FR2488339A1 - Submersible ocean pump - with reciprocating bulb contg. air and water chambers, where air is alternately compressed and expanded to drive sea-water through pump - Google Patents

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Abstract

A mechanical assembly is used to form a pump with a simple- or double- effect, and is placed on or below the seabed for the pressurised transport of liqs. or suspensions. The pump includes a mobile reciprocating pear-shaped bulb which contains an elastic membrane sepg. the bulb into a zone contg. water and a zone contg. air. The air zone is alternatively compressed and expanded by the movement of the bulb. The bulb pref. slides vertically on double-acting work cylinders which absorb shock, and is provided with pairs of valves which open and close alternately so the seawater is pump in a desired direction. Used esp. in conjunction with oil drilling, where the pump can be used at depths exceeding 300 metres, for the injection of water or drilling mud, or for transporting hydrocarbons. But also for pumping water or seawater for all applications, e.g. in fire-fighting.

Description

Les eaux profondes des Mers et Océans du Globe, ainsi que son sous-sol, recèlent des matières premières énergétiques, dont on a pris conscience, seulement dans les dernières décades. Malheureusement les pressions qui se developpent à ces niveaux, et qui augmentent d'un bar à chaque 10m.,ne permettent l'accès des humains qu'à une certaine profondeur, très limité quant à la capcité de l'individu d'accomplir un travail de longues haleine. The deep waters of the seas and oceans of the Globe, as well as its subsoil, contain energetic raw materials, which we have become aware of, only in the last decades. Unfortunately the pressures which develop at these levels, and which increase by one bar every 10m., Allow human access only to a certain depth, very limited as to the ability of the individual to perform a long-term work.

Q'il stagisse donc de simples eaux maritimes profondes,dont les pressions pourraient titre capter, dans des ensembles bydro-mécani- que, ce qui permettrait leur transport par conduites forcées pour les faire ressortir sur les côtes terrestres à des hauteurs déterminées, ou d'extraction d'hydrocarbures par puits sous-marins, dans tous ces cas, et d'autres encore,il faut assurer l'absorption et le refoulement de ces fluides simples ou chargés, par des nouveaux types de pompes sous-marines, de conception simple à grand débit, et qui puisse être diriger à distance. Let him therefore train from simple deep maritime waters, the pressures of which could capture, in bydro-mechanical assemblies, which would allow their transport by penstock to bring them out on the terrestrial coasts at determined heights, or d extraction of hydrocarbons by submarine wells, in all these cases, and still others, it is necessary to ensure the absorption and the discharge of these simple or charged fluids, by new types of submarine pumps, of design simple at high speed, and which can be controlled remotely.

Toutes ces oppé@ations doivent être exécuter sur le sol sousmarin, à des profondeurs de centaines de mètres, et cette tendance en matière de recherche et d'exploitation pétrolière s'accentue, car l'on va toujours plus bas, les platformes pétrolières lourdes et immobiles,ayant tendance à être remplacées par des barges et des navires de sondage, et ces dernières étant encore une phase avancée, qui va dans quelques années disparattre, et tout ce passera en profondeur par téléguidage, et rien ne parattra plus en surface. All these oppé @ ations must be performed on submarine soil, at depths of hundreds of meters, and this trend in oil research and exploitation is accentuated, because we are going ever lower, heavy oil platforms and motionless, tending to be replaced by barges and survey vessels, and the latter being still an advanced phase, which will disappear in a few years, and all this will pass in depth by remote control, and nothing will appear more on the surface.

La liaison du puits avec sa base,à mesure que le premier s'éloigne en profondeur est confié à l'électronique, et l'on propose continuellement des nouveaux matériaux de forage, cette émulation étant très bien venu. Mais pour passer "tout en profondeurnil nous manque des pompescar-celles actuelles sont toutes actionner par des moteurs,avec arbres et paliers,qui entrainent des roues et des hèlices,formant des ensembles vulnérables et difficilement contro lables,à des distances de centaines de mètres sous la mer. The connection of the well with its base, as the first moves away in depth is entrusted to electronics, and new drilling materials are continually proposed, this emulation being very welcome. But to pass "everything in depth we lack the pumps - the current ones are all actuated by motors, with shafts and bearings, which drive wheels and propellers, forming vulnerable and difficult to control assemblies, at distances of hundreds of meters under the sea.

Les plus puissantes pompes actuelles qui fonctionnent en immergés, ont un débit de 1,4 m3/s pour une hauteur de 350m.et de 0,22 m3/s pour une hauteur de 1 200,-m. En réalité tout spécialiste peut facilement se rendre compte que les pompes actuelles existantes sur le marché international , n'ont pas été projétés pour fon@
tionner en submersible téléguidé, et qu'elles aient à trafiquer de telles circulations de fluides en continue 24/24 heures. The most powerful current pumps which operate in submerged, have a flow of 1.4 m3 / s for a height of 350m. And 0.22 m3 / s for a height of 1200, -m. In reality any specialist can easily realize that the existing pumps existing on the international market, have not been planned for fon @
operating in a remote-controlled submersible, and that they have to traffic such circulations of fluids continuously 24/24 hours.

La Pompe Submersible Océanique est formé d'un cylindre mobile (4), en forme de poire,qui coulisse sur la verticale,suivant que son poids augmente ou diminue par rapport au volume d'eau déplacé, conformément aux lois d'Archimède. Donc les mouvements d'absorption et de refoulement par les souspapes respectives (9),sont réalisés par le corp de pompe,soutenu par le fait que ce dernier dispose à son intérieur d'une chambre d'air (2),qui se comprime ou se détends, l'ensemble étant compressible-et donc instable, ce qui le fait varier autour de sa position d'équilibre PV.Toutes ces oscillations sont encore régler par 4 verins (IO),qui agissent aussi comme des amortisseurs. The Ocean Submersible Pump consists of a mobile cylinder (4), pear shaped, which slides vertically, depending on whether its weight increases or decreases compared to the volume of water displaced, in accordance with the laws of Archimedes. So the movements of absorption and delivery by the respective subpapes (9), are carried out by the pump body, supported by the fact that the latter has an air chamber (2) inside, which is compressed or relax, the whole being compressible - and therefore unstable, which makes it vary around its PV equilibrium position. All these oscillations are still regulated by 4 jacks (IO), which also act as shock absorbers.

Les pressions qui s'exercent en plongée, sur la couche d'air (2) contenu dans la poire sont sensiblement égales à celles que subissent au même niveau la calotte extérieure supérieure du corp de pompe. Comme il existe des multiples variantes de formes et d'aménagements de ces P.S.O.,et celà en fonction de l'emplacement sous-marin,pression à atteindre, nature des fluides,débits à sa tisfaire, etc.,etc.,ci inclus 4 planchas d'exemples :
Pl.I-4,Fig.1. Vue d'ensemble d'un groupe de P.S.O. par 200m.The pressures exerted when diving, on the layer of air (2) contained in the pear are substantially equal to those experienced at the same level by the upper outer cap of the pump body. As there are multiple variants of forms and arrangements of these PSOs, and this depending on the submarine location, pressure to be achieved, nature of the fluids, flow rates to be satisfied, etc., etc., included herein 4 example planchas:
Pl. I-4, Fig. 1. Overview of a group of PSOs per 200m.

de profondeur de fond.bottom depth.

Pl.II-4,Fig.2-4; Coupes en montée et en descente de P.S.O., par fond maritime de 200m.,montées sur fondation en béton préfabriqué, et raccordements à des canalisations rigides. Pl. II-4, Fig. 2-4; Sections up and down of P.S.O., by sea bottom of 200m., Mounted on precast concrete foundation, and connections to rigid pipes.

Pl.III-4,Fig.5-8; Coupes et Plans de P.S.O.,articulées,pour fluides simples,par fond maritime de 50-80m.,et refoulement par colonne centrale, servant aussi de point d'appui. Pl. III-4, Fig. 5-8; Articulated sections and plans of P.S.O., for simple fluids, by seabed of 50-80m., And delivery by central column, also serving as a fulcrum.

Pl.IV-4,Fig,9-11; Coupes et Plans de P.S.O.,pour satisfaire des débits importants par fond de 100m..Appui de l'ensemble sur pilier central,refoulement par conduites articulées,sur rotule universelle,avec 4 bouches d'aspiration,autant de refoulement,et 4 verins amortisseurs. Pl. IV-4, Fig, 9-11; PSO cross-sections and plans, to satisfy high flow rates at the bottom of 100m. Support of the assembly on central pillar, delivery by articulated pipes, on universal ball joint, with 4 suction outlets, as much delivery, and 4 damping cylinders .

Par ordre chronologique les P.S.O.,disposent des éléments suivants; 1. Ventil de purge d'air; 2. Reservoir d'air figuré en descente et en compression Ac,et en remontée et en décompression -4d) 3. Membrane flexible de séparation air-eau; 4. Cylindre mobile en forme de poire; 5. Mat d'appui; 6. Commande d'action des verins amortisseurs; 7.Presse-étoupe; 8.Dispositifs électroniques; 9. Soupapes; 10.Cylindre verin; 11.Piston verin; 12.Appui verin; 13. Rotule d'articulation; 14.Canalisations; 15. Fondation béton; 16.RaccordemenX articulés.  In chronological order the P.S.O., have the following elements; 1. Air purge fan; 2. Air tank depicted in downward and Ac compression, and upward and decompression -4d) 3. Flexible air-water separation membrane; 4. Movable pear-shaped cylinder; 5. Support mast; 6. Action control of the shock absorbing cylinders; 7.Gland packing; 8.Electronic devices; 9. Valves; 10. Cylinder cylinder; 11. Cylinder piston; 12. Cylinder support; 13. Joint ball; 14.Channels; 15. Concrete foundation; 16.Articulated connections.

La plus grande qualité des P.S.O. est que les actions d'absorption et de refoulement, sont obtenus par les mouvement du corp de pompes (4),qui est rendu compressible et instable,par la couche d'air (2), qui se trouve à son sommet. Donc pour fonctionner,n'a nus ayant ni piston,roue ou hélice à entrainer par arbre, les B.S.O, n'ont besoin d'aucun mateur d'accompagnement.  The highest quality of P.S.O. is that the actions of absorption and repression, are obtained by the movements of the body of pumps (4), which is made compressible and unstable, by the layer of air (2), which is at its top. So to operate, having no piston, wheel or propeller to drive by shaft, the B.S.O, do not need any accompanying mateur.

Ce nouveau type de pompe,a toutes les qualités pour fonctionner en immergé 24/24 heures, car elle ne craint ni la fatigue, ni la panne. En plus la simplicité de sa mécanique, rend très facile son action à distance,et en celà elle pourra servir, dans tous les processus exécutés en sous-marin, par ilots indépandents, sans cordon ombilical avec la surface maritime. This new type of pump, has all the qualities to operate in submerged 24/24 hours, because it fears neither fatigue nor breakdown. In addition the simplicity of its mechanics, makes it very easy its action at a distance, and in this it can be used, in all the processes executed in submarine, by independent islands, without umbilical cord with the maritime surface.

Mais les possibilités d'action des P.S.O.,sont bien plus vastes, et ci inclus quelques points:
1. Absorption et refoulement du sol ou du sous-sol sous-marin, de fluides de densités,température,viscosités,etc.,simples ou chargés, pour le stockage de ces produits aux différents niveaux (hauteurs), des terres immergés ou émergés.But the possibilities for action of the PSOs are much wider, and some points are included:
1. Absorption and discharge of soil or underwater subsurface, fluids of densities, temperature, viscosities, etc., simple or charged, for the storage of these products at different levels (heights), from submerged or emerged land .

2. Exécution de puits de forage et d'exploitation pétrolière, dirigée à distance,pour les parties concernant les injections d'eau, de boue et transport d'hydrocarbures,pour des profondeurs maritimes dépassant 300m.,sous les glaces du Pôle Nord ou en toute région maritime, innaccessible aux humains. 2. Execution of drilling and oil wells, remotely directed, for the parts concerning water injections, mud and transport of hydrocarbons, for sea depths exceeding 300m., Under the ice of the North Pole or in any maritime region, inaccessible to humans.

3. Fourniture d'eau industrielle maritime sous pression,direc- tement ou par stockage,aux industries portuaires ou litorales. 3. Supply of industrial maritime water under pressure, directly or by storage, to port or coastal industries.

4. Lutte contre l'incendie des puits de forage,bateaux sinis trés, en pleine mer ou dans les ports. 4. Firefighting of wells, sinis boats, at sea or in ports.

5. Developpement des industries de la mer,pisciculture,désalinisation de l'eau de mer, etc.. 5. Development of sea industries, fish farming, desalination of sea water, etc.

6. Transport de fluides simples sous pression,pour l'alimentation de bassins de retenus terrestres à des hauteurs H=30-40m., pour la production d'électricité, par décharge hydrolique.  6. Transport of simple fluids under pressure, for the supply of land-based reservoirs at heights H = 30-40m., For the production of electricity, by hydraulic discharge.

Claims (10)

R E V E N D I C A T I O N S.R E V E N D I C A T I O N S. 1. Ensemble mécanique permettant le transport sous pression de fluides maritimes simples ou chargés,existant à l'approche,sur le scl ou dans le sous-sol sous-marin,formant une pompe à simple ou double effet, caractérisé par le fait,qu'elle comporte un cylindre mobile en forme de poire (4),ayant à son intérieur un reservoir d'air (2),séparé de l'eau par une membrane élastique (3),qui se comprime ou se détend, suivant que le poire monte ou descend, 1. Mechanical assembly allowing the transport under pressure of simple or loaded maritime fluids, existing on approach, on the scl or in the underwater subsurface, forming a single or double effect pump, characterized by the fact that '' It comprises a movable pear-shaped cylinder (4), having an air reservoir (2) inside, separated from the water by an elastic membrane (3), which compresses or expands, depending on whether the pear goes up or down, 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la poire (4),coulisse sur la varticale, en s'appuiant sur une colonne verticale pleine ou creuse (5),servant d'ossature d'appui simple ou aussi de canalisation suivant variante, 2. Device according to claim 1, characterized in that the pear (4) slides on the varticale, resting on a solid or hollow vertical column (5), serving as a simple support frame or also pipeline according to variant, 3.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la poire (4) dispose à son sommet d'un ventil de purge (1) et à sa base d'un nombre paire de soupapes (9), destinées aux oppérations d'absorption et de refoulement,celles-ci s'ouvrant alternativement.  3. Device according to claim 1, characterized in that the pear (4) has at its top a purge ventilator (1) and at its base a pair number of valves (9), intended for operations d 'absorption and repression, these opening alternately. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la poire (4),coulisse encore sur la verticale en s'appuiant sur des verins à double effet (10-11),qui lui servent aussi d'amortisseurs de choc et d'excitation,pour revenir de ses positions d'oscillation extrème, 4. Device according to claim 1, characterized in that the pear (4), still slides vertically by pressing on double-acting cylinders (10-11), which also serve as shock absorbers and of excitement, to return from its positions of extreme oscillation, 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la poire (4) coulisse le long du mat central (5) a l'aide d'un presse étoupe (7),ou sur 7es conduits de verins à double effet (10-11)suivant d'autres multiples varantes, existant à cet effet, 5. Device according to claim 2, characterized in that the pear (4) slides along the central mast (5) using a cable gland (7), or on 7th double-acting jack conduits ( 10-11) according to other multiple variants, existing for this purpose, 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la tige centrale (5) et les verins a- mortisseur (10-11), sont reliés à la base par une rotule articulée (13),ou sont directement attachés (sans articulation), suivant la profondeur qu'on veux atteindre, fonction des courants locaux à la base, et autres multiples éléments.  6. Device according to claim 2, characterized in that the central rod (5) and the a-mortisers (10-11), are connected to the base by an articulated ball joint (13), or are directly attached (without articulation), depending on the depth you want to reach, depending on the local currents at the base, and other multiple elements. 7. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les ouspapes (9) sont actionnées par des dispositifs électroniques (8) ,inclus dans une armature cylin- drique, dotée aussi de reservoirs pneumatiques et @@droliques,ali- mentés en air eau du reservoir;central (2), quand celui-ci se trouve sous pression, par des conduits reservés a cet effet (6).  7. Device according to claim 3, characterized in that the valves (9) are actuated by electronic devices (8), included in a cylindrical frame, also provided with pneumatic and @@ drolic tanks, supplied in air water from the tank; central (2), when the latter is under pressure, by dedicated ducts (6). 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'ensemble s'appui sur une fondation en béton préfabriqué, fixé au sol (15), et d'où partent les canalisations de liaison (14), avec la surface du niveau maritime moyen, cu celte terrestre. 8. Device according to claim 6, characterized in that the assembly is supported on a precast concrete foundation, fixed to the ground (15), and from which the connecting pipes (14) leave, with the surface of the medium sea level, terrestrial celt. 9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la rotule (13) d'appui, est doublée d'une demi sphère flexible, permettant la liaison articulée avec les canalisations sous-marine de distributior; des fluides sous pression (16). 9. Device according to claim 6, characterized in that the ball joint (13) of support, is doubled with a flexible half sphere, allowing the articulated connection with the submarine distributior pipes; pressurized fluids (16). 10. Dispositif selon les revendications 1-9, caractérise par le fait que cet ensemble formant une pompe, n'a pas besoin de moteur d'entrainement mécanique, les mouvements d'absorption et de refoulement étant réalisés par les oscillations ci; ccrp de pompe poire (4), sous la pression variable des fluides existante au fond des mers et océans.  10. Device according to claims 1-9, characterized in that this assembly forming a pump, does not need a mechanical drive motor, the absorption and discharge movements being carried out by the oscillations ci; pump pear pump (4), under the variable fluid pressure existing at the bottom of the seas and oceans.
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