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Tiefbrunnenpumpe mit hydraulischem Antrieb, insbesondere für Erdölförderung
Die Erfindung bezieht sich auf gestängelose, hydraulisch betätigte Pumpen, bei welchen
im Brunnenschacht zwei fest miteinander verbundene Kolben vorgesehen sind, von denen
der eine als Förderkolben dient, während der andere durch abwechselnde Zusteuerung
von Druckflüssigkeit und Auslaß hydraulisch bewegt wird und durch die feste Verbindung
den Förderkolben mitnimmt. Derartige Pumpen sind bereits in zahlreichen Ausführungen
bekannt geworden. Gegenstand der Erfindung ist eine auf dem gleichen Prinzip beruhende
Pumpe, die besonders für Tiefbrunnen und Bohrlöcher gedacht ist. Gerade für Tiefbrunnen
haben gestängelose Pumpen besondere Bedeutung, weil bewegte Pumpengestänge die erreichbare
Tiefe er>.eblich begrenzen. Die bisher bekannten gestängelosen Pumpen der oben gekennzeichneten
Art sind jedoch für Tiefbrunnen sehr wenig geeignet. Die bekannten Pumpen werden
zum großen Teil mit Druckluft betrieben und sind dementsprechend eingerichtet. Diese
Pumpen können wegen des Spannungsverlustes und der Undichtigkeiten in den langen
Druckleitungen für Tiefbrunnen nicht in Frage kommen. Auch alle einseitig wirkenden
Pumpen sind ungeeignet, weil dabei der Förderstrahl nach jedem Hub abreißt, so daß
bei jedem neuen Hub die ganze Flüssigkeitssäule von neuem beschleunigt werden muß,
wodurch die Förderhöhe sehr beschränkt wird.
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Es sind verschiedene, mit Druckwasser betriebene Pumpen mit Treib-
und Förderkolben bekannt geworden, bei denen für beide Kolben der gleiche Zylinder
benutzt wird oder aber zwei Zylinder mit notwendig gleichem Durchmesser. Auch diese
Pumpen sind für Tiefbrunnen ungeeignet, weil dabei eine Anpassung der Fläche des
Treibkolbens an Druck und Art des Treibmittels, Brunnentiefe usw. nicht möglich
ist. Ungünstig für Tiefbrunnenpumpen ist ferner die Anordnung des Steuerapparats
zwischen Treib- und Förderzylinder, weil die dadurch wesentlich verlängerte Kolbenstange
auch entsprechend dikker und ihre Dichtung stärker sein muß. Die Verstärkung der
Kolbenstange bewirkt eine Verringerung des wirksamen Querschnittes und eine bei
Tiefbrunnenpumpen besonders umgünstige Vergrößerung des ganzen Pumpenkörpers. Wegen
der schwierigen Reparatur sind bei Tiefbrunnenpumpen empfindliche oder mechanisch
gesteuerte Ventile und Hähne unbedingt zu vermeiden.
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Bei der Tiefbrunnenpumpe nach der Erfindung sind alle diese Gesichtspunkte
berücksichtigt. Die Pumpe besteht aus einem glatten, in das Bohrloch einzulassenden
Pumpenkörper und einem Steuerapparat, der mit dem Pumpenkörper durch zwei Arbeitsleitungen
verbunden ist. In dem Pumpenkörper befindet sich über der nach unten gerichteten
Ansaugöffnung der oben und unten mit Rückschlagklappen in der Saug- und Förderrichtung
versehene Zylinder des Förderkolbens sowie die Saug- und Förderleitung. über diesem
Teil ist, vom Förderzylinder durch eine
Trennwand getrennt, der
Zylinder des Treibkolbens sowie die Fortsetzung der Förderleitung und die untere
Arbeitsleitung in dem Pumpenkörper angebracht. Der Treibzylinder dieses Pumpenkörpers
ist durch zwei Arbeitsleitungen mit dem Steuerorgan verbunden, welches den Treibzylinderräumen
abwechselnd Druckflüssigkeit und Auslaß zusteuert.
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In der Zeichnung ist eine Pumpe nach der Erfindung in Fig. i schematisch
im Längsschnitt dargestellt. Die Fig. z bis z z sind: Querschnitte durch diese Pumpe,
deren Lage durch entsprechende Schnittlinien in der Fig. i angedeutet ist.
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Die Pumpe besteht aus dem im Bohrloch sitzenden, glatten Pumpenkörper
a und dem Steuerapparat b, der einerseits an die Druckflüssigkeitsleitung c und
die Auslaßleitungen d und anderseits durch die Rohre g und r an den Pumpenkörpera
angeschlossen ist.
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Über dem nach unten gerichteten Saugstück fdes Pumpenkörpers befindet
sich der Förderzylinder g und über diesem, nur durch eine verhältnismäßig dünne
Wand h mit einfacher Abdichtung getrennt, der Treibzylinder!. .Der Treibkolben k
ist mit dem Förderkolben L durch die Kolbenstange w fest verbunden. Neben dem Förderzylinder
befindet sich in. dem Pumpenkörper die Förderleitung m und die Saugleitung
n. Mit der Saugleitung n ist der Förderzylinder g durch nach innen öffnende Rückschlagklappen
o, mit der Förderleitung m durch. nach außen öffnende Rückschlagklappen p verbunden.
Neben dem Treibzylinder i befindet sich in dem Pumpenkörper die Fortsetzung der
Förderleitung m und die Arbeitsleitung g, mit welcher das untere Ende des Zylinders
i in Verbindung steht. Die zweite Arbeitsleitung r schließt an das obere Ende des
Zylinders! an. Die Arbeitsleitungen q und r sowie die Förderleitung m setzen sich
in nach oben fördernden Rohren fort. Diese Rohre sind zu Rohrbündeln zusammengefaßt,
die durch gemeinsame Flansches miteinander verbunden sind. Der Pumpenkörper ist
so unterteilt, daß er leicht herzustellen und einfach zu montieren ist. Die einzelnen
Teile sind durch Gewindemuffen t so miteinander verschraubt, daß ein glatter, vorsprungfreier
Körper entsteht. Zwischen die unteren Teile sind Übergangsringe x zwischengeschaltet.
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In dem Steuerorgan b wird der Schieber u mechanisch verschoben. Er
verbindet dabei die Rohreg und r abwechselnd mit Druck und Aus1aB, so daß der Zylinder
i abwechselnd oben und unten Druck und Auslaß erhält und infolgedessen der Treibkolben
auf und ab bewegt wird, wobei er den Förderkolben L mitnimmt.
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Die so beschriebene Pumpe nach der Erfindung kann selbst in sehr tiefe
Bohrlöcher leicht eingebracht werden. Sie kann für höchste Förderung benutzt werden,
da eine beliebige Treibflüssigkeit mit hohem Druck verwandt und der Querschrott
des Treibkolbens beliebig groß gewählt werden kann. Diese Vorteile machen die Pumpe
insbesondere für Erdölförderung geeignet.