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Vorrichtung zur Kraftübertragung mittels tropfbarer Flüssigkeiten.
Um bei Vorrichtungen zur Kraftübertragung mittels tropfbarer Flüssigkeiten, in denen
durch einen Generator periodische Änderungen von Druck und Volumen in Form von Druckwellen
erzeugt werden, Ungleichmäßigkeiten auszugleichen, ist vorgeschlagen, mit der Leitung
ein vollständig mit Flüssigkeit gefülltes Gefäß zu verbinden, das als Kraftspeicher
dient.
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Nach vorliegender Erfindung wird ein solcher Kraftspeicher an die
Leitung in einer Entfernung angeschlossen, die etwa einem Viertel der vom Generator
erzeugten Wellenlänge entspricht. Beträgt also beispielsweise die Wellenlänge 2
m, so wird -der Kraftspeicher etwa o,5 m vom Generator entfernt angeordnet, und
zwar enthält er dann einen Fassungsraum von etwa zo 1. Bei einer derartigen Einrichtung
findet an der Stelle, wo der Kraftspeicher mit der Leitung verbunden ist, keine
Druckveränderung statt, so daß das Einpumpen der Arbeitsflüssigkeit in den Kraftspeicher
und der Übergang der Flüssigkeit aus dem Kraftspeicher in die Leitung sich unter
konstantem Druck vollzieht.
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Eine solche Anordnung des Kraftspeichers ist besonders dann empfehlenswert,
wenn von der Hauptleitung eine oder mehrere Zweigleitungen abgezweigt werden sollen.
An den Abzweigstellen muß dann in der Zweigleitung eine selbsttätig wirkende Absperrvorrichtung
angeordnet werden, die aus einem mit der Flüssigkeit schwingenden Körper besteht,
der eine Bewegung der Flüssigkeit nur gestattet, wenn ein an die Zweigleitung angeschlossenes
Werkzeug, beispielsweise ein Hammer, ein Stoßbohrer, eine Pumpe oder ein Motor,
arbeitet, die Zweigleitung aber selbsttätig absperrt, wenn das Werkzeug außer Betrieb
gesetzt wird, beispielsweise dadurch, daß die Zweigleitung vor* dem Werkzeug selbst
durch einen I-Iahn abgesperrt wird,
2 Diese Absperrvorrichtung kann
als federnder Kolben, als Membran oder auch als Umformer ausgebildet sein.
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Abb. i der Zeichnung veranschaulicht schematisch eine Hauptleitung
nebst Kraftspeicher und zwei von der Hauptleitung ausgehende Zweigleitungen. Der
Generator i sendet Druckwellen in die Hauptleitung a, an die in einer Entfernung
von etwa ein Viertel Wellenlänge der Kraftspeicher 3 angeschlossen ist. Von den
beiden Zweigleitungen dient die eine q. dazu, ein Werkzeug zu treiben, in dem ein
dauernder Flüssigkeitsübertritt aufrechterhalten werden soll. Die andere Leitung
5 dient zum Antrieb beispielsweise eines Motors oder- eines Niethammers, wobei kein
Übertritt der Flüssigkeit erforderlich ist.
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Die Zweigleitung 5 ist an die Hauptleitung 2 in der Nähe des Generators
i und des Kraftspeichers 3 angeschlossen. Zwischen der Leitung 2 und dem Anfang
der Leitung 5, die aus einem biegsamen Schlauch bestehen kann, ist beispielsweise
ein Ausgleicher 6 gemäß Abb.2 eingeschaltet.
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Dieser Ausgleicher, der bei a (Abb. 2) an die Hauptleitung 2, bei
b an die Zweigleitung 5 angeschlossen ist,- enthält einen Kolben c, der unter dem
Einfluß einer Feder d steht und ein mittleres Loch besitzt, das in der unteren Kolbenstellung
von dem stärkeren Teil e der Spindel f ausgefüllt wird, während in den oberen Kolbenstellungen
ein Zwischenraum für den Übertritt der Flüssigkeit verbleibt.
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Sinkt der Druck in der Zweigleitung bei b, so drückt der Kolben c
die Feder d zusammen und schließt die Leitung b ab, wobei der stärkere Teil
e der Spindel f in das Loch des Kolbens c eintritt.
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Bei der Ausführungsform Abb. 3 des Ausgleichers ist wieder die Hauptleitung
bei a und die Zweigleitung bei b angeschlossen. Der Kolben ist hier durch eine Membran
g ersetzt, die ein mittleres Loch besitzt, das durch den unteren stärkeren Teil
der Spindel h abgeschlossen werden kann. Diese Vorrichtung ist für Werkzeuge bestimmt,,
bei denen sich während des Betriebes ein gewisser Flüssigkeitsablauf vollzieht,
beispielsweise Gesteinsbohrer.
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In unmittelbarer Nähe des am Ende der Zweigleitung 5 angeordneten
Rotationsmotors 7 (Abb. i) ist ein Ablaßhahn 8 vorgesehen. Die Zweigleitung q. dient
zum Antriebe einer Vorrichtung g, beispielsweise eines Gesteinsbohrers, der während
des Betriebes einen dauernden Flüssigkeitsübertritt besitzt.
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Zwischen der Leitung q. und der Hauptleitung 2 ist hier ein Umformer
io gemäß Abb. q. eingeschaltet. Dieser Umformer wird durch einen Differentialkolben
hl gebildet, der auf einer zentrisch angeordneten Spindel m gleitet. Letztere ist
mit ihren beiden Enden im Gehäuse befestigt und läßt zwischen sich und dem Kolben
noch einen kleinen Zwischenraum frei. Die Hauptleitung wird wieder bei a und die
Zweigleitung bei b angeschlossen.
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Bei dieser Ausführungsform wird der Raum zwischen der Stange m und
dem Kolben c infolge der Schwingungen des letzteren beständg frei von Schmutz gehalten.
Das Werkzeug arbeitet hierbei ebenfalls unter einem gewissen Flüssigkeitsablauf.
Wird letzterer unterbrochen und übermäßig gesteigert, so werden die Wellen von der
Zweigleitung abgesperrt, weil der mittlere Druck von beiden Kolben ausgeglichen
wird und die Kolben gegen die Hauptleitung hin gedrückt werden. Das Umsetzungsverhältnis
ist zweckmäßig 2 : i, so daß der in der Hauptleitung vorherrschende Höchstdruck
nicht imstande ist, die auf den Niederdruckkolben einwirkende Kraft zu überwinden,
die bestrebt ist, eine gewisse Menge Arbeit zu verrichten, falls das Verhältnis
sich geringer wie 2 : i gestaltet.
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Bei der Ausführungsform des Umformers gemäß Abb. S gleitet der Differentialkolben
o; p mit seinem mittleren Loch an einer festen Stange, die an ihren beiden
Enden q, r einen größeren Durchmesser wie in ihrem mittleren Teil a besitzt.
Die Hauptleistung ist wieder bei a und die Zweigleitung bei b angeschlossen. Diese
Absperrvorrichtung eignet sich vorzugsweise für Werkzeuge, die mit beträchtlichem
Flüssigkeitsauslauf arbeiten, wie beispielsweise Gesteinsbohrer, bei denen Wasser
für die Reinigung des Bohrloches benutzt wird.
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Bei dieser Ausführungsform des als Ausschalter benutzten Umformers
findet der Auslauf bei gewöhnlichem Betriebe statt, wenn der Kolben o, p über dem
mittleren dünneren Teil s der Stange arbeitet; der zwischen der Verstärkung r und
dem Kolben befindliche Raum genügt, um etwas Flüssigkeit von der Hauptleitung zur
Zweigleitung übertreten zu lassen. Wird der Flüssigkeitsübertritt in der Zweigleitung
größer, so nimmt der mittlere Druck ab, und der Kolben bewegt sich aufwärts, so
daß sich der Flüssigkeitsübertritt durch den Umformer zufolge des geringen Durchmessers
des Teiles s der Stange vergrößert. Wenn sich dagegen der Flüssigkeitsübertritt
übermäßig steigert, so bewegt , sich der Differentialkolben noch weiter aufwärts,
so daß der Flüssigkeitsübertritt durch den Kolben bei q abgesperrt wird.
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Wenn der Flüssigkeitsübertritt zur Zweigleitung abgesperrt wird, vergrößert
sich der mittlere Druck in der Zweigleitung, und der Kolben o, p bleibt am
unteren Ende; nämlich
an der Hochdruckseite, so daß bei diesem Umformer
die Wellenenergie von der Zweigleitung sowohl abgesperrt wird, wenn kein Flüssigkeitsübertritt
vorhanden ist, als auch wenn derselbe übermäßig groß geworden ist.
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Der Zwischenraum zwischen der Stange s und dem Loch im Kolben o, p
ist nur so groß, zu bemessen, daß dem Arbeitswerkzeug der erforderliche Flüssigkeitsübertritt
erteilt wird. In der Zeichnung ist dieser Zwischenraum übertrieben groß dargestellt,,
um das Wesen der Einrichtung klarer erkennen zu lassen. Wenn der Flüssigkeitsübertritt
übermäßig groß ist, so wird die Fortpflanzung der Wellen beeinträchtigt. Der Zwischenraum
zwischen den Hoch- und Niederdruckkolben muß in dauernder Verbindung mit der Atmosphäre
verbleiben, um Ansammlung von Flüssigkeit und das Stillsetzen des Betriebes zu verhindern.
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Bei diesem Umformer verbleibt der Absperrhahn ii (Abb. i) geschlossen,
wenn sich der Gesteinsbohrer im Betriebe befindet, so daß die Zweigleitung q. unter
mittlerem Druck ohne irgendwelche Wellenbewegung bleibt. Der Hauptunterschied zwischen
den beiden Absperrvorrichtungen, wobei ein Ausgleicher oder ein Umformer verwandt
wird, besteht darin, daß bei der Benutzung eines Ausgleichers als Absperrorgan die
Zweigleitung beim Stillsetzen. des Werkzeuges überhaupt nicht unter Druck steht;
während dieser Zeit wird durch den Ablaßhahn ein beständiger Ablauf geschaffen,
um den mittleren Druck niedrig zu erhalten.
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Andererseits befindet sich die Zweigleitung bei der Benutzung eines
Umformers unter beständigem statischen Druck, wenn das Werkzeug außer Betrieb ist,
in welchem Falle indessen durch den Ablaßhahn kein Ablauf hergestellt wird. Wenn
das Werkzeug bei der Benutzung eines Ausgleichers nicht betrieben wird, so wird
durch den Ablaßhahn ein Ablauf hergestellt, während bei der Benutzung eines Umformers
kein Ablauf stattfindet.
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Bei Benutzung eines Umformers als Absperrorgan kann auch ein Flüssigkeitsübertritt
möglich sein, wenn das Werkzeug außer Betrieb ist. Um hierbei den Kolben des Umformers
stillzusetzen, ist es erforderlich, durch den Auslaßhahn eine schnelle Entleerung
vor sich gehen zu lassen. Nach derselben kann der Flüssigkeitsübertritt entsprechend
verringert werden, und zwar beträchtlich unter dem während des normalen Betriebes
stattfindenden Flüssigkeitsübertritt. Die nach Art eines Umformers wirkende Absperrvorrichtung
ist unter dauerndem Flüssigkeitsübertritt stillzusetzen, indem der Ablaßhahn vollständig
geöffnet wird.
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Es lassen sich -mithin gemäß der Erfindung die verschiedensten Zusammenstellungen
in den zur Übertragung von Kraft benutzten Mitteln ausführen, wobei die vorstehend
beschriebenen und dargestellten Einrichtungen nur als Ausführungsbeispiele anzusehen
sind.