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Wassersäulenmaschine rnit axial hintereinander angeordneten, hin und
her gehenden Kolben Wassersäulenmaschinen mit axial hintereinander angeordneten,
hin und her gehenden Kolben und vom Arbeitskolben eingeleiteter und vom Treibmittel
vollendeter Umsteuerung und mit konzentrisch zueinander liegender Haupt- und Nebensteuerung
sind bekannt. Die Steuerung ist in der Regel zwischen den beiden Arbeitszylindern
angeordnet.
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Bei der bisherigen Schieberkolbensteüerung besteht der Nachteil, daß
bei Undichtigkeit und Verschleiß der zylinderisch ausgebildeten Umfangsflächen des
Hauptsteuerkolbens das Treibmittel zwischen diesen Flächen im ganzen Umfänge hindurchtreten
kann. Hierdurch tritt einerseits ein unnötiger Treibmittelverlust und andererseits
auch ein Druckverlust des Treibmittels @ ein. Ferner besteht bei der bekannten,
Kolbenausführung der Nachteil, daß die Umsteuerung sich sehr geräuschvoll vollzieht,
weil bei der Umstellung des Hauptsteuerkolbens diesem kurz vor seinem Anschlag nicht
die volle Bremswirkung entgegengebracht wird.
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Zur Begrenzung der allgemeinen Betriebsdauer sind Zeitschalter bekannt,
die entweder an dem Ausgangsstutzen oder vor dem Eingangsstutzen des Treibmittels
angebracht sind und von außen liegendem Betriebsgestänge in Tätigkeit gesetzt -werden.
Die Zeitschalter bringen nach Ablauf einer vorgeschriebenen Hubzahl den Treibmittelzufluß
zum Stillstand. Sie haben aber den Nachteil, daß ihre Herstellungskosten zu hoch
waren, so daß der Verkauf gehemmt wurde und däß sie von unberufener Hand von der
Maschine -entfernt oder zerstört werden konnten.
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Erfindungsgemäß sollen nun die Übelstände an -den bisherigen Schiebersteuerungeri
und Zeitschaltern dadurch abgeholfen werden, daß r. durcü die vollständige Neuausbildung
des Hauptsteuerkolbens der unausbleibliche Treibmittelverlust verringert und der
Betriebsdruck erhöht wird, 2. durch Anbringung von Stoßdämpfern unmittelbar an der
Steuerung der Betriebsgang sich geräuschlos gestaltet, , 3. durch die Verbindung
eines Sperrschiebers unmittelbar mit der Steuerung der Zeitschalter durch diese
Vereinfachung bedeutend verbilligt wird und störungsfrei arbeitet.-Die Hauptsteuerung
ist konzentrisch zu der Umfangswand des Steuergehäuses eingebaut. Sie besteht aus
einer waagerecht verlaufenden Scheidewand, an der oberhalb und unterhalb senkrecht
stehende, halbkreisförmig ausgebildete Querwände vorgesehen sind. Die Anordnung
dieser Querwände ist so getroffen, daß oberhalb der Scheidewand eine Querwand und
unterhalb derselben zwei Querwände sich befinden. Die Querwände sind untereinander
so angeordnet, daß. die obere mittlere Querwand in der Mitte zwischen den beiden
unteren Querwänden liegt. Der Abstand der beiden unteren Querwände untereinander
wird wie folgt vorgesehen: Während die linke Trennwand dem in den benachbarten Arbeitszylinder
fließenden Druckmittel den Übertritt ins Freie verschließt,
läßt
die untere rechte Querwand das abfließeride-Mittel-in-die untere Wasserkammer und
anschließend ins Freie entweichen. Diese-fechte "Wänd`rägt über die Innenseite der
den Arbeitszylinder abschließenden Stirnwand hervor. Die obere Querwand, die sich
senkrecht über den beiden unteren Querwänden befindet, sperrt dabei den Übertritt
des Druckmittels zu dem benachbarten rechten Arbeitszylinder ab und läßt das Drückmittel
in den linken Arbeitszylinder eintreten. Der Hauptsteuerkolben gleitet immer derart
hin und her, daß immer zwei Querwände der Steuerung die Gehäusestirnwände abdichtend
verschließen. Dadurch, daß die obere und die beiden unteren Querwände der Hauptsteuerung
wechselseitig mit ihren Gleitflächen die Stirnwände dergestalt' abdichten, daß immer
eine halbe Kreisfläche der Stirnwandöffnung von der einen oder anderen Seite offen
oder bedeckt ist, kann das Druckmittel bei zunehmender Undichtigkeit der Gleitflächen.-nur
.durch den- halben Umfang einer Querwand hindurchdringen. Infolge dieser Durchflußverengung
wird' der Wirkungsgrad der Maschine in entsprechendes Weise erhöht. - ' ZWecks;
,geräuschloser- Unisteuerung des Hauptsteuerkolbens- sind - an -den Zylinderenden
Gleitbüchsen- r@nt öffnungen _ vorgesehen" auf denen Stoßdämpfer lagern. - Diese
Stoßdämpfer- bilden zusammenfinit den Gleit-=büchsen: , _ ringförmige Hohlräume,
:-welche durch die vorgenamiten öffnungen mit den Innenräumen der Gleitbüchsen in
Verbindung stehen. - Dadurch: wird" das «=ährend. der Uin-*euerung des Hauptsteuerkolbens
- aus den Zylinderhohlräumen verdrängte restliche Treibmittel in die ringförmigen
Hohlräurrie -gepreBt. Es entsteht dann infolge der in den Hohlräumen bewirkten Luftverdichtung
-ein I,,u:ftkissen" welches. dämpfend auf -den Anschlag des Hauptsteuerkölbens -einwirkt.
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Vor 'dem dem Hauptsteuerkolben värge-.lager-ten Einströmungskanal:
und in einer den Steuerkörper abschließenden: Stirnplatte. sind ferner- D'urchfluBöffnurigen
für das .zufiießende-Treibmittel vorgesehen, deren-- Eingänge von der mit- Ausnehmungen
versehenen Wand eines innerhalb des Steuergehäuses und"auf der einen Gleitbüchse
drehbaren Ringschiebers nach einer- bestimmten Zähl vörr Kolbenhüben- selbsttätig
abgedeckt und von Hand; z. B. mit Hilfe einer Drehkapsel; wieder freigelegt -werden.
-7-'um Antrieb des -im Steuergehäuse befihdlichen Ringschiebers: ist :eine. ebenfalls'
im Innern. des- 5teüergehäuses vorgesehene;' finit dem, Ringschieber in.
Verbiiidung stehende Schraubenspigdel-'mi.t zugehörigem .Antriebsrad- und:-einer-'Sperrklinke
angeoiänetz. Die Schraubenspindel wird ihrerseits von einer gekröpften Welle mittels
eines Mitnehmers angetrieben. Die beiden Enden der gekröpften Welle stehen mit den
-Arbeitsräumen der sich einander gegenüberliegenden Arbeitszylinder in Verbindung.
Durch die bei jedem Kolbenhub sich ändernden Betriebsdrücke in den Arbeitszylindern
wird die gekröpfte Welle durch ihre Enden abwechselnd vorwärts oder zurück bewegt.
Dadurch wird nach einer bestimmten Zahl von Kolbenhüben und- Spindelumdrehungen
der Ringschieber in eine solche Winkellage gebracht, daß der Einströmungskanal abgeschlossen
wird. Dieser Kanal kann dann wieder von Hand geöffnet werden; um die Maschine wieder
in Betrieb zu setzen. ' Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigen: Abb, i einen. Oüerschnitt durch die Maschine gemäß Linie
A-B in Abb. q., gesehen in der Pfeilrichtung, _ Abb. z einen Querschnitt durch die
Antriebsvorrichtung des- Ringschiebers nach Linie C-D in Abb. i, gesehen in der
Pfeilrichtung, Abb. 3 einen Längsschnitt durch -die Antriebsvorrichtung nach Linie
E=F in Abb: 5, 'gesehen, in der Pfeilrichtung, Abb..4 .einen Längsschnitt durch
die Maschine vor der Umsteuerung nach Linie G-H .in Abb. r, gesehen in der Peilrichtung,
. Abb. 5: einen Längsschnitt- durch die Maschine nach Linie I-K in Abb. z in der
Totpunktlage,: gesehen in .der Pfeilrichtung, Abb.6 einen Querschnitt des Steuergehäuses
nach Linie L -M in Abb. 4, gesehen in der Pfeilrichtung,, . Abb: 7 einen
.Querschnitt durch den Hohlkörper nach Linie 9-O in Abb. 4, gesehen in der Pfeilrichtung;
Ab-b- 8 ebenfalls . einen Querschnitt durch den Hohlkörper nach- Linie P-0 in Abb.
4, gesehen in der Pfeilrichtung, Abb:-9 -eine Ansicht des Steuerkolbens in der Pfeilrichtung
R in Abb. i, A'bb. io. das Ventil- und- Steuergehäuse zur Hälfte im Querschnitt
sowie die@Äntriebsvorrichtung nebst- Steuergehäuse in der Ansicht, von oben gesehen,
' - 'Abb: ii einen. Längsschnitt wie in Abb. 4, jedoch nach der Umsteuerung.
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" .An :einem Steuergehäuse i befinden sich ein Wassereintrittsstutzen
a.und ein Wasseraüstrittss:tu:fzen 3: . I.nnerhälb des Steuergehäuses-i -ist die
Steuerung eingebettet. Sie hat Stirnplatten4 und 5-:urid Zwischermände 6 und 7 (Abb.
i). Der Hauptsteu-erkolben besteht- aus. einer. oberen. Trennwand S; zwei unteren:
Trennwänden 9 und io, einer wa:agerecht
liegenden Scheidewand rr
(Abb. i und 6), zwei an den Enden der Steuerung befindlichen- Zylinderröhrchen i2
und 13 mit Löchern 14 und 15 sowie aus zwei in der Scheidewand ii befindlichen Öffnungen
16 und 17 (Abh. 4 und g) und einer zur Gradführung des Hauptsteuerkolbens benötigten
Stiftnase i8 (Abb. 7 und g), die in einer Nut i9 eingebettet ist. Die Nebensteuerung
besteht aus einer Kolbenstange 2o mit drei Kolben. Die zur Führung des Hauptsteuerkolbens
benötigten Gleitbüchsen 2i und 22 haben Öffnungen 23 und 24 (Abb. T und 8). Auf
diesen Gleitbüchsen z1 und 22 sind Stoßdämpfer 25 und 26 angebracht. In der Stirnplatte
5 sind Durchflußöffnungen 27 (Abb. i) für das Treibmittel vorgesehen.- Eine Sperrvorrichtung
besteht aus einem Ringschieber 28, welcher auf der Umfangsfläche der Gleitbüchse
2i drehbar angeordnet ist. In der 1v'and 32 des Schiebers 28 sind Ausnehmungen 29,
3o und- 3 r (Abb. 6) vorgesehen, die ein ungehindertes Durchfließen des Treibmittels
ermöglichen. Die Wand 32 des Ringschiebers 28 dient dazu, die in der Stirnplatte
5 befindlichen Durchflußöffnungen 27 nach Ablauf einer bestimmten Zahl von Kolbenhüben
zu verschließen. Am Rande des Ringschiebers 28 sind Zähne 33 vorgesehen, durch welche
die Drehbewegung des -Ringschiebers 28 bewirkt wird. Zur Bildung und zum Abschluß
der Wasserkammer dient ein Deckel 34, der mit der Fläche seiner konzentrisch gelegenen
und kreisrunden Ausnehmung die Stirnwand der Stirnplatte 5 abdichtet. Der Deckelrand
35 ist mit Gewinde versehen und wird in die innere Umfangswand des Steuergehäuses
i zur Abdichtung des Raumes. des angrenzenden Arbeitszylinders eingeschraubt. Die
Arbeitszylinder 37 und 36 sind mittels Gewinde in das- Steuergehäuse r eingelassen
und schließen sich an die Flächen der Stirnplatte q. bzw. des Deckelrandes 35 fest
an.
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Ein an dem Ende des Steuergehäuses i befindlicher, ringförmiger Hohlraum
3,8 des Steuergehäuses r und ein ringförmiger Hohlraum 39 eines angeschraubten
zylindrischen Hohlkörpers werden von den Arbeitszylindern 36 und 37 nach der Innenseite
zu abgedeckt und wirken dadurch als Stoßdämpfer, daß durch die Löcher 4o und 41
(Abb. 4) in den Zylindern 36 und 37 das Treibmittel in die ringförmigen Hohlräume
38 und 39 eindringt, so daß Luftpolster -gebildet `werden: Zwecks Ablaufs
des Treibmittels aus den Arbeitszylindern 36 und 37 nach beendetem Betrieb sind
Löcher 42 (Abb. 4) an der untersten Stelle der ringförmigen Hohlräume angebracht,
die während des Betriebes durch Schrauben verschlossen sind. Die - Antriebsvorrichtung
für den Ringschieber 28 besteht aus einer -Spindel 43-(Abb: i) mit an ihrem unteren-
Ende befindlichen Schraubengängen 44, - --die in die Lücken der Zähne 33 des Ringschiebers
28 (Abb. 6) eingreifen.- Oberhalb der Schrau-@engänge 44 befinden sich ein Antriebsrad
45 und ein Bund 46 mit einer Sperrklinke 47 (Abb. r und 2) und mit einem Mitnehmer
4.8. Die Spindel 43 läuft außerhalb des Steuergehäuses i in eine Drehkapsel 49 aus
und wird durch eine Stopfbüchse 5o nach außen hin abgedichtet. Die zum Antrieb der
Sperrklinke 47 dienende Vorrichtung besteht aus einer gekröpften -Welle 51: (Abb.
i), deren Enden 52 und 53 (Abb. io) mit den Druckräumen der Arbeitszylinder 36 und
37 in Verbindung stehen. Eine in der Welle 5 i befindliche Nut 54 -(Abb.
2 und io) dient dazu, den Mitnehmer 48 in sich aufzunehmen, der dann bei der Vor-
und Rückwärtsbewegung der gekröpffen Welle 51 selbsttätig mitgenommen wird. , Der
Betriebsgang spielt sich wie folgt ab: -Das Treibmittel tritt in den Stutzen 2 ein,
durchquert die von dem Deckel 34 und der Stirnplatte 5 gebildete Wasserkammer, durchströmt
die Ausnehmungen 29, 3o und 31 (Abb. 6) in der Wand 32 des Ringschiebers 28 und
die Öffnungen 27 der Stirnplatte 5 und tritt dann in die Kanäle der Hauptsteuerung
ein, von wo es dann in die jeweils geöffneten Räume der Arbeitszylinder 36 oder
37 zum Antrieb der Kolben einströmt. Der in den Arbeitszylindern befindliche Druck
des Treibmittels- treibt nun den einen Arbeitskolben von vorn nach hinten und dadurch
den anderen Kolben von hinten nach vorn. Am Ende des Hubes des vorrückenden Kolbens
werden nun die Kolben der Kolbenstange 2o der Nebensteuerung zusammen mit dem Hauptsteuerkolben
vorgedruckt. Bei diesem Vorschub wird das Treibmittel von der Nebensteuerung, -und
zwar durch Kanalöffnungen 55 und 56, in den Raum der unteren Abstr6nikammer geleitet.
Bei fortgesetztem Kolbenvorschub schließen die obere Trennwand 8 und die unteren
Trennwände g und io des Haüptsteuerkolbens die Eintritts- und Austrittsöffnungen
der Steuerung ab, so daß die Steuerung auf den Totpunkt gelangt. Dadurch, daß die
Nebensteuerung das Treibmittel in einen der Arbeitsräume der Zylinder einfließen
läßt, entsteht in diesem Raum ein-Überdruck, der den Hauptsteuerkolben dann -weiter
vordruckt. Das beim Ende des Hubes des Steuerkolbens in dem zylindrischen Laufgang
des Hauptsteuerkolbens befindliche Mittel, das vorher durch die Büchsenöffnung 14
(Abb. 4, 5 und g) ins Freie abfloß, wird jetzt durch das. Schließen der Öffnung
14 an seinem
Abfluß gehemmt (s. Abb: -Durch den auf dem'-Hauptsteüerkölben
lastenden Treibmitteldruck wird aber das restliche Mittel durch das Loch 24 (Abb.
5) der Gleitbüchse 21 in.den Hohlraum des Stoßdämpfers 25 gepreßt, wobei -die in
diesem Hohlraum befindliche.-Luft verdichtet wird; so daß gleichzei= tig ein Polster
und eine Bremsvorrichtung für den- Anschlag des Hauptsteuerkolbens gebildet wird.
Der Anschlag des Hauptsteuerkolbens - erfolgt- durch .das Luftpolster vollständig
geräuschlos. f Beim Vorschieben der Neben- und Haupt Steuerungen und bei dein- darauf
erfolgten Druckwechsel in den beiden Arbeitszylindern 36 und 37- wird die gekröpfte
Welle ,5i von der einen zur anderen Seite bewegt. -. Bei dieser Qeitbewegung-wird
die Spindel 43 durch den Mitnehmer 48 in eine Drehbewegung versetzt' die auf den
Ringschieber 28 übertragen wird.' -Erfolgen nun weitere Kolbenhübe in den
Arbeitszylindern,. so wird der Ringgchieber 28 schließlich in. jene Schlußstellung
gebracht, welche dem Treibmitte l.den Eintritt in- die Kanäle der Hauptsteuerung
`versagt. Die Maschine wird dann durch die Sperrung des Treibmittels zum Stillstand
gebracht. Bei -Drehung der Drehkapsel 49 von Hand; und zwar im Sinne des -- Klinkenvorschubs,
werden die Öffnungen 2.7 in 'der Stirnplatte 5 wieder freigelegt,, und das- Spiel
kann von neuem beginnen: