Behälter mit beweglicher Wandung. Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Behälter mit federnd beweglicher Wan dung, der zum Beispiel bei Pumpen oder Kompressoren, bei Vorrichtungen zur zeit weiligen Unterbrechung und Absperrung von Dampf- und Flüssigkeitsströmen (Ven tilen), bei Kompensatoren zum Ausgleich von Bewegungen jeder Art, insbesondere von Längenänderungen in Dampf- und Flüssig keitsleitungen infolge von Temperaturdiffe renzen, bei Steuer-, Regulier- und Signal vorrichtungen und dergleichen mehr verwen det werden kann.
Es gibt zwar Pumpen, Ventile und Kom- pensatoren in hermetisch geschlossener Aus führung, die jedoch aus ebenen oder balg artigen Metallmembranen bestehen und in folgedessen eine Ausnutzung ihrer zulässi gen Biegungsbeanspruchung nicht gestatten.
Mit der Anwendung von Metallmembranen ist stets der grosse Nachteil verknüpft, dass schon bei verhältnismässig kleinen Bewe gungen unverhältnismässig hohe Material- beanspruchungen entstehen, welche senk recht zu deu vom Mittelpunkte der Mem brane ausgehenden Strahlen verlaufen und als Ringspannungen bezeichnet werden.
Diese Ringspannungen bewirken entspre chende Dehnungen, welchen das Material wegen der notwendigen festen Verbindung zwischen Zylinder und Membrane nicht fol gen kann, so dass am Umfang der Membrane auch noch hohe Schubspannungen auftreten, die mit der Zeit zu einer gewissen Zermür- bung des Materials führen. Die Erfahrung hat gezeigt, dass derartige Membranen tat sächlich nur eine geringe Lebensdauer be sitzen.
Demgegenüber ist beim Erfindungsgegen- stand, einem Behälter, dessen Wandung in folge ihrer Elastizität beweglich ist und der, in der Bewegungsrichtung der Wandung gemessen, eine veränderliche Höhe und, senk recht zu dieser Bewegungsrichtung gesehen, eine eckige Querschnittsform hat, die fe dernde Behälterwandung zu radial von den Eckpunkten nach der Mitte verlaufenden räumlichen Gelenken ausgestaltet,
die selbst einen Teil der federnden Wandung darstel len und mit den übrigen Teilen derselben ein einheitliches Ganzes bilden, und deren drei dimensionale Bewegungen diejenigen Wider stände aufheben, welche die Ursache von Ringspannungen in der Behälterwandung sein würden, so dass infolge der damit be dingten Formgebung bei eintretender Be- lastung die einzelnen Flächenteile der Wan dung gegenseitige Drehbewegungen senk recht zu ihrer Oberfläche ausführen,
welche unbehindert von Ringspannungen innerhalb der Wandung eine volle Ausnutzung der zulässigen Biegungsbeanspruchung ermög lichen.
Zur Erzielung einer bestimmten Leistung kann man dem Behälter jede erforderliche Grösse geben, für den Fall aber, dass diese Grösse ein bestimmtes Mass nicht überschrei ten soll, mehrere Behälter zu einem ge schlossenen Ganzen hintereinander schalten.
Auf der Zeichnung ist der Erfindungs gegenstand durch Ausführungsbeispiele ver anschaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung des Bewegungsvorganges einer elastischen Platte, in der Bewegungsrichtung gesehen, Fig. 2 desgleichen, senkrecht zur Bewe gungsrichtung gesehen, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Be hälter mit federnd beweglicher Wandung, der gegen den innern Überdruck durch ein Tragsystem biegungsfester Gelenkstäbe ent lastet ist,
Fig. 4 eine Draufsicht von Fig. 3, Fig. 5, 6, 7 die Wirkungsweise eines zum Behälter nach Fig. 3 und 4 gehören den Raumgelenkes in Ansicht, Draufsicht und Seitenansicht, Fig. 8 das Schaubild eines Raumgelen kes unter der Einwirkung von zwei äussern Kräften, welche in den Punkten J angreifen, Fig. 9 und 10 zwei weitere Ausführun gen von Raumgelenken,
Fig. 11 und 12 je einen Teil einer Sei tenansicht eines Behälters mit prismatischem Mittelteil von der Höhe 2h und mit Raum gelenken nach Fig. 5 bezw. 9, Fig. 13 den Querschnitt durch ein Saug ventil mit innenliegender Feder zur Regu lierung der Ventilbewegung, Fig. 14 desgleichen, mit aussenliegender Feder, Fig. 15 den Querschnitt durch ein Ab sperrventil,
Fig. 16 den Querschnitt durch ein Eck- ventil bezw. einen Ablaufhahn, Fig. 17 eine Variante des Behälters ge mäss Fig. 3 und 4 in der Draufsicht, Fig. 18 einen Querschnitt nach Q-Q der Fig. 17, Fig. 19 einen Querschnitt nach K-L der Fig. 17,
Fig. 20 einen Querschnitt nach J-J der Fig. 17, Fig. 21 eine zweite Variante des Behäl ters gemäss Fig. 3 und 4 unter Rücksicht nahme auf die elastische Verformung, Fig. 22 eine dritte Variante des Behälters gemäss Fig. 3 und 4 für elektromagnetischen Antrieb, Fig. 23 einen Querschnitt zu Fig. 22,
Fig. 24 eine vierte Variante des Behäl ters gemäss Fig. 3 und 4 bezw. 22, ohne Antriebsvorrichtung, und Fig. 25 ein Schaubild zur Darstellung des Zusammenhanges der Raumgelenke beim Behälter gemäss Fig. 24 mit den übrigen Flächenteilen der Behälterwandung.
Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer Form den Bewegungsvorgang und das We sen der Ringspannungen an einer quadrati schen, ringsum frei aufliegenden, elastischen Platte, welche in diagonaler Richtung bis zu dem mittleren, schraffierten Flächenteil von ,der Seitenlänge 2a aufgeschnitten ist.
Bei eintretender Belastung lösen sich die Tra- pezflächen D in ihren gemeinsamen diago nalen Berührungslinien voneinander los und zeigen an dem Ausmass ihrer gegenseitigen Durchdringung - entsprechend der punk tiert gezeichneten Darstellung in Fig. 1 diejenigen Widerstände an, welche bei Ver formung der geschlossenen ebenen Platte zu einem Pyramidenstumpf (Fig. 2) als so;
ge- nannte Ringspannungen in der Behälterwan dung auftreten.
Dieser Vorgang lässt sich ebenso auch in umgekehrter Reihenfolge darstellen, indem man die Mantelfläche eines Pyramiden stumpfes, dessen kleinere Grundfläche von von der Seitenlänge 2a schraffiert ist, in ihren diagonalen ganten aufschneidet und die Mantelfläche alsdann gemäss der Fig. 1 in die Ebene aufklappen lässt, wobei zwi schen den schrägen Trapezflächen D von aussen nach der Mitte zu verlaufende Schlitze entstehen, welche das Mass der Ringspan nungen nunmehr mit entgegengesetztem Vorzeichen angeben.
Da für die notwendige Breitenänderung der vier Trapezflächen D eine ungleich grö ssere Liraft erforderlich ist, als zur Durch biegung eines in Richtung seiner Diagona len aufgeschnittenen ebenen Gebildes oder Pyramidenstumpfes, so folgt, dass bei der Durchbiegung eines geschlossenen, ebenen Gebildes oder Pyramidenstumpfes der über wiegende und allein massgebende Wider stand in der festen Ringverbindung der vier Trapezflächen D liegt.
Beim vorliegenden Behälter mit beweg licher Wandung, beispielsweise nach Fig. 3 und Fig. 4 der Zeichnung, ist eine derartige feste Ringverbindung nicht vorhanden und die räumliche Gestaltung der Behälterwan dung ist so getroffen, dass darin keinerlei Ringspannungen auftreten können.
Die Art und Weise, in welcher die Ge staltung des Behälters gemäss Fig. 3 und 4 zur Ausschaltung der Ringspannungen erfol gen kann, lässt sich am besten durch die Ent wicklung des Behälters aus der ebenen Platte oder aus dem Pyramidenstumpf gemäss Fig. 1 und 2 erläutern, je nachdem man einen geschlossenen Behälter mit der Öff nung 2H = -0 oder entsprechend Fig. 3 und 4 einen geöffneten Behälter mit der Öffnung 2'H > 0 in Betracht zieht.
In diesem letzteren Falle sind die Man telflächen zweier vierseitiger Pyramiden- stumpfe von der Höhe H an ihren konver gierenden Enden mit je einer Grundfläche von der Seitenlänge 2a versehen und an ihren divergierenden Enden zu einem Hohl körper von der Höhe 2H verbunden, der zunächst als starres Gebilde gedacht, keine Veränderung seiner Höhe 2H gestattet, durch Herstellung radialer,
von den Ecken nach der Mitte zu verlaufenden Ausschnitte in Richtung K-L <I>-</I> entsprechend den Schlitzen in Fig. 1 und 2 - aber in ein räumliches Gebilde von grosser Beweglich keit übergeht, das in dieser Beweglichkeit innerhalb genügend weiter Grenzen auch keine Beschränkung erfährt, wenn die her gestellten Ausschnitte J-L-J von der Breite 2c durch Flächengebilde<I>G =</I> L-J- I- J-L von räumlicher Form wieder aus gefüllt werden,
so dass infolge der drei dimensionalen Bewegungen dieser Gebilde dieselben mit den Bewegungen der übrigen Flächenteile D des Behälters in jeder Lage übereinstimmen und damit das Auftreten von Ringspannungen oder glemmungen ver hindern.
Diese Flächengebilde G sind Konstruk tionselemente, -welche im Rahmen des ge schlossenen Behälters dessen Beweglichkeit sichern; sie erfüllen die Funktion von Ge lenkverbindungen, indem sie den notwendi gen Zusammenhang zwischen den Flächen teilen D herstellen und gleichzeitig auch mit den Flächenteilen D in den gemeinsamen ganten J-L die gleichen, übereinstimmen- den Bewegungen ausführen, weshalb sie in Anbetracht ihrer räumlichen, sonst aber einem Gelenk analogen Wirkungsweise als räumliche Gelenke oder auch als Raum gelenke bezeichnet werden.
Abweichend von der Darstellung in Fig. 3 und 4 können die beiden Pyramidenstumpfe mit jeder beliebigen Seitenzahl ausgeführt werden; ausserdem brauchen dieselben an ihren divergierenden Enden nicht unmittel bar miteinander zusammengeschlossen zu sein, sondern es kann zwischen ihnen auch ein prismatisches Mittelstück von der glei chen Seitenzahl und der beliebigen Höhe 2h, entsprechend den Fig. 11 und 12, eingesetzt werden.
Da in diesem Zusammenhange die ebene Platte als Grenzfall des Pyramidenstumpfes angesehen werden kann, so treten die glei chen Vorgänge auch bei zwei ebenen Platten auf, welche die Grundflächen eines prismati schen Hohlkörpers (Fig. 11 und 12) von beliebiger Höhe 2h und von beliebiger Sei tenzahl bilden, der in analoger Weise von den Ecken nach der Mitte zu aufgeschnitten und durch Raumgelenke von der gleichen Eigenart wie die Raumgelenke der zu einem Hohlkörper vereinigten beiden Pyramiden stumpfe wieder geschlossen wird.
Ein ähn licher Fall ergibt sich beispielsweise für einen im normalen Zustand geschlossenen Behälter mit der Öffnung 2H = 0 gemäss Fig. 3, wenn derselbe sich infolge der be wegenden Kräfte auf eine Öffnung voh 2H > 0 erweitert, gegenüber der Möglich keit, den Behälter von vornherein in der räumlichen Form gemäss Fig. 3 mit einer Öffnung 2H > 0 auszuführen und ihn als dä,nn durch die bewegenden Kräfte bis auf 2H = 0 zu schliessen.
In beiden Fällen er geben sich unter den gleichen Voraussetzun gen naturgemäss auch die gleichen Raum gelenke G, da die Wirkungsweise derselben von der Bewegungsrichtung unabhängig ist; jedoch wird bei einem gleichzeitig vorhan denen, einseitigen Überdruck stets eine ver schiedenartige Beanspruchung der Wandun gen eintreten.
Für die Erläuterung des Bewegungsvor ganges und die einfache zeichnerische Dar stellung desselben gemäss Fig. 5 bis 8, sowie auch der Ausbildung des Behälters gemäss Fig. 3 und 4 und der unten näher erläuter ten Behälter gemäss Fig. 17, 21, 22 und 24 bezw. 25 kann nach der gegebenen Entwick lung aus dem Pyramidenstumpf bezw. der ebenen Platte ein räumliches Gebilde mit beweglicher Wandung herangezogen wer den, ,
dessen Flächenteile unter Annahme reibungsloser Gelenke in den gemeinsamen Kanten und Eckpunkten gegenseitige Dreh bewegungen ausführen. Da die räumliche Veränderung eines solchen Gebildes aber ausschliesslich durch die Bewegung seiner Drehkanten und Eckpunkte bestimmt ist, so kann man zur weiteren Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung von der Voraus setzung bewegter Flächenteile gänzlich ab sehen und sich das ursprüngliche Flächen gebilde durch ein Stabsystem ersetzt denken, dessen einzelne Glieder aus den bisherigen Drehkanten bestehen,
die sich beispielsweise in räumlichen Gelenken gegeneinander be wegen. Hiernach ist in Fig. 4 (und in den unten näher erläuterten Fig. 17, 21, 22 und 24 bezw. 25) die Gliederung der beweg lichen Wandung innerhalb ihres Umfanges durch die Lage der theoretischen Drehkan ten J-L, K-L, J-J und L-L darge stellt, um welche die gegenseitige Bewegung je zweier benachbarter Flächenteile erfolgt.
Für den vorliegenden Behälter kommt nur eine Verbindung der bewegten Flächen teile durch Federgelenke in Frage, wobei die Federgelenke selbst einen Teil der Wandung darstellen und mit den übrigen Teilen der selben ein einheitliches Ganzes bilden. Der Behälter gemäss Fig. 3 und 4 wird zweck mässig mit Hilfe einer Ziehpresse aus zwei elastischen Metallplatten von einheitlicher Stärke hergestellt und längs seines Umfan ges in geeigneter Weise geschlossen.
Im Hin blick auf die elastische Verformung der Be hälterwandung gehen alle Flächenteile der selben gemäss Fig. 3 mit entsprechenden Ausrundungen ineinander über, bezw. in die Symmetrieebene senkrecht zur Bewe gungsrichtung über, so dass die beiden Hälf ten des Behälters bis zum Abschluss ihres Hubes sich in zwei aufeinander schliessende, ebene Scheiben zu strecken vermögen.
Dabei gilt als Bewegungsrichtung der Behälter wandung die Achse A-Z in.Fig. 3, in wel cher der in seiner Lage unbeweglich fest gehaltene Stutzen A liegt und die am Zap fen Z angreifende äussere Belastung wirkt, durch die der Behälter in der gleichen Rich tung auch seine grösste Veränderung erfährt.
Die als Federgelenke wirkenden Ausrundun- gen zwischen den bewegten ebenen Flächen- teilen (Fig. 3) sind so angeordnet, dass die theoretischen Drehachsen der bewegten Flä chenteile in den gemeinsamen Schnittkanten derselben liegen und somit ihrer Lage nach mit der Darstellung in Fig. 4 (und in den spä;er erläuterten Fig. 17, 21, 22 und 24 bezw. 25) übereinstimmen.
Eine Abwei chung ist in Wirklichkeit nur ausserhalb der ebenen Flächenteile, im Bereiche der Feder gelenke, vorhanden, indem die Ecken bei <I>J,</I> Ii und<I>L</I> der Fig. 4 wegen der ausschliess lich elastischen Verformung des Gebildes eine entsprechende Ausrundung erfahren, doch ist dies für die einfache und grundsätz liche Darstellung des Bewegungsvorganges ohne Belang.
Die theoretischen Drehachsen treten zwar nach aussen hin nicht in Erschei nung, sie sind aber als Schnittkanten be nachbarter Flächenteile und infolge der funktionellen Bedeutung, welche ihnen zu kommt, durch dünnere Linien gegenüber den wirklich vorhandenen Kanten der Konstruk tion kenntlich gemacht.
Die Federgelenke besitzen im allgemei nen gegenüber den anschliessenden bewegten Flächenteilen keine sichtbare äussere Abgren zung; doch können sie von denselben da durch abgehoben werden, dass diese anschlie ssenden Flächenteile, da sie an der elastischen Verformung nicht teilzunehmen brauchen, durch eingepresste Rippen oder aufgelegte ebene Platten versteift werden, wie dies bei spielsweise bei den Flächenteilen D in Fig. 4 der Fall ist, welche je eine Versteifung von der Breite f zeigen und beiderseits derselben mit den gekrümmten Übergängen von den Breiten v und ev nach der Mitte bezw. nach aussen hin als Federgelenke wirken.
Im übrigen ist gemäss Fig. 4 auch zwischen den Raumgelenken G und den Stirnseiten der Versteifungen von der Breite f je ein federn der Flächenstreifen von der Breite u vor gesehen, der aber ohne sichtbare Abgren zung in das anschliessende Raumgelenk G übergeht.
Die Versteifung der Wandung in den Flächenteilen D durch aufgelegte Platten oder eingepresste Rippen ist in der Regel er- forderlich, um die konkaven Teile der Wan dung gegen Ausknicken zu sichern., insbeson dere wenn zur Erzielung eines grossen Hubes die Wandung eine geringe Stärke erhalten soll.
In diesem Fall lässt sich die Breite f der aufgelegten Platten oder eingepressten Rippen so bemessen, dass die anliegenden Federgelenke von der Breite<I>v</I> bezw. <I>w</I> in folge der innern Belastung nicht durch gedrückt werden können, dabei aber die not wendige Federung behalten, damit das Aus mass der elastischen Bewegung im Rahmen des Ganzen nicht beeinträchtigt wird.
Bei den bewegten Flächenteilen der Raumgelenke ist eine derartige Verstärkung im allgemeinen nicht erforderlich, es sei denn, dass dieselben bei äusserem Überdruck einer Sicherung gegen Einknicken bedürfen, in welchem Falle dann zweckmässig eine Form des Behälters zur Verwendung kommt, wie sie beispielsweise in Fig. 21 dargestellt ist.
Da die Raumgelenke G gegenüber den anschliessenden Flächenteilen D keine sicht bare Abgrenzung besitzen und infolge der abgerundeten Übergänge auch ihre innere Gliederung nicht klar in Erscheinung tritt, so kann ihre Darstellung in Fig. 4 als theo retisches System eines räumlichen Gebildes angesehen werden, das unter der Annahme reibungsloser Gelenke in den Drehkanten J-L, J-K, K-L und J-J die gleiche Beweglichkeit hat,
wie das wirkliche Raum gelenk, dessen Flächenteile sich federnd ge geneinander bewegen.
Die Bewegung der Raumgelenke G, sowie auch der ganzen Behälterwandung als ge schlossene Einheit, erfolgt durch elastische Verformung von bestimmten Teilen der Be hälterwandung, die in ihrer Wirkungsweise als Federgelenke eine gegenseitige Dreh bewegung aller übrigen Flächenteile gestat ten. Der Behälter ist daher in seiner Ar beitsweise eine räumlich wirkende Feder, deren grosse Beweglichkeit auf den Raum gelenken beruht.
Zur Erzielung eines grossen Hubes, der neben einer geringen Wandstärke des Behäl- ters auch eine angemessene Breite l der Flä chenteile D erforderlich macht, ist die Be hälterwandung gegen den innern Überdruck durch ein Tragsystem biegungsfester Ge lenkstäbe entlastet, das in seinen Bewegun gen mit der elastischen Veränderung des Behälters übereinstimmt und sich ganz all gemein für jeden Bedarfsfall anwenden lässt.
Dieses Tragsystem besteht aus den Gelenk stäben S\ und T, welche mit den aufgelegten Verstärkungsplatten der Flächenteile D starr und biegungsfest verbunden sind, so dass sie deren Neigung und Bewegung zwangsläufig bestimmen. Sie sind in der Mitte gegen die Behälterflanschen P durch Rollen C beweg lich abgestützt und an den Aussenseiten durch die Scharniergelenke Q miteinander verbunden,
wobei die Anordnung mit Hilfe je eines geschlitzten Hohlzapfens so getrof fen ist, dass die Mittelachsen von Q mit den Drehachsen der verstärkten Flächenteile D zusammenfallen. Auf diese Weise wird die aus dem innern Überdruck sich ergebende Belastung der Flächenteile D grösstenteils und unmittelbar von den sie umschliessenden biegungsfesten Gelenkstäben<B>8</B> und T auf genommen,
so dass die angestrebte Beweg lichkeit des Behälters auch bei beliebig gro ssen Breiten l der Flächenteile<I>D</I> gesichert werden kann.
Der Antrieb erfolgt in üblicher Weise, z. B. durch eine in der Zeichnung nicht dar gestellte Schubstange, welche am Bolzen Z (Fig. 3) angreift. Der Stutzen A, durch wel chen die Flüssigkeit abwechselnd angesaugt und abgedrückt wird, dient zur Unterbrin- gung der-Ventile und kann zur Nebeneinan- derreihung derselben auch eine langgestreckte Form erhalten, wodurch dann auch der Be hälter in eine langgestreckte Form übergeht.
Die geringste Wandstärke, und damit das Höchstmass der elastischen Bewegung, wird jedoch erreicht, wenn der Behälter in einen Zylinder eingebaut ist, der mit Flüs sigkeit von einem solchen Druck gefüllt ist, dass die Behälterwandung, durch den allsei tig wirkenden äussern Flüssigkeitsdruck vom innern Überdruck entlastet, nur der Bewe- gung und Trennung der beiderseitigen Flüs sigkeiten dient.
In diesem Falle ist die An wendung eines besonderen Tragsystems bie- gungsfester Gelenkstäbe zur Entlastung der Behälterwandung gegen den innern Über druck in der Regel entbehrlich.
Im übrigen ist zur Erzielung eines gro ssen Hubes aber Voraussetzung, dass die. Raumgelenke ihre Bewegungen mit den übrigen Flächenteilen der Behälterwandung unter möglichst gleichmässiger Inanspruch nahme ausführen. Zum Unterschied von einem räumlichen Flächengebilde mit rei bungslosen Gelenken, bei welchem die ge genseitige Bewegung je zweier benachbarter Flächenteile vollkommen unbehindert und in jedem beliebigen Ausmasse ohne Nachteil für das Material erfolgen kann,
ist bei dem Be hälter gemäss Fig. 3 und 4 das zulässige- Ausmass der gegenseitigen Bewegung zweier benachbarter Flächenteile nicht nur von der Biegelänge des verbindenden Flächenstrei fens und der zulässigen Anstrengung des Materials abhängig, sondern vor allem auch von der Breite 2c des Raumgelenkes.
Bei spielsweise zeigt Fig. 7 einen Schnitt durch das Raumgelenk nach J-J in Fig. 4, wobei infolge einer Verschiebung A der Punkte J sich der Scheitelpunkt X um die Strecke (k'---k) verschiebt und die beiden Schenkel J-X eine gegenseitige Drehung ausführen, die bei gleichen Werten von 0 um so klei ner ist, je grösser die Breite 2c der Raum gelenke G angenommen wird. Somit können die Flächenteile D selbst nur eine Bewegung H ausführen,
die von der Bewegungsmög lichkeit der Raumgelenke G abhängig ist und umgekehrt, wenn das eine oder andere Glied des Behälters nicht überanstrengt werden soll. Infolgedessen können zur gleichmässigen Ausnutzung aller elastisch bewegten Flächenteile die Raumgelenke eine beliebige, zweckentsprechende Breite er halten, und zwar bis zu ihrer gegenseitigen Berührung, wenn nicht andernfalls durch die mechanischen oder elektromagnetischen Antriebsvorrichtungen des Behälters ein ganz bestimmter Zwischenraum bedingt ist,
wie beispielsweise in Fig. 3 und 4 oder in Fig. 22 und 23. Ausserdem ist innerhalb gewisser Grenzen auch eine verschiedenartige Formgebung und Gliederung der Raum gelenke möglich, die in jedem Falle mehr oder weniger nach den Gesichtspunkten einer gleichmässigen Inanspruchnahme ihrer elastisch bewegten Flächenteile bestimmt werden kann.
Dem jeweiligen Zweck entsprechend braucht das wirkliche Ausmass der Bewegung nur so gross zu sein, dass die ursprüngliche Öffnung des Behälters sich auf eine belie big kleine Öffnung vermindert. Durch die notwendige Rücksichtnahme auf Möglich keit und Ausmass der elastischen Bewegung kann die Anordnung so getroffen werden, dass infolge der äussern Belastung die Raum gelenke G mit den Flächenteilen D der Be hälterwandung bei hinreichend kleiner Wandstärke gemeinsam in zwei aufeinander schliessende ebene, senkrecht zur Bewegungs richtung stehende Scheiben übergehen kön nen, wenn durch Annahme einer hinreichend kleinen Wandstärke einem solchen Über gange keine Grenzen gesetzt sind.
In den Fig. 5, 6, 7 und 8 ist ohne Rück sicht auf das Ausmass der elastischen Bewe gung ein Raumgelenk einfachster Gliederung bezw. ein Raumgelenk des Behälters nach Fig. 3 und 4 dargestellt, lediglich zur Er läuterung des theoretischen Bewegungsvor ganges unter der Voraussetzung eines Flä chensystems, bei welchem die einzelnen Flä chenteile IL-X-J und J-X-L unter der Annahme reibungsloser Gelenke sich um ihre gemeinsamen Kanten gegeneinander drehen. Ein solches Raumgelenk kann bei einer beliebigen Änderung 2 A seiner ebenso beliebigen Breite 2c jede beliebig grosse Be wegung<I>2H</I> seiner Punkte<I>L</I> ausführen.
Bei dem in gleichmässiger Wandstärke ausgeführten Raumgelenk G sind die ge lenkartigen Verbindungen zwischen den be wegten Flächenteilen durch Federgelenke ersetzt, welche eine gegenseitige Drehbewe gung der übrigen Flächenteile gestatten, selbstverständlich innerhalb derjenigen Gren- zen, welche durch die Elastizität des Mate rials bedingt sind; sonst aber kann die Be wegung genau nach dem gleichen Vorgange stattfinden, wie er durch die Zeichnung un ter der Voraussetzung von scharnierartigen Verbindungen dargestellt ist.
Man könnte die als Federgelenke nicht in Betracht kom menden bewegten Flächenteile der Raum gelenke, welche an der elastischen Verfor mung nicht teilzunehmen brauchen, in der gleichen Weise durch aufgelegte Platten versteifen, wie es beispielsweise bei den Flä chenteilen D in der Ausführung nach Fig. 3 und 4 geschehen ist;
doch bedürfen die Raumgelenke infolge ihrer konvexen Form einer derartigen Massnahme nur dann, wenn dieselben bei äusserem Überdruck und unter der Voraussetzung eines entsprechenden Sy stems (etwa nach Fig. 21) gegen Einknicken gesichert werden müssen.
Die Raumgelenke erhalten ihren Antrieb aus der Bewegung der Flächenteile D, in dem dieselben mit abnehmender Öffnung H eine zunehmende Vergrösserung der Gelenk breite J-J = 2c bewirken und infolge ihrer Bewegung das Raumgelenk in den Punkten J und L dauernd belasten. Diesen Belastun gen nachgebend, führt das Raumgelenk eine Bewegung aus, die aus den in Fig. 5, 6 und 7 voll und punktiert gezeichneten beiden Stel lungen ersichtlich ist.
Die Bewegung des Raumgelenkes ist dreidimensional und stimmt mit der Bewegung des übrigen Teils des Behälters - nach Fortnahme der Raum gelenke - genau überein.
Hat sich zum Beispiel bei der Bewegung der Flächenteile D aus der zur öffnungs- höhe H gehörenden Stellung bis in die der Öffnungshöhe H = 0 entsprechende End- stellung der Abstand J-J = 2c' um den Betrag von 2 0 auf .2c vergrössert, wie in Fig. 6 und 7 dargestellt, so kann das Raum gelenk G so bemessen werden, däss die Punkte L nicht nur beim Abschluss der Be wegung .die gleiche Öffnung H = 0 aufwei sen, wie die Flächenteile D,
sondern auch in allen Zwischenstellungen mit diesen über einstimmen. Beispielsweise kann bei einer Verschiebung der Punkte J um A=0,154mm - wie sie bei einer Breite von l = 57,5 mm der Flächenteile D (Fig. 4) infolge der ela- stischen Bewegung des Behälters etwa ein tritt - eine Bewegung der Punkte L von <I>H = 5</I> mm auf<I>H = 0</I> vorgeschrieben sein;
jedoch ist bei der gleichen Verschiebung 0 auch jede andere Bewegung des Raum gelenkes möglich, wenn es dementsprechend bemessen wird.
Die Bewegung des Raumgelenkes G er folgt unter Ausschluss von Längsdehnungen lediglich durch biegende Kräfte normal zu seinen einzelnen, elastisch bewegten Flä chenteilen und die Widerstände der Bewe gung sind deshalb unabhängig von der Querschnittsform des Raumgelenkes.
Die Fig. 9 und 10 zeigen zwei weitere Ausführungen von Raumgelenken, welche sich von der Darstellung in Fig. 5, 6, 7 nur durch ihre innere Gliederung unterscheiden, und zwar dergestalt, dass in Fig. 9 die Spitze H abgebrochen und in. Fig. 10, als Grenz fall, der gebrochene Linienzug X-Ii#-K-X von Fig. 9 durch eine stetige Krümmung er qetzt ist.
Mit dem Ersatz des gebrochenen Linienzuges X-g-K-X der Fig. 9 durch eine stetig gekrümmte Linie X-K-X ge mäss Fig. 10 geht das aus ebenen Dreiecken bestehende räumliche Flächengebilde J-X -K-K-X-J der Fig. 9 in eine Kegel fläche über, welche ihre Spitze im Punkte J der Fig. 10 hat und durch die strahlenför- mig vom Punkte J ausgehenden Erzeugen den als räumlich gekrümmte Fläche zeich nerisch dargestellt ist.
Für den Fall, dass das Raumgelenk G in zwei ebene, senkrecht zur Bewegungsrichtung stehende Scheiben übergeführt werden soll, nimmt die ge krümmte Linie X-K-X in Fig. 10 selbst einen räumlichen Verlauf, indem der Punk g sich alsdann gegenüber den Punkten X aus der Bildebene heraushebt, doch behält, unabhängig davon,
der Flächenteil J-X- I- X-J die räumlich gekrümmte Form einer Kegelfläche.
In den Fig. 11 und 12 sind zwei beweg liche Behälter unter Verwendung von Raum- gelenken nach Fig. 5 bezw. 9 in Ruhestel lung dargestellt, bei welchen zwischen den obern und untern Teilen ein prismatisches Mittelstück von der beliebigen Höhe 2h ein gesetzt ist zu dem Zwecke, ein beliebig gro sses Volumen für besondere Einrichtungen, wie beispielsweise Mess- oder Steuerapparate, zu schaffen.
Alternativ zur Darstellung in Fig. 11 und 12 kann die Ausführung der Raumgelenke aber auch so erfolgen, dass der Behälter in der Ruhestellung eine prisma- tische Form mit parallelen Grundflächen zeigt und bei eintretender Zug- oder Druck- belastung die beiden Grundflächen sich nach aussen oder nach innen verformen.
Der eckige Querschnitt des Behälters, in seiner Bewe gungsrichtung gesehen, wird im allgemeinen regelmässig sein; jedoch kann derselbe aus konstruktiven Gründen ebenso gut zum Bei spiel eine langgestreckte Form erhalten.
Die Fig. 13 und 14 zeigen eine Anwen dung des Behälters mit beweglicher Wan dung in der Ausführung gemäss Fig. 3 und 4 auf das selbsttätige Ventil einer Kälte maschine zwecks Erzielung eines gasdichten Abschlusses und der Regulierbarkeit des Ventils während des Betriebes.
Es sind zwei Saugventile dargestellt, welche den Durch gang des Dampfes von der Saugleitung A nach dem Kompressor in der eingezeichne ten Pfeilrichtung gestatten und sich von einander nur durch die Anordnung der Schraubenfeder F zum Regulieren der Ten- tilbewegungen unterscheiden;
in Fig. 13 liegt die Feder F innerhalb des Ventilgehäu- ses, in Fig. 14 ausserhalb desselben.
Die Anordnung gemäss Fig. 13 ist so getroffen, dass zwei Behälter B mit beweg licher Wandung, beispielsweise in der Aus führung nach Fig. 3 und 4, an den beiden einander zugekehrten Flächen durch ein. mit Flanschen versehenes Rohrstück R mitein- ander fest verbunden sind, an den beiden voneinander abgekehrten,
an den Behältern befestigten Flanschen 0 und P aber durch einen Steifrahmen N festgehalten werden, so dass bei der Bewegung des Rohrstückes R nach unten oder nach oben sich die beiden Behälter B in ihren Bewegungen gegensei tig ergänzen, indem der eine sich öffnet, der andere hingegen sich schliesst. Diese Be wegung des Rohrstückes R erfolgt durch eine Regulierschraube M, welche in einer Rille des Rohrstückes B drehbar gelagert ist und sich im Gewinde eines vom Rahmen N ge haltenen Ringes U auf und ab bewegen lässt.
Von den beiden Behälterflanschen 0 und P, welche an dem Steifrahmen N befestigt sind, dient der eine Flansch 0 zum Anschluss der Saugleitung, während der andere Flansch P als -Ventilsitz ausgebildet ist und die Ver bindung mit dem Kompressorzylinder her stellt.
Der Abschluss dieser Verbindung er folgt durch ein Kegelventil Z' mit rohrför- miger Spindel, die sich in dem als Ventil kammer ausgebildeten Flansche P führt und durch entsprechende Schlitze unmittelbar über dem Ventilkörper den direkten Durch gang der Kältemitteldämpfe von der Saug seite A in den Kompressorzylinder ermög licht. Auf der Ventilspindel sitzt eine Schraubenfeder F, die sich unten gegen den Boden des Rohrstückes R abstützt und durch Einwirkung auf einen Bund der Ventilspin del die Saugleitung mit entsprechender Spannung abschliesst.
Durch Veränderung dieser Spannung kann nun die Ventilbewegung in ausreichen dem Masse reguliert werden, und zwar auch während des Betriebes, ohne dass das Ventil bezw. dessen Gehäuse, geöffnet zu werden braucht. Dies geschieht durch Auf- und Abwärtsdrehen der Regulierschraube M, wobei diese das Rohrstück R mitnimmt und die Ventilfeder F mehr oder weniger an spannt.
Die Bewegung des Ventils erfolgt, unabhängig von den beiden Behältern B, wie bei jedem andern selbsttätigen Ventil von bekannter Ausführung; die Behälter B dienen lediglich zum Ausgleich der vom Rohrstück R ausgeführten Bewegung inner halb des Rahmens N, ohne selbst aber an der Ventilbewegung teilzunehmen.
Bei Fig. 14 besteht in bezug auf die beiden Behälter B, welche an den beiden einander zugekehrten Flächen durch ein mit Flanschen versehenes Rohrstück R mitein ander verbunden sind und an den beiden andern, voneinander abgekehrten, an den Behältern befestigten Flanschen 0 und P durch einen Streifrahmen N festgehalten werden, die gleiche Anordnung wie bei Fig. 13, nur mit dem Unterschiede,
dass auf dem nach der Ventilkammer verlängerten Rohrstück R das Kegelventil Y sitzt. Mit dem Ventil Y bewegt sich mithin gleichzei tig auch das Rohrstück R, wobei die beiden Behälter B sich in ihren Bewegungen gegen seitig ergänzen, indem der eine sich öffnet, der andere hingegen sich schliesst.
Auf dem Rohrstück R sitzt die Schraubenfeder F, welehe sich einerseits gegen einen Bund des Rohrstückes R, anderseits gegen die Schrau benmutter M abstützt, die ebenso wie bei der Fig. 13 sich im Gewinde eines vom Rah men<I>N</I> gehaltenen Ringes<I>U</I> auf und ab be wegen lässt.
Die Regulierung der Ventilbewegung kann nun ebenso wie nach Fig. 13 während des Betriebes durch Auf- und Abwärtsdre- hen der Regulierschraube M erfolgen, ohne dass das Ventil bezw. dessen Gehäuse, ge öffnet zu werden braucht. Zum Unterschied von der Ausführung nach Fig. 13 wirkt hier die Regulierschraube M unmittelbar auf die Spannfeder F.
Da mit dem Ventil Y sich zugleich auch die Wandungen der beiden Behälter B bewegen, so erfüllen diese letz teren die gleiche Funktion wie die Feder F, ohne selbst aber eine Regulierung ihrer Spannkraft zu gestatten, und sind dieselben zum Unterschied von der Ausführung nach Fig. 13 mit dem Ventil Y in dauernder Be wegung.
Die in Fig. 14 dargestellte Konstruktion kann grundsätzlich auch auf ein Absperr ventil übertragen werden, wenn dieses gemäss Fig. 15 in einer Rohrleitung eingebaut ist.
Dementsprechend sind auch hier zwei Be hälter B, beispielsweise in der Ausführung nach Fig. 3 und 4, durch ein Rohrstück R miteinander verbunden, das zwischen seinen Flanschen das starr und unbeweglich auf ihm befestigte Gewindestück W trägt und bei der Drehung der zu einem Handrad ge formten Mutter M das gelenkig angeschlos sene Kegelventil Y betätigt, welches im Ein trittstutzen der Ventilkammer Y seine be sondere Führung besitzt.
Die zwei äussern, voneinander abgekehrten Anschlussstutzen der Behälter<I>B</I> sind mit dem Rohrflasch <I>X</I> und dem obern Flansch der Ventilkammer Y fest verbunden und werden durch das Hand rad M mit den Teilen X und Y gemeinsam in unveränderlicher gegenseitiger Distanz gehalten, indem das Handrad sich auf ent sprechend geformten Führungsleisten E der Teile X und Y bewegt und auf diese Weise die Funktion des in den Fig. 13 und 14 vor gesehenen Steifrahmen N erfüllt.
Die Bewegung des Ventils erfolgt durch Drehen -des Handrades M, wobei das Ge windestück W zusammen mit dem Rohr stück R sich in dem innern, als Schrauben mutter ausgebildeten Teil des Handrades nach der einen oder andern Richtung bewegt und die Öffnung oder den Abschluss des Ven tils herbeiführt. Der Flüssigkeitsstrom be wegt sich nach Öffnung des Ventils in der eingezeichneten Pfeilrichtung durch das an seinem Ende geschlitzte Rohrstück B in der Richtung von<I>Y</I> nach X; die Behälter<I>B</I> dienen ebenso wie in der Anordnung nach Fig. 13 lediglich zum Ausgleich der Be wegung.
Bei Eckventilen und Ablaufhähnen ist nur ein beweglicher Behälter von entspre chender Grösse erforderlich, der gegebenen falls zur Vergrösserung des Hubes auch durch zwei oder mehrere hintereinander ge schaltete Behälter kleineren Formates er setzt werden kann. Wie aus Fig. 16 hervor geht, greift an den obern Flansch des Be hälters B die von einem Handrad zu bewe gende Schraubenspindel an,
mittelst welcher der Behälter erweitert und damit auch gleichzeitig der an der Innenseite desselben Flansches angehängte Ventilteller Y von seinem Sitz abgehoben werden kann. Der untere Flansch des Behälters ist fest mit dem Ventilgehäuse verbunden, ohne selbst an der Bewegung teilzunehmen.
Das Aus- führungsbeispiel nach Fig. 16 zeigt, .dass der Behälter mit beweglicher Wandung zur Er zielung einer absolut dichten Verbindung als Ersatz für jede Stopfbüchse verwendet wer den kann, wenn die durch seine Wandung auszuführenden Bewegungen in den mit der Eigenart der Konstruktion gegebenen Gren zen liegen, wobei es möglich ist, diese Gren zen durch Hintereinandersetzen von meh reren Behältern entsprechend zu erweitern.
In Fig. 17 und den dazu gehörigen Schnitten Fig. 18, 19 und 20 ist unter Rück sichtnahme auf die elastische Verformung und die daraus zwangsläufig sich ergebende besondere Gestaltung der Raumgelenke ein Behälter mit beweglicher Wandung darge stellt, bei welchem zur gleichmässigen Inan spruchnahme der Flächenteile D und der Raumgelenke, G zu einer bestimmten Länge l der Flächenteile D beispielsweise ein. Raum gelenk von der Breite 2c gehört.
Gegenüber der in voll ausgezogenen Linien gezeichne ten Form mit den ausspringenden Ecken K kann der Behälter alternativ auch die punk tierte Form mit den einspringenden Ecken (K) erhalten. Die räumliche Gestaltung im einzelnen erfolgt entsprechend den Schnit ten Fig. 18, 19 und 20 unter dem Gesichts punkt, dass infolge der elastischen Bewe gung beide Hälften der Wandung sich zu ebenen Scheiben strecken, die in der Endstel- lung ohne Spielraum aufeinander schliessen.
In Fig. 21 ist eine verbesserte Form der Ausführung nach Fig. 17 dargestellt, wel che sich von dieser durch die radialen Flä chenstreifen I von der Breite b unterschei det und insbesondere dann in Frage kommt, wenn neben einem innern Überdruck, der eine Verstärkung der Flächenteile D durch aufgelegte Platten erforderlich macht, auch ein äusserer Überdruck vorhanden ist und die Raumgelenke alsdann durch aufgelegte Platten d gegen Einknicken gesichert werden müssen.
Die analog wie bei Fig. 17 nach dem Bewegungsgesetz sich ergebende, punk tiert eingezeichnete Alternative mit den ein springenden Ecken (IL) zeigt gegenüber dem System mit den ausspringenden Ecken K nur einen Unterschied hinsichtlich der Grösse, nicht aber hinsichtlich der äussern Form. Die Flächenstreifen I können ebenso wie die Flächenteile D zwischen den Raum gelenken je nach Bedarf rechteckig oder trapezförmig sein.
Fig. 22 zeigt die Flächenaufteilung eines Raumgelenkes, die aus Fig. 21 durch Einschnürung des Flächenstreifens 1 auf den Knotenpunkt X hervorgegangen ist und in dieser Gliederung insbesondere der an gestrebten Verformung des Querschnittes J-J gemäss Fig. 20 Rechnung trägt, wenn sich die Punkte J desselben um die Strecke A nach J' verschieben. In der hier beschrie benen Weise wäre eine beliebig weitgehende Unterteilung der Behälterwand möglich, je doch kann im Hinblick auf die elastische Verformung der Wandung in der Regel da; von abgesehen werden.
Die Fig. 22 und 23 zeigen im übrigen als Ausführungsbeispiel einen elektromagne tischen Antrieb eines Behälters mit beweg licher Wandung, wobei die verstärkten Flä chenteile D zwischen den Raumgelenken G durch unmittelbare Einwirkung der bewe genden Kräfte ihren Antrieb erhalten und damit die Behälterwandung gegen den innern Überdruck entlasten.
Der die Behälterwan dung entlastende elektromagnetische Antrieb lässt sich in anschaulicher Form mit dem Antrieb eines Behälters durch einen allseitig wirkenden, äussern Flüssigkeitsdruck verglei chen, bei welchem dem gleichmässig verteil ten innern Flüssigkeitsdruck ein gleichmässig verteilter äusserer Flüssigkeitsdruck ent gegenwirkt, der sich vom innern Flüssig keitsdruck nur durch den Widerstand der elastischen Bewegung unterscheidet, so dass die Wandung vom Flüssigkeitsdruck über haupt entlastet ist.
Der elektromagnetische Antrieb stellt eine weitgehende Annäherung an diese Lösung dar, indem durch Vertei lung der Elektromagnete bezw. der bewe genden Kräfte über die ganze Behälterwan dung eine Entlastung derselben insbesondere in den Flächenteilen D erzielt wird, wo die aus dem innern Überdruck sich ergebende Belastung unmittelbar durch die Elektro magnete aufgenommen wird.
Die Ausführungsform nach Fig. 22 und 23 zeigt einen Behälter mit fünf Elektro magneten auf der einen Hälfte der Behälter wandung in Gestalt der an sich bekannten Glockenmagnete, welche zwischen den un gleichnamigen Polen der Glocken g die Stromspulen i tragen und zweckdienlich so in den Stromkreis eingeschaltet werden, dass alle zentralen Pole innerhalb der Spulen i bezw. alle ringförmigen Pole ausserhalb der Spulen i gleichnamig sind und infolgedes sen die von den ringförmigen Polen aus gehenden Kraftlinien für die magnetische Kraftwirkung soweit wie möglich nutzbar gemacht werden.
Gemäss der Darstellung in Fig. 22 und 23 wird nun die Behälterwandung gegen den innern Überdruck in der Weise ent lastet, dass die eine Hälfte der Behälterwan dung durch Glocken<I>g</I> und Stromspulen -i, in fester Verbindung mit den aufgelegten Verstärkungen in der litte der Wandung und zwischen den Raumgelenken G, zu einem Elektromagneten mit ungleichnami gen Polen und Häufungsstellen der magne tischen Kraftlinien an den aufgelegten Ver stärkungen ausgebildet ist, während die an dere Hälfte der Wandung mit ihren Ver stärkungen den zugehörigen Anker dar stellt,
der vom magnetischen Kraftlinien strom aus den ringförmigen Polen der Glok- kenmagnete g nicht durchsetzt werden kann.
In Fig. 24 ist ein Behälter mit beweg licher Wandung dargestellt, der sich von dem Behälter gemäss Fig. 22 nur durch den Fortfall der Flächenteile D unterscheidet, so dass die Raumgelenke G in den Kanten J-L zusammenstossen.
Zwischen den Be hältern gemäss den Fig. 22 und 24 besteht jedoch kein grundsätzlicher Unterschied, denn es ist für die Wirkungsweise dersel ben ohne Belang, ob die Verbindungen J-L gemäss Fig. 22 aus konstruktiven Gründen als bewegte Flächenteile ausgestaltet sind oder gemäss Fig. 24 als Systemkanten ihre Funktion erfüllen.
Dies zeigt am besten die perspektivische Darstellung der Fig. 25, in welcher die Raumgelenke nach Lösung aller sonstigen Verbindungen lediglich noch in den Punk ten J mit dem übrigen System des Behälters zusammenhängen und bei jeder Veränderung des letzteren eine zwangsläufige Bewegung erfahren, die unabhängig ist von der Form, in welcher die Punkte J und L miteinander verbunden sind.