PL218336B1

PL218336B1 - Układ do pompowania cieczy z zewnątrz

Info

Publication number: PL218336B1
Application number: PL396864A
Authority: PL
Inventors: Le Bemadjiel Djerassem
Original assignee: Le Bemadjiel Djerassem
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2014-11-28
Also published as: LT5807B; MA33237B1; ES2398334B1; BG111030A; HRP20110594A2; AP2011005880A0; CO6501156A2; CU24019B1; KR20110135939A; US20110300004A1; PL396864A1; BRPI1008099A2; SG173657A1; PE20121101A1; GB2479700A; ES2398334R1; DK201170449A; TN2011000373A1; AU2010214152A2; AT512344A9

Description

Różne sztuczne sposoby pompowania, które dzisiaj istnieją, posiadają jeden wspólny czynnik, taki, że wymagają one źródła energii mechanicznej, elektrycznej, słonecznej, wiatrowej lub hydrodynamicznej, w celu umożliwienia przenoszenia płynu z jednego punktu do drugiego. Istnieją pompy elektryczne (zanurzalne lub osiowe z silnikiem elektrycznym na powierzchni), które, jak sama nazwa wskazuje, wymagają energii elektrycznej w celu pompowania płynu z jednego punktu do drugiego. Istnieją także napędzane ręcznie pompy tłokowe, stosowane do pompowania wody z odwiertów. Pompy te wymagają stałego wkładu pracy ludzkiej. Istnieją także pompy typu Glockeman, które pracują autonomicznie, ale wymagają spadku lub naturalnego źródła w celu pracy autonomicznej.

Wady znanych rozwiązań

Znane systemy pompowe wykazują szereg związanych z nimi problemów. Na przykład, znane różnorodne systemy pompowe wymagają stałego dostarczania energii zewnętrznej, gdyż potrzebują przemieszczenia mechanicznego w celu dostarczenia energii hydraulicznej koniecznej do przemieszczenia płynu.

Kolejny problem polega na tym, że następuje mechaniczne zużycie komponentów pomp, co oznacza, że im bardziej są one używane, tym mniejsza jest ich żywotność. Ręczne pompy zamontowane prawie we wszystkich wioskach trzeciego świata nie istnieją długo, ponieważ szybko się zużywają.

Inny problem polega na tym, że najlepsze z tych pomp z trudnością osiągają głębokość 100 m, co czyni stosowanie tych pomp niepraktycznym w pewnych rejonach, gdzie poziom wód leży na głębokościach powyżej 100 m. Rozwiązaniem jest wówczas układ pomp głębinowych wykorzystujący panele słoneczne lub nawet zespoły generatorów elektrycznych.

Kolejny problem polega na tym, że maksymalna wydajność tych ręcznych pomp znacznie spada wraz z głębokością. Większość tych pomp posiada średnią wydajność 750 litrów na godzinę, co utrudnia dostęp do pitnej wody w danych wioskach. Prowadzi to do długich kolejek. Wobec powyższego, takich systemów pompowych nie można łatwo zastosować w większości krajów rozwiniętych, w szczególności, kiedy przedmiotem jest nawodnienie lub efektywne rozprowadzenie wody pitnej.

Jednym z kluczowych problemów naszej ery jest wytwarzanie „zielonej energii. Obecnie wszystkie szeroko stosowane systemy wytwarzania energii są oparte na paliwach kopalnych. Istnieją zakłady energetyczne, które wymagają paliw kopalnych w celu wytwarzania elektryczności. Spalanie tych paliw wytwarza dwutlenek węgla i inne gazy cieplarniane odpowiedzialne za globalne ocieplenie. Te zakłady energetyczne wykorzystują tak zwane silniki spalinowe, które podczas rozruchu obracają wał, który napędza alternator, który z kolei wytwarza elektryczność.

Nuklearne zakłady energetyczne wykorzystują paliwo rozszczepialne do nagrzewania wody do postaci pary, która jest pod wysokim ciśnieniem kierowana do turbin i je obraca. Obroty tych turbin napędzają alternator, który podczas swoich obrotów wytwarza energię elektryczną. Nuklearne zakłady energetyczne nie wytwarzają gazów cieplarnianych, jednakże emitują dużą ilość odpadów radioaktywnych, które są bardzo trudne do kontrolowania. Nuklearne zakłady energetyczne, niezależnie od tego gdzie się znajdują, stanowią zagrożenie globalne w przypadku wypadku takiego, jaki wydarzył się w elektrowni atomowej w Czarnobylu. Koszty inwestycyjne i umiejętności wymagane do kontrolowania tych nuklearnych zakładów energetycznych są ogromne i z tego powodu wiele krajów na całym świecie nie może nawet marzyć o wykorzystaniu takiej technologii.

Obecnie, wiele wysiłków zwróconych jest w kierunku energii odnawialnej, takiej jak energia słoneczna, energia wiatrowa, energia geotermiczna, itd.

Energia słoneczna wykorzystuje promienie słoneczne dla aktywacji paneli fotowoltaicznych, które na wyjściu dostarczają energię elektryczną. Jest to energia bez zanieczyszczeń i kosztów, chociaż koszt wyposażenia solarnego jest nadal bardzo wysoki, a ponadto zmiany sezonowe lub klimatyczne wpływają na działanie systemów fotowoltaicznych. To sprawia, że są one nieatrakcyjne i niestosowalne w zakresie konsumpcji elektrycznej w skali występującej na terenach zabudowanych. Energia wiatrowa jest szeroko wykorzystywana w wielu krajach rozwiniętych, ale tu także wymagany jest wiatr w celu wytworzenia tej energii. Systemy wiatrowe nic są poddane kontroli ludzkiej. Są one zależne od cykli wiatru. Mogą być one wykorzystywane jedynie jako uzupełnienie i wsparcie dla innych systemów wytwarzania energii.

W przypadku energii wiatrowej to wiatr napędza turbinę, która z kolei napędza alternator, który z kolei wytarza elektryczność.

PL 218 336 B1

Wszystkie wyżej wymienione systemy przetwarzają energię odbieraną w postaci ruchu obrotowego, która napędza alternator, tym samym wytwarzając elektryczność. Idealnym przypadkiem jest przypadek hydroelektrowni, które wykorzystują stały spadek wody do wytwarzania dość znacznych ilości energii. Tamy hydroelektryczne stanowią najlepszy system, ponieważ nie zanieczyszczają, nie wymagają podawania paliwa i nie wytwarzają gazów cieplarnianych. Jednakże, tamy hydroelektryczne mogą być budowane tylko tam, gdzie występuje naturalny spadek wysokości, przy czym spadek ten musi być dość duży, aby umożliwić pracę. To ogranicza ich wykorzystanie geograficznie, gdyż hydroelektrownie nie mogą być tworzone wszędzie. Hydroelektrownie mogą być budowane w miejscach, w których techniczne badania wykazują istnienie odpowiedniego dla nich potencjału. Wielokrotnie myślano o budowie hydroelektrowni pracującej w obiegu zamkniętym, tj. zakładu energetycznego złożonego ze zbiornika na wysokości i drugiego zbiornika na dole. Pomysł polega na tym, aby powodować spadek wody ze zbiornika górnego napędzający turbinę w celu wytwarzania elektryczności. W dolnym zbiorniku odbierającym zainstalowana jest pompa w celu pompowania wody z powrotem do zbiornika górnego. Jednakże, taki układ jest niemożliwy w realizacji, ponieważ turbina rozprasza część energii potencjalnej wody, z uwagi na tarcie, a po drugie, całkowita energia pochłaniana przez pompę nie jest w 100% przekształcana w energię hydrauliczną potrzebną do powrotnego przemieszczenia wody do zbiornika wyjściowego. Zamknięty system hydroelektryczny jest więc niemożliwy. Stąd potrzeba znalezienia naturalnego spadku powodującego przepływ.

Istota wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do pompowania cieczy z zewnątrz, wyposażony w pierwszy układ zawierający przedział, w którym zamknięty gaz jest umieszczony w kontakcie z wewnętrzną nieściśliwą cieczą i zewnętrznym źródłem o ciśnieniu określonym tak, że gaz zamknięty w pierwszym układzie jest umieszczony pod obniżonym ciśnieniem względem ciśnienia zewnętrznego źródła, przy czym występuje zróżnicowanie poziomu wewnętrznej cieczy w pierwszym układzie, który to układ do pompowania cieczy z zewnątrz charakteryzuje się tym, że obejmuje co najmniej ostatni układ połączony z zewnętrznym układem, zawierającym zewnętrzną pompowaną ciecz, przy czym ostatni układ zawiera przedział, w którym zamknięty gaz jest umieszczony w kontakcie z wewnętrzną nieściśliwą cieczą oraz co najmniej jeden pośredni układ zamontowany pomiędzy pierwszym układem i ostatnim układem zawierający przedział, w którym zamknięty gaz jest umieszczony w kontakcie z wewnętrzną nieściśliwą cieczą, przy czym pierwszy układ, pośredni układ, ostatni układ i zewnętrzny układ są ułożone w stos pionowo jeden na drugim i zamontowane szeregowo za pomocą środków przechodzących przez dwa przyległe ułożone w stos pionowo jeden na drugim układy i łączących w sposób ciągły odpowiednie ciecze wewnętrzne i ciecz zewnętrzną tych dwóch przyległych układów oraz przy czym różnica ciśnień pomiędzy gazami z zewnętrznego źródła i z pierwszego układu, pomiędzy gazami z dwóch przyległych ułożonych w stos pionowo jeden na drugim układów i pomiędzy gazami z ostatniego układu i z zewnętrznego układu jest określona tak, że obniżenie ciśnienia gazu zamkniętego w jednym z układów wyraża się kolejną obniżką ciśnienia gazu i zmian poziomu nieściśliwej cieczy w przyległych układach, co stanowi o pompowaniu zewnętrznej cieczy będącej w styku z wewnętrzną cieczą ostatniego układu.

Przedmiotem wynalazku jest także układ do pompowania cieczy z zewnątrz wyposażony w pierwszy układ zawierający przedział, w którym zamknięty gaz jest umieszczony w kontakcie z wewnętrzną nieściśliwą cieczą i zewnętrznym źródłem o ciśnieniu określonym tak, że gaz zamknięty w pierwszym układzie jest umieszczony pod podwyższonym ciśnieniem względem ciśnienia zewnętrznego źródła, przy czym występuje zróżnicowanie poziomu wewnętrznej cieczy w pierwszym układzie, który to układ do pompowania cieczy z zewnątrz charakteryzuje się tym, że obejmuje co najmniej ostatni układ połączony z zewnętrznym układem, zawierającym zewnętrzną pompowaną ciecz, przy czym ostatni układ zawiera przedział, w którym zamknięty gaz jest umieszczony w kontakcie z wewnętrzną nieściśliwą cieczą oraz co najmniej jeden pośredni układ zamontowany pomiędzy pierwszym układem i ostatnim układem zawierający przedział, w którym zamknięty gaz jest umieszczony w kontakcie z wewnętrzną nieściśliwą cieczą, przy czym pierwszy układ, pośredni układ, ostatni układ i zewnętrzny układ są ułożone w stos pionowo jeden na drugim i zamontowane szeregowo za pomocą środków przechodzących przez dwa przyległe ułożone w stos pionowo jeden na drugim układy i łączących w sposób ciągły odpowiednie ciecze wewnętrzne i ciecz zewnętrzną tych dwóch przyległych układów oraz przy czym różnica ciśnień pomiędzy gazami z zewnętrznego źródła i z pierwszego układu, pomiędzy gazami z dwóch przyległych ułożonych w stos pionowo jeden na drugim układów i pomiędzy gazami z ostatniego układu i z zewnętrznego układu jest określona tak, że obniżenie ci4

PL 218 336 B1 śnienia gazu zamkniętego w jednym z układów wyraża się kolejną obniżką ciśnienia gazu i zmian poziomu nieściśliwej cieczy w przyległych układach, co stanowi o pompowaniu zewnętrznej cieczy będącej w styku z wewnętrzną cieczą ostatniego układu.

W korzystnym wykonaniu obydwa układy do pompowania cieczy z zewnątrz stanowią rozmieszczenie układów kolejno poprzez ułożenie ostatniego układu, pośredniego układu i pierwszego układu w stos pionowo jednego na drugim.

W pierwszym układzie do pompowania cieczy z zewnątrz zewnętrzne źródło stanowi korzystnie pompa próżniowa lub kolumna przenoszenia wody wytwarzająca obniżone ciśnienie w pierwszym układzie.

Kolumna przenoszenia wody korzystnie zawiera wodę i jest zamykana zaworem, który po otwarciu generuje obniżone ciśnienie w pierwszym układzie.

W korzystnym wykonaniu obydwu układów do pompowania cieczy z zewnątrz co najmniej ostatni układ jest zanurzony w zewnętrznej pompowanej cieczy zewnętrznego układu.

Układ do pompowania cieczy z zewnątrz korzystnie obejmuje ponadto co najmniej jeden kompensator różnicowy zamontowany pomiędzy dwoma spośród ułożonych w stos pionowo jeden na drugim układów skonfigurowany tak. że ciśnienie obniżone w jednym z dwóch ułożonych w stos pionowo jeden na drugim układów jest przekazywane na przyległy do niego układ.

Przedmiotowy wynalazek dotyczy dwojakiego układu do pompowania cieczy z zewnątrz, który jest oparty na zasadach szeregowego autonomicznego rozprężania i/lub sprężania.

Cechy charakterystyczne i zalety układu według wynalazku są następujące:

- przedmiotowy układ nie wykorzystuje zanurzonej pompy lub tłoka mechanicznego;

- przedmiotowy układ jest oparty na fakcie, że wykorzystuje się sytuację, w której następuje rozszerzanie się gazu zamkniętego w zamkniętym systemie, co dostarcza pracę do otoczenia; ten gaz może być pod ciśnieniem obniżonym lub podwyższonym w stosunku do ciśnienia zewnętrznego;

- w układzie według wynalazku obniżenie lub sprężenie w jednym przedziale układu traktowanego jako jeden moduł powoduje przepływ płynu do innego przedziału tego modułu;

- w układzie według wynalazku pojedyncze urządzenia lub moduły umieszcza się w zestawach poprzez ustawianie ich jedne na drugich;

- liczba n nakładanych na siebie urządzeń jest zależna od kąta α pomiędzy układem i j płaszczyzną poziomą;

- n stanowi funkcję kwadratu objętości rury, jeżeli α wynosi 90 stopni;

- n dąży do nieskończoności, jeżeli α jest równe zero, mianowicie dla płaszczyzny poziomej;

- obniżone ciśnienie można utrzymywać jako stałe poprzez zastosowanie pompy próżniowej;

- obniżone ciśnienie jest wytwarzane przez urządzenie, które obejmuje kolumnę zawierającą wodę i które jest zamykane przez zawór, który po otwarciu wytwarza obniżone ciśnienie; to obniżone ciśnienie może być za pomocą rury przekazywane do innych, bardziej odległych przedziałów;

- kolumnę przepływową można zastąpić częściowym zanurzeniem układu w cieczy w celu wytworzenia ciśnienia niezbędnego do aktywacji autonomicznego szeregowego przepływu;

- płyn ten może obracać turbinę.

Układ do pompowania cieczy z zewnątrz według wynalazku może być używany do produkcji energii hydroelektrycznej lub hydrodynamicznej.

Dlatego też przedmiotowy wynalazek dotyczy także systemów pompowych obejmujących następujące wyposażenie: zbiornik zawierający wodę, jedną lub większą liczbę autonomicznych szeregowych pomp, kolumnę przemieszczenia i rurę zbiorczą oraz turbinę.

Układ do pompowania cieczy według wynalazku może być także używany do transportu płynu na wielkie odległości. Może też być używany do dostarczania wody pitnej z odwiertu lub studni lub za pomocą transportu powierzchniowego, a także do irygacji w dziedzinie rolnictwa, do budowania i tworzenia dzieł sztuki lub elementów dekoracyjnych.

Ponadto, wytworzoną energię wykorzystuje się do przemieszczania pojazdu po lądzie, po morzu lub w powietrzu.

Przedmiotowy wynalazek rozwiązuje znane problemy w szczególności związane z dostarczaniem energii zewnętrznej i jest oparty na zasadzie szeregowego autonomicznego rozprężania i sprężania, dalej zwanej „szeregowym autonomicznym rozprężaniem, dzięki czemu dowolna ciecz w kontakcie z układem może być pompowana teoretycznie autonomicznie i w związku z tym przy praktycznie zredukowanym poborze energii oraz w sposób ciągły. W praktyce pompowanie odbywa się przy bardzo ograniczonej dostawie energii, w szczególności potrzebnej do zalewania pompy.

PL 218 336 B1

W rzeczywistości, przedmiotowy układ nie zawiera zanurzonej pompy czy tłoka mechanicznego i wymaga bardzo ograniczonej ilości energii zewnętrznej w celu umożliwienia ciągłej pracy systemu.

Opis rysunków

Wynalazek zostanie opisany bardziej szczegółowo w oparciu o rysunek złożony z figur przedstawiających przykłady realizacji układów według wynalazku.

Arkusz 1/10

Arkusz ten zawiera fig. 1 i 2. Fig. 1 przedstawia układ termodynamiczny z dwoma przedziałami A i B, w których znajdują się gazy pod różnym ciśnieniem. Oba przedziały są rozdzielone nieruchomą zatyczką 101 o pomijalnym ciężarze, utrzymywaną w swoim położeniu kołkiem 100. Fig. 2 przedstawia ten sam układ po wyjęciu kołków. Gaz w przedziale 2 rozpręża się dostarczając pracę zdolną do przemieszczenia zatyczki. W równowadze, ciśnienie w obu przedziałach jest takie same.

Arkusz 2/10

Figury 3 i 4 przestawiają taki układ jak opisano na fig. 1 i 2 z wyjątkiem tego, że oba przedziały są połączone rurą 106 wyposażoną w zawór umożliwiający ich izolację lub wzajemne połączenie. Tutaj zatyczką została zastąpiona cieczą, która może podnosić się w rurze 106 zależnie od tego, czy gaz w przedziale B rozpręża się.

Arkusz 3/10

Figura 5 przedstawia pompę szeregowego rozprężania lub sprężania złożoną z szeregu ustawionych w stos urządzeń według arkusza 2/10.

Figura 6 przedstawia inny sposób umieszczenia rur dla umożliwienia odpowiednich wzajemnych połączeń pomiędzy termodynamicznymi przedziałami.

Arkusz 4/10

Figura 7 przedstawia kolumnę przemieszczenia potrzebną do wytworzenia spadku ciśnienia, który aktywuje szeregowe rozprężanie.

Arkusz 5/10

Figura 8 przedstawia kolumnę przemieszczenia i szereg pomp rozprężania zamontowane razem.

Arkusz 6/10

Figura 9 przedstawia konfigurację umożliwiającą wydobywanie dowolnego płynu ze studni.

Arkusz 7/10

Figura 10 przedstawia układ, który umożliwia teoretycznie autonomiczne wytwarzanie energii elektrycznej. Obejmuje on zbiornik, autonomiczną pompę, turbinę, alternator i rurę zbiorczą.

Arkusz 8/10

Figura 12 przedstawia konfigurację poziomą do transportu cieczy po powierzchni.

Arkusz 9/10

Figura 11 przedstawia autonomiczny zakład produkcji energii elektrycznej z kombinacją kilku autonomicznych pomp umieszczonych równolegle.

Arkusz 10/10

Figura 13 przedstawia pompę wykorzystującą autonomiczne szeregowe sprężanie.

Opis wynalazku

Szeregowe autonomiczne rozprężanie

Zasada szeregowego rozprężania jest oparta na fakcie, że gaz zawarty w nieizolowanym układzie zamkniętym może odbierać pracę od otoczenia zewnętrznego lub dostarczać pracę do otoczenia zewnętrznego. Nieizolowany zamknięty układ termodynamiczny jest układem, który nie wymienia materii z otoczeniem zewnętrznym, ale może z tym otoczeniem zewnętrznym wymieniać wszystkie rodzaje energii (na przykład ciepło, siły mechaniczne, przemieszczenie itd.).

Wobec powyższego, przedmiotowy wynalazek wykorzystuje sytuację, w której to zamknięty układ dostarcza pracę do otoczenia zewnętrznego. Mamy tu do czynienia głównie z płynami ściśliwymi.

Rozważmy przypadek płynu ściśliwego, na przykład powietrza zawartego w rurze, która jest izolowana od zewnętrznego otoczenia za pomocą zatyczki o pomijalnym ciężarze, która jest w stanie przesuwać się bez tarcia wzdłuż ścianki rury. Jeżeli ciśnienie w otoczeniu zewnętrznym zostanie zmniejszone poniżej ciśnienia uzyskiwanego wewnątrz układu, to zatyczką przemieści się pod wpływem rozprężania się ściśliwego płynu umieszczonego wewnątrz układu. Wtedy mówimy, że układ dostarcza pracę.

PL 218 336 B1

Figura 1 przedstawia dwie komory oddzielone nieprzenikalną zatyczką o pomijalnym ciężarze. Zatyczką jest zabezpieczona dwoma kołkami 100 w celu utrzymywania zatyczki w jej położeniu przy różnych ciśnieniach. Niech V1 i PI oznaczają odpowiednio objętość i ciśnienie w przedziale B i niech

P_ex oznacza ciśnienie w przedziale A takie, że P_ex < P1. Po usunięciu obu kołków 100 zatyczka 101 jest popychana do góry ze względu na rozszerzanie się gazu, jak pokazano na fig. 2. Jest to efekt pracy gazu zawartego w komorze B.

Praca wykonana przez układ daje w rezultacie zwiększenie objętości 103, które odpowiada równaniu:

W = -PexDv (równanie 1) gdzie Pex oznacza ciśnienie uzyskiwane w otoczeniu zewnętrznym, a dV oznacza zmianę objętości 103. Rozważmy taki sam eksperyment, ale zamiast zatyczki, która może się ślizgać bez tarcia pod wpływem rozszerzającego się gazu, weźmy zatyczkę 104, która jest całkowicie zamocowana do ściany rury za pomocą spawania lub spajania. Ta zatyczka nie może więc się przemieszczać przy rozszerzaniu się gazu. Napełnijmy teraz przedział B nieściśliwą cieczą 107. Weźmy rurę 106 przechodzącą przez zatyczkę 104 pomiędzy przedziałami A i B. Rura ta penetruje na pewną głębokość, aby uniknąć wymiany gazu pomiędzy przedziałem A i przedziałem B. Układ ten jest więc zamkniętym nieizolowanym układem termodynamicznym, w którym pływająca zatyczka jest zastąpiona przez nieściśliwą ciecz. Rura 106, która przechodzi przez oba przedziały, jest izolowana zaworem 105. Kiedy zawór 105 jest zamknięty, jak pokazano na fig. 3, oba przedziały A i B są zamknięte termodynamicznie i izolowane. Utrzymujmy ciśnienie Pex gazu w przedziale A na poziomie niższym niż ciśnienie P1 gazu 110 uzyskiwane ponad cieczą w przedziale B. Jeżeli zawór 105 jest utrzymywany w stanie zamkniętym, oba przedziały są od siebie wzajemnie izolowane, jak pokazano na fig. 3. W takich warunkach w przedziale B nic się nie dzieje. Jeżeli zawór 105 jest otwierany (powoli), ponieważ ciśnienie Pex w przedziale A jest niższe niż ciśnienie gazu 110 w przedziale B, gaz rozpocznie rozprężanie izotermiczne, które wobec tego spowoduje podniesienie się cieczy 107 w przedziale B wzdłuż rury 106, jak pokazano na fig. 4. Temu podnoszeniu się cieczy towarzyszy zwiększanie się objętości gazu 110 w przedziale. To powiększenie objętości 108 jest wynikiem pracy wykonanej przez gaz 110 w przedziale B. Powiększeniu objętości bez wymiany materii w przedziale B towarzyszy wobec tego spadek ciśnienia P1 gazu 110.

Całkowita praca wykonana przez gaz 110 przy jego rozprężaniu jest wyrażona przez następującą zależność:

W = -Pdv - mgh = -PexDv (równanie 2) gdzie P jest ciśnieniem gazu w przedziale B, dv jest zmianą objętości 108 gazu 110 na fig. 4, m jest masą cieczy, g jest przyspieszeniem grawitacyjnym, a h jest wysokością lub czołem 111 nieściśliwej cieczy 107 w rurze 106. Pex jest ciśnieniem poza przedziałem B uzyskanym w przedziale A, dV jest zmianą objętości 103 na fig. 2.

Warunkiem całkowitego wypełnienia rury 106 przez ciecz 107 jest to, aby praca dostarczana przez rozprężanie gazu 110 była dostateczna do zapewnienia wymaganej pracy. Jest to połączone bezpośrednio z wielkością ciśnienia Pex w przedziale A. W eksperymentalnym urządzeniu pokazanym na fig. 3 i fig. 4 praca, która musi być dostarczona do cieczy 107, aby całkowicie zapełniła ona całą długość rury 106, została opisana wzorem podanym poniżej, który został opracowany przy uwzględnieniu czynników eksperymentalnych:

ρινί (Vl+v_t) pgv_t ^z sina , pgdv^z .

^L — I I I dv--s i η a ^?tsp ^vtsp

RTVt (równanie 3)

P1 i V1 oznaczają odpowiednio ciśnienie i objętość gazu 110 w stanie początkowym, to jest przed otwarciem zaworu 105, p oznacza gęstość cieczy 107, g jest przyspieszeniem grawitacyjnym, R jest uniwersalną stałą gazową, T jest temperaturą gazu, Vt jest całkowitą objętością rury 106, Vtsp jest szczególną objętością rury 106, α jest kątem pomiędzy układem i płaszczyzną poziomą.

Ciśnienie gazu 110 w przedziale B w czasie wykonywania pracy, które jest dostatecznie duże, aby ciecz 107 podniosła się do pełnej wysokości rury, jest wyrażone równaniem 4. Ciśnienie to jest

PL 218 336 B1 znane jako ciśnienie krytyczne Pc, powyżej którego ciecz 107 przeleje się z rury do przedziału A. Wyrażone jest ono w sposób następujący:

P1V1 j pgv_t ² sina (vi + v_t) RTV_tsp (równanie 4)

Całkowita praca dostarczona przez izotermiczne rozprężanie gazu 110 wyrażona jest więc przez zależność podaną poniżej, która jest rozwiązaniem równania 3:

W= - -21ZŁ. 1 + _inVty — sina (równanie 5)

C^vi + v_t) \ R' V|_Sp J v_tsp

Redukcja ciśnienia gazu 110 w przedziale B w rezultacie jego rozprężania może być wykorzystana za pomocą zewnętrznego ciśnienia przez inny nieizolowany zamknięty układ podobny do układu z fig. 3 i fig. 4. To sprowadza się do umieszczenia tych prostych urządzeń, według modelu badanego na fig. 3 i fig. 4, szeregowo przez ustawienie ich jedno na drugim, jak pokazano na fig. 5. Wobec powyższego, urządzenie to jest wykonane jako szereg układów termodynamicznych, które są zamknięte i izolowane odnośnie gazu przechowywanego w każdym z tych układów ponad cieczą. Liczba molowa tych gazów pozostaje stała, ponieważ nie ma wymiany materii z innymi układami. Jednakże, z termodynamicznego punktu widzenia, nieściśliwa ciecz zachowuje się jak w układzie otwartym, ponieważ występuje możliwość przemieszczania cieczy z jednego układu do drugiego. Wobec powyższego, ta kombinacja układów pomiędzy cieczą i gazem jest kluczowa dla pracy całego układu, jak przedstawiono na fig. 5. Rozprężanie gazu zawartego w zamkniętym i izolowanym układzie będzie dostarczać pracę potrzebną do transportu cieczy zawartej w otwartym układzie z jednego układu do drugiego.

W urządzeniu na fig. 5, jeżeli do gazu w pierwszym układzie 112 zostanie zastosowane niższe ciśnienie, spowoduje to rozprężanie układu 114 umieszczonego poniżej i to „szeregowe lub seryjne rozprężanie lub spadek ciśnienia (depresja) będzie się rozprzestrzeniało aż do ostatniego układu 115 zależnie od ciśnienia wytworzonego w pierwszym układzie 112. Ostatni układ 115 jest połączony bezpośrednio za pomocą rury 117 z otoczeniem zewnętrznym (zewnętrznym układem 116) zawierającym ciecz, powyżej której występuje ciśnienie P, które w większości przypadków może być ciśnieniem atmosferycznym lub innym ciśnieniem, jeżeli ten zewnętrzny układ jest podobnie zamknięty względem atmosfery. To ciśnienie P jest mniej więcej równe początkowym ciśnieniom gazów w każdym z układów urządzenia z fig. 5. Jeżeli ciśnienie zastosowane w pierwszym układzie 112 jest dostateczne do spowodowania rozprężania gazu w układzie 115, to spowoduje spadek ciśnienia w układzie 115. Spowoduje to różnicę ciśnień pomiędzy ciśnieniem otoczenia w zewnętrznym układzie 115, którego konsekwencją będzie podniesienie się cieczy zawartej w układzie 115 wewnątrz rury 117. Pojawienie się cieczy w układzie 112 zwiększy ciśnienie gazu w tym układzie, a to spowoduje dalsze podnoszenie cieczy w układzie 112 w kierunku układu umieszczonego powyżej. To podnoszenie będzie kontynuowane sekwencyjnie - zastosowano określenie „przepływ szeregowy - dopóki ta ciecz nie osiągnie pierwszego układu i nie zostanie w nim osadzona 113. Jeżeli w pierwszym układzie będzie utrzymywane stałe ciśnienie, to szeregowe rozprężanie wraz z następującym przepływem szeregowym nigdy się nie skończy.

Kiedy spadek ciśnienia wytworzony w pierwszym układzie 112 jest dostatecznie duży, aby ciśnienie w ostatnim układzie 115 było równe ciśnieniu krytycznemu, ciśnienie Pi gazu zawartego w danym układzie i może być opisane następującym równaniem:

Pi = Pi-1 1 (££*±2) + — (równanie 6) i-1 gdzie i jest numerem kolejnym układu licząc do dołu, a Pex jest ciśnieniem absolutnym zastosowanym w pierwszym układzie.

Dla spadku ciśnienia Pex wytworzonego w pierwszym układzie 112 maksymalna liczba n układów termodynamicznych umieszczonych szeregowo tak, że ciśnienie gazu w ostatnim układzie jest równe ciśnieniu krytycznemu Pc, jest obliczana przy wykorzystaniu następującego równania:

PL 218 336 B1 _ RTV_tsp (^Ł⁺ Ft)\ _ (pgv² sina) Ρ_{ν_{ ' (równanie 7)

Zgodnie z równaniem 7 liczba układów do umieszczenia szeregowego ma tendencję do osiągania wartości stałej, kiedy kąt a zbliża się do 90°, to jest do położenia pionowego. Wielkość n jest ograniczona przez kwadrat objętości rury, lub mówiąc inaczej, masę m cieczy, ze względu na pracę (-mgh), którą trzeba dostarczyć w celu podniesienia wody w rurze.

Jednakże, jeżeli kąt α zbliża się do zera, całkowita liczba układów n ma tendencję wzrostu do nieskończoności, co oznacza, że jeśli ten układ jest zainstalowany w płaszczyźnie poziomej, to znaczy jest ułożony wzdłuż powierzchni ziemi, długość tego układu może rosnąć do nieskończoności. Oznacza to, że ten układ stanowi idealny rurociąg do transportu cieczy z jednego punktu do drugiego. W tym przypadku straty ciśnienia z uwagi na tarcie są pomijalne i mogą być uważane za zerowe, w szczególności dlatego, iż straty te są ograniczone tylko do strat wzdłuż rury 106 każdego z układów, te spadki ciśnienia nie dodają się. Oznacza to, że przedmiotowe urządzenie może mieć ogromną długość, jak pokazano na fig. 5. Ukształtowanie rur nie ma wpływu na układ. Rury mogą mieć różną postać, na przykład jak na fig. 6.

Tak więc, znając całkowitą liczbę układów zamontowanych szeregowo, można obliczyć spadek ciśnienia PexR, który trzeba obliczyć dla pierwszego układu 112, w celu umożliwienia osiągnięcia ciśnienia krytycznego Pc w ostatnim układzie, przy zastosowaniu następującego równania:

^pi^vi j pgv² (n+1) sin a V_i+ V_t RTV_tsp (równanie 8)

Warunkiem kontynuacji szeregowego przepływu aż do zbiornika jest różnica ciśnienia pomiędzy ciśnieniem nad cieczą 116 i ciśnieniem gazu wewnątrz ostatniego układu 115. Ta różnica musi być dostatecznie duża, aby spowodować podniesienie cieczy 125 na pełną wysokość rury 117 i przelania jej do ostatniego układu 115.

Tak więc, w celu ciągłego działania tego układu ważne jest, aby ciśnienie gazu 110 było powyżej ciśnienia wrzenia. Poniżej tego ciśnienia rozpuszczone gazy ulegną gazyfikacji i skompensują różnicę ciśnienia w układzie przyległym do pierwszego układu. Gazy pochodzące z fazy ciekłej zwiększą cieśnienie gazu ponad cieczą, a to nie pozwoli na aktywację autonomicznego szeregowego spadku ciśnienia. Ciśnienie krytyczne Pc i ciśnienie w pierwszym układzie Pex koniecznie muszą być wyższe od ciśnienia wrzenia. W przypadku wody ciśnienie wrzenia jest dostatecznie niskie (0,123 bar) nawet przy temperaturze 50°C i może zostać oszacowane dla wszystkich temperatur pomiędzy 5 i 140 stopni Celsjusza przy wykorzystaniu następującego równania:

In p_sat = 1 3,7 - (równanie 9) gdzie T jest temperaturą w skali Rankine'a, a Psat jest ciśnieniem nasycenia w atmosferze.

Wobec powyższego, urządzenie z fig. 5 jest zdolne do autonomicznego szeregowego spadku ciśnienia i autonomicznego szeregowego przepływu. To działanie będzie miało charakter ciągły pod warunkiem, że w zewnętrznym układzie nie skończy się ciecz i zakładając, że spadek ciśnienia wytworzony w pierwszym układzie 112 będzie utrzymywany na stałym poziomie. Praktycznie może to zostać osiągnięte za pomocą pompy próżniowej połączonej z układem 112, a wtedy przepływ będzie ciągły. Zastosowanie pompy próżniowej oznacza wykorzystanie energii z zewnętrznego źródła (mechanicznej lub elektrycznej).

Tak więc, to jedna ze znanych dobrze właściwości mechaniki płynów będzie wykorzystana do wytworzenia spadku ciśnienia potrzebnego w układzie 112 w celu zapewnienia ciągłej pracy przedmiotowego układu. Rozważmy urządzenie takie, jak przedstawione na fig. 7. Wykonane jest ono z rury wypełnionej cieczą do danej wysokości 119. Powyżej wolnej powierzchni tej cieczy panuje normalne ciśnienie, które może być równe ciśnieniu gazu w otoczeniu zewnętrznym. Rura posiada otwór wypływowy 122 zamknięty zaworem 121. Kiedy zawór 121 jest otwarty, woda przepływa przez ten otwór pod swoim własnym ciężarem. Przepływ ten powoduje zwiększenie objętości gazu 123 podobnie do rozprężania, ale rozprężania wymuszonego przez przepływ wody. Konsekwencją tego jest spadek ciśnienia gazu 123. Jeżeli przedłużenie 124 z fig. 7 jest połączone z układem 112 z fig. 5, jak pokazano na fig. 8, to spadek ciśnienia gazu 123 wytworzy spadek ciśnienia wymagany w pierwszym układzie dla aktywacji autonomicznego szeregowego spadku ciśnienia. Ponadto, jeżeli to ciśnienie Pex

PL 218 336 B1 w układzie 112 jest równe ciśnieniu opisanego równaniem 8, to po autonomicznym szeregowym spadku ciśnienia nastąpi autonomiczny szeregowy przepływ.

Wypływ przez otwór 122 zaniknie przy minimalnym czole lub wysokości opisanej przez następujące równanie:

H_mί_η= ^Patmpg ^Pex (równanie 10) gdzie Patm stanowi zewnętrzne ciśnienie odpowiadające ciśnieniu atmosferycznemu w układzie otwartym do atmosfery.

Jeżeli połączenie z przedłużeniem 124 zostanie zrealizowane przy podstawie 125 układu 112, to szeregowy przepływ podwyższy poziom cieczy, która wobec powyższego przepłynie przez przedłużenie 124 kolumny przemieszczenia z fig. 7.

Wysokość tej kolumny przemieszczenia musi być dość znaczna tak, że kiedy poziom cieczy osiągnie minimalną wysokość lub czoło Hmin, przy którym przepływ w kranie 122 zanika, ciśnienie gazu Pex jest równe ciśnieniu PexR niezbędnemu dla aktywacji autonomicznego szeregowego spadku ciśnienia (rozprężania) i autonomicznego szeregowego przepływu.

Autonomiczne szeregowe sprężanie

Ponadto, ten sam układ opisany powyżej może zostać wykorzystany przy zastosowaniu tej samej zasady autonomicznego szeregowego rozprężania (spadku ciśnienia), do wytworzenia autonomicznego szeregowego sprężania (wzrostu ciśnienia). W celu jego osiągnięcia wymagane jest jedynie zanurzenie pompy na dostateczną głębokość dla spowodowania sprężenia gazu zawartego powyżej cieczy. Kluczowym celem jest wytworzenie sprężania tak, aby była różnica w odniesienia do ciśnienia zewnętrznego lub ciśnienia otoczenia. W tym samym czasie, w którym ma miejsce sprężanie, ponieważ ciecz jest otwarta względem układu umiejscowionego powyżej i posiadającego niższe ciśnienie, sprężany gaz będzie dostarczał pracę, która spowoduje podniesienie cieczy w układzie do przedziału powyżej. Gaz jest sprężany poprzez dopływ cieczy przez zanurzoną część. Dopływ cieczy do układu zmniejsza objętość powietrza, tym samym zwiększając jego ciśnienie. Ciśnienie sprężania jest równe ciśnieniu hydrostatycznemu lub czołu cieczy, w której pompa jest zanurzona. Fig. 13 przedstawia pompę pracującą w trybie autonomicznego szeregowego sprężania. Całkowita praca odbierana i wytwarzana przez gaz jest opisana następującą zależnością:

(równanie 11) gdzie Ph jest ciśnieniem hydrostatycznym przy zanurzeniu w cieczy, dvh jest objętością sprężonego gazu, P jest ciśnieniem gazu po jego rozprężeniu, dv jest przyrostem objętości gazu przy jego rozprężeniu, a dV jest całkowitą zmianą objętości gazu zawartego w izolowanym układzie, do którego zastosowano Ph.

Rozwiązanie równania 11 daje następujące wyrażenie, które opisuje ciśnienie gazu w każdym z układów, podczas aktywacji autonomicznego szeregowego sprężania, jako funkcję ciśnienia hydrostatycznego Ph. Reprezentuje ono ciśnienie niezbędne w celu spowodowania podniesienia cieczy na pełną wysokość rury:

Pi = P_h l - (^p^^{s ιηα} i) (równanie 12)

W układzie autonomicznego szeregowego sprężania nie ma potrzeby kolumny przemieszczenia. Różnica ciśnienia pomiędzy układem i otoczeniem zewnętrznym jest wystarczająca, aby umożliwić szeregowy przepływ, kiedy głębokość zanurzenia jest wystarczająca dla aktywacji szeregowego sprężania. Równanie 12 obowiązuje, kiedy ciśnienie sprężania wynosi poniżej lub jest równe 1 bar. Powyżej tej wartości założenie, że sprężanie odbywa się zgodnie z prawami dla gazu doskonałego, nie jest już prawdziwe. Należy wtedy uwzględniać efekty prawdziwych gazów, obejmujące inne parametry.

Dziedzina zastosowania

Odwierty i studnie

Przedmiotowy wynalazek może być zastosowany w dziedzinie zaopatrzenia w wodę. Może on zastąpić wszystkie stosowane obecnie układy wydobycia wody. Głębokość, na jaką ten układ może sięgać, wynosi powyżej kilkuset metrów. Uproszczenie tego zastosowania zostało przedstawione na

PL 218 336 B1 fig. 9. Wysokość czoła kolumny przemieszczenia musi być zaprojektowana tak, aby spełniała warunek niezbędny dla zainicjowania spadku ciśnienia (rozprężania) i szeregowego przepływu, kiedy kran 128 zostanie otwarty. Jeżeli wydajność produkcji wody przez warstwę wodonośną 129 jest dostatecznie duża, wysokość czoła studni 127 może być zwiększona w celu posiadania dostatecznego ciśnienia czoła. Kran 128 może być zastąpiony szeregiem hydrantów tak, żeby można było obsłużyć wiele osób jednocześnie. Projekt tej pompy musi uwzględniać maksymalną wydajność warstwy wodonośnej 129 tak, aby uniknąć wysychania odwiertu lub studni. Tak więc, wydajność pompy musi być mniejsza od maksymalnej prędkości, z jaką woda napływa do studni lub odwiertu. Z taką pompą można bezpośrednio napełniać wieżę stojącą na wysokości H powyżej ziemi. Wymagane jest tylko, aby pompa wystawała z ziemi na wysokość, która umożliwia bezpośrednie opróżnianie wody przez kran 128 do wieży. Pomijając chęć utworzenia zbiornika wody, przedmiotowa pompa może pracować bez wieży. Może ona zasilać w wodę bezpośrednio sieć rozdziału wody dla wsi lub miasta. Ograniczającym czynnikiem będzie prędkość napływu wody do warstwy wodonośnej.

Autonomiczne wytwarzanie elektryczności

Przedmiotowa pompa rozwiązuje niemożliwy problem zamkniętych hydroelektrowni, jak opisano powyżej w akapicie dotyczącym stanu techniki. Pompa ta jest w stanie stworzyć układ wytwarzania energii hydroelektrycznej w postaci zamkniętej pętli, jak pokazano na fig. 10. To urządzenie składa się ze zbiornika 138 zawierającego wodę 139. Autonomiczna pompa szeregowego rozprężania 131 jest zainstalowana i zakończona od góry kolumną przemieszczenia 132 zawierającą wodę. Kolumna przemieszczenia jest połączona ze zbiornikiem rurą poboru 133. Z zakończeniem tego kolektora jest połączona turbina 134, która z kolei jest połączona z elektrycznym alternatorem. Do alternatora podłączone są kable elektryczne 136. Kiedy zawór 140 jest otwarty, woda z kolumny przemieszczenia wpływa do rury poboru 133 i obraca turbinę, która z kolei napędza alternator w celu wytwarzania elektryczności. Zmniejszenie się ilości wody w kolumnie przemieszczenia powoduje rozprężanie gazu 141 powyżej tej wody. To rozprężanie powoduje spadek ciśnienia, które aktywuje zjawisko rozprężania i szeregowego przepływu przez pompę 131. Pompa ta pobiera wodę ze zbiornika 138 i dostarczają do kolumny zbiorczej.

Projekt tego układu musi spełniać warunki konieczne dla pracy tej zamkniętej hydroelektrowni. Moc elektryczna generowana przez taki układ jest opisana następującymi zależnościami:

Pkw = pQhg (równanie 13) h = Η - ^patm~^pex (równanie 14) pa gdzie Q jest wydajnością przepływu, h jest efektywną wysokością spadku, a H jest wysokością czoła 142 wody w kolumnie przemieszczenia względem wału turbiny134.

Tego rodzaju zakład energetyczny może zostać zbudowany na dowolną skalę, od małej skali (wystarczającej do zasilania domostwa) do dużej skali (wystarczającej do zasilania miasta). Zgodnie z równaniem 13, moc elektryczna jest zależna od wysokości czoła spadku h i od wydajności przepływu Q. Te dwa parametry są pod kontrolą projektanta, tak więc, możliwe jest skonstruowanie układu zdolnego do generowania możliwych ilości mocy przez regulację prędkości przepływu i wysokości czoła. Dla zwiększenia prędkości przepływu Q możliwe jest rozważenie projektu, który wykorzystuje kilka autonomicznych pomp szeregowego rozprężania, jak pokazano na fig. 11. W takim przypadku równanie 13 przybiera postać:

Pkw = pgh (równanie 14) gdzie k jest liczbą szeregowych pomp umieszczonych równolegle, a Oj jest wydajnością przepływu każdej z pomp.

Rurociąg do transportu cieczy

W równaniu opisującym rozprężanie (spadek ciśnienia) w każdym z układów (równanie 6) należy odnotować znaczenie nachylenia na działanie pompy Kiedy kąt α zbliża się do zera, tj. do płaszczyzny poziomej, spadek ciśnienia we wszystkich układach termodynamicznych, które składają się na pompę, jest taki sam. To sprowadza się do faktu, iż taki autonomiczny szeregowy spadek ciśnienia może zostać wykorzystany do transportu cieczy na ogromne odległości, bez dostarczania energii zePL 218 336 B1 wnętrznej. Ta właściwość umożliwia wykorzystanie przedmiotowego wynalazku do nawadniania dużych obszarów, rozdział wody pitnej na obszarach zabudowanych, a także innych cieczy nie związanych z wodą. Tym samym uproszczone zostanie zarządzanie zasobami wody. Fig. 12 przedstawia konfigurację do zmiany z płaszczyzny pionowej do płaszczyzny poziomej.

Tworzenie dzieł sztuki

Powyższe zasady mogą zostać wykorzystane do tworzenia autonomicznych fontann publicznych lub dzieł sztuki różnego rodzaju.

Claims

1. Układ do pompowania cieczy z zewnątrz, wyposażony w pierwszy układ (112) zawierający przedział, w którym zamknięty gaz jest umieszczony w kontakcie z wewnętrzną nieściśliwą cieczą (113) i zewnętrznym źródłem o ciśnieniu określonym tak, że gaz zamknięty w pierwszym układzie (112) jest umieszczony pod obniżonym ciśnieniem względem ciśnienia zewnętrznego źródła, przy czym występuje zróżnicowanie poziomu wewnętrznej cieczy w pierwszym układzie (112), znamienny tym, że ten układ do pompowania cieczy obejmuje co najmniej:

- ostatni układ (115) połączony z zewnętrznym układem (116), zawierającym zewnętrzną pompowaną ciecz, przy czym ostatni układ (115) zawiera przedział, w którym zamknięty gaz jest umieszczony w kontakcie z wewnętrzną nieściśliwą cieczą i

- co najmniej jeden pośredni układ (114) zamontowany pomiędzy pierwszym układem (112) i ostatnim układem (115) zawierający przedział, w którym zamknięty gaz jest umieszczony w kontakcie z wewnętrzną nieściśliwą cieczą, przy czym pierwszy układ (112), pośredni układ (114), ostatni układ (115) i zewnętrzny układ (116) są ułożone w stos pionowo jeden na drugim i zamontowane szeregowo za pomocą środków (106, 117) przechodzących przez dwa przyległe ułożone w stos pionowo jeden na drugim układy (112, 114, 115, 116) i łączących w sposób ciągły odpowiednie ciecze wewnętrzne i ciecz zewnętrzną tych dwóch przyległych układów (112, 114, 115, 116) oraz przy czym różnica ciśnień pomiędzy gazami z zewnętrznego źródła i z pierwszego układu (112), pomiędzy gazami z dwóch przyległych ułożonych w stos pionowo jeden na drugim układów (112, 114, 115) i pomiędzy gazami z ostatniego układu (115) i z zewnętrznego układu (116) jest określona tak, że obniżenie ciśnienia gazu zamkniętego w jednym z układów (112, 114, 115) wyraża się kolejną obniżką ciśnienia gazu i zmian poziomu nieściśliwej cieczy w przyległych układach (112, 114, 115), co stanowi o pompowaniu zewnętrznej cieczy będącej w styku z wewnętrzną cieczą ostatniego układu (115).

2. Układ do pompowania cieczy z zewnątrz, wyposażony w pierwszy układ zawierający przedział, w którym zamknięty gaz jest umieszczony w kontakcie z wewnętrzną nieściśliwą cieczą i zewnętrznym źródłem o ciśnieniu określonym tak, że gaz zamknięty w pierwszym układzie jest umieszczony pod podwyższonym ciśnieniem względem ciśnienia zewnętrznego źródła, przy czym występuje zróżnicowanie poziomu wewnętrznej cieczy w pierwszym układzie, znamienny tym, że ten układ do pompowania cieczy obejmuje co najmniej:

- ostatni układ połączony z zewnętrznym układem, zawierającym zewnętrzną pompowaną ciecz, przy czym ostatni układ zawiera przedział, w którym zamknięty gaz jest umieszczony w kontakcie z wewnętrzną nieściśliwą cieczą i

- co najmniej jeden pośredni układ zamontowany pomiędzy pierwszym układem i ostatnim układem zawierający przedział, w którym zamknięty gaz jest umieszczony w kontakcie z wewnętrzną nieściśliwą cieczą, przy czym pierwszy układ, pośredni układ, ostatni układ i zewnętrzny układ są ułożone w stos pionowo jeden na drugim i zamontowane szeregowo za pomocą środków przechodzących przez dwa przyległe ułożone w stos pionowo jeden na drugim układy i łączących w sposób ciągły odpowiednie ciecze wewnętrzne i ciecz zewnętrzną tych dwóch przyległych układów oraz przy czym różnica ciśnień pomiędzy gazami z zewnętrznego źródła i z pierwszego układu, pomiędzy gazami z dwóch przyległych ułożonych w stos pionowo jeden na drugim układów i pomiędzy gazami z ostatniego układu i z zewnętrznego układu jest określona tak, że obniżenie ciśnienia gazu zamkniętego w jednym z układów wyraża się kolejną obniżką ciśnienia gazu i zmian poziomu nieściśliwej cieczy w przyległych układach, co stanowi o pompowaniu zewnętrznej cieczy będącej w styku z wewnętrzną cieczą ostatniego układu.

PL 218 336 B1

3. Układ do pompowania cieczy z zewnątrz według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stanowi rozmieszczenie układów (112, 114, 115) kolejno poprzez ułożenie ostatniego układu (115), pośredniego układu (114) i pierwszego układu(112) w stos pionowo jednego na drugim.

Układ do pompowania cieczy z zewnątrz według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzne źródło stanowi pompa próżniowa lub kolumna przenoszenia wody (124, 120) wytwarzająca obniżone ciśnienie w pierwszym układzie ( 112).

4. Układ do pompowania cieczy z zewnątrz według zastrz. 4, znamienny tym, że kolumna przenoszenia wody (124, 120) zawiera wodę i jest zamykana zaworem (121), który po otwarciu generuje obniżone ciśnienie w pierwszym układzie (112).

5. Układ do pompowania cieczy z zewnątrz według jednego z uprzednich zastrz., znamienny tym, że co najmniej ostatni układ (115) jest zanurzony w zewnętrznej pompowanej cieczy zewnętrznego układu (116).

7. Układ do pompowania cieczy z zewnątrz według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje co najmniej jeden kompensator różnicowy zamontowany pomiędzy dwoma spośród ułożonych w stos pionowo jeden na drugim układów (112, 114, 115) skonfigurowany tak, że ciśnienie obniżone w jednym z dwóch ułożonych w stos pionowo jeden na drugim układów (112, 114, 115) jest przekazywane na przyległy do niego układ (112, 114, 115).