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In Flüssigkeitsdruckleitungen einzuschaltende Vorrichtung, welche
dazu dienen soll, der zu entnehmenden Flüssigkeit, z. B. Wasser, eine in einem bestimmten
Verhältnis zur Wassermenge stehende Menge anderer flüssiger Stoffe zuzusetzen Es
sind Vorrichtungen bekannt, welche dazu dienen, zwecks Reinigung von Nutzwässern
Chemikalienlösungen in der Art zuzuführen, daß die die Zusatzflüssigkeit fördernde
Pumpe durch ein von dem zu reinigenden Wasser durchflossenes Meßgerät gesteuert
wird.
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Im allgemeinen sind solche Vorrichtungen jedoch nicht in Flüssigkeitsdruckleitungen
direkt einzubauen, sondern mit vielerlei Arten von Meß- und Mischgefäßen versehen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine direkt in Flüssigkeitsdruckleitungen,
z. B. Wasserleitungen, einzuschaltende Vorrichtung, welche dazu dienen soll, dem
der Leitung z. B. zu entnehmenden Wasser andere flüssige Stoffe, wie Enthärtungsmittel,
Kesselsteinlösungsmittel, Desinfektionsmittel u. dgl., in einem bestimmten Mengenverhältnis
zuzusetzen. Im folgenden ist der Einfachheit halber nur von Wasser und Wasserleitungen
die Rede, während jedoch auch andere Flüssigkeiten jeder Art in Frage kommen. Die
neue Vorrichtung besteht aus einem Wassersäulenmotor an sich bekannter Art und einer
von diesem angetriebenen Pumpe. Der Wassersäulenmotor dient dabei in der Hauptsache
zur Messung der durchfließenden Wassermenge, während die Pumpe die zuzusetzenden
Stoffe abmißt und in das Wasser einspritzt. Vorteilhaft gelangt ein Wassersäulenmotor
derjenigen Art zur Anwendung, welcher aus zwei gleichachsigen Zylindern und zwei
darin beweglichen, durch eine Stange miteinander verbundenen Kolben besteht und
der einen durch die Arbeitskolben verstellbaren Vorsteuerschieber und einen durch
den Wasserdruck verstellbaren Hauptsteuerschieber aufweist. Da es sich bei der Pumpe
für die zuzusetzende Flüssigkeit in der Regel um eine im Verhältnis zum Motor kleine
Pumpe handelt, braucht deren Antrieb nicht durch die Arbeitskolben der Wässersäulenmaschine
zu geschehen, vielmehr kann der Pumpenantrieb vom Hauptsteuerschieber abgeleitet
werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache und gedrungene Bauart der Vorrichtung,
insbesondere eine geringe Längenausdehnung derselben, indem Pumpe und Hauptsteuerschieber
längsseits der Arbeitszylinder des Motors angeordnet werden können. Beispielsweisekann
an das den Hauptsteuerschieber enthaltende seitliche Schiebergehäuse der gleichachsig
dazu liegende Zylinder einer Plungerpumpe angebaut sein, deren Plunger mit seinem
einen Ende in das Schiebergehäuse eingeführt und hier mit dem Hauptsteuerschieber
unmittelbar gekuppelt ist.
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Die zuzusetzende Flüssigkeit kann an beliebiger Stelle, z. B. vor
und hinter dem Motor, in das Wasser eingespritzt werden. Am einfachsten ist es,
den Pumpenzylinder durch einen im Plunger angeordneten, das Pumpenauslaßventil enthaltenden
Kanal mit dem Gehäuse des Hauptsteuerschiebers zu verbinden, so daß er über dessen
Steuerkanäle mit dem Wasserauslaß-- des Motors in Verbindung steht.
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Während bei den bekannten Wassersäulenmotoren mit in- zwei gleichachsigen
Zylindern beweglichen und durch eine Stange miteinander
verbundenen
Kolben die beiden Kolben nur wechselweise und in entgegengesetzten Richtungen arbeiten,
wobei sie immer nur auf ihrer Innenseite beaufschlagt werden, empfiehlt es sich
bei der neuen Vorrichtung, beide Kolben in beiden Hubrichtungen arbeiten zu lassen,
sie also doppelseitig zu beaufschlagen. Dadurch wird ohne Vergrößerung der Abmessungen
des Motors die bei jedem Hinundhergang der Kolben durch die Maschine fließende Wassermenge
verdoppelt.
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Das doppelseitige Arbeiten Neider Kolben wird am einfachsten dadurch
erreicht, daß die die beiden Kolben verbindende Stange zwei Längskanäle enthält,
von welchen der eine den auf der Kolbeninnenseite liegenden Raum des einen Zylinders
mit dem auf der Kolbenaußenseite liegenden Raum des anderen Zylinders verbindet,
während der zweite Kanal die entsprechende Verbindung der beiden übrigen Zylinderräume
herstellt. Das auf die Innenseite des einen Kolbens geleitete Wasser fließt somit
jedesmal gleichzeitig durch einen der beiden Kanäle der Kolbenstange auf die Außenseite
des anderen Kolbens, so daß bei jedem Hub beide Kolben im gleichen Sinne belastet
und beide Zylinder gefüllt und beim nächsten Hub wieder entleert werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes,
und zwar ist die neue Vorrichtung in Abb. I im Längsschnitt nach der Linier A-A
der Abb. 2 und in Abb. 2 im Querschnitt nach der Linie B-B der Abb. I dargestellt;
Abb. 3 ist eine Vergrößerung des mittleren Teiles der Abb. I.
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I, 2 sind die beiden gleichachsig zueinander angeordneten Zylinder
eines Wassersäulenmotors, die mit ihren inneren Enden in eine Muffe 3 eingeschraubt
sind. Letztere enthält einen die Innenräume der beiden Zylinder gegeneinander abschließenden
Körper 4, welcher einen Teil der Motorsteuerung aufnimmt. An den äußeren Enden sind
die Zylinder I, 2 durch aufgeschraubte Deckel 5, 6 abgeschlossen. In jedem Zylinder
ist ein durch zwei Ledermanschetten abgedichteter Kolben 7, 8 hin und her beweglich.
Die beiden Kolben sind durch eine in einer mittleren Bohrung des Abschlußkörpers
4 abdichtend geführte Stange 9 zur gleichzeitigen Bewegung miteinander gekuppelt.
Die Kolbenstange 9 besteht aus einem Rohr, das durch eine darin, eingelötete mittlere
Längswand Io in zwei Kanäle II, I2 unterteilt ist. Der eine Kanal II ist an dem
den Kolben 7 tragenden Ende der Stange 9 durch eine ebenfalls eingelötete Querwand
I3 verschlossen, er besitzt jedoch an diesem Ende eine auf der Innenseite des Kolbens
7 angeordnete Seitenöffnung I4, die in den auf dieser Kolbenseite liegenden Raum
des Zylinders I einmündet. Am anderen Ende ist der Kanal II dagegen offen, so daß
er hier unmittelbar mit dem auf der Außenseite des Kolbens 8 liegenden Raum des
Zylinders 2 in Verbindung steht. Umgekehrt ist der andere Kanal 12 an seinem den
Kolben 8 tragenden Ende durch eine Querwand I5 abgeschlossen und mit einer auf der
Innenseite dieses Kolbens liegenden seitlichen Öffnung I6 versehen, wohingegen er
am anderen Ende in den auf der Außenseite des Kolbens 7 liegenden Raum mindet.
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Der Wassereintritt in die Zylinder I, 2 und der Wasseraustritt aus
denselben werden durch einen mit zwei Ringnuten 2o, 2oa versehenen Kolbenschieber
I7 geregelt. Dieser verbindet in seiner in der Zeichnung veranschaulichten linken
Endstellung den Wassereintrittsstutzen I8 über Kanal I9, Ringnut 2o und Kanal 2I
mit dem Zylinder 2, dagegen den Zylinder I über den Kanal 2Ia, die Ringnut 2oa und
die Kanäle 22a, 23 mit dem Austrittsstutzen 24, während er in seiner rechten Endstellung
den Eintrittsstutzen I8 über Kanal I9, Ringnut 2oa und Kanal 2Ia mit dem Zylinder
I und den Zylinder 2 über Kanal 2I, Ringnut 2o und Kanal 22; 23 mit dem Austrittsstutzen
24 verbindet.
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Der Steuerschieber I7 wird durch den wechselweise auf seine beiden
Stirnenden geleiteten Wasserdruck verstellt. Die Regelung des Wasserzutritts zu
den Stirnenden des Hauptsteuerschiebers geschieht durch einen ebenfalls mit zwei
Ringnuten 27, 27a versehenen Vorsteuerschieber 25, der seinerseits unmittelbar durch
die Arbeitskolben 7, 8 des Motors verstellt wird. Dieser Vorsteuerschieber verbindet
in seiner gezeichneten linken Endstellung den Wassereintrittsstutzen I8 über Kanal
26, Ringnut 27 und Kanal 28 mit dem rechten Ende des den Hauptsteuerschieber I7
enthaltenden Gehäuses und das entgegengesetzte Ende dieses Gehäuses über Kanal 28a,
Ringnut 27a und Kanal 29 mit dem Austrittsstutzen 24, während er in seiner rechten
Endstellung den Eintrittsstutzen I8 über Kanal 26, Ringnut 27a, Kanal 28a mit dem
linken Ende des Schiebergehäuses, das rechte Ende des letzteren dagegen über Kanal
28, Ringnut 27 und Kanal 29 mit dem Austrittsstuzen 24 verbindet.
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Während der an seinen Enden mit Anschlagstften 3o für die Kolben 7,
8 versehene Vorsteuerschieber 25, wie üblich, in einer zylindrischen, an den Enden
durch Stirnwände abgeschlossenen Bohrung 3 1 des zwischen den Zylindern i,
2 liegenden Körpers q. angeordnet ist, befindet sich der Hauptsteuerschieber 17
in einem seitlich der Arbeitszylinder i, 2, aber
parallel dazu angeordneten
besonderen Gehäuse 32, das zweckmäßig mit der die beiden Zylinder I, 2 verbindenden
Muffe 3 ein gemeinsames Gußstück bildet und eine Futterbüchse 33 für den Schieber
I7 enthält. Dieses Gehäuse ist an seinem in der Zeichnung rechten Ende durch eine
Stirnwand 34 abgeschlossen, wohingegen an seinem anderen Ende mittels eines Flansches
35 der Zylinder 36 einer kleinen Plungerpumpe befestigt ist. Das äußere Ende des
Pumpenzylinders 36 enthält eine darin eingeschraubte Tülle 37, die einerseits in
ihrer abgesetzten Bohrung 45 das als federbelastetes Kugelventil ausgebildete Einlaßventil
38 der Pumpe aufnimmt, andererseits zum Anschluß einer Rohrleitung 46 eingerichtet
ist, welche die Pumpe mit einem nicht gezeichneten Behälter für die dem Wasser zuzusetzende
Flüssigkeit verbindet. Im Zylinder 36 ist ein Planger 39 verschiebbar geführt, der
mit seinem dem Steuerschieber I7 zugekehrten Ende in das Schiebergehäuse 32 eingeführt
und hier mit dem Steuerschieber I7 unmittelbar gekuppelt ist. Diese Kupplung besteht
z. B. darin, daß der Plunger 39 mit einem bolzenkopfartig verdickten Ende 39a in
eine kreisförmige Aussparung 4o des linken Endes des Kolbenschiebers I7 hineinragt
und darin durch einen die Verdickung übergreifenden Gewindering 4I gehalten ist.
Damit etwaige kleine Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung der Teile keine Klemmangen
des Plangers 39 oder des Schiebers I7 hervorrufen können, besitzt der Plungerkopf
39a in der Aussparung 4o des Schiebers und im Ring 4I ein geringes Spiel, und die
Verdickung des Plangers ist an ihrer am Grunde der Aussparung 4o des Schiebers anliegenden
Stirnfläche kugelig gewölbt.
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Der Planger 39 enthält eine mittlere, längs durchlaufende Bohrung
42, in der das ebenfalls aus einem federbelasteten Kugelventil bestehende Auslaßventil
43 der Pumpe angeordnet ist. Diese Bohrung mündet einerseits unmittelbar in den
Pumpenzylinder 36, andererseits ist sie durch mehrere radiale Bohrungen 42a mit
dem auf der linken Seite des Steuerschiebers I7 liegenden Raum des Schiebergehäuses
32 verbunden. Der Pumpenzylinder 36 steht somit, wenn der Vorsteuerschieber 25 sich
in der gezeichneten linken Endlage befindet und der Plunger 39 seinen Druckhub ausführt,
über den durch die Bohrungen 42, 42a des Plungers gebildeten Kanal, das rechte Ende
Schiebergehäuse 32, den Steuerkanal 28a, die Schiebernut 27a und den Kanal 29 mit
dem Wasseraustrittsstutzen 24 des Motors in Verbindung, so daß die durch die Pumpe
geförderte Flüssigkeit in das in den Motor verlassene Wasser eingespritzt wird.
Die Arbeitsweise der neuen Vorrichtung ist folgende: In der gezeichneten Stellung
der Steuerschieber 25 und I7 tritt das durch den Stutzen I8 zufließende Wasser auf
der Innenseite des Kolbens 8 in den Zylinder 2 und gleichzeitig durch die Öffnung
I6 in den Kanal I2 der hohlen Kolbenstange und durch diesen in den auf der Außenseite
des Kolbens 7 liegenden Raum des Zylinders I ein, und die beiden Kolben bewegen
sich gemeinsam nach rechts, wobei sie das auf den anderen Kolbenseiten in den Zylindern
I, 2 befindliche Wasser herausdrücken, das dann die Maschine am Stutzen 24 verläßt.
Am Ende des Kolbenhubes wird durch Anschlag des Kolbens 7 an den linken Stift 3o
der Vorsteuerschielber 25 nach rechts verstellt, was eine gleiche Verschiebung des
Hauptsteuerschiebers I7 durch den auf dessen linke Stirnseite geleiteten Wasserdruck
zur Folge hat. An dieser Verschiebung nimmt der Planger 39 der Pumpe 36, 39 teil,
die somit ihren Saughub ausfüllt, wobei der Pumpenzylinder sich mit der einem nicht
gezeichneten Behälter entnommenen Zusatzflüssigkeit füllt. Durch die stattgefundene
Umsteuerung des Schiebers I7 tritt das Wasser nunmehr auf der Innenseite des Kolbens
7 in den Zylinder I und durch die Öffnung I4 in den Kanal II der Kolbenstange 9
und durch diesen in den auf der Außenseite des Kolbens 8 liegenden Raum des Zylinders
2 ein, wodurch die Kolben 7, 8 sich nach links bewegen und das beim vorherigen Hub
in die Zylinder I, 2 gelangte Wasser zum Stutzen 24 heraustreiben. Am Hubende erfolgt
durch Anschlag des Kolbens 8 an den rechten Stift 3o des Schiebers wiederum die
Umsteuerung, und zwar werden jetzt die Schieber 25 und I7 in die gezeichnete Stellung
zurückbewegt. Dabei führt der mit dem Schieber I7 gekuppelte Plunger 39 seinen Druckhub
aus. Die vorher in den Pumpenzylinder 36 eingesaugte Zusatzflüssigkeit gelangt durch
die Bohrungen 42, 42a des Plungers 39 in den auf der linken Stirnseite des Schiebers
I7 befindlichen Raum des Schiebergehäuses 32 und wird von hier zusammen mit dem
durch die Schieberbewegung aus diesem Raum herausgedrückten Wasser über Kanal 28a,
Schiebernut 27a und Kanal 29 in den Auslaßstutzen 2o befördert. Infolge der stattgefundenen
Verstellung des Schiebers 17 fließt das Wasser jetzt wieder auf der Innenseite des
Kolbens 8 in den Zylinder 2 -und durch die hohle Kolbenstange 9 in den auf der Außenseite
des Kolbens 7 liegenden Raum des Zylinders z, d. h. es wiederholt sich das soeben
beschriebene Spiel.
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Wie ersichtlich, wird somit bei jeder zweiten Füllung der Arbeitszylinder
i und 2
eine der Wasserverdrängung des Plungers 39 entsprechende
Menge von Zusatzflüssigkeit in das die Maschine verlassende Wasser eingespritzt,
d. h. das Zusetzen der durch die Pumpe 32, 36 geförderten Flüssigkeit geschieht
in einem durch die Größe der Motorzylinder I und 2 und des Pumpenzylinders 32 bestimmten
Verhältnis. Der Motor dient dabei als Meßvorrichtung für das Wasser und die Pumpe
36, 39 als Meßvorrichtung für die dem Wasser zuzusetzenden Stoffe.
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Natürlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf das dargestellte
Beispiel, vielmehr sind mancherlei Abänderungen desselben sowie auch andere Ausführungen
möglich. Z. B. könnte der Pumpenzylinder 32 statt mit dem Wasseraustrittsstutzen
24 auch mit dem Wassereintrittsstutzen I8 des Motors verbunden sein, so daß die
Zusatzstoffe schon vor den Motorzylindern in das Wasser eingeführt werden. Ferner
könnte das Einspritzen der Zusatzflüssigkeit statt innerhalb eines Teiles des Motors
auch an irgendeiner Stelle der Wasserleitung erfolgen, in welchem Falle das Auslaßventil
43 der Pumpe statt im Plunger 39 an der Wandung des Pumpenzylinders 36 angebracht
und durch eine Rohrleitung mit dem Wasserleitungsrohr verbunden werden kann. Statt
daß die Einspritzung der Zusatzflüssigkeit immer nur nach zwei Füllungen der Motorzylinder
erfolgt, könnte sie auch nach jeder Füllung stattfinden. Zu dem Zwecke könnte die
Plungerpumpe 36, 39 durch eine doppelt wirkende Kolbenpumpe ersetzt werden, oder
es könnte am rechten Ende des Schiebergehäuses 32 eine zweite Plungerpumpe angebaut
sein, deren Plunger mit dem rechten Ende des Hauptsteuerschiebers I7 gekuppelt ist.
Die Größe der Pumpe hängt von der Menge der jeweils zuzusetzenden Stoffe ab, und
es können je nach Bedarf kleinere oder größere Pumpen an den Motor angebaut werden.
Wenn eine besonders große Pumpe für die Zusatzstoffe notwendig ist, kann deren Antrieb
statt durch den Steuerschieber I7 auch durch die in den Zylinder I und 2 beweglichen
Kolben 7, 8 geschehen. Die neue Vorrichtung ist überall da anwendbar, wo es sich
darum handelt, dem einer Wasserleitung oder auch unmittelbar einem Wasserhochbehälter
o. dgl. zu entnehmenden Wasser irgendwelche anderen flüssigen Stoffe im bestimmten
Verhältnis zuzusetzen.