EP3296562B1 - Verfahren zur erzeugung einer drehbewegung - Google Patents

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EP3296562B1
EP3296562B1 EP17195852.3A EP17195852A EP3296562B1 EP 3296562 B1 EP3296562 B1 EP 3296562B1 EP 17195852 A EP17195852 A EP 17195852A EP 3296562 B1 EP3296562 B1 EP 3296562B1
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EP
European Patent Office
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liquid
piston
lock chamber
lock
working body
Prior art date
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EP17195852.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3296562A1 (de
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Zeki Akbayir
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Akbayir Holding Ug
Original Assignee
Akbayir Holding Ug
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Priority to SI201531236T priority patent/SI3296562T1/sl
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Priority to PL17195852T priority patent/PL3296562T3/pl
Priority to HUE17195852A priority patent/HUE050385T2/hu
Priority to RS20200677A priority patent/RS60380B1/sr
Priority to EP17195852.3A priority patent/EP3296562B1/de
Priority to ES17195852T priority patent/ES2797250T3/es
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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
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • 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 generating a rotary movement, wherein working bodies are introduced into communicating liquid columns by means of insertion devices that are aligned with respect to one another against the water pressure, in such a way that the force / energy required for the introduction into the one liquid column is partly from one of the other liquid column resulting force / energy is compensated.
  • a device and a method for generating a rotary movement of the type mentioned at the outset are known US 2009/0309373 known. Furthermore, an apparatus and a method for generating a rotary movement, but only for a single container, are made DE 39 09 154 C2 known.
  • a buoyancy conveyor 3 is arranged in a container 1 which is filled with a liquid 2.
  • the buoyancy conveying device 3 has circumferential receiving elements 7 for working bodies 9 which float in the liquid from a lower area of the liquid into an upper area of the liquid.
  • a gravity conveyor device 19 with circumferential receiving elements 23 for working bodies 9 is arranged that is operatively connected to the buoyancy conveyor device 3.
  • a working body 9 driven into the upper region of the liquid 2 is moved from a receiving element 7 of the buoyancy conveying device 3 by means of an output 10, 11 to a receiving element 23 of the gravity conveying device 19 for transport to the lower area of the liquid 2.
  • the working body 9 is introduced by means of an input 13 into the lower region of the liquid 2 for reception by a receiving element 7 of the buoyancy conveying device 3 and for buoyancy in the liquid 2, so that the buoyancy conveying device by buoyancy and the gravity conveying device by gravity be driven by rotation.
  • the input 13 is designed as a lock with two lock doors 14 and 15, a working body 9 being moved through the lock door 15 into a lock chamber by means of a piston 25 running in a cylinder 24. From there, the working body 9 passes through the lock door 14 into the lower region of the liquid 2.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method for generating a rotary movement of the type mentioned at the outset, according to which the generation of a rotary movement is made possible by the efficient introduction of working bodies into a liquid with structurally simple means.
  • the method according to claim 1 is further developed in that, via a hydraulic and / or mechanical connection, preferably the inner regions or inner sides, the insertion devices support the necessary insertion work against the potential energy of the liquid column assigned to the opposite insertion device and / or is minimized.
  • a further preferred embodiment is characterized in that cavities are introduced against the applied liquid pressure of a liquid column by supplying energy.
  • two insertion devices are aligned mirror-symmetrically to one another.
  • a device for introducing a working body into a liquid in particular for producing a rotary movement, can be equipped with an introduction device which can be controlled by means of a drive piston, the introduction device having a lock with a housing and with one arranged in the housing and with the drive piston in the housing has displaceable chamber which receives the working body during the introduction of the working body into the liquid.
  • the coupling of the containers takes place via a drive unit which moves back and forth between the first and the second container and which the insertion devices of the first and the second container for alternating introduction of the working bodies into the liquid of the first container on the one hand and into the liquid of the controls the second container.
  • a drive unit which moves back and forth between the first and the second container and which the insertion devices of the first and the second container for alternating introduction of the working bodies into the liquid of the first container on the one hand and into the liquid of the controls the second container.
  • the drive unit brings about the introduction of a working body into the first container during a forward movement and the introduction of a working body into the second container during a moving movement.
  • 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 open into the lower area 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 holds the working body while the working body is being introduced into the liquid .
  • the lock chamber can be moved between a retracted position, i.e. by means of the hydraulics and the drive piston. towards the hydraulics, and an advanced position, i.e. in the lower region of the liquid column protruding position.
  • both lock chambers can each be coupled to the drive piston via a hydraulic and / or mechanical system.
  • the back and forth movement of the drive piston results in a correspondingly translated displacement of the lock chambers in the lock housings.
  • the other lock chamber is simultaneously moved away from the liquid of the other container and vice versa.
  • the lock chambers are thus moved in the housings, through which an alternating introduction of the working body into the liquid of the first container and into the liquid of the second container is effected.
  • a pressure piston which can be displaced 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 that of the lock chamber.
  • the movement of the working body takes place by transporting it in the respectively active lock chamber.
  • both pressure pistons and both lock chambers can each be coupled to the drive piston via a hydraulic and / or mechanical system.
  • the coupling of the pressure piston and the lock chamber to the drive piston and the movement transmitted by the movement of the drive piston to the lock chambers and the pressure piston can each take place with different reduction ratios / ratios.
  • the stroke of the movement of the lock chambers can be greater than the stroke of the movement of the pressure pistons and they can therefore perform a relative movement.
  • the displacement movement of the lock chambers in the respective housing can be limited at least at one end of the housing by the interior space formed by the respective housing.
  • the lock chamber can move away from the liquid up to a housing end, which serves as a stop for the movement of the lock chamber in the housing.
  • a part of the pressure piston which extends outside the lock chambers can be arranged in a housing area which preferably limits 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 area of the housing receiving the lock chamber and the housing area receiving the section of the pressure pistons can preferably be cylindrical.
  • the housings can each have a locking device that can be moved between a closed position and an open position, preferably designed as a flap, and the lock chambers can have a corresponding passage, so that the working body can pass through the locking device and the passage in the Lock chamber can be inserted into the respective lock chamber.
  • Controls of the locking device and the lock chambers can be coordinated in such a way that the locking device assumes its open position at exactly the point in time at which the passage of the lock chamber is in the area of the locking device. At this point, there is already liquid inside the lock chamber, but only so much that the working body can easily get through the closure device and the passage into the interior of the lock chamber.
  • the lock chambers can each have a closing mechanism that can be moved between a closed position and an open position, preferably with one or two lock flaps, in an end region directed towards the liquid.
  • the locking mechanism can be controlled in such a way that it goes into the open position at the exact time when a working body has been moved into the area of the locking mechanism.
  • the lock chamber can be opened and thus the working body can be brought out of the lock chamber.
  • the discharge takes place indirectly, in the sense that the working body is already in the lower region of the liquid immediately after pressure equalization in the lock chamber and the subsequent opening of the lock flaps.
  • the lock chamber then moves away from the container and the lower area of the liquid until the lock flaps behind the working body can close again on the side of the working body facing away from the liquid column at the front of the pressure piston.
  • the working body is thus outside the lock in the lower area of the liquid in the container.
  • the lock chamber While the lock chamber is being moved back until the lock flaps are closed, the full pressure of the liquid column is also applied to the pressure piston, which thus briefly transfers the pressure force to the hydraulics and shifts in the direction of the insertion device opposite.
  • the locking mechanism can be in the closed position in order to enable the working body and then possibly liquid to be introduced safely into the lock chamber.
  • the locking mechanism can have a passage, so that in the closed position the liquid can flow from the respective container with a preferably predeterminable mass flow into the respective lock chamber.
  • the mass flow can be predetermined, for example, by the suitable selection of the size of a through opening by the closing mechanism.
  • the passage allows liquid to enter the chamber in a controlled manner when the locking mechanism is in the closed position.
  • a chamber emptied for introducing a working body into the chamber can hereby be filled continuously in a suitable manner in order to then enable the working body to be easily removed from the lock chamber into the liquid of the container after the closing mechanism has been opened.
  • the drive piston can be moved back and forth by means of a motor, preferably an electric motor.
  • a motor-driven drive piston reproducibly achieves operating positions of the drive piston and the inputs caused by the back and forth movement of the drive piston.
  • the working bodies can be made of a solid material or also hollow. With a view to a safe movement of the working bodies both in the area of the conveying devices and in the area of the dispensing and introducing devices, the working bodies can be made barrel-shaped. Alternatively, the working bodies can be spherical. Other shapes are also conceivable.
  • the device for introducing a working body into a liquid has an introduction device which can be controlled by means of a drive piston, the introduction device having a lock with a housing and with a lock chamber arranged in the housing and displaceable with the drive piston in the housing and which has the working body during the introduction of the working body in the liquid.
  • a pressure piston which can be displaced relative to the lock chamber and also with the drive piston can be arranged in the lock chamber, preferably a section of the pressure piston extending outside the lock chamber in a preferably cylindrical shape which limits a reciprocating movement of the pressure piston.
  • Housing area is arranged.
  • the housing can have a closure device that can be moved between a closed position and an open position, preferably with a flap, and the lock chamber can have a corresponding passage, so that the working body can be introduced into the lock chamber through the closure device and the passage.
  • the lock chamber can have a closing mechanism which can be moved between a closed position and an open position, preferably with one or two lock flaps, in an end region directed towards the liquid.
  • the locking mechanism can advantageously have a flow passage, so that in the closed position an inflow of the liquid with a preferably predeterminable mass flow into the lock chamber is made possible.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a device for the mutual introduction of working bodies 7 into corresponding liquid containers for using the buoyancy and gravity of the working bodies 7 to generate a rotary movement, the corresponding liquid containers here, for example, as two separate containers, container 2 and container 12 each filled with the same liquid 1, are executed.
  • a first buoyancy conveying device 3 Arranged in the liquid 1 of the container 2 is a first buoyancy conveying device 3 with circumferential receiving elements 4 for working bodies 7 which float in the liquid 1 from a lower area 5 of the liquid 1 into an upper area 6 of the liquid.
  • the buoyancy conveyor 3 projects slightly above the upper level of the liquid 1.
  • a first gravity conveyor 8 which is operatively connected to the first buoyancy conveyor 3 and has 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 orbital movement of the buoyancy and gravity conveyors 3 and 8.
  • the belt 18 is guided about corresponding axes 19.
  • a working body 7 which is driven into the upper region 6 is moved from a receiving element 4 of the first buoyancy conveying device 3 by means of an output 10 to a receiving element 9 of the first gravity conveying device 8 in order to enable transport to the lower end of the gravity conveying device 8.
  • the output 10 is designed as a slide, so that a working body 7 can slide or roll from a receiving element 4 to a receiving element 9, ie takes this path without additional help.
  • the working body 7 After the working body 7 has been received by a receiving element 9, it drives the gravity conveying device 8 due to the gravitational force acting on it and thereby moves to the lower end of the gravity conveying device 3.
  • the working body 7 is introduced into the lower region 5 of the liquid 1 by means of an insertion device 11 for receiving by a receiving element 4 of the first buoyancy conveyor 3 and for floating in the liquid 1.
  • the first buoyancy conveyor 3 is driven in rotation by buoyancy and the first gravity conveyor 8 by gravity.
  • a second container 12 which is identical in construction and effect to the first container 2 and is arranged at a distance from it, is required.
  • the container 12 is also filled with the same liquid 1 and has the first buoyancy and gravity conveying devices 3, 8 corresponding and similarly constructed and operatively connected second buoyancy and gravity conveying devices 13 and 14 with a corresponding output 15 and a corresponding one Introducer 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 effective connection between the second buoyancy conveyor 13 and the second gravity conveyor 14 is also established by means of a belt 18.
  • the receiving elements 4 and 9 are designed in such a way that they can advantageously accommodate the particular shape of the working body 7.
  • the containers 2 and 12 are essentially identical in construction and ideally arranged in mirror symmetry.
  • a drive piston 17 Arranged between the first container 2 and the second container 12 is a drive piston 17 which controls the two insertion devices 11 and 16 by a reciprocating movement and which alternately introduces the working bodies 7 into the liquid 1 of the first container 2 and into the liquid 1 of the second container 12 causes.
  • This arrangement allows the mutual use of the water pressure in the containers 2 and 12, the lock chambers 23, the lock flaps 27 and briefly during the opening of the Lock valves 27 is also effective on 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, the line 20 being arranged below the drive piston 17 and opening into the lower region 5 of the liquid 1 in the first container 2 and in the second container 12 .
  • the level of the liquid 1 in the first container 2 and in the second container 12 is the same at all times of the piston movement of the drive piston 17.
  • the insertion devices 11, 16 each have a lock 21 with a housing 22.
  • a lock chamber 23 is arranged in the housing 22 and can be displaced with the drive piston 17 via a hydraulic or mechanical transmission.
  • the lock chamber 23 receives the working body 7 during the introduction of the working body 7 into the liquid 1.
  • the introduction devices 11 and 16 are designed to be quasi mirror-symmetrical to the drive piston 17, which is located in the middle between the introduction devices 11 and 16.
  • Arranged in the lock chambers 23 is a pressure piston 24 which can be displaced relative to the respective lock chamber 23 and also with the drive piston 17.
  • the pressure piston 24 primarily transmits the pressure force of the liquid 1 in the container 2 and 12 to the hydraulic transmission.
  • the pressure piston 24 extends through the housing 22 and in the lock chamber 23 arranged in the housing 22.
  • the lock chamber 23, which is displaceable in the housing 22, is thus arranged, so to speak, between the housing 22 and the pressure piston 24.
  • Both the lock chambers 23 and the pressure pistons 24 are each coupled to the drive piston 17 via a combination of a hydraulic and a mechanical system, the displacement of the lock chamber 23 and the pressure piston 24 taking place in a respective housing 22 with different transmission / reduction ratios.
  • the lock chamber 23 covers a greater distance during a back and forth movement in the housing 22 than a pressure piston 24 during its back and forth movement relative to the housing 22. This difference in travel opens the lock chamber 23 when the lock is moved relative to the pressure piston 24 towards the container 2, a cavity in the lock chamber 23 into which the working body 7 can then be introduced.
  • a hydraulic cylinder 26 extends between the drive piston 17 and the respective housings 22, into which the piston rod 25 of the respective pressure piston 24 extends.
  • This hydraulic cylinder 26 is preferably cylindrical and forms a stop for a movement of the pressure piston 24 towards liquid 1.
  • the housings 22 each have a closure device 33 which can be moved between a closed position and an open position, preferably in the form of a flap. Furthermore, the lock chambers 23 have a corresponding through opening 38, so that the working body 7 can be introduced into the respective lock chamber 23 through the closure device 33 and the through opening 38.
  • the closure device 33 is preferably located in the vicinity of the receiving elements 9 of the gravity conveying devices 8 and 14, which transport the work bodies 7 downwards.
  • the introduction of the work bodies 7 into the respective lock chamber 23 takes place in an operating situation in which the closure device 33 of the housing 22 is opened and the lock chamber 23 is in a displacement position in which the through opening 38 of the lock chamber 23 is aligned with an opening of the housing 22 formed by the opened closure device 33. In this operating situation, a working body 7 can be introduced into the lock chamber 23 from outside the housing 22.
  • the lock chambers 23 each have a closing mechanism which can be moved between a closed position and an open position and preferably has two pivotable lock flaps 27 in an end region of the lock chambers 23 directed towards the liquid 1 .
  • the lock flaps 27 form a seal of the lock chamber 23 against the liquid 1 in the closed position. In this closed position, a working body 7 can be introduced into the lock chamber 23. The entire pressure force of the liquid 1 is present when the lock flap 27 is closed the lock chamber 23, the pressure piston 24 is then not pressurized.
  • the locking mechanism having the lock flaps 27 additionally has a locking mechanism in the 3 to 5 Passage 34 shown, so that in this closed position an inflow of liquid 1 with a predeterminable mass flow into the respective lock chamber 23 is made possible.
  • the lock chamber 23 is continuously filled with the liquid 1 after the working body 7 has been introduced into the lock chamber 23 and possibly also during and / or shortly before this introduction, so that the lock chamber 23 is completely filled with liquid shortly before the lock flaps 27 are opened 1 is filled, a pressure equalization is given and this enables pivoting of the lock flaps 27 to open the lock chamber 23 and bring the working body 7 into the liquid 1 due to the pressure equalization between the lock chamber 23 and the lower region 5 of the container 2 without an undesirable pressure surge.
  • the working body 7 is introduced into the lock chamber 23 during a movement towards the liquid 1.
  • the working body 7 is discharged from the lock chamber 23 into the liquid 1 indirectly by moving the lock chamber 23 away from the liquid 1.
  • the upper edge or upper region of the lock chamber 23 can be formed at least slightly obliquely upwards at the end of the lock chamber 23 directed towards the liquid 1 - in the direction of buoyancy conveying means 3 or 13, so that a working body 7 due to the the buoyancy force acting on it moves out of the lock chamber 23 to the buoyancy conveyor 3 or 13.
  • the pressure piston 24 In the position of the lock chamber 23 that is most distant from the liquid 1, the pressure piston 24 is located in the area of the lock flaps 27 or in direct contact with the lock valve 27 Lock valves 27 which are in the closed position in this operating situation. Subsequently, the lock chamber 23 is moved back to the liquid 1 by means of the drive piston 17 and with the aid of force from the pressure force of the second, opposite container, a new working body 7 being introduced into the lock chamber 23 during this movement. The introduction of the working body 7 into the lock chamber 23 takes place at the time at which a sufficiently large space has formed in the lock chamber 23 due to the relative displacement of the lock chamber 23 relative to the pressure piston 24 and is completed when the lock chamber 23 is located in the next is located towards the liquid 1 shift position. In this position, the pressure piston 24 is at a maximum distance from the end of the lock chamber 23 facing away from the 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.
  • the working body 1 is brought out of the lock.
  • the pressure piston 24 abuts the lock flap 27 with its end face.
  • the new void formation takes place within the lock chamber 23 by the lock chamber 23 being displaced again in the direction of the lower region 5 of the liquid 1 when the lock flap 27 is closed and the pressure piston 24 making this path until it stops.
  • the drive piston as part of the drive unit 17, is moved to and fro by means of an external energy source, preferably an electric motor, for controlling the insertion devices 11 and 16.
  • an external energy source preferably an electric motor
  • the coupling of the insertion devices 11 and 16 with the drive piston and more specifically the lock chambers 23 and the pressure piston 24 with the drive piston which is carried out by means of hydraulics and mechanics, causes the lock chamber 23 to be moved to the respective containers 2 and 12, against the through the liquid 1 generated in the containers 2 and 12 takes place, is relieved and supported due to the liquid pressure generated by the liquid 1 in the other container, which is transmitted via the entire mechanics and hydraulics.
  • the force to be exerted by the electric motor of the drive piston in order to move the lock chamber 23 in the direction of a liquid 1 is therefore considerably less than in the case of an arrangement with only one container 2 and without a corresponding second container 12.
  • the alternating introduction of Buoyancy 7 in the two containers 2 and 12 - due to the coupling of the lock chambers 23 and pressure pistons 24 of the two introduction devices 11 and 16 via the drive piston and the associated mechanical and hydraulic transmission - each time a working body 7 is introduced into the liquid 1 of the containers 2 and 12 supports the introduction and movement of the lock chamber 23 and the pressure piston 24 due to the liquid pressure of the liquid 1 in the other container 2 or 12.
  • Fig. 2 shows a schematic and enlarged representation of a section of the device Fig. 1 , the cutout comprising the container 2.
  • the device has a slide 31 which has a stop for one of the Liquid 1 away movement of the inner piston 30 forms.
  • the Fig. 1 and 2nd show the sluice chamber 23 in its position which is most displaced towards the liquid 1. Furthermore, the pressure piston 24 is also in Fig. 1 and Fig. 2 moved in its next displacement position relative to the liquid 1. Accordingly, the in Fig. 1 shown plunger 24 and the in Fig. 1 shown lock chamber 23 of the introduction device 16 of the second container 12 in this operating situation in the position furthest away from the liquid 1 of the container 12.
  • FIG. 3 shows the operating situation according to Fig. 1 and 2nd .
  • the lock chamber 23 and the pressure piston 24 are in their most disengaged position relative to the housing 22, ie the liquid 1 of the container 2 is closest.
  • a working body 7 is already in the liquid 1 directly in front of the again closed lock flaps 27 and a further working body 7 is just completely in the lock chamber 23, being positioned directly in front of the pressure piston 24.
  • Fig. 1 shows the operating situation according to Fig. 1 and 2nd .
  • the lock chamber 23 and the pressure piston 24 are in their most disengaged position relative to the housing 22, ie the liquid 1 of the container 2 is closest.
  • a working body 7 is already in the liquid 1 directly in front of the again closed lock flaps 27 and a further working body 7 is just completely in the lock chamber 23, being positioned directly in front of the pressure piston 24.
  • closure device 33 in the form of a flap of the housing 22 is open and on the other hand the passage opening 38 in the lock chamber 23 for the working body 7 is in an aligned position and thus a working body 7 can be introduced into the lock chamber 23 .
  • Both the closure device 33 and the through opening 38 are in the Fig. 1 and 2nd not shown for the sake of clarity.
  • the area between the drive piston and the housing 22 is also clearly recognizable in its structure.
  • This area has mechanical components on the one hand and three separate chambers on the other, 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 in the hydraulic cylinder 26.
  • a substantially cylindrical inner chamber 35 is surrounded by a second outer chamber 36, which preferably also has a cylindrical shape.
  • an outer piston 29 is operatively connected to its piston rod 39, while the piston rod 25 of the pressure piston 24 is adjacent to the other end of the outer chamber 36.
  • the effective surfaces of the piston rods 39 and 25 with respect to the outer chamber 36 are invariable, while the active surface of the inner chamber 35 on the side of the working piston 17 can be hydraulically translated.
  • the active surface of the inner chamber 35 on the side of the working piston 17 must be translated such that the active surface comprises the inner piston 30 and part of the outer piston 29.
  • Both the pressure piston 24 and the lock chamber 23 move, but at different speeds due to the hydraulic translation - this applies to both directions. If the lock chamber 23 is to be moved further in the direction of the liquid column after the pressure piston 24 has reached its stop, then only the inner piston 30 forms the active surface for the hydraulic chamber 35 on the side of the working piston 17.
  • the hydraulic fluid is on the other side of the inner chamber 35 28 in contact with the piston rod 32 of the lock chamber 23
  • a further first chamber 37 filled with hydraulic fluid 28 is formed, into which a slide 31 can be inserted on a predeterminable section of the outer piston 29, which forcefully connects the inner piston 30 and the outer piston 29 when retracting, namely in Meaning of a forced coupling.
  • the slide 31 is closed, the inner piston 30 and the outer piston 29 move together.
  • the disk 31 is retracted when the inner piston 30 has been completely retracted into the outer piston 29.
  • the Fig. 4 shows a the operating state of the Fig. 3 subsequent operating state, in which the lock chamber 23 is approximately halfway into the housing 22 away from the liquid 1.
  • the pressure piston 24 has not yet moved relative to the stationary housing 22 during this engagement process, but only relative to the lock chamber 23.
  • 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 thereby also been moved in the direction of the drive piston, the drive piston also having a smaller distance from the container 2 due to the translation has traveled.
  • the slide 31 is closed, the inner piston 30 only moving up to the slide 31 in the direction of the drive piston.
  • the two mirror-symmetrically arranged insertion devices are designed and connected via hydraulics in such a way that the lock chamber and the pressure piston perform reciprocating movements as well as relative movements to one another, which ultimately make it possible for the working bodies to move into the working position after the pressure has been equalized during the displacement and after the lock flaps have been opened To be able to introduce liquid.
  • This work process is supported by the skillfully translated pressure force of the corresponding liquid column, the other insertion device arranged in mirror symmetry, in particular its lock chamber, lock flaps if closed and pressure piston if open, and also 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 kommunizierende Flüssigkeitssäulen eingebracht werden, derart, dass die zum Einbringen in die eine Flüssigkeitssäule notwendige Kraft/Energie teilweise von einer aus der anderen Flüssigkeitssäule resultierenden Kraft/ Energie kompensiert wird.
  • Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung einer Drehbewegung der eingangs genannten Art sind aus US 2009/0309373 bekannt. Ferner sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung einer Drehbewegung, jedoch nur für einen einzelnen Behälter, aus DE 39 09 154 C2 bekannt. Bei der 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, ein Verfahren zur Erzeugung einer Drehbewegung der eingangs genannten Art anzugeben, wonach die Erzeugung einer Drehbewegung durch effizientes Einbringen von Arbeitskörpern in eine Flüssigkeit mit konstruktiv einfachen Mitteln ermöglicht ist.
  • Die voranstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 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.
  • Eine weiter bevorzugte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass durch Zuführung von Energie Hohlräume entgegen dem anliegenden Flüssigkeitsdruck einer Flüssigkeitssäule eingebracht werden.
  • In vorteilhafter Weise sind zwei Einbringvorrichtungen spiegelsymmetrisch gegeneinander ausgerichtet.
  • Weiterhin kann eine Vorrichtung zum Einbringen eines Arbeitskörpers in eine Flüssigkeit, insbesondere zur Erzeugung einer Drehbewegung, mit einer mittels eines Antriebskolbens steuerbaren Einbringvorrichtung ausgestattet sein, wobei die Einbringvorrichtung eine Schleuse mit einem Gehäuse und mit einer in dem Gehäuse angeordneten und mit dem Antriebskolben in dem Gehäuse verschiebbaren Kammer aufweist, die den Arbeitskörper während des Einbringens des Arbeitskörpers in die Flüssigkeit aufnimmt.
  • Es ist erkannt worden, dass durch die Kombination der bereits bekannten Vorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung mittels eines einzelnen Auftriebsund 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.
  • Der Antriebskolben ist mittels eines Motors, vorzugsweise eines Elektromotors, hin- und herbewegbar. 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 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 Drucckolben 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 Drucckolben 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 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 (1)

  1. Verfahren zur Erzeugung einer Drehbewegung unter Nutzung der Erdgravitationskraft, wobei Arbeitskörper (7) über in ihrer Wirkung gegeneinander ausgerichtete Einbringvorrichtungen (11, 16) gegen den Wasserdruck in kommunizierende Flüssigkeitssäulen (1) eingebracht werden, derart, dass die zum Einbringen in die eine Flüssigkeitssäule (1) notwendige Kraft/Energie teilweise von einer aus der anderen Flüssigkeitssäule (1) resultierenden Kraft/Energie kompensiert wird, wobei die Einbringvorrichtungen (11, 16) im Umfang der nicht kompensierten Kraft/Energie über eine per Motor betriebene Zylinder-Kolben-Anordnung einen Energieeintrag in das System erfahren, wobei ein die beiden Einbringvorrichtungen (11, 16) durch eine Hin- und Herbewegung steuernder Antriebskolben (17) vorgesehen ist, der ein abwechselndes Einbringen der Arbeitskörper (7) in die Flüssigkeit der Flüssigkeitssäulen (1) bewirkt, und wobei der Antriebskolben (17) mittels des Motors hin- und herbewegbar ist, wobei dadurch die durch den Antriebskolben (17) hervorgerufenen Betriebsstellungen des Arbeitskolbens (17) und der Einbringungen reproduzierbar sind.
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