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Verfahren und Vorrichtung zur Kraftübertragung mittels Flüssigkeitssäulen.
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einem Generator und einem Empfänger erzeugen.
Die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens. besteht aus einem Generator zur Erzeugung
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und einer Rohrleitung, die die Flüssigkeitssäule zwischen dem Generator und dem Empfänger einschliesst.
Zweckmässiger Weise kann die Flüssigkeitssäule zwischen Generator und Empfänger durch einen oder eine Anzahl in Reihe geschaltete hydraulische Kondensatoren unterteilt sein. welche je einen elastischen Körper besitzen. Auch können zwischen Generat4or und Empfänger Kraftspeicher einge-
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schweren Körpern bestehen.
Die übertragene Energie kann in verschiedener Weise nutzbar gemacht werden.
Bei vorliegendem Verfahren wirkt die Flüssigkeitssäule bzw. wirken die Flüssigkeitssäulen in veiner Wege wie nicht zusammendrücbare Verbindungen. sondern es treten Druck- und auch Volums- änderungen in der Flüssigkeit auf, die durch die periodisch ausgeführten Drücke verursacht werden, wie solche z. B. durch einen Kolben erzeugt werden können, der in einen geschlossenen Behälter hineinbewegt wird. welcher durch eine Flüssigkeitssäule mit einem Empfänger für die Verwendung der Energie in Verbindung steht.
Die zur Anwendung kommenden Drücke sind solche. dass tatsächlich eine Kompression der Flüssigkeit von einem grösseren Volumen auf ein kleineres Volumen stattfindet, und es wird faktisch eine Welle in den Rohrleitungen erzeugt, in welchen in irgendeinem Teil der Leitung der Druck bis auf ein Maximum steigt und bis auf ein Minimum sinkt. Das Druckmaximum und -minimum pflanzen sich längs der Flüssigkeitssäule mit einer bestimmten Geschwindigkeit fort, so dass nach dem vorliegenden Verfahren Energie durch eine wirkliche Wellenbewegung in der Flüssigkeitssäule übertragen wird.
Wird die Kapazität G eines Kondensators, bestehend aus einem durch Federn in einer mittleren
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wiedergegeben, worin A V die Volumenänderung bei einer Druckveränderung # p' und # f die Längen- änderungen der Federn darstellen, und wird der Trägheitskoeffizient L eines Gewichtes. das einem perio-
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stände in Flüssigkeitssäulen in ähnlicher Weise wie die Wirkungen der elektrischen Kapazität. Trägheitskraft und des Widerstandes berechnet werden können ; in beiden Fällen gelten nämlich dieselben Gleichungen.
Durch weitere mathematische Analysis hat es sich ferner feststellen lassen, dass die Energie ohne Anwendung allzugrosser Drücke durch das vorliegende Verfahren auf sehr grosse Entfernungen übertragen werden kann, wobei dann in gewissen Fällen die infolge der dem Rohr innewohnenden
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besonders gebauten Kondensatoren das Auftreten von zu hohen Drucken zu verhindern.
Auf den Zeichnungen sind mehrere beispielsweise. Ausführungsformen des Erfindungss : egenstandes veranschaulicht. Fig. l ist ein Querschnitt durch einen Generator und durch mit letzterem verbundene Vorrichtungen. Fig. 2 eine Draufsicht einer abgeänderten Ausführungsform eines Generators mit angeschlossenen Vorrichtungen im Schnitt, Fig. 3 ein senkrechter Längsschnitt durch den in Fig. 2 gezeigten
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rechter Schnitt nach der Linie. 5-5 der Fig. 3, Fig. 6 ein wagrechter Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 3, Fig. 7 zeigt in schematischer Weise die Anordnung von Kondensatoren und Kraftspeichern in einer Energieübertragungsanlage, Fig. 8 zeigt die Anordnung eines Kondensators zwischen zwei Flüssigkeitssäulen, Fig. 9 eine ähnliche Anordnung eines Kraftspeichers ;
die Fig. 10 und 11 zeigen weitere fiihrungsformen von Kondensatoren, Fig. 12 zeigt einen Kraftspeicher vereinigt mit einem Kondensator.
Fig. 13 zeigt einen besonderen Fall der Nutzbarmaclung der übertragenen Energie und Fig. 14 eine zweite Ausführungsform einer solchen Vorrichtung.
In Fig. 1 besitzt der Generator a zwei Kolben b. denen eine Hin-und Herbewegung durch sich drehende Exzenter c erteilt wird. Die Kolben arbeiten je in einer Kammer < 7. von denen jede durch eine Röhre e mit einem Empfänger verbunden ist. welcher ebenfalls zwei Kolben besitzt, die denjenigen des G ? nerators ähnlich sind und die Kraft in beliebiger Weise auf die Nutzvorrichtung übertragen.
In jeder Röhre e ist ein Behälter {vorgesehen. in welchem ein Differentialkolben gleitbar angeordnet ist. Das grössere Ende dieses Kolbens ist gegen den Generator hin gerichtet. während dessen kleineres Ende in einem Zylinder arbeitet, welcher einen kleineren Durchmesser als der Behälter f besitzt. in dem das grössere Kolbenende arbeitet. Das kleinere Kolbenende ilberträgt die Kraft auf die rechts von demselben gelegene Flüssigkeitssäule. In jeder Röhre ist ferner ein Kondensator 8 mit einer Kammer A vorgesehen, die durch eine elastische Membran A'in zwei Hälften geteilt ist.
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und M versehen ist.
Diese Enden m und n sind in Zylindern gleitbar angeordnet. von denen der eine mit der mit dem Generator in Verbindung stehenden Röhre und der andere mit der mit dem Empfänger in Verbindung stehenden Röhre kommuniziert.
Die durch den Generator hervorgerufenen Schwingungen werden durch den Differentialkolben in Schwingungen von höheremDruck umgewandelt und die auf der einen Seite der Membran des hydraulischen Kondensators hervorgerufenen Schwingungen der Flüssigkeit werden auf die andere Seite dieser Membran übertragen, wobei dann der infolge der Elastizität der Membran hervorgebrachte Rückstoss wieder die Energie der Flüssigkeitssäule zurückrgibt, welche während der Vorwärtsbewegung der Membran aufgenommen wurde. Die Schwingung wird auf diese Weise auf die Empfängerseite des Kondensators übertragen und die Trägheitskraft der Flüssigkeitssäule kann überwunden bzw. ausgeglichen werden.
Es empfiehlt sich dabei, die Kapazität und die Länge der Röhre, sowie die Schwingungszahl so zu wählen. dass die hohen Drücke, welche infolge der Trägheitskraft der Flüssigkeitssäule auftreten würden, vollständig ausgeglichen bzw. neutralisiert werden. Um die richtigen relativen Werte der Kapazität und der Trägheitskraft zu erhalten, kann die zusätzliche Trägheitskraft, welche vom schweren Kolben l herrÜhrt. verändert werden, um einen vollständigen Ausgleich der Wirkung zu erhalten, welche von dem Trägheitswiderstand der Flüssigkeitssäule und der Elastizität des Kondensators herrührt.
Mittels dieser zwei
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bei welcher Resonanz zwischen der natürlichen Schwingungszahl der Säule mit ihrem Kondensator und der zusätzlichen Trägheitsmasse und der Anzahl von Kraftstössen vorhanden ist, welche vom Generator abgegeben wird. Die Anzahl dieser Kraftstösse hängt von der Tourenzahl des Generators ab. Auf diese Weise werden die Kraftverluste bei der Übertragung auf ein Minimum reduziert'. Die einzig vorhanden"1I Verluste rühren vom Reibungswiderstand in den Röhren her.
Gewünschtenfalls kann die durch Reibung verlorengegangene Energie als Wärme ausgenützt werden.. Auf diese Weise kann dann eine genügend lange Röhre von kleinem inneren Durchmesser, in welcher eine Flüssigkeitssäule in rasche Schwingung versetzt werden kann. schnell erhitzt werden und beständig eine Wärmemenge abgeben.
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ist mit zwei Röhren e verbunden, in denen Druckänderungen periodisch erzeugt werden, so dass eine Phasenverschiebung zwischen deren Drücken vorhanden ist.
Diese H. eizvorriehtung kann auch einerseits mit einer Flüssigkeitssäule, und anderseits mit einem Kondensator verbunden werden, welcher eine mit einer elastischen. den Pulsationen folgenden Membran versehene Kammer besitzt. wobei die von der
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zwischen Generator und Empfänger in Reihe geschaltet sein. Der Empfänger kann in derselben Weise wie der Generator ausgebildet sein. wobei dann ebenfalls drei Kolben mit den Fliissigkpitssiiulen ul1d die drei ändern Kolben mit einem gemeinsamen Punkt verbunden werden.
Fig. 13 zeigt eine Heizvorrichtung. welche vorzugsweise in Verbindung mit der in Fig. 2 gezeigten Anordnung verwendet werden kann. Jede der schraubenförmigen Rohren 70 ist am einen Ende mit einer Fliissigkeitssäule e und am ändern Ende mit einer gemeinsamen Kammer 21 verbunden.
In den Fig. 8 und 9 ist ersichtlich, dass der Kondensator 8 bzw. der Kraftspeicher 9 auch quer zu den Flüssigkeitssäulen e angeordnet werden kann.
An Stelle der in Fig. 1 gezeigten Membrane k kann auch gemäss Fig. 10 ein Kolben 11 verwendet werden, auf den beiderseits Federn 1,) einwirken. die bestrebt sind, den Kolben 11 in einer mittleren Lage zu halten. Fig. 10 zeigt, dass eine elastische Kammer l") innerhalb einer zweiten Kammer 14 vor-
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In gewissen Fällen ist es daher möglich, Kraft auf sehr grosse Entfernung zu übertragen, ohne dass es r-rforderlich ist, solche Kondensatoren von besonderer Bauart zu verwenden.
Die im vorhergehenden beschriebenen Transmissionsvorrichtungen gestatten, eine Kraft für sehr
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fernung oder auch zum Übertragen von solchen schwachen Kräften, wie sie z. B. in der Telephonie vor- kommen. dienen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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auf die FlÜssigkeitssäule periodische Druckänderungen ausgeübt werden, die wellenförmig sich fortpflanzende Änderungen von Druck und Volumen zwischen einem Generator und einem Empfänger erzeugen.