EP3140540B1 - Verfahren und vorrichtungen zur erzeugung einer drehbewegung - Google Patents

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EP3140540B1
EP3140540B1 EP15722922.0A EP15722922A EP3140540B1 EP 3140540 B1 EP3140540 B1 EP 3140540B1 EP 15722922 A EP15722922 A EP 15722922A EP 3140540 B1 EP3140540 B1 EP 3140540B1
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EP
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liquid
buoyancy
container
lock
gravitational force
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EP15722922.0A
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EP3140540A1 (de
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Zeki Akbayir
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Akbayir Holding Ug
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Akbayir Holding Ug
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Priority to SI201530760T priority patent/SI3140540T1/sl
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/02—Other machines or engines using hydrostatic thrust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/02—Other machines or engines using hydrostatic thrust
    • F03B17/04—Alleged perpetua mobilia

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a rotational movement, wherein working bodies are introduced by means of their delivery devices directed against each other against the water pressure in a liquid column or in communicating liquid columns. Furthermore, the invention relates to a corresponding device for carrying out this method.
  • the present invention relates to a method which two mirror-symmetrically aligned introduction devices for mutual introduction of working bodies in corresponding liquids against the water pressure of the liquid columns, in particular for subsequent use of the buoyancy force of the working body, for example, to generate a rotational movement.
  • the two via a hydraulic and / or mechanical coupled and communicating insertion devices are designed so that provided with little additional energy to be supplied in the form of support for the alternating thrust movement of the hydraulic connection of the two introduction devices in these cavities against the applied fluid pressure of the outer liquid column be through which working body can be inserted into the liquid columns.
  • the height of the liquid column is irrelevant to the function of the method with the introduction devices described below. It can be chosen arbitrarily, the choice of the height of the adjacent liquid columns and the size and number of working bodies used.
  • the mirror-symmetrically arranged introduction devices coupled to their respective inner region or to their respective inner side via a hydraulic or mechanical system, combined with two containers, ideally also constructed identically, arranged on the respective outer sides, both filled with a liquid, preferably water, together form a device and enable one Method for generating a rotational movement by using the buoyancy and gravity of working bodies.
  • both corresponding liquid containers are each a buoyancy conveyor with circumferential receiving elements for in the liquid from a lower portion of the liquid in an upper region of the liquid auferreibende working body, outside of the liquid depending operatively connected to the buoyancy conveyor gravity conveyor with orbiting Is arranged for receiving elements for working body and wherein a raised in the upper portion of the working body is moved by a receiving element of the buoyancy conveyor by means of an output to a receiving element of the gravity conveyor for transport to the lower region of the liquid, where the working body by means of the introduction device in the Lower portion of the liquid for receiving by a receiving element of the buoyancy conveyor and for driving in the liquid is introduced.
  • a work body 9 swollen in the upper region of the liquid 2 is moved by a receiving element 7 of the buoyancy conveyor 3 by means of an output 10, 11 to a receiving element 23 of the gravity conveyor 19 for transport to the lower region of the liquid 2.
  • the working body 9 is introduced by means of an input 13 in the lower region of the liquid 2 for receiving by a receiving element 7 of the buoyancy conveyor 3 and for driving in the liquid 2, so that the buoyancy conveyor by buoyancy and the gravity conveyor by gravity be driven in rotation.
  • the input 13 is designed as a lock with two lock doors 14 and 15, wherein a working body 9 is moved by means of a current in a cylinder 24 piston 25 through the lock door 15 in a lock chamber. From there, the working body 9 passes through the lock door 14 in the lower region of the liquid second
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide a device and a method for generating a rotary motion of the type mentioned above and a device for introducing a working body in a liquid, after which the generation of a rotary motion by efficiently introducing workpieces into a liquid with structurally simple Means is possible.
  • the main object of the present invention is the device for mutual introduction of the working body by means of energetically advantageous construction of the at least two mirror-symmetrically arranged insertion devices.
  • the method according to claim 1 is further configured in a preferred embodiment in that via a hydraulic and / or mechanical connection, preferably the inner regions or inner sides of the insertion devices supports the required insertion work against the potential energy of the respectively opposing insertion device liquid column and / or is minimized.
  • two introduction devices are mirror-symmetrically aligned with one another.
  • the above object is further achieved by a device for generating a rotary movement with the features of claim 1, as well as by a method for generating a rotary movement with the features of claim 6.
  • the device for generating a rotational movement is configured and further developed, that of the first container beab stood a likewise filled with liquid second container with the first buoyancy and gravity conveyors corresponding and operatively connected in the same way second buoyancy and gravity Conveyors and having a corresponding output and a corresponding introduction device for working body is arranged so that the second buoyancy and gravity conveyors are driven in the same way as the first buoyancy and gravity conveyors, and that between the first and the second container a the two introduction devices are arranged by a reciprocating drive piston for alternately introducing the working body in the liquid of the first container and in the liquid of the second container.
  • the method for generating a rotational movement configured and further developed such that spaced from the first container a likewise filled with liquid second container with the first buoyancy and gravity conveyors corresponding and operatively connected in the same way second buoyancy and gravity Conveyors and with a corresponding output and a corresponding input for working body is arranged so that the second buoyancy and gravity conveyors are driven in the same way as the first buoyancy and gravity conveyors by buoyancy and gravity, and that the two introduction devices a reciprocating motion of a drive unit disposed between the first and second containers; in particular with a drive piston, are controlled for an alternating introduction of the working body in the liquid of the first container and in the liquid of the second container.
  • the coupling of the container takes place via a reciprocating between the first and the second container drive unit, the introduction of the first and second container for alternately introducing the working body on the one hand in the liquid of the first container and on the other hand in the liquid second container controls.
  • the movement of the drive unit can be used in a particularly efficient manner to minimize the insertion work of the working body in the container against the applied water pressure.
  • the drive unit causes in concrete in a forward movement, the introduction of a working body in the first container and during a movement, the introduction of a working body in the second container.
  • the at least two corresponding liquid columns of the device preferably two containers, must be fluidly connected via a line extending between the containers.
  • a line extending between the containers.
  • the line can each open into the lower region of the liquid.
  • the line can be arranged below the drive piston.
  • the introduction devices can each have a lock with a housing and with a lock chamber arranged in the housing and displaceable with the drive piston in the housing, which receives the working body during the introduction of the working body into the liquid ,
  • the lock chamber by means of the hydraulic and the drive piston between a retracted position, i. in the direction of the hydraulics, and an advanced position, i. be moved into the lower region of the liquid column protruding position.
  • both lock chambers can be coupled to the drive piston in each case via a hydraulic and / or mechanical system.
  • the reciprocating motion of the drive piston in each case has a correspondingly translated displacement of the lock chambers in the housings of the locks result.
  • the other lock chamber is simultaneously moved away from the liquid of the other container and vice versa.
  • a respective pressure piston displaceable relative to the respective lock chamber can be arranged in the lock chambers.
  • the movement of the drive piston thus supports and translates both the movement of the pressure piston and the lock chamber.
  • the displacement of the working body happens in each case by Mittransport in the respective active lock chamber.
  • both pressure piston and both lock chambers can be coupled to the drive piston in each case via a hydraulic and / or mechanical system.
  • the coupling of the pressure piston and the lock chamber to the drive piston and the motion transmitted by the movement of the drive piston to the lock chambers and the pressure piston movement can be carried out in each case with different reduction / translation. In other words, can the stroke of the movement of the lock chambers be greater than the stroke of the movement of the pressure piston and thus perform a relative movement.
  • the displacement movement of the lock chambers in the respective housing can be limited by the interior formed by the respective housing at least at one end of the housing.
  • a movement of the lock chamber directed away from the liquid can take place up to a housing end, which acts as a stop for the movement of the lock chamber in the housing.
  • a part of the pressure pistons which extends in each case outside the lock chambers can each be arranged in a housing region which preferably delimits a reciprocating movement of the pressure piston.
  • This housing area is usually different from the housing area in which the lock chamber moves.
  • Both the region of the housing receiving the lock chamber and the housing region which receives the section of the pressure piston can preferably be of cylindrical design.
  • the housing can each have a movable between a closed position and an open position closure device, preferably designed as a flap, and the lock chambers can have a corresponding passage, so that the working body through the closure device and the passage in the Lock chamber is introduced into the respective lock chamber.
  • controls of the closure device and the lock chambers can be coordinated such that the closure device assumes its open position exactly at the time at which the passage of the lock chamber in the region of the closure device. At this time, there is already liquid within the lock chamber, but only so much that the working body can easily pass through the closure device and the passage into the interior of the lock chamber.
  • the lock chambers can each have a closing element which is movable between a closed position and an open position in an end region directed towards the liquid. preferably with one or two sluice valves.
  • the locking mechanism can be controlled so that it goes exactly at the time in the open position, to which a working body is spent in the region of the locking mechanism. At this time, an opening of the lock chamber and thus a discharge of the working body from the lock chamber done.
  • the application takes place indirectly, in the sense that immediately after the pressure equalization in the lock chamber and the subsequent opening of the lock flaps, the working body is already in the lower part of the liquid.
  • the lock chamber shifts away from the container and the lower portion of the liquid until the lock flaps behind the working body can again close on the side facing away from the liquid column side of the working body at the front of the pressure piston.
  • the working body is outside the lock in the lower part of the liquid in the container.
  • the full pressure of the liquid column is also applied to the pressure piston, which thus briefly transfers the pressure force to the hydraulic system and shifts in the direction of the opposite introduction device.
  • the locking mechanism may be in the closed position to allow a safe introduction of the working body and then optionally of liquid in the lock chamber.
  • the closing mechanism may have a passage, so that in the closed position an inflow of the liquid from the respective container with preferably predeterminable mass flow into the respective lock chamber is made possible.
  • the mass flow can be predetermined, for example, by the suitable choice of the size of a passage opening through the closing mechanism.
  • the passage allows a controlled flow of liquid into the chamber in the closed position of the locking mechanism. A chamber emptied into the chamber for introducing a working body can thereby be filled continuously in a suitable manner be thereafter to allow a simple deployment of the working body from the lock chamber in the liquid of the container after the opening of the locking mechanism.
  • the drive piston can be reciprocated by means of a motor, preferably an electric motor.
  • a motor-driven drive piston caused by the reciprocating motion of the drive piston operating positions of the drive piston and the inputs can be reproducibly achieved.
  • the working bodies can be made of a solid material or even hollow.
  • the working bodies can be barrel-shaped.
  • the working body may be spherical. Other shapes are conceivable.
  • the device for introducing a working body into a liquid has a controllable by means of a drive piston insertion device, wherein the introduction device comprises a lock with a housing and with a housing disposed in the housing and slidable with the drive piston in the housing lock chamber, the working body during insertion of the working body in the liquid absorbs.
  • this device can be arranged in the lock chamber a relative to the lock chamber and also displaceable with the drive piston pressure piston, preferably a extending outside the lock chamber portion of the pressure piston in a reciprocating movement of the pressure piston limiting - preferably cylindrical - Housing area is arranged.
  • the housing can have a closing device which is movable between a closed position and an open position, preferably with a flap, and the lock chamber has a corresponding passage, so that the working body can be introduced through the closing device and the passage into the lock chamber.
  • the lock chamber in an end region directed towards the liquid can have a closing mechanism movable between a closed position and an open position, preferably with one or two lock flaps.
  • the closing mechanism can have a flow passage in a further advantageous manner, so that in the closed position an inflow of the liquid with preferably predeterminable mass flow into the lock chamber is made possible.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a device for mutual introduction of workpieces 7 in corresponding liquid container for using the buoyancy and gravity of the working body 7 to generate a rotary movement, the corresponding liquid container here exemplified as two separate containers, container 2 and container 12 respectively filled with the same liquid 1, are executed.
  • a first buoyancy conveyor 3 is arranged with circulating receiving elements 4 for in the liquid 1 from a lower portion 5 of the liquid 1 in an upper portion 6 of the liquid aufivreibende working body 7.
  • the buoyancy conveyor 3 protrudes slightly beyond the upper level of the liquid 1.
  • a first gravity conveying device 8 operatively connected to the first buoyancy conveying device 3 is arranged with circumferential receiving elements 9 for working bodies 7.
  • the operative connection between the first buoyancy conveyor 3 and the first gravity conveyor 8 takes place via a belt 18 or a chain which synchronizes an endless circulation movement of the buoyancy and gravity conveyors 3 and 8.
  • the belt 18 is guided about respective axes 19.
  • a work body 7 swollen in the upper region 6 is moved by a receiving element 4 of the first buoyancy conveyor 3 by means of an output 10 to a receiving element 9 of the first gravity conveyor 8 to allow transport to the lower end of the gravity conveyor 8.
  • the output 10 is formed in the embodiment shown here as a chute, so that a working body 7 from a receiving element 4 to a receiving element 9 slip or roll, i. take this route without additional help. After the working body 7 has been received by a receiving element 9, it drives the gravity conveyor 8 due to the force acting on it gravity and thereby moves to the lower end of the gravity conveyor.
  • the first buoyancy conveyor 3 are rotationally driven by buoyancy and the first gravity conveyor 8 by gravity.
  • a second, the first container 2 construction and equivalent container 12 is required, which is arranged at a distance therefrom.
  • the container 12 is also filled with the same liquid 1 and has the first buoyancy and gravity conveyors 3, 8 corresponding and constructed and operatively connected second buoyancy and gravity conveyors 13 and 14 with a corresponding output 15 and a corresponding Insertion device 16 for working body 7.
  • the second buoyancy conveyor 13 also has receiving elements 4.
  • the second gravity conveyor 14 has corresponding receiving elements 9.
  • An operative connection between the second lift conveyor 13 and the second gravity conveyor 14 is also manufactured by means of a belt 18.
  • the receiving elements 4 and 9 are designed such that they can take advantage of the respective executed shape of the working body 7.
  • the containers 2 and 12 are substantially identical in construction and ideally arranged mirror-symmetrically.
  • a drive piston 17 controlling the two insertion devices 11 and 16 is arranged by a reciprocating motion, which alternately introduces the working body 7 into the liquid 1 of the first container 2 and into the liquid 1 of the first container 2 second container 12 causes.
  • This arrangement allows the mutual use of water pressure in the containers 2 and 12, which is effective on the lock chambers 23, the lock flaps 27 and briefly during the opening of the lock flaps 27 and the pressure piston 24.
  • the working body 7 is introduced into the lower regions 5 of the two containers 2 and 12.
  • the containers 2, 12 are fluidly connected via a line 20 extending between the containers 2, 12, wherein the line 20 is arranged below the drive piston 17 and respectively opens into the lower region 5 of the liquid 1 in the first container 2 and in the second container 12 , This has the consequence that the water levels of the liquid 1 in the first container 2 and the second container 12 at any time of the piston movement of the drive piston 17 are the same.
  • the introduction devices 11, 16 each have a lock 21 with a housing 22.
  • a lock chamber 23 is arranged, which is displaceable via a hydraulic or mechanical translation with the drive piston 17.
  • the lock chamber 23 receives the working body 7 during the introduction of the working body 7 in the liquid 1.
  • the introduction devices 11 and 16 are formed, as it were, in mirror symmetry to the drive piston 17, which is located in the middle between the introduction devices 11 and 16.
  • In the lock chambers 23 is in each case a relative to the respective lock chamber 23 and also with the drive piston 17 displaceable Plunger 24 is arranged.
  • the pressure piston 24 transmits primarily the pressure force of the liquid 1 in the container 2 and 12 to the hydraulic ratio. Concretely, the pressure piston 24 extends through the housing 22 and in the lock chamber 23 arranged in the housing 22.
  • the lock chamber 23 displaceable in the housing 22 is thus arranged, as it were, between the housing 22 and the pressure piston 24.
  • Both the lock chambers 23 and the pressure piston 24 are each coupled via a combination of a hydraulic and a mechanism with the drive piston 17, wherein the displacement of the lock chamber 23 and the pressure piston 24 takes place in a respective housing 22 with different translation / reduction.
  • the lock chamber 23 in a reciprocating motion in the housing 22 back a further distance than a pressure piston 24 in its reciprocation relative to the housing 22.
  • a hydraulic cylinder 26 into which the piston rod 25 of the respective pressure piston 24 extends.
  • This hydraulic cylinder 26 is preferably cylindrical in shape and forms a stop for a movement of the pressure piston 24 directed towards the liquid 1.
  • the housings 22 each have a closing device 33 movable between a closed position and an open position, preferably in the form of a flap. Furthermore, the lock chambers 23 have a corresponding passage opening 38, so that the working body 7 can be introduced into the respective lock chamber 23 by the closure device 33 and the passage opening 38.
  • the closure device 33 is preferably located in the vicinity of the receiving elements 9 of the gravity conveyors 8 and 14 which transport the working bodies 7 downwardly.
  • the working bodies 7 are introduced into the respective lock chamber 23 in an operating situation in which the closure device 33 of the housing 22 is open and the lock chamber 23 is in a displaced position, in which the passage opening 38 of the lock chamber 23 is aligned with an opening of the housing 22 formed by the open closure device 33. In this operating situation, a working body 7 can be introduced from outside the housing 22 into the lock chamber 23.
  • the lock chambers 23 each in a directed to the liquid 1 end portion of the lock chambers 23 between a closed position and an open position movable locking mechanism with preferably two pivotable lock flaps 27 ,
  • the lock flaps 27 form in the closed position a seal of the lock chamber 23 against the liquid 1.
  • a working body 7 can be introduced into the lock chamber 23.
  • the entire pressure force of the liquid 1 is at closed lock flap 27 on the lock chamber 23, the pressure piston 24 is then not pressurized.
  • the lock flaps 27 having locking mechanism also has a in the Fig.
  • passage 34 so that in this closed position, an inflow of the liquid 1 with a predetermined mass flow into the respective lock chamber 23 is made possible.
  • the lock chamber 23 is filled after introduction of the working body 7 in the lock chamber 23 and possibly even during and / or shortly before this introduction continuously with the liquid 1, so that the lock chamber 23 just before opening the lock flaps 27 completely with liquid 1 is filled, a pressure equalization is provided and thereby pivoting the lock flaps 27 to open the lock chamber 23 and discharging the working body 7 in the liquid 1 due to the pressure equalization between lock chamber 23 and lower portion 5 of the container 2 without an undesirable pressure surge is possible.
  • the working body 7 is introduced into the latter during a movement of the lock chamber 23 directed towards the liquid 1.
  • An application of the working body 7 from the lock chamber 23 in the liquid 1 is effected indirectly by weg coletes moving away from the liquid 1 displacement of the lock chamber 23.
  • the upper edge or upper portion of the lock chamber 23 at the executed to the liquid 1 end of the lock chamber 23rd be in the direction of buoyancy conveyor 3 or 13 - at least slightly obliquely upward, so that a working body 7 due to the buoyancy force acting on it moves out of the lock chamber 23 out to the buoyancy conveyor 3 and 13 respectively.
  • the pressure piston 24 In the farthest from the liquid 1 position of the lock chamber 23 is the pressure piston 24 in the region of the lock flaps 27 or in direct contact with the Lock flaps 27, which are in the closed position in this operating situation. Subsequently, the lock chamber 23 is moved back by means of the drive piston 17 and power assisted by the pressure force of the second, opposite container to the liquid 1, wherein during this movement, the introduction of a new working body 7 takes place in the lock chamber 23.
  • the introduction of the working body 7 in the lock chamber 23 takes place at the time at which in the lock chamber 23, a sufficiently large space has formed by relative displacement of the lock chamber 23 against the pressure piston 24 and is completed when the lock chamber 23 is in the closest to the liquid 1 directed towards the sliding position. In this position, the pressure piston 24 is at most far away from the end of the lock chamber 23 directed away from the liquid 1.
  • the lock flap 27 After complete filling of the lock chamber 23 with liquid 1, the lock flap 27 opens and the lock chamber 23 and the pressure piston 24 again move away from the lower region 5 of the liquid 1. After closing the lock flap 27 of the working body 1 is discharged from the lock. At this time, the pressure piston 24 is at its end face on the lock flap 27. There is the new cavity formation within the lock chamber 23 in that the lock chamber 23 is moved with the lock flap 27 closed again in the direction of the lower portion 5 of the liquid 1 and the plunger 24 makes this path to its stop.
  • the drive piston as part of the drive unit 17, is reciprocated by means of an external energy source, preferably an electric motor, for controlling the delivery devices 11 and 16.
  • the effected by means of a hydraulic and mechanical coupling of the insertion devices 11 and 16 causes the drive piston and more precisely the lock chambers 23 and the pressure piston 24 with the drive piston, that the displacement of the lock chamber 23 to the respective containers 2 and 12, against the by the fluid 1 produced in the containers 2 and 12 fluid pressure is facilitated due to the liquid pressure generated by the liquid 1 in the other container and supported, which is transmitted over the entire mechanics and hydraulics.
  • the applied by the electric motor of the drive piston force to move the lock chamber 23 in the direction of a liquid 1 is therefore substantially lower than in an arrangement with only one container 2 and without a corresponding second container 12.
  • Fig. 2 shows in a schematic and enlarged view a section of the device Fig. 1 wherein the cutout comprises the container 2.
  • the cutout comprises the container 2.
  • the device comprises a slide 31 which has a stop for one of the Liquid 1 directed movement of the inner piston 30 forms.
  • the Fig. 1 and 2 show the lock chamber 23 in its most shifted to the liquid 1 position. Furthermore, the pressure piston 24 is in Fig. 1 and Fig. 2 moved in its relative to the liquid 1 next displacement position. Accordingly, the in Fig. 1 shown pressure piston 24 and the in Fig. 1 Lock chamber shown 23 of the introduction device 16 of the second container 12 in this operating situation in the of the liquid 1 of the container 12 farthest position.
  • FIG. 3 to 5 show in an enlarged view of the insertion device 11 of the embodiment Fig. 1 in different operating situations.
  • Fig. 3 shows the operating situation according to the Fig. 1 and 2 , In this case, the lock chamber 23 and the pressure piston 24 in its relative to the housing 22 farthest disengaged position, ie, the liquid 1 of the container 2 the next.
  • a working body 7 is already directly in front of the reclosed lock flaps 27 in the liquid 1 and is another working body 7 just completely in the lock chamber 23, where it is positioned directly in front of the pressure piston 24.
  • Fig. 1 shows the operating situation according to the Fig. 1 and 2 , In this case, the lock chamber 23 and the pressure piston 24 in its relative to the housing 22 farthest disengaged position, ie, the liquid 1 of the container 2 the next.
  • a working body 7 is already directly in front of the reclosed lock flaps 27 in the liquid 1 and is another working body 7 just completely in the lock chamber 23, where it is positioned directly in
  • the closure device 33 is opened in the form of a flap of the housing 22 and on the other hand, the passage opening 38 in the lock chamber 23 for the working body 7 are in alignment position and thus a working body 7 can be introduced into the lock chamber 23 , Both the closure device 33 and the passage opening 38 are in the Fig. 1 and 2 for the sake of clarity not shown.
  • the area between the drive piston and the housing 22 is clearly visible in its construction.
  • This area has on the one hand mechanical components and on the other hand three separate chambers, each of which is filled with a hydraulic fluid 28 in order to transmit forces from the drive piston to the lock chamber 23 and the pressure piston 24.
  • two of the chambers filled with a hydraulic fluid 28 are formed.
  • a substantially cylindrical inner chamber 35 is surrounded by a second outer chamber 36, which preferably also has a cylindrical shape.
  • the outer chamber 36 is an outer piston 29 with its piston rod 39 in operative connection, while at the other end of the outer chamber 36, the piston rod 25 of the pressure piston 24 is adjacent.
  • a further filled with hydraulic fluid 28 first chamber 37 is formed, in which at a predetermined portion of the outer piston 29, a slide 31 can be retracted, which connects the inner piston 30 and the outer bulb 29 forcefully when retracting, namely in Sense of a forced coupling.
  • the slide 31 is closed, the inner piston 30 and the outer piston 29 move together.
  • the Scheiber 31 is then retracted when the inner piston 30 is fully retracted into the outer bulb 29.
  • both pressure piston 24 and lock chamber 23 are pressurized by the liquid 1, while when moving in the direction of liquid column 1, only the lock chamber 23 is pressurized.
  • the Fig. 4 shows a the operating state of Fig. 3 subsequent operating state, in which the lock chamber 23 of the liquid 1 is approximately halfway into the housing 22 is engaged.
  • the pressure piston 24 has not moved relative to the stationary housing 22 but only relative to the lock chamber 23 during this engagement process.
  • the working body 7 is now directly in front of the still closed lock flap 27.
  • Both the piston rod 32 of the lock chamber 23 and the inner piston 30 have also been moved in the direction of the drive piston, wherein the drive piston but due to the translation smaller distance from the container 2 away has covered.
  • the slide 31 is closed, wherein the inner piston 30 moves only to the slide 31 in the direction of the drive piston.
  • the two mirror-symmetrically arranged insertion devices are constructed in such a constructive manner and connected via a hydraulic system that lock chamber and pressure piston both reciprocate and relative movements perform each other, which ultimately allow the working body to be able to bring in after the pressure equalization during the move and after opening the sluice valves in the liquid.
  • This operation is supported by the cleverly translated pressure force of the corresponding liquid column, which is applied to the mirror-symmetrically arranged other introduction device, in particular at the lock chamber, lock flaps if closed and pressure piston if open, and further supported by an externally motor-driven working piston.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Drehbewegung, wobei Arbeitskörper über in ihrer Wirkung gegeneinander ausgerichtete Einbringvorrichtungen gegen den Wasserdruck in einer Flüssigkeitssäule oder in kommunizierende Flüssigkeitssäulen eingebracht werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren welches zwei spiegelsymmetrisch gegeneinander ausgerichtete Einbringvorrichtungen zum wechselseitigen Einbringen von Arbeitskörpern in korrespondierende Flüssigkeiten gegen den Wasserdruck der Flüssigkeitssäulen, insbesondere zur anschließenden Nutzung der Auftriebskraft der Arbeitskörper beispielsweise zur Erzeugung einer Drehbewegung. Die beiden über eine Hydraulik und/oder Mechanik gekoppelten und kommunizierenden Einbringvorrichtungen sind derart ausgeführt, dass mit wenig zusätzlich in das System zuzuführender Energie in Form einer Unterstützung der alternierenden Schubbewegung der hydraulischen Verbindung der beiden Einbringvorrichtungen in diesen Hohlräume entgegen dem anliegenden Flüssigkeitsdruck der äußeren Flüssigkeitssäule geschaffen werden, durch welche Arbeitskörper in die Flüssigkeitssäulen eingeschoben werden können. Die Höhe der Flüssigkeitssäule ist für die Funktion des Verfahrens mit den unten beschriebenen Einbringvorrichtungen unerheblich. Es kann die Wahl der Höhe der anliegenden Flüssigkeitssäulen und die Größe und Anzahl der verwendeten Arbeitskörper beliebig gewählt werden.
  • Die an ihrem jeweiligen Innenbereich oder an ihrer jeweiligen Innenseite über eine Hydraulik oder Mechanik gekoppelten spiegelsymmetrisch angeordneten Einbringvorrichtungen, kombiniert mit zwei an den jeweiligen Außenseiten angeordneten idealerweise ebenfalls baugleich ausgeführten Behältern, beide gefüllt mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, bilden gemeinsam eine Vorrichtung und ermöglichen ein Verfahren zur Erzeugung einer Drehbewegung durch Nutzung der Auftriebs- und Schwerkraft von Arbeitskörpern. In beiden korrespondierenden Flüssigkeitsbehältern befinden sich je eine Auftriebs-Fördereinrichtung mit umlaufenden Aufnahmeelementen für in der Flüssigkeit von einem unteren Bereich der Flüssigkeit in einen oberen Bereich der Flüssigkeit auftreibende Arbeitskörper, wobei außerhalb der Flüssigkeit je eine mit der Auftriebs-Fördereinrichtung wirkverbundene Schwerkraft-Fördereinrichtung mit umlaufenden Aufnahmeelementen für Arbeitskörper angeordnet ist und wobei ein in den oberen Bereich aufgetriebener Arbeitskörper von einem Aufnahmeelement der Auftriebs-Fördereinrichtung mittels einer Ausgabe zu einem Aufnahmeelement der Schwerkraft-Fördereinrichtung für einen Transport zum unteren Bereich der Flüssigkeit bewegt wird, wo der Arbeitskörper mittels der Einbringvorrichtung in den unteren Bereich der Flüssigkeit zur Aufnahme durch ein Aufnahmeelement der Auftriebs-Fördereinrichtung und zum Auftreiben in der Flüssigkeit eingebracht wird.
  • Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung einer Drehbewegung der eingangs genannten Art, jedoch nur für einen einzelnen Behälter, sind aus US 2009/309373 A1 , WO 2008/095274 A1 und DE 39 09 154 C2 bekannt. Bei der aus DE 39 09 154 bekannten Vorrichtung ist eine Auftriebs-Fördereinrichtung 3 in einem Behälter 1 angeordnet, der mit einer Flüssigkeit 2 gefüllt ist. Die Auftriebs-Fördereinrichtung 3 weist umlaufende Aufnahmeelemente 7 für in der Flüssigkeit von einem unteren Bereich der Flüssigkeit in einen oberen Bereich der Flüssigkeit auftreibende Arbeitskörper 9 auf. Außerhalb der Flüssigkeit ist eine mit der Auftriebs-Fördereinrichtung 3 wirkverbundene Schwerkraft-Fördereinrichtung 19 mit umlaufenden Aufnahmeelementen 23 für Arbeitskörper 9 angeordnet. Ein in den oberen Bereich der Flüssigkeit 2 aufgetriebener Arbeitskörper 9 wird von einem Aufnahmeelement 7 der Auftriebs-Fördereinrichtung 3 mittels einer Ausgabe 10, 11 zu einem Aufnahmeelement 23 der Schwerkraft-Fördereinrichtung 19 für einen Transport zum unteren Bereich der Flüssigkeit 2 bewegt. Dort wird der Arbeitskörper 9 mittels einer Eingabe 13 in den unteren Bereich der Flüssigkeit 2 zur Aufnahme durch ein Aufnahmeelement 7 der Auftriebs-Fördereinrichtung 3 und zum Auftreiben in der Flüssigkeit 2 eingebracht, sodass die Auftriebs-Fördereinrichtung durch Auftrieb und die Schwerkraft-Fördereinrichtung durch Schwerkraft drehangetrieben werden.
  • Bei der bekannten Vorrichtung ist die Eingabe 13 als Schleuse mit zwei Schleusentüren 14 und 15 ausgebildet, wobei ein Arbeitskörper 9 mittels eines in einem Zylinder 24 laufenden Kolbens 25 durch die Schleusentür 15 in eine Schleusenkammer bewegt wird. Von dort gelangt der Arbeitskörper 9 durch die Schleusentür 14 in den unteren Bereich der Flüssigkeit 2.
  • Bei der bekannten Vorrichtung ist problematisch, dass zum Einbringen eines Arbeitskörpers 9 in die Flüssigkeit 2 ein aufwändiger und ineffektiver Schleusenvorgang durchgeführt werden muss. Bei diesem Vorgang muss zunächst die Schleusenkammer der Eingabe 13 von der Flüssigkeit geleert werden, worauf dann der einzubringende Arbeitskörper 9 mittels des Kolbens 25 in die Schleusenkammer geschoben wird. Anschließend fährt der Kolben 25 wieder in seine Ausgangsstellung zurück und es wird die Schleusentür 15 geschlossen. Darauf wird die Schleusenkammer 13 mit Flüssigkeit gefüllt und die Schleusentür 14 kann geöffnet werden, um den Arbeitskörper 9 auftreiben zu lassen. Daraufhin wird die Schleusentür 14 wieder geschlossen und die Schleusenkammer 13 für die Aufnahme eines weiteren Arbeitskörpers 9 geleert. Im Ergebnis sind bei der bekannten Vorrichtung und bei dem bekannten Verfahren zur Erzeugung einer Drehbewegung eine Vielzahl von Bauteilen und Schritten erforderlich, um das Einbringen des Arbeitskörpers in die Flüssigkeit zu ermöglichen. Dies hat eine aufwändige und ineffektive Erzeugung der Drehbewegung zur Folge.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung einer Drehbewegung der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zum Einbringen eines Arbeitskörpers in eine Flüssigkeit anzugeben, wonach die Erzeugung einer Drehbewegung durch effizientes Einbringen von Arbeitskörpern in eine Flüssigkeit mit konstruktiv einfachen Mitteln ermöglicht ist. Wesentlicher Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung zum wechselseitigen Einbringen der Arbeitskörper mittels energetisch vorteilhafter Konstruktion der mindestens zwei spiegelsymmetrisch angeordneten Einbringvorrichtungen.
  • Die voranstehende Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine entsprechende Vorrichtung gemäß Anspruch 5 gelöst.
  • Das Verfahren gemäß Anspruch 1 ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dadurch weiter ausgestaltet, dass über eine hydraulische und/oder mechanische Verbindung, vorzugsweise der Innenbereiche oder Innenseiten, der Einbringvorrichtungen die erforderliche Einschubarbeit gegen die potenzielle Energie der der jeweils gegenüberliegenden Einbringvorrichtung zugeordneten Flüssigkeitssäule unterstützt und/oder minimiert wird.
  • In weiter vorteilhafter Weise sind zwei Einbringvorrichtungen spiegelsymmetrisch gegeneinander ausgerichtet.
  • Die voranstehende Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch ein Verfahren zur Erzeugung einer Drehbewegung mit den Merkmalen des Anspruchs 6.
  • Danach ist die Vorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung gemäß Anspruch 1 derart ausgestaltet und weitergebildet, dass von dem ersten Behälter beab standet ein ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllter zweiter Behälter mit den ersten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen entsprechenden und in gleicher Weise wirkverbundenen zweiten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen und mit einer entsprechenden Ausgabe und einer entsprechenden Einbringvorrichtung für Arbeitskörper angeordnet ist, sodass die zweiten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen in gleicher Weise wie die ersten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen drehangetrieben werden, und dass zwischen dem ersten und dem zweiten Behälter ein die beiden Einbringvorrichtungen durch eine Hin- und Herbewegung steuernder Antriebskolben für ein abwechselndes Einbringen der Arbeitskörper in die Flüssigkeit des ersten Behälters und in die Flüssigkeit des zweiten Behälters angeordnet ist.
  • Des Weiteren ist das Verfahren zur Erzeugung einer Drehbewegung gemäß Anspruch 6 derart ausgestaltet und weitergebildet, dass von dem ersten Behälter beabstandet ein ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllter zweiter Behälter mit den ersten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen entsprechenden und in gleicher Weise wirkverbundenen zweiten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen und mit einer entsprechenden Ausgabe und einer entsprechenden Eingabe für Arbeitskörper angeordnet wird, sodass die zweiten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen in gleicher Weise wie die ersten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen durch Auftrieb und Schwerkraft drehangetrieben werden, und dass die beiden Einbringvorrichtungen durch eine Hin- und Herbewegung einer zwischen dem ersten und dem zweiten Behälter angeordneten Antriebseinheit, insbesondere mit einem Antriebskolben, für ein abwechselndes Einbringen der Arbeitskörper in die Flüssigkeit des ersten Behälters und in die Flüssigkeit des zweiten Behälters gesteuert werden.
  • In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass durch die Kombination der bereits bekannten Vorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung mittels eines einzelnen Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen aufweisenden Behälters mit mindestens einem zweiten, vorzugsweise hydraulisch korrespondierenden, vorzugsweise baugleichen, also ebenfalls Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen aufweisenden Behälter, oder alternativ die Nutzung eines einzelnen Behälters mit zwei Verbindungen gleicher Potentiallage zu den Flüssigkeiten zugewandten Außenseiten der beiden Einbringvorrichtungen, sowie die geeignete Kopplung der beiden Behälter mittels vorzugsweise einer Kolbenhydraulik und die Verwendung von zwei Einbringvorrichtungen, die durch konstruktiv vorteilhafte Weise zum Zweck der Minimierung der Einschubarbeit der Arbeitskörper in die Behälter gegen den anliegenden Wasserdruck ausgeführt und wirkverbunden sind, die voranstehende Aufgabe auf überraschend einfache Weise gelöst wird.
  • Dabei erfolgt die Kopplung der Behälter über eine sich zwischen dem ersten und dem zweiten Behälter hin- und herbewegende Antriebseinheit, die die Einbringvorrichtungen des ersten und des zweiten Behälters für ein abwechselndes Einbringen der Arbeitskörper einerseits in die Flüssigkeit des ersten Behälters und andererseits in die Flüssigkeit des zweiten Behälters steuert. Durch diese Hin- und Herbewegung der Antriebseinheit und die damit verbundene Steuerung zweier Einbringvorrichtungen, nämlich die Einbringvorrichtung des ersten und die Einbringvorrichtung des zweiten Behälters, kann die Bewegung der Antriebseinheit in besonders effizienter Weise genutzt werden, um die Einschubarbeit der Arbeitskörper in die Behälter gegen den anliegenden Wasserdruck zu minimieren. Dabei bewirkt die Antriebseinheit im Konkreten bei einer Hinbewegung das Einbringen eines Arbeitskörpers in den ersten Behälter und bei einer Herbewegung das Einbringen eines Arbeitskörpers in den zweiten Behälter. Im Ergebnis zeigt sich ein abwechselndes Einbringen der Arbeitskörper in die Flüssigkeit des ersten Behälters und in die Flüssigkeit des zweiten Behälters, wobei der Wasserdruck des jeweils anderen Behälters das Einbringen der Arbeitskörper mittels der Einbringvorrichtungen der gerade einbringenden Schleuse energetisch unterstützt. Somit ergibt sich eine maximale Reduktion des für den Antriebskolben erforderlichen Energieeintrags in das System.
  • Die mindestens zwei korrespondierenden Flüssigkeitssäulen der Vorrichtung, vorzugsweise zwei Behälter, müssen über eine sich zwischen den Behältern erstreckende Leitung strömungsverbunden sein. Hierdurch können nach dem Prinzip kommunizierender Röhren gleich hohe Flüssigkeitspegel und Druckverhältnisse in den Behältern realisiert werden, sodass bei geeigneter Anordnung der Leitung beim Einbringen eines Arbeitskörpers in den ersten und in den zweiten Behälter der gleiche Druck überwunden werden muss. Insbesondere bei einer derartigen Strömungsverbindung der beiden Behälter handelt es sich im ersten und im zweiten Behälter um die gleiche oder um eine gleichartige Flüssigkeit, beispielsweise Wasser.
  • Bei einer konkreten Ausgestaltung kann die Leitung jeweils in den unteren Bereich der Flüssigkeit münden. In weiter vorteilhafter Weise kann die Leitung unterhalb des Antriebskolbens angeordnet sein.
  • Im Hinblick auf ein effizientes Einbringen der Arbeitskörper in die Flüssigkeit können die Einbringvorrichtungen jeweils eine Schleuse mit einem Gehäuse und mit einer in dem Gehäuse angeordneten und mit dem Antriebskolben in dem Gehäuse verschiebbaren Schleusenkammer aufweisen, die den Arbeitskörper während des Einbringens des Arbeitskörpers in die Flüssigkeit aufnimmt. Dabei kann die Schleusenkammer mittels der Hydraulik und des Antriebskolbens zwischen einer zurückgezogenen Position, d.h. in Richtung der Hydraulik, und einer vorgeschobenen Position, d.h. in den unteren Bereich der Flüssigkeitssäule hineinragenden Position verschoben werden.
  • Zur Gewährleistung einer sicheren Verschiebbarkeit der Schleusenkammer in dem Gehäuse können beide Schleusenkammern mit dem Antriebskolben jeweils über eine Hydraulik und/oder Mechanik gekoppelt sein. Die Hin- und Herbewegung des Antriebskolbens hat jeweils eine entsprechend übersetzte Verschiebung der Schleusenkammern in den Gehäusen der Schleusen zur Folge. Bei einem zur Flüssigkeit Hinschieben der einen Schleusenkammer wird gleichzeitig die andere Schleusenkammer von der Flüssigkeit des anderen Behälters wegbewegt und umgekehrt. Somit ist eine Bewegung der Schleusenkammern in den Gehäusen realisiert, durch die ein abwechselndes Einbringen der Arbeitskörper in die Flüssigkeit des ersten Behälters und in die Flüssigkeit des zweiten Behälters bewirkt wird.
  • Zur Unterstützung der Übertragung der Druckkraft der Flüssigkeitssäule über die Hydraulik und den Antriebskolben auf die zweite, spiegelsymmetrisch angeordnete Schleusenkammer kann in den Schleusenkammern jeweils ein relativ zu der jeweiligen Schleusenkammer verschiebbarer Druckkolben angeordnet sein. Die Bewegung des Antriebskolbens unterstützt und übersetzt somit sowohl die Bewegung des Druckkolbens als auch die der Schleusenkammer. Die Verschiebung des Arbeitskörpers geschieht jeweils durch Mittransport in der jeweilig aktiven Schleusenkammer. Hierzu können beide Druckkolben und beide Schleusenkammern mit dem Antriebskolben jeweils über eine Hydraulik und/oder Mechanik gekoppelt sein. Die Ankopplung des Druckkolbens und der Schleusenkammer an den Antriebskolben und die durch die Bewegung des Antriebskolbens auf die Schleusenkammern und die Druckkolben übertragene Bewegung kann jeweils mit unterschiedlicher Untersetzung/Übersetzung erfolgen. Mit anderen Worten kann der Hub der Bewegung der Schleusenkammern größer sein als der Hub der Bewegung der Druckkolben und diese somit eine Relativbewegung ausführen.
  • Die Verschiebebewegung der Schleusenkammern im jeweiligen Gehäuse kann durch den durch das jeweilige Gehäuse gebildeten Innenraum zumindest an einem Ende des Gehäuses begrenzt werden. Mit anderen Worten kann eine von der Flüssigkeit weggerichtete Bewegung der Schleusenkammer bis zu einem Gehäuseende erfolgen, das quasi als Anschlag für die Bewegung der Schleusenkammer in dem Gehäuse dient. In gleicher Weise kann ein sich jeweils außerhalb der Schleusenkammern erstreckender Teil der Druckkolben jeweils in einem vorzugsweise eine Hin- und Herbewegung des Druckkolbens begrenzenden Gehäusebereich angeordnet sein. Dieser Gehäusebereich ist üblicherweise von dem Gehäusebereich, in dem sich die Schleusenkammer bewegt, verschieden. Sowohl der die Schleusenkammer aufnehmende Bereich des Gehäuses als auch der Gehäusebereich, der den Abschnitt der Druckkolben aufnimmt, können vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet sein.
  • Im Hinblick auf ein sicheres Einbringen der Arbeitskörper in die Schleusenkammern können die Gehäuse jeweils eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbare Verschlusseinrichtung, vorzugsweise ausgeführt als Klappe, und können die Schleusenkammern einen korrespondierenden Durchgang aufweisen, sodass der Arbeitskörper durch die Verschlusseinrichtung und den Durchgang in der Schleusenkammer in die jeweilige Schleusenkammer einbringbar ist. Dabei können Steuerungen der Verschlusseinrichtung und der Schleusenkammern derart koordiniert sein, dass die Verschlusseinrichtung ihre Öffnungsstellung genau zu dem Zeitpunkt einnimmt, zu dem der Durchgang der Schleusenkammer im Bereich der Verschlusseinrichtung ist. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich bereits wieder Flüssigkeit innerhalb der Schleusenkammer, jedoch nur soviel, dass der Arbeitskörper auf einfache Weise durch die Verschlusseinrichtung und den Durchgang in das Innere der Schleusenkammer gelangen kann. Zum vorteilhaften Einbringen des Arbeitskörpers aus der Schleusenkammer in den unteren Bereich der Flüssigkeit im Behälter können die Schleusenkammern jeweils in einem zu der Flüssigkeit gerichteten Endbereich einen zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbaren Schließmechanismus, vorzugsweise mit einer oder zwei Schleusenklappen, aufweisen. Dabei kann der Schließmechanismus derart gesteuert sein, dass er genau zu dem Zeitpunkt in die Öffnungsstellung geht, zu dem ein Arbeitskörper in den Bereich des Schließmechanismus verbracht ist. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Öffnen der Schleusenkammer und somit ein Ausbringen des Arbeitskörpers aus der Schleusenkammer erfolgen. Das Ausbringen erfolgt dabei indirekt, im Sinne dass direkt nach erfolgtem Druckausgleich in der Schleusenkammer und dem anschließenden Öffnen der Schleusenklappen sich der Arbeitskörper bereits im unteren Bereich der Flüssigkeit befindet. Danach verschiebt sich die Schleusenkammer vom Behälter und dem unteren Bereich der Flüssigkeit weg, bis sich die Schleusenklappen hinter dem Arbeitskörper wieder auf der der Flüssigkeitssäule abgewandten Seite des Arbeitskörpers an der Vorderseite des Druckkolbens schließen können. Somit befindet sich der Arbeitskörper außerhalb der Schleuse im unteren Bereich der Flüssigkeit im Behälter. Während des Zurückfahrens der Schleusenkammer bis zum Schließen der Schleusenklappen liegt der volle Druck der Flüssigkeitssäule ebenfalls am Druckkolben an, der somit kurzzeitig die Druckkraft auf die Hydraulik überträgt und sich in Richtung gegenüberliegender Einbringvorrichtung verschiebt. In allen anderen Betriebssituationen und zu allen anderen Betriebszeitpunkten kann der Schließmechanismus in der Schließstellung sein, um ein sicheres Einbringen des Arbeitskörpers und sodann gegebenenfalls von Flüssigkeit in die Schleusenkammer zu ermöglichen.
  • Im Hinblick auf ein sicheres Öffnen des Schließmechanismus ist es von Vorteil, wenn auf beiden Seiten des Schließmechanismus, beispielsweise auf beiden Seiten von geeigneten Schleusenklappen, Flüssigkeit vorliegt und somit auch gleiche Druckverhältnisse herrschen. Hierzu kann der Schließmechanismus einen Durchgang aufweisen, sodass in der Schließstellung ein Zufluss der Flüssigkeit aus dem jeweiligen Behälter mit vorzugsweise vorgebbarem Massenstrom in die jeweilige Schleusenkammer ermöglicht ist. Dabei kann der Massenstrom beispielsweise durch die geeignete Wahl der Größe einer Durchgangsöffnung durch den Schließmechanismus vorgegeben sein. Der Durchgang ermöglicht ein kontrolliertes Einlaufen von Flüssigkeit in die Kammer in der Schließstellung des Schließmechanismus. Eine zum Einbringen eines Arbeitskörpers in die Kammer entleerte Kammer kann hierdurch in geeigneter Weise kontinuierlich befüllt werden, um danach ein einfaches Ausbringen des Arbeitskörpers aus der Schleusenkammer in die Flüssigkeit des Behälters nach dem Öffnen des Schließmechanismus zu ermöglichen.
  • Im Hinblick auf eine besonders sichere Steuerung der Eingaben kann der Antriebskolben mittels eines Motors, vorzugsweise eines Elektromotors, hin- und herbewegbar sein. Durch einen derart motorbetriebenen Antriebskolben können durch die Hin- und Herbewegung des Antriebskolbens hervorgerufene Betriebsstellungen des Antriebskolbens und der Eingaben reproduzierbar erreicht werden.
  • Je nach Erfordernis können die Arbeitskörper aus einem Vollmaterial oder auch hohl ausgebildet sein. Im Hinblick auf eine sichere Bewegung der Arbeitskörper sowohl im Bereich der Fördereinrichtungen als auch im Bereich der Ausgaben und Einbringvorrichtungen können die Arbeitskörper tonnenförmig ausgebildet sein. Alternativ hierzu können die Arbeitskörper kugelförmig ausgebildet sein. Auch andere Formgebungen sind denkbar.
  • Die Vorrichtung zum Einbringen eines Arbeitskörpers in eine Flüssigkeit weist eine mittels eines Antriebskolbens steuerbare Einbringvorrichtung auf, wobei die Einbringvorrichtung eine Schleuse mit einem Gehäuse und mit einer in dem Gehäuse angeordneten und mit dem Antriebskolben in dem Gehäuse verschiebbaren Schleusenkammer aufweist, die den Arbeitskörper während des Einbringens des Arbeitskörpers in die Flüssigkeit aufnimmt. Hinsichtlich der Vorteile einer derartigen Vorrichtung zum Einbringen eines Arbeitskörpers in eine Flüssigkeit darf zur Vermeidung von Wiederholungen auf die voranstehende Beschreibung der Vorrichtung und des Verfahrens zur Erzeugung einer Drehbewegung verwiesen werden, da dort eine derartige Vorrichtung zum Einbringen eines Arbeitskörpers in eine Flüssigkeit beschrieben ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführung dieser Vorrichtung kann in der Schleusenkammer ein relativ zu der Schleusenkammer und ebenfalls mit dem Antriebskolben verschiebbarer Druckkolben angeordnet sein, wobei vorzugsweise ein sich außerhalb der Schleusenkammer erstreckender Abschnitt des Druckkolbens in einem eine Hin- und Herbewegung des Druckkolbens begrenzenden - vorzugsweise zylinderförmigen - Gehäusebereich angeordnet ist. In weiter vorteilhafter Weise kann das Gehäuse eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbare Verschlusseinrichtung, vorzugsweise mit einer Klappe, und die Schleusenkammer einen korrespondierenden Durchgang aufweisen, sodass der Arbeitskörper durch die Verschlusseinrichtung und den Durchgang in die Schleusenkammer einbringbar ist.
  • Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann die Schleusenkammer in einem zu der Flüssigkeit gerichteten Endbereich einen zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbaren Schließmechanismus, vorzugsweise mit einer oder zwei Schleusenklappen, aufweisen. Der Schließmechanismus kann in weiter vorteilhafter Weise einen Strömungsdurchgang aufweisen, sodass in der Schließstellung ein Zufluss der Flüssigkeit mit vorzugsweise vorgebbarem Massenstrom in die Schleusenkammer ermöglicht ist.
  • Hinsichtlich der Vorteile der zuvor genannten Ausführungsformen der Vorrichtung zum Einbringen eines Arbeitskörpers in eine Flüssigkeit darf zur Vermeidung von Wiederholungen ebenfalls auf die vorangegangene Beschreibung einer entsprechend ausgestalteten Vorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung verwiesen werden.
  • Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lehre anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lehre anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
    • Fig. 1
    in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung,
    Fig. 2
    in einer schematischen Darstellung, vergrößert, einen Teil des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1,
    Fig. 3
    in einer schematischen Darstellung, vergrößert, einen Abschnitt der Eingabe des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1,
    Fig. 4
    in einer schematischen Darstellung, vergrößert, den Abschnitt aus Fig. 3 in einer nachfolgenden Betriebssituation und
    Fig. 5
    in einer schematischen Darstellung, vergrößert, den Abschnitt aus Fig. 4 in einer weiter nachfolgenden Betriebssituation.
  • Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum wechselseitigen Einbringen von Arbeitskörpern 7 in korrespondierende Flüssigkeitsbehälter zur Nutzung der Auftriebs- und Schwerkraft der Arbeitskörper 7 zur Erzeugung einer Drehbewegung, wobei die korrespondierenden Flüssigkeitsbehälter hier beispielhaft als zwei getrennte Behälter, Behälter 2 und Behälter 12 jeweils gefüllt mit der gleichen Flüssigkeit 1, ausgeführt sind.
  • In der Flüssigkeit 1 des Behälters 2 ist eine erste Auftriebs-Fördereinrichtung 3 mit umlaufenden Aufnahmeelementen 4 für in der Flüssigkeit 1 von einem unteren Bereich 5 der Flüssigkeit 1 in einen oberen Bereich 6 der Flüssigkeit auftreibende Arbeitskörper 7 angeordnet. Die Auftriebs-Fördereinrichtung 3 ragt dabei etwas über den oberen Pegel der Flüssigkeit 1 hinaus. Außerhalb und im Wesentlichen neben der Flüssigkeit 1 ist eine mit der ersten Auftriebs-Fördereinrichtung 3 wirkverbundene erste Schwerkraft-Fördereinrichtung 8 mit umlaufenden Aufnahmeelementen 9 für Arbeitskörper 7 angeordnet. Die Wirkverbindung zwischen der ersten Auftriebs-Fördereinrichtung 3 und der ersten Schwerkraft-Fördereinrichtung 8 erfolgt über einen Riemen 18 oder eine Kette, die eine endlose Umlaufbewegung der Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen 3 und 8 synchronisiert. Der Riemen 18 ist um entsprechende Achsen 19 geführt.
  • Ein in den oberen Bereich 6 aufgetriebener Arbeitskörper 7 wird von einem Aufnahmeelement 4 der ersten Auftriebs-Fördereinrichtung 3 mittels einer Ausgabe 10 zu einem Aufnahmeelement 9 der ersten Schwerkraft-Fördereinrichtung 8 bewegt, um einen Transport zum unteren Ende der Schwerkraft-Fördereinrichtung 8 zu ermöglichen. Die Ausgabe 10 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Rutsche ausgebildet, sodass ein Arbeitskörper 7 von einem Aufnahmeelement 4 zu einem Aufnahmeelement 9 rutschen oder rollen kann, d.h. diesen Weg ohne zusätzliche Hilfe nimmt. Nachdem der Arbeitskörper 7 von einem Aufnahmeelement 9 aufgenommen worden ist, treibt er die Schwerkraft-Fördereinrichtung 8 aufgrund der auf ihn einwirkenden Schwerkraft an und bewegt sich dabei zum unteren Ende der Schwerkraft-Fördereinrichtung 3.
  • Am unteren Ende der Schwerkraft-Fördereinrichtung 8 wird der Arbeitskörper 7 mittels einer Einbringvorrichtung 11 in den unteren Bereich 5 der Flüssigkeit 1 zur Aufnahme durch ein Aufnahmeelement 4 der ersten Auftriebs-Fördereinrichtung 3 und zum Auftreiben in der Flüssigkeit 1 eingebracht. Somit werden die erste Auftriebs-Fördereinrichtung 3 durch Auftrieb und die erste Schwerkraft-Fördereinrichtung 8 durch Schwerkraft drehangetrieben.
  • Um die für die effektive Funktion der Einbringvorrichtung 11 erforderliche Einschubarbeit des Arbeitskörpers 7 in den Behälter 2 deutlich zu reduzieren, wird ein zweiter, zum ersten Behälter 2 bau- und wirkgleicher Behälter 12 benötigt, der beabstandet zu diesem angeordnet ist. Der Behälter 12 ist ebenfalls mit der gleichen Flüssigkeit 1 gefüllt und weist den ersten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen 3, 8 entsprechende und in gleicher Weise aufgebaute und wirkverbundene zweite Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen 13 und 14 mit einer entsprechenden Ausgabe 15 und einer entsprechenden Einbringvorrichtung 16 für Arbeitskörper 7 auf. Die zweite Auftriebs-Fördereinrichtung 13 weist ebenfalls Aufnahmeelemente 4 auf. Die zweite Schwerkraft-Fördereinrichtung 14 weist entsprechende Aufnahmeelemente 9 auf. Eine Wirkverbindung zwischen der zweiten Auftriebs-Fördereinrichtung 13 und der zweiten Schwerkraft-Fördereinrichtung 14 ist ebenfalls mittels eines Riemens 18 hergestellt. Die Aufnahmeelemente 4 und 9 sind derart ausgeführt, dass sie die jeweilig ausgeführte Form der Arbeitskörper 7 vorteilhaft aufnehmen können.
  • Die Behälter 2 und 12 sind im Wesentlichen baugleich und idealerweise spiegelsymmetrisch angeordnet.
  • Zwischen dem ersten Behälter 2 und dem zweiten Behälter 12 ist ein die beiden Einbringvorrichtungen 11 und 16 durch eine Hin- und Herbewegung steuernder Antriebskolben 17 angeordnet, der ein abwechselndes Einbringen der Arbeitskörper 7 in die Flüssigkeit 1 des ersten Behälters 2 und in die Flüssigkeit 1 des zweiten Behälters 12 bewirkt. Diese Anordnung erlaubt die wechselseitige Nutzung des Wasserdrucks in den Behältern 2 und 12, der an den Schleusenkammern 23, den Schleusenklappen 27 sowie kurzzeitig während der Öffnung der Schleusenklappen 27 auch am Druckkolben 24 wirksam ist. Der Arbeitskörper 7 wird in die unteren Bereiche 5 der beiden Behälter 2 und 12 eingebracht.
  • Die Behälter 2, 12 sind über eine sich zwischen den Behältern 2, 12 erstreckende Leitung 20 strömungsverbunden, wobei die Leitung 20 unterhalb des Antriebskolbens 17 angeordnet ist und jeweils in den unteren Bereich 5 der Flüssigkeit 1 im ersten Behälter 2 und im zweiten Behälter 12 mündet. Dies hat zur Folge, dass die Pegelstände der Flüssigkeit 1 im ersten Behälter 2 und im zweiten Behälter 12 zu jedem Zeitpunkt der Kolbenbewegung des Antriebskolbens 17 gleich hoch sind.
  • Die Einbringvorrichtungen 11, 16 weisen jeweils eine Schleuse 21 mit einem Gehäuse 22 auf. In dem Gehäuse 22 ist eine Schleusenkammer 23 angeordnet, die über eine hydraulische oder auch mechanische Übersetzung mit dem Antriebskolben 17 verschiebbar ist. Die Schleusenkammer 23 nimmt den Arbeitskörper 7 während des Einbringens des Arbeitskörpers 7 in die Flüssigkeit 1 auf. Die Einbringvorrichtungen 11 und 16 sind quasi spiegelsymmetrisch zum Antriebskolben 17 ausgebildet, der sich in der Mitte zwischen den Einbringvorrichtungen 11 und 16 befindet. In den Schleusenkammern 23 ist jeweils ein relativ zu der jeweiligen Schleusenkammer 23 und ebenfalls mit dem Antriebskolben 17 verschiebbarer Druckkolben 24 angeordnet. Der Druckkolben 24 überträgt in erster Linie die Druckkraft der Flüssigkeit 1 im Behälter 2 und 12 auf die Hydraulikübersetzung. Im Konkreten erstreckt sich der Druckkolben 24 durch das Gehäuse 22 und in der in dem Gehäuse 22 angeordneten Schleusenkammer 23. Die in dem Gehäuse 22 verschiebbare Schleusenkammer 23 ist somit quasi zwischen dem Gehäuse 22 und dem Druckkolben 24 angeordnet.
  • Sowohl die Schleusenkammern 23 als auch die Druckkolben 24 sind jeweils über eine Kombination aus einer Hydraulik und einer Mechanik mit dem Antriebskolben 17 gekoppelt, wobei die Verschiebung der Schleusenkammer 23 und des Druckkolbens 24 in einem jeweiligen Gehäuse 22 mit unterschiedlicher Übersetzung/Untersetzung erfolgt. Mit anderen Worten legt die Schleusenammer 23 bei einer Hin- und Herbewegung im Gehäuse 22 eine weitere Strecke zurück als ein Druckkolben 24 bei dessen Hin- und Herbewegung relativ zum Gehäuse 22. Durch diese Wegdifferenz öffnet sich mit Verschieben der Schleusenkammer 23 relativ zum Druckkolben 24 hin zum Behälter 2 ein Hohlraum in der Schleusenkammer 23, in den sodann der Arbeitskörper 7 eingebracht werden kann.
  • Zwischen dem Antriebskolben 17 und den jeweiligen Gehäusen 22 erstreckt sich jeweils ein Hydraulikzylinder 26, in den sich die Kolbenstange 25 des jeweiligen Druckkolben 24 hinein erstreckt. Dieser Hydraulikzylinder 26 ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet und bildet einen Anschlag für eine zur Flüssigkeit 1 hin gerichtete Bewegung des Druckkolbens 24.
  • Die Gehäuse 22 weisen jeweils eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbare Verschlusseinrichtung 33 auf, vorzugsweise in Form einer Klappe. Des Weiteren weisen die Schleusenkammern 23 eine korrespondierende Durchgangsöffnung 38 auf, sodass der Arbeitskörper 7 durch die Verschlusseinrichtung 33 und die Durchgangsöffnung 38 in die jeweilige Schleusenkammer 23 einbringbar ist. Die Verschlusseinrichtung 33 befindet sich vorzugsweise in der Nähe der die Arbeitskörper 7 nach unten transportierenden Aufnahmeelemente 9 der Schwerkraft-Fördereinrichtungen 8 bzw. 14. Das Einbringen der Arbeitskörper 7 in die jeweilige Schleusenkammer 23 erfolgt in einer Betriebssituation, in der die Verschlusseinrichtung 33 des Gehäuses 22 geöffnet ist und die Schleusenkammer 23 in einer Verschiebeposition ist, in der die Durchgangsöffnung 38 der Schleusenkammer 23 mit einer durch die geöffnete Verschlusseinrichtung 33 gebildeten Öffnung des Gehäuses 22 fluchtet. In dieser Betriebssituation kann ein Arbeitskörper 7 von außerhalb des Gehäuses 22 in die Schleusenkammer 23 eingebracht werden.
  • Zum Ausbringen der Arbeitskörper 7 aus den Schleusenkammern 23 in den unteren Bereich 5 der Flüssigkeit 1 weisen die die Schleusenkammern 23 jeweils in einem zu der Flüssigkeit 1 gerichteten Endbereich der Schleusenkammern 23 einen zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbaren Schließmechanismus mit vorzugsweise zwei schwenkbaren Schleusenklappen 27 auf. Die Schleusenklappen 27 bilden in der Schließstellung eine Abdichtung der Schleusenkammer 23 gegen die Flüssigkeit 1. In dieser geschlossenen Stellung kann ein Arbeitskörper 7 in die Schleusenkammer 23 eingebracht werden. Die gesamte Druckkraft der Flüssigkeit 1 liegt bei geschlossener Schleusenklappe 27 auf der Schleusenkammer 23 an, der Druckkolben 24 ist dann nicht druckbeaufschlagt. Der die Schleusenklappen 27 aufweisende Schließmechanismus besitzt zusätzlich einen in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Durchgang 34, so dass in dieser Schließstellung ein Zufluss der Flüssigkeit 1 mit vorgebbarem Massenstrom in die jeweilige Schleusenkammer 23 ermöglicht ist. Durch diesen Durchgang 34 wird die Schleusenkammer 23 nach Einbringen des Arbeitskörpers 7 in die Schleusenkammer 23 und gegebenenfalls auch schon während und/oder kurz vor diesem Einbringen kontinuierlich mit der Flüssigkeit 1 gefüllt, sodass die Schleusenkammer 23 kurz vor dem Öffnen der Schleusenklappen 27 vollständig mit Flüssigkeit 1 gefüllt ist, ein Druckausgleich gegeben ist und hierdurch ein Verschwenken der Schleusenklappen 27 zum Öffnen der Schleusenkammer 23 und Ausbringen des Arbeitskörpers 7 in die Flüssigkeit 1 aufgrund des erfolgten Druckausgleichs zwischen Schleusenkammer 23 und unterem Bereich 5 des Behälters 2 ohne einen unerwünschten Druckstoß ermöglicht ist. Bei geöffneter Schleusenklappe 27 bewegt sich die Schleusenkammer 23 und der Druckkolben 24 vom unteren Bereich 5 der Flüssigkeit 1 und vom Arbeitskörper 7 weg, bis sich die Schleusenklappen 27 hinter dem Arbeitskörper 7 wieder schließen, sobald sie die Stirnfläche des Druckkolbens 24 erreicht haben. Nach Schließen der Schleusenklappen 27 werden sowohl Druckkolben 24 als auch Schleusenkammer 23 wieder in Richtung unterer Bereich 5 der Flüssigkeit 1 verschoben. Die Schleusenkammer 23 nimmt dabei den Arbeitskörper 7 mit in Richtung des unteren Bereich 5 des Behälters 2, da er sich vor den geschlossenen Schleusenklappen 27 befindet. Der Druckkolben 24 fährt bei dieser Verschiebung bis zu seinem Anschlagspunkt, den die Kolbenstangen 25 am Gehäuse 22 bilden. Da die Schleusenkammer 23 einen weiteren Weg als der Druckkolben 24 verschoben wird, entsteht in der Schleusenkammer 23 ein Hohlraum, in den danach ein weiterer Arbeitskörper 7 eingebracht werden kann. Hierdurch ist ein kontinuierliches Ausbringen und Einbringen von Arbeitskörpern 7 aus der Schleusenkammer 23 heraus in die Flüssigkeit 1 bzw. in die Schleusenkammer 23 hinein ermöglicht.
  • Der Arbeitskörper 7 wird während einer zur Flüssigkeit 1 hin gerichteten Bewegung der Schleusenkammer 23 in diese eingebracht. Ein Ausbringen des Arbeitskörpers 7 aus der Schleusenkammer 23 in die Flüssigkeit 1 erfolgt indirekt durch ein von der Flüssigkeit 1 weggerichtetes Verschieben der Schleusenkammer 23. In vorteilhafter Weise kann der obere Rand oder obere Bereich der Schleusenkammer 23 an dem zur Flüssigkeit 1 hingerichteten Ende der Schleusenkammer 23 - in Richtung Auftriebs-Fördereinrichtung 3 bzw. 13 - zumindest geringfügig schräg nach oben ausgebildet sein, so dass ein Arbeitskörper 7 aufgrund der auf ihn wirkenden Auftriebskraft sich aus der Schleusenkammer 23 raus zur Auftriebs-Fördereinrichtung 3 bzw. 13 hinbewegt. Nachdem Schleusenkammer 23 und Druckkolben 24 weit genug vom Arbeitskörper 7 weggefahren sind, schließen sich erneut die Schleusenklappen 27. In der am weitesten von der Flüssigkeit 1 weggerichteten Position der Schleusenkammer 23 befindet sich der Druckkolben 24 im Bereich der Schleusenklappen 27 oder in direkter Anlage an die Schleusenklappen 27, die sich in dieser Betriebssituation in der Schließstellung befinden. Anschließend wird die Schleusenkammer 23 mittels des Antriebskolbens 17 sowie kraftunterstützt durch die Druckkraft des zweiten, gegenüberliegenden Behälters wieder zur Flüssigkeit 1 hinbewegt, wobei während dieser Bewegung das Einbringen eines neuen Arbeitskörpers 7 in die Schleusenkammer 23 erfolgt. Das Einbringen des Arbeitskörpers 7 in die Schleusenkammer 23 erfolgt jeweils zu dem Zeitpunkt, zu dem sich in der Schleusenkammer 23 ein ausreichend großer Raum durch Relativverschiebung der Schleusenkammer 23 gegenüber dem Druckkolben 24 gebildet hat und ist abgeschlossen, wenn sich die Schleusenkammer 23 in der am nächsten zu der Flüssigkeit 1 hin gerichteten Verschiebeposition befindet. In dieser Position ist der Druckkolben 24 maximal weit von dem von der Flüssigkeit 1 weggerichteten Ende der Schleusenkammer 23 entfernt.
  • Das anschließende von der Flüssigkeit 1 weggerichtete Bewegen der Schleusenkammer 23 erfolgt zunächst bei unbewegtem Druckkolben 24, sodass der in der Schleusenkammer 23 befindliche Arbeitskörper 7 mittels stehenden Druckkolbens 24 in Richtung der Schleusenklappen 27 relativ zu der sich verschiebenden Schleusenkammer 23 bewegt wird. Somit bewegt sich der in der Schleusenkammer befindliche Arbeitskörper 7 während des beschriebenen Vorganges im Inertialsystem nicht. Während dieser von der Flüssigkeit 1 weggerichteten Bewegung der Schleusenkammer 23 erfolgt ein Einströmen von Flüssigkeit 1 durch den Durchgang 34 des Schließmechanismus.
  • Nach vollständiger Befüllung der Schleusenkammer 23 mit Flüssigkeit 1 öffnet sich die Schleusenklappe 27 und die Schleusenkammer 23 sowie der Druckkolben 24 bewegen sich wieder vom unteren Bereich 5 der Flüssigkeit 1 weg. Nach Schließen der Schleusenklappe 27 ist der Arbeitskörper 1 aus der Schleuse ausgebracht. Zu diesem Zeitpunkt steht der Druckkolben 24 mit seiner Stirnfläche an der Schleusenklappe 27 an. Es erfolgt die erneute Hohlraumbildung innerhalb der Schleusenkammer 23 dadurch, dass die Schleusenkammer 23 bei geschlossener Schleusenklappe 27 wieder in Richtung des unteren Bereichs 5 der Flüssigkeit 1 verschoben wird und der Druckkolben 24 diesen Weg bis zu seinem Anschlag macht.
  • Der Antriebskolben, als Teil der Antriebseinheit 17, wird mittels einer externen Energiequelle, vorzugsweise eines Elektromotors, zur Steuerung der Einbringvorrichtungen 11 und 16 hin- und herbewegt. Dabei bewirkt die mittels einer Hydraulik und Mechanik erfolgte Kopplung der Einbringvorrichtungen 11 und 16 mit dem Antriebskolben und genauer gesagt der Schleusenkammern 23 und der Druckkolben 24 mit dem Antriebskolben, dass das Verschieben der Schleusenkammer 23 zu den jeweiligen Behältern 2 und 12, das gegen den durch die Flüssigkeit 1 in den Behältern 2 und 12 erzeugten Flüssigkeitsdruck erfolgt, aufgrund des von der Flüssigkeit 1 im jeweils anderen Behälter erzeugten Flüssigkeitsdrucks erleichtert und unterstützt wird, der über die gesamte Mechanik und Hydraulik übertragen wird. Die vom Elektromotor des Antriebskolbens aufzubringende Kraft, um die Schleusenkammer 23 in Richtung einer Flüssigkeit 1 zu verschieben, ist daher wesentlich geringer als bei einer Anordnung mit nur einem Behälter 2 und ohne einen korrespondierenden zweiten Behälter 12. Mit anderen Worten wird bei dem alternierenden Einbringen von Auftriebsköpern 7 in die beiden Behälter 2 und 12 - aufgrund der über den Antriebskolben und die zugehörige mechanische und hydraulische Übersetzung vorliegende Kopplung der Schleusenkammern 23 und Druckkolben 24 beider Einbringvorrichtungen 11 und 16 - bei jedem Einbringen eines Arbeitskörpers 7 in die Flüssigkeit 1 der Behälter 2 und 12 eine Unterstützung des Einbringens und des Bewegens der Schleusenkammer 23 und des Druckkolbens 24 aufgrund des Flüssigkeitsdrucks der Flüssigkeit 1 im jeweils anderen Behälter 2 oder 12 bewirkt.
  • Fig. 2 zeigt in einer schematischen und vergrößerten Darstellung einen Ausschnitt der Vorrichtung aus Fig. 1, wobei der Ausschnitt den Behälter 2 umfasst. Grundsätzlich darf zur näheren Erläuterung der Fig. 2 zur Vermeidung von Wiederholungen auf die detaillierte Beschreibung der Fig. 1 verwiesen werden. Neben den dort bereits beschriebenen Bauelementen und Funktionen zeigt Fig. 2 die Kopplung des Antriebskolbens 17 mit der Schleusenkammer 23 und dem Druckkolben 24 über eine Hydraulikflüssigkeit 28 und eine Anordnung aus einem großen Außenkolben 29 mit einem darin verschiebbaren kleineren Innenkolben 30. Des Weiteren weist die Vorrichtung ein Schieber 31 auf, der einen Anschlag für eine von der Flüssigkeit 1 weggerichtete Bewegung des Innenkolbens 30 bildet.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen die Schleusenkammer 23 in ihrer am weitesten zu der Flüssigkeit 1 hin verschobenen Position. Des Weiteren ist auch der Druckkolben 24 in Fig. 1 und Fig. 2 in seiner relativ zur Flüssigkeit 1 nächsten Verschiebeposition bewegt. Entsprechend ist der in Fig. 1 gezeigte Druckkolben 24 und die in Fig. 1 gezeigte Schleusenkammer 23 der Einbringvorrichtung 16 des zweiten Behälters 12 in dieser Betriebssituation in der von der Flüssigkeit 1 des Behälters 12 am weitesten entfernten Position.
  • Die Fig. 3 bis 5 zeigen in einer vergrößerten Darstellung die Einbringvorrichtung 11 des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1 in verschiedenen Betriebssituationen. Fig. 3 zeigt die Betriebssituation gemäß den Fig. 1 und 2. Dabei sind die Schleusenkammer 23 und der Druckkolben 24 in ihrer relativ zum Gehäuse 22 am weitesten ausgerückten Position, d.h. der Flüssigkeit 1 des Behälters 2 am nächsten. In dieser Betriebssituation befindet sich ein Arbeitskörper 7 bereits direkt vor den wieder geschlossenen Schleusenklappen 27 in der Flüssigkeit 1 und befindet sich ein weiterer Arbeitskörper 7 gerade vollständig in der Schleusenkammer 23, wobei er direkt vor dem Druckkolben 24 positioniert ist. In Fig. 3 ist die Situation gezeigt, zu der einerseits die Verschlusseinrichtung 33 in Form einer Klappe des Gehäuses 22 geöffnet ist und andererseits die Durchgangsöffnung 38 in der Schleusenkammer 23 für den Arbeitskörper 7 sich in fluchtender Position befinden und somit ein Arbeitskörper 7 in die Schleusenkammer 23 eingebracht werden kann. Sowohl die Verschlusseinrichtung 33 als auch die Durchgangsöffnung 38 sind in den Fig. 1 und 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
  • In den Fig. 3 bis 5 ist des Weiteren der Bereich zwischen dem Antriebskolben und dem Gehäuse 22 in seinem Aufbau gut erkennbar. Dieser Bereich weist einerseits mechanische Komponenten und andererseits drei getrennte Kammern auf, die jede mit einer Hydraulikflüssigkeit 28 gefüllt ist, um Kräfte von dem Antriebskolben auf die Schleusenkammer 23 und den Druckkolben 24 zu übertragen. Im Konkreten sind im Hydraulikzylinder 26 zwei der mit einer Hydraulikflüssigkeit 28 gefüllten Kammern ausgebildet. Dabei ist eine im Wesentlichen zylinderförmige innere Kammer 35 von einer zweiten äußeren Kammer 36 umgeben, die vorzugsweise ebenfalls eine Zylinderform aufweist. Mit der äußeren Kammer 36 ist ein Außenkolben 29 mit seiner Kolbenstange 39 in Wirkverbindung, während am anderen Ende der äußeren Kammer 36 die Kolbenstange 25 des Druckkolbens 24 angrenzt. Die Wirkflächen der Kolbenstangen 39 und 25 bezüglich der äußeren Kammer 36 sind unveränderlich, während die Wirkfläche der inneren Kammer 35 auf der Seite des Arbeitskolbens 17 hydraulisch übersetzt werden kann. Um die Relativbewegung Druckkolbens 24 zur Schleusenkammer 23 zu realisieren, muss die Wirkfläche der inneren Kammer 35 auf der Seite des Arbeitskolbens 17 derart übersetzt werden, dass die Wirkfläche den Innenkolben 30 und einen Teil des Außenkolbens 29 umfasst. Dabei verschieben sich sowohl der Druckkolben 24 als auch die Schleusenkammer 23, jedoch durch die hydraulische Übersetzung unterschiedlich schnell - dies gilt für beide Richtungen. Soll die Schleusenkammer 23 weiter in Richtung der Flüssigkeitssäule verschoben werden nachdem der Druckkolben 24 seinen Anschlag erreicht hat, dann bildet auf der Seite des Arbeitskolbens 17 nur der Innenkolben 30 die Wirkfläche für die Hydraulikkammer 35. Auf der anderen Seite der inneren Kammer 35 ist die Hydraulikflüssigkeit 28 mit der Kolbenstange 32 der Schleusenkammer 23 in Kontakt
  • Zwischen dem Außenkolben 29 und dem Antriebskolben ist eine weitere mit Hydraulikflüssigkeit 28 gefüllte erste Kammer 37 ausgebildet, in die an einem vorgebbaren Abschnitt des Außenkolbens 29 ein Schieber 31 eingefahren werden kann, der beim Einfahren den Innenkolben 30 und den Außenkolben 29 kräftewirksam verbindet, nämlich im Sinne einer Zwangskopplung. Bei geschlossenem Schieber 31 verschieben sich Innenkolben 30 und Außenkolben 29 gemeinsam. Der Scheiber 31 wird dann eingefahren, wenn der Innenkolben 30 vollständig in den Außenkolben 29 eingefahren ist. Bei Verschieben in Richtung Arbeitskolben 17 sind sowohl Druckkolben 24 als auch Schleusenkammer 23 durch die Flüssigkeit 1 druckbeaufschlagt, während beim Verschieben in Richtung Flüssigkeitssäule 1 nur die Schleusenkammer 23 mit Druck beaufschlagt ist.
  • Die Fig. 4 zeigt einen dem Betriebszustand der Fig. 3 nachfolgenden Betriebszustand, in dem die Schleusenkammer 23 von der Flüssigkeit 1 weg in etwa zur Hälfte in das Gehäuse 22 eingerückt ist. Der Druckkolben 24 hat sich während dieses Einrückvorgangs noch nicht relativ zum stillstehenden Gehäuse 22 sondern nur relativ zur Schleusenkammer 23 bewegt. Dadurch steht der Arbeitskörper 7 nun direkt vor der noch geschlossenen Schleusenklappe 27. Sowohl der Kolbenstange 32 der Schleusenkammer 23 als auch der Innenkolben 30 sind hierdurch ebenfalls in Richtung Antriebskolben bewegt worden, wobei auch der Antriebskolben eine jedoch aufgrund der Übersetzung kleinere Wegstrecke vom Behälter 2 weg zurückgelegt hat. In diesem Zustand ist der Schieber 31 geschlossen, wobei sich der Innenkolben 30 lediglich bis zu dem Schieber 31 in Richtung Antriebskolben bewegt.
  • Bei dem in Fig. 5 gezeigten noch späteren Betriebszustand ist die Schleusenkammer 23 vollständig in das Gehäuse 22 eingerückt, wobei sich zwischen den Betriebszuständen gemäß Fig. 4 und gemäß Fig. 5 die Schleusenklappen 27 kurzzeitig zum Ausbringen des Arbeitskörpers 7 geöffnet und danach wieder geschlossen haben. Folglich befindet sich der Arbeitskörper 7 nunmehr außerhalb der Kammer 23, zunächst direkt vor den Schleusenklappen 27 und alsbald im unteren Bereich 5 des Behälters 2. Gleichzeitig hat sich der Druckkolben 24 weiter relativ zur Schleusenkammer 23 bis hin zu den Schleusenklappen 27 bewegt. Gleichzeitig hat sich der Druckkolben 24 relativ zum Gehäuse 22 geringfügig in Richtung des Antriebskolbens bewegt. Dies ist an den beiden Enden der Kolbenstangen 25 des Druckkolbens 24 erkennbar, die sich von dem Gehäuse 22 in Richtung Antriebskolben wegbewegt haben. Mit der Bewegung der Schleusenkammer 23 hat sich auch die Kolbenstange 32 der Schleusenkammer 23 weiter zum Antriebskolben hin bewegt. Gleichzeitig bewegt sich der Außenkolben 29 mit gleicher Wegstrecke wie der Druckkolben 24 in Richtung zum Antriebskolben.
  • In dem in Fig. 5 gezeigten Betriebszustand mit vollständig in das Gehäuse 22 eingerückter Schleusenkammer 23, befindet sich die Schleusenkammer 23 der Einbringvorrichtung 16 des zweiten Behälters 12 in ihrer am weitesten ausgerückten und damit zur Flüssigkeit 1 des Behälters 12 hingerichteten Position. Während des alternierenden Einbringens der Arbeitskörper 7 in die Schleusenkammern 23 der Einbringvorrichtungen 11 und 16 bewegen sich die Schleusenkammern 23 abwechselnd zwischen einer aus den Gehäusen 22 ausgerückten Position in eine in die Gehäuse 22 eingerückte Position. In entsprechender Weise bewegt sich der Antriebskolben zwischen den Behältern 2 und 12 hin und her.
  • Kurz zusammengefasst kann die wesentliche Funktionsweise der Anlage, entsprechend der oben dargelegten einzelnen Betriebszustände, wie folgt beschrieben werden:
    Die beiden spiegelsymmetrisch angeordneten Einbringvorrichtungen sind derart konstruktiv ausgeführt und über eine Hydraulik verbunden, dass Schleusenkammer und Druckkolben sowohl Hin- und Herbewegungen als auch Relativbewegungen zueinander ausführen, die es letztlich ermöglichen, die Arbeitskörper nach erfolgtem Druckausgleich während des Verschiebens und nach Öffnen der Schleusenklappen in die Flüssigkeit einbringen zu können. Dieser Arbeitsvorgang wird unterstützt durch die geschickt übersetzte Druckkraft der jeweils korrespondierenden Flüssigkeitssäule, die an der spiegelsymmetrisch angeordneten anderen Einbringvorrichtung, im Besonderen an deren Schleusenkammer, Schleusenklappen falls geschlossen und Druckkolben falls geöffnet anliegt, sowie weiterhin unterstützt durch einen extern motorisch angetriebenen Arbeitskolben.
  • Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen und des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
  • Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Flüssigkeit, Flüssigkeitssäule
    2
    erster Behälter
    3
    erste Auftriebs-Fördereinrichtung
    4
    Aufnahmeelement
    5
    unterer Bereich
    6
    oberer Bereich
    7
    Arbeitskörper
    8
    erste Schwerkraft-Fördereinrichtung
    9
    Aufnahmeelement
    10
    Ausgabe
    11
    Einbringvorrichtung
    12
    zweiter Behälter
    13
    zweite Auftriebs-Fördereinrichtung
    14
    zweite Schwerkraft-Fördereinrichtung
    15
    Ausgabe
    16
    Einbringvorrichtung
    17
    Antriebseinheit, Antriebskolben
    18
    Riemen
    19
    Achse
    20
    Leitung
    21
    Schleuse
    22
    Gehäuse
    23
    Schleusenkammer
    24
    Druckkolben
    25
    Kolbenstange des Druckkolbens
    26
    Hydraulikzylinder
    27
    Schleusenklappe
    28
    Hydraulikflüssigkeit
    29
    Außenkolben
    30
    Innenkolben
    31
    Schieber
    32
    Kolbenstange der Schleusenkammer
    33
    Verschlusseinrichtung, Klappe
    34
    Durchgang der Schleusenklappe
    35
    Innere Kammer des Hydraulikzylinders
    36
    äußere Kammer des Hydraulikzylinders
    37
    erste Kammer des Hydraulikzylinders
    38
    Durchgangsöffnung der Schleusenkammer
    39
    Kolbenstange des Außenkolbens

Claims (6)

  1. Vorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung mit einem mit einer Flüssigkeit (1) gefüllten ersten Behälter (2), wobei in der Flüssigkeit (1) eine erste Auftriebs-Fördereinrichtung (3) mit umlaufenden Aufnahmeelementen (4) für in der Flüssigkeit (1) von einem unteren Bereich (5) der Flüssigkeit (1) in einen oberen Bereich (6) der Flüssigkeit (1) auftreibende Arbeitskörper (7) angeordnet ist, wobei außerhalb der Flüssigkeit (1) eine mit der ersten Auftriebs-Fördereinrichtung (3) wirkverbundene erste Schwerkraft-Fördereinrichtung (8) mit umlaufenden Aufnahmeelementen (9) für Arbeitskörper (7) angeordnet ist und wobei ein in den oberen Bereich (6) aufgetriebener Arbeitskörper (7) von einem Aufnahmeelement (4) der ersten Auftriebs-Fördereinrichtung (3) mittels einer Ausgabe (10) zu einem Aufnahmeelement (9) der ersten Schwerkraft-Fördereinrichtung (8) für einen Transport zum unteren Bereich (5) der Flüssigkeit (1) bewegt wird, wo der Arbeitskörper (7) mittels einer Einbringvorrichtung (11) in den unteren Bereich (5) der Flüssigkeit (1) zur Aufnahme durch ein Aufnahmeelement (4) der ersten Auftriebs-Fördereinrichtung (3) und zum Auftreiben in der Flüssigkeit (1) eingebracht wird, sodass die ersten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen (3, 8) durch Auftrieb und Schwerkraft drehangetrieben werden,
    wobei
    von dem ersten Behälter (2) beabstandet ein ebenfalls mit Flüssigkeit (1) gefüllter zweiter Behälter (12) mit den ersten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen (3, 8) entsprechenden und in gleicher Weise wirkverbundenen zweiten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen (13, 14) und mit einer entsprechenden Ausgabe (15) und einer entsprechenden Einbringvorrichtung (16) für Arbeitskörper (7) angeordnet ist, sodass die zweiten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen (13, 14) in gleicher Weise wie die ersten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen (3, 8) durch Auftrieb und Schwerkraft drehangetrieben werden, und dass zwischen dem ersten (2) und dem zweiten Behälter (12) eine die beiden Einbringvorrichtungen (11, 16) durch eine Hin- und Herbewegung steuernde Antriebseinheit (17), insbesondere mit einem Antriebskolben, für ein abwechselndes Einbringen der Arbeitskörper (7) in die Flüssigkeit (1) des ersten Behälters (2) und in die Flüssigkeit (1) des zweiten Behälters (12) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Behälter (2, 12) über eine sich zwischen den Behältern (2, 12) erstreckende Leitung (20) strömungsverbunden sind, wobei vorzugsweise die Leitung (20) jeweils in den unteren Bereich (5) der Flüssigkeit (1) mündet und wobei weiter vorzugsweise die Leitung (20) unterhalb der Antriebseinheit (17) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einbringvorrichtungen (11, 16) jeweils eine Schleuse (21) mit einem Gehäuse (22) und mit einer in dem Gehäuse (22) angeordneten und mit der Antriebseinheit (17) in dem Gehäuse (22) verschiebbaren Schleusenkammer (23) aufweisen, die den Arbeitskörper (7) während des Einbringens des Arbeitskörpers (7) in die Flüssigkeit (1) aufnimmt,
    wobei beide Schleusenkammern (23) mit der Antriebseinheit (17) jeweils über eine Hydraulik und/oder Mechanik gekoppelt sein können und/oder
    wobei in den Schleusenkammern (23) jeweils ein relativ zu der jeweiligen Schleusenkammer (23) und ebenfalls mit der Antriebseinheit (17) verschiebbarer Druckkolben (24) angeordnet sein können,
    wobei beide Druckkolben (24) mit der Antriebseinheit (17) jeweils über eine Hydraulik und/oder Mechanik gekoppelt sein können, und/oder
    wobei eine sich jeweils außerhalb der Schleusenkammern (23) erstreckende Kolbenstange (25) der Druckkolben (24) jeweils in einem vorzugsweise eine Hin- und Herbewegung des Druckkolbens (24) begrenzenden - vorzugsweise zylinderförmigen - Gehäusebereich (26) angeordnet ist und/oder
    wobei die Gehäuse (22) jeweils eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbare Verschlusseinrichtung, vorzugsweise mit einer Klappe, und die Schleusenkammern (23) eine korrespondierenden Durchgangsöffnung aufweisen, sodass der Arbeitskörper (7) durch die Verschlusseinrichtung und den Durchgang in die jeweilige Schleusenkammer (23) einbringbar ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Schleusenkammern (23) jeweils in einem zu der Flüssigkeit (1) gerichteten Endbereich einen zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbaren Schließmechanismus, vorzugsweise mit einer oder zwei Schleusenklappen (27), aufweisen,
    wobei der Schließmechanismus einen Durchgang (34) aufweist, sodass in der Schließstellung ein Zufluss der Flüssigkeit (1) mit vorzugsweise vorgebbarem Massenstrom in die jeweilige Schleusenkammer (23) ermöglicht ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Antriebseinheit (17) mittels eines Motors, vorzugsweise eines Elektromotors, hin- und herbewegbar ist und/oder
    dass die Arbeitskörper (7), vorzugsweise tonnenförmig oder kugelförmig, aus einem Vollmaterial oder hohl ausgebildet sind.
  6. Verfahren zur Erzeugung einer Drehbewegung, insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem mit einer Flüssigkeit (1) gefüllten ersten Behälter (2), wobei in der Flüssigkeit (1) eine erste Auftriebs-Fördereinrichtung (3) mit umlaufenden Aufnahmeelementen (4) für in der Flüssigkeit (1) von einem unteren Bereich (5) der Flüssigkeit (1) in einen oberen Bereich (6) der Flüssigkeit (1) auftreibende Arbeitskörper (7) angeordnet ist, wobei außerhalb der Flüssigkeit (1) eine mit der ersten Auftriebs-Fördereinrichtung (3) wirkverbundene erste Schwerkraft-Fördereinrichtung (8) mit umlaufenden Aufnahmeelementen (9) für Arbeitskörper (7) angeordnet ist und wobei ein in den oberen Bereich (6) aufgetriebener Arbeitskörper (7) von einem Aufnahmeelement (4) der ersten Auftriebs-Fördereinrichtung (3) mittels einer Ausgabe (10) zu einem Aufnahmeelement (9) der ersten Schwerkraft-Fördereinrichtung (8) für einen Transport zum unteren Bereich (5) der Flüssigkeit (1) bewegt wird, wo der Arbeitskörper (7) mittels einer Einbringvorrichtung (11) in den unteren Bereich (5) der Flüssigkeit (1) zur Aufnahme durch ein Aufnahmeelement (4) der ersten Auftriebs-Fördereinrichtung (3) und zum Auftreiben in der Flüssigkeit (1) eingebracht wird, sodass die ersten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen (3, 8) durch Auftrieb und Schwerkraft drehangetrieben werden,
    wobei
    von dem ersten Behälter (2) beabstandet ein ebenfalls mit Flüssigkeit (1) gefüllter zweiter Behälter (12) mit den ersten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen (3, 8) entsprechenden und in gleicher Weise wirkverbundenen zweiten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen (13, 14) und mit einer entsprechenden Ausgabe (15) und einer entsprechenden Eingabe (16) für Arbeitskörper (7) angeordnet wird, sodass die zweiten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen (13, 14) in gleicher Weise wie die ersten Auftriebs- und Schwerkraft-Fördereinrichtungen (3, 8) durch Auftrieb und Schwerkraft drehangetrieben werden, und dass die beiden Einbringvorrichtungen (11, 16) durch eine Hin- und Herbewegung einer zwischen dem ersten (2) und dem zweiten Behälter (12) angeordneten Antriebseinheit (17), insbesondere mit einem Antriebskolben, für ein abwechselndes Einbringen der Arbeitskörper (7) in die Flüssigkeit (1) des ersten Behälters (2) und in die Flüssigkeit (1) des zweiten Behälters (12) gesteuert werden.
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