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Wassersäulenmaschine mit zwei hintereinander angeordneten, einfach
wirkenden Arbeitskolben und Stoßdämpfern Die Erfindung betrifft eine Wassersäulenmaschine
mit zwei hin und her gehenden und hintereinander angeordneten, einfach wirkenden
Arbeitskolben, zwischen denen das Steuergehäuse liegt. Ein- und Auslaßventil werden
dabei durch die Kolben zwecks Umsteuerung hin und her geschoben.
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Es sind bereits vielfach Stoßdämpfer für W assen Säulenmaschinen bekanntgeworden,
ohne jedoch wirksam zu sein. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Ursachen, welche
die Wasserschläge in der Druckleitung während des Hubwechsels bei den Wassersäulenmaschinen
hervorgerufen haben, bis jetzt nicht richtig erkannt wurden.. Bestehende Vorrichtungen,
z. B. der Einbau von Windkesseln unmittelbar vor der Wassersäulenmaschine in die
Druckleitung sowie die Verdichtung der Luft zwischen Kolben und Zylinderdeckel,
führten zu keinem Erfolg, da hier nur die innerhalb der Maschine entstehenden Geräusche
gedämpft werden. Der Mißerfolg liegt darin, daß beim Hubwechsel die Steuerungsteile
einerseits plötzlich den Wasserzufluß schließen, andererseits plötzlich öffnen,
ohne daß dem Wasserdruck Gelegenheit zur sofortigen Ausdehnung geboten wird, weil
sich der Wäschebeweger während des Hubwechsels im größten Schwung in seiner alten
Schwingrichtung befindet und dadurch dem neuen Hub direkt entgegenwirkte Wenn man
z. B. einen offenen Wasserhahn einer Druckleitung ruckartig schließt, so «-ird diese
stark erschüttert, und ein starker Schlag wird erzeugt. Derselbe Vorgang spielt
sich beim Hubwechsel der Wassersäulenmaschine ab.
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Erfindungsgemäß prallt nun unmittelbar nach dem plötzlich eintretenden
Hubwechsel das unter starkem Druck stehende Arbeitsmittel gegen einen nachgiebig
angeordneten Kolben. Zwischen Kolben und Kolbenstangenflansch sind nämlich Schraubenfedern
angeordnet, welche so stark bemessen sind, daß sie während des Hubwechsels dem Schwungmoment
des Wäschebewegers so viel nachgiebigen Widerstand entgegensetzen, daß dieser sofort
zur Rückkehr gebracht wird. Die Kolbenstange ist mit dem Arbeitskolben fest verbunden,
im Flansch dagegen axial verschiebbar gelagert, wobei das Kolbenstangenende gegen
Herausgleiten aus dem Flansch durch einen Splint gesichert ist. Durch das Ausweichen
des Kolbens werden daher nennenswerte Stöße in der Druckwasserleitung vermieden.
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Zur Veranschaulichung der' Erfindung ist beispielsweise auf der Zeichnung
eine Ausführungsform zur Darstellung gebracht, und zwar zeigt Fig. r die Seitenansicht
einer Wassersäulenmaschine mit Stoßdämpfer und Wäschebeweger, Fig. z die Stirnansicht,
Fig. 3 den Schnitt A-B der Fig. r während des Hubwechsels,
Fig.
4 den Schnitt A-B der Fig. i unmittelbar nach vollzogenem Hubwechsel.
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Beschreibung Die Fig. 3 zeigt die Stellung der Kolben und- der Steuerungsteile
während des Hubwechsels, und zwar hat der Kolben a bereits das Zuflußventil b und
das Abflußventil c so weit nach links gedrückt, daß beide Ventile ein Zufließen
und Abfließen des Wassers in die Räume der beiden Zylinderhälften d und
e
gestatten. Die Maschine steht also auf dem toten Punkt. Zwischen dem Kolben
a und dem Flansch f einerseits und dem Kolben g und dem Flansch k andererseits sind
auf den Kolbenstangen l und m je eine starke Druckfeder i und k in nur wenig
gespanntem Zustand aufgebracht. Die starken Druckfedern i und k bilden den Gegenstand
der Erfindung. Sie müssen so stark bemessen -sein, daß sie dem sich im größten Schwung
befindenden Wäschebeweger während des Hubwechsels so viel nachgiebigen Widerstand
entgegensetzen, daß sie denselben sofort zur rückwärtigen Bewegung zwingen. Der
Vorgang ist genau derselbe wie beim Prellbock bei der Eisenbahn. Läßt man z. B.
einen sich in Fahrt befindenden Eisenbahnwagen gegen einen Prellbock stoßen, so
spannen sich die Pufferfedern und zwingen den Waggon im Augenblick . zur Rückfahrt.
Bei dem Einbau und bei der Wahl der Druckfedern i und k ist erstens der Wassersäulendruck
und zweitens der - Querschritt des Zylinders der Wassers-u@enmaschine zu berücksichtigen.
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Beispiel i Beträgt der örtliche Wassersäulendruck 3 Atmosphären und
bei einem Zylinderdurchmesser von 5o mm der Querschnitt des Zylinders 19,63 cm2,
so muß die Druckfeder einen, plötzlichen Stoß von 5gkg aufhalten.
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Beispiel 2 Beträgt der örtliche Wassersäulendruck 5 Atmosphären und
bei einem Zylinderdurchmesser von 6o mm der Querschnitt des Zylinders
28,27 cm2, so muß die Druckfeder einen plötzlichen Stoß von 141 kg aufhalten.
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Es ist ganz gleich; ob man Druck-, Zug-, Blattfedern oder anderen
elastischen Werkstoff, wie z, B. Gummi usw., als Stoßdämpfer verwendet. Die Hauptsache
.ist, daß der aus einem entsprechend gewählten Werkstoff angeordnete Stoßdämpfer.
den in den vorstehenden Beispielen angedeuteten Belastungen entspricht. Ebenso kann
der Stoßdämpfer dadurch hergestellt werden, daß Luft in dem Augenblick des Hubwechsels
so stark verdichtet wird, daß ihr Druck derjenigen Belastung entspricht, wie sie
in den Beispielen angegeben ist.
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Wie vorher erwähnt, befinden sich die Steuerteile in Fig.3 in der
Totpunktlage. Das unter Druck stehende Wasser tritt durch den Zuflußstutzen p in
die Kammer des Zuflußventils b ein und findet offenen Weg in das Innere der beiden
Zylinderhälften d und e. Da das Abflußventil c gleichfalls auf dem toten Punkt steht,
so steht es für beide Zylinderhälften offen. Der noch unmittelbar vor dem Hubwechsel
unter Druck stehende Raum d ist durch das offenstehende Abflußventil c entlastet.
Das.Wasser entweicht durch den Abflußstutzen o. Da der Wäschebeweger n mit den beiden
Kolben a und g vermittels der Kolbenstangen m und 1, der Flanschen
h und f,
der Verbindungsstange r und der Zahnstange s zwangsläufig
verbunden ist und sich in der Pfeilrichtung im Schwung befindet, so bebewegt sich
auch der Kolben a infolge des Schwunges des Wäschebewegers noch etwas weiter nach-links
und öffnet das Zuflußventil b vollends und schließt das noch offenstehende Abflußventil
c ganz zu. Die neue Stellung der Steuerungsteile zeigt Fig. 4. Die Kolbenstangen
m und 1 sind in den Flanschen h und f
beweglich angeordnet und
nur außen durch Splinte festgehalten. Man kann sehen, daß in dem Augenblick des
Stillstandes des Wäschebewegers das äußere Ende der Kolbenstange 1 mit ihrem Splint
weiter nach rechts herausgetreten und zwischen Flansch und Splint ein ziemlicher
Abstand entstanden ist. Letzterer beträgt, wie die Versuche ergeben haben, bei einer
ungefähren Tourenzahl von 40 in der Minute etwa i cm. Der Abstand zwischen Splint
und Flansch entsteht dadurch, daß das durch den Hubwechsel, plötzlich in den Zylinderraum
e eingetretene Druckwasser gegen den Kolben a stößt und letzteren gegen die Druckfeder
k drückt, die sich zusammenpreßt, so daß die Kolbenstange um etwa i cm heraustritt.
Durch diesen Vorgang wurde der Stoß gedämpft, da der Wasserdruck auf einen federnd
angeordneten Kolben gewirkt hat und der Schlag in der Wasserleitung verhindert wurde.
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Drosselt man die Zuflußleitung der Wassersäulenmaschine um ein weiteres,
so macht letztere weniger Umdrehungen in der Zeiteinheit. Infolgedessen ist auch
der Schwung des Wäschebewegers beim Hubwechsel weniger stark. Die Druckfeder wird
auch weniger gepreßt, und der Abstand zwischen Splint und Flansch wird kleiner.
Es ist nicht undingt notwendig, die Stoßdämpfer auf die Kolbenstangen zwischen den
Kolben und den Flanschen aufzuziehen, sondern sie können an jeder dafür geeigneten
Stelle, z. B. an der Verbindungsstange r, an der Zahnstange s
oder
außerhalb der Flanschen usw. angeordnet werden. Bei Kapselwassersäulenmaschinen
kann man den Stoßdämpfer an einer geeigneten Stelle, z. B. an der Welle des Wäschebewegers
oder am Arbeitskolben, anderweitig anordnen.
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Durch vorstehend beschriebenen Stoßdämpfer hören die lästigen Wasserschläge
in der Wasserleitung und deren starke Erschütterung auf. Derselbe gewährleistet
ein in jeder Hinsicht einwandfreies Arbeiten und größte Schonung der Wassersäulenmaschinen.