-
Flüssigkeitsbremse. Flüssigkeitsbremsen, bei denen der Querschnitt
der Umführungsleitung durch entsprechende Ausgestaltung der gegeneinander bewegten
Teile verändert wird, um eine entsprechende Veränderung der Geschwindigkeit der
gegeneinander bewegten Teile (z. B. eine Verlangsamung gegen das Ende der Bewegung
und ganz am Schluß wieder eine kleine Beschleunigung) zu erzielen, sind bekannt.
Es hat sich nun- in der Praxis gezeigt, daß diese Veränderung Ales Steuerquerschnittes
der Umführungsleitunr durch die gegeneinander bewegten Teile selbst (Bremskolben
und Bremizvliinder in besonderen Ausgestaltungsformen ;J oder starr mit Bremskolben
bzw. Brernszvlinder verbundene Teile, wie Gestänge, Glocken, Ringe, Ausspartngen
u. dgl.) immer noch harte schlagartige Wirkungen auslöst. Nach der Erfindung wird
dieser Mißstand dadurch beseitigt, daß man ein besonderes Steuerelement schafft,
das an einem der beiden gegeneinander bewegten Teile befestigt wird, aber nicht
durchaus starr, sondern in irgendeiner Weise nachgiebig gegenül:er dem im Flüssigkeitsdruckraum
entstehenden Flüssigkeitsdruck; daß dieses Steuerelement durch den Flüssigkeitsdruck
aus seiner normalen Lage gebracht wird und dabei den Durchflußquerschnitt der Umführungsleitung
in Verbindung mit der benachbarten Wandung ändert.
-
Von einem »Rückschlagsventil« unterscheidet sich die nach der Erfindung
getroffene Anordnung nach den verschiedensten Richtungen hin: Zunächst dient das
Rückschlagsventil zum vollständigen Absperren des Durchflusses in der einen Richtung
und dem
möglichst ungehinderten Durchfließen in der anderen Richtung
nach Erreichung eines bestimmten Überdruckes, nicht aber zur Geschwindigkeitsregelung
des Flüssigkeitsdurchtrittes. Dementsprechend öffnet sich (las Rückschlagsventil,
wenn ein bestimmter Überdruck in der einen Richtung erreicht ist, und schließt sich
dann sofort vollständig, wenn der bestimmte Überdruck nicht mehr vorhanden ist.
Der Erfindungsgegenstand dagegen schließt den Steuerquerschnitt niemals vollständig
ab, sondern steuert nur die Durchflußmenge; zu diesem Zwecke ist beim Erfindungsgegenstande
der Steuerquerschnitt der Umführungsleitung verhältnismäßig klein und auf das sorgfältigste
in seiner Regulierfähigkeit ausgestaltet, während beim Rückschlagsventil der nach
seiner Öffnung entstehende Durchflußquerschnitt verhältnismäßig groß werden inuß,
jedenfalls aber nicht kontrollierbar oder regulierbar ist. Weiterhin kann da, Rückschlagsventil
begrifflich nur in einer einzigen Richtung und auch nur mit einem einzigen Überdruck
arbeiten, während der Erfindungsgegenstand.in beiderlei Richtung anwendbar ist und
bei verschieden großen Überdrücken bestimmungsge1näß verschizdenartig arbeitet.
-
In die Klasse der Rückschlagsventile gehren auch die bekannten zwecks
Endstellungsdämpfung manchmal zur Anwendung kommenden Kolben, deren radiale Öffnungen
innen oder außen durch federnde Reifen überdeckt sind. Nach der ganzen Art ihrer
Bauart ist bei ihnen die vom Augenblicke der Öffnung an austret,nde Durchflußmenge
recht groß, auch nicht kontrollierbar oder regulierbar. Insbesondere ändert sich
schon beim Auswechseln eines etwa schadhaften Reifens sowohl der zur Öffnung erforderliche
Mindestüberdruck als auch die Durchflußmenge, so daß diese Reifenanordnung, selbst
wenn sie sich innerhalb und außerhalb des Kolbens befindet, nur als ein ganz
rohes Sicherheitsventil anzusprechen ist, das von (lein Erfindungsgegenstande nach
Zweck, Wirkung und Ausführung grundverschieden ist.
-
Die einfachste Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird durch
ein zu einer Blattfeder ausgestaltetes Steuerelement gebildet, das in Verbindung
mit der ihr benachbarten Wandung den Steuerquerschnitt der Umführungsleitung ändert.
-
Die Abb. r veranschaulicht gleichzeitig drei Ausführungsbeispiele
(a, b und c), und zwar liegt die Umführungsleitung bei den Ausführungsbeispielen
a und 1> in dein Kolben selbst, ist also sehr kurz., während sie bei dein Ausführungsbeispiel
c außerhalb der inneren Zvlincler'#iohrtmg liegt uii(1 im Zylinder entlang läuft,
d. h. also ziemlich lang ist. Das Ausführungsbeispiel a ist bestimmt, die Bremskolbengeschwindigkeit
hei kleinen oder zarten Stößen niedrig, bei großen oder plötzlichen Stößen hoch
zu halten; denn die Durchflußöffnung zwischen derBlattfederkante und der benachbarten
Waitd (Steuerquerschnitt) ist in der gezeichneten normalen Stellung der Blattfeder
nur sehr gering, wird aber bei einem Durchbiegen der Blattfeder in einem oder anderem
Sinne sofort sehr viel größer. Im Ausführungsbeispiel b liegen die Voraussetzungen
für den Steuerquerschnitt genau umgekehrt, während das Ausführungsbeispiel c für
den einen Bremsgang dem Ausführungsbeispiel a, für den Rückführungsbreinsgang dem
Ausführungsbeispiel b entspricht.
-
Nach der Erfindun.- bietet es weiterhin Vorteile, in manchen Fällen
nicht die Blattfeder selbst zum Drosselorgan zti machen, sondern das Drosselorgan
von einer (Blatt-, Schrauben- oder sonstigen) Feder tragen zu lassen. In Ab.b. 2
sind Ausführungsbeispiele dazu dargestellt, in welchen das Drosselorgan ,bildet
wird durch einen kugeligen Körper, der in seiner oheren Fortsetzung ein Schraubengewinde
enthält, in das eine im BremskolLen befestigte Schraubenfeder eingreift. Die Wirkungsweise
entspricht mit den Alternativen a, 1), c und d der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels
der Abb. ta, b und c.
-
Nach der Erfindung ist es in manchen Fällen vorteilhaft, das Stenerelernent
zu einem im Bremskolben gleitenden Steuer-' kolben auszubilden, «-ol-ei dann die
Urnführungsleitung durch eine oder mehrere radiale Bohrungen in dem Steuerkolben
und in dem Bremskolben hindurchgeht und der Steuerquerschnitt der Umführungsleitunh
durch die Verschiebung des Steuerkoll:ens gegenüber dem Bremskolben verändert wird.
-
Abb.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel dafür, unter zwar unter a in der
normalen Lage des Steuerkolbens zum Bremskolben, bei der der Steuerquerschnitt ziemlich
gleich Null ist, weil die radialen Bohrungen des Steuerkolbens und des Bremskolbens
gegeneinander verschoben sind. Der Erfolg ist, daß bei diesem Ausführungsbeispiel
die Geschwindigkeit des Bremskolbens bei kleinen oder zarten Stößen sehr gering
wird, dagegen bei großen oder plötzlichen Stößen ihren Höchstbetrag erreicht, sobald
infolge starken Flüssigkeits- i druckes der Steuerkolben so weit verschol:en ist,
daß die Bohrungen des Steuerkolbens und des Bremskolbens genau aufeinander passen
und daher den Steuerquerschnitt auf die größte Offnung bringen, wie das in Ahb.
3b i dargestellt isst. Die Bewegung des Steuerkolbens beginnt in diesem Ausfiihrungsbeispiel
erst
bei einem bestimmten Flüssigkeitsdruck, da hier die den Steuerkolben in seiner normalen
Lage haltende Feder mit einer gewissen Vorspannung eingesetzt ist.
-
Abb..La veranschaulicht einen Steuerkolben in der normalen Lage zum
Bremskolben seine radialen Bohrungen decken sich hier vollkommen mit denen des Bremskolbens;
der Steuerquerschnitt der Umführungsleitung ist also in der normalen Lage des Steuerkolbens
am größten, wodurch der Bremskolben kleinen Stößen schnell, größeren Stößen (bei
denen sich der Steuerkolben gegenüber dein Bremskolben verschiebt und dadurch den
Steuerquerschnitt vermindert) aber nur langsam folgt. Die Abb.4b stellt die Lage
des Steuerkolbens zum Bremskolben nach einem großen Stoße dar.
-
Abb.5 gibt ein Ausführungsbeispiel, bei dein von dem Bremskolben nur
die: Stange übrig geblieben ist, bei dem also der Bremskolben nicht mehr bis zur
Bremszvlinderwand hinüberreicht, bei dem vielmehr ~ diese Aufgabe von dem Steuerkolben
übernommen ist. Auch hat die Schraubenfeder, die zur Rückführung des Steuerkolbens
in seine normale Lage zum Bremskolben dient, keine Vorspannung. Die Wirkungsweise
ist also die, daß nur bei sehr kleinen Stößen der Bremskolben willig folgt, während
schon bei mittleren Stößen die radialen Bohrungen des Bremskolbens und Steuerkolbens
gegeneinander verschoben werden, so daß der Steuerquerschnitt sehr schnell gleich
Null wird und der Bremskolben dann die langsamste Geschwindigkeit annimmt.
-
Nach der Erfindung ist es vielfach 7weckniäßig, die Einwirkung einer
Veränderung des Flüssigkeitsdruckes auf den Steuerkolben in bestimmter Weise zu
verzögern, und zwar in der Weise, daß man den Flüssigkeitsdruck nicht direkt auf
den Steuerkolben wirken läßt, sondern erst durch Vermittlung eines weiteren Steuerelements.
-
Abb.6a skizziert ein Ausführungsbeispiel dafür, in welchem der Weg
vom Flüssigkeitsdruckrauin zum Steuerkoll:en durch achsiale (>ffnungen des Bremskolbens
hindurchführt, die wiederum von Vorsprüngen, die auf dein Steuerkolben sitzen, in
bestimmter Lage mehr oller minder abgesperrt und dadurch gesteuert werden. In dieseln
Ausführungsl:eispiel sind weiterhin die radialen Bohrungen im Steuerkolben _ und
Bremskolben (in der normalen Lage) zueinander versetzt, so claß der dort gebildete
Steuerquerschnitt ein 'Mindestmaß darstellt; außerdem schließt auch der auf (lein
Steuerkolben sitzende Vorsprung in Verbindung mit der ihm benachbarten Wandung in
der normalen Lage die achsial gerichtete öffnung des Breniskolhens nahezu vollkommen
ab,- so daß der Steuerquerschnitt auch an dieser Stelle auf das Mindestmaß gedrosselt
ist.
-
In Abb.6b führt der Weg vom Flüssigkeitsdruckraum zum Steuerkolben
durch radiale Bohrungen des Bremskolbens und des Steuerkolbens, wobei man es in
der Hand hat, durch nicht vollständiges Sichdeckenlassen der Bohrungen in den beiden
Kolben während der Normalstellung die Einwirkung des Flüssigkeitsdruckes auf den
Steuerkolben nach Belieben weiterhin zu verzögern. Es leuchtet ohne weiteres ei»,
daß noch eine Reihe anderer Kombinationen, zum Teil auch für andere Zwecke, möglich
ist, und zwar für die Normalstellung der radialen Bohrungen im Steuerkolben, der
achsialen üffnungen und radialen Bohrungen im Bremskolben und der Vorsprünge am
Steuerkolben.
-
In allen Abbildungen bedeutet: i den Bremskolben, 2 den Bremszylinder,
3 den Flüssigkeitsdruckraum, q. das Steuerelement.
-
Ein besonderes Anwendungsgebiet für die nach der Erfindung mögliche
Geschwindigkeitsregelung bei Flüssigkeitsbremsen ergibt sich für selbsttätige Aufzeichenvorrichtungen
durch die Aufgabe, daß der von dein Bremszylinder zurückgelegte Weg genau oder annähernd
einem bestimmten Gesetze entspricht. Diese Aufgabe wird noch verwickelter, wenn
die Irraft, die die Schreibtrommel in Umdrehung versetzt, bzw. den Flüssigkeitsdruck
dazu abgibt, während der Arbeit nicht konstant bleibt, sondern, wie z. B. der Federdruck,
allmählich nachläßt. Die Lösung besteht nach der Hrfindung darin, daß man die für
das Steuerelement bei den verschiedenen Flüssigkeitsdrucken dazu erforderlichen
Steuerquerschnitte entsprechend wählt, oder anders ausgedrückt: daß man die zu den
verschiedenen Bremskol` enstellungen und den dabei gemäß der Aufgabe jeweils vorhandenen
Flüssigkeitsdrucken zugehörigen Steuerquerschnitte gemäß Patentanspruch i berechnet
und darnach ausführt.
-
Ein Ausführungsbeispiel dafür ist in Ahb. 7 abgebildet. Die dort dargestellte
Tromme16 ist entgegen (lein Drucke der Fe= der 7 gedreht und -lurch (las Ineinandergreifen
der Halsen 8 in dieser Stellung festgehalten. Löst man durch einen Fingerdruck diese
Sperrung der Halsen, so sucht die Trommel im Sinne des Federzuges durch Drehung
um ihre Achse in ihre Anfangslage zurückzukehren, und zwar wirkt die Feder anfangs
am stärksten, zum Schluß am schwächster. Um nun diese Trommel mit ihrer zum Beschreiben
bestimmten Oberfläche in gleichen Zeiten gleiche Wege zurücklegen t zu lassen, ist
in ihrem Innern ein Drehkolben i angebracht, der bei .der Umdrehung
der
Trommel stehenbleibt und ein der Abb. ib entsprechendes Steuerelement 4 in sich
trägt, das in Verbindung mit der in der Trommel befindlichen Flüssigkeit und mit
dem durch den Federzug entstehenden Flüssigkeitsdruck die Geschwindigkeit der Trommel
dadurch gleichförmig hält, daß es den am Anfang der Bewegung auftretenden stärkeren
Feder-und Flüssigkeitsdruck durch Verringerung des Steuerquerschnittes ausgleicht.
Es leuchtet ohne weiteres ein, daß eine solche mit Flüssigkeitsbremse und Geschwindigkeitsregler
ausgestattete Schreibtrommel ein kostspieliges Uhrwerk, mit dem sonst die gleichmäßige
Umdrehung der Schreibtrommel erzielt wird, vollständig ersetzt.
-
Ein weiteres Anwendungsgebiet für die Geschwindigkeitsregelung der
Flüssigkeitsbremse ergibt sich bei den selbsttätigen Sicherungsvorrichtungen gegen
Rohrbrüche. Die Aufgabe besteht dabei regelmäßig darin, den beim Schließen einer
normalen Rohrdrosselklappe in Rohrleitungen mit rascher Wasserströmung unvermeidlichen
Rückschlag des plötzlich angehaltenen Wassers auf die ganze Rohrleitung dadurch
zu vermeiden, daß die Rohrdrosselklappe sich in den letzten Augenblicken ihrer Schließung
nur ganz langsam bewegen kann. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß
die Rohrdrosselklappe mit dem Bremskolben gekuppelt wird, und .daß der Flüssigkeitsdruck,
sei es unmittelbar, sei es durch Vermittlung von Zwischengliedern (z. B. Bremskolben
und Gestänge) auf ein Steuerelement einwirkt, das den Steuerquerschnitt der Umführungsleitung
mit zunehmender Drosselklappenschließung immer mehr verringert.
-
Abb.8 zeigt das Anwendungsbeispiel in der Ausführung, daß die Rohrdrosselklappe
9 auf derselben Achse io mit dem Drehkolben i sitzt. Die Verlängerung dieser Achse
trägt einen zweiarmigen Hebel i i, der in bekannter Weise noch mit (in der Abbildung
nicht angecleuteten) Gewichten belastet wird, um dem vorzeitigen Schließen der Drosselklappe
bei mittlerer Wassergeschwindigkeit innerhalb des Wasserrohres 12 entgegenzuwirken.
Der Drehkolben trägt in sich das der Abb. ib entsprechende Steuerelement 4.a, das
bei stärkerem Druck den Steuerquerschnitt fast vollkommen absperrt.
-
Meist wird es am zweckmäßigsten sein, den Steuerquerschnitt (und damit
in der Regel auch das Steuerelement) in die Umführungseitung einzubauen. Jedoch
kann man für den inbau statt der Umführungsleitung gemäß ; der Erfindung auch eine
andere mit Flüssigkeit gefüllte Leitung wählen, wenn sie nur mit dem dem Flüssigkeitsdruckraum
entgegengesetzten Raum des Bremszylinders in Verbindun@g steht. Diese Anordnung
bietet in gewissen Fällen sogar Vorteile, wie sich aus dem praktischen Ausführungsbeispiel
ergibt.
-
Dasselbe ist auf Abb.8 alternativ gleich mit dargestellt: der zweiarmige
Hebel ii ist mittels eines auf der Abbildung nicht angedeuteten Gestänges oder dergleichen
mit dem Steuerelement q. b, das man sich als drehbaren Hahn denken muß, derart verbunden,
daß bei sich schließender Rohrdrosselklappe auch der Hahn nahezu geschlossen wird.
Der Hahn ist eingebaut in die hintere der beiden Pitotschen Röhren, die oben auf
je einer Seite des Drehkolbens endigen. Wird die Strömung des Rohres 12 zu rasch,
so entsteht im Flüssigkeitsdruckraum, infolge des entgegengesetzten Einflusses der
beiden oberen Enden der Pitotschen Röhren, ein so -starker Überdruck, daß der Drehkolben,
entgegen den am zweiarmigen Hebel i i sitzenden Gewichten, .die Drehung und Schließung
der Rohrdrosselklappe einleitet; im weiteren Verlaufe dieser Bewegung wird der in
dem hinteren Pitotrohre eingebaute Hahn q. b derart geschlossen, daß der Drehschieber
nur eine immer langsamer werdende Schließbewegung der Drosselklappe gestattet.