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Druckgasflüssigkeitsheber Die Erfindung bezieht sich auf solche Anlagen
zum Fördern von Flüssigkeit, bei welchen ein Sammelbehälter zunächst mit der Flüssigkeit
sich anfüllt und dann mittels eines Druckgases entleert wird. Sie betrifft im besonderen
eine Vorrichtung zur Regelung des abwechselnden Öffnens und Schließens der Zuleitung
des Druckgases.
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Es sind Vorrichtungen dieser Art bekannt, bei denen der Zeitpunkt
des Offnens und Schließens der Druckgasleitung vom Füllungsgrad des Behälters abhängig
ist. Die Anwendung dieser Vorrichtungen ist jedöch auf solche Fälle beschränkt,
bei denen der Abstand zwischen Behälter und Steuervorrichtung nicht zu groß ist.
Sie können daher nur bei beschränkter Hubhöhe, z. B. zum Heben von Säuren und Laugen
in chemischen Fabriken, nicht aber für große Hubhöhen, insbesondere für Ölsonden,
angewendet werden.
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Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen der Zeitpunkt des Offnens
und Schließens der Druckgasleitung nach einem bestimmten Zeitablauf bemessen ist.
Die bekannten Anlagen dieser Art, von denen beispielsweise einige mit elektrischen
Einrichtungemarbeiten, weisen aber vielfach den Nachteil der umständlichen Bauart
und des Erfordernisses einer besonderen Kraftquelle auf.
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Der Druckgasflüssigkeitsheber gemäß der Erfindung, welcher in an sich
bekannter Weise mit einer in der zum Flüssigkeitssammelbehälter führenden Druckgasleitung
angeordneten Steuervorrichtung versehen ist, die durch Druckschwankungen in einem
Windkessel beeinflußt wird, welchem abwechselnd Druckgas zugeführt und wieder entnommen
wird, vermeidet diese Nachteile dadurch, daß die Umsteuerung unabhängig von dem
Füllungszustande des Sammelbehälters stattfindet, wenn der Druck im Windkessel einen
Wert erreicht, bei dem die von ihm auf eine bestimmte Fläche der Steuervorrichtung
ausgeübte Kraft das Gleichgewicht mit Gegenkräften, die durch die Wirkung des Druckgases
bzw. des Atmosphären- oder sonstigen Niederdruckes auf Flächen bestimmter Größe
der Steuervorrichtung hervorgerufen werden, unter- bzw. überschreitet.
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Auf diese Weise wird eine sehr einfache Regelvorrichtung geschaffen,
für deren Betrieb dasselbe Gas dienen kann, welches als Druckgas für die Förderanlage
benutzt wird.
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Die schematische Zeichnung stellt beispielsweise eine zweckmäßige
Ausführungsform. dar. Die Förderanlage besteht aus einem Sammelbehälter q., der
sich im unteren Teil eines Bohrloches oder eines ähnlichen, mit der zu fördernden
Flüssigkeit angefüllten Raumes g befindet. Dieser Behälter q. ist an seinem Boden
mit einem nach innen sich öffnenden Ventil versehen und durch die Rohrleitung 3
mit der Druckgasleitung z verbunden. - Das bis dicht an den
Boden
des Behälters q. heranreichende --Steigrohr 5 dient-zur Förderung der Flüssigkeit.
Da die den Sammelbehälter q. füllende Flüssigkeit,' mit Hilfe des durch das Rohr
3 zugeführten<,
| Druckgases nach oben gefördert werden sd |
| so muß das durch die Leitung i zuströmen, |
Druckgas abwechselnd in die Leitung 3 ge schickt und von dieser abgesperrt werden.
Dies geschieht auf die weiter unten zu beschreibende Weise mit Hilfe des Reglers
2. Dieser Regler 2 enthält außer einem sich nach oben öffnenden Ventil
6, das die Zufuhr des Druckgases zur Förderanlage steuert, ein nach unten
sich öffnendes Ventil 7 und eine Membrane 8, die mit den Ventilen 6 - und 7 durch
eine gemeinsame Spindel verbunden ist, so daß sich die Ventile 6, 7 und die Membrane
8 nur zusammen zwischen zwei äußersten Stellungen bewegen können, in denen entweder
Ventil d oder Ventil ? geöffnet ist. Der Durchmesser der Membrane 8 ist größer als
der des Ventils 7 und dessen Durchmesser wieder größer als derjenige des Ventils
6. Das Druckgas tritt zunächst in die unter dem Ventil 6 liegende Kammer des Reglers.
Der zwischen den Ventilen 6 und 7 liegende Raum ist mit einer Rohrleitung io versehen.
Die zwischen Ventil? und Membrane 8 befindliche Kammer steht durch die Öffnung 2o
mit einem Raum von niedrigerem, z. B. atmosphärischem Druck in Verbindung, während
die Kammer oberhalb der Membrane 8 durch die Leitung ig mit dem, Windkessel i8"verbunden
ist, an den auch die Leitung io mit den beiden Abzweigungen ii und i2 angeschlossen
ist. Jede dieser Zweigleitungen 11, 12 enthält ein genau einstellbares Ventil 13,
15 mit engem Durchlaß und Rückschlagventilen 1q., 16, welche den Gasdurchgang nur
in je 'einer Richtung gestatten.
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Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Solange Druckgas in die
Förderanlage eintritt, ist das Ventil 6 offen und das Ventil ? geschlossen. Infolgedessen
herrscht in der Leitung io der gleiche Druck wie in Leitung i und strömt langsam
Druckgas durch die Leitungen io und ii in den Windkessel 18, der sich mitsamt der
Leitung ig und der Kammer über der Membrane 8 unter niedrigerem Druck befindet.
Mit andauernder Zufuhr des Gases nimmt der Druck im Windkessel 18 solange zu, bis
die auf die Membrane 8 wirkende abwärts gerichtete .Kraft ebenso groß ist wie die
aufwärts gerichtete Kraft, die das Druckgas auf das Ventil 7 ausübt. Im Augenblick
des Gleichgewichts beider Kräfte bewegt sich die Spindel mit den Ventilen 6 und
7 abwärts, so daß ' Ventil 6 sich schließt und den Zustrom des Druckgases absperrt,
während Ventil ? sich öffnet und .die Kammer über Ventil ö nebst der Leitung io
durch die Öffnung 2o mit der Atmosphäre oder einem Raum von niedrigem Druck in Verbindung
setzt. Nunmehr findet eine allmähliche Leerung des WindfIcessels 18 durch die Leitung
i2 statt, wobei der Druck im Windkessel =8 und über der Mem-
| "` :ire 8 so lange sinkt, bis der auf die Membrane |
"vä#r oben wirkende Druck gleich dem Druck =geworden ist, den das Gas von unten
auf das Ventil 6 ausübt, dessen Oberfläche, wie bereits erwähnt, kleiner ist als
diejenige von Ventil 7. Beim weiteren Fallen des Druckes wird die Ventilspindel
gehoben, so daß sich Ventil ö öffnet, Ventil ? schließt und die Vorrichtung in die
Anfangsstellung zurückkehrt, um einen neuen Arbeitsgang zu beginnen.
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Die Länge des Zeitraumes, während dessen das Druckgas der Förderanlage
zugeführt wird, muß selbstverständlich der Zeit entsprechen, welche nötig ist, um
die Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter zu drücken. Andererseits muß der Zeitraum,
während dessen das Ventil 6 geschlossen bleibt, der für die Füllung des Sammelbehälters
mit Flüssigkeit erforderlichen Zeit entsprechen. Beide Zeiträume können mittels
der zweckmäßig als Nadelventil auszubildenden Ventile 13 und 15 genau eingestellt
werden. _ Für das Wesen der Erfindung nicht wichtige, wenn auch für ihre praktische
Ausführung zweckmäßige Einzelheiten, wie z. B. Ventile, Filter, Umgehungsleitungen
u. dgl., sind in der schematischen Zeichnung nicht dargestellt.
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Statt des Reglers 2 können auch Vorrichtungen von anderer Bauart verwendet
werden. Die Vorrichtung hat jedenfalls zwei Zwecke zu erfüllen: Das Einlaßventil
für das Druckgas muß bei Erreichung eines Höchstdruckes bzw. Mindestdruckes im Windkessel
18 abwechselnd geschlossen bzw. geöffnet und dieser Windkessel rnuß gleichzeitig
oder fast gleichzeitig von einem Hochdruckraum auf einen Niederdruckraum oder zur
Atmosphäre umgeschaltet werden und umgekehrt.
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Der 'vorstehend beschriebene Regler 2 erfüllt beide Zwecke vermöge
seiner einfachen Bauart in ausgezeichneter Weise.
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Eine sehr naheliegende Abänderung der oben beschriebenen Ausführungsform
der Erfindung ist diejenige, bei welcher die Druckgasleitung bei Erreichung eines
hohen Druckes im Windkessel geöffnet und bei Erreichung eines niedrigen Druckes
geschlossen wird. Ferner kann die Wirkung des Druckgases auf die Membrane oder einen
Kolben z. B. auch durch eine Feder oder ein Gewicht unterstützt werden, was u. Li.
die Vorrichtung vereinfachen kann. Gegebenenfalls kann auch ein Relais als Steuervorrichtung
Verwendung finden, obwohl dies die Vorrichtung natürlich umständlicher macht. Die
Druckschwankungen im Windkessel können auch zur Bedienung anderer Regelorgane benutzt
werden, z. B. zur Steuerung eines Hilfsventils, das den
Sammelbehälter
unmittelbar mit der Atmosphäre verbindet, sobald die Zufuhr des Druckgases zur Förderanlage
abgestellt wird. In diesem Falle ist zwischen dem Regler :z und der Förderanlage
ein Rückschlagventil anzuordnen, , , . welches das Entweichen von Druckgas aus dem
Behälter q. durch das Ventil 7 und die Öffnung 2o verhindert. Im Interesse der Wirtschaftlichkeit
des Betriebes empfiehlt sich die Öffnung des Hilfsventiles erst dann, wenn der Gasdruck
im Sammelbehälter q. auf einen bestiihmten Wert gefallen ist.
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Die Förderanlage als solche kann natürlich in ganz beliebiger Weise
ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Förderung der Flüssigkeit nicht nur aus
einem im Bohrloch angebrachten Sammelbehälter, sondern aus dem in diesem Falle dicht
abzuschließenden Bohrloch selbst geschehen.
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Für den einwandfreien Betrieb der oben beschriebenen Förderanlage
ist lediglich der Anschluß an eine Druckgas- oder Druckluftleitung von genügendem
Druck erforderlich. Bei Anwendung der Erfindung auf die Förderung von Erdöl aus
Bohrlöchern genügt z. B. der Anschluß an die Druckleitung der Bohrlochgase oder
eine Verdichteranlage.