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Die Neuerung betrifft eine in einer Flüssigkeit angeordnete Vorrichtung zur Verdrängung eines Mediums mit einem Zylinder und einem in dem Zylinder beweglichen Kolben zur Trennung einer Flüssigkeitsseite der umgebenden Flüssigkeit von einer Gasseite.
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Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus der Praxis bekannt und weisen beispielsweise eine Kurbelwelle auf, welche über einen Pleuel mit dem Kolben verbunden ist. Damit kann der Kolben bewegt und das gewünschte Medium verdrängt werden.
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Der Neuerung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass die Verdrängung des gewählten Mediums ohne auf den Kolben einwirkende Pleuelstange möglich ist.
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Dieses Problem wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, dass der Zylinder drehbar gelagert ist, dass der Kolben mit einem Gewicht verbunden ist oder ein Gewicht aufweist, welches in der einen Stellung des Zylinders die Gasseite gegen den Flüssigkeitsdruck vergrößert, dass der Zylinder über eine Steuerkurve in eine Stellung, in der die Bewegung des Kolbens durch den Flüssigkeitsdruck die Gasseite verkleinert, verschwenkbar ist.
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Durch diese Gestaltung werden Gewicht, Flüssigkeitsdruck und die durch die Steuerkurve eingestellte Stellung des Zylinders genutzt, um den Kolben zu bewegen. Die auf den Kolben einwirkenden Kräfte werden daher bei der Bewegung des Zylinders durch die Steuerkurve variiert. Durch eine geeignete Wahl der Bewegung des Zylinders und dessen Ausrichtung wird das Volumen der Gasseite verkleinert oder vergrößert. Bei dieser Verkleinerung und Vergrößerung des Volumens ändert sich auch der Auf- oder Abtrieb des Zylinders in der Flüssigkeit. Im einfachsten Fall hat der Kolben das Gewicht zur Vergrößerung der Gasseite.
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Die geeignete Wahl der Bewegung mehrerer Zylinder gestaltet sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Neuerung konstruktiv besonders einfach, wenn von einer drehbar gelagerten Hohlwelle mehrere Speichen abstehen, wenn an den Speichen jeweils ein Zylinder drehbar gelagert ist, welche bei der Drehung der Hohlwelle eine Auf- und Abbewegung ausführen, wenn die Gasseiten der Zylinder jeweils mit der Hohlwelle verbunden sind und wenn die Steuerkurve an den Zylindern in der Aufbewegung angreift.
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Der Auf- oder Abtrieb des Zylinders an der tiefsten Stelle der Bewegung beim Antrieb der Hohlwelle lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Neuerung einfach steuern, wenn ein Haltemittel zur Blockierung der Bewegung des Kolbens in die die Gasseite vergrößernde Richtung und an der tiefsten Stelle der Auf- und Abbewegung des Zylinders ein Auslöser zur Lösung der Haltemittel vorgesehen ist.
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Die Steuerung der Bewegung des Kolbens gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Neuerung konstruktiv besonders einfach, wenn das Haltemittel eine an dem Kolben angeordnete Zahnstange und eine an dem Zylinder befestigte und gegen die Zahnstange vorgespannte Klaue hat. Als Auslöser eignet sich ein einfacher Hebel zur Bewegung der Klaue.
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Der bauliche Aufwand zur Zufuhr und Abfuhr der Bewegungsenergie der Hohlwelle lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Neuerung besonders gering halten, wenn an der Hohlwelle ein Zahnrad, eine Riemenscheibe oder dergleichen zum Antrieb und/oder Abtrieb angeordnet ist.
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Der Kraftaufwand zur Bewegung des Zylinders lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn ein Drehpunkt des Zylinders zwischen dem Zylinder und einem vorzugsweise verstellbaren Trimmgewichts angeordnet ist.
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Die Neuerung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
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1 eine Ansicht der neuerungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Drehstellung,
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2 die neuerungsgemäße Vorrichtung aus 1 in einer zweiten Drehstellung,
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3 eine Seitenansicht der neuerungsgemäßen Vorrichtung,
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4 eine Schnittdarstellung durch einen der Zylinder der neuerungsgemäßen Vorrichtung,
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5 eine weitere Ausführungsform des Zylinders.
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Die 1 und 2 zeigen eine in einem Behälter 1 mit einer Flüssigkeit angeordnete Vorrichtung 2 mit einer zentrischen Hohlwelle 3 in verschiedenen Drehstellungen der Hohlwelle 3. Die Hohlwelle 3 hat abstehende Speichen 4 zur Lagerung von Zylindern 5. Bei der Flüssigkeit kann es sich beispielsweise um Wasser handeln. Die Zylinder 5 haben Abtrieb in dem Wasser. Die Zylinder 5 sind drehbar an den freien Enden der Speichen 4 gelagert und haben jeweils eine Rolle 6, welche mit einer auf einer Seite der Hohlwelle 3 angeordneten Steuerkurve 7 zusammenwirkt. Die von der Steuerkurve 7 unbeeinflussten Zylinder 5 hängen durch die Gewichtskraft lotrecht von ihrem Drehpunkt an den Enden der Speichen 4 nach unten. Auf der Seite der Steuerkurve 7 werden die Zylinder 5 derart verschwenkt, dass sich der oberste Zylinder 5 etwa in der horizontalen Lage befindet. Die Hohlwelle 3 dreht sich im Uhrzeigersinn, so dass die Zylinder 5 auf der Seite der Steuerkurve 7 verschwenkt werden und auf der anderen Seite durch ihre Gewichtskraft herab hängen. Im Bodenbereich des Behälters 1 ist ein mit den vorbeibewegten Zylindern 5 zusammenwirkender Auslöser 8 befestigt.
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3 zeigt zur Verdeutlichung eine Seitenansicht der Vorrichtung 2. Hierbei ist zu erkennen, dass die Hohlwelle 3 die Wandung des Behälters 1 durchdringt und Zahnräder 9, 10 oder Riemenscheiben für ihren Antrieb und Abtrieb trägt. Die Speichen 4 sind hohl und über einen ebenfalls hohlen Stutzen 11 mit dem Zylinder 5 verbunden.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen der Zylinder 5 der Vorrichtung 1 aus den 1 bis 3. Hierbei ist zu erkennen, dass der Zylinder 5 einen verschieblichen Kolben 12 zur Trennung einer Gasseite 13 von einer Flüssigkeitsseite 14 hat. Die Flüssigkeitsseite 14 steht mit der Flüssigkeit im Behälter 1 über Bodenöffnungen 15 in Verbindung. Die Gasseite 13 steht über Deckelöffnungen 16 mit dem Stutzen 11 und damit mit den Speichen 4 und der Hohlwelle 3 in Verbindung. Die Bewegung des Kolbens 12 lässt sich über einseitig wirkende Haltemittel 17 steuern. Die Haltemittel 17 lassen sich mittels des im Bodenbereich des Behälters 1 angeordneten Auslösers 8 steuern. Die Haltemittel 17 haben eine an dem Kolben 12 befestigte Zahnstange 18 mit einer darin vorgespannten Klaue 19.
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Befindet sich der Zylinder 5 in der obersten horizontalen Position, sind die Haltemittel 17 außer Funktion und der Druck der Flüssigkeit drückt den Kolben 12 in die die Gasseite 13 verkleinernde Richtung. In den 1 bis 3 ist die Position des Kolbens 12 an der Zahnstange 18 sichtbar. Ist die Zahnstange 18 aus dem Zylinder 5 ausgefahren, befindet sich der Kolben 12 des jeweiligen Zylinders 5 in einer Position, in der die Gasseite 13 ein besonders großes Volumen hat. Ist die Zahnstange 18 in den Zylinder 5 eingefahren, befindet sich der Kolben 12 in einer Position, in der das Volumen der Gasseite 13 besonders klein ist. Der Auslöser 8 steuert an der untersten Stellung des Zylinders 5 das Haltemittel 17 an, wodurch die Bewegung des Kolbens 12 freigegeben wird. Der Kolben 12 hat ein Gewicht, welches es ermöglicht, die Gasseite 13 gegen den Flüssigkeitsdruck zu vergrößern. Bei der Verschwenkung des Zylinders 5 an der höchsten Stelle in die horizontale Position vermag der Flüssigkeitsdruck den Kolben 12 in die Stellung zu bewegen, in der die Gasseite 13 ein besonders kleines Volumen hat. Beim Antrieb der Hohlwelle 3 wird damit kontinuierlich auf der Flüssigkeitsseite 14 und der Gasseite 13 befindliches Medium verdrängt.
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Die Zylinder 5 haben nach der Trennung ihrer Rolle 6 von der Steuerkurve 7 bis zu dem Kontakt mit dem Auslöser 8 eine besonders kleinvolumige Gasseite 13. Nach dem Kontakt mit dem Auslöser 8 bis zum Verlassen der Steuerkurve 7 hat die Gasseite 13 des jeweiligen Zylinders 5 ein besonders großes Volumen. Damit haben die Zylinder 5 auf der Seite der Steuerkurve 7 einen geringeren Abtrieb als auf der anderen Seite. 1 zeigt, dass drei Zylinder 5 mit kleinvolumiger Gasseite 13 auf der rechten Seite der Hohlwelle 3 hängen, während ein einziger Zylinder 6 über die Steuerkurve 7 verschwenkt wird.
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5 zeigt einen Zylinder 5' in einer weiteren Ausführungsform, bei dem ein Trimmgewicht 20 auf einem Arm 21 verstellbar angeordnet ist. Ein Drehpunkt 22 des Zylinders 5' ist zwischen dem Zylinder 5' und dem Trimmgewicht 20 angeordnet. Dieser Zylinder 5' lässt sich anstelle der Zylinder 5 in der in den 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung einsetzen.
