-
"Flüssigkeits-Probenehmer zum Entnehmen einer Probe aus Brunnen,
-
Bohrlöchern oder dgl." Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeits-Probenehmer
zum Entnehmen einer Probe aus Brunnen, Bohrlöchern oder dgl., bestehend aus einem
an einem flexiblen Element im geöffnenten Zustand absenkbaren rohrförmigen Probegefäß
und einer Einrichtung zum Schließen des Prsbegefäßes nach Erreichen einer- gewünschten
Absenktiefe.
-
Derartige Geräte zum Entnehmen einer Wasserprobe aus Bohrlöche-rn
sind bekannt. Diese sind häufig mit komplizierten Verschlueßeinrichtungen ausgerüstet,
die durch Betätigungseinrichtungen in der gewünschten Tiefe betätigt werden können.
Die Herstellung dieser Geräte ist relativ teuer, und sie bedürfen einer ständigen
Wartung. Es ist weiterhin ein -Wasserprobenahmegerät bekannt, bei dem die Wandung
des Behälters nach dem Absenken eines Boden- und Deckelteils durch eine Fallbewegung
von einer Stelle außerhalb der Bohrung auf den Boden- und Deckelteil gestülpt wird,
so daß auf diese Weise ein Einschluß der Probe erfolgt. Ein Ablaßhahn dient zum
Entleeren des Gerätes. Bei diesem bekannten Probenehmer wird beim
Uberstülpen
der Wandung des Gerätes über das Boden- und Deckelteil in der Flüssigkeit, aus der
die Probe entnommen werden soll, eine starke Turbulenz oder Stoßwelle erzeugt, welche
die Schichtungen der Flüssigkeiten im starken Maße beeinträchtigt, so daß die entnommene
Flüssigkeit nur ein sehr ungenaues Bild von der tatsächlichen Flüssigkeit und ihrer
Schichtung im Brunnen, im Bohrloch oder dgl. abgibt.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen Mangel zu beseitigen und ein
einfaches, wenig störanfälliges und robustes Probenehmergerät zu schaffen, welches
eine störungsfreie und der tatsächlichen Flüssigkeitsschichtung genau entsprechende
Probeentnahme gestattet.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Bodenverschlußteil des
Probegefäßes fest mit dem flexiblen Element verbunden,und der Gefäßmantel und ein
Deckelverschlußglied in Längsrichtung des flexiblen Elementes relativ sowohl gegenüber
dem flexiblen Element als auch zueinander axial bewegbar sind und Bodenverschlußteil,
Gefäßmantel und Deckelverschlußglied in dem geöffneten Absenkzustand des Probegefäßes
jeweils in einem geringen gegenseitigen axialen Abstand an dem flexiblen Element
lösbar gehalten sind.
-
Bei dem neuen Probenehmer werden die für die Probeentnahme wesentlichen
Teile, nämlich Deckelverschlußglied, Gefäßmantel
und Bodenverschlußteil
beim Absenken des Probenehmers in axialer Richtung in der Reihenfolge, in der sie
auch bei dem geschlossenen Probegefäß angeordnet sind, ion einer Bereitschaft gehalten,
in der die drei Teile jeweils einen gegenseitigen axialen Abstand von nur geringer
Größe aufweisen. Dieser Abstand ist so bemessen, daß beim Ab senken des geöffneten
Probegefäßes -der Gefäßrnantel in derFlüssigkei im wesentlichen ohne Erzeugungeiner
Turbulenz abgesenkt werden kann, wobei in den Gefäßmantel die Flüssigkeit des Bohrloches
im wesentlichen in der ungestörten Schichtung, wie sie im Bohrloch vorliegt, eintritt
und wieder austritt. Insbesondere wird nach Erreichen der gen wünschten Absenktiefe
durch das Schließen des Probegefäßes praktisch keine nennenswerte Turbulenz und
keine nennenswerte Stoßwelle oder Strömung erzeugt. Damit wird eine sehr genaue
Probeentnahme möglich, die sehr wirklichkeitsgetreu den FlUssigkeitsverhältnissen
an der betreffenden Absenktiefe im Bohrloch entspricht Die neue Ausbildung gewährleistet
-außerdem, daß die sehr einfach ausgebildeten Teile nur einer sehr geringen Beanspru-chung
unterliegen, da die relativen Wege, die zwischen dem geöffneten Zustand des Probegefäßes
und dem Schließzustand von den drei Teilen zurückgelegt werden müssen, nur sehr
gering sind, so daß Stoßkräfte bei dem gegenseitigen Anlegen der Teile weitgehend
ausge schlossen sind.
-
Die neue Anordnung ermöglicht auch eine relativ genaue zentrierte/
gegenseitige
Führung der drei Teile bei der relativen Bewegung.
-
Zu diesem Zweck kann vorteilhafterweise mit dem flexiblen Glied eine
Führungsstange fest verbunden sein, die das Bodenverschlußteil trägt, und auf der
der Gefäßmantel und das Deckelverschlußglied verschiebbar und zentriert geführt
sind. Das bedeutet, daß die miteinander zusammenwirkenden Dichtfläehen in zentrierter
g(genseitiger Stellung aufeinandertreffen und so nur geringen Belastungen ausgesetzt
sind. Ein Aufbrechen der Dichtflächen, wie es bei bekannten Geräten auftreten kann,
ist hierbei nicht zu befürchten.
-
Der Gefäßmantel ist zweckmäßigerweise über eine Leerwegverbindung
an dem Deckelverschlußglied angehängt, während das letztere Mittel zu einer lösbaren
Verriegelungseinrichtung an dem flexiblen Element festlegbar ist. Dies bedeutet,
daß das Deckelverschlußglied und der Gefäßmantel nach Auslösung der Verriegelungseinrjichtung
zunächst gemeinsam den Absenkweg zurücklegen und zuerst das bodenseitige Ende des
Gefäßmantels abgedichtet wird, bevor das obere Ende durch eine weitere relative
Absenkbewegung des Deckelverschlußteils gegenüber dem Gefäßmantel verschlossen wird.
-
Die Verriegelungseinrichtung ist zweckmäßigerweise in einem erheblichen
axialen Abstand oberhalb der Schließfläche des Deckelverschlußgliedes angeordnet.
Dadurch wird erreicht, daß die Vorgänge zum Auslösen des Schließvorganges an einer
Stelle erfolgen, die-im erheblichen axialen Abstand oberhalb des Flüssigkeitsbereichs
liegt,
aus dem die eigentliche Probeentnahme erfolgt. Dadurch werden alle Störungen, die
von dem Auslösevorgang herrühren könnten, von dem Probeentnahmebereich ferngehalten.
-
Ein von der Eintauchtiefe des Probenehmers unabhängiges sicheres
Schließen wird dadurch gewährleistet, daß das Bodenverschlußteil im geöffneten Zustand
durch eine an dem flexiblen Element axial abgestützte Schließfeder in Schließrichtung
elastisch vorgespannt ist, so daß auch bei großen Tiefen bis zu 500 m oder mehr
ein sicherer Schließvorgang gewährleistet ist.
-
Die Auslösung der Riegelvorrichtung kann zweckmäßigerweise dadurch
erfolgen, daß das Riegelelement mit seinem Betätigungsabschnitt in die Fallbahn
eines am flexiblen Element herablaßbaren Auslösegewichtes ragt Die Erfindung wird
nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert.
-
Es zeigen: Fig. 1 den Flüssigkeitsprobenehmer in dem zum Ablassen
in ein Bohrloch bestimmten geöffneten Zustand in perspektivischer Darstellung und
~ Fig. 2 in perspektivscherDarstellung und größerem Maßstabe die einzelnen Teile
des Probenehmers in auseinandergezogener Stellung.
-
Der Probenehmer 3 ist an einem flexiblen Element 1 angehängt. Dazu
dient zweckmäßigerweise ein Kupplungselement 2, das sich besonder bewährt, wenn
der Probenehmer 3 gegen ein Tiefenmeßgerät oder dgl. austauschbar an dem zugehörigen
Flachbandkabel befestig bar ist. Auf diese Weise läßt sich der Probenehmer zwanglos
in einen Satz von unterschiedlichen, für das Arbeiten an Brunnen oder Bohrungen
notwendigen Ausrüstungsgeräten einordnen.
-
Der Probenehmer 3 besteht im wesentlichen aus einem oberen Deckelverschlußglied
9, einem darunterliegenden Gefäßmantel 10 und einem Bodenverschlußteil 11.
-
An das Kupplungsglied 2 ist der Probenehmer 3 mittels eines Anschlußstückes
4 befestigbar, das an seinem oberen Ende eine Gewindebohrung 6 zum Verschrauben
mit dem Kupplungsglied 2 aufweist. Das Anschluß- oder Verbindungsstück 4 weist auch
an seinem unteren Ende im dargestellten Beispiel eine Gewindebohrung 7 auf, in die
das obere mit Gewinde versehene Ende 19 einer langgestreckten Führungsstange 8 einschraubbar
ist. Alle Teile des Probenehmers 3 sind auf diese Führungsstange 8 aufgefädelt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Anschlußstück 4 noch eine Ringnut
5 auf, deren Zweck weiter unten erläutert ist.
-
Das Deckelverschlußglied 9 weist eine innenbohrung 21 auf, die sich
bis nahe dem unteren Ende erstreckt, an dem eine kegelstumpfförmige Verschlußfläche
15 vorgesehen ist, die mit
dem oberen, vorzugsweise entsprechend
trichterförmig ausgebildeten Ende 16 des Gefäßmantels 10 in der Schließstellung
abdichtend zusammenwirkt. Nahe dem unteren Ende ist die Innenbohrung 21 unter -Bildung
einer Anlageschulter 22 auf einen Durchmesser verengt, der für die leicht verschiebbare
Aufnahme der Führungsstange 8 ausreichend ist. Die Schulter 22dient zur Anlage des
unteren Endes einer Druckfeder 20, die sich mit ihrem oberen Ende gegen die untere
Stirnfläche des Anschlußstückes 4 legt.
-
Das Deckelverschlußglied ist als langgestreckter Zylinder ausgebildet
und weist einen maximalen Durchmesser 17 auf, der etwas größer ist als der maximale
Außendurchmesser 18 des Gefäßmantels 10. Nahe dem oberen Ende schließt sich an den
Hauptteil des Deckelverschlußgliedes 9 ein langgestreckter,verjüngter Auflauf-und
Zentrierabschnitt 26an, dessen Bedeutung weiter unten erläutert ist. An der Übergangsstelle
zwischen dem Hauptteil und dem verjüngten Teil 26 weist das Deckelverschlußglied
9 ein seitliches schlitzförmiges Fenster auf, in dem ein zweiarmiges Riegel glied
23 entsprechend dem Doppelpfeil 24 schwenkbar gelagert ist.
-
Das Riegelteil 26 weist an seinem in die Innenbohrung 21 ragenden
Ende eine Fangschulter 25 auf, die in dem geöffneten Zustand des Probenehmers gemäß
Fig. 1 in die Ringnut 5 des Anschlußstückes 4 einrastet und so bei gespanntem Zustand
der Feder 20 das Deckelverschlußglied andem Anschlußstück 4 und so an dem flexiblen
Element 1 axial festlegt. In der Riegelstellung ragt das obere Betätigungsende 23a
im Bereich oberhalb des übergangsbereiches
zwischen den beiden
Abschnitten des Deckelverschlußteils 9 nach außen. Die Anordnung ist dabei so getroffen,
daß in jeder Stellung des Riegelteils 23 der Betätigungsabschnitt 23a radial inner
halb des maximalen Durchmessers 17 des Deckelverschlußteiles 9 liegt, so daß ein
unbeabsichtigtes Öffnen durch Anstoßen des Probenehmers an die Bohrlochwandungen
nicht zu befürchten ist.
-
Auf dem flexiblen Element oder Lotkabel 1 ist von der Erdoberfläche
auslösbar ein Auslösegewicht 27 absenkbar. Dieses ist im dargestellten Beispiel
als langgestreckter Hohlzylinder ausgebildet, dessen Innenbohrung sich am unteren
Ende in einen Betätigungsabschnitt 28 trichterförmig erweitert. Mit diesem erweiterten
Abschnitt läuft das Auslösegewicht 27 stoßfrei auf das entsprechend abgeschrägte
obere Ende des Auflauf- und Zentrierabschnittes 26 auf, der im letzten=Teil der
Absenkbewegung des Auslösegewichtes 27 dieses gegenüber dem Deckelverschlußteil
9 zentrierte so daß der trichterförmige Abschnitt 28 schließlich auf den entsprechend
abgeschrägten Betätigungsarm 23a des Riegelgliedes 23 trifft und radial nach innen
drängt, wodurch der Fangabschnitt 25 aus der Nut 5 ausrastet und der Deckelverschlußteil
9 von dem Anschlußstück 4 und so von dem flexiblen Element 1 freikommt und sich
unter der Wirkung der Feder 20 mit vorbestimmter Kraft axial nach unten bewegen
kann.
-
Der Gefäßmantel 10 ist als glatter Hohlzylinder ausgebildet. Er weist
ein oberes und ein unteres Fuhrungsstück 32 bzw. 34 auf,
die im
Abstand von den Gefäßmantelenden am Gefäßmantel, z.B.
-
mittels Schrauben 33 bzw. 35, festgelegt sind. Zentrale Bohrungen
in diesen Teilen dienen zur Aufnahme der Führungsstange 8 mit leichtem Spiel, so
daß der Gefäßmantel unter enger Führung, aber leicht verschiebbar auf der Stange
8 absenkbar ist.
-
Der Deckelverschlußteil 9 weist an seinem unteren Ende unterhalb und
radial innerhalb der Abdiehtungsfläche 15 Befestigungselemen-' te 30 für flexible
Verbindungselemente 31 auf, die z.B. in Form von Nylonringen oder dgl. in der aus
Fig. 1 ersichtlichen Weise um das Teil 32 geschlungen sind. Auf diese Weise ist
der Gefäßmantel 10 am unteren Ende des Deckelverschlußgliedes- 9 so angehängt, daß
der Gefäßmantel mit dem Deckelverschlußteil 9 auf der Führungsstange 8 abgesenkt
werden, aber auch eine Relativbewegung in axialer Richtung ausführen kann. Statt
der gezeigterElemente kann auch eine andere Leerwegverbindung zwischen Deckelverschlußteil
9 und Gefäßmantel 10 vorgesehen sein.
-
Die Führungsstange 8 weist an ihrem unteren Ende einen Gewindeabschnitt
38 auf, der unterhalb des Teils 34 in die obereGEwindebohrung 37 eines unteren Verbindungsstückes
36 eingeschratbt ist. Das Verbindungsstück 36 weist am unteren Ende ein8ußergewinde
42 auf, das in die Gewindebohrung des Bodenverschlußteils 11 einschraubbar ist.
An die Gewindeöffnung 43 des Bodenverschlußteils schließt sich dessen kegelstumpfförmige
-Dichtfläche 40 an, die mit einer entsprechenden trichterförmigen Randöffnung -
41
des Gefäßmantels 10 zusammenwirkt. Das Anschlußstück 36 ist hohlzylindrisch ausgebildet
und weist oberhalb des Außengewin-50/ des 42 eine Querbohrung auf. Der Bodenverschlußteil
11 weist eine zentrale Bohrung auf, die unter Bildung einer Schulter 55 sich zu
einer unteren öffnung 52 verengt. Die in der Schulter 55 liegende Mündung der engen
Bohrung 52 wirkt mit einem Ventilglied, insbesondere einer Ventilkugel 44 zusammen,
die unter der Vorspannung einer Feder 45 stehen kann, welche sich mit ihrem oberen
Ende gegen die untere Stirnfläche des Verbindungsstückes 36 abstützt.
-
Es ist ersichtlich, daß die Führungsstange 8 mit dem flexiblen Element
1 fest verbunden ist und an ihrem unteren Ende das Bodenverschlußteil fest unterstützt.
Das Deckelverschlußglied 9 und der Gefäßmantel 10 sind dagegen gegenüber der-Führungsstange-
t und dem Bodenverschlußteil 11 axial verschiebbar. Beide Teile sind aber auch relativ
zueinander in axialer Richtung aufgrund der Leerwegverbindung verschiebbar.
-
Der Probenehmer trd in der in Fig. t gezeigten geöffneten Stellung,
bei der sich jedoch das Auslö:;egewicht 27 oben an der Meßstation befindet,in ein
Bohrloch oder dgl. abgesenkt.
-
Das Deckelverschlußteil 9 ist in seiner axialen Stellung an dem flexiblen
Element 1 bzw. dem Anschlußstück 4 mittels der Verriegelungseinrichtung 12 unter
Spannung der Feder 20 festgelegt.
-
über die Leerwegverbindung wird der Gefäßmantel 10 an dem Deckelverschlußglied
so
abgestützt, daß sein oberes Ende 16 im geringen axialen Abstand von der Dichtfläche
15 zu liegen kommt.
-
Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß in dieser Stellung das untere
Ende 41 des Gefäßmantels 10 im geringen axialen Abstand oberhalb der Dicht fläche
40 des Bodenverschlußteils 11 liegt. Beim langsamen Absenken des Probenehmers kann
die im Bohrloch oder dgl. befindliche Flüssigkeit ohne nennenswerte Turbulenz und
ohne Vermischungsvcrgänge unten in den Gefäßmantel 10 eintreten und oben wieder
austreten. Ist die gewünschte Tiefe erreicht, wird das Auslösegewicht 27 am flexiblen
Element 1 heruntergelassen und löst die Riegeleinrichtung 12 aus. Die gespannte
Feder 20 drückt das Deckelverschlußteil 9 nach unten. An dieser Bewegung nimmt der
Gefäßmantel 10 teil, bis die trichterförmige Stirn fläche 41 auf der Dichtfläche
40 des Bodenverschlußteils 11 aufsetzt. Der Deckelverschlußteil 9 setzt seine Bewegung
unter der Wirkung der Feder 20 relativ zur FUhrungsstange 8 und relativ zu dem nunmehr
axial festgelegten Gefäßmantel 10 fort bis die Dichtfläche 15 auf der Trichterfläche
16 am oberen Ende des Gefäßmantels abdichtend aufsetzt. Die Querbohrung 50 in dem
Anschlußstück 36 liegt innerhalb des Gefäßmantels 10. Der Wasserdruck bzw. die Vorspannung
der Feder 45 sorgen dafür, daß die Ventilkugel 44 die Bohrung 52 im Bodenverschlußteil
11 zuverlässig abdichtet. Der Probenehmer kann nunmehr störungsfrei nach oben gezogen
werden. Die Restspannung der Feder 20 sorgt für eine zuverlässige dichtende Anlage
der die Flüssigkeitsprobe einschließenden Teile.
-
In einigen Fällen kann auf die Feder 20 ebenso wie auf die Feder 45
verzichtet werden. In diesen Fällen sorgt das vereinte Gewicht des Deckelverschlußgliedes
und des Auslösegewichtes 27 für die abdichtende Zusammenpressung der Dichtflächen.
Die Verwendung einer Vorspannfeder 20 wird jedoch bevorzugt.
-
Die neue Anordnung ist außerordentlich robust und einfach im Aufbau.
Die Kunststoffringe 31 können auch durch eine Schiebeverbindung mit begrenztem Leerweg
zwischen Gefäßteil und Deckelverschlußglied ersetzt werden. Die Riegelnut5 kann
statt an dem Anschlußstück 4 auch an der Führungsstange 8 vorgesehen sein. Es istdrbei
vorteilhaft, die Verriegelungseinrichtung 12 in einem möglichst großen axialen Abstand
51 von der Dicht fläche 15 des Deckelverschlußteils 9 anzuordnen, um durch den Auslösevorgang
des Riegels jeden störenden Einfluß auf die Flüssigkeitsbereiche im Bohrloch oder
dgl. auszuschließen, aus denen die Probe entnommen werden soll.