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Selbsttätiger, stoßweise arbeitender Druckgasflüssigkeitsheber Die
Erfindung hat Verbesserungen an solchen Flüssigkeitshebern zum Gegenstande, bei
denen die zu hebende Flüssigkeit aus der sie aufnehmenden Kammer durch ein bis fast
zu einem Einlaßventil am Boden der Kammer reichendes Steigerohr mittels Gasdrucks
fortgeleitet wird..
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Eine Verbesserung besteht den bekannten Einrichtungen gegenüber in
der selbsttätigen Umsteuerung des Gasdrucks zum Abteilen und Fortleiten der Flüssigkeit,
wobei die Höhe des Gasdrucks durch eine von vornherein festgelegte Länge einer Flüssigkeitssäule
bestimmt wird.
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Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß die Leistung des Hebers
bei gleichem Durchmesser vergrößert wird, indem in der Zeit des Fortleitens einer
abgeteilten Flüssigkeitssäule der untere Teil des Hebers sich mit Flüssigkeit wieder
auffüllt und eine neue. Flüssigkeitssäule bildet, noch bevor die fortgeleitete Flüssigkeitssäule
gänzlich aus dem Förderrohr ausgeflossen ist.
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Ferner ist eine ejektorartige Einrichtung vorgesehen, die am unteren
Ende des unteren Steigerohrs angebracht ist und welche die bei Versandung des Einlaßventils
eintretenden Betriebsstörungen selbsttätig beseitigt. Diese Einrichtung drosselt
auch in den Heber eintretenden hohen Druck aus den Erdschichten, zwingt die Flüssigkeit
zum langsamen Ausfließen und mischt den in die Kammer eingedrungenen Sand mit Flüssigkeit,
der durch das Steige- und Förderrohr nach außen fortgeleitet wird.
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Eine besondere Verbesserung, wodurch eine wesentliche Kraftersparnis
den bekannten Einrichtungen gegenüber bei gleicher Leistung erreicht wird, besteht
darin, daß der Heber unmittelbar mit der Umsteuerung verbunden im Bohrloch eingebaut
ist, wodurch die Verwendung einer zweiten Druckgasleitung im Bohrloch zum Heber
wegfällt und damit ein Auffüllen und Entlüften der Druckgaszuleitungen im Bohrloch
erspart wird.
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Fig. I zeigt den Druckgasflüssigkeitsheber in einer Tiefbohrung mit
hohem Flüssigkeitsstand und hochgezogenem oberem Steigerohr sowie zwei Druckgaszuleitungen.
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Fig. II zeigt den Flüssigkeitsheber in einem Bohrloch mit niedrigem
Flüssigkeitsstand und tief eingelassenem oberem Steigerohr.
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Fig. III zeigt eine außerhalb der Bohrung befindliche Druckgasumsteuereinrichtung
mit Belastungsfeder, Flüssigkeitsbehälter und Schwimmer.
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Fig.IV zeigt den mit einer Druckgasumsteuereinrichtung verbundenen
Druckgasflüssigkeitsheber, eingebaut in eine Tiefbohrung.
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Fig. V zeigt denselben Heber mit vom Gasdruck nach oben gedrückten
Schiebern.
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Im wesentlichen besteht, die Erfindung gemäß den Fig. I, II und III
aus drei ineinandergebauten
Rohrtouren io, 11, 16, von denen die
innere Rohrtour io: als Förderleitung zum Fortleiten der Flüssigkeitssäule und der
Zwischenraum der beiden anderen Rohrtouren i i und 16 als Druckzuführung dient,
wobei der obere Teil der Förderleitung io an einen Verschlußkopf mittels , Stopfbüchse
angeschlossen ist. Bei Veränderung des Flüssigkeitsstandes im Bohrloch kann die
Förderleitung io nachgelassen oder- höher gezogen werden.
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Die äußere Rohrtour 16 hängt bis kurz vor Sohle und ist am unteren
Ende als Kammer 18 ausgebildet, die mit einem Einlaßventil i9 versehen ist. Die
mittlere Rohrtour i i hat am unteren Ende eine Steigeleitung 2o mit gleichem Durchmesser
wie die Förderleitung io und hängt bis kurz vor dem Einlaßventil i9 der äußeren
Rohrtour 16. In der Verbindung der Steigeleitung 2o mit der mittleren Rohrtour i
i ist ein Rückschlagventil 21 ange= bracht. Diese beiden Ventile sind mit Federn
versehen, welche die Ventilkegel frei hängen lassen; dadurch wird ein Auslaufen
der Flüssigkeit bei einem Ausbauen der Rohrtouren aus dem Bohrloch ermöglicht. Dei
Zwischenraum der Steigeleitung 2o und der äußeren Rohrtour 16 vom Einlaßventil i
9 bis zur Rohrführung 17 bildet die Kammer 18, aus deren -Inhalt die fortzuleitende
Flüssigkeitssäule gebildet wird.
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Das in der Kammer befindliche Einlaßventil i9, welches einen Ventilkegel
mit zwei Dichtungsflächen hat, deren untere sich bei äußerem Druck öffnet, die obere
bei hohem Gasdruck aus den Erdschichten sich gegen einen Trichter 28 legt, verschließt
den Eingang von der Kammer i8 zum Steigerohr 2o. In den Raum des Trichters 28 münden
enge Rohre 29 und 30, die in der Kammer 18 hochgeführt sind und unter der' Rohrführung
17
frei ausmünden. Diese ejektorartige Einrichtung befreit das Einlaßventil
19 und die Kammer 18 von abgelagertem Sand und drosselt äuftretenden Gasdruck ab,
der aus den Erdschichten in den Heber gelangt.
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Zwischen dem Flüssigkeitsheber (Fig. I und II) und einem Gasverdichter
ist außerhalb der Tiefbohrung eine Druckgasurnsteuereinrichtung (Fig. III) vorgesehen,
welche das Druckgas zum Bilden oder Fort-leiten einer Flüssigkeitssäule durch zwei
Druckleitungen 8 und 15 umsteuert, so daß der Gasdruck einmal auf die Flüssigkeit
K (Fig. II) in der Kammer 18, das andere Mal unter eine durch die Umsteuerung im
Förderrohr io abgeteilte Flüssigkeitssäule b (Fig. I) zwecks Fortleitung drückt.
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DieUmsteuerung, des Druckgases geschieht mittels eines Schwimmers.
i, welcher beim Einlauf der geförderten Flüssigkeit in einen Behälter (Fig. _III)
hochgeht und durch Hebelübertragung 3 eine Schieberstange 2 nach unten drückt, wodurch
das Druckgas von dem Verdichter durch das Ventil 5, den Schieberkasten 6 und die
Schieberöffnung 1q., durch die Druckleitung 15, in die Kammer 18 gelangt und die
Flüssigkeit in die Steige- und Förderleitungen 2o, io und ii drängt.
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Wenn nach erfolgter Auffüllung des Behälters (Fig. III) bis h die
Flüssigkeit durch den Glockenheber 26 abgelaufen ist, liegt der Schwimmer i auf
dem Boden des Behälters, und die Schieberstange 2 wird nur noch von der einstellbaren
Feder q. im Schieberkasten 6 nach unten gedrückt. Die Feder 4. ist mittels der Spindel
27 so eingestellt, daß sie dem einer bestimmten Länge der Flüssigkeitssäule f (Fig.
II) entsprechenden Druck im Schieberkasten 6 das Gleichgewicht hält. Sobald diese
vorbestimmte Länge der Flüssigkeitssäule f größer wird, steigt der Gasdruck im Schieberkasterx
und drückt unter Einwirkung auf den Querschnitt der Schieberstange 2 diese nach
oben: Dadurch wird die Druckleitung 15 zur Kammer 18 geschlossen und die Druckleitung
8 zum Fördern der Flüssigkeitssäule b (Fig. I) geöffnet. Der Gasdruck teilt die
Flüssigkeitssäule f (Fig. II) unter dem Ventil 21 am unteren Ende des Förderrohres
io und fördert den oberen Teil der Flüssigkeitssäule b (Fig. I) in den Behälter
(Fig. III).
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In der oberen Stellung der Schieberstange 2 ist die öffnung 22 im
Schieberkasten z3, geöffnet, so daß der Gasdruck aus der Kammer 18 und der Druckleitung
15 entweicht und diese entlüftet. Die Kammer 18 füllt sich durch das Einlaßventil
i g" bis zum Flüssigkeitsstand i (Fig. II) der Bohrung wieder auf, während die Flüssigkeitssäule
b (Fig. I) nach oben in den Behälter (Fig.III) gefördert wird. Ist der Behälter
(Fig.III) bis g gefüllt, dann hebt der Schwimmer i mittels Ansatz 12 die Zugstange
13 an und drückt die Schieberstange 2 wieder nach unten; dadurch ist die Stellung
der Schieber in Fig. II wiederhergestellt, die Druckgaszuleitung 8 unter die Flüssigkeitssäule
b (Fig. I) abgestellt und die Druckgaszuleitung 1.9 zur Kammer 18 geöffnet sowie
der Ausgang zur Entlüftung 22 im Schieberkasten 23; geschlossen.
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Während des Abflusses der Flüssigkeitssäule b (Fig. I) in den Behälter
(Fig. III) dehnt sich das Druckgas unter der Flüssigkeitssäule b aus und `fördert
bei abgeschlossener Druckleitung 8 -den Rest der Flüssigkeitssäule in den Behälter
(Fig. III). Das in die Kammer 18 durch die Druckleitung 15 eintretende Druckgas
bildet in den Steige- und Förderleitungen 20, 10 eine netze Flüssigkeitssäule f
(Fig. II), die durch Hochsteigen
das Ausfließen der Flüssigkeitssäule
b (Fig.I) unterstützt.
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Erst wenn der Behälter (Fig.III) bis 1a gefüllt ist, läuft die Flüssigkeit
durch den Gberlauf 2,4 in das Ablaufrohr 25, das mit der Glocke 26 einen Heber bildet,
gänzlich ab. Der Schwimmer i geht nach unten, löst sich vom Ansatz 12 und gibt die
Führungsstange 13 frei, die Schieberstange 2 wird vom Gasdruck im Schieberkasteri
6 gegen den Druck der Feder q. hochgedrückt und öffnet wieder den Durchgang 7 zur
Druckgaszuleitung 8 mittels des Schiebers im Schieberkasten 6.
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Für besonders hohen und veränderlichen Flüssigkeitsstand in der Tiefbohrung
ist die obere Förderleitung io in einer Stopfbüchse beweglich vorgesehen, so daß
die Förderleitung io dem Flüssigkeitsstand im Bohrloch entsprechend höher oder tiefer
eingelassen werden kann, um eine dem Betriebsdruck angepaßte Länge der fortzuleitenden
Flüssigkeitssäule zu erhalten, welche sich aus a (Fig. I) oder aus c und d (Fig.
II) ergibt; der Heber, bestehend aus den Rohrtouren i i und 16, wird gleich auf
die größte Tiefe in das Bohrloch eingebaut.
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In dem Druckgasflüssigkeitsheber gemäß Fig. IV wird von einem Gasverdichter
Druckgas durch eine Druckleitung i in den unteren Schieberkasten 2 und von dort
durch den Druckeinlaß 3, den Kanal q. in die Kammer 5 auf die darin befindliche
Flüssigkeit gefördert. Diese drängt durch den Trichter 6 in das Steigerohr 7, den
Kanal 8 in die Förderleitung 9 und bildet eine Flüssigkeitssäule io, deren Länge
vom Inhalt der Kammer 5, dem (Querschnitt der Steigeleitung 7 bzw. Förderleitung
9 und dem anzuwendenden Gasdruck abhängig ist. Im Schieberkasten 2 werden die an
der Stange i i sitzenden Schieber durch ein an dieser Stange angeordnetes Gewicht
nach unten gedrückt. Durch das Druckgas wird der Flüssigkeitsspiegel in der Kammer
5 bis kurz vor dem Trichter 6 abgesenkt und die Flüssigkeit in die Förderleitung
9 gedrückt. Das Gewicht i2 ist so bemessen, das es dem auf das untere Ende der Schieberstange
wirkenden, einer vorbestimmten Länge der Flüssigkeitssäule entsprechenden Gasdruck
das Gleichgewicht hält. Sobald diese vorbestimmte Länge der Flüssigkeitssäule größer
wird, steigt der Druck im Schieberkasten, und die Schieberstange mit dem Gewicht
wird nach oben verschoben (Fig. V). Dadurch wird durch den Schieber im Schieberkasten
2 der Druckauslaß 13 zur Förderleitung 9 geöffnet und die Flüssigkeitssäule io in
zwei Teile geteilt. Das Druckgas drückt nun unter den oberen Teil der Flüssigkeitssäule
io und fördert diesen durch die Förderleitung 9 nach oben, während die Schieberstange
ii durch den Gasdruck gegen den Druck des Belastungsgewichts 12 hochgehalten wird.
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In -der höchsten Stellung der Schieberstange ii ist im oberen Schieberkastenteil
14 der Druckauslaß 15 geöffnet, so daß sich die Kammer 5 durch die Kanäle q., 16
in das Bohrloch entlüftet und die Flüssigkeit vom Bohrloch durch das Einlaßventil
17 in die Kammer 5 eindringt und bis zum Flüssigkeitsstand a ansteigt.
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Ist ein Teil der Flüssigkeitssäule io oben aus der Förderleitung 9
ausgeflossen, dann sinkt der Gasdruck im Schieberkasten 2 entsprechend der Verkürzung
der Flüssigkeitssäule io, wodurch das Belastungsgewicht 12 die Schieberstange i
i wieder nach unten drückt (Fig. IV). Der Schieber im Schieberkastenteil 14 schließt
den Druckauslaß 15, schließt im Schieberkasten 2 den Druckauslaß 13 zur Förderleitung
9 und öffnet in seiner tiefsten Stellung den Druckeinlaß 3 zur Kammer 5 zum Bilden
einer neuen Flüssigkeitssäule io.
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Gleichzeitig wird auch hier während des Ausfließens der Flüssigkeitssäule
io deren Gegendruck geringer, so daß eine Ausdehnung des unter der ausfließenden
Flüssigkeitssäule io befindlichen Druckgases erfolgt, das den Rest der Flüssigkeitssäule
io nach außen fördert, wobei deren Ausfließen durch das Ansteigen der sich im unteren
Förderrohr 9 neu bildenden Flüssigkeitssäule io unterstützt wird.