DE348370C - Wasserkraftmaschine - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Wasserkraftmaschine, die mit sich selbsttätig füllenden und entleerenden und infolgedessen auf- und absteigenden Behältern arbeitet. Die ö Maschine kann mit hohem Wirkungsgrad kleine und große Wasserkräfte, auch solche mit stark und schnell veränderlichen Wassermengen und Gefallen, verwerten. Sie kann j ede Arbeitsmaschine betätigen, läßt sich aber ίο besonders gut für die Wasserhebung ausbilden. Da sie zudem sehr einfacher Bauart ist, fast keiner Bedienung bedarf, sich selbsttätig regelt und eine beliebige Übersetzung gestattet, wird sie vorzugsweise für die Ent- und Bewässerung von Ländereien, für Wasserversorgungsanlagen, Wasserstationen, Verstärkung des Gefälles von Turbinen auch bei Hochwasser, Nutzbarmachung von Ebbe und Flut und für Sparschleusen nützlich werden. ao In den folgenden Beispielen bezeichnen einheitlich:

W₀ das Wasser mit dem am höchsten liegenden Wasserspiegel WS₀,

W_n das Wasser mit dem am tiefsten lieas genden Wasserspiegel WS_n,

W_m das Wasser mit dem mittleren, zwischen WS₀ und WS_n liegenden Wasserspiegel WS_n,

h das nutzbare Gefälle in Metern,

Zi₁ die Förderhöhe in Metern,

H die Hubhöhe des Treibbehälters in Metern,

ί die Änderung des Wasserstandes WS_m infolge der Arbeit eines Aquapulsors während eines Doppelhubes in Metern,

A den Raum des Aquapulsors, in welchem das Kraftwasser arbeitet, die Arbeitskammer,

B den Raum des Aquapulsors, in welchem das Nutzwasser gefördert wird, die Förderkammer,

F die Grundrißfläche der Arbeits- oder der Förderkammer ohne Abzug der darin eingebauten Rohre in Quadratmetern,

F₁ die nutzbare Grundrißfläche der Arbeits- oder der Förderkammer nach Abzug' der darin enthaltenen Rohre in Quadratmetern,

s den Zwischenboden zwischen A und B,

V₁ bis F₄ Verschlüsse beliebiger Bauart (gezeichnet sind Schütztafeln), welche bewegt werden müssen,

K₁ bis K_t Rückschlagverschlüsse beliebiger Bauart,

p die Höhe des Wassers in Metern, welches den Behälter derart belastet, daß sein Gewicht gleich dem des von ihm verdrängten

Wassers wird; diese Belastung kann auch negativ ausfallen.

Abb. ι zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine zum Antrieb einer Arbeitsmaschine, ζ. Β. einer Pumpe, bestimmte Maschine in schematischer Darstellung.

In einem Brunnen oder sonstigen Räume, der mit dem Kraftwasser W₀ in stets offener \^rerbindung steht, befindet sich, in senkrechter Richtung geführt, ein wasserdichter, oben offener Behälter, der Treibbehälter. Er enthält die Arbeitskammer^, welche ein Standrohr α₂ je nach Stellung der Steuerung U₁ mit dem Unterwasser W_n oder mit dem W₀ verbindet. Das Eigengewicht des Treibbehälters ist durch Gegengewichte oder, wie in Abb. ι angedeutet, durch die Luftkammer m nicht vollständig ausgeglichen, so daß er untersinkt, wenn das W₀ einströmen kann. Es verbleiben F₁ · p Tonnen Gewicht. Die Veränderlichkeit des Auftriebes des Behälters infolge mehr oder minder tiefen Eintauchens kann hier, wie auch bei allen anderen Beispielen, in bekannter Weise ausgeglichen werden.

Der Betrieb gestaltet sich folgendermaßen: Der Behälter sei in seiner tiefsten Lage, wie sie in Abb. 1 dargestellt ist, angekommen und habe die Steuerung U₁ derart gestellt, daß A mit dem W_n in Verbindung steht. Es wird dann sofort das Wasser aus A abzufließen beginnen, soweit es höher als W_n steht, und es entsteht ein entsprechender Auftrieb. Sobald dieser so groß geworden ist, daß der derBewegung von A entgegenstehende Widerstand überwunden werden kann, beginnt A aufzusteigen. Da nicht mehr als h Meter Wasser aus A ablaufen können, wird der nutzbare Auftrieb höchstens F₁ · h Tonnen betragen können. Nach Abzug der F₁ · p Tonnen, welche zur Überwindung des Gewichtes des Behälters aufzuwenden sind, und einer etwa gleich großen Kraft für die Beschleunigungsarbeit zur Überwindung der Reibungswiderstände und zum Ausgleich der Gefällverluste verbleiben noch F₁ (h — 2p) Tonnen als verfügbare Kraft für die Nutzarbeit.

Beim Aufsteigen nimmt A das in ihm enthaltene Wasser mit hoch, und dieses läuft "allmählich in das W_n ab, so daß die Mittelkraft aus Auftrieb und Gewicht unverändert erhalten bleibt. Der Wasserspiegel in A behält während des Hubes immer die gleiche, | von" A unabhängige, wenig über WS₁₁ liegende Höhe, und das Wasser fließt so mit sehr geringem Gefällverlust aus, eine genügende Weite des Wasserweges a₂ vorausgesetzt. Die Arbeitskammer A muß, um die volle Arbeit 'zu leisten, mindestens eine Höhe h + H besitzen, davon wird H als Hubhöhe nutzbar, ■ ist also" ebenfalls vom Gefalle h unabhängig. [ Wenn A in seine höchste, gestrichelt gezeichnete Lage gelangt, stellt der Treibbehälter die Steuerung U₁, hier beispielsweise aus einem Kolbenschieber gebildet, mittels des Anschlages r₂ oder in sonst bekannter Weise um und ist jetzt mit dem W₀ verbunden. Da das Wasser in A fast um h tiefer steht als der Wasserspiegel WS₀ im Brunnen, so dringt das W₀ sofort durch das Standrohr <z, in A ein- und bringt den Behälter, da er schwerer als das verdrängte Wasser ist, zum Sinken. Dabei füllt A sich allmählich mit W₀, so daß das Wasser, abgesehen von dem geringen Gefalle, welches es zum Einströmen in A benötigt, in Höhe WS₀ steht. In der tiefsten Stellung steuert der Behälter um, und A 1st dadurch wieder mit dem W_n verbunden. Es laufen dann fast F₁ · h Kubikmeter Wasser ab, und der Behälter steigt wieder auf, wie oben beschrieben.

Soll der Behälter nicht, wie oben angenommen, beim Aufsteigen die Nutzarbeit verrichten, . sondern beim Sinken, so werden die Gegengewichte oder die Luftkammern in meistens ganz entbehrt werden können. Der Behälter wird dann im Gegenteil öfter noch stark belastet werden müssen. Es kann aber auch zweckmäßig sein, die Belastung so zu bemessen, daß sowohl beim Aufstieg als auch beim Sinken Nutzarbeit verrichtet, z. B. eine doppelt wirkende Pumpe betätigt wird.

Bei größeren Anlagen können die neuen Maschinen paarweise angeordnet und durch über Rollen laufende Ketten oder Seile oder durch hydraulische Einrichtungen verbunden werden, sie bilden dann wechselseitig ihre Gegengewichte.

Besonders wichtig ist, daß die Hubhöhe H vom Gefalle h ganz unabhängig ist. Sie kann beliebig groß angenommen werden. Es wird so der vor Beginn des Hubes eintretende Arbeitsverlust F₁- h· h im Verhältnis zu der vom Wasser geleisteten Gesamtarbeit F₁Zi (Ji + H) auf ein erträgliches Maß zurückgeführt. Hierauf beruht auch die Eigentümlichkeit der neuen Maschinen, daß mit wachsendem Übersetzungsverhältnis das Güteverhältnis G sich steigert. Dieses ergibt sich zu

H'h — 2p

G'—

h H + h

Das Güteverhältnis steigt auf

H-h—2-p - .-HE+ 2p.'

wenn durch entsprechende Einrichtung der Arbeitsmaschine dafür gesorgt wird, daß die bei Beginn und am Ende des Hubes von A · zu leistende Arbeit möglichst der dann jeweils vorhandenen Kraft sich anpaßt, so daß auch diese nicht ungenutzt bleibt. Es wird

das besonders bei kleinen Ubersetzungsver-

TT

hältnissen -r- vorteilhaft sein. Solche Einrichtungen sind bekannt, z. B. die Übertragung der Arbeit vom Motor auf die Kolbenstange einer Pumpe mittels zweckentsprechend gestalteter Leitbahnen. Es kann dann auch die Länge der Arbeitskammer auf H — A eingeschränkt werden; die Verhältnisse werden dann überhaupt ganz ähnliche, wie bei der nachfolgend erläuterten Ausführung nach Abb. 2.

Die tatsächlich gewonnene Nutzarbeit wird, wie bei jedem mit einer Arbeitsmaschine verbundenen Motor, noch wesentlich von dem Güteverhältnis der Arbeitsmaschine beeinflußt. Wenn aber lediglich Wasser auf eine mäßige Höhe zu fördern ist, kann eine eigentliche Arbeitsmaschine ganz fortfallen. Es wird dann lediglich eine Förderkammer in geigneter Höhenlage zur Arbeitskammer mit dem Treibbehälter · fest verbunden. Diese neue Gestaltung soll an den Beispielen Abb. 2 bis 4 im folgenden erläutert werden.

Abb. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine zur Bewässerung von Ländereien bestimmte Maschine in schernatischer Darstellung. Die Anlage soll einen Teil des Kraftwassers W_m um A₁ in das W₀ heben.

Ein unten geschlossener, oben offener Behälter ist durch eine Zwischenwand ζ in zwei getrennte Räume/ί und B zerlegt. A entspricht der Arbeitskammer der Abb. 1 und erhält eine Höhe von mindestens A₁, während B, die Förderkammer für das Nutzwasser, eine Höhe von mindestens A bekommen muß. Der Behälter wird in einem Brunnen, der mit dem Kraftwasser W_m in stets offener Verbindung steht, senkrecht geführt. Den Raum A verbindet ein Spiralschlauch a, je nach Stellung der Verschlüsse V₁ und V₂, mit dem Brunneninhalt, also mit dem W_m, oder mit dem um das Gefälle A tiefe'rstehenden W_n. Durch ein Rohr c steht der Raum A mit der Außenluft in stets offener Verbindung. Der Raum B besitzt eine Rückschlagklappe K₁, welche sich nach innen öffnet. Er ist ferner mit W₀ durch den Spiralschlauch b verbunden, in diesem Wasserweg befindet sich eine nach dem W₀ hin aufgehende Rückschlagklappe K₂. Das Eigengewicht des Behälters ist durch Gegengewichte oder durch Schwimmkörper nur so weit ausgeglichen, daß er um F₁ · p Tonnen schwerer als das verdrängte Wasser bleibt, so daß er, wenn das W_n, in ihn eintreten kann, untersinkt.

Der Betrieb gestaltet sich folgendermaßen:

Angenommen, der Behälter befinde sich in

seiner' tiefsten Lage, wie sie in Abb. 2 in vollen Linien angegeben ist. Es liegt dann der Zwischenboden ζ um 2p über dem WS₁₁.

Im Raum B steht das Wasser bis zur Höhe des WS_n, in A um p über dem WS₁₁. Der Behälter ist also in seiner Ruhelage. V₁ ist geschlossen, V₂ dagegen ist soeben geöffnet. Sofort fließen F₁ · p Kubikmeter Wasser aus der Arbeitskammer A, wo es um p höher steht als das W_n, in dieses ab. Der Behälter kommt aus seiner Ruhelage, er hat F₁ · p Tonnen überschüssigen Auftrieb und steigt hoch. Infolgedessen fließt das Wasser aus A weiter in das W_n ab, und der Auftrieb vergrößert sich damit. In genau demselben Maße aber wird das in B enthaltene Wasser aus dem WS_m herausgehoben und belastet den Behälter, wirkt also dem Auftrieb entgegen. Da nun A und B die gleiche nutzbare Fläche F₁ aufweisen, bleibt die treibende Mittelkraft des Auftriebes un-. verändert = F₁ · p Tonnen.

Sobald in B der Wasserspiegel e — e etwas über WS₀ angehoben ist, stößt das Förder_r wasser die Klappe K₂ auf und ergießt sich in das W₀. Jetzt wird V₂ geschlossen. Damit nimmt beim Weitersteigen des Behälters der unter WS_m liegende Luftraum des Treibbehälters A ab. In genau demselben Maße vermindert sich aber auch die Menge des Förderwassers in B. Die Kraft für das Aufsteigen bleibt also auch jetzt unverändert = F₁ · p Tonnen, und zwar so lange, bis der Zwischenboden ζ in Höhe von WS₀ angekommen ist. Dann hebt sich der Behälter unter Abnahme des überschüssigen Auftriebes auf Null noch um p. Dabei entleert sich B vollständig, und die Klappe K₂ schließt sich durch ihr Eigengewicht.

Das Wasser in A steht jetzt um p unter WS_m, der Behälter ist deshalb wieder im Gleichgewicht und in Ruhe. Nun wird V₁ geöffnet. A ist dadurch mit dem W_m verbunden, dieses dringt ein, der Behälter sinkt unter, weil er j etzt um F₁ · p Tonnen schwerer wird als das verdrängte Wasser, und A füllt sich vollständig mit W_m. Sobald ζ bis WS_m gekommen ist, stößt das W_7n die Klappe K₁ auf und tritt auch in B ein, wodurch der Behälter weiter absinkt. Hat ζ die Höhe WS₁₁ + 2p erreicht, wird V₁ geschlossen und V₂ geöffnet, das Wasser beginnt dann aus A auszuströmen. Wenn 1 < F₁ · p Kubikmeter ausgeflossen sind, ist der Behälter im. Gleichgewicht, und bei weiterem Abfluß beginnt das Steigen wieder, wie bereits beschrieben.

Die Zeit für das Öffnen oder Schließen der Schützen wird hier und im folgenden immer durch die Bewegung der Rückschlagklappen K oder, wenn die Wasserstände nicht veränderlich sind, durch feste, sonst durch von Schwimmern eingestellte Kontakte angezeigt. Es wird dann entweder mechanisch von dem Behälter aus oder auf elektrischem Wege das

Umstellen der Abschlüsse F selbsttätig bewirkt.

Abb. 3 stellt in schematischer Weise eine weitere Ausführungsform dar, welche aus einer Niederung das auf WS_n stehende Wasser um Zi₁ in das Unterwasser W_m heben soll. Hier liegt die Arbeitskammer A oberhalb der F"örderkammer B. Das Eigengewicht des Behälters ist durch Gegengewichte oder ίο Schwimmer mehr als aufgehoben, so daß eine nach oben wirkende Mittelkraft VOnF₁ · p Tonnen auftritt. Wegen der Wasserwege und Verschlüsse wird auf die Zeichnung Bezug genommen.
Die Maschine arbeitet wie folgt:

Angenommen, der Behälter befinde sich in .seiner tiefsten, gestrichelt gezeichneten Stellung. Es liegt dann der Zwischenboden s um p tiefer als WS₁₁. Jetzt wird F₃ geöffnet, ao F₄ ist geschlossen. Es läuft sofort Wasser aus A in das W_m ab, und der Behälter schwimmt auf. Wenn der Zwischenboden s etwas über WS_m angelangt ist, hat sich A entleert, es beginnt dann aber das Wasser aus dem Raum B sich in das W_m zu ergießen, indem es die Klappe /C₃ aufstößt. Es bleibt deshalb, wie bei der Bauart nach Abb. 2, die treibende Mittelkraft unverändert, trotzdem F₃ geschlossen wird. Man laßt den Behälter so lange steigen, bis s fast um 2p unter WS₀ gelangt ist, wie das Abb. 3 in vollen Linien zeigt. Dann wird zum. Einleiten des Sinkens des Behälters F₄ geöffnet. Infolge des jetzt in A eindringenden W₀ erhält der Beiiälter eine Belastung F₁ · 2p Tonnen, welche genügt, ihn mit einer Kraft von F₁ · p Tonnen zum Sinken zu bringen. Es läuft deshalb weiter W₀ in A ein und drückt den Behälter trotz der in B enthaltenen Luft abwärts. Sobald der Wasserspiegel in B in Höhe WS_n angelangt ist, wird F₄ geschlossen, da keine weitere Belastung mit W₀ nötig ist, weil jetzt das W_n die Klappe K₄ aufstößt und in B eindringt. Steht s um p unter WS_n, wird wieder F₃ geöffnet. Das Aufsteigen des Behälters beginnt von neuem, wie geschildert. Sowohl bei Abb. 2 als auch bei Abb. 3 steigt und fällt der Behälter regelmäßig um H und fördert bei j edem Doppelhub F₁ (h — 2p) Kubikmeter Nutzwasser um A₁ Meter hoch. Verbraucht dagegen wird bei jedem Doppelhub F₁ · (Zi₁ + 2p) Kubikmeter Kraftwasser. Da dieses das Gefälle h hat, so ist das Güteverhältnis £:
55

_ F₁-(A — Zp)-H₁ _ h — ij> Jt₁

~ F₁ - [Ji₁ + 2-p) ·h ~ ~}~h+Tf '~T'

Da für p bei guter Bauart der Maschine eine kleine Höhe genügen wird, so ergibt sich ein sehr günstiger Wirkungsgrad. Ist z. B.

^! h = ι m, A₁ = S m, p=. ο,τ m, so wird G = 0,77. nach tatsächlich gehobenem Wasser berechnet. Noch bei 0,5 m Gefalle bleibt bei diesem Beispiel G = 0,58.

Das Wesen, der Arbeitsweise der neuen Maschine, worauf ihr guter Wirkungsgrad beruht, besteht nach dem obigen darin,

r. daß das Wasser mit geringem Gefällverlust der Maschine zufließt und entströmt,

2. daß nicht die lebendige Kraft des Wassers arbeitet, sondern sein Gewicht,

3. daß die wirksame Mittelkraft aus dem Auftrieb und der Belastung des Behälters immer die gleiche und nur so groß ist, als zur Überwindung der geringfügigen, der Bewegung entgegenstehenden Widerstände erforderlich ist,

4. daß die Hubhöhe des Behälters von der Gefällhöhe des Kraftwassers unabhängig ist und daher verhältnismäßig groß werden kann, und

5. daß beim Wasserheben eine besondere Pumpe wegfallen kann.

Soll nicht, wie bei Abb. 2, Kraftwasser gefördert werden, sondern z. B. davon getrenntes Ouellwasser, oder soll die geförderte Flüssigkeit sich nicht, wie bei Abb. 3, in das Abwasser ergießen, sondern gesondert abgeleitet werden, oder soll bei kleiner Förderhöhe die Hubhöhe vergrößert werden, so ist dies durch entsprechende Anordnung der Höhenlage der Arbeitskammer zur Förderkammer und entsprechende Führung der Wasserwege der letzteren leicht zu erreichen.

Abb. 4 zeigt in einem schematisch dargestellten senkrechten Schnitt eine weitere Ausbildung der Erfindung, wie sie für eine Sparschleuse geeignet ist. Alle für das Verständnis entbehrlichen Bauteile sind nicht darge- 10c stellt. Die !neuen Maschinen werden hier in der Regel paarweise angeordnet. Sie ersetzen die bekannten festen Sparbecken. Diese werden bei jeder Schleusung aber nur einmal in Dienst genommen, während die Behälter gemäß der Erfindung bei jeder Schleusung oftmals sich füllen und leeren. Sie können also sehr viel geringere Abmessungen erhalten als die festen Sparbecken.

Die Behälter befinden sich in Brunnen, welche miteinander und mit dem Schleusenwasser in Verbindung stehen. Das Eigengewicht der Behälter wird so weit vermindert, daß sie nur ein geringes Gewicht im Wasser behalten. Im übrigen wird das Eigengewicht dadurch ausgeglichen, daß je zwei zusammenarbeitende Behälter durch die Kette g oder in sonstiger Weise verbunden sind. Eine Vorrichtung, wie sie beispielsweise bei d angedeutet ist, welche selbsttätig wirken oder durch den Wärter betätigt werden kann, gibt der Kette g auch bei stärker wechselnden

Ober- und Unterwasserständen immer die richtige Länge.

Die Behälter sind durch den Zwischenboden s in zwei getrennte Räume A und B .5 geteilt. Die Steuerung U enthält sowohl die Schütztafeln V als auch die Klappen K der Abb. 2 und 3 und gestattet, sowohl den Raum A als auch den Raum B als Arbeitsoder als Förderkammer zu benutzen. Desto halb ist beiden Räumen eine den größten Hub H etwas übersteigende Höhe gegeben.

Die Behälter enthalten die Standrohre U₁ und O₁ ¹, sowie bei b_t und Jb₁ ¹ und das das Standrohr ^₁ umschließende Mantelrohr i, das Rohr I₁ und das Luftrohr c. Die Standrohre sind durch beide Räume A und B hindurchgeführt, dadurch wird die sonst für die Leistung der Maschine nachteilige Einwirkung der unteren Standrohrstücke O₁ und b_± vollstän-

ao dig aufgehoben. In der Höhe des tiefsten Unterwassers haben die Standrohre Öffnungen k, so daß das Wasser aus den Räumen A und B mit den unterhalb dieser Öffnungen liegenden Teilen O₁ und b_x der Standrohre in offener Verbindung steht. Diese bilden den Wasserweg nach der Steuerung U, ihre oberen Teile O₁ ¹ und frj¹ sind durch für den Eintritt des Wassers in k günstig gestaltete Böden Z abgeschlossen. Bei η werden die Rohre beweglich gelagert, durch die Böden der Kammern sind sie mittels leichtgehender Dichtungen u geführt. Das Rohr?! steht durch das kurze Querrohr 0 mit dem Brunnen in stets offener Verbindung. Die nutzbaren Flächen F₁ der Kammern .4 und B sollen gleich groß sein, danach ist der Durchmesser des Rohres I₁ zu bestimmen. Dieses kann ganz fortfallen, wenn der gesamte Raum B dementsprechend verkleinert wird.

Beim Entleeren der Schleuse soll die Arbeitskraft des abfließenden Schleusenwassers W_m einen Teil des Schleusenwassers in das Oberwasser W₀ heben, beim Füllen der Schleuse soll das in diese einzulassende W₀ möglichst viel W₁₁ mit in die Schleuse, das ist in das W_m, schaffen. Es ist hier also abwechselnd die gleiche Arbeit zu leisten, wie sie die Ausführungen nach Abb. 2 und 3 zu verrichten haben. Im ersten Fall wird die oben liegende Kammer als Förderkammer und die unten befindliche als Arbeitskammer verwendet, und es werden nur die Verschlüsse V₁ und V₂ sowie K₁ und K₂ gebraucht. Im anderen Fall liegt die Förderkammer unter der Arbeitskammer, und es arbeiten nur die Verschlüsse F₈ und V₄ und K_& und K±, Es haben deshalb die gleiche Verrichtungen ausführenden Bauteile der Abb. 2, 3 und 4 auch gleiche Bezeichnungen erhalten. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, können die Rückschlagklappen K₁ bis> K₁ ganz wegfallen,.

wenn dafür die entsprechenden Verschlüsse V₁ bis V₁ bedient werden. Bezüglich der Arbeitsweise der Ausführung nach Abb. 4 kann deshalb auch auf die zu den Abb. 2 und 3 gegebene Erläuterung verwiesen werden, wobei j bemerkt wird, daß Abb. 4 den Behälter beim ι Leeren der Schleuse in seiner tief stenLage bei Beginn des Aufsteigens in vollen Linien darstellt, wenn das Wasser in der Schleuse schon bis WS_m gesunken ist. Die gestrichelt gezeichnete Lage ist die des Behälters am Ende des Hubes, der hier nicht gezeichnete zweite Behälter nimmt dann seine tiefste Lage ein. .

Ein wesentlicher Unterschied ist gegenüber der Wirkungsweise der Ausführungen nach Abb. 2 und 3 aber doch vorhanden. Hier blieb das W_m während der Hubdauer des Behälters auf gleicher Höhe stehen, während es bei den Schleusungen sich beständig ändert, so daß es um den Betrag ^ während des Doppelhubes jedes Behälters, z. B. von WS_m auf WS_n?, fällt. Ist zu Beginn des Hubes das Gefälle des Kraftwassers h, so ist es am Ende des Hubes nur noch h — s, und für das

nutzbare Gefälle bleibt im Mittel nur h —,

während dagegen die Förderhöhe von It₁ auf A₁ + s und im Mittel auf H₁ + — wächst. Es

vermindert dieser Umstand das Güteverhältnis der Maschine. Es kann nicht, wie bei den Beispielen nach Abb. 2 und 3, alles bei der Anfangsstellung aufgenommene Wasser gefördert werden'; denn es kann immer nur eine Wassermenge F₁ ■ h gehoben werden, und es muß deshalb während des Hubes Wasser abgelassen oder zugelassen werden. Der hieraus sich ergebende Verlust wird indessen dadurch verringert, daß das Ablassen und Zulassen des Wassers für die Bewegung des Behälters nutzbar gemacht wird.

Es wird beim Füllen und Leeren der Schleuse bei jedem Doppelhub eines Behäl-

(rr \
s) Kubikmeter Was-² J

rr

ser gefördert und dabei im Mittel um — gehoben, während an Kraftwasser F₁J \-s\

TT

Kubikmeter, welche im Mittel -— Gefälle

haben, verbraucht werden. Es ergibt sich danach das Güteverhältnis der Maschine beim Leeren und Füllen der Schleuse (Doppelhub) im Mittel zu:

F₁

G =

H \ H
^s I

H—2S H+2S '

Claims (4)

Daraus berechnet sich die Ersparnis E an Oberwasser bei einer Doppelschleusung im Verhältnis zur Schleusenfüllung Q zu ■zG — ι — 2S ~H Q ~ i+G 1st z. B. H = 20 m, 5 = ι m, so wird das Verhältnis der Wasserersparnis zu der zur Füllung der Schleuse erforderlichen Wassermenge E_Q = 0,90 = 90 v. H. Aus der Formel für EjQ ist ersichtlich, daß es zur Erhöhung der Wasserersparnis (zugleich auch aus Ersparnisrücksichten an Baukosten) zweckmäßig ist, um ein kleines Maß für j zu erhalten, kleine Behälter zu wählen, diese dann aber, um die Schleusungszeit zu verkürzen, schnell laufen zu lassen; und ferner, daß die Ersparnis an W0 mit dem Schleusengefälle H wächst und mit wachsendem s abnimmt. Die Ersparnis an Oberwasser wird deshalb besonders hoch bei Schleusen mit hohem Gefälle und bei Schleppzugschleusen, da bei letzteren aus anderen Gründen ί klein gewählt werden muß. Aber auch bei Schleusen mit kleinem Gefälle werden ganz erhebliche Wassermengen gespart. Bei einer Schleuse von ii = 4m Gefälle und s = 0,5 m wird z. B. der Minderverbrauch 75 Prozent, bei einer Schleppzugschleuse von gleichem Gefälle und bei s = 0,25 m 87,5 Prozent betragen. Besonders wichtig ist dabei, daß jede bestehende Schleuse nach der Erfindung ohne Betriebsunterbrechung zu einer hochwertigen Sparschleuse umgestaltet werden kann. Wesentliche Vorteile werden noch erreicht, wenn die Standrohre in ihrem oberhalb der Böden I gelegenen, als Tauchrohre wirkenden Teil nicht, wie bei Abb. 4 gezeichnet ist, den gleichen Querschnitt erhalten wie die als AVasserwege dienenden unteren Stücke, sons dem um F1 · -jj kleiner angenommen werden. Es hat das zur Folge, daß jede besondere Regelung des Ab- und Zulassens des Wassers entfällt, und daß die dabei sonst nutzlos verwendete Wassermenge, im Mittel in A und B F1' — Kubikmeter für jeden Doppelhub, wieder gewonnen wird. An Stelle der Verlängerung der Standrohre kann es auch zweckmäßig sein, besondere Tauchrohre anzuordnen und die Wasserwege davon ganz getrennt zu halten. · Anstatt die Bewegung der Behälter durch Ablassen oder Zulassen von Wasser einzuleiten, kann in allen Fällen der erforderliche Antrieb auch durch Unterblasen von Luft oder durch einen kleinen Motor erzeugt werden, Durch Einschaltung eines Wasserbeckens zwischen WS0 und WSn kann der Hub und damit die Höhe der Behälter um die Hälfte ermäßigt werden. Da, wie aus den Erläuterungen zu ersehen ist, von den beiden Wasserwegen a, b und Ct1, hx der Abb. 2 bis 4 zu gleicher Zeit nur immer einer Dienst tut, laßt sich durch geeignete Gestaltung der Verschlüsse und Anschlüsse erreichen, daß auch in den Fällen Abb. 2 bis 4, wie bei Abb. 1, nur ein Wasserweg notwendig wird. Paten τ-Ansprüche:

1. Wasserkraftmaschine mit im Wasser auf- und absteigendem, sich selbsttätig füllendem und entleerendem Treibbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Arbeitskammer (A) mit der Außenluft dauernd in offener Verbindung steht und die Höhe der Arbeitskammer unabhängig von dem Gefalle des Kraftwassers mindestens gleich der Länge des Arbeitsweges ist.

2. Wasserkraftmaschine nach An- Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Treibbehälter außer der Arbeits- go kammer (A) noch eine Förderkammer (B) fest angeordnet ist, welche selbsttätig abwechselnd mit dem zu fördernden Wasser und mit dem geförderten Wasser in Verbindung gebracht wird.

3. Wasserkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine an sich bekannte Steuerung (U) die Arbeits- und die Förderkammer ihre Bestimmung wechseln.

4. Wasserkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Wasserwege dienenden Standrohre (%, Ct₂, b_t) bis über den höchsten, in den Kammern sich einstellenden Wasserstand verlängert sind, so daß sie mit den oberhalb der Einlaufstellen (k) belegenen Teilen als Tauchrohre wirken, oder daß in den Kammern besondere Tauchrohre angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.