JPS63310318A - 油入りケーブルポンプ装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は油入りケーブル用の油供給システムに関するも
のである。

［従来技術］ このようなケーブル内における油圧は、軟鋼またはステ
ンレス金属セルを含んでいる小さい円柱状のタンクのよ
うな油貯′ｉ１ｖを使用してこれまで維持されてきてい
る。

貯蔵室は低圧力タイプ（重力供給装置または可変圧力装
置）か、もしくは高圧力タイプく予め圧力をかけられた
セル、またはガスの圧力が変化できるように多岐雪化さ
れたセルを有する）のいずれかである。

長時間の水中横断は、通常高い圧力貯蔵室を特徴とする
特に深い水中であって、ケーブル内の圧力を常に周囲の
水圧よりも高く維持しなくてはならない場合に高圧力の
貯蔵室が必要である。

水中ケーブルが（例えば船の猫に引っかけられることに
よって）切断された場合、大量の油が失うねれるため、
貯蔵室の容量は次の冷却期間の間十分ではなく、水がケ
ーブル内に浸透する。

ケーブルが完全に切断された慢でも水の侵入を防止する
ために、重要な水中横断用として貯蔵室よりもポンプ装
置を使用することが慣例となっている。ポンプ装置は一
般にかなり大きな蓄積タンク、および一旦ケーブルが冷
却されたら油の流出量を減じるシステムを具備している
。このようなシステムは６０日の間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。

はとんどのポンプ装置の動作は電力供給によって行われ
る。電源に事故があった場合には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、あるいは容器から得
られる圧縮ガスによりて駆動されるポンプを使用するこ
とが慣例となっている。

ＯＦ（油入り）ケーブルのポンプ装置は一般に、真空リ
ークの可能性を避けるためにいわゆる“キヤツト（ｃａ
ｎｎｅｄ　）”モーターポンプ装置（ユニットが密閉さ
れ、′油はモータのロータを通って流れる）を使用する
。これらのポンプは高価であり、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に複雑な制
御システムを必要とする。他方空気駆動ポンプは、油圧
がガス圧力設定用の圧力より低くなったときだけポンプ
動作を行い、この圧力が再び元の状態に達すると同時に
ポンプ動作を停止する。

米国特許出願第４４０５２９２号明ｌｌｌ書には空気作
用でＩｌｌ　ｍされるレイトポンプシステムが記載され
ている。バイ０ット信号を受信するとピストン型のポン
プは１度ストロークを行い、それから次のバイロット信
号を持つ。ポンプは、ポンプサイクル数およびポンプで
移動された流動量を記録するカウンタを備えられている
。しかしながらこれは、非常に不均等な流動流である。

［発明の解決すべき問題点コ 本発明の目的は、気体駆動ポンプの多数の望ましい特性
を利用した油入りケーブルポンプ装置を提供し、従来の
ポンプ装置の欠点をポンプの制御を改善することによっ
て克服することである。

［問題点解決のための手段および作用］本発明の主な特
徴は、油流指示手段と気体供給源圧力制御手段との間を
結合されているＰＬＳ（プログラム可能な論理システム
）のような油流制御手段を有することを特徴とするポン
プ装置の構成にある。

本発明の実施態様の１つは、ケーブルへの制御される油
流（ケーブルが切断される場合等）は、次のポンプスト
ロークを遅延するよりもむしろ、ポンプピストンが往復
運動をする速度を予め定められた流動プログラムに合う
ように調節することによって得られることである。

本発明の別の実施態様は、非常に遅い速度および低い圧
力で気体駆動ポンプを動作することに伴う問題を解決す
ることである。気体はほとんどのビストンストロークの
間、最低限必要な圧力および流れで供給されるが、一度
ピストンがストロークをほぼ完了したことを示す信号が
受信されると、圧力および流動は共に増加されて、＠真
位置を越して空気ピストンを十分に滑らせる。ピストン
が反対方向に動き始めると直ぐに、気圧および流動は再
び通常のポンプ動作が必要とする程度まで、または次の
ストロークの第１部分での空気圧および流動より幾分低
くなるように減少される。このようにして高い空気圧お
よび流動の問、高い油流を補償している。

本発明の別の実施態様は、ピストンロッド上の２つのシ
ールを備えているピストン型の空気駆動ポンプにおいて
、これらのシールの間の至がガスを抜かれた油で満たさ
れていることである。このシール油は、主要ケーブルタ
ンクに貯蔵されているものと同じタイプか、または滑り
をよくするためにより高い粘度を有してもよい。それ故
内部シールのリークがポンプの動作能力に影響すること
はない。制御システムは前記の室における圧力の上昇ま
たは降下を分析し、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に欠陥があるかを決定し、
またどちらが離れて設置された制御センターにこの情報
を送信するように構成されている。

復動式レシプロポンプに対して、条件は幾分違ったもの
となる。これはピストンロッドシールが、ピストンがシ
ールの方へ動くか、シールから離れるかによる流体圧ま
たは真空状態の影響を受けるためである。効果的なシー
ルによって、ポンプが非常に速い速度で動作している限
り通常問題は生じない。ポンプがときどき流体に対する
圧力を維持することだけを必要とされる場合、空気を流
体へ送込む比較的長い期間にわたってシールが真空状態
にさらされる危険性がある。このことは、ポンプ中にキ
ャビテーションを生じ、ポンプで移動された液体を汚染
する。この難題を回避することも本発明の特徴の１つで
ある。

〔実施例］ 第１図は、油２を蓄積タンク３からケーブル４（図示さ
れていない）へポンプで移動する電動キャンドポンプ１
を具備するポンプ装置である。真空ポンプ５はタンク３
中の油２に対して真空状態を維持する。ポンプ１はバイ
パス安全弁６およびポンプ安全弁７を具備している。油
ラインはケーブル安全弁だけでなく、３個のチェック弁
８，９および１０もまた具備している。

第２図において、第１図のキャンドポンプ１（そのバイ
パス安全弁６を備えた）は、窒素または気体駆動ポンプ
２０によって代替されている。ケーブルが加熱されたた
めに圧力が増したとき油をタンクに戻すように動作する
ケーブル安全弁９だけが残っている。

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つ以上の空気／ガスピストンタイプの油ポン
プ２０を有する油ケーブルポンプ装置、圧力制御手段２
２を介してポンプの空気／ガスの入口に結合されている
コンプレッサのような１つ以上の空気／ガス供給源２１
．１つ以上の油入りケーブル４に結合された油用の出口
２４と空気／ガス用の出口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加えるようなタイプのもの
である。

装置は、油流指示手段２５と空気／ガス圧制御手段２２
どの間に相互に結合されたＰＬＳ　（プログラム可能な
論理システム〉のような油流制御手段２６を具備してい
る。

第１図の下部にはいわゆる“流量制限”システムが示さ
れている。このシステムは、ケーブルが冷却されたとき
に油の収縮を補償するためにかなりの流量の油を必要と
する場合、ケーブル遮断後の最初の段階において大量の
流動を許容できる。

２．３時間後に需要は著しく減少され、２つの電動弁１
１および１２の上部の弁１１は閉鎖し、それによって流
量は下方の支流における総流量に制限される。さらに６
乃至１０時間経た後、第２の電動弁１２は、冷却された
ケーブルの切断された末端からの水を防ぐために必要と
される程度まで（油室の大きさにより１時間につき６乃
至３０リツトル）流量制限弁１６を通る流れを制限する
ために閉じられる。

流量制限弁１４および１５は通常、前記電動弁１１およ
び１２と直列して動作される。

このタイプの流量制限システムは、第２図に示された本
発明のポンプ装置には必要とされない。

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駆動気圧を調節することに
よって得られるからである。この動作は、例えばパワー
事故に備えたバッテリーバックアップを有する制御手段
２６によって行われてもよい。

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検知する手段
２７を有し、予め定められた流量ダイアグラムに従うよ
うに制御手段２６を動作する。

低い圧力および弱い流量でも確実にピストンが漬るよう
に、ピストン位置検知装置（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わった瞬間にピスト
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
補うように次の周期の第１部分の期間中制御手段２６に
よって調節される。

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て第１
図に示された技術を使用する場合、図面の下方部分が各
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、ダイアグラムブロック９．２０および
２２に導入しているボートが各ケーブルに対してボート
９−．２０−および２２−によっ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、多数のボート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および液体シリンダ
４２を有する復動式のレシプロポンプ４０が示されてい
る。２つのシリンダのピストン４３および４４はそれぞ
れ、ピストンロッドｔ５で互いに結合されている。ロッ
ドの気体シリンダへの入口にはシール４６があり、液体
シリンダへの入口にはシール４７が設けられている。ピ
ストンロッド上には外部シール６２が設置され、このシ
ールと内部シール４７との間に置いて室６３を制限して
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って往復
的に動作される。使用された空気は出口５０および５１
を通って滑って移動する制御弁（図示されていない）を
介して逃げていく。ポンプで移動される液体は、入口５
２と２つのチェック弁５３および５４を通って液体シリ
ンダへ入っていく。液体は２つの出口５５および５６を
通って２つのチェックバルブ５１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ッド４５を伴って垂直に設置さ
れているなら、図示された装置は以下のように修正して
もよい。

バイパスライン５９は出口ボート５５と５６との間に設
けられる。チェック弁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ャッ
トオフ弁６１はこのチェック弁６０と直列に設置されて
いる。

このポンプの動作は、以下のように説明されるものであ
る。

バイパスライン中の弁６１が開かれる場合、ピストン４
５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、油は下方の苗で
は吸い取られ、一方上方の室の油は取り除かれる。下方
ストロークの間のピストン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、パイパスライン５９を通る流れを制限す
ることによってのみ決定され７る。復動１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（ピストンロッドの体積に等しい）の違いに
よっ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
つのシールの間の至６３をポンプの高圧側面と結合する
ことによっ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、至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ｅ４のレベルまたは圧力
は、シール４７および６２を通るリークを見張る手段６
７によって監視される。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
有するものでもよい。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″供給さ
れている。それ故シール４６゜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
よび派遣を監視することによって継続的にチェックされ
ている。“シール油”の圧力は、そのシールの最大有効
寿命を考鑵した値に設定され、それは大気圧より少し上
か、動作圧力の半分でもよく、優者の場合つのシールは
負荷を分担する。

ピストンロッドを囲む油入り室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４４０５２．９２　、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
するものではないと考えるべきである。

【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簡略図で
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、往復式ポンプを詳細に図示したものである。 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、２５・・
・油流指示手段、２６・・・油流制御手段、４０・・・
ピストン型ポンプ、４３・・・ピストン、４７・・・ピ
ストンロッドシール、６０・・・チェック弁、６６・・
・貯蔵室。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）１つ以上の油タンクと、油タンクに結合された１
   つ以上の気体駆動ピストン型の油ポンプと、圧力制御手
   段を介してポンプの気体入力に結合された１つ以上のコ
   ンプレッサのような気体供給源と、油入りケーブルに接
   続された油出口ならびに気体用の出口と、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
   段とを具備し、ポンプは通常の動作状態において予め定
   められた油圧をその出力に与えるタイプのポンプである
   油入りケーブルポンプ装置において、 油流指示手段と気体圧力制御手段との間を結合されてい
   るＰＬＳ（プログラム可能な論理システム）のような油
   流制御手段を有することを特徴とするポンプ装置。
2. （２）油流制御手段は、指示手段と、各ケーブルの状態
   の制御、監視および比較を行なうための各ケーブルの制
   御手段との間を互いに結合することによって多数のケー
   ブルをサービスしていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のポンプ装置。
3. （３）予め定められた流動ダイアグラムに従って流動制
   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、例えばケーブルの切断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ことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項記載のポンプ装置。
4. （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
   の噴出を行なうことによってピストンの滑動動作が確実
   に行われ、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部分中
   に調節されることを特徴と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。
5. （５）ピストン型のポンプのピストンロッドは、ガスを
   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こ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のポンプ装置
   。
6. （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ポンプのような手段を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第５項記載のポンプ装置。
7. （７）貯蔵室はケーブル油と十分適合しているが、ケー
   ブル油より高い粘性を有する油を含むことを特徴とする
   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. （８）復動式レシプロポンプを具備し、ポンプの２つの
   出口ラインの間のバイパスラインと、動作されるときに
   油を下方の室から上方の室（上方の室はピストンロッド
   側にある）へ移動させ、ポンプを復動式から単動式に変
   化させるチェック弁とを具備し、それによりピストンロ
   ッドシールを備えている室において周囲の圧力より低く
   なることが常に防止されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項記載のポンプ装置。
9. （９）閉じられたときに再びポンプを通常の復動式ポン
   プ動作に切替える弁がバイパスラインの中に設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載のポン
   プ装置。