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Vorrichtung zum Steuern für Wasserspiele Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum Steuern für Wasserspiele.
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Wasserspiele bestehen im Gegensatz zum einfachen Springbrunnen oder
zur Fontäne aus einer Mehrzahl von Strahlrohren, die einzeln oder in Gruppen ansteuerbar
sind.
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Beim Betrieb derartiger Wasserspiele können im zeitlichen Verlauf
einzelne Strahlrohre, Strahlrohrgruppen oder andere Wasserauslässe wiederholt in
unterschiedlichen Kombinationen angesteuert werden, so daß beispielsweise bei der
bekannten Wasserorgel die Strahlbilder im Takte der Musik wechseln. Um dies zu erreichen
gibt es zwei bekannte Wege: zum einen wird in jeden Steuerstrang, der eine oder
mehrere Strahlrohre versorgt, ein Magnetventil gelegt, das elektrisch angesteuert
wird. Zum anderen
wird jeder Steuerstrang mit einer eigenen Pumpe
versehen. Beide Ausführungsformen erfordern einen hohen technischen Aufwand an Leitungsführungen
und Steuerleitungen sowie Aufwand bei der dazugehörigen Schaltelektronik.
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Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt eine
Vorrichtung zum Steuern für Wasserspiele zu schaffen, die diese Nachteile vermeidet,
die in einfacher Weise für Kleinanlagen sowohl im kommunalen als auch im privaten
Bereich anwendtbar ist, die einfach und wirtschaftlich hergestellt werden kann und
die nahezu wartungsfrei betrieben werden kann.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch ein Druckgehäuse
mit im wesentlichen eine Druckwasserzugang und mehreren Druckwasserabgängen, wobei
die Abgänge gruppenweise zusammengefaßt in mindestens einer Ebene angeordnet und
in jeder Ebene mittels eines rotierenden Steuerschiebers verschließbar sind.
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Durch diese Vorrichtung wird eine einfache Möglichkeit eröffnet Wasserspiele
in einfacher Weise zu steuern. Jeder in einer Ebene angeordneten Gruppe von Druckwasserabgängen
ist ein Steuerschieber zugeordnet, der bei seiner Rotation die Druckwasserabgänge
frei gibt bzw. verschließt. Durch Anordnung mehrerer Ebenen übereinander ist es
möglich auch komplexe Strahlbilder unterschiedlicher zeitlicher Abfolge zu erzeugen.
Dazu werden die Schließzeiten der einzelnen Ebenen unterschiedlich eingestellt.
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Eine Weiterbildung ist dadurch gegeben, daß jeder Steuerschieber eine
im wesentlichen kreissektorförmige Grundform aufweist, wobei die Höhe eines Steuerschiebers
größer ist als der Innendurchmesser der
Druckwasserabgänge der Ebene,
der dieser Steuerschieber zugeordnet ist. In dieser Ausführungsform wird deutlich,
daß die Schließzeit der Druckwasserabgänge einer Ebene bestimmt wird durch den öffnungswinkel
des kreissektorförmigen Steuerschiebers und dessen Winkelgeschwindigkeit. Entsprechend
ist die Öffnungszeit gegeben durch den Winkel der nicht vom Steuerschieber überdeckt
ist. Da die einzelnen Druckwasserabgänge einer Ebene unterschiedliche Innendurchmesser
aufweisen, ist es notwendig die Höhe des Steuerschiebers einer Ebene so zu wählen,
daß der freie Querschnitt der Druckwasserabgänge während der Schließzeit einwandfrei
überdeckt wird. Zur Weiterbildung wird darüber hinaus vorgeschlagen, daß ein oder
mehrere Steuerschieber eine doppel- oder mehrsektorförmige Grundform aufweisen,
wobei die Höhe eines Steuerschiebers größer ist als die Höhe der Wasserabgänge der
Ebene der der Steuerschieber zugeordnet ist. Mit dieser Weiterbildung lassen sich
schnell veränderliche Strahlbilder für die, dieser Ebene zugeordneten Strahlrohre
der Wasserspiele erzeugen, während andere Strahlrohre einer Ebene mit einem einsektor-förmigen
Steuerschieber ein Strahlbild erzeugen, das bei jeder Umdrehung des Steuerschiebers
erscheint und verschwindet.
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Zur Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß die Steuerkanten der Steuerschieber
scharfkantig ausgebildet sind. Für eine andere Ausüfhrungsform wird vorgeschlagen,
daß die Steuerkanten der Steuerschieber eine den Durchgang stetig verringernde Abschrägung
aufweisen. Alternativ dazu wird vorgeschlagen, daß im Bereich der Einmündung der
Druckwasserableitungen Ausnehmungen in dar Innenwand des Druckgehäuses vorgesehen
sind, deren Höhe den Innendurchmesser der Druckwasserableitung nicht überschreitet
und die in der Drehebene des Steuersektors liegen. Durch diese Vorschläge ist
es
möglich den Einsatz des Strahles dieser Druckwasserableitung zugeordneten Strahirohres
"hart" oder "weich" zu gestalten. Dabei können selbstverständlich auch Kombinationen
auftreten, etwa ein "weiches", also langsames Aufsteigen eines Strahles und ein
"hartes", also plötztliches Zusammenfallen dieses Strahles dann, wenn der Steuerschieber
die Schließstellung erreicht.
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Für eine andere Ausführungsform mit mindestens zwei Schaltebenen wird
vorgeschlagen, daß die Steuersektoren der Ebenen mit koaxial ineinander laufenden
Antriebswellen versehen sind, wobei jede der Antriebswellen ein Antriebszahnrad
aufweist, das über ein diesem Antriebszahnrad zugeordneten Ritzel mit einem motorischem
Antrieb in Verbindung steht. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, daß die Übersetzungsverhältnisse
der Antriebsuntersetzungen für jede Ebene unterschiedlich gewählt sind. Durch diese
Ausführungsform ist es möglich eine Vorrichtung zum Steuern von Wasserspielen zu
realisieren, bei der die Strahlbilder der den Druckwasserausgängen der Ebenen zugeordneten
Strahlrohre unterschiedliche Zeitverläufe haben. Es lassen sich somit Strahlbilder
herstellen, deren Wiederholungsperiode dem Umlauf des langsamsten Steuerschiebers
entspricht, wobei die anderen Steuerschieber gemäß den gewählten Übersetzungsverhältnissen
mehrfach umgelaufen sind.
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Für eine Ausführungform wird vorgeschlagen, daß als motorischer Antrieb
für die Vorrichtung ein Elektromotor vorgesehen ist. Eine andere Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, daß als motorischer Antrieb für die Vorrichtung ein
Turbinenrad und eine vom Druckwasserraum ausgehende, mit einer auf die Turbinenschaufeln
gerichtete Ausströmdüse versehene Druckwasserleitung vorgesehen sind. Die Ausführungsform
mit einem
als Elektromotor ausgebildeten motorischen Antrieb ist
vorzugsweise dann einsetzbar, wenn die Vorrichtung in einer seperaten, im wesentlichen
trockenen Wasserspielekammer eingesetzt ist. Selbstverständlich lassen sich auch
entsprechend ausgerüstete Elektromotoren als Unterwassermotoren einsetzen, so daß
der motorische Antrieb unter Wasser auch als Elektromotor ausgebildet sein kann.
Vorteilhaft für den Unterwasserantrieb ist jedoch die Benutzung eines Turbinenrades,
das über einen kleinen Teilstrom abgezweigten Druckwassers angetrieben wird. Dazu
wird von der Druckwasserzuleitung oder aus der Druckwasserkammer eine separate Druckwasserleitung
abgezweigt, die mit einer Ausströmdüse versehen ist, wobei der Strahl der auf die
Turbinenschaufeln ausgerichteten Strahldüse das Turbinenrad antreibt.
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Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Figuren 1 - 4 dargestellt.
Dabei zeigt Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Steuervorrichtung mit zwei
Steuerebenen, Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Einebenen-Steuervorrichtung, Fig.
3 eine Einzelheit des Steuerschiebers mit zurückgesetzten Steuerkanten, Fig. 4 eine
Einzelheit des Gehäuses mit Einlaufkanal.
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Im einzelnen bedeutet in Fig. 1 1 die Vorrichtung zum Steuern von
Wasserspielen mit dem Grundkörper 1.1, der vom Boden 1.3 und vom Deckel 1.4 verschlossen
ist. Der im Inneren gebildete Hohlraum hat Zylinderform. In den Zylinder mündet
der Wasserzulauf 2, der vorteilhaft mit einer Überwurfmutter 3 zum Anschluß der
Wasserzuleitung versehen ist. Die Abgänge bilden die Wasserabgangsrohre 4, die in
Fig. 1 in zwei übereinander geordneten Ebenen .1 und .2 dargestellt sind, d.h. die
Wasserabgangsrohre 4.1 gehören zu einer Ebene, ebenso die Wasserabgangsrohre 4.2.
Für jede Ebene ist ein Schieber 11 (Fig.2) vorgesehen, der durch die Achse 12 (Fig.2)
in Rotation versetzt werden kann und periodisch die Wasserabgangsleitungen 4 schließt
und wieder frei gibt. Der Antrieb geschieht über ein Antriebszahnrad 10, das mit
der Welle 12 verbunden ist und in das ein Rietzel eines Zwischenradpaares 9 eingreift.
Das zweite Rad des Zwischenradpaares 9 kämmt mit dem Abtriebsrad 8 des Getriebes,
das als Turbinenrad für Unterwasserantrieb dargestellt ist. Das Turbinenrad wird
ähnlich einer Pelton-Turbine mit einer Wasserdüse 6 angetrieben, deren Düsenquerschnitt
vorzugsweise mit einer verstellbaren Düsennadel 6.1 veränderbar ist und die über
die Druckleitung 5 mit dem Inneren des Gehäuses verbunden ist.
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Die Fig. 2 zeigt die gleichen Verhältnisse im geschnittenen Zustand,
hier sind das geschnittene Gehäuse 1.1 als ringförmiges Materialstück mit dem Boden
1.2 und dem Deckel 1.3 zu erkennen, wobei der Boden 1.2 mit dem Grundkörper 1.1
verschraubt ist.
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Im Boden ist ein unteres Lager für die Welle 12 vorgesehen, die den
rotierenden Steuerschieber 11 trägt, mit dem sie formschlüssig verbunden ist. Das
obere Lager der Welle 12 befindet sich im Deckel 1.3 und ein freies Ende der Welle
12 ragt über den Deckel hinaus; auf ihm ist das Antriebszahnrad 10 befestigt.
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Das Antriebszahnrad 10 kämmt mit dem kleineren Rad des Zwischenradpaares
9, wobei das größere Rad des Zwischenradpaares 9 mit dem Abtriebsrad 8 des Antriebs
kämmt. Durch diese Anordnung ist es möglich mit geringen Drehmomenten im Antrieb
so hohe Drehmomente an der Steuerschieber-Antriebswelle 12 zu erzeugen, daß auch
mehrere Steuerschieber in unterschiedlichen Ebenen störungsfrei durchgedreht werden
können. Der dargestellte Unterwasserantrieb mit dem Turbinenrad 7, das eine Vielzahl
von Schaufeln 7.1 trägt, ist ein möglicher Antrieb, bei dem ein kleiner Teil der
im Wasser für die Wasserspiele gespeicherten Energie als Antriebsenergie für die
Steuerung benutzt wird. Dazu wird der Druckammer im Inneren des Gehäuses der Vorrichtung
1 über eine Leitung 5 Wasser entnommen und einer Strahldüse 6, die auf die Schaufeln
7.1 gerichtet ist zugeführt. Der Düsenstrahl überträgt Impuls auf die Schaufeln
und treibt das Turbinenrad an.
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Da diese Antriebsart als Unterwasserantrieb konzipiert ist, bedarf
es keiner Vorrichtungen um das Antriebswasser abfließen zu lassen. Wird der Antrieb
in besonderen Wasserspielkammern installiert, sind naturgemäß alle andern Antriebsarten
möglich, wobei der elektrische Antrieb besonders vorteilhaft ist. Selbstverständlich
kann
auch bei dieser Aufstellungsart die Energie des Wassers für die Wasserspiele angezapft
und ein Teil davon für Antriebszwecke verwandt werden.
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In diesem Falle ist ein geschlossener Wassermotor einzusetzen.
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Das Anspringen und Abklingen jedes der Strahlen des Wasserspieles
hängt von der Weite des Wasseraustrittsrohres 4, der Drehgeschwindigkeit des Steuerschiebers
11 und der Ausbildung der Steuerkanten 11.1 bzw. des Einlaufs 1.4 der Wasserauslaufrohre
4 ab. Bei hoher Drehgeschwindigkeit und scharfkantiger Ausbildung der Steuerschieber
springen die Strahlen plötzlich auf und klingen sehr schnell ab. Wird ein allmähliches
Aufsteigen oder ein allmähliches Zusammensinken eines Strahles gewünscht, wird -
wie in den Fig. 3 und 4 näher gezeigt - der Steuerschieber im Bereich seines nacheilenden
oder vorlaufenden Endes entsprechend 11.2 zurückgenommen. Natürlich kann auch die
Wand des Gehäuses 1.1 mit einem entsprechenden Zulaufkanal 1.4 versehen werden.
In beiden Fällen ist die Ausbildung der Steuerkante bzw. des Zulaufkanals ein bestimmendes
Merkmal für den zeitlichen Verlauf der Ausbildung bzw.
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des Abklingen des Strahls.
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Es versteht sich von selbst, daß die schematisch dargestellten Wasserabgangsrohre
auch mit Oliven oder Verschraubungen versehen sein können, um die Wasserabgangs
leitungen sicher mit den Rohrstutzen verbinden zu können. Es versteht sich darüber
hinaus von selbst, daß ein enges Spiel zwischen der der Innenwand des Gehäuses 1.1
anliegenden Wand des Steuerschiebers für eine gute Abdichtung und damit für ein
Versiegen des Strahles vorteilhaft ist. Durchtretendes Leckwasser
wird
vorteilhaft durch Druckentlastungsbohrungen abgeführt, wobei die Strahldüse selbst
auch als Druckentlastung wirkt: so lange der Steuerschieber einen Wasserauslauf
nicht freigegeben hat, tritt das Wasser mit so geringer Geschwindigkeit aus, daß
eine Strahlausbildung nicht möglich ist, da nahezu der gesamte Vordruck im Spalt
zwischen Steuerschieber und Wand abgebaut wird. Um die Dichtung zu verbessern ist
es möglich den Steuerschieber mit in Drehrichtung parallel zueinander verlaufenden
Wülsten zu versehen, die in entsprechende Ringnuten in der Innenwand des Gehäuses
1.1 eingreifen.
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Werden mehrere Steuerschieber 11 in unterschiedlichen Ebenen .1, .2,
... eingesetzt, können die einzelnen Steuerschieber über von einander unabhängig
ineinander geführten Hohlwellen, ähnlich den Zeigern einer Uhr angetrieben werden.
Dabei läßt sich für jeden Steuerschieber eine eigene Antriebsgeschwindigkeit einstellen
Schließlich kann daran gedacht werden, daß in einzelnen oder allen Ebenen Steuerschieber
in Form von Doppel-oder Mehrfachsegmenten eingesetzt werden, um rasche Wechsel der
Strahlen zu bewirken.
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Mit Hilfe dieser Ausbildung der Vorrichtung zum Steuern von Wasserspielen
ergibt sich eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Möglichkeiten der Programmgestaltung.
Es ist darüber hinaus in einfacher Weise möglich die Programmgestaltung dadurch
zu ändern, daß die Steuerschiebereinsätze insgesamt oder einzelne, auf der Antriebswelle
formschlüssig aufgesetzte Steuerschieber ausgewechselt werden. Auf diese Art und
Weise wird eine betriebssichere, einfach zu bedienende und leicht zu wartende Vorrichtung
geschaffen, mit deren Hilfe Wasserspiele betrieben werden können.
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