(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入側入口（１０）を有する吸入側、及び放出側出口（２０）を有する多相ポンプを操作する方法であって、これにより固体を含む多相混合物がポンピングされ、
ａ．前記多相混合物を放出側分離チャンバ（４５）内にポンピングする工程と、
ｂ．前記放出側分離チャンバ（４５）において、液相及び固相から気相を分離させる工程と、
ｃ．前記放出側分離チャンバ（４５）内において、前記固相から前記液相を分離させる工程と、
ｄ．前記固相を除去した前記液相の部分を、前記吸入側に供給する工程と
ｅ．前記液相の前記吸入側への供給は、内部に弁（５５）が配置された再循環ライン（５０）により実行され、前記弁（５５）は、起動後、安定的な運転が達成されるとポンピング動作を開始し、前記多相混合物の圧力を増加させる目的のために閉じる工程と、
を含み、
前記液相のための前記放出側出口（２０）とは別個の気体放出出口（６１）により、前記気相は、前記放出側分離チャンバ（４５）から、前記液相とは別個に除去される、
方法。
【請求項２】
前記放出側分離チャンバ（４５）内に分離された前記固相が、前記放出側分離チャンバ（４５）から除去されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記固相は、回転弁、若しくはサイクロンセパレータにより連続的に除去されるか、又は弁、液体スラグ、若しくはインスペクションフラップにより非連続的に除去されること
を特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記固相から分離させた前記液相が、前記吸入側へと調節しながら供給されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記液相が、前記放出側分離チャンバ（４５）から、前記放出側分離チャンバ（４５）から分離したリザーバ（９０）内に搬送され、前記リザーバ（９０）から前記吸入側へと供給されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記固相から分離された前記液相が、前記吸入側へと供給される前に濾過されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
液相が前記多相ポンプに断続的に供給され、前記固相を除去する目的のために前記放出側分離チャンバ（４５）に導入されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記液相が回収され、その後前記放出側分離チャンバ（４５）に断続的に導入されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記固相が、センサー制御又は回転機能により、前記放出側分離チャンバ（４５）から除去されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記液相の前記吸入側への供給は、起動時に完全に開いている弁（５５）が内部に配置された再循環ライン（５０）により実行されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記液相の前記吸入側への供給は、動作パラメータによってその直径が調節される、弁（５５）が内部に配置された、再循環ライン（５０）によって実行されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
吸入側入口（１０）を有する吸入側、及び放出側出口（２０）を有し、内部で液相が気相から分離される圧力側分離チャンバ（４５）、及び内部を通じて分離された液相が前記吸入側に供給される再循環ライン（５０）を備える、多相ポンプ（１）により、固体を含む多相混合物をポンピングするための装置であって、少なくとも１つの沈殿チャンバ（８０）が前記圧力側分離チャンバ（４５）内に配置され、その内部で固相が前記液相から分離され、前記沈殿チャンバ（８０）から分離したリザーバ（９０）が、固体から分離された液相のために形成され、これは前記再循環ライン（５０）と接続され、そして、前記液相のポンピングを調節するための弁（５５）が、前記再循環ライン（５０）の上流、又は内部に配置され、前記分離された気相のための別個の気体放出出口（６１）が、前記圧力側分離チャンバ（４５）内に形成されることを特徴とする、装置。
【請求項１３】
前記沈殿チャンバ（８０）は、その上に溢流が形成されるか、内部に経路（９６）が形成される、隔壁（９５）により、前記リザーバ（９０）から分離されることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
フィルターが、前記再循環ライン（５０）の上流に配置されていることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記圧力側分離チャンバ（４５）は、前記多相ポンプ（１）とは別個のハウジング（１００）内に配置されることを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
低流速区域（８２）が、前記圧力側分離チャンバ（４５）内に形成されることを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
上昇カラム及び／又はＵ字型パイプ区分が、前記多相ポンプ（１）の前記吸入側入口（１０）の上流に配置されることを特徴とする、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記分離された固相のための別個の閉鎖可能な放出出口（８５）が、前記圧力側分離チャンバ（４５）内に形成されることを特徴とする、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記放出出口（８５）にサイクロンセパレータ、回転弁、及び／又は制御弁が装着されることを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記沈殿チャンバ（８０）が前記放出側出口（２０）に接続されることを特徴とする、請求項１２〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］  本発明は、固体を含む多相混合物をポンピングする、吸入側入口及び放出側出口を有する多相ポンプを操作する方法に関する。本発明はまた、吸入側入口及び放出側出口を有する多相ポンプにより、固体を含む多相混合物をポンピングするための装置に関し、これは内部で液相が気相から分離される放出側分離手段と、内部を通じて液相が吸入側へと移送される再循環ラインとを備える。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］  特に、炭化水素の抽出、すなわち、石油及び天然ガスの抽出に関し、非常に不規則な組成を有する物質の混合物が抽出される。純粋な気体成分を有する流れと、１００％流体の成分の流れとが交互に存在し得る。抽出の各段階の持続時間、又は多相混合物の組成を予測することは不可能である。多相混合物のポンピングの前に、個別の相を互いに分離させること（すなわち、セパレータ内で、気相及び液相を互いに分離させること）は原理的には可能であり、これによって気相又は液相のみが各ポンピング手段に移送される。このような方法は、装置及び流通面における高い費用をもたらす。
【０００３】
［０００３］  上流のセパレータを排除するために、一般的に多軸スクリューポンプにより動作する、いわゆる多相ポンプが利用されている。
【０００４】
［０００４］  ハウジングにより囲まれた、少なくとも１つの供給スクリューを備える、多相スクリューポンプ及びポンプを操作するためのポンピングプロセスが、ＷＯ  ９４／２７０４９  Ａ１より既知である。ハウジングは少なくとも１つの吸入スタブ、及び少なくとも１つの放出スタブを有し、吸入媒体は連続的な低パルス流として、スクリュー軸と平行に搬送され、放出スタブにおいて連続的に放出される。液相の気相からの分離は、圧力チャンバにおいて生じる。放出側において、分離した液相の液体容積の一部が吸入領域に分配されて、再循環させられ、よって循環内に保持されて、密封及び冷却をもたらす。分離の目的のため、放出側において媒体の流速は低減する。恒久的な液体の循環をもたらすために、圧力チャンバ内の十分な深さにおいて、液体バイパスラインが配置される。バイパスライン接続部は、ポンプハウジングの下部に配置される。
【０００５】
［０００５］  とりわけ炭化水素に対する需要が高まってきており、容易に到達可能であり、生産性の高い抽出部の大部分が利用された状況にある。したがって、多相混合物中において、生産性がより低く、固体の割合がより高い堆積物がますます利用されるようになってきている。加えて、いわゆる水圧破砕法によって既に破砕された堆積物をより長く利用する、又は亀裂の形成により岩層への気体及び液体の全体的な浸透を増加させるための努力がなされてきた。これはまた、ポンピングすべき多相混合物内における固体の割合の増加につながる。
【０００６】
［０００６］  固体の割合が増加するに伴い、先行技術の装置は、再循環ラインの深い配置により、低流速の区域において底部へと沈降した固体もまた再循環し、これがスクリュー及びポンプハウジングの摩耗の増加につながる、という問題を有している。再循環ラインがこのような固体物質によって詰まるという危険性も存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ  ９４／２７０４９  Ａ１
【発明の概要】
【０００８】
［０００７］  先行技術のこのような不利益を回避する又は低減させることができる、方法及び装置を提供することが、本発明の目的である。本発明に従い、主クレームの特徴を有する方法、及び従属クレームの特性を有する装置によって、この目的は達成される。本発明の有利な構成及び追加的な実施形態が、従属クレーム、記載される説明、及び図面において、開示される。
【０００９】
［０００８］  吸入側入口、及び放出側出口を有し、固体を含む多相混合物をポンピングする、多相ポンプを操作するための、本発明による方法により、多相混合物が放出側分離チャンバにポンピングされ、分離チャンバ内で気相が液相及び固相から分離され、更に分離チャンバ内において液相が固相から分離され、一方においてスクリューポンプ内の空隙を塞ぎ、他方において圧縮熱の排除を促進するため、固相を除去された液相の一部を吸入側に移送する。液相を固相から分離することは、可能な限り固相を除去された液相を使用して、再循環させ、スクリューを潤滑化させ、かつ多相ポンプ内の圧縮熱をそこから移送させて、多相ポンプの可動部の摩耗を低減させるという、利益を有する。熱の除去が均一化され、更に固体粒子が恒久的に循環し続けないようにする。固相及び液相の分離は、いくつかの工程で実行することができ、これにより、多数の分離工程の各段階において、可能な限りにおいて、固体粒子が再循環ラインに達しておらず、吸入側に移送されていないことを確認することが可能である。
【００１０】
［０００９］  本発明の更なる実施形態において、分離チャンバ内で排除された固相が、分離チャンバ外へと移送される。ここで、分離装置内における送り込み条件、及び流れ条件が、沈殿した固相の放出を直ちに可能にしないことが、特に有益である。分離チャンバは、別個のモジュール、ポンプハウジングの区画、又はポンプハウジング自体と一体化され得る。
【００１１】
［００１０］  例えば、固相は分離チャンバ内の流れにより、又は回転弁（rotary vale）、若しくはサイクロンセパレータにより連続的に移送され得、ここで固相が液相の出口を通じて分離チャンバから出ないことを確実にする。例えば、制御弁により、ポンプ動作中に意図的に生じさせた液体スラグにより、又はインスペクションフラップ（inspection flap）により、分離チャンバから固相を連続的に排除することが可能である。多相ポンプの通常動作中において、液相の量が、分離チャンバ内で回収された固相をそこから移送するために不十分である場合、回収された固体粒子をそこから搬送するために十分な液相を供給するために、液体スラグの形成（すなわち、液相の流れの送り込み）がポンプ管理工程に意図的に挿入されてもよい。
【００１２】
［００１１］  液相の出口とは別個の気体出口により、気相が、液相とは別個に分離チャンバから排除され得るため、圧力の増加に伴ってポンピングされる炭化水素の別個の搬送が実現され得る。加圧された気相（存在する場合）が液相及び固相と共に搬送されることが意図されない場合、多相ポンプによるポンピングの後に放出側の相分離が実行され、これによりポンプによる圧力の増加と同時に、ポンピングされる媒体の分離及び相分離が行われる。
【００１３】
［００１２］  再循環させる液体の量を必要に応じて調節するため、固相から分離された液相の、吸入側への供給は、例えば、ポンピングされる多相流れの組成に関する測定値の関数として、規則的な方法で実行されてもよい。また同様に、分離チャンバ内の液相及び固相（存在する場合）の割合、及びしたがって、再循環させる液相の量も必要に応じて調節できるようにするために、気体の分離チャンバからの排除を規則的な方法で行うことも可能である。
【００１４】
［００１３］  液相は、分離チャンバから、分離チャンバとは別個のリザーバへと搬送され、このリザーバから再循環バイパスに、したがって吸入側に搬送される。分離した液相をリザーバに通過させることにより、再循環の更なる均質化が可能になるが、これは固相を除去された液相が分離手段の補充分として回収及び保存され得るためである。したがって、送り込まれる流れの変動が循環に直接影響せず、したがって、スクリューポンプの潤滑、密封、又は熱除去のいずれにも影響しない。
【００１５】
［００１４］  固相を除去された液相は更に、不必要な粒子を隔離させておくために、再循環の前に濾過されてもよい。
【００１６】
［００１５］  分離させた固相を除去する目的のため、液相は多相ポンプに断続的に搬送され、分離チャンバに導入され得る。断続的な供給は、吸入側に位置する主要送り込み媒体（すなわち、多相混合物）によるか、又は分離及び回収された放出側の液相から除去されたものであり得、よって既に処理された液相（すなわち、固相部分を除去された液相）が放出側から（例えば、リザーバ側から）、吸入側へと断続的に搬送されて、分離チャンバ内に回収された固相を搬送することができる。液相の回収は、例えば、少なくとも上昇区分を有し得る供給パイプの好適な構成によって入口側で生じてもよく、これにより下方に配置された区分の中の液相が多相ポンプに向かう流れの中の気相により移動させられる。
【００１７】
［００１６］  分離チャンバから固相を搬送するために、例えば、センサーを使用して充填レベルによって除去を開始してもよく、あるいは、分離チャンバからの固相の除去は時間制御に基いて行われてもよい。センサーの値により、液体スラグは、固相の除去が必要に応じて行われ得るように、液体スラグが生成されるか、又は回転弁が起動されてもよい。センサー制御により、他の除去メカニズムも同様に開始されてもよい。
【００１８】
［００１７］  吸入側への液相の供給は、起動時に完全に開く場合がある少なくとも１つの弁が内部に構成された、再循環ライン又は再循環バイパスにより行われる。このようにして、装置の負荷のない起動が可能となる場合があり、これはシステム起動時の抵抗の低減及びエネルギーの節約につながる。起動後、かつ安定的な動作点に達した後、弁が閉じてポンピングプロセスが開始され、所望の圧力レベルが達成されるまで、多相ポンプ内の多相混合物の圧力を増加させることができる。所望の圧力レベルに達した後、動作パラメータに応じて再循環ライン内の弁の直径が調節され、条件変化に従ってシステムを調節することを可能にする。したがって、例えば、ポンプ内に存在する熱の除去を可能にするため、多相ポンプの加熱が検出される際に、弁の直径が拡大され得る。ポンピングされた多相混合物の液体部分が十分である場合、システムの効率性を改善するために、弁の直径が低減し得る。
【００１９】
［００１８］  吸入側入口及び放出側出口を有する多相ポンプにより、固体を含む多相混合物をポンピングするための、本発明による装置は、内部で気相から液相を分離する放出側分離手段と、内部を通じて分離された液相が吸入側へと移送される再循環ラインとを有し、内部で固相が液相から分離される、分離手段内に形成された少なくとも１つの沈殿チャンバをもたらし、沈殿チャンバは出口に接続され、沈殿チャンバとは別個のリザーバが固相から分離した液相のために形成され、これは再循環ラインに接続されている。
【００２０】
［００１９］  分離手段内に沈殿チャンバが形成され、これは特に、液相及び固相の、重力による分離を可能にする。この沈殿チャンバは、分離手段の低流速領域内に構成され、固相を液相から効果的に分離することを可能にする。分離手段は、分離チャンバとして形成することができ、これはポンピングされる多相混合物の流速を低減させる。沈殿チャンバはひいては、分離チャンバの一部、又は分離手段の特別な区分である。慣性による分離を生じさせるため、例えば、サイクロンガイドなど、液相から固相を分離するための他の分離手段もまた可能である。リザーバは沈殿チャンバとは分離しており、固相から分離された液相を受けるように形成されているが、この区画は流れの動態に対する障壁により形成される必要はなく、リザーバはまた沈殿チャンバの上の領域に位置し、液相内にある固相物質が沈殿チャンバ内に沈み得ることを確実にしてもよい。
【００２１】
［００２０］  本発明の一実施形態は、隔壁により分離チャンバをリザーバから分離させ、隔壁の上方に溢流が形成されるか、その内部に経路が形成される。リザーバはしたがって、沈殿チャンバへの物理的障壁をもたらすことができ、それにより、沈殿チャンバ内で高い流速又は乱流が生じるときに、沈殿チャンバ内でのみ沈殿した固相の再懸濁が生じ、固相粒子がリザーバに到達しない。隔壁内に経路が存在してもよく、これは、充填レベルに応じてリザーバに分離させた液相を供給することを可能にするため、制御された方式で開閉することができる。隔壁が溢流を有する場合、沈殿チャンバ内に存在する液相及び固相は最小限であり、最小体積の液相及び固相が沈殿チャンバ内に存在する場合のみ、再循環が生じる。
【００２２】
［００２１］  分離が不完全であった固体粒子を保持するために、再循環ラインの上流にフィルターが配置されてもよい。
【００２３】
［００２２］  分離手段の内部において、多相ポンプにより圧力の増加が頻繁に生じるため、液相の供給を制御するために、再循環ラインの上流又は内部に弁が配置されてもよい。液相が再循環する時間及び量は、弁により制御することができる。
【００２４】
［００２３］  分離させた気相のための別個の気体出口が、分離手段内に形成されて、気相を別個に除去することを可能にし得る。したがって気体出口は液相及び固相の出口よりも有利に、高く配置される。
【００２５】
［００２４］  分離手段は、多相ポンプとは別個のハウジング内に配置されてもよく、これは分離手段が複数の多相ポンプに接続されている場合に特に有利である。多相ポンプのポンプハウジングの外側の分離手段と並列に接続された複数の多相ポンプの場合、個別のポンプが修理目的のためにオフにされてもよい。更に、構成費用を削減するために、この方法により標準的な多相ポンプを単純に改造設置してもよい。多くの場合において空間的制約が存在し、それにより一体化した分離手段を有する大容積の多相ポンプが実現できないことがある。気相を液相から分離させ、液相を固相から分離させるために、分離手段内に低流速ゾーンが形成され、ポンプを出る多相混合物の流速が低減し、低流速ゾーンにおいて流速は有利にゼロに近づき、個別の相の分離を可能にし、かつ促進する。
【００２６】
［００２５］  上昇カラム及び／又はパイプのＵ字型カラムが多相ポンプの入口前に配置されてもよく、液相は入口の上流のパイプ内に回収されてもよく、その後気相により特定の圧力レベルが達成されるときに、多相ポンプ内に推進され得る。分離手段内に位置する液相及び固相は、液体スラグの使用によりそこから搬送され、加えて、ポンプハウジング又は分離手段内に位置する加熱された物質の交換により熱の除去が行われ、これは、非常に大きな気体成分を有する多相混合物をポンピングする、ポンプの機能に良い効果をもたらす。
【００２７】
［００２６］  分離された固相の、別個の閉鎖可能な放出開口部が、分離手段内に形成されてもよく、この放出開口部は、液相及び気相（存在する場合）がその内部を通じて搬送される放出開口部とは異なる。放出開口部は、サイクロンセパレータ、回転弁、及び／又は制御弁を装着されてもよく、沈殿チャンバ内に堆積した固相を、分離装置から、ポンピング機能を阻害しない範囲で可能な限り除去できるようにする。
【００２８】
［００２７］
本発明の実施形態は、添付の図面を参照し、以下でより詳細に記載される。以下が示される：
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ポンプの概略的な断面図を示す。
【図２】分離手段の概略的な断面図を示す。
【図３】図２による分離手段と接続されたポンプを示す。
【図４】分離手段の変形例を示す。
【図５】１つの分離手段を備えるポンプの並列構成を示す。
【図６】１つの分離手段を備えるポンプの並列構成を示す。
【図７】１つの分離手段を備えるポンプの並列構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［００２８］  図１において、多相ポンプ１として構成される、固体を含む多相混合物をポンピングする装置が描写される。多相ポンプ１はハウジング５を有し、内部に入口スタブ１１を有する入口１０、及び放出スタブ２１を備える放出出口２０が構成されている。一対のスクリュー３０がハウジング内に構成され、これはポンプハウジング３２内に取り付けられている。スクリュー３０は、二軸複流スクリューとして構成され得、ここで流れの向きは、スクリュー３０の中央から外側に移動することができる。したがって、ポンピングされた、固体を含む多相混合物は、入口１０を介してスクリュー３０へと中央に向かって搬送され、よっていわゆる吸入チャンバがスクリュー３０に向かって形成される。この実施形態において、吸入チャンバがスクリュー３０を囲うものとして示される。多相混合物はスクリュー３０の中央から、描写平面から外側に向かって両側にポンピングされ、そこからスクリュー３０を囲むポンプハウジング３２と共にスクリュー３０を包囲する圧力チャンバ４０へと到達する。
【００３１】
［００２９］  ハウジング５は、スクリュー３０の下で下方に向かう傾斜部と、放出出口２０の方向に向かって断面がより大きくなっている圧力チャンバ４０により形成される、圧力側分離手段４５とを有する。より大きな体積及び流れ断面積をもたらすことにより、圧力チャンバ４０内の流速が低減し、それにより多相混合物内に存在する相の分離が生じる。比重が最も小さい気相は上方に上昇し、液相は中央に分離し、比重が最も高い固相は底部に沈殿する。
【００３２】
［００３０］  気体放出出口６１は、ハウジング５の上方部分に形成され、これを通じて分離された気相が別個に搬送され得る。パイプ６０は、気体放出出口６１に接続され、気体放出出口６１内には弁６５（所望の出力速度によって開閉し得る制御弁であると有益である）が構成される。スクリュー３０により圧力が増加した後に、気体放出出口６１により気相を移送することが可能であり、あるいは放出出口２０を通じて多相混合物の残りの成分と共に気相をそこから移送するためにパイプ６０が放出出口２０に開いていることが可能である。弁６５が閉じている場合、スクリュー３０の下の底部領域に構成された、共通の放出出口２０を通じて気相が移送され得る。弁６５を備える外部パイプ６０の代わりに、放出出口２０におけるハウジング５の上方区域に貫通孔を設けることが可能であり、これにより垂直方向で下方に向けられた出口パイプ２５内に実現される直接的なバイパス６０’が、放出出口２０へのバイパスをもたらす。これは、圧力チャンバ４０から、気相を分離及び排除するための単純な手段を可能にする。放出出口２０は、ハウジングの放出側から外へと上方に多相混合物を搬送し、圧力チャンバ４０の放出出口２０の開口部は、スクリュー３０の下に配置される。原則として、移送ラインに存在する分離させた気相の経路のための、最小断面積が常に存在することに留意すべきであるが、これはさもなければ、好ましい液相の排除が放出出口２０を介して生じてしまうためである。
【００３３】
［００３１］  分離手段４５として機能する、より大きな体積を有するハウジング５の構成の領域において、流れの減少により底部に沈殿する固体粒子を受けるために、より低い区域に沈殿チャンバが構成されている。沈殿チャンバ８０はハウジング５の下端に構成され、圧力の増加をもたらすスクリュー３０の下に位置している。ハウジング５の下方に向かって傾斜した壁部は、これらのスクリュー３０から、沈殿チャンバ８０へと通じており、これによりより高い位置にある固体が下方へと搬送される。沈殿チャンバ８０内に放出出口８５が形成され、これは閉鎖部８６により閉じられている。沈殿チャンバ８０の上方には低流速区域８２が形成され、重力による分離により、液相及び気相の分離を可能にする。インスペクションフラップとして形成される、恒久的な閉鎖部８６の代わりに、放出出口８５が弁、サイクロンセパレータ、又は回転弁として構成されてもよく、これにより回収された固相が必要に応じて沈殿チャンバ８０から移送され得る。
【００３４】
［００３２］  ハウジング５の放出側４０、沈殿チャンバ８０の上方に、液体出口５１が設けられ、ここに再循環ライン５０が接続されている。再循環ライン５０は、放出側４０から入口１０の吸入側へと続いている。再循環ライン５０に制御弁５５が設けられ、これは放出側４０から吸入側への調節された再循環を可能にするため、必要に応じて開閉することができる。再循環バイパス５０の液体出口５１は、沈殿チャンバ８０の上、かつスクリュー３０の下に位置する。沈殿チャンバ８０の上の液体出口５１の構成により、固相が既にそこから沈殿した液相のみが再循環ライン５０に搬送される。低流速区域８２における沈殿作用及び分離により、沈殿した固相の上方にリザーバ９０が形成され、再循環する液体がここから得られる。
【００３５】
［００３３］  図１において、記載される弁５５を備える再循環ライン５０の代わりに、又はこれに加えて、ポンプハウジング３２の開口部又はボアの形態で更なる再循環ライン５０が設けられている。ボア又は開口部は、ポンプハウジング３２内の吸入チャンバから、ポンプハウジング３２の外側のハウジング５を備える圧力チャンバ４０への接続をもたらす。開口部５０’が上方に向けられているため、より重い固体粒子は吸入側に移送されないか、又は少なくとも移送されにくいのが好ましく、更に開口部５０’は測地学的に上方に位置付けられているために、固相及び液相の分離が既に生じて、分離された液相のみが対応する水位に達することができる。
【００３６】
［００３４］  多相混合物の、混合組成が含まれる動作の間、圧力チャンバ４０全体が多相混合物で満たされている。気体パイプ６０が閉じている場合、ポンピングされる多相混合物全体が、上昇カラム２５及び放出出口２０を通じて、ハウジング５と一体化された分離手段４５を有する多相ポンプ１の外へと移送される。この場合、上昇カラム２５はスクリュー３０及びポンプハウジング３２より下位で開いており、圧力チャンバ４０の外、フランジ２１へと多相混合物を移送する。分離されて沈殿チャンバ８０に堆積した固相は、よって液相と共に搬送される。流速が、沈殿チャンバ８０内に位置する固体をそこから搬送するのに不十分である場合、堆積した固体は、回転弁又は他の好適な手段により動作中に圧力チャンバ４０から除去され得る。あるいは、いわゆる液体スラグによって蓄積した固体を流すことも可能である。
【００３７】
［００３５］  液体出口５１を、沈殿チャンバ８０の重力方向上方に位置付けることにより、固相を除去された液相が再循環されて、スクリュー３０とポンプハウジング３２との間の空隙が塞がれ、潤滑がもたらされる。摩耗を生じる固体粒子は、これらが沈殿チャンバ８０のリザーバ９０の下に位置するために、大部分が抑止される。示される実施形態において、リザーバ９０と沈殿チャンバ８０との間に物理的な間隔が設けられていないが、固体粒子を保持するか、又は液体出口５１に向かう移送を阻止する、流れ阻止部が、圧力チャンバ４０の内側のハウジング５の内部に配置されてもよい。これらの流れ阻止部は、例えば、迷路様の案内部又は遮断部の形状で形成されてもよい。
【００３８】
［００３６］  ハウジング５の下端に追加的な出口７０が配置されるが、これは維持及び修理の目的でポンプの排水を行うために使用され、通常動作中は閉じている。
【００３９】
［００３７］  本発明の変形例が図２に示され、ここで分離手段４５は別個の構成要素として形成されている。分離手段４５は、図３による多相ポンプ１に接続され得る。
【００４０】
［００３８］  図３において、スクリューポンプの形態の従来的な多相ポンプ１が示される。ここで、スクリュー３０は同様に、ハウジング５内部の圧力チャンバ４０の内側に取り付けられたポンプハウジング３２の内部に、同様に構成される。ポンピングされる媒体は、入口スタブ１１の入口１０を介してスクリュー３０に、そこから描写平面と垂直で外側に、ポンピングスクリュー３０のポンプハウジング３２を囲む圧力チャンバ４０へと搬送される。ポンピングされた多相混合物は、ポンプ出口２０’を介して、環状の空間として形成される圧力チャンバ４０から移送される。
【００４１】
［００３９］  図２において、分離手段４５は、対応する接続スタブを備える、別個の構成要素として図示される。入口１０の入口スタブ１１は図３による多相ポンプ１の入口スタブ１１への接続をもたらし、入口スタブ１１は、管状のハウジング１００を通じて垂直に延びる。ポンプ出口２０’は同様にハウジング１００へと続き、これは、出口スタブ２１を介して図３による多相ポンプ１の出口スタブ２１に接続されている。多相混合物は、矢印に従って入口１０から、多相ポンプ１及び多相ポンプ１のポンプ出口２０’を通じて、分離チャンバ４５に、ここから出口２０を通じて移送パイプ、又は更なる処理手段へと搬送される。分離チャンバ４５の入口は、９０°のチューブとして形成され、これにより多相混合物は、分離チャンバ４５内へと実質的に水平に移送される。
【００４２】
［００４０］  低流速ゾーン８２を有する沈殿チャンバ８０が分離チャンバ４５内に設けられ、多相ポンプ１の外へとポンピングされる多相混合物がここに搬送される。閉鎖部８６を有する放出出口８５は同様に、沈殿チャンバ８０の下側に設けられる。上昇カラム２５は、沈殿チャンバ８０から上方へと垂直に延びている。
【００４３】
［００４１］  沈殿チャンバ８０は、経路が形成される隔壁９５を介してリザーバ９０に接続される。実質的に固相を除去された液相が、リザーバ９０内に回収され、これは、再循環ライン５０を介して入口１０へと再び再循環され得る。ここでも一実施形態において、制御弁５５が再循環ライン５０内に構成され、これに代えて、又はこれに加えて、バイパス５０’は、入口１０の吸入スタブ内のボアを通じて構成され得る。液相の質を改善するために、再循環ライン５０の上流に多数の隔壁９５を連続的に配置することが可能であり、それぞれが経路９６を介して液相が移動するか、バイパス５０の方向に迂回できるようにする。これにより、ハウジング１００内に一連の沈殿チャンバ８０及び低流速領域８２が形成される。したがって、液相及び固相の多段階分離がもたらされ、可能となる。
【００４４】
［００４２］  気体ライン６０及び弁６５を有する気体放出出口６１が、ハウジング１００の上方区域に設けられ、これによりハウジング１００内の別個の気相が、出口２０又は別個の気体ラインのいずれかに移送され得る。再循環ライン５０を有する液相と同様に、ハウジング１００内の分離チャンバから、出口２０へのラインとして、ボア６０’が設けられる。
【００４５】
［００４３］  本発明の変形例が図４に示される。別個の分離チャンバ４５の原理は、図２のものにも対応しているが、多相ポンプの入口１０には、供給源からハウジングの壁部を介して搬送されるのではない。図３による、多相ポンプ１への接続は、放出スタブ２１により行われ、多相ポンプ１の入口１０は、供給パイプなどに接続される。図４による分離手段において、分離された液相はその後、再循環ライン５０により、供給ラインに接続されていない、入口１０を介して吸入側に接続され、よって分離された液相が吸入側でスクリューポンプの入口１０へと搬送される。
【００４６】
［００４４］  多相ポンプ１吸入側に、例えば、Ｕ字型パイプライン、タンク、又はリザーバなど、液相を回収する装置が設けられてもよく、これにより調節された量の液相が入口側に供給され、これにより、一方で大量の熱が多相ポンプ１のハウジング５から移送され得、他方で蓄積された固相が分離手段４５の外に搬出され得る。
【００４７】
［００４５］  図４において、沈殿チャンバ８０からの出口２０は、沈殿した固相が沈殿チャンバ８０から容易に移送され得るように、水平方向に配置される。上方に湾曲した出口２０により、多相混合物の一定の逆流が生じ、これにより、沈殿チャンバ内において固相の分離及び沈殿が生じる。
【００４８】
［００４６］  図５において、並列に接続された複数の多相ポンプ１が側面図で示され、これは、別個の分離チャンバ４５、及び上流の回収手段１１０を備え、ここにポンピングされた多相混合物が供給され、多相混合物はまず最初に、入口スタブ１１１により、供給パイプ（図示されない）から回収される。各多相ポンプ１に関し、回収容器１１０から、各対応する多相ポンプ１の入口１０まで入口パイプが続いている。入口パイプは∪字型に形成され、制御された方式で液体スラグを形成するように機能する。入口パイプのＵ字型の構造により、液体が下部に集まり、パイプ直径が十分に大きいことにより残りの媒体が空気と共に前進することが防がれる。入口パイプのＵ字型区分内における、水平なパイプ区分において固相及び気相を含む液相が互いに分離する。固体を含む液相が保持及び回収される一方で、パイプを通じてその上を気相が流れる。水平方向のパイプ区分内の流体量が増加すると、気相の流れ直径が減少し、これによって、気相と、固体を含む液相との間の速度の差により、相の境界に波が形成され、これが気相の流れ経路を完全に遮断する。この現象が生じると、気相が、このようにして形成された、気相の前方を防ぐ液体を、パイプの水平区分と接続する上昇区分にわたり、上方に、かつ多相ポンプ１の入口１０へと押す。液体スラグの頻度及びその体積は、ポンピングされる量及び気体成分などの個別のポンピングパラメータと、水平部分の直径、長さ、上昇区分の高さの差などの、パイプの形状パラメータとの間の相互作用により決定される。
【００４９】
［００４７］  回収容器１１０に加えて、別個の分離手段４５のハウジング１００もまた図５に示され、これはポンプ出口２０’を通じて多相ポンプ１に接続されている。共通の出口２０は、分離手段４５から移送ラインへと続いている。弁５５を有する再循環ライン５０は、ハウジング１００の下側に配置され、ポンプ１の入口１０へと続いている。液体スラグの頻度及び体積は、再循環ライン５０及び供給ラインの上昇区分の構成及び接合点により、分離した液相の供給を制御することによって調節することができる。弁を備え得る追加的な再循環ライン５０が、分離手段４５から回収容器１１０へと続き、分離した液相が入口パイプ又は吸入側のいずれの区分へと再循環するかを制御できるようにする。
【００５０】
［００４８］  図５に従って構成された、３つの多相ポンプ１の並列構成が、図６において平面図で示される。供給源から供給可能な、ポンピング可能な多相混合物は、入口スタブ１１１を通じて回収容器１１０へと搬送される。示される実施形態において、この回収容器１１０から、３つのＵ字型入口パイプが、分離手段４５の下で多相ポンプ１の入口１０まで続いている。ポンピングの後、多相混合物はポンプ出口２０’を介して分離装置４５へと搬送され、ここで分離し、出口２０を通じて移送される。ハウジング１００の下側に共通の液体出口５１が構成されて、これがパイプラインに接続され、ここから再循環ライン５０が入口１０、及びポンプ１の吸入側の回収容器１１０へと続いている。制御弁５５が各再循環ライン５０へと割り当てられ、各ポンプ１に適合された分離された液相の供給の制御をもたらす。したがって、例えば、ポンプを起動して再循環ライン５０の完全な開放、及び結果として逆圧の低下もたらすことにより、実質的に負荷のない、エネルギー効率の高いポンプ１の起動が生じる。
【００５１】
［００４９］  図７において、図５の直線Ａ−Ａに沿った断面図が示される。吸入側の入口パイプに隣接する、別個の分離手段４５が断面図で図示される。ポンプ出口２０’が共通のパイプのハウジング１００内へと続き、これはハウジング１００内の沈殿チャンバ８０内に入る。隔壁９５は閉鎖部８６として図示されるが、構造は他の点においては図４による構造と実質的に対応しており、バイパスライン６０は、ハウジング１００の上方区域から出て放出出口２０へと直接へと向かう気相のための弁６５を有する。
【００５２】
［００５０］  図７の右側には、直線Ｂ−Ｂに沿った断面図が示され、ポンプ放出出口２０’の回収パイプが、沈殿チャンバ８０内へと実質的に垂直に開いている。ここから放出出口２０は、実質的に垂直に、上方に延び、その後水平方向に湾曲して、多相混合物がここから移送されることを可能にする。沈殿チャンバ内において液相を固相から分離した後に、分離された液相は隔壁９５を超えて、分離手段４５のハウジング１００内へと搬送される。固相から分離された液相が、底部上の開口部として形成された液体出口から、個別の弁５５を有する再循環ライン５０を介して、多相ポンプ１の吸入側の入口パイプ１０へと流れる。閉鎖部８６は、沈殿チャンバ８０の下側に示されている。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］  吸入側入口（１０）及び放出側出口（２０）を有する多相ポンプを操作する方法であって、これにより固体を含む多相混合物がポンピングされ、
ａ．前記多相混合物を放出側分離チャンバ（４５）内にポンピングする工程と、
ｂ．前記分離チャンバ（４５）において、液相及び固相から気相を分離させる工程と、
ｃ．前記分離チャンバ（４５）内において、前記固相から前記液相を分離させる工程と、
ｄ．前記固相を除去した前記液相の部分を、前記吸入側に供給する工程とを含む、方法。
［２］  前記分離チャンバ（４５）内に分離された前記固相が、前記分離チャンバ（４５）から除去されることを特徴とする、［１］に記載の方法。
［３］  前記固相は、回転弁、若しくはサイクロンセパレータにより連続的に除去されるか、又は弁、液体スラグ、若しくはインスペクションフラップにより非連続的に除去されること
を特徴とする、［２］に記載の方法。
［４］  前記液相のための前記放出出口（２０）とは別個の気体放出出口（６１）により、前記気相は、前記分離チャンバ（４５）から、前記液相とは別個に除去されることを特徴とする、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の方法。
［５］  前記固相から分離させた前記液相が、前記吸入側へと調節しながら供給されることを特徴とする、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の方法。
［６］  前記液相が、前記分離チャンバ（４５）から、前記分離チャンバ（４５）から分離したリザーバ（９０）内に搬送され、前記リザーバ（９０）から前記吸入側へと供給されることを特徴とする、［１］〜［５］のいずれか一項に記載の方法。
［７］  前記固相から分離された前記液相が、前記吸入側へと供給される前に濾過されることを特徴とする、［１］〜［６］のいずれか一項に記載の方法。
［８］  液相が前記多相ポンプに断続的に供給され、前記固相を除去する目的のために前記分離チャンバ（４５）に導入されることを特徴とする、［１］〜［７］のいずれか一項に記載の方法。
［９］  前記液相が回収され、その後前記分離チャンバ（４５）に断続的に導入されることを特徴とする、［８］に記載の方法。
［１０］  前記固相が、センサー制御又は回転機能により、前記分離チャンバから除去されることを特徴とする、［１］〜［９］のいずれか一項に記載の方法。
［１１］  前記液相の前記吸入側への供給は、起動時に完全に開いている弁（５５）が内部に配置された再循環ライン（５０）により実行されることを特徴とする、［１］〜［１０］のいずれか一項に記載の方法。
［１２］  前記液相の前記吸入側への供給は、内部に弁（５５）が配置された再循環ライン（５０）により実行され、前記弁（５５）は、起動後、安定的な動作が達成されると前記ポンピング機能を開始し、前記多相混合物の圧力を増加させる目的のために閉じることを特徴とする、［１］〜［１１］のいずれか一項に記載の方法。
［１３］  前記液相の前記吸入側への供給は、動作パラメータによってその直径が調節される、弁（５５）が内部に配置された、再循環ライン（５０）によって実行されることを特徴とする、［１］〜［１２］のいずれか一項に記載の方法。
［１４］  吸入側入口（１０）、及び放出側出口（２０）を有し、内部で液相が気相から分離される圧力側分離手段、及び内部を通じて分離された液相が前記吸入側に供給される再循環ライン（５０）を備える、多相ポンプ（１）により、固体を含む多相混合物をポンピングするための装置であって、少なくとも１つの沈殿チャンバ（８０）が前記分離手段（４５）内に配置され、その内部で固相が前記液相から分離され、前記沈殿チャンバ（８０）から分離したリザーバ（９０）が、固体から分離された液相のために形成され、これは前記再循環ライン（５０）と接続されていることを特徴とする、装置。
［１５］  前記沈殿チャンバ（８０）は、その上に溢流が形成されるか、内部に経路（９６）が形成される、隔壁（９５）により、前記リザーバ（９０）から分離されることを特徴とする、［１４］に記載の装置。
［１６］  フィルターが、前記再循環ライン（５０）の上流に配置されていることを特徴とする、［１４］又は［１５］に記載の装置。
［１７］  前記液相のポンピングを調節するための弁（５５）が、前記再循環ライン（５０）の上流、又は内部に配置されている、［１４］〜［１６］のいずれか一項に記載の装置。
［１８］  前記分離された気相のための別個の気体放出出口（６１）が、前記分離装置（４５）内に形成されることを特徴とする、［１４］〜［１７］のいずれか一項に記載の装置。
［１９］  前記分離チャンバ（４５）は、前記多相ポンプ（１）とは別個のハウジング（１００）内に配置されることを特徴とする、［１４］〜［１８］のいずれか一項に記載の装置。
［２０］  低流速区域（８２）が、前記分離チャンバ（４５）内に形成されることを特徴とする、［１４］〜［１９］のいずれか一項に記載の装置。
［２１］  上昇カラム及び／又はＵ字型パイプ区分が、前記多相ポンプ（１）の前記入口（１０）の上流に配置されることを特徴とする、［１４］〜［２０］のいずれか一項に記載の装置。
［２２］  前記分離された固相のための別個の閉鎖可能な放出出口（８５）が、前記分離手段（４５）内に形成されることを特徴とする、［１４］〜［２１］のいずれか一項に記載の装置。
［２３］  前記放出出口（８５）にサイクロンセパレータ、回転弁、及び／又は制御弁が装着されることを特徴とする、［１４］〜［２２］のいずれか一項に記載の装置。
［２４］  前記沈殿チャンバ（８０）が前記出口（２０）に接続されることを特徴とする、［１４］〜［２３］のいずれか一項に記載の装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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