DE3802561C2

DE3802561C2 -

Info

Publication number: DE3802561C2
Application number: DE3802561A
Authority: DE
Inventors: Josef 8359 Aicha De Kusser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-28
Filing date: 1988-01-28
Publication date: 1992-07-23
Also published as: DE3802561A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung und zum Antrieb einer schwimmenden Kugel mit einer Basis, mit einer die Unterseite der Kugel zu mindest teilweise aufnehmenden Ausnehmung in der Basis, und mit Flüssigkeit in den Spalt zwischen der Kugel und der Wand der Ausnehmung einführenden Bohrungen oder Rohren.

Auf der IGA 1983 ist in München eine sogenannte "schwimmende Kugel" ausge stellt worden, die eine etwa quaderförmige Basis aus Natur- oder Kunststein aufweist; in der nach oben gerichteten, planen Oberfläche der Basis ist eine kugelabschnittförmige Aussparung ausgebildet, in der die Unterseite einer Kugel aus Natur- oder Kunststein angeordnet ist.

Von unten her wird über eine Bohrung oder über ein Rohr Flüssigkeit, im allgemeinen Wasser, in den Spalt zwischen der Oberfläche der Kugel und der kugelabschnittförmigen Aussparung eingeführt, so daß diese Flüssigkeit an der Oberfläche der Basis aus dem Spalt herausströmen kann. Dadurch entsteht ein dünner, die Kugel tragender Flüssigkeitsfilm zwischen der Oberfläche der Kugel und der kugelabschnittförmigen Aussparung in der Basis, so daß die Kugel angehoben wird und nur relativ geringe Reibungskräfte wirken, die Kugel also nahezu reibungsfrei in der Basis gelagert wird. Durch leichtes Anstoßen kann sich die Kugel auf dem Flüssigkeitsfilm drehen, was insbeson dere bei größeren und damit schwereren Kugeln mit Durchmessern bis zu 1,5 m und damit einem Gewicht bis zu 5 Tonnen ein beeindruckendes Schauspiel ist.

Weiterhin geht aus dem DE-GM 80 25 808 ein Springbrunnen mit einem Sockel hervor, der an seiner Oberseite eine nutförmige Lageraufnehmung aufweist, in der ein um eine horizontale Achse umlaufendes, in seinem Umfang profi liertes Wasserrad frei drehbar und in vertikaler Richtung lose gelagert ist. Über eine im Sockel vorgesehene Bohrung steht ein Wasseranschluß derart mit der Lagerausnehmung in Verbindung, daß das Wasserrad durch den Wasserdruck angehoben und unter Hochförderung des Wassers in Drehung gesetzt wird. Da bei sind zwei gesonderte Wasseranschlüsse vorgesehen, von denen einer über eine Bohrung mit dem unteren Bereich der Lagerausnehmung in Verbindung steht, während die mit dem anderen Wasseranschluß verbundene Bohrung in der Lagerausnehmung nahe dem in Drehrichtung des Wasserrades ablaufseitigen Rand der Lagerausnehmung ausmündet. Das durch den Wasserdruck leicht angehobene Wasserrad dreht sich unter der Einwirkung des mit hoher Geschwindigkeit durch einen schmalen Spalt zugeführte Wasser, das auf Querrillen im Wasser rad auftrifft und dieses dadurch mitnimmt.

Weiterhin geht aus der GB-PS 7 08 997 ein hydraulisches Drucklager hervor, bei dem die Lagerkugel eines Läuferregisters auf einem konkaven, teilkugel förmigen Sitz aufliegt. Unter diesem Sitz und unter der Kugel ist in der Tragstruktur eine Aussparung ausgebildet, in der exzentrisch zur Kugel eine Bohrung mündet. Über diese Bohrung wird die Aussparung mit Wasser gefüllt und dadurch die Kugel von dem Sitz abgehoben, so daß die Kugel auf einem sehr dünnen Flüssigkeitsfilm schwebt.

Bei den üblichen "schwimmenden Kugeln" befindet sich die Bohrung für die Zu führung der Flüssigkeit mittig unter der Kugel, so daß die austretende Flüs sigkeit nur eine Hebewirkung, aber keine Drehwirkung erzeugt. Es besteht prinzipiell die Möglichkeit, analog zur Anordnung nach der DE-GM 80 25 808 bzw. der GB-PS 7 08 997 die Bohrungen der Aussparung exzentrisch anzuordnen, um auf diese Weise den Flüssigkeitsstrahl schräg auf die Oberfläche der Ku gel zu richten und dadurch ein Drehmoment zu erzeugen. Dadurch kann man die Kugel ständig in Bewegung halten, ohne daß sie von Hand angestoßen werden muß.

Unter Verwendung einer einzigen, einen schrägen Flüssigkeitsstrahl auf die Oberfläche der Kugel richtenden Düse dreht sich die Kugel um eine bestimmte Drehachse, die in Folge der Kreiselwirkung nahezu stabil bleibt, also ihre Lage praktisch nicht ändert. Diese Drehachse durchläuft den Mittelpunkt der Kugel und liegt in aller Regel in einem bestimmten Abstand über der Oberseite der Basis, so daß mindestens eine der "Polkappen" dieser Drehachse nicht durch das aus dem Spalt zwischen Basis und Kugel austretende Wasser beaufschlagt wird. Mindestens eine Polkappe bleibt also trocken, während die gesamte übrige Oberfläche der Kugel regelmäßig durch die Flüssigkeit benetzt wird. Eine solche trockene Polkappe bildet jedoch einen unschönen Anblick. Bei horizontaler Drehachse bleiben sogar beide Polkappen trocken und fallen auf der sonst nassen Oberfläche der Kugel sofort ins Auge.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Lage rung und zum Antrieb einer schwimmenden Kugel zu schaffen, die sich ständig ohne Anstoßen so dreht, daß die gesamte Oberfläche der Kugel in Berührung mit der Flüssigkeit kommt.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merk male des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei werden Flüssigkeitsstrahlen aus minde stens zwei Düsen unter einem Winkel, insbesondere einem Winkel von 90°, zu einander auf die Kugeloberfläche gerichtet, wobei die beiden Düsen abwech selnd betätigt werden, so daß sich zwei verschiedene Drehungen mit jeweils unterschiedlichen Drehachsen ergeben und dadurch gewährleistet wird, daß die gesamte Oberfläche der Kugel in Berührung mit der Flüssigkeit kommt.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merk male des Anspruchs 7 gelöst, wonach der gleiche Effekt wie bei zwei abwech selnd betätigbaren Düsen durch Verwendung einer einzigen Düse erreicht wird, deren Strahlrichtung in einem vorgegebenen Zeittakt geändert wird. Zu die sem Zweck kann beispielsweise die einzige Düse um 90° geschwenkt werden, wo zu eine entsprechende hydraulische und/oder pneumatische Verstellvorrichtung vorgesehen werden muß. In jeder der beiden Schwenklagen bleibt die Düse ei ne bestimmte Zeitspanne, woraus sich eine entsprechende Drehung der Kugel um eine zugehörige horizontale Achse ergibt.

In allen Fällen reicht das beim Auftreffen des/der Flüssigkeitsstrahls/ Flüssigkeitsstrahlen auf die Oberfläche der Kugel entstehende Drehmoment, das wegen der glatten Oberfläche der Kugel sehr gering ist, bei der nahe zu reibungslosen Lagerung der Kugel aus, um Antriebskräfte auf die Kugel auszuüben und diese kontinuierlich zu drehen.

Durch entsprechende Auswahl der Richtung der aus den Düsen austretenden Flüssigkeitsstrahlen lassen sich gezielt auch bestimmte Drehbewegungen ein stellen; wesentlich ist nur, daß die Verlängerung der Austrittsrichtung des Flüssigkeitsstrahls nicht den Schwerpunkt der Kugel durchläuft, sondern an dem Schwerpunkt vorbeiläuft, um das erwähnte Drehmoment und damit eine die Kugel drehende Antriebskraft zu erzeugen.

Eine Beeinflussung dieser Drehbewegung ist beispielsweise durch Änderung des Drucks des aus der Düse austretenden Flüssigkeitsstrahls möglich; sieht man eine entsprechende Steuerung vor, so lassen sich unterschiedliche Geschwin digkeiten realisieren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Lagerung und zum Antrieb einer schwimmenden Kugel mit zwei Düsen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Basis mit den Mündungen der beiden Düsen, und

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Lagerung und zum Antrieb einer schwimmenden Kugel mit einer einzigen, periodisch hin- und herschwenkbaren Düse.

Wie man aus Fig. 1 erkennt, weist eine etwa quaderförmige Basis 10 aus Natur- oder Kunststein in ihrer nach oben gerichteten, planen Oberfläche 12 eine Aussparung 14 auf, die in ihrem oberen Bereich die Form eines Kugelab schnittes hat. An ihrem unteren Ende geht die kugelabschnittförmige Ausspa rung 14 in eine quaderförmige oder zylindrische Aussparung 16 über, in die zwei Bohrungen für die Zuführung einer Flüssigkeit, im allgemeinen Wasser, münden.

In der kugelabschnittförmigen Aussparung 14 ist die Unterseite einer Kugel 20 aus Natur- oder Kunststein angeordnet.

Das aus den Bohrungen 18 austretende Wasser strömt durch die Aussparung 16 in den Spalt zwischen der Oberfläche der Kugel 20 und der kugelabschnittför migen Aussparung 14 und dann an der Oberfläche 12 aus diesem Spalt heraus, wie durch die Strömungspfeile angedeutet ist. Dadurch entsteht ein dünner, die Kugel 20 tragender Wasserfilm zwischen der Oberfläche der Kugel 20 und der kugelabschnittförmigen Aussparung 14 in der Basis 10, so daß die Kugel 20 angehoben wird und nur relativ geringe Reibungskräfte wirken, die Kugel 20 also nahezu reibungsfrei in der Basis 10 gelagert wird. Durch leichtes An stoßen kann sich also die Kugel 20 auf dem Wasserfilm drehen, was insbeson dere bei größeren und damit schwereren Kugeln mit Durchmessern bis zu 1,5 m ein beeindruckendes Schauspiel ist.

In den Bohrungen der Basis 10 befinden sich zwei Rohre 18, deren obere Enden mit Düsen 19 versehen sind. Diese in die Aussparung 16 mündende Düsen 19 er zeugen Wasserstrahlen, die in einem Winkel von etwa 90° zueinander auf die Oberfläche der Kugel 20 gerichtet sind. Jede Düsen-Zuleitung 18 weist ein Magnetventil 22 auf, das über eine gemeinsame Schaltanordnung 24 periodisch angesteuert wird. Die beiden Magnetventile 22 werden also abwechselnd ge öffnet und geschlossen, so daß nur jeweils eine Düse 19 in Betrieb ist. Dadurch ergeben sich zwei getrennte, stabile Drehbewegungen der Kugel, so daß die gesamte Oberfläche der Kugel die kugelabschnittförmige Aussparung 14 durchläuft und dadurch gewährleistet wird, daß die gesamte Oberfläche der Kugel 20 in Berührung mit dem Wasser kommt.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht von oben auf die Basis mit den Mündungen der beiden Düsen 19 an den Enden der Rohre 18.

In Fig. 3 ist schließlich eine Ausführungsform dargestellt, bei der in der Basis 10 ein einziges Rohr 18 angeordnet ist, dessen Düse 19 in die Ausspa rung 16 mündet und dadurch einen schrägen Wasserstrahl auf die Oberfläche der Kugel 20 richtet. Die Düse 19 wird durch einen nicht dargestellten hy draulischen und/oder pneumatischen Verstellmechanismus periodisch hin- und hergeschwenkt. In jeder der beiden Schwenklagen bleibt die Düse eine be stimmte Zeitspanne, woraus sich eine entsprechende Drehung der Kugel um die zugehörige horizontale Achse ergibt.

Claims

1. Vorrichtung zur Lagerung und zum Antrieb einer schwim menden Kugel (20)

a) mit einer Basis (10),
b) mit einer die Unterseite der Kugel zumindest teilweise aufnehmenden Ausnehmung (14, 16) in der Basis (10),
c) mit Flüssigkeit in den Spalt zwischen der Kugel (20) und der Wand der Ausnehmung (14, 16) einfüh renden Bohrungen oder Rohren (18),
d) mit mindestens zwei Düsen (19) an den oberen En den der Rohre (18), deren austretende Flüssig keits-Strahlen unter einem Winkel zueinander so wie jeweils beide schräg auf die Oberfläche der Kugel (20) gerichtet sind,
e) wobei die Flüssigkeitszuleitung jeder Düse (19) mit einem Absperrventil (22) versehen ist und die Absperrventile (22) über eine gemeinsame Schalt anordnung (24) so steuerbar sind, daß sie abwech selnd öffnen und schließen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Düsen (19) in einer mit Flüssigkeit ge füllten Aussparung (16) in der Basis (10) befinden.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (18) und die Düsen (19) exzentrisch zur Kugel (20) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrventile (22) als Magnetventile ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits-Strahlen der bei den Düsen (19) unter einem Winkel von etwa 90° zuein ander auf die Oberfläche der Kugel (20) gerichtet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung eine kugelab schmittförmige Aussparung (14) in dem oberen Bereich der Basis (10) aufweist, die an ihrem unteren Ende in eine quaderförmige oder zylindrische Aussparung (16) übergeht.

7. Vorrichtung zur Lagerung einer schwimmenden Kugel

a) mit einer Basis,
b) mit einer die Unterseite der Kugel zumindest teilweise aufnehmenden Ausnehmung in der Basis,
c) mit einer eine Flüssigkeit in den Spalt zwischen der Kugel und der Wand der Ausnehmung einführen den Bohrung oder Rohr, und
d) mit einer Düse (19), deren austretender Flüssig keits-Strahl schräg auf die Oberfläche der Kugel (20) gerichtet ist, wobei die Düse (19) periodisch hin- und hergeschwenkt wird.