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Schiffshebewerk mit schwingendem Verdränger.
Vorliegende Erfindung betrifft ein für grosse sowie kleine Hubhöhen geeignetes Schiffshebewerk, welches keinen anderen Wasserverbrauch als den infolge Verdunstung am Wasserspiegel unvermeidlichen und, wenn die Tore dicht schliessen, keine Undichtigkeitsverluste aufweist.
Hiezu dient ein um seine wagerechte Achse schwingender Verdränger, in dessen Innerem ein Wassergegengewicht untergebracht ist, das gleichzeitig sinkt, während das Schiff in der Kammer sich hebt und aufsteigt, während das Schiff sinkt. Von diesem Verdränger, dessen Achse ihre Lagerung zwischen der oberen und unteren Haltung findet, ist ein Toi ! durch eine parallel zur Drehachse liegende Fläche abgeschnitten.
Die Zeichnungen zeigen in den Fig. 1, 2 und 3 im Aufriss, Seitenansicht und Grund- riss eine Ausführungsform der Erfindung mit zwei zu beiden Seiten der Schleussenkammer angeordneten Drelkötpt'rn, welche im entgegengesetzten Sinne gedreht werden können. Die Fig. 4 bis 7 veranschaulichen verschiedene Stellungen eines Steuerschiebers, welcher
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einer Doppelschleuse mit einem seitlich davon in besonderer Kammer angeordnetem Vcr- dränger gehört. Fig. U zeigt eine Lagerung eines solchen Drehkörpers samt anderen Teilen der Antriebsvorrichtung.
Die Fig. 10 und 11 stellen im Aufriss und Seitenansicht eine Ausführungsform der Erfindung mit beiderseits von der Schleussenkammer zwecks Ver- ringerung der Verdrängerbreite übereinander angeordneten Verdrängern für grosse Hub- höhen dar und die Fig. 12 und 13 zeigen im Querschnitte eine Doppel-bezw. einfache
Schleuse mit einem der ganzen Breite nach in die Kammer eingebauten Verdränger.
Bei den zur Darstellung gebrachten Beispielen sind durchwegs Zylinder als Ver- drangor verwendet ; man kann jedoch nach Bedarf auch andere durch Drehflächen begrenzte
Körper, z. B. gleicher Festigkeit anwenden. Um die freitragende Länge der Verdränger i. verringern, werden dieselben entweder durch mehrere hintereinander angeordnete, auf
Mauern zwischen den benachbarten Stirnwänden gelagerte Verdränger ersetzt, oder man stut/t die Plantet der Yerdränger in entsprechenden Achsonabständen durch Rollenkränze mit parallel zur Drehachse gelagerten Zapfen am Fundamente ab. Diese Rollenstützlaopr liönnen unter Umstunden auch zum Ersatze der Zapfenlager an den Stirnwänden dienen.
I) ie in den Fig. 1, 2,3 als Schachtschleuse dargestellte Ausführungsform besteht aus einem oder mehreren hintereinander angeordneten Paaren mittelst der Zapfen 1 und 3 in Lagern 2 und 4 gelagerter Zylinder 5 und 6 mit ebenen Stirnwänden und einer ebenen
Seitenwand 7 und 8, welche den Abschnitt des kreiszylindrischen Mantels begrenzt. Eine symmetrisch zur äusseren Begrenzung 7 bezw. 8 im Innern des Verdrängers angeordnete
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raum für die Flüssigkeitsfüllllng 11 bezw. 12.
Da es mit bekannten technischen Mitteln dahin gebracht werden kann, dass die Drehachse jedes Körpers 5 bezw. 6 ohne Wasser- füllung in jeder Lage mit der Schwerlinie zusammenfällt, so bleibt nur noch der Aus- gleich der Wirkung des Schleusungswassers mit der des Gegengewichtswassers nach bekannten technischen Grundsätzen zu bemessen.
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In der gezeichneten Stellung stimmt der Wasserspiegel in der Kammer mit dem der oberen Haltung überom, die Flüssigkeitsfüllung der Verdränger befindet sich an der tiefsten Stelle derselben.
Wird nun der linke Vordränger um ein weniges im Sinne des Uhrzeigers, der rechte um denselben Winkel im entgegengesetzten Sinne verdreht, so wirkt der Auftrieb des sinkenden Schleusenwassers im Sinne der Weiterdrohung in höherem Masse, als die entgegenwirkende Wasserfüllung des Verdrängers ; das die Massen beschleunigende Drohmoment nimmt aber ab, bis eine Viertelumdrehung erreicht ist, wo dieses Moment verschwindet.
Von dieser der Mittellage bis zur Vollendung einer halben Umdrehung nimmt der Überschuss des der Drehung entgegenwirkenden, die Massen verzögernden Drehmomentes der Flüssigkeitsfüllung über das im Sinne der Bewegung wirkende Moment des Auftriebes zu, so dass das sich augenblicklich ergebende beschleunigende Drehmoment bei einem bestimmten Winkel vor der Mittellage unter der Voraussetzung, dass die Flüssiglieitsfüllung richtig bemessen wird, dieselbe Grösse wie das entgegengesetzte Drehmoment in der um den gleichen Winkel hinter der Mittellage abstehenden Lage besitzt. Zwecks Beschränkung der schädlichen Räume reichen die Seitenwände der Kammer, soweit sie ober dem Wasserspiegel der unteren Haltung liegen, möglichst nahe an die Zylinderwandung des Ver- dräugers heran.
Bei der in Fig. 8 veranschaulichten Einrichtung einer Doppelschleuse dient ein Vordrängor 5 nach Abschluss der Kammer, in welche er eingebaut ist, gegen die eine Schleusenkammer zur Schleusung in der anderen benachbarten Kammer.
Bei der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Ausführungsform sind ausser den zu oberst, ähnlich wie in Fig. 1 und 8 angeordneten Verdrängern 5 und 6 unter denselben anders gestaltete an den beiden Stirnseiten der Kammer gelagert. Diese unterscheiden sich von den oberen dadurch, dass statt eines ebenen Abschnittes solche mit konzentrisch
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des Schiffes erfolgt hiebei so, dass zuerst der oberste Verdränger um 1800 verdreht wird, hierauf der zunächst darunter liegende und so fort bis zum untersten : der umgekehrte Vorgang, indem sämtliche Verdränger von unten angefangen bis zum obersten wieder um 1 80 zurückgedreht worden, bewirkt die Hebung des Wasserspiegels und somit des Schiffes.
Die in den einzelnen Verdrängern untergebrachten Wassergegengewichte sind wieder derart zu bemessen, dass die einer Drehung um 1800 entsprechende Arbeit dos Wassergegen- grwichtos gleich der damit verbundenen Arbeit des Schleusen wassers ist.
Der in Fig. 12 dargestellte Verdränger gestattet bei einer Drehung um 1800 im Sinne des Uhrzeigers die Senkung eines Schiffes in der rechts gelegenen Kammer, bei der Weiterdrehung in die gezeichnete Lage dio Hebung eines anderen Schiffes in der linken Kammer und umgekehrt bei der Drehung im entgegengesetzten Sinne des Uhrzeigers. Jene VerdrängerstcHung, bei welcher der Wasserspiegel in der Kammer, welche mit dem für den Verdränger erforderlichen Raume vereinigt ist, mit dem der unteren Haftung über- einstimmt, ist strichpunktiert angedeutet.
Ein der vorigen ähnliche Ausführungsform, welche in Fig. 13 ersichtlich ist, unterscheidet sich durch Anordnung einer einzigen Schleusenkammer und erfordert einen geringeren Verdrängerdurchntesser nebst etwas veränderter Ausbildung des Abschnittes.
Zur Einleitung und Beherrschung der Verdrängerbewegung sind bei der in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Ausführungsform des Hebewerkes Zahnkränze 13, 14 mit Winkclzähnen am Umfange der Vorclränger derart angeordnet, dass die an einem solchen längs verschiedener Parallel1ueiso angeordneten Kränze, um Bruchteile der Teilung versetzte und zwecks Gebrauches für beide Drehrichtungen mit entgegengesetzt gerichteten Spitzen versehene Zähne
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welche mittelst Räderübersetzung 19 bezw. 20 von je einem Motor 21 bzw. 22 in bekannter Weise mit gleich grosser Geschwindigkeit angetrieben werden kann.
Die Fig. 1 und 2 zeigen noch eine andere Vorrichtung zur Einleitung und selbsttätigen Beherrschung der Verdrängerbcwegung. Diese Vorrichtung besteht aus jo einer auf der Welle der Drehkörper befestigten Seilscheibe 23, 24, welche mittelst durch Wasser-
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einander fest verbunden.
Die volle Übereinstimmung der Bewegungen beider Verdränger 5 und 6 kann durch Verbindung der Antriebszylinder oder mittelst eines Zugorganes erfolgen. Der Ruhelage der Verdränger 5 bezw. 6 entspricht, ebenso wie dem augenblicklichen Gleichgewichte zwischen dem vom Kolben und anderseits vom Drehungswiderstande herrührenden Seilzuge, die wagerechte Stellung der Hebel 33, 34. liebei wird durch ein in bekannter Weise an
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den Hebel angeschlossenes Steuorgestänge das Druckwasser abgesperrt, so dass die augenblickliche Geschwindigkeit des Systems unverändert bleibt. Jeder Unterschied zwischen Kolbenkraft und Widerstand äussert sich durch Ausschlag des Hebels aus der wagerechten Lage.
Gewichte 37, 38, sowie entsprechende Gewichte am anderen Hebelarme sind in be- kannter Weise so angebracht, dass sie erst nach einem gewissen Ausschlage durch den Hebel 33 bezw. 34 von ihren Unterlagen abgehoben werden können. Diese Gewichte 37, 38 werden einem solchen Überschusse von Kraft und Last angemessen gewählt, als der bei dem betreffenden Hebclausschlage durch die Steuerung eingestellten mittleren Kraftwirkung der Kolben entspricht und es wird der Volldruck erst bei noch grösserem Unterschiede von Kraft und Last, der sich durch Abhebung auch der zweiten Übergewichte 39 bezw. 40 äussert, bewirkt.
Die Einleitung der Drehungsbewegung kann entweder unabhängig von den Hebeln durch eine eigene Steuerung oder durch eine Hebevorrichtung für die Hebel erfolgen.
Dieser Antrieb ermöglicht eine Bremsung während des Überwiegens der im Sinne der Bewegung wirkenden Last durch Rückpressung von Wasser in einen Druckbehälter und Wiedergewinnung dieser Kraft für die Dauer der Lastwirkung als Widerstand. Auch beim vorgenannten Räderantriebe lässt sich durch Anordnung von Motoren (Elektromotoren), welche in der Beschleunigungsperiode der Verdränger als Generatoren laufen und Strom an das Netz abgeben, eine gleichmässige Schleusung erzielen.
Eine andere, durch Druck-oder Saugluft zu betätigende Steuervorrichtung für die Verdrängerbewegung zeigen die Fig. 4-9.
Hiezu dient ein längs des Zylindermantels im Verdränger angeordnetes Gefäss von sichelförmigem Querschnitte oder statt dessen ein Rohrsystem 41, dessen eines an dem Abschnitte des Verdrängers liegende Endstück 42 mit einem Rohre 43 und dessen anderes Endstück 44 mit einem zu 43 konzentrischen Ringrohre 45 in Verbindung steht.
Die beiden Rohre 43 und 45 sind mit der Verdrängerwelle vereinigt und gehen in deren Mitte nach aussen, wo sie durch Stopfbüchsen 46 bezw. 47 an mit dem Lagerkörper fest verbundene Rohre 48 bezw. 49 angeschlossen sind. Diese Rohre gehen nach aufwärts zu den Stutzen 50 bezw. 51 der in den Fig. 4-7 im Querschnitte dargestellten Drehschiebergehäuse, während dessen Öffnungen. 52 und 53 an die Atmosphäre bezw. an eine Saug-oder Druckluftanlage angeschlossen sind.
In den durch die Fig. 4 und 6 angedeuteten Schieberstellungen wird einmal die Seite 42, das andere Mal die Seite 44 des Systems 41 mit der Druck-eventuell Saugleitung in Verbindung gesetzt, wobei die entgegengesetzte Öffnung 44, im anderen Falle 12 mit der Aussenluft in Verbindung steht.
Hiedurch kann man eine im System 41 befindliche Flüssigkeitsmenge so weit aus ihrer Gleichgewirhtslage verschieben, als der beabsichtigten Wirkung auf den sich drehenden
Körper 5 entspricht. Bei der Stellung gemäss Fig.-) treten beide Fiüssigkcitsoberfäcll''n
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gleitende Reibung erfolgt durch ein in Fig. 9 angedeutetes Rollenlager. Fig. 1. 3 zeigt einen anderen Antrieb, welcher darin besteht, dass Seile 54 über Antriebsscheiben 55 und Führungsrollen DU geführt sind und mit ihren beiden Enden am Umfange des Verdränger derart befestigt sind, dass sie sich bei der Drehung der Seilscheibe auf- bezw. abwickeln.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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111\1 einen gestreckten Winkel der Wasserspiegel zwischen der Seitonwand der Kammer und den schaufelartig begrenzten Abschnitten des Verdriingers so einstellt, dass der in jeder Lage erforderliche Lichtraum für das zu schleusende Schiff gewahrt bleibt.