DE36941C - Neuerung an Bohrlochpumpen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 59: Pumpen.

CARL EICHLER in BERLIN. Neuerung an Bohrlochpumpen.

Die Einrichtung der Bohrlochpumpe gestattet es, Flüssigkeiten aus sehr engen Bohrlöchern von Tiefen von 100 und mehr Metern an das Tageslicht zu fördern, und zwar ebensowohl vom kleinsten Bohrlochdurchmesser an bis zu dem gröfsten. Die einfache Form der Pumpe ist in Fig. 1 dargestellt.

Es bedeutet A einen mit comprimirter Luft oder Dampf von hoher Spannung gefüllten Behälter,

B einen Dreiweghahn,

C ein in ein Bohrloch schräg oder senkrecht hineingeführtes Luftrohr,

D ein zweischenkliges Bogenrohr, welches nach unten mit einem Ansatzrohr S versehen ist, welcher Ansatz inwendig ein Saugventil enthält.

F bedeutet das auf dem anderen Schenkel des Bogenrohres aufgesetzte Wasserdruckrohr, welches bis zu Tage geführt wird. Das Rohr F ' enthält an seinem unteren Ende ein Rückschlagventil G.

Die Wirkungsweise des Apparates ist folgende: Befindet sich in dem Bohrloch O eine Flüssigkeit von der Höhe h, so wird die Differentialpumpe mit ihren beiden Röhren C F, sowie mit dem Saugstück D S vollständig in die Flüssigkeit eingetaucht. Läfst man nun durch den Dreiweghahn B die in dem Compressor A hochgespannten Dämpfe oder Luft in das Rohr C eintreten, so drücken diese Dämpfe oder die Luft die im Rohr C befindliche Wassersäule nach unten aus, bewirken den Schlufs des Saugventils S, die Oeffhung des Druckventils G und bringen die Flüssigkeit in der Röhre F zum Aufsteigen' auf die Höhe von /?. Sobald dies geschehen ist, wird de,r Dreiweghahn B umgestellt, der Zutritt von A abgesperrt und das Rohr C mit atmosphärischer Luft in Verbindung gebracht. Infolge dessen wird die in dem Rohr F befindliche Wassersäule nachsinken wollen, aber durch das Ventil G im Rohr F zurückgehalten. Da nun gleichzeitig im Rohr C atmosphärischer Luftdruck herrscht, so tritt die aufserhalb der beiden Röhren C und F in dem Bohrloch angesammelte Wassersäule durch das Saugventil S in den oberen Schenkel C von selbst ein. Oeffnet man hierauf wieder den Dreiweghahn B für den Zutritt des hochgespannten Dampfes oder der comprimirten Luft aus A nach C, so beginnt das Spiel, wie vorhin beschrieben, von neuem, und die im Rohr C befindliche Wassersäule von der Höhe h wird abermals in den Rohrschenkel F hinemgedrückt und hebt die in letzterem befindliche Wassersäule von der Höhe h um eine weitere Höhe h₂, welche nunmehr beim zweiten Spiel eine absolute Hubhöhe von 2 h erhalten hat und bei jedem weiteren Spiel um die Differenz h weiter gehoben wird, bis die Wassersäule des Rohres F endlich über Tage zum Ausflufs kommt.

Durch Anbringung des Schwimmers X in Verbindung mit der Zugstange Y und eines in Fig. ι a und 5 näher gezeichneten Kolbens Z wird die selbstthätige Oeffnung und Schliefsung des Zutrittes bezw. Austrittes des Dampfes oder der comprimirten Luft durch den im Kolbenrohr hängenden Schwimmer X in der Art bewirkt, dafs derselbe infolge seiner Gewichtsvermehrung, wenn die Wassersäule aus dem

Rohr C entfernt ist, niedersinkt und den Kolben Z niederzieht und damit die Verbindung zu C Z A schliefst, dagegen am Ende seines Niederganges die Verbindung zu C Z und L nach der atmosphärischen Luft hin öffnet. Sobald nun wieder Wasser in den Rohrschenkel C eingetreten ist, wird der Schwimmer X durch seinen Auftrieb nach oben bewegt und schiebt durch seine Verbindungsstange Y auch den Kolben Z wieder nach oben und öffnet wieder den Zutritt für die comprimirte Luft. So lange diese Bedingungen vorhanden sind, wird sich das Spiel der Pumpe unaufhörlich fortsetzen, und die Flüssigkeit selbstthätig durch die Differentialbohrlochpumpe bei jedem Hube um die Differenzhöhe h gehoben werden und ein dem Rohrquerschnitt entsprechendes Wasserquantum zu Tage fördern. Der Steuerungskolben Z kann zur Ersparung von Dampf oder Luftverbrauch unmittelbar über der Wasseroberfläche angebracht werden oder auch unter derselben sich befinden.

Eine andere Construction der Bohrlochpumpe besteht aus dem einen cylindrischen oder viereckigen, ovalen, sechseckigen, achteckigen Querschnitt habenden Hauptrohr A, Fig. 2, welches durch eine verticale Scheidewand B in zwei möglichst gleiche Theile getheilt ist, von welchen beiden der Raum C als Pumpcylinder, der Raum D als Druckrohr und der Raum E als Ventilkasten wirkt. Die Rohrhälfte C ist mit dem Dampfkessel oder Compressor F dicht verbunden und kann von letzterem durch den Steuerkolben Z abgesperrt werden, welcher durch den Schwimmer X auf- und abbewegt wird. Der Kolben Z hat dieselbe Einrichtung wie der in Fig. 5 und ia gezeichnete und gestattet die abwechselnde Verbindung des Kolbenrohres C mit dem Kessel oder Compressor F oder desselben Raumes C mit der atmosphärischen Luft. S ist ein Saugventil. V ist ein Druckventil. Die Wirkung des Apparates ist ähnlich derjenigen der in Fig. 1 beschriebenen Pumpe und gestattet die volle Ausnutzung des Querschnittes eines Bohrloches. Die Wassersäule wird auch hier bei jedem Hube um die Differenz h im Rohr C niedergedrückt und um eine gleiche Differenz im. Rohre D gehoben. Der endliche Ueberdruck für den Ausflufs mufs gröfser sein als die Summe der Differenzen h im Druckrohr B. Die Umsteuerung kann auch hierbei, einer einfachen Pumpe gleich, durch den Dreiweghahn jB, wie in Fig. 1, bewirkt werden, oder durch den Hebel H erfolgen, welcher von Menschenhand bewegt wird.

Die Fig. 3 stellt eine weitere vortheilhaftere Aenderung der Pumpröhren dar. Es wird dieselbe bei sehr tief im Bohrloch stehendem Wasserspiegel deswegen nothwendig, um den Verbrauch an hochgespanntem Dampf oder Luft auf dasjenige Volumen zu reduciren, welches dem gehobenen Volumen der Flüssigkeit entspricht. Zu diesem Zwecke wird die Pumpe in der in Fig. 3 gezeichneten Art construirt und der Pumpstiefel C concentrisch um das Druckrohr D D herum angeordnet. Der Pumpstiefel C C wird an seinem oberen Ende durch eine Decke abgeschlossen und mit dem Druckrohr D fest verbunden und an seinem unteren Ende mit einem Saugventil S versehen. Das Druckrohr D reicht nicht bis nach S, sondern endigt kurz über dem Saugventil S' und ist selbst mit dem Druckventil V an seinem unteren Ende versehen. Nach oben hin wird das Druckrohr D D bis zu Tage geführt. Ein weiteres Längsrohr L verbindet den oberen Raum des Pumpstiefels C mit dem Dampfkessel oder Compressor F. Der in Fig. 5 und ia gezeichnete Steuerkolben Z wird bei Z in Fig. 3 angebracht und durch den Schwimmer X derart auf- und abbewegt, dafs er bei leerer Kammer C den Kolben Z nach unten zieht und den Zutritt des Dampfes oder der comprimirten Luft aus L F absperrt und dabei gleichzeitig den Pumpraum C mit der atmosphärischen Luft verbindet. Hierdurch ist der Eintritt der Flüssigkeit durch das Saugventil S in den Pumpraum C ermöglicht. Ist der Pumpraum C mit Wasser gefüllt, so öffnet der Schwimmer X den Kolben Z für den Zutritt aus F durch L. Die im Pumpraum C befindliche Wassersäule wird nun wieder um die Höhendifferenz h nach unten gedrückt, das Ventil £ geschlossen, das Druckventil V geöffnet Und die Druckwassersäule D bei jedem Hube um die Differenz h in die Höhe gefördert. Die Ventile S und V können als Kugel- oder Klappenventile angewendet werden.

Bei der in Fig. 4' und 5 dargestellten Pumpe sind ebenfalls, wie in Fig. 3, der Pumpstiefel und das Saugrohr concentrisch angeordnet, jedoch bildet hierbei das innere Rohr C den Pumpstiefel, während der äufsere, im Querschnitt ringförmige, cylindrische Raum D als Druckrohr dient. Der obere Theil des inneren Rohres C C wird hierbei als Luftreservoir benutzt und ist mittelst einer mit Stopfbüchse versehenen Decke von dem unteren Pumpstiefel C getrennt. In der Stopfbüchse ist der Steuerkolben Z geführt, welcher an seinem oberen Ende mit einem Auspuffrohr L bis in die Atmosphäre gelangt. Das Auspuffrohr L passirt an der Tagesoberfläche und noch innerhalb des Rohres C eine Stopfbüchse St₁, und trägt kurz darüber einen Kolben K, welcher gegen die Wand des Mittelrohres C durch einen Dichtungsring abgedichtet ist. Unterhalb der Stopfbüchse A₁ ist von dem Hauptluftrohr C₁ C₁ ein Seitenrohr J abgezweigt, welches nach dem Dampfkessel

oder Compressor F führt. Der Raum R zwischen der Stopfbüchse Sf₁ und K ist durch ein kleines Verbindungsrohr M mit dem Hauptrohr J verbunden; in dem Rohr M ist ein Dreiweghahn O eingeschaltet, welcher durch einen Hebel H geöffnet oder geschlossen werden kann. Diese Functionirung wird durch einen im Rohr D befindlichen Schwimmkörper X oder, von Menschenhand verrichtet. Die Construction des Saugventils S und des Druckventils V ist in eigenthUmlicher Art durch die Zeichnung, Fig. 4, dargestellt. Die Wirkungsweise dieser Pumpconstruction ist folgende: Nach dem Einhängen der Pumpe in ein Bohrloch füllt sich der Raum C und D bis an den Kolben Z mit Wasser, der Raum C₁ C₁ ist mit Dampf öder comprimirter Luft gefüllt; der Schwimmer X befindet sich auf seinem tiefsten Punkte und hat das Rohr M in der Richtung gegen J geschlossen. Der Kolben Z, welcher sammt dem Auspuffrohr L in seiner höchsten Stellung sich befindet, läfst nun comprimirte Luft in den Pumpstiefel C eintreten, während er gleichzeitig infolge seines Eigengewichtes langsam niedersinkt und schliefslich den Zutritt der comprimirten Luft aus C₁ nach C absperrt. Während des Zutrittes der Luft nach C wurde die in C befindliche Wassersäule um die Höhe h aus dem Rohr C verdrängt und in das Druckrohr D hineingetrieben, in welchem sich der Wasserspiegel urri die Differenz h gehoben hatte. Ist der Kolben Z am unteren Ende seines Laufes angelangt und ist gleichzeitig die Pumpkammer C entleert, so hat damit der Kolben Z auch die Verbindung des Pumpraumes mit der Atmosphäre hergestellt, und die ihre Arbeit gethan habende Luft kann aus dem Raum C durch den zweiten Schieberweg des Kolbens Z durch das hohle Auspuffrohr L L in die Atmosphäre entweichen. Infolge dessen tritt das Saugwasser durch das Ventil S in den Pumpraum nach. Da nun gleichzeitig das Druckwasser durch das Rohr D aufstieg, so wurde der Schwimmer X infolge des hydrostatischen Auftriebes nach oben bewegt, öffnet den Dreiweghahn O, welcher comprimirte Luft in den zwischen Stopfbüchse St₁ und K befindlichen abgeschlossenen Raum R unter den Kolben K gelangen läfst. Der Kolben K wird nun infolge des Ueberdruckes in die Höhe gehoben und bewegt sich, fest an dem Hohlgestänge L sitzend, mitsammt dem Kolben K und dem Kolben Z so weit nach oben, dafs er von neuem bei P den Zutritt der comprimirten Luft von C₁ nach C öffnet. Da während dieser Zeit die Druckwassersäule D abgeflossen ist und der Schwimmer X durch sein Sinken den Dreiweghahn O derart geöffnet hatte, dafs der Raum R mit der Atmosphäre in Verbindung tritt, so kommt nunmehr wieder das Eigengewicht des Gestänges L zur Geltung, der Kolben Z sinkt von neuem nach unten, schliefst die comprimirte Luft ab und bewirkt das zweite Kolbenspiel. Dieser Vorgang wiederholt sich in gleicher Reihenfolge unaufhörlich. Der Steuerungsapparat der in Fig. 4 beschriebenen Pumpe kann selbstredend auch in der einfachen W^Teise, wie solche in Fig. 1, 2 und 3 des Näheren beschrieben ist, angeordnet werden.

Sämmtliche Pumpen können unterhalb des Saugventils S mit einem nach innen convexen Saugkorb Sg versehen sein. Bei verrohrten Bohrlöchern ist die Verwendung der eisernen Bohrlochwand als äufseres Druckrohr oder direct als Pumpenstiefel leicht möglich. Die Construction der Pumpenröhren geschieht entweder aus Eisen, Messing oder Kupferrohr. An den Verbindungsstellen werden dieselben durch Löthung oder durch innere oder äufsere Schraubengewinde oder, wo es die Weite des Bohrloches zuläfst, durch Flantschen verbunden.

In Fig. 5 zeigt die untere Hälfte der Zeichnung, mit Fig. ιa bezeichnet, das Detail der Einrichtung des Kolbenschiebers Z, wogegen die obere Hälfte der Zeichnung, Fig. 5, eine weitere Anordnung der selbstthätigen Steuerung für die Differentialbohrlochpumpe darstellt. L ist ein Auspuffrohr, St eine Stopfbüchse,, welche in der festen Scheidewand zwischen dem Raum C und dem Raum R sich befindet. K ist ein abgedichteter Kolben, welcher sich in fester Verbindung mit dem Auspuffrohr L befindet. Q. ist ein kleines Sperrventil, welches sich in dem Verbindungsrohr M befindet. Letzteres steht in directer Verbindung mit dem Compressor. T ist ein oberhalb des Bohrloches angebrachter Hebel mit dem Drehpunkt d. Die linke Seite dieses Hebels besitzt einen kreisförmigen Schlitz, welcher eine verstellbare Gröfse durch Einlage von Backen erhalten kann. In dem Schlitz bewegt sich der Bolzen n, welcher an der Ventilstange r fest angebracht ist. Die Stange r ist mit dem Ventil Q. fest verbunden, q ist ein Ventil, welches an dem Hebel T befestigt ist. u und U₁ sind Knaggen, welche an dem Auspuffrohr L und L verstellbar angebracht sind und welche bei Auf- und Niedergang des Hohlgestänges L den Hebel T im entsprechenden Moment auf- und niederbewegen.

Die Wirkungsweise dieses Apparates ist folgende: Steht der Steuerkolben K mitsammt dem Auspuffrohr L und unten daran sitzendem Schieberkolben Z auf seinem höchsten Standpunkte, so befindet sich die Differentialbohrlochpumpe' in der Druckperiode. Die Kolben K und Z sammt dem Gestänge L sinken durch ihr Eigengewicht nieder, bis der Knaggen U₁ den Hebel T nach unten mitnimmt, welch letzterer am Ende seines Hubes die Ventil-

stange r an dem Bolzen η ergreift und das Ventil Q. öffnet. In diesem Moment ist die Druckperiode beendet und das Auspuffen der Luft beginnt. Nun tritt comprimirte Luft in den Raum R und treibt den Kolben K wieder in die Höhe, bis derselbe eines der offen gehaltenen Löcher i i i passirt hat, durch welche die im Raum R herrschende Spannung momentan aufgehoben worden ist. Je nachdem die oberen oder unteren Löcher i mit kleinen Schräubchen verschlossen werden, läfst sich der obere Stand des Kolbens K nach Belieben begrenzen und somit der Kolbenweg Kw des Schieberkolbens Z genau regeln. Sollte der Kolben aber zu stark in die Höhe getrieben werden, so greift die Warze u den Hebel T und schliefst das Ventil Q. besonders ab. Die Oeffnungen P und P in dem Kolbenschieber Z erhalten eine solche gegenseitige Lage, dafs bei einem Kolbenweg Kw jederzeit entweder P oder P₁ mit dem Pumpraum sich in Verbindung befindet. Die Schieberöffnung P₁ im Schieberkolben Z erhält eine kleine Voreilung, um Stöfse in dem Auspuffrohr zu vermeiden. Der Hebel T kann auch beim ersten Anlassen von der Hand bewegt und so mit der Pumpe in Gang gesetzt werden.

Im allgemeinen ist noch zu bemerken, dafs sich die Differentialbohrlochpumpe auch in der in Fig. 3 gezeichneten Form doppeltdrückend derartig herstellen läfst, dafs der Pumpcylinder C aus zwei Theilen gemacht wird, von welchen jeder mit einem Schieberkolben Z und mit besonderem Saugventil S versehen wird, während die Pumpe nur ein einziges Druckrohr D erhält.

Die Pumpe läfst sich auch in mehreren Etagen über einander anordnen in der Art, dafs für ein Bohrloch mehrere Pumpen aus einem einzigen Umhüllungsrohr gebildet werden und das Luftzufuhr- und Auspuffrohr der unteren Pumpe durch das Druckrohr der oberen hindurchgeführt wird.

In praktischer Hinsicht ist die Differentialbohrlochpumpe sehr gut geeignet, um Naphta, Mineralöle, Salzsoole u. dergl. aus Bohrlöchern zu fördern, oder diese Flüssigkeiten, welche nur in bestimmten Niveaus den Bohrlöchern zutreten, mit Umgehung der dariiberliegenden Wasser zu fördern.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Bohrlochpumpe, gekennzeichnet durch die Construction der Pumpkammer CCCSV in dem dieselbe umschliefsenden, gleichzeitig das Druckrohr bildenden Bohrrohre D in Verbindung mit der Anordnung der besonderen Druckluftkammer C₁ C₁ (Fig. 4) in dem Pumpenrohr unmittelbar über der Pumpkammer, sowie dem Kolbenschieber Z', Fig. 4 und 5, mit seinem unmittelbar in seine hohle Kolbenstange führenden Ausgangswege für die gebrauchte Druckluft, und der in Fig. 4 und 5 dargestellten Einrichtung L K R StQM zur Hand- oder selbstthä'tigen Bewegung, mit veränderlicher Hubhöhe des den Ein- und Auslafs der Druckluft vermittelnden Kolbenschiebers Z.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.