JPS611789A - 流動可能物質の配送装置 - 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〕 本発明は流動可能な物質を配送するための装置に関し、
さらに詳細には地下のが一リングした穴から流動可能な
物質を配送するための装置に関するものである。

〔従来の技術〕

・　ぺ、カーに与えられた米国特許４　、３８６　、６
５４号は、弾性固定子の内部に取付けられたらせんねじ
型の回転子を備えている、流動可能な物質のため□ のダウンホールポンプを開示している。このポンプは弾
性固定子の内部に取付けられたらせんねじ型回転子を備
えている駆動手段に連結され、この回転子は地表面から
供給される圧力油によって駆動されるものであ□る。こ
の駆動装置は、ユ且パーサル継手と駆動軸と倉含んでい
る駆動伝達手段によってポンプに連結されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕　一本発明の目的は
構造がよ〕簡単でしかも比較的容易に製造することので
きる、地下のプーリング穴から流動物質を配送するため
の装置を提供することである。

本発明の他の目的は、より信頼できかつぎ一リング穴の
堀さく中にしばしば現われる過酷な作動条件によりよく
耐えることのできる上記型式の装置を提供することであ
る。□ 以下余白 〔問題点を解決するための手段及び効果〕本発明によれ
ば、圧力媒体の供給源と、この圧力媒体により駆動され
るような駆動手段と、前記圧力媒体と前記駆動手段を連
結する通路手段と、前記駆動手段と協同する駆動伝達手
段と、前記駆動手段と前記伝達手段−とによって駆動さ
れるよう配置されたポンプと、このポンプが駆動され走
時に流動可能な物質を入口から出口へ配送するためのポ
ンプ入口とＩンプ出口と、このデンジ出口に連通する配
送通路とを、それぞれ具備し、前記駆動手段とポンプと
は共にらせん回転子とらせん固定子とを備えている回転
排出型のものであシ、前記固定子はハウジングの中に取
付けられ、前記回転子は前記固定子の内部に偏心回転す
るよう取付けられ、前記駆動伝達手段は堅い連結部を備
え、前記ポンプと前記駆動手段の双方の回転子及び固定
子は同じ偏心量を有している、地下のプーリング穴から
流動可能の物質を配送するための装置が提供される。

駆動手段とポンプのそれぞれの回転子と固定子とが同じ
偏心量を有するように構成するという概念により、堅い
駆動伝達手段を用いることができ、そのためにユニバー
サル継手を備えることが避けられる。この可動部分の数
が減少されているより簡単な構成は、より信頼できるも
のであシ、故障の危険を少なくしまたより長期の保守な
しの作動をもたらすものである。

１つの好適な実施態様においてはポンプの作用室容積は
実質的に駆動手段の作用室容積よりも大きい。この装置
は、駆動手段に供給されなければならない圧力媒体の容
積よ〕も大きい容積の流動可能物質をプーリング穴から
配送する。

より小さな容積の圧力流体を用いるということはそれに
比例して圧力の増加が必要となシ、そのため多段階の駆
動手段を用いて各段階間における圧力降下を減少するよ
うにし、それにより駆動手段の各作動部分の漏洩に対す
るシールが比較的容易に行えるものとなる。

ポンプの作用室容積における相対的増加は、回転子及び
固定子を比較的大きならせんピッチとするか、作用室の
横断面積を比較的大きくするか、あるいはこれらを組合
わせるかすることにより得られるものである。

駆動手段の段階の数ＳＡ、ポンプの段階の数Ｓ、、ポン
プの作用室容積ｖト駆動手段の作用室容積Ｖム、駆動手
段の全効率ηＧＡ、ポンプの全効率ηＧムが、式 ％式％ を満足するようにすることが有利である。

これにより、作動中に発生する駆動及びポンプ損失を考
慮して、同じ荷重が隣接する作用室の間のシール縁にか
かるようにすることができる。

駆動手段とポンプの双方の回転子は同じ方向に回転する
ようにされ、その結果駆動手段とポンプの双方を通過す
る物質の流れは同じ方向となる。

これは、駆動手段とポンプの両回転子上に生じた軸方向
の反力を平衡させるように向ける。したがって反力が同
じ大きさであればその結果生じる、軸方向ベアリングに
よって吸収されるべき力は大きく減少されることになる
。

この流れ通路を得る１つの方法は、固定子ケーシングも
しくは回転子ケーシングとこのケーシング用の支持体と
の間に介在す゛る空間分提供することであシ、この手段
によってそこに存在する空間を利用することができそし
てハウジングの直径を増加させることが避けられる。

特にコンパクトな実施態様は、ポンプ及び駆動手段の固
定子を外側及び内側の固定子として配置しかつこれらの
固定子の間で回転させるために取付けられた共通の１つ
の本体によって担持されるよう回転子を配置することに
より、得られる。

配送されるべき流動可能物質の流れ損失を最小にするた
めに、圧力媒体は穴の中に挿入された標準直径の中空管
の形式で圧力媒体通路を通って導びかれるのが好ましく
、それによりこの中空管に比べてより大きな横断面を持
った環状空間が、この流動可能物質のための配送通路と
して、この中空管と穴の内面との間で利用できることと
なる。

さらにこの実施態様は化学的に侵食性の流動可能物質が
穴内面から離れて保持されるという利点がある。

この場合、圧力媒体は中空管とプーリング穴との間の環
状空間を通って駆動手段に供給され、流動可能物質は中
空管を通って配送される。この管の直径はその周囲の状
態に適合するように選ばれる。

圧力媒体は通常加圧作動油であシ、流動可能物質は、地
表よりも下方から抽出され地表に配送される原油のよう
な物質である。

〔実施例〕

本発明は添付図面に示される数個の実施態様を参照して
さらに説明される。

第１図に示す装置は、通路３を通って圧力下の流体を供
給する圧力媒体の地上供給源１を備えている。この通路
は中空管３２の形をしておシ、この中空管３２は組立体
４に向って下方に延びておシ、組立体４は、ハウジング
７と駆動手段５と穴２の底に位置するポンプ６とを含ん
でいる。この穴２にはポーリング穴ライニング９が施さ
れている。

この組立体４はまた、流動可能物質８が埋蔵部からプー
リング穴ライニング９中の開口を通って穴２の中にはい
夛込むような穴２の底とは異った位置に配置することも
できることが理解されるであろう。

詳細には、駆動手段５はらせん固定子ｌｌ内に置かれた
らせん回転子ｌＯからなる。ポンプ６はこの駆動手段５
の下側に置かれ、駆動手段と類似のこのポンプは回転子
１２と固定子１３とを備えている。これら駆動手段とポ
ンプとはハウジング７によって囲まれている。

ポンゾロの回転子１２は駆動手段５の回転子１０に堅く
連結され、回転子１２の下端面は軸方向ベアリング１４
によって支持されている。第１図に見られるように、回
転子ｌＯと固定子１１とは回転子１２及び固定子１３と
同じ偏心量を有しておシ、そのため回転子１０と１２の
双方は作動中に同じ偏心運動を行う。

駆動手段５とボン７°６の作用室１８と１９は同じであ
るが、ポンプ回転子１２とポンプ固定子１３は駆動回転
子ｌＯと駆動固定子１１のピッチの１０倍のピッチを有
している。この結果１回転子の回転毎に、ポンプ６は駆
動手段５に配送される圧力媒体の容積の１０倍の容積を
循環させることになる。その結果として作動中、地表の
高さに放出された物質の量は、ｌの割合の圧力媒体２９
０部分と９の割合の抽出された流動可能物質８の部分と
からなる。

損失のない条件を仮定した場合は駆動手段５はポンプ６
がもたらす圧力の１０倍に加圧されなければならない。

しかし駆動手段５とポンプ６の全体の効率を考慮しかつ
全体の効率の値をそれぞれ７０％と仮定すれば、次の式
に従って、ΔＰムについてΔＰＰの２０倍の値が得られ
る。

ここで、 Ｖム：駆動手段の作用室容積 ■Ｐ：ポンプ作用室容積 ΔＰＡ：駆動手段にわたる圧力差 ΔＰ、：ポングポンたる圧力差 ηＧム：駆動手段の全効率 ηＧＰ：ポンゾの全効率 駆動手段５の作用室１Ｂのシール級を通過する駆動手段
５の全面の圧力降下を解消するために、駆動手段≦はポ
ンプ６０段階数の２０倍の段階を有している。各シール
縁上に作用する圧力の分力はしたがってポンプ６のそれ
、に一致し、そのため駆動手段とポンプとは同じ負荷の
もとに作動することとなる。

第４図に示すように、組立体４において、流動可能物質
８は開口１５を通りてポンプ６の中に流れ、圧力媒体２
９と一緒に開口１６を通ってグーリング穴ライニング９
と中空管３２との間の環状空間３４の中に流れる。この
環状空間は配送通路３３としての働きをす今。開口１５
と１６との間の直接の通路はハウジング７とプーリ′ン
グ穴ライニング９との間に配設されているノぐツキング
１７によって阻止される。

゛　この実施態様においては、駆動手段５及びポンプ６
における回転子１０及び１２のらせんと固定子１１及び
１３のらせんとは、反対の回転方向に配置されている。

軸方向の反力はしたがって累加するものとなる。

他方におい【第２図に示す変更例は同じ回転、方向に延
在するらせんを有する駆動装置５とポンプ６とを具備し
ている。ポンプ６は第１図に示すポンプと同じであるの
で、圧力媒体２９は駆動手段５ｆｔ通って逆の方向、す
なわち底から上方に向って流れるように配される。これ
を行うために、圧力媒体通路３は駆動手段５の作用室１
８を通過しかつこれと平行に通されそして下方から作用
室の中に導かれる。

駆動手段５とポンプ６とにおいて同じ方向の流れを用い
ることにより向き合う軸方向の反力が回転子ｌＯとｌｌ
に加えられることになる。このために回転子１０と１”
１上の軸方向の反力は相互に相殺され軸方向ベアリング
１４への負荷を著しく減少することとなる。この実施態
様は、しかし、依然として駆動手段５の作用室１８をポ
ンプ６０作用室１９から隔離するためシール２０を必要
とする。

第３図に示す実施態様においては、圧力媒体２９は第２
図に示す実施態様のように下方から・駆動手段５に供給
される。この実施態様ではしかし駆動手段５とポンプ６
の配置はノ・ウジング７の中で逆になっておシ、これに
より駆動手段５の作用室１８とポンプ６の作用室１９と
の間のシールは不要となる。この実施態様においては流
動可能物質８は第２図の実施態様におけるよりも高い高
さの開口を通ってプーリング穴ライニング９の中に流入
する。

本発明のもう１つの実施態様が第４図に示されている。

この実施態様においては駆動手段５．／ン７″６及び圧
力媒体のための通路の配列は、第１図に示されている実
施態様と同じである。しかし、ポンプ６のらせん回転子
及び固定子は駆動手段５におけるのと同じ方向であるよ
うになっておシ、そのため流動可能物質８はポンｆ６に
通って頂端から底へと流へ方向転換した後に、ポンプ６
の作用室１９に平行でかつその固定子、とハウジングと
の間に延びている通路２１を通って上方に配送される。

第５図及び第６図は、ポンプ又は駆動手段に用いること
のできる回転子及び固定子のもう１つの装置の横断面図
である。これらの図において同じ部分の符号は第１図か
ら第４図に用いられている符号と同じである。

第５図において、固定子１１．１３はハウジング７の内
部に配置された成形ケーシング２２の形状をしている。

成形ケージング２２とノ・ウジング７のそれぞれの壁の
間に介在する空間が作用室１８と１９に平行に延びてい
る通路３と２１のような通路として利用される。符号２
３と２４で示されるように、圧力媒体２９又は流動可能
物質８は作用室１８と１９とを通って図面の平面に向う
方向へと流れ、通路２１と３とを通って図面の平面から
出る方向に流れる。

第、６図に示すように、これに加えて又はこれに代えて
、回転子１０と１２を支持ケーシング３０に固定したケ
ーシング３１のように構成し、ケーシング３１と支持体
３０との間に介在する空間を通路３もしくは２１として
利用するか、又は回転子１０と１２が中空部分を持つよ
うに構成しこの目的にそうように区画形成された空間を
用いることがまた、可能である。

第７図に示す実施態様においては、駆動手段５とポンプ
６を相互に内側にみれす式とするよう配置す、ることに
より、さらにコンレリトな構門が得・　、′： られる。この場合には、駆動手段は内側固定子１１と共
通回転子２５の内側部分２６とにより形成される。外側
固定子１３と共通回転子２５の外側部分２７とはポンプ
を構成する。

これに加えて、軸方向のシール２８が軸方向ベアリング
１４のために設けられる。圧力媒体２９は中空内側固定
子１１を介して駆動手段５に供給され協同作用室１８を
通って流れる。下方部分においてポンプ６０作用室１９
の中に流入する流動可能物質８はまた、作用室１’１通
って上方に流れる。圧力媒体２９と流動可能物質８とは
共通の出口開口１６ｔ−介してハウジング７から出て行
く。

図かられかるように、特に短小のコンノ９クトな構造が
この配置によって得られる。

第８図はさらに本発明のもう１つの実施態様を示し、こ
の実施態様では、圧力媒体２９は中空管３２を通ってｉ
かれるのに代えて中空管３２とプーリング穴ライニング
９牛の間の環状空間３４を通るようにされ、流動可能物
質８は中空管３２を□通って配送される。図示のように
駆動手段５とポンプ６の配置は第３図に示すような配置
であるが１、′、−）１．、゛・ 図示される□その他の装置の各々はこの実施態様におい
ての使用に適合す□るようになっている。この変更実施
態様は、化学的に侵食性の流動可能物質の場合にポーリ
ング穴ライニング９を保護するという利点がある。中空
管３２をさらに耐腐食性もしくは耐摩耗性の材料で作る
ことはより容易かつより安価であυ、また摩耗、損傷も
しくは腐食し喪場合に中空管３２を取替えることもより
容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置全体の破栽縦断略図、第２．３．
４図は他の実施態様を示す第１図と同様の断面略図、 第５図及び第６図は駆動手段又はポンプの２つの他の実
施態様の横断面図、 第７図は駆動手段とポンプのための共通の回転子を持っ
たさらに他の実施態様の破截縦断略図、第８図は本発明
のもう１つの実施態様の縦断略図である。 １・・・圧力媒体供給源、２・・・テーリング穴、３・
・・通路、４・・・組立体、５・・・駆動手段、６・・
・ポンプ、７・・・ハウジング、８・・・流動可能物質
、１０．１２・・・回転子、１１．１３・・・固定子、
１７・・・バッキング、１８．１９・・・作用室、２１
・・・通路、２２・・・ケーシング、２９・・・圧力媒
体、３２・・・中空管、３４・・・環状空間。 以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧力媒体の供給源と、 前記圧力媒体により駆動されるようになっている駆動手
   段と、 前記圧力媒体供給源と前記駆動手段とを連結する通路手
   段と、 前記駆動手段と協同する駆動伝達手段と、 前記駆動手段と前記伝達手段とにより駆動されるように
   配置されたポンプと、 前記ポンプが駆動される時に流動可能物質を入口から出
   口へと配送するためのポンプ入口とポンプ出口と、 前記ポンプ出口と連通している配送通路と、を具備し、 前記駆動手段とポンプの両者がらせん回転子とらせん固
   定子とを備える回転排出型のものであり、前記固定子が
   ハウジングの中に取付けられ、前記回転子が固定子の内
   部で偏心回転するように取付けられ、 前記駆動伝達手段が堅い連結部を備え、 前記ポンプと駆動手段の両者の回転子と固定子が同じ偏
   心量を有している、 地下のボーリング穴から流動可能物質を配送する装置。 ２、シール手段が固定子ハウジングとボウリング穴の壁
   との間に設けられている特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ３、ポンプの作用容積が駆動手段の作用容積より大きい
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の装置。 ４、回転子と固定子のらせんが同じ方向に配置され、駆
   動手段が多段階駆動手段でありかつポンプよりも多くの
   段階を有している特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、駆動手段の段階数の、ポンプの段階数に対する比率
   が、ポンプの作用室容積の駆動手段の作用室容積に対す
   る比率と、駆動手段とポンプのそれぞれ全効率の逆数と
   の積にほぼ等しい、特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６、駆動手段とポンプの各らせん回転子の回転方向が同
   じであり、駆動手段を通過した圧力媒体とポンプから配
   送された流動可能物質とが、これら回転子の軸線に平行
   な上方に向う流路を有する特許請求の範囲第１項から第
   ５項中の１項に記載の装置。 ７、流れ通路が、らせん固定子ケーシングもしくは回転
   子ケーシングと、固定子ケーシングもしくは回転子ケー
   シングと協同する支持ケーシングとの間に介在する空間
   によって、区画形成される特許請求の範囲第６項記載の
   装置。 ８、ポンプ及び駆動手段の２つの固定子のうちの一方が
   外側固定子として配置されその他方が内側固定子として
   配置され、協同する回転子が、これら固定子の間で回転
   するために取付けられた共通の本体によって担持されて
   いる特許請求の範囲第１項から第５項中の１項に記載の
   装置。 ９、ポンプと駆動手段の固定子が同じ軸方向の長さ以内
   に配置されている特許請求の範囲第８項記載の装置。 １０、圧力媒体通路が穴内部の中空管によって形成され
   、配送通路がこの中空管を取巻く環状空間によって形成
   されている特許請求の範囲第１項から第９項中の１項に
   記載の装置。 １１、配送通路が穴内部の中空管によって形成され、圧
   力媒体通路がこの中空管を取巻く環状空間によって形成
   されている特許請求の範囲第１項から第９項中の１項に
   記載の装置。