DE113357C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, um die Energie der Meereswellen in eine für die Technik bequemer zu benutzende Form umzuwandeln, und zwar werden die Wellen herangezogen, um vermittelst der vorliegend behandelten Vorrichtung Luft zu verdichten. Die verdichtete Luft kann fortgeleitet, aufgespeichert und zum Bewegen von Motoren, sowie für die verschiedensten Zwecke benutzt werden..

Bei der Construction solcher Vorrichtung mufste sowohl darauf Rücksicht genommen werden, dafs die Wellen in ihrer Ausdehnung von stets wechselnder Gröfse sind, wie auch darauf, dafs die Vorrichtung der Einwirkung von Flut und Ebbe folgt und immerwährend functionirt bei unverminderter Leistungsfähigkeit, selbst bei geringer Bewegung des Wassers, wobei die Vorrichtung zugleich ein beständiges, leichtes und . sicheres Arbeiten gewährleistet, ohne zu einem übermäfsig complicirten Mechanismus zu werden, dessen Anwendung sich infolge der Complicirtheit und des hohen Preises von selbst verbieten würde.

In der beiliegenden Zeichnung ist die Vorrichtung zur Darstellung gebracht und es haben die einzelnen Figuren folgende Bedeutung:

Fig. ι ist eine Ansicht der vollständigen Vorrichtung;

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch alle Theile der Vorrichtung in einem etwas gröfseren Mafsstabe;

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch einen etwas abweichend gestalteten Theil der Vorrichtung; Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf das Universalgelenk an der Unterseite der Schwimmboje;

Fig. 5 zeigt Draufsicht und Schnitt einer Feder, welche ein in Fig. 2 ersichtliches Ventil auf seinen Sitz preist.

Die Wellenbewegung des Wassers theilt sich der Schwimmboje 1 (Fig. 1 und 2) der Vorrichtung mit. Dieselbe hat zweckmäfsig eine flache Gestalt und besteht aus zusammengenieteten Stahlplatten, denen passende Formen gegeben worden sind. Zur Hindurchführung wirkender Theile ist ein excentrischer Kanal 2 vorgesehen, dessen untere Mündung 3 trompetenartig erweitert ist.

Der die Luft verdichtende Cylinder ist mit 4 bezeichnet, sein dicht schliefsender Kolben mit 5.

Der Kolbenschaft 6, welcher durch eine Stopfbüchse 7 hindurchgeführt ist, ragt, durch eine andere Stopfbüchse 8 abgedichtet, in einen Cylinder 9 hinein, dessen Zweck ist, einen Ausgleich herbeizuführen für die verschiedene Höhe der Wellen sowohl, wie auch für den unterschiedlichen Stand des Niveaus während Ebbe und Flut.

Dieser Ausgleichscylinder 9 ist in einer versenkten Boje 10 untergebracht und alle Theile sind in der gezeichneten, als zweckmäfsig erkannten Weise verbunden.

Bei 11 ist ein Universalgelenk angebracht, welches aus den Theilen 12 und 13 besteht.

Durch die centrale Oeffnung des Theiles 12 führt ein biegsames Rohr, ein Gummischlauch 14,

welcher mit dem oberen Ende des Luft ver- | dichtenden Cylinders bei 15 luftdicht verbunden ist, weiter durch die Oeffnung 2 in ein Lufteinlafsrohr 16 nahe dessen Spitze mündet. Die Oeffnung des Lufteinlafsrohres ist durch einen unten offenen Hut 17 gegen Regen und eindringendes Wasser geschützt. Eingetretenes Wasser kann durch die Löcher 18 im unteren Theile des Hutes wieder ablaufen.

Das Lufteinlafsrohr 16 ist mit einem Flantsch 56 versehen, welcher luftdicht auf der Schwimmboje ι befestigt ist und so deren centralen Kanal 2 zugleich abschliefst.

Rund um die Schwimmboje 1 ist ein Geländer 58 gezogen, um für eine etwa erforderliche Hantirung einen Angriff zu bieten.

Die beiden erwähnten Cylinder sind unter einander angeordnet und durch ihre Kolbenstange, 6 in Fig. 1 und 2, 19 in Fig. 3, verbunden.

Die Kolbenstange 6 in Fig. 2 zeigt auf jedem Ende einen Kolben, wovon der eine 5 in dem Verdichtungscylinder 4 arbeitet, der andere 20 aber in dem Ausgleichscylinder 9. Beide Kolben gleiten luftdicht in ihren Cylindern.

Die vollständig versenkte Boje 10, welche auch als Luftkammer dient, kann von beliebiger Form sein; immer aber befinden sich die wirkenden Cylinder aufrecht gestellt über einander.

In dem unteren Theile des biegsamen Lufteinlafsrohres befindet sich ein Einlafsventil 21. Am unteren Theile des Cylinders 4 befindet sich ein Rückschlagventil 22, dessen Fortsetzung eine biegsame Rohrleitung 23 ist, die bei 24 in die von der versenkten Boje 10 gebildete Luftkammer mündet (Fig. 2).

Bei .25 ist ebenfalls ein Rückschlagventil angeordnet, hinter welchem sich eine biegsame Fortleitung 26 anschliefst, die zur Kraftvertheilungsstelle führt.

Der Verdichtungskolben · 5 . hat ein oder mehrere Rückschlagventile 27 und 28 an seiner Unterseite, welche gestatten, dafs die Luft, die sich oberhalb des Kolbens befindet, durch sie hindurchgeht, nachdem das Ventil 21 beim Aufwärtsgange des Kolbens geschlossen wird.

In dem Kolben 20 des Ausgleichscylinders befindet sich sowohl ein Einlafs- wie ein Auslafsventil, 'und zwar ist 29 ein Auslafsventil mit mehreren Durchlässen 30 und 31, welche nach dem Ventil 29 führen.

32 und 33 bezeichnen ein ringförmiges, sich nach oben öffnendes Ventil. Während das Ventil 29 von einer Schraubenfeder 34 auf seinen Sitz geprefst wird, wird das ringförmige Ventil von einer sternförmigen Feder 35, 36 gehalten, welche in Fig. 5 besonders zur Darstellung gebracht ist. Dabei ist zu beachten, dafs Feder 35,36 das zugehörige Ventil nur leicht geschlossen hält, während die Feder 34 so stark sein mufs, dafs sie dem Luftdruck innerhalb des Verdichtungscylinders 4 oder innerhalb der Boje 10 das Gleichgewicht hält.

Durch eine Scheidewand 37 wird die Höhlung der Kolbenstange 6 oberhalb des Luftraumes über dem Ventil 29 abgeschlossen. Diese Kolbenstange kann massiv gemacht sein, vorzuziehen ist aber ein Rohr, wie gezeichnet, und zwar aus Bronze oder Kanonenmetall und von grofsem Durchmesser zur Erreichung einer grofsen Stärke.

Bei 38 ist eine Vertiefung in dem unteren Verschlüsse des Cylinders 9 vorgesehen, in welche hinein ein Vorsprung 39 des Kolbens 20 pafst. Sobald der Kolben 20 seine niedrigste Stellung erreicht hat, wirken Vorsprung 39 und Vertiefung 38 wie ein Luftkissen. Ebenso ist 40 eine Vertiefung am oberen Cylinderver-' Schlüsse zu demselben Zwecke, indem bei höchstem Kolbenstande hierhinein der Vorsprung 41 des Kolbens 20 pafst.

Des Weiteren ist in dem oberen Cylinder 42 eine Vertiefung, in welche der Vorsprung 43 des Kolbens 5 pafst, sobald ein unter der Schwimmboje 1 hindurchgehendes Wellenthal eine Senkung derselben bis zu seiner äufsersten Grenze nebst dem mit ihr verbundenen Cylinder 4 herbeigeführt hat.

Diese Luftpolster sind vorgesehen, um die unvermeidlichen Stöfse in der Endstellung der wirkenden Theile abzuschwächen oder unschädlich zu machen.

Durch Anordnung des Rückschlagventiles 22 in Fig. 2, ein wenig oberhalb des unteren Cylinderverschlusses und des Rückschlagventiles 54 in der etwas abweichenden Vorrichtung, wie in Fig. 3 gezeichnet, kurz unterhalb des Cylinderverschlusses wird ebenfalls ein Luftpolster gebildet, sobald der Kolben sich diesem Ende des Cylinders 4 nähert.

Der . Cylinder 9 ist vermittelst Bolzen an einem Flantsch 44 am Kopfe der Boje ι ο befestigt. Dies ermöglicht es, dafs der Cylinder 9 aus dem concentrischen Kanal der Boje 10 entfernt werden kann, ohne dafs man den Cylinder 9 zu öffnen braucht; vorher wäre nur die Rohrverbindung 45 zu lösen.

Durch diese Rohrverbindung kann der Ausgleichscylinder mit Druckluft gefüllt werden, welche dem Hohlräume der Boje 10 entnommen wird, oder aber der Cylinder 9 kann mit OeI oder anderer nicht zusammendrückbarer Flüssigkeit gefüllt werden.

In letzterem Falle allerdings hätte die Verbindung 45 zu fehlen und die betreffenden Gewindestutzen wären zu verschliefsen.

Wird jedoch Druckluft benutzt, so mufs der Kolben 20 von gröfserem Durchmesser sein als der Cylinderkolben 5, so dafs bei einer steigenden und fallenden Bewegung der Schwimmboje 1 der Cylinder 4 an dieser Be-

,wegung allein Theil nimmt und die Kolbenstange 6 in ihrer Lage gehalten wird, bis der Kolben 5 seinen Weg beendigt hat. Danach wird aber bei weiterem Steigen der Schwimmboje die Kolbenstange 6 bewegt und die über dem Kolben 20 stehende Luft wird durch das Ventil 29, welches, sich jetzt öffnen mufs, unter den Kolben 20 treten.

Aus dem Cylinder 4 ist dabei die Luft durch das Ventil 22 in Fig. 2, oder 54 in Fig. 3 in die Boje ι ο geleitet worden.

Wird OeI oder dergl. in dem Ausgleichscylinder benutzt, so kann derselbe von geringerem Umfange sein.

46 ist eine Schrauböse, welche in dem unteren Theile des Verschlusses vom Cylinder 9 befestigt ist.

In diese Oese wird ein Flaschenzug 47 gehängt, dessen Leine zu einer Stelle führt, von wo aus die Boje 10 mit der gesammten beschriebenen Einrichtung höher oder tiefer über den Meeresgrund eingestellt werden kann, indem ein Ballastanker 49 mit Gestänge 57 auf dem Grunde den anderen Befestigungspunkt für den Flaschenzug 47 bildet.

In der Construction gemäfs Fig. 3 trägt die Kolbenstange, anstatt 6 hier ig benannt, nur einen Kolben 20, welcher im dem Ausgleichscylinder 9 arbeitet, wogegen an dem anderen Ende bei 57 unverrückbar der Druckcylinder 4 befestigt ist, während der Kolben desselben sich hierbei mit der Schwimmboje , bewegt. Dann aber geht die bewegliche Verbindung 11 bezw. das Lufteinlafsrohr unmittelbar in die durch ein Rohr 50 gebildete Kolbenstange über, durch deren Oeffnung 5 1 Luft unter den Kolben 52 tritt. Beim Niedergange des Kolbens wird hierbei die Luft durch das Ringventil 53 in den Raum oberhalb, des Kolbens und beim Hochgange desselben durch das Rückschlagventil 54 und Leitung 55 durch die Leitung 23 in die versenkte Boje ι ο gedrückt.

Beide Ausführungsformen, die in ihrer Wirkung vollständig gleichartig sind, unterscheiden sich nur dadurch, dafs einmal der Druckcylinder sich mit der Schwimmboje hebt und senkt und der Kolben des Druckcylinders mit dem des Ausgleichscylinders verbunden ist, während im anderen Falle die Einrichtung umgekehrt ist, indem der Kolben des Druckcylinders sich mit der Schwimmboje hebt und senkt und der Cylinder mit dem Kolben des Ausgleichscylinders verbunden ist.

Unbeschadet der Wirkung kann ferner auch die Anordnung der Cylinder überhaupt vertauscht werden, indem der Ausgleichscylinder oberhalb des eigentlich wirksamen Druckcylinders angeordnet wird.

Die versenkte Boje 10 macht man zweckmäfsigerweise von sehr grofsem Umfange, so dafs infolge der grofsen Wasserverdrängung.

eine sichere aufrechte Stellung der ganzen Vorrichtung herbeigeführt wird. Der gröfseren Stabilität wegen wäre die Abmessung zwischen Druck- und Ausgleichscylinder möglichst gering zu halten. Die anderen Abmessungen der einzelnen Theile hätten sich den örtlichen Verhältnissen anzupassen. So z. B. müfste die Länge des Druckcylinders der gröfsten Wellenhöhe entsprechen, um eine möglichst grofse und vollständige Ausnutzung der Wellenbewegung zu erzielen. Die Einrichtung des Druckcylinders gestattet nichtsdestoweniger, dafs der Kolben bei kleineren Wellen und niedrig gem Wasserstande im oberen Theile ebenso ordnungsmäfsig arbeitet, wie bei gleichen Verhältnissen und höherem Wasserstande im unteren Theile. Die Länge des Ausgleichscylinders hätte der Niveaudifferenz zwischen Ebbe und Flut und zwischen gröfsten und kleinsten Wellen zu entsprechen.

Da nun die Feder 35, 36, welche das Ventil 32, 33 auf seinen Sitz drückt, von wesentlich geringerer Kraftwirkung ist, als der Belastung der Kolbenstange 6 entspricht, so wird der Kolben 20 stets das Bestreben zeigen, seine tiefste Lage einzunehmen; er wird sich stets wieder langsam senken. Eintretende gröfsere Wellenbewegung findet also die Einrichtung stets bereit, sich ihr anzupassen, wie dasselbe bei umgekehrtem Verhältnifs der Fall ist.

Bekannt gewordene Einrichtungen, welche ebenfalls bezwecken, die Energie der Wellenbewegung in eine andere Form umzuwandeln, und bei welchen ebenfalls Druckluft erzeugt wird, entbehren einer Ausgleichsvorrichtung, so dafs bei stürmischen Wellen die Function in Frage gestellt und eine Beschädigung der Einrichtungen oftmals die Folge war.

Alsdann-, sind bei der gegenwärtigen Vorrichtung ständig die wirksamen Theile unter Wasser, so dafs eine besondere Kühlung, namentlich des Druckcylinders, nicht erforderlich ist.

Die in einander greifende Wirkungsweise der zusammenwirkenden Theile ist nach dem Vorbeschriebenen kurz wie folgt:

Sobald die Schimmboje einem Wellenthal folgt, versinkt ebenfalls der Druckcylinder 4, und da der Kolben 5 stehen bleibt, so wird die Luft im oberen Cylinderraume durch die Ventile 27, 28 in den Raum unter dem Kolben geprefst, während die Ventile 21 und 22 geschlossen bleiben. Der dem Wellenthal folgende Wellenberg hebt die Schwimmboje sammt Druckcylinder \vieder und die Ventile 27,28 des stehenbleibenden Kolbens 5 schliefsen sich, so dafs die Luft unter dem Kolben, sobald sie so weit zusammengeprefst ist, dafs sie den Druck, welcher hinter dem Rückschlagventil 22 steht, überwinden kann, durch die

Leitung 23 in die Luftkammer der Boje 10 gelangt. Gleichzeitig hat aber der Kolben 5 wieder frische Luft durch den Hut 17 und Lufteinlafsrohr 16 nebst Ventil 21 angesaugt.

Hat nun der Kolben 5 seinen tiefsten Stand bereits erreicht und eine aufsergewöhnliche grofse Welle will die Schwimmboje weiter heben, oder die eintretende Flut bewirkt eine weitere Hebung, so wird die Kraft des Auftriebes der Schwimmboje auf die Kolbenstange 6 übertragen und der Kolben 20 wird sich heben unter Oeffnung des Ventiles 29. So lange aber der Auftrieb die Kraft der Feder 34 nicht überwindet, bleibt das Ventil 29 geschlossen und der Kolben 20 und damit auch der Kolben 5 nehmen eine veränderte Lage ein, wie denn auch der Kolben 20 in der weiter oben beschriebenen Art seine tiefste Lage wieder einzunehmen trachtet.

Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung wirkt in derselben Weise, nur dafs die bewegten Haupttheile hier vertauscht erscheinen.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Vorrichtung zur Nutzbarmachung der Bewegung der Meereswellen durch eine den Wellenbewegungen folgende Schwimmboje, dadurch gekennzeichnet, dafs eine mit der Schvvimmboje verbundene Luftpumpe 4 bethätigt wird, welche die geförderte Druckluft, bevor sie zur Verbrauchsstelle geleitet wird, dem Hohlraum einer zweiten Boje 10 zuführt, die vermöge ihres Auftriebes alle über einander liegenden, zu einem Ganzen verbundenen und verankerten Theile in aufrechter Stellung zu erhalten trachtet.
2. 2. Eine Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs die unterhalb der Schwimmboje 1 angeordnete Luftpumpe 4 universalgelenkartig mit derselben verbunden ist, während das Gelenk 12 zugleich die biegsame Fortsetzung 14 des von der Schwimmboje 1 getragenen und durch einen centralen Kanal 2 derselben hindurchgeführten Lufteinlafsrohres 16 aufnimmt.
3. 3. Eine AusfUhrungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs die zur stetigen Wiederherstellung der aufrechten Lage dienende Boje 10 ebenfalls einen Cylinder 9 mit Kolben 20 enthält, welch letzterer mit der Druckluftpumpe starr verbunden ist und der Bewegung der Schwimmboje 1 bei aufsergewöhnlicher Wellenhöhe folgt, sobald der Auftrieb der Schwimmboje 1 die Federbelastung 34 des Ventiles 29 im Kolben 20 überwindet und den oberhalb desselben stehenden Inhalt seines Cylinders hindurchtreten läfst, während der Kolben 20 bei geringerer Wellenhöhe infolge des unbelasteten Ventiles 32, 33 den jetzt darunter stehenden Inhalt wieder in den Raum über dem Kolben treten läfst, wobei das stark belastete Ventil 29 für gewöhnlich den Kolben 20 und die Verbindung 6 mit der Druckluftpumpe in der Ruhelage hält, so dafs stets die Druckluftpumpe voll zur Wirkung kommt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.