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Vorrichtung zur Übertragung von Energie.
Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Kraftübertragung durch Wellenbewegung in Flüssigkeiten. Bei diesem System zur Übertragung von Energie werden in einer Flüssigkeitssäule Druck-und Volumsänderungen erzeugt, die längs dieser Flüssigkeitssäule von der Quelle, die bloss eine ventillose Pumpe ist, zu einer oder mehreren Empfangsvorrichtungen wandern, mittels deren die Wellenenergie nutzbar gemacht wird.
Vorliegende Erfindung hat den Zweck, eine Einrichtung zu schaffen, bei der mehrere Empfänger durch von einem einzigen grossen Generator erzeugte wechselnde Flüssigkeitsbewegung betätigt werden können, und eine veränderliche Flüssigkeitsströmung von einem Generator mit unveränderlicher Verdrängung zu ermöglichen.
Um das zu erreichen, ist der Erfindung gemäss an dem Rohr, durch welches die Energie über- tragen wird, ein Flüssigkeitsaufnahmsraum angeschlossen, der aus einem starken, vollständig mit Flüssigkeit gefüllten Aufnahmsbehälter besteht.
Fig. 1 der Zeichnungen veranschaulicht den Querschnitt eines Aufnahmsbehälters, der der Erfindung gemäss an einem den Generator mit dem Empfänger verbindenden Rohr angeschlossen ist. Fig. 2 zeigl eine abgeänderte Form des Aufnahmsbehälters und Fig. 3 eine weitere Abänderung. Die Fig. 4 zeigt den Einbau des Aufnahmsbehälters in die Leitung.
Der Aufnahmsbehälter a kann, wie in Fig. 1 ersichtlich ist, zylindrische Form erhalten. Er besteht aus einem starken Metallzylinder, der an seinem Unterende mit einem geeigneten Anschlussstutzen b für die Rohre c und d versehen ist, die den Behälter a mit dem Generator und dem Empfänger oder den Empfängern verbinden. Am Oberende des Behälters a ist ein Hahn e vorgesehen, der zum Füllen des Behälters dient und das Entweichen von Luft gestattet, so dass der ganze Behälter mit Flüssigkeit gefüllt werden kann.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der jedoch an Stelle eines zylindrischen Behälters ein kugelförmiger Behälter a angeordnet ist. Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der zylindrische Behälter in der Längsrichtung der Rohre anstatt wie in Fig. 1 senkrecht zu diesen angeordnet, wobei geeignete Anschlüsse b, b für die Rohre c und d an beiden Enden des Behälters vorgesehen sind.
Der Behälter kann auch beliebige andere Form erhalten, er muss nur vollkommen füssigkeits- dicht sowie vollständig mit Flüssigkeit gefüllt und mit einer Rohrleitung verbunden sein, durch welche die Schwingungen der Flüssigkeitssäule übertragen werden. Der Fassungsraum des Behälters ändert sich in Übereinstimmung mit der Flüssigkeitsmenge, die in den Behälter eintreten und aus demselben austreten soll, so zwar, dass unter Berücksichtigung der Elastizität der Flüssigkeit und der Wände des Behälters der Druck nicht bis zu einer übermässigen Höhe ansteigt. Der Behälter a ist auch in allen jenen Fällen anwendbar, bei denen eine Drehbewegung des Empfängers erzielt werden soll.
Die Art und Weise, wie der starke, mit Flüssigkeit gefüllte Behälter es ermöglicht, eine verschiedene Anzahl von Werkzeugen von dem gleichen Generator zu betätigen, obgleich der letztere mit einer unveränderlichen Verdrängung arbeitet, ist folgende :
Es sei angenommen, dass eine rasch rotierende Kurbel einen Kolben am Ende eines langen Rohres hin-und herbewegt, welch letzteres Flüssigkeit unter einem beträchtlichen Mitteldruck enthält. In diesem Falle ist eine Reihe von Zonen hohen Druckes und Kompression der Flüssigkeit vorhanden, die mit
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des Rohres vorwärts.
Es sei angenommen, dass die Kurbel a (Fig. 4) gleichförmig rotiert und den Kolben b in dem vollständig mit Flüssigkeit gefüllten Rohr e hin und herbewegt. Bei jedem Hube des Kolbens wird eine Hochdruckzone gebildet und diese durch Schaffen angedeuteten Hochdruckzonen wandern gleich Wellen längs des Rohres vom Kolben weg ; zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Hochdruckzonen ist eine
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Wenn die Kurbel ihre Drehung mit gleichförmiger Geschwindigkeit fortsetzt, so wird bei der angenommenen Rohrlänge und Umdrehungsgeschwindigkeit, d. h. wenn der Abstand des Kolbens vom Punkt}-ein genaues Vielfaches der Wellenlänge ist, eine Zone des Maximaldrucks gerade in dem Augenblick vom Kolben ausgehen, in dem ihn die reflektierte Maximaldruckzone erreicht, so dass eine Welle von der doppelten Ursprungsamplitude vorhanden ist, welche Welle längs des Rohres vorwärtswandert.
Durch die nächste Umdrehung wird die Amplitude der gesendeten Welle noch mehr vergrössert und dies wiederholt sich bei den folgenden Umdrehungen. Durch dieses beständige Hinzufügen von Energie wird bewirkt, dass der Maximaldruck unbeschränkt wächst, bis das Rohr schliesslich platzt.
Es ist zu bemerken, dass bei einer Welle von grösserer Amplitude die Maximaldrücke erhöht und die Maximalgeschwindigkeit und Hubdistanz der schwingenden Flüssigkeitsteilchen ebenfalls vergrössert werden.
Es sei nun angenommen, dass, anstatt das Rohr bei l'starr zu verschliessen, daselbst ein mit einer Kurbel n verbundener Kolben m (Fig. 6) angeordnet ist, der dem Kolben b gleich ist. Ferner sei angenommen, dass diese Kurbel n mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit rotiert, wie die Kurbel a.
Wenn die Flüssigkeitssäule über den Kolben m hinaus verlängert wäre, so würde die Bewegung des
Kolbens in dieser verlängerten Säule eine Reihe von Wellen erzeugen, die den Wellen zwischen bund 1n genau gleich sein und deren Fortsetzung bilden würden. Wenn sich daher der Kolben synchron mit dem Kolben b bewegt, so ist ersterer befähigt, die ganze Energie der durch Kolben b erzeugten und längs des Rohres wandernden Wellen aufzunehmen.
Es ist weiters zu ersehen, dass der Kolben m fähig ist, die ganze Energie der zu ihm gelangenden Wellen aufzunehmen und nutzbar zu machen, wenn er an irgendeinem Punkt der Röhre angeordnet ist, vorausgesetzt, dass seine Hin und Herbewegungsperiode die-gleiche ist, wie jene des Kolbens b und dass die Phase seiner Bewegung derart ist, dass eine Fortsetzung djr Stosswellen über ihn hinaus entstehen kann, d. h. vorausgesetzt, dass die Kolbenbewegung mit der Bewegung der Flüssigkeitsschicht, die mit dem Kolben in Berührung steht, gleichphasig : ist.
Bei der Kraftübertragung durch Wellenbewegung in diesem Beipsiel wird der Maximaldruck im Rohr an keinem Punkt den Maximaldruck in der Nachbarschaft des Arbeitskolbens überschreiten, wie lang auch immer die Übertragungsleitung sein mag, und es ist dabei einerlei, ob die Leitung einer einzigen oder mehreren Wellenlängen entspricht. Auch können sich die beiden Kolben in der gleichen oder entgegengesetzten Richtung bewegen, und ihre Bewegungen können in der Phase um irgendeinen Winkel voneinander abweichen, je nach dem Verhältnis zwischen ihrem gegenseitigen Abstand und der Wellenlänge.
Bei dem oben in Betracht gezogenen Beispiel kann die ganze, durch den Kolben b in die Flüssigkeitssäule geführte Energie durch den Kolben m aufgenommen werden. Wenn mehr Energie durch den Kolben b eingeführt als vom Kolben'In abgenommen wird, so ist unter der Annahme, dass keine Reibungsverluste vorhanden sind, klar, dass reflektierte Wellen gebildet werden, sobald die direkten Wellen auf den Kolben m auftreffen. Hieraus ergibt sich, dass der Energieübeisehuss in der Flüssigkeit verbleibt, und bei Fortdauer der Rotation wird Energie beständig eingeführt, wobei der Maximaldruck unendlich gesteigert wird und schliesslich wie im früheren Falle beim geschlossenen Rohr, das Rohr zum Platzen bringt.
Es sei angenommen, dass bei einem geschlossenen Rohr, dessen Länge mehrere Wellenlängen beträgt, ein mit Flüssigkeit vollständig gefüllter Behälter d (der identisch ist mit dem Behälter a in Fig. 1, 2 und 3) von im Verhältnis zum Hubvolumen des Kolbens b beträchtlichen Volumen, und mit starren Wänden in der Nähe des Kolbens mit dem Rohr in Verbindung gesetzt wird, wie Fig. 7 zeigt. Bei jedem Einwärtshub des Kolbens wird ein Strom durch die Eintrittsöffnung in den Behälter d eintreten und die Flüssigkeit in letzterem zusammengedrückt, während bei jedem Auswärtshub des Kolbens die Flüssigkeit im Behälter sich wieder ausdehnt. Je nach dem Volumen des Behälters wird mehr oder weniger Flüssigkeit bei jeder Kurbelumdrehung in denselben eintreten und aus demselben austreten.
Der Aufnahmsbehälter d wird daher, wie eine Feder wirkend, die Energie der oben erwähnten direkten
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und reflektierten Wellen aufnehmen, wenn der Druck hoch ist, und diese Energie zurückgeben, wenn der Druck fällt. Der mittlere Druck im Behälter cl und im Rohr wird der gleiche sein, so dass, wenn die aufeinanderfolgenden reflektierten Wellen im Rohr erzeugt worden sind und eine bestimmte Amplitude
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im Gefäss cl beim Einwärtshub Energie äussern wird, und die wie eine Feder wirkende Flüssigkeit diese Energie dem Kolben bei seinem Auswärtshub zurückgeben wird.
Hiedurch wird erzielt, dass, wenn die reflektierten Wellen erzeugt worden sind. eine Reihe von stationären Wellen im Rohr vorhanden ist und kein weiteres Anwachsen von Energie in der Flüssigkeit stattfinden wird, so dass die Drücke im Rohr die festgesetzte Grenze niemals überschreiten werden.
Durch Benutzung eines solchen Gefässes cl kann daher das Rohr vollständig oder teilweise geschlossen werden. Es ist daher möglich, an dem entfernten Ende oder anderen Punkten des Rohres eine Vorrichtung zur Ausnützung bloss eines Teiles der Energie der Welle anzusetzen, und die rotierende Kurbel a wird bloss Arbeit im Masse der tatsächlich ausgenutzten Energie zu verrichten brauchen.