DE157867C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende 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 eines Vakuums oder dem atmosphärischen bezw. einem künstlichen Druck unterworfen wird, so daß das W^Tasser stufenweise gehoben wird. Die auf

ίο solche Weise arbeitenden bekannten Vorrichtungen haben den Übelstand, daß sie infolge ihrer Konstruktion 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 ganz erhebliche technische Schwierigkeiten bereitet, so daß die Aufstellungskosten einer derartigen Vorrichtung für den beabsichtigten Zweck häufig in sehr ungleichem Verhältnis stehen.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine

nach dem beschriebenen Prinzip arbeitende Vorrichtung, welche in ihrer Anordnung so einfach ist, daß dieselbe ohne große Schwierigkeiten sowohl in engen als auch in weiten Schächten leicht untergebracht werden kann, und zwar wird dies dadurch erzielt, daß die einzelnen Saugbehälter, die zur Zuführung bezw. Absaugung der Luft erforderlichen Kammern bezw. Kanäle selbst enthalten, während für die Verbindung dieser Saugbehälter nur zwei Rohre erforderlich sind.

Die vorliegende Erfindung ist auf beiliegender Zeichnung zur Veranschaulichung gekommen, und zwar ist

Fig. ι eine schaubildliche Darstellung einer ganzen derartigen Wasserhebevorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine zur Hebung des Wassers dienende Hülse.

Fig. 3 ist ein Schnitt durch diese Hülse nach der Linie 2-2 der Fig. 2.

Fig. 4 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch eine Wassersaugabteilung der in Fig. 3 dargestellten Hülse nach der Linie 6-6 der Fig. 6, wobei diese Abteilung mit Wasser gefüllt ist.

Fig. 5 zeigt eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung, bei welcher diese Saugabteilung kein Wasser enthält.

Fig. 6 ist ein Querschnitt durch die Hülse nach der Linie 4-4 der Fig. 4.

Das Verfahren, nach welchem die den Gegenstand vorliegender Erfindung bildende Vorrichtung arbeitet, besteht, wie eingangs schon kurz erwähnt, darin, daß innerhalb des Schachtes bezw. Bohrloches eine Anzahl Saugbehälter angeordnet werden, welche abwechselnd der Einwirkung eines Vakuums bezw. der atmosphärischen Luft unterworfen werden. Zu dem Zweck wird an dem Schacht ι eine Pumpe 2 vorgesehen, welche durch ein Rohr 3 die in der Vorrichtung befindliche Luft absaugt. Am unteren Ende tritt das Wasser infolgedessen durch den Saugkolben 4 in das Rohr 5 und gelangt in den ersten Saugbehälter 6. Nachdem dieser Behälter mit Wasser gefüllt ist, wird der weitere Zufluß abgesperrt und durch eine besondere Kammer dieses Behälters unter Einfluß des atmosphärischen oder künstlichen Luftdruckes, der durch das in Fig. 1 angedeutete kurze Rohr 7 zur Einwirkung kommt, in eine andere Kammer des Behälters 1 und weiter durch das Rohr 8 nach dem nächst

höher liegenden Saugbehälter 9 gedruckt. 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 vorliegender Erfindung folgende Einrichtung:

Das durch den Saugkorb 4 unter Einwirkung des atmosphärischen Luftdruckes angesaugte und durch das Rohr 5 weiter geleitete Wasser gelangt zunächst in eine Hülse 6, die in Fig. 3 in größerem Maßstabe zur Veranschaulichung gekommen ist. Wie aus dem Querschnitt (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 geteilt ist, und zwar dienen davon die Kammern 18 und 19 sowie das in der Mitte vorgesehene Rohr 14 zum Ansaugen des Wassers, während die Kammer 20 zur Weiterführung desselben bis zur nächsten Hülse (Fig. 1) bestimmt ist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, gelangt das Wasser aus dem Rohr 5 (Fig. 1) 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. Dieser Schwimmer kann aus irgendwelchem Material sein, jedoch derart, daß seine Schwimmfähigkeit stets dieselbe bleibt. 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. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, bleibt, wenn kein Wasser in den Saugkammern der Hülse vorhanden ist, 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. 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 Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, ist das obere Ende der oberen Schere 24 an dem festen Punkt 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 j Schere zu bilden. Die untere Schere 25 ist an ihrem unteren Ende an einer festen Wand 33 befestigt, während der folgende Kreuzpunkt der Schere 25 mit einem einerseits an den Wänden 15 und 17, andererseits an der festen Wand 33 gleitenden Schieber 35 verbunden ist, dessen Zweck später erläutert werden soll. Das zum Einfließen des Wassers in die Kammern 18 und 19 erforderliche Vakuum in denselben wird nun durch die. Rohre 36 eingelassen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der obere'Verschluß dieser Hülse mit einer Einlaßöffnung 36 versehen, die entsprechend der Dreiteilung der ganzen Hülse 13 mit Kanälen nach den Vorrichtungen der beiden Kammern 18 und 19 versehen ist, die hier auch einerseits in die Rohre 37, andererseits in das Rohr 14 einmünden. Die Öffnung 36 steht, wie in Fig. ι bereits erklärt ist, 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 18 und 19, so daß dem Einfluß des Wassers durch den unteren Rohrstutzen 21 kein Widerstand entgegengesetzt wird. Das Aussaugen der Luft aus den Kammern 18 und 19 wird nun durch eine entsprechende Steuerung der Ventile 38 erzielt. Wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, ist die Röhre 37 in ihrem Innern mit Führungen 39 und 40 versehen, die einerseits der Ventilstange 41 eine genügende Führung geben, andererseits aber doch noch durch die verbleibenden Schlitze 42 (Fig. 6) einen Durchtritt der Luft gestatten. Die Luft gelangt daher aus den Kammern 18 und 19 durch die Führung 40 und 39 hindurch in das Rohr 37 und von dort durch das Rohr 3 (Fig. 1) nach der Luftpumpe. Das Wasser kann also in den Kammern 18 und 19 so lange steigen, solange das Ventil 38 offen ist, d. h. solange die in den Kammern herrschende Luft abgesogen wird. Das Schließen des Ventiles bei gefüllten 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 23 und drückt die Nürnberger Schere 24 zusammen. Es ist nun dazu ein ziemlich langer Weg von dem Schwimmer zurückzulegen, ehe das Zusammendrücken der Schere auf den Haken 29 zur Einwirkung kommen kann. Ist dies aber erfolgt, so hebt der Ansatz 30 des Hakens 29 einen Hebel 43 aus der in Fig. 5 ersichtlichen Lage in die in Fig. 4 gezeigte Stellung. Dieser Hebel 43 ist vermittels eines Bolzens 44 in einem Gehäuse 45 ge-

lagert 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 besitzt eine in der Zeichnung punktiert dargestellte Nase, welche in einem Ausschnittes des Kolbens 49 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 aus den verschiedenen Stellungen der Fig. 4 und 5 ersichtlich ist.

Ist nun der Schwimmer so weit gestiegen, daß der Haken 29 gleichfalls mit in die Höhe gehoben wird, und damit der Hebel 43 bis zur Hälfte seines Weges in die Höhe gehoben (Fig. 5), so wird, da dadurch die Feder 47 angespannt wird, die nächste Hälfte der Hebelbewegung sehr schnell erfolgen, nachdem die Kante des an dem Hebel 43 befestigten Dreiecks überschritten ist, da in diesem Falle die Feder 47 zur Einwirkung kommt und der Hebel 43, der an seinem äußeren Ende mit einer Laufrolle 50 versehen ist, schnell empordrückt.

Gleichzeitig dadurch kommt die auf dem Hebel 43 sitzende Nase mit der oberen Wand des Ausschnittes 48 im Kolben 49 in Berührung und hebt diesen Kolben gleichfalls schnell in die Höhe. Der Kolben 49 ist nun vermittels der Ventilstange 51 mit dem Ventil 52 in Verbindung, welches den Zutritt der atmosphärischen Luft bewirkt. Gleichzeitig ist dieser Kolben 49, der mit einer Verlängerung 53 eine Hülse 54, die ihrerseits mit dem Luftzuleitungsrohr 55 verbünden ist, umfaßt, durch eine angeschraubte Stange 56 mit dem Saugventil 38 verbunden. Es wird also durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 49 einerseits ein Öffnen des Luftventiles 52, andererseits aber ein Schließen des Saugventiles 38 erfolgen, so daß also die Einwirkung der Saugpumpe mit einem Male aufhört, dafür aber die durch das Rohr 55 zugeführte atmosphärische Luft auf das in den Kammern 18 und 19 befindliche W'asser, das ebenfalls durch die in den Führungen 57 und 58 gelassenen Schlitze hindurch kann, zur Einwirkung kommt.

Gleichzeitig mit dem Heben des Schwimmers und dem Zusammendrücken der oberen Nürnberger Schere 24 mit dem eben beschriebenen Erfolge wird auch die untere Schere 25 auseinander gezogen, und nachdem diese Auseinanderziehung fast vollständig bewirkt ist, wird auch der Schieber 35, der, wie schon erwähnt, einerseits an den Wänden 15 bezw. 17, andererseits 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. Dieses öffnen des Rohrstutzens 59 erfolgt also im gleichen Moment wie das Schließen des Saugventiles 38 und das Öffnen des Luftventiles 52. Das in den Kammern 18 und 19 vorhandene Wasser wird also nunmehr, da jetzt durch das Rohr 55 der atmosphärische Druck bezw. der aus einem Druckluftbehälter kommende Druck 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 so durch den Stutzen 59 in die Kammer 20 einströmen, welche es nunmehr ausfüllt und nach Öffnung des Ventiles 61 in dem oberen Teil der Kammer 20 durch ein in der Öffnung 62 der Kammer 20 angeordnetes Rohr 8 der Fig. ι weiter steigen, bis es durch einen entsprechenden Rohransatz 21 in die ähnlich gestaltete Hülse 9 (Fig. 1) gelangt und hier in ähnlicher Weise zuerst ein Heben des Schwimmers, Schließen des Saugventiles und gleichzeitiges öffnen des Luftdruckventiles, andererseits ein öffnen des Rohrstutzens 59 bewirkt und so weiter steigt, bis es an der Oberfläche zum Ausfluß gelangt.

Um je nach der Tiefe, aus welcher das Wasser gehoben werden soll, eine mehr oder minder große Anzahl der oben beschriebenen Hülsen zur Anwendung bringen zu können, sind dieselben derartig konstruiert, daß sie stets für sich allein oder in einer beliebigen Anzahl zusammen zur Anwendung gebracht werden können. Zu diesem Zweck ist jede Hülse an dem oberen Verschlußteil, wie Fig. 2 zeigt, mit drei Öffnungen versehen, und zwar ist die eine (62) dazu bestimmt, durch das Rohr 8 (Fig. 1) die Öffnung 62 mit dem nächst höher liegenden unteren Rohrstutzen 21 zu verbinden. Durch die Öffnung 36 sind die Kammern 18 und 19 sowie das mittlere Rohr 14 mit der Saugpumpe verbunden, und zwar geschieht dies durch Einschrauben des Rohres 3 einerseits in die obere Öffnung 36, andererseits in die untere Öffnung 63. Zu diesem Zweck ist in dem mittleren Verschlußteil ein Kanal 64 angeordnet (Fig. 3), der in dem unteren Teil der Hülse mit dem Rohr 14 in Verbindung steht und entweder durch eine Schraubklappe 65 verschlossen werden kann, wenn es die unterste Hülse ist, z. B. 6 der Fig. 1, oder die, wie schon erwähnt, durch das Rohr 3 mit der nächst darunterliegenden Öffnung 36 verbunden wird. Auf diese W^reise kann die in der ganzen Vorrichtung von oben bis unten enthaltene Luft abgesogen werden, so daß mit dem beschriebenen Erfolge das Heben des Wassers stufenweise geschieht.

Der Zweck des Rohres 14, der bisher noch nicht erläutert wurde, 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 befindliche Luft, wie es ja zum jedesmaligen Steigen des Wassers erforderlich ist, abzuziehen, so daß dadurch ein kontinuierlicher Betrieb unmöglich wäre. Es muß also die Möglichkeit getroffen werden , daß stets auch unter einer gehobenen Wassermenge die Luft abgesaugt werden kann, so daß der Betrieb nie gestört wird; dies erfolgt nun durch das Rohr 14. Wie schon erwähnt, wird durch das Saugventil 38 stets nur die Kammer 18 bezw. 19 von dem Einfluß der Saugpumpe abgeschlossen, nicht aber das Rohr 14, das nach wie vor durch die öffnung 36 und durch das Rohr 3 (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 aufgehoben wird, indem die Wassermenge hochgedrückt wird. Es wird also dadurch erreicht, daß diese Wassermenge stets im kontinuierlichen Abfluß bleibt und ein Versagen unmöglich ist.

In der Zeichnung ist die Vorrichtung" derart veranschaulicht, daß zwei Kammern 18 und 19 zum Ansaugen des Wassers dienen. Es würde selbstverständlich keineswegs das Wesen der vorliegenden 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. Die Größe und Anzahl derselben hängt von der zu befördernden Wassermenge ab.

Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß die zur Inbetriebsetzung der Vorrichtung erforderlichen Kammern bezw. Kanäle, welche das Absaugen bezw. Zuführen der Luft veranlassen, sämtlich innerhalb des Saugbehälters liegen, während die Verbindung der Saugbehälter unter sich nur durch zwei einfach anzuschraubende Rohre erfolgt, so daß die Zusammenstellung einer solchen Vorrichtung sowie die Anordnung derselben innerhalb des Schachtes keine großen Schwierigkeiten macht und demzufolge die Aufstellungkosten ziemlieh niedrige sind.

Claims (2)

Patent-Ansprüche: :

1. Vorrichtung zum Heben von Flüssigkeiten mit stufenweise angeordneten Saugbehältern , bei welcher ein Schwimmer nach Füllung der Saugkammer die Lüftsaugeleitung 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 Luftdruckleitung 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 darüberliegende 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 Vjentiles die Luftsaugeleitung ihren Einfluß auf tiefer gelegene Saugbehälter ausüben kann.

2. Eine Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Bewegung der Ventile, dadurch gekennzeichnet, daß eine von dem Schwimmer (22) bewegte doppelte Nürnberger Schere im unteren Teil ein Schieberventil (35) und damit den Durchlaß nach der Druckkammer (20) öffnet und gleichzeitig durch einen mit zwei Ansätzen versehenen Haken (29) einen zwecks Beschleunigung der Bewegung unter Federwirkung stehenden Hebel (43) so steuert, daß entweder das mit dem Ventil der Luftdruckleitung (52) durch eine Stange (56) in Verbindung stehende Luftsaugeventil (38) geschlossen und die Luftdruckleitung· -geöffnet wird oder umgekehrt, zum Zweck, gleichzeitig mit der öffnung des unteren Schieberventiles (35) den atmosphärischen oder künstlichen Luftdruck auf das in den Kammern (18 und 19) enthaltene Wasser zur Einwirkung und dieses durch die Druckkammer (20) zum Ausfluß zu bringen, wobei die spätere Umstellung der Ventile mit dem Sinken des Schwimmers selbsttätig erfolgt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.