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Vorrichtung zum Heben von Wasser und anderen Flüssigkeiten mittels stufenweise angeordneter Saugbehälter.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Heben von Wasser und anderen Flüssigkeiten aus grosser Tiefe, und zwar dadurch, dass eine Anzahl übereinander liegender Saugbehälter in geeigneter Weise abwechselnd dem Einfluss einer Luftverdünnung und dem Drucke der Aussenluft oder einem künstlichen Druck unterworfen wird, so dass das Wasser stufenweise gehoben wird.
Die auf solche Weise arbeitenden bekannten Vorrichtungen haben den Übelstand, dass sie infolge ihrer Bauart entweder nur in sehr breiten Schächten angebracht werden können oder dass ihre Anordnung in engen'Schächten infolge einer mehr oder minder grossen Anzahl nebeneinander liegender Rohre erhebliche technische Schwierigkeiten bereitet, so dass die Aufstellungskosten einer derartigen Vorrichtung für den beabsichtigten Zweck bäung in einem sehr ungleichen Verhältnis stehen.
Die Ernndung betrifft nun eine in der beschriebenen Weise arbeitende Vorrichtung, die in ihrer Anordnung so einfach ist, dass sie ohne grosse Schwierigkeiten sowohl in engen als auch in weiten Schächten leicht untergebracht werden kann, und zwar wird dies dadurch erreicht, dass die einzelnen Saugbehätter die zur Zuführung bezw. Absaugung der Luft erforderlichen Kammern bezw. Kanäle selbst enthalten, während für die Verbindung dieser Saugbehälter nur zwei Rohre nötig sind.
Auf der Zeichnung ist die Flüssigkeitshebevorrichtung nach der Erfindung zur Veranschaulichung gekommen. Fig. t ist eine schematische Darstellung derselben, Fig., eine Draufsicht auf eine zur Hebung des Wassers dienende Hülse, Fig. 3 ein Schnitt durch
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Schnitt durch eine Wassersaugabteilung der in Fig. 3 dargestellten Hülse nach der Linie ss-ss der Fig. 6, wobei diese Abteilung mit Wasser gefüllt ist : Fig. 5 zeigt eine der Fig. 4
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ist ein Querschnitt durch die Hülse nach der Linie 4-4 der Fig. 4.
Das Verfahren, nach welchem die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung arbeitet, besteht darin, dass innerhalb des Schachtes bezw. Bohrloches mehrere Sangbehälter angeordnet werden, die abwechselnd der Einwirkung einer Luftverdünnung und des Druckes der Aussenluft unterworfen werden. Zu dem Zwecke wird an dem Schacht 1 eine Pumpe 2 vorgesehen, die durch ein Rohr 3 die in der Vorrichtung befindliche Luft absaugt. Am unteren Ende tritt das Wasser infolgedessen durch den Saugkorb 4 in das Rohr, 5 und gelangt in den ersten Saugbolälter 6.
Nachdem dieser Behälter mit Wasser gefüllt ist, wird der weitere Zufluss abgesperrt und die Flüssigkeit durch eine besondere Kammer dieses Behälters unter dem Einfluss des Druckes der Aussenluft oder künstlichen Luftdruckes, der durch das in Fig. l angedeutete kurze Rohr 7 zur Einwirkung kommt, in
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liegenden Saugbehälter 9 gedrückt. Von hier aus gelangt das Wasser in gleicher Weise zu einem noch höher gelegenen Saugbehälter oder ins Freie.
Zur Ausführung dieses an sich bekannten Verfahrens dient nun nach der Erfindung folgende Einrichtung : Das durch den Saugkorh 4 unter Einwirkung des Druckes der Aussenluft angesaugte und durch das Rohr 5 weiter geleitete Wasser gelangt zunächst in
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eine Hülse 6, die in Fig. 3 in grösserem Massstabe veranschaulicht ist. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, besteht diese Hülse aus,, einem äusseren Rohr 13, das in der Mitte ein Rohr 14 besitzt und durch die Wände 15, 16 und 17 in drei gleich grosse Kammern
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durch den Stutzen 21 in die beiden Kammern 18 und 19 und steigt in diesen empor, wobei ein in jeder Kammer angeordneter Schwimmer 22 gehoben wird.
Nach weiterem Steigen des Wassers und damit weiterem Heben des Schwimmers stösst dieser gegen einen Vorsprung 23 einer in jeder Kammer angeordneten doppelten Nürnberger Schere 24 und 25, die durch das Verbindungsstück 26 untereinander in Verbindung stehen. Wenn kein Wasser in den Saugkammern der Hülse vorhanden ist, bleibt der untere Teil 25 der Nürnberger Schere geschlossen, während der obere Teil 24 weit geöffnet bezw. auseinander gespreizt ist, und zwar erfolgt dies durch Einwirkung des auf dem unteren Teil der Nürnberger Schere 25 liegenden Schwimmers 22 (Fig. 3). Bei steigendem Schwimmer wird nun der obere Teil der Schere 24, entsprechend der zufliessenden Wassermenge, langsam gehoben, während der untere Teil 25 langsam auseinander gezogen wird.
Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, ist das obere Ende der oberen Schere 24 bei 27 befestigt, während der nächst darunterliegende Kreuzpunkt 28 dieser Schere mit einem Haken 29 in Verbindung steht, der an seinem oberen Ende zwei Anschläge 30 und 31 besitzt, während sein unteres Ende mit einer Gabel 32 versehen ist, um, wie namentlich Fig. 4 zeigt, die Köpfe der Verbindungsbolzen der Schere aufzunehmen und so eine Führung für diese Schere zu bilden.
Die untere Schere 25 ist an ihrem unteren Ende an einer festen Wand 33 befestigt, während der folgende Kreuzpunkt mit einem einerseits an den Wänden 5 und- ? 7, anderer- seits an der festen Wand 33 gleitenden Schieber 35 verbunden ist, dessen Zweck später erläutert werden soll. Die zum Ansaugen des Wassers in die Kammern 18 und 19 erforderliche Lufrverdünnung wird durch die an die Einlassöffnungen 36 angeschlossenen Rohre erzeugt. Der obere Verschluss der Hülse besitzt nämlich. eine Einlassöffnung 36, die mit Kanälen nach den bei den Kammern 18 und 19 versehen ist, welche Kanäle auch einerseits in die Rohre 37, andererseits in das Rohr 14 einmünden. Die Öffnung 36 steht durch das Luftrohr 3 mit der Pumpe 2 in Verbindung und wird durch diese unter Vakuum gesetzt.
Dieses Vakuum erstreckt sich also nicht nur auf das Rohr 14, sondern gleichzeitig durch die Verbindung mit dem Rohr 37 auch auf die Kammern 1N und 19, so dass dem
Eintritt des Wassers durch den unteren Itohrstutzen 21 kein Widerstand entgegen- gesetzt wird.
Das Aussaugen der Luft aus den Kammern 18 und 1. 9 wird durch eine entsprechende Steuerung der Ventile 38 erzielt. Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, ist das Rohr 37 in seinem Innern mit Führungen 39 und 40 vorsehen, die einerseits der Ventilstange 41 eine genügende Führung geben, andererseits aber doch noch durch die verleihenden Schlitze 42 (Fig. 6) einen Durchtritt der Luft gestatten. Die Luft gelangt daher aus den
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Kammern befindliche Luft abgesogen wird. Das Schliessen des Ventiles bei gefüllt n Kammern erfolgt durch die Einwirkung des Schwimmers auf den Haken 29. Wie schon erwähnt, wird bei dem Steigen des Wassers der Schwimmer 22 gehoben, stösst gegen den Ansatz 33 und drückt die Nürnberger Schere 24 zusammen.
Es ist nun ein ziemlich langer Weg von dem Schwimmer zurückzulegen, ehe das Zusammendrücken der Schere auf den Haken, 8. 9 zur Einwirkung kommen kann. Ist dies aber erfolgt, so hebt der Ansatz 30
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gezeigte Stellung. Dieser Hebe ! 43 ist vermittels eines Bolzens 44 in einem Gehäuse 45 gelagert und besitzt an seinem befestigten Ende einen dreieckigen Ansatz 46, der stets gegen die Feder 47 anliegt und von dieser beeinflusst wird.
Der Hebel 43 dreht die in der Zeichnung punktiert dargestellte, auf dem Zapfen 44
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spielt und je nach der Stellung des Hebels 43 mit der oberen oder unteren Wand des Ausschnittes 48 in Eingriff kommt, bezw. bei der einen oder anderen Bewegung den Kolben je nach der Drehungsrichtung des Hebels 43 verschiebt, wie dies ans den verschiedenen Stellungen der Fig. 4 und 5 ersichtlich ist.
Ist nun der Schwimmer entsprechend hoch gestiegen, so wird auch der Haken 29 in die Höhe mitgenommen und
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Feder 47 gespannt worden ist, so erfolgt die nächste Hälfte der Hebelbewegung sehr schnell, nachdem die Kante des an dem Hebel 13 befestigten Dreiecks überschritten ist,
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da in diesem Falle die Feder 47 zur Einwirkung kommt und den Hebel 43, der an seinem äusseren Ende mit einer Laufrolle 50 versehen ist, schnell empordrückt. Gleichzeitig kommt die durch den Hebel 43 gedrehte Nase 66 mit der oberen Wand des Ausschnittes 48 im Kolben 49 in Berührung und hebt diesen Kolben schnell in die Höhe.
Der Kolben 49 ist nun vermittels der Ventilstange 51 mit dem Ventil 52 in Verbindung, das den Zutritt der Aussenluft bewirkt. Der Kolben 49, der mit einer Verlängerung 53 eine Hülse 54 umfasst, die ihrerseits mit dem Luftxuleitungsrohr 55 verbunden ist, stellt durch eine angeschraubte Stange 5C mit dem Saugventil 38 in Verbindung. Es wird also
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Gleichzeitig mit dem Heben des Schwimmers und dem Zusammendrücken der oberen Nürnberger Schere 24 wird die untere Schere 25 auseinander gezogen und schliesslich der Schieber 35, der an den Wänden 15 bezw. 17 und an der festen Wand 33 gleitet, hochgehoben, so dass der in den Wänden 15 bezw. 17 angeordnete Rohrstutzen 59 (Fig. 3 und 6), der die Kammern 18 und 19 mit der Kammer, 20 verbindet, offen liegt. Diese Öffnung des Itohrstlltzens 59 erfolgt also in demselben Augenblick wie das Schliessen des Saugventils 38 und das Öffnen des Luftventiles 5. 2.
Das in den liammern 18 und 19 vorhandene Wasser wird nunmehr, da jetzt durch das Rohr 55 der Druck der Aussenluft bezw. der Druck des aus einem Behälter kommenden Pressgases auf das Wasser zur Einwirkung kommen kann, wieder herabfliessen, wird aber an. dem Ausfliessen aus dem Stutzen 21 durch ein Ventil 60 verhindert und muss durch den Stutzen 59 in die Kammer 20 einströmen.
Hier steigt das Wasser nach Öffnung des Ventiles 61 in dem oberen Teil der Kammer 20 durch ein in der Öffnung 62 angeordnetes Rohr 8 (Fig. 1)
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(Fig. 1) gelangt, wo es in ähnlicher Weise ein Heben des Schwimmers, Schliessen des Saugventile, Öffnen des Drl1ckluftventiles und des Rohrstutzens 59 bewirkt, nnd so weiter steigt, bis es an der Oberfläche zum Ausfluss gelangt. um je nach der liefe, aus der das Wasser gehoben werden so : i, eme menr oder minder grosse Anzahl der oben beschriebenen Hülsen zur Anwendung bringen zu können. sind diese derartig gebaut, dass sie stets für sich alleinder in einer beliebigen Anzahl zusammen zur Anwendung gebracht werden können. Zu diesem Zwecke ist jede Hülse an dem oberen Verschlussteil, wie Fig. 2 zeigt, mit drei Öffnungen versehen.
Die eine, 62, ist
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Öffnung 63. Zu diesem Zweck ist in dem mittleren Verschlussteil ein Kanal 64 angeordnet (Fig. 3), der in dem untelren Teil der Hülse mit dem Rohr 14 in Verbindung steht und entweder durch eine Schraubklappe 65 verschlossen werden kann, wenn es die unterste
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oben bis unten enthaltene Luft abgesogen werden, so dass mit dem beschriebenen Erfalge das Heben des Wassers stufenweise geschieht.
Der Zweck des Rohres. 14 ist folgender : Wie schon erwähnt, wird von der Pumpe 2 die in der ganzen Vorrichtung enthaltene Luft abgesogen. Da nun aber zeitweilig Teile der Vorrichtung mit Wasser gefüllt sind, so wäre es unter Umständen nicht möglich, die unter Wasser benndlichf Luft, wie es ja zum jedesmaligen Steigen des Wassers erforderlich ist, abzuziehen, so dass dadurch ein ununterbrochener Betrieb unmöglich wäre. Es muss also Vorsorge getroffen werden, dass stets auch unter einer gehobenen Wassermenge die Luft al) gesaugt werden kann, so dass der Betrieb nie gestört wird ; dies erfolgt nun durch das Rohr 14.
Durch das Saugventil 38 wird stets nur die Kammer 18 bezw. 19 von dem Einfluss der Saugpumpe abgeschlossen, nicht aber auch das Rohr 14, das nach wie vor durch die Öffnung 36 und durch das Rohr. ? (Fig. 1) mit der Saugpumpe in Verbindung steht und nie mit Wasser gefüllt wird oder abgeschlossen ist. Wenn daher auch ein Teil der Vorrichtung, seien es die Kammern 18 und 19 oder'die Kammer 20, mit Wasser gefüllt ist, stets ist es möglich, die Luft aus allen Teilen der Vorrichtung abzusaugen und so stets ein Vakuum zu erzeugen, das durch das Wasser zuerst ersetzt, darauf aber durch den an verschiedenen Stellen zur Einwirkung kommenden Luftdruck. wieder auf- gehoben wird, indem die Wassermenge hochgedrückt wird.
Es wird also dadurch erreicht, dass diese Wassermenge in ununterbrochenem Abfluss bleibt und ein Versagen unmöglich ist.
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In der Zeichnung ist die Vorrichtung derart veranschaulicht, dass zwei Kammern M und 19 zum Ansaugen des Wassers dienen. Es würde selbstverständlich keineswegs das Wesen der Erfindung-verändern, wenn statt dieser zwei Kammern nur eine oder noch mehr Kammern und statt einer Kammer 20 noch mehrere Kammern 20 zur Anwendung gelangen würden. Die Grösse und Anzahl der Kammern hängt von der zu befördernden Wassermenge ab.
Aus vorstehendem ist ersichtlich, dass die zur Betätigung der Vorrichtung erforderlichen Kammern bezw. Kanäle, die das Absaugen bezw. Zuführen der Luft veranlassen, sämtlich innerhalb des Saugbehälters liegen, während die Verbindung der Sangbehätter unter sich nur durch zwei einfach anzuschraubende Rohre erfolgt, so dass die Zusammenstellung einer solchen Vorrichtung sowie deren Anordnung innerhalb des Schachtes keine grossen Schwierigkeiten macht und demzufolge die Aufstellungskosten ziemlich niedrige sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Heben von Wasser und anderen Flüssigkeiten mit stufenweise angeordneten Saugbehältern, bei der ein Schwimmer nach Füllung der Saugkammer die Luftsaugeleitung abschliesst und gleichzeitig atmosphärischen oder künstlichen Luftdruck zur Einwirkung bringt, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit dem Schliessen des Ventiles (38) der Luftsaugeleitung und Öffnen des Ventiles (52) der Luftdruckloitung ein die Verbindung der Saugkammern mit der Druckkammer (20) bewirkendes Schieberventil (35) geöffnet wird, wodurch das Wasser aus den Saugkammern in die Druckkammer und durch die darüber liegende Rohrleitung nach dem höher gelegenen Saugbehälter gelangt,
wobei die Luftsaugeleitung durch den Saugbehälter selbst hindurchgeführt ist und auch beim Schliessen des in der Saugkammer befindlichen Ventiles die Luftsaugeleitung ihren Einfluss auf tiefer gelegene Sangbehälter ausüben kann.