が油入りケーブ
ルに接続された１個以上の油ポンプと、油流指示
手段とを具備している油入りケーブルポンプ装置
において、 油ポンプは、気体シリンダおよび油圧シリンダ
を具備し、両シリンダのピストンロツドが結合さ
れて気体シリンダに供給される気体圧力の制御に
よるピストンの往復運動によつて通常の動作状態
において予め定められた油圧の油を前記油出口か
ら出力する気体駆動ピストン型の油ポンプであ
り、この油ポンプの気体シリンダの気体入口に気
体圧力制御手段を介して気体を供給する気体供給
源と、前記油流指示手段と前記気体圧力制御手段
との間に結合されている油流制御手段とを具備し
ているとを特徴とする。

気体駆動油ポンプは供給される気体の圧力およ
び供給時間の制御によつて非常に広い範囲で供給
量を変化させることが可能である。したがつて、
この油ポンプに気体圧力制御手段を介して気体を
供給し、その気体流の圧力を流量制御装置によつ
て制御すれば前記のような複雑な弁を使用しない
でもプログラム可能な論理システム（PLS）のよ
うな流量制御装置によつて制御することによつて
前記のようなケーブルの切断を含む種々の状態に
対応することのできるポンプ装置を得ることがで
きる。

本発明の１実施態様においては、油入りケーブ
ルにおけるケーブルの切断等を予め定められた圧
力降下によつて検知する手段を有しており、切断
された場合には次のポンプストロークを遅延させ
るのではなく、ピストンの往復運動の速度を予め
定められた流動プログラムにしたがつて調整する
ことによつて行われる。

本発明の別の実施態様においては、非常に低い
圧力および弱い流れでもポンプを動作させる手段
を備えている。気体はピストンストロークのほと
んどの期間は最低限必要な圧力および流量である
が、ピストン位置検出器によつてそのストローク
の終端付近にあることを検出した瞬間にピストン
を滑らせる動作に十分な短い時間中気体の噴出を
行うことによつてピストンの滑動動作を確実に行
なわせ、ピストンが反対方向に動き始めると直ち
に再び最低限必要な圧力および流量に戻すことに
よつて確実に動作できるようにしている。

本発明のさらに別の実施態様においては、ピス
トンロツドは、油圧シリンダの油の入つている室
に隣接する室を限定する２つのシールを具備して
いる。この室内にはガスが抜かれたシール油が限
られた圧力に維持されている。このシール油は主
ケーブルタンクに貯蔵されているものと同じタイ
プか、またはそれより高い粘度のものであること
が好ましい。これによつて内部漏洩がポンプの動
作能力に悪影響を及ぼすことがなくなる。制御シ
ステムは漏洩の生じた場合に前記の室内の圧力を
分析し、またポンプの動作からの別のデータを使
用して２つのシールのどちらかに欠陥があるかを
決定する。また離れて設置されている制御センタ
ーにこの情報を送ることもできる。

［実施例］ 第２図は、第１図のキヤンドモータポンプ１の
代りに窒素等の記載で駆動されるポンプを使用し
ている本発明の１実施例のポンプ装置を示してい
る。第１図のバイパス安全弁６も除去されている
が、ケーブルが加熱されて圧力が増加したとき油
をタンクに戻すために動作させるケーブル安全弁
９は残されている。

第２図は、１つ以上の油タンク３および油タン
ク３に結合された１つ以上の気体ピストン型の油
ポンプ２０を有する油入りケーブルポンプ装置、
圧力制御手段２２を介して油ポンプの気体入口に
結合されているコンプレツサのような１つ以上の
気体供給源２１、１つ以上の油入りケーブル４に
結合された油出口２４および気体出口２３、およ
びピストンストロークカウンタまたは流量計のよ
うな油流指示手段２５を示している。ポンプはは
その通常の動作状態において予め定められた油圧
をその出口に生成する。

装置は油流指示手段２５と気体圧力制御手段２
２との間に相互に結合されているプログラム可能
な論理システム（PLS）のような油流制御手段２
６を具備している。

この第２図に示されたポンプ装置は前記第１図
に示された従来のキヤンドモータポンプ１の場合
のような流量制限システムを使用する必要はな
い。これは制御された流れがポンプ２０の速度を
監視し、油の好ましい流れを実現するように駆動
気体圧力を調節するからである。この動作は例え
ば電源故障に備えてバツテリバツクアツプ手段を
有する制御手段２６によつて行われてもよい。

この装置は、例えばケーブルの切断等による油
入りケーブル４における予め定められた圧力降下
を探知する手段２７を有し、予め定められた流量
ダイアグラムに従つて制御手段２６を動作させ
る。

低い圧力および弱い流量でも確実にピストンが
滑るように、ピストン位置探知装置（図示されて
いない）が設置されており、この装置は制御手段
２６を介してピストンがほぼその上方へのストロ
ークが終つた瞬間にピストンが滑るのに十分な空
気を短時間噴出させる。空気圧および流量は、こ
の空気の噴出の間の付加的な油の流れを捕うよう
に次の周期の第１部分の期間中制御手段２６によ
つて調節される。

第１図および第２図は１個だけのケーブル用の
ポンプ装置を図示したものである。複数のケーブ
ルに対し第１図に示された技術を使用する場合、
図面の下方に示した部分を各ケーブルに対して重
複して設ける必要がある。第２図の場合には、気
体駆動ポンプ２０は、他のケーブルへの油圧を減
少することなく、“流量制限特性”を得るために
各ケーブルに対して１個づつ使用されなくてはな
らない。第２図において、ブロツク９，２０およ
び２２に導入しているポートが各ケーブルに対し
てポート９′，２０′および２２′によつて重複さ
れてもよいことが図示されている。

しかしながら、複数のケーブルを制御し、継続
的にそれらの状態を比較するために、多数のポー
ト２０，２０′；２２，２２′；，２５，２５′；
２７，２７′を有する１個の制御手段２６を使用
することが可能である。

第３図において、気体シリンダ４１および油圧
シリンダ４２を有する復動式のレシプロポンプ４
０が示されている。２つのシリンダのピストン４
３および４４はそれぞれ、ピストンロツド４５で
互いに結合されている。ピストンロツド４５の気
体シリンダへの入口にはシール４６があり、油圧
シリンダの入口にはシール４７が設けられてい
る。ピストンロツド４５上には外部シール６２設
置され、このシール６２と内部シール４７との間
に室６３が限定されている。空気ピストン４３
は、空気を空気の入口６９から所望の圧力でピス
トンスライド装置６８を介して、空気の入口４８
および４９の中に導入することによつて往復的に
動作される。使用された空気は出口５０および５
１を通つて滑つて移動する制御弁（図示されてい
ない）を介して排出される。ポンプで移動される
油は、入口５２と２つのチエツク弁５３および５
４を通つて油圧シリンダへ入つていく。油は２つ
の出口５５および５６より２つのチエツクバルブ
５７および５８を介して汲み出される。

仮に、ポンプ４０が第３図に示されているよう
に垂直に延在しているピストンロツド４５を伴つ
て垂直に設置されているなら、図示された装置は
以下のように構成される。

バイパスライン５９は出口ポート５５と５６と
の間に設けられる。チエツク弁６０により、油は
シリンダー室の下方から上方へだけ移動できる。
もし本発明のこの特性が不必要ならば、弁は閉じ
られるように最終的にシヤツトオフ弁６１がこの
チエツク弁６０と直列に設置されている。

このポンプの動作は、以下のとおりである。

バイパスライン中の弁６１が開くことができる
場合、ピストン４５が下方に移動するときのポン
プ動作は全く行われない。これは油が室の下方か
ら上方に移動するだけであり、シール４７は高い
正圧の下に維持されるためである。

ピストン４５が上方に移動される場合、油は下
方の室ではチエツク便５４を介して充填され、一
方上方の室の油は出口ポート５５から排出され
る。下方ストロークの間のピストンの油供給動作
は実際なくなるが、ピストンの上方および下方の
圧力は同じなので、この方向へのピストン運動は
高速で行われる。ポンプ動作が再び得られる速度
は、バイパスライン５９を通る流れを制御するこ
とによつてのみ決定される。これによつて復動式
ポンプは単動式ポンプに切替わる。僅かなポンプ
動作は、ピストンの動作領域（ピストンロツドの
体積に等しい）の違いによつて下方ストロークで
得られる。このことは、シール４７が下方ストロ
ーク開始直後に全ポンプ圧力にさらされることを
意味する。

ピストンシール６２および４７を通る真空リー
クは、２つのシールの間の室６３をポンプの高圧
側面と結合することによつて防ぐことができる
が、この解決方法は外部シール６２上に必要のな
い圧力を加え、結果的に少量の油漏れを起こすた
め望ましいものではない。

シール４７を通る空気リークを防ぐために、室
６３はライン６５を介して貯蔵室６６から供給さ
れた“シール油”６４で満たされるとよい。油６
４のレベルまたは圧力は、シール４７および６２
を通るリークを監視する監視手段６７によつて監
視される。シール油はケーブル油と同じタイプの
油でもよいし、滑りを良くするために高い粘性を
有するものでも良い。しかしながらシール油は、
完全にケーブル油と適合しなければならない。

装置が、説明されたタイプの空気ポンプを多数
備えている場合、これらのポンプは全て上記の単
動式ポンプのように動作する個々のポンプからの
“シール油”を供給されている。それ故シール４
６，６２および４７を通る真空リークは、全ての
ポンプに対する全ての動作条件のために避けるこ
とができる。さらに“シール油ポンプ”からのシ
ール油を供給されたポンプが全て動作するときの
シールの状態は、“シール油”ラインにおける圧
力および流量を監視することによつて継続的にチ
エツクされている。“シール油”の圧力は、その
シールの最大有効寿命を考慮した値に設定され、
それは大気圧より少しでもよく、或いは動作圧力
の半分でもよい。後者の場合シールは負荷を分担
する。

ピストンロツドを囲む油入り室６３を有すると
いう特徴は、空気およびガスのケーブル中への侵
入を防止するために、米国特許出願第4405292号
明細書および第3963383号明細書に示されるよう
な単動式ポンプと共に利用されることができると
考えられる。

上記に詳細に説明された本発明の実施例は、単
なる例示に過ぎないものであり、また本発明の技
術的範囲を制限するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は電動ポンプを使用するポンプ装置の概
略図であり、第２図はこの発明の１実施例のポン
プ装置を示し、第３図は往復式ポンプの詳細な構
造を示す。 ３……油タンク、４……油入りケーブル、２１
……気体供給源、２２……気体圧力制御手段、２
５……油流指示手段、２６……油流制御手段、４
０……ピストン型ポンプ、４３……ピストン、４
７……ピストンロツドシール、６０……チエツク
弁、６６……貯蔵室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 油タンクと、油入口が油タンクに結合され、
   油出口が油入りケーブルに接続されている油ポン
   プと、油流指示手段とを具備している油入りケー
   ブルポンプ装置において、 油ポンプは、気体シリンダおよび油圧シリンダ
   を具備し、両シリンダのピストンロツドが結合さ
   れて気体シリンダに供給される気体圧力の制御に
   よるピストンの往復運動によつて通常の動作状態
   において予め定められた油圧の油を前記油出口か
   ら出力する気体駆動ピストン型の油ポンプであ
   り、 この油ポンプの気体シリンダの気体入口に気体
   圧力制御手段を介して気体を供給する気体供給源
   と、 前記油流指示手段と前記気体圧力制御手段との
   間に結合されている油流制御手段とを具備してい
   ることを特徴とする油入りケーブルポンプ装置。 ２ 油流制御手段は、各ケーブルの状態の制御、
   監視、および比較を行うために前記指示手段と各
   ケーブルの制御手段との間を結合することによつ
   て複数のケーブルをサービスしている特許請求の
   範囲第１項記載のポンプ装置。 ３ 予め定められた流動ダイアグラムにしたがつ
   て油流制御手段の動作を開始するために、油入り
   ケーブルにおけるケーブルの切断等による予め定
   められた圧力降下を検知する手段を有する特許請
   求の範囲第１項または第２項記載のポンプ装置。 ４ ピストン位置検知器を具備し、低い圧力およ
   び弱い流れでもピストンがそのストロークの終端
   付近にある瞬間にピストンを滑らせる動作に十分
   な短時間の気体の噴出を行うことによつてピスト
   ンの滑動動作が確実に行なわれ、また気体圧およ
   び流量はこの気体噴出中に付加的な油流を補償す
   るために次のサイクルの第１の部分中に調節され
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載のポン
   プ装置。 ５ 油ポンプのピストンロツドは、ガスが抜かれ
   た貯蔵室の油がその内部で限られた圧力に維持さ
   れている室を定めている２つのシールを具備して
   いる特許請求の範囲第１項記載のポンプ装置。 ６ 貯蔵室の圧力またはレベルを維持し、２つの
   シールの状態を監視する手段を有する特許請求の
   範囲第５項記載のポンプ装置。 ７ 貯蔵室はケーブル油と十分に適合している
   が、ケーブル油より高い粘性を有する油を含んで
   いる特許請求の範囲第５項または第６項記載のポ
   ンプ装置。 ８ 復動式ポンプを具備し、ポンプの２つの出口
   ラインの間のバイパスラインと、動作されるとき
   油を下方の室から上方のピストンロツド側の室へ
   移動させ、ポンプを復動式から単動式に変化させ
   るチエツク弁を具備し、それによつてピストンロ
   ツドシールを備えている室において周囲の圧力よ
   り低くなることが防止されている特許請求の範囲
   第１項または第２項記載のポンプ装置。 ９ 閉じられるときに再びポンプを通常の復動式
   ポンプ動作に切り替える弁がバイパスライン中に
   設けられている特許請求の範囲第８項記載のポン
   プ装置。