DE612572C - Einfach wirkende Wasserkraftmaschine mit Wasseraustrittsoeffnungen und selbsttaetig gesteuertem Einlassventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine einfach wirkende Wasserkraftmaschine mit im Arbeitszylinder angeordneten Wasseraustrittsöffnungen, welche am Ende des Arbeitshubes von dem sie steuernden und hin und her gehenden Arbeitskolben freigelegt werden, und mit einem selbsttätig gesteuerten Einlaßventil. Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß der langgestreckte Kolben mit einem eingezogenen Mittelteil und mit Auslaßöffnungen versehen ist, die über einen im Arbeitskolben eingebauten Ventilkopf mit dem Arbeitsraum des Zylinders in Verbindung stehen. Der -Ventilkopf wird dabei durch eine im Kolben angeordnete Feder, deren Kraft kleiner als der auf dem Ventil lastende Wasserdruck ist, während des Kolbenrückganges (Leerhub des Kolbens) von seinem Sitz abgehoben, also in Offenstellung gehalten. Dagegen wird er am Ende des . Kolbenrückganges durch die Zylinderabschlußwand auf seinen Sitz gedrückt und in dieser Schließstellung durch den Wasserdruck während des Arbeitshubes des Kolbens gehalten.

Die bisher bekannten Wassersäulenmaschinen mit hin und her gehenden Kolben und feststehenden Zylindern besitzen zur Ableitung des Treibmittels im Zylindermantel Abflußkanäle, welche wohl wie beim Erfindungsgegenstand durch den Arbeitskolben geöffnet und geschlossen werden. Der Abfluß erfolgt aber nicht durch einen hohlen Kolben.

Da jedoch einerseits eine vollständige Aufhebung einer Bremswirkung des abgeleiteten Treibmittels auf den Kolben nicht erzielbar ist und andererseits die Bedienung der Steuerteile einen entsprechenden Kraftverbrauch erfordert, ist der zu erreichende Wirkungsgrad bei solchen Maschinen naturgemäß geringer. Überdies bilden die hohen Herstellungskosten und die verhältnismäßig großen Abmessungen dieser Maschinen große Nachteile. Wasserkraftmaschinen, bei welchen die Zu- und Ableitung des Treibmittels durch besonders ausgebildete Kolben erfolgt und bei welchen der Zylinder die hin und her gehende Bewegung ausführt, haben eine verhältnismäßig große Bremswirkung des Kolbens, so daß ebenfalls ein schlechter Wirkungsgrad erzielt wird. Die Lagerung des Zylinders und die erhöhten Reibungsverluste durch die Abdichtungsteile bilden weitere Nachteile. Wenn auch weiterhin noch Drehkolbenmaschinen mit Treibmittelzufluß von außen und Abfluß allein durch den hohlen Kolben oder Wassersäulenmaschinen, bei denen die Zylindereinlaß- und -auslaßöffnungen durch den Kolben selbst gesteuert werden und der Ausfluß auch mit Hilfe des Kolbens geschieht, bekannt sind, so

konnte sich zufolge der vorerwähnten Mangel namentlich für Gegenden, wo wohl genügend Gefälle, aber nur eine geringe Wassermenge vorhanden ist,' keine Wasserkraftmaschine sich bisher durchsetzen.

Nach der Erfindung wird durch die eingangs erwähnte Ausbildung des Kolbens eine Wasserkraftmaschine geschaffen, die bei genügendem Gefälle selbst aus der geringsten ίο Wassermenge treibende Kraft entwickelt. Der feststehende Zylinder, der jede Bremswirkung verhindernde Treibmittelfluß, die niederen Herstellungskosten, der gute Wirkungsgrad und die Möglichkeit, Umdrehungszahlen beliebiger Größe zu erreichen, bieten besondere' Vorteile.

Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einer AusfüHrungsform beispielsweise dargestellt. Abb. 1 zeigt ein schematisches Bild des Wasserkraftmotors mit vier Zylindern. In den Abb. 2 bis 5 sind vier Kolbenstellungen mit dazugehöriger Ventillage dargestellt. Abb. 6 zeigt einen Längsschnitt durch den Kolben. An ein Wasserzuleitungsrohr 1 ist ein Wasserverteiler mit vier Zuleitungsrohren 2 angeschlossen, die mit je einem Wasserabsperrventil 3 versehen und an die Zylinder 4 angeschlossen sind. Die Zuleitungsrohre 2 verlaufen düsenartig vom Wasserverteiler gegen die Absperrventile 3 zu. Der Durchmesser der Zylinder 4 beträgt vorzugsweise das Dreifache des Durchmessers der in die Zylinderräume einmündenden Zuleitungsrohre 2. Die Zylinderlänge ist möglichst kurz gehalten, um eine hohe Umdrehungszahl des auf der Welle aufgekeilten Schwungrades zu erreichen. Die Zylinder 4 weisen im Mantel parallel zu ihren Erzeugenden Auslaßschlitze S auf, die sich von der Mitte der Zylinder 4 bis gegen ihre Enden erstrecken. Nach der Mitte der Zylinder zu müssen diese Auslaßschlitze S so weit reichen, daß beim Rückgang der Kolben 7 ein Uberschleifen ihrer Enden durch den der Druckleitung zugekehrten Kolbenrand erfolgt, so daß das Wasser austreten kann und der Druck des Treibmittels schnell abnimmt.

Um ein Herausspritzen des Wassers zu verhindern, sind die Zylinder 4 von weiteren Mänteln 6 umgeben.

Der langgestreckte, zylindrisch ausgebohrte Kolben 7, welcher an seinem eingezogenen Mittelteil zwei ovale Austrittsöffnungen 8 besitzt, ist nach seinem offenen Ende zu mit zwei Gleitführungen 9 und 9' für eine Ventilstange 10 versehen. An dieser Stange 10 sind an einem Ende ein Ventilkopf 11 und am anderen Ende eine Stellschraube 12 befestigt, welche durch eine Druckfeder 13 an die Gleitführung 9 gedrückt wird. Der Ventilkopf 11 ist so ausgebildet, daß er entweder die Kolbenbohrung oder die Wasserzuleitung 2, je nach der Kolbenstellung, verschließt.

Die Wirkungsweise des Wasserkraftmotors ist folgende:

In der Stellung des Kolbens 7 nach Abb. 2 tritt nach Verstellung des Wasserabsperrventils 3 durch einen auf der Kurbelwelle angeordneten Exzenter'14 das Wasser in den Zylinder 4 ein und übt einen Druck auf den Kolben 7 aus. Durch den Wasserdruck wird unter Überwindung des Druckes der Ventilfeder 13 die öffnung des Kolbens 7 durch Andrücken des Ventilkopfes 11 geschlossen, so daß dann für den Arbeitshub des Kolbens 7 die volle Kolbenfläche zur Verfügung steht. Der Kolben 7 wird vom Druckwasser bis kurz vor dem Beginn der Auslaßschlitze 5 geschoben (Abb. 3). In diesem Zeitpunkt schließt sich das Wasserabsperrventil 3 infolge der Wirkung des Exzenters 14. Durch die Trägheit des an der Kurbelwelle aufgekeilten Schwungrades wird der Kolben 7 zum Überschleifen der Auslaßschlitze S gebracht. Beim Überschleifen' der Wasserauslaßschlitze 5 durch den Kolbenrand tritt das Druckwasser aus, und es erfolgt dadurch gleichzeitig das Öffnen der Kolbenbohrung, da infolge des Druckabfalls des Treibmittels der Ventilkopf 11 durch die Wirkung der Ventilfeder 13 von seinem Sitz weggedrückt wird. Der Ventilhub wird durch die Stellschraube 12 begrenzt (Abb. 4). Durch dieses Abdrücken des Ventilkopfes 11 wird es ermöglicht, daß der noch im Zylinderraum befindliche Wasserrückstand leicht abfließen kann.

Da der Kolben 7 infolge der Wirkung des Schwungrades einerseits sowie durch den Hub des nächstwirkenden Zylinders anderseits wieder gegen die Ausgangsstellung sich nähert und das Wasser durch die Kolbenbohrung durchläßt, wird der Zylinder wieder wasserleer. Das Kolbenventil schließt sich beim Andrücken des Ventils durch das Zuleitungsrohr 2 (Abb. 5). Das Wasserabsperrventil 3 öffnet sich erst wieder, wenn das Ventil vollkommen geschlossen ist, und der Vorgang wiederholt sich dann von neuem.

Claims (1)

1. Patentanspruch :

   Einfach wirkende Wasserkraftmaschine mit im Arbeitszylinder angeordneten Wasseraustrittsöffnungen, welche am Ende des Arbeitshubes von dem sie steuernden und hin und her gehenden Arbeitskolben freigelegt werden, und mit einem selbsttätig gesteuerten Einlaßventil", dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte Arbeitskolben (7) mit einem eingezogenen Mittelteil und mit Auslaßöffnungen (8)

   versehen ist, die über einen im Arbeitskolben (7) eingebauten Ventilkopf (11) mit dem Arbeitsraum des Zylinders (4) in Verbindung stehen und daß der Ventilkopf (11) durch eine im Kolben angeordnete Feder (13), deren Kraft kleiner als der auf dem Ventilkopf (11) lastende Wasserdruck ist, während des Kolbenrückganges (Leerhub des Kolbens) von ■ seinem Sitz abgehoben, also in Offenstellung gehalten wird, dagegen am Ende des Kolbenrückganges durch die Zylinderabschlußwand auf seinen Sitz gedrückt wird und in dieser Schließstellung durch den Wasserdruck während des Arbeitshubes des Kolbens gehalten wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen