DE650121C - Hydraulic pressure and suction ram with revolving steering wheel - Google Patents

Description

Hydraulischer Druck- und Saugwidder mit umlaufendem Steuerrad Seitdem bei den hydraulischen Widdern der Gebrauch von umlaufenden Steuerrädern an Stelle der schlagenden oder ruckweise arbeitenden Verschlüsse bekanntgeworden war, wurde eine beträchtliche Erweiterung des Anwendegebictes der hydraulischen Widder erwartet, insofern, als durch die neue Bauart die Möglichkeit entstand, in solchen Maschinen größere Wassermengen als vordem zu verarbeiten. Durch praktische Ausführungen ist zwar erwiesen worden, daß solche Widder auch bei Beaufschlagüng mit ungewöhnlich großen Wassermengen selbst' in vieljährigem Dauerbetrieb ohne Störung arbeitsfähig bleiben. Es hat sich aber gezeigt, daß diese Großwidder bei weitem nicht den erwarteten hohen Wirkungsgrad haben. Hierin ist der Grund gelegen, weshalb die großen hydraulischen Widder mit umlaufendem Steuerrad im praktischen Betrieb wenig angetroffen werden, nur da, wo eben der seltene Fall vorliegt, daß die Höhe des Wirkungsgrades keine sonderliche Rolle spielt.Hydraulic pressure and suction ram with revolving steering wheel Since then in the case of the hydraulic rams, the use of revolving steering wheels instead the striking or jerky locks had become known a considerable expansion of the application area of hydraulic rams is expected, insofar as the new design made it possible to use such machines to process larger amounts of water than before. Through practical designs is it has been shown that such rams are unusual even when exposed to large amounts of water even 'capable of working without disruption over many years of continuous operation stay. It has been shown, however, that these large rams are nowhere near as expected have high efficiency. This is the reason why the great hydraulic Aries with a rotating steering wheel are rarely encountered in practical operation, only where there is the rare case that the level of efficiency is no plays a special role.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, den beobachteten Nachteil der mit umlaufendem Steuerrad arbeitenden hydraulischen Widder zu vermeiden und, ihnen einen Wirkungsgrad von bisher nicht möglich gewesener Höhe zu verleihen. Das Gelingen dieser Aufgabe wird unmittelbar eine außerordentliche Steigerung der Verwendbarkeit solcher Großwidder mit sich bringen, so namentlich für Bewässerungszwecke in Ländern mit tropischem und subtropischem Klima. In zahllosen Fällen ist aber die Errichtung solcher Anlagen immer daran gescheitert, daß die bisher bekannten Wasserhebemaschinen wie auch die aus Turbinen und Pumpen zusammengebauten Maschinensätze die verfügbaren Wasserkräfte meist niedrigen Gefälls nicht mit den wirtschaftlich erforderlichen hohen Wirkungsgraden auszunutzen imstande sind.The present invention aims to overcome the observed disadvantage of hydraulic rams working with rotating steering wheel and to avoid them to give a level of efficiency not previously possible. The success this task immediately results in an extraordinary increase in usability bring such large rams with them, especially for irrigation purposes in countries with tropical and subtropical climate. In innumerable cases, however, is the establishment Such systems always failed because the previously known water lifting machines as well as the machine sets assembled from turbines and pumps are available Hydropower, mostly on a low gradient, does not provide the economically necessary are able to take advantage of high efficiencies.

Zur Klarlegung der Wirkungsweise und des technischen Fortschritts der Erfindung bedarf es zunächst eines kurzen Eingehens auf den Arbeitsvorgang in den bekannten hydraulischen Widdern. Abb. i zeigt im Prinzip die Wirkungsweise des Widders. Darin ist a ein Behälter, worin Kraftwasser in gleichbleibender Spiegelhöhe gehalten wird. b ist der eigentliche Widderkörper, der durch das Triebrohr c mit dem Wasserbehälter a verbunden wird. Im Widderkörper befinden sich die beiden Ventile: d für den Abfluß des verbrauchten Kraftwassers und e für den Durchlaß des hochzutreibenden Wassers nach dem Windkessel f. Aus letzterem führt das Steigrohr g zu dem hochgelegenen Ausfluß des vom Widder geförderten Hubwassers. Beim Arbeitsbeginn der Maschine ist- das Ventil d infolge seines Eigengewichtes offen, die Wassermasse zwischen a und b kommt in Bewegung und strömt bei d frei aus. Hat das Wasser eine bestimmte Ausflußgeschwindigkeit erlangt, so wird d plötzlich durch den Strömungsdruck zugeschlagen, und der ganze einmal in Bewegung geratene Wasserinhalt des Triebrohres c erfährt dadurch einen so wuchtigen Stoß und eine solche damit verbundene Drucksteigerung, daß Ventile von unten her angehoben wird und dem unter-. hohen Stoßdruck geratenen und weiterdrängenden Wasser den Weg in den Windkessel freigibt. Der im Windkessel sich bildende Luftdruck treibt dann das eingedrungene Wasser ziemlich gleichmäßig in das Steigrohr g und nach dessen oberem Ausfluß. Durch diese Abgabe der in der Stoßwucht enthaltenen Arbeit stellt sich wieder Gleichgewicht her, die Ventile d und e fallen von selbst herab, die Wassermasse im Triebrohr c kommt von neuem in Bewegung, und das Arbeitsspiel wiederholt sich. Kurz gesagt ist folgendes festzuhalten: ein Teil der' den Widder durchfließenden Wassermenge mit dem Gefälle h liefert die Arbeit zum Heben des anderen Teiles der Wassermenge um die Förderhöhe H über den ursprünglichen Spiegel; ferner ist wesentlich für die Wirkungsweise, daß der Triebrohrinhalt abwechselnd mit dem Auslauf bei d und mit der Steigleitung f, g verbunden wird. -Abb.2 und 3 zeigen das Prinzip eines Widders mit umlaufendem Steuerrad unter sonstiger- Beibehaltung der einzelnen Bestandteile und Bezugszeichen von Abb. x. An Stelle der beiden vorigen Ventile erscheint hier -ein auf beliebige Weise in Umdrehung versetzbares Umschaltrad mit verschiedenen Kammern d und e; die Radkammer d wendet sich nach unten, die Kammer e nach oben. Befindet sich das Umschaltrad in Drehung, so ist bald der freie Auslauf durch d hindurch geöffnet, während gleichzeitig die Steigleitung f, g abgesperrt ist, bald ist, wie in Abb. 3 sichtbar, durch e der Zugang zur Steigleitung offen, während gleichzeitig der freie Auslauf verschlossen bleibt. Im Fall der,. Abb. 2 kommt die Wassermenge zwischen d und b in beschleunigte Bewegung, im Fall der Abb. 3 drängt das Wasser vermöge seiner Arbeitswucht von c durch e nach f, g unter Verlust seiner Geschwindigkeit. Es ist gebräuchlich geworden, das Verhältnis H : h als übersetzungsverhältnis und kurz mit dem Buchstaben i zu bezeichnen.To clarify the mode of operation and the technical progress of the invention, a brief description of the working process in the known hydraulic rams is required. Fig. I shows the principle of how the ram works. In it, a is a container in which power water is kept at a constant level. b is the actual ram's body, which is connected to the water tank a by the drive tube c. In the ram body there are two valves: d for the drainage of the used power water and e for the passage of the water to be blown up to the air chamber f. From the latter, the riser pipe g leads to the high-lying outflow of the lift water pumped by the ram. When the machine starts to work, valve d is open due to its own weight, the mass of water between a and b starts moving and flows out freely at d. Once the water has reached a certain outflow velocity, d is suddenly slammed by the flow pressure, and the entire water content of the drive pipe c, once set in motion, experiences such a powerful shock and such an associated increase in pressure that valves are lifted from below and the under-. high shock pressure and pushing water releases the way into the air chamber. The air pressure that forms in the air chamber then drives the water that has penetrated fairly evenly into the riser pipe g and towards its upper outlet. By releasing the work contained in the impact force, equilibrium is restored, the valves d and e fall down by themselves, the water mass in the drive tube c starts moving again, and the work cycle repeats itself. In short, the following should be noted: a part of the amount of water flowing through the ram with the gradient h provides the work to raise the other part of the amount of water by the delivery height H above the original level; It is also essential for the mode of operation that the drive pipe contents are alternately connected to the outlet at d and to the riser f, g. -Abbb.2 and 3 show the principle of a ram with revolving steering wheel while retaining the individual components and reference numbers from Fig. X. Instead of the two previous valves, a reversing wheel with different chambers d and e that can be rotated in any way appears here; the wheel chamber d turns downwards, the chamber e upwards. If the reversing wheel is rotating, the free outlet through d is open, while at the same time the riser f, g is blocked, and soon, as can be seen in Fig. 3, the access to the riser is open through e, while at the same time the free The outlet remains closed. In the case of ,. In Fig. 2, the amount of water between d and b is accelerated, in the case of Fig. 3 the water pushes from c through e to f, g due to its working force, losing its speed. It has become customary to designate the ratio H: h as the transmission ratio and briefly with the letter i.

Drei wesentliche Vorteile bestehen zugunsten der Widder mit umlaufendem Steuerrad. Erstens: Ein und 'da:sselbe Umschaltrad kann nicht nur durch ein, sondern durch eine ganze Anzahl ringsherum an seinem Umfang angeordneter Triebrohre beaufschlagt werden. Zweitens: Der Windkessel ist dann überflüssig, weil die .der Triebrohrzahl entsprechende Vielheit und das zyklische Eintreten der Stoßdruckimpulse bereits die Gleichmäßigkeit der Wasserförderung bewirken. Drittens: Der Durchmesser der Triebrohre unterliegt keiner Beschränkung mehr, -weil der Arbeitsvorgang gänzlich ohne stoßende oder schlagende Ventile vor sich geht, solche aber bekanntlich nur bei kleinen, nicht jedoch bei großen Querschnitten betriebssicher bleiben.Three main advantages exist in favor of Aries with encircling Steering wheel. First: One and 'there: the same reversing wheel can not only go through one, but acted upon by a whole number of drive tubes arranged around its circumference will. Second: The air tank is then superfluous because the number of the drive tube corresponding multiplicity and the cyclical occurrence of the shock pressure pulses already cause the water pumping to be uniform. Third, the diameter of the Propulsion tubes are no longer subject to any restrictions, because the work process is complete goes on without pushing or beating valves, but as is well known, only such remain operationally reliable for small, but not for large cross-sections.

Infolge dieser Vorteile lassen sich die hydraulischen Widder mit umlaufendem Steuerrad für beliebig große Wassermengen bauen, lediglich begrenzt durch die herstellungstechnischen Möglichkeiten. Bei den bekanntgewordenen Ausführungen solcher Großwidder ist das Umschaltrad ähnlich den Reaktionsturbinenrädern mit gebogenen Schaufeln gebaut, so daß das durchfließende Wasser infolge Ablenkung des Wasserstromes das Rad in Umdrehung versetzt (Abb.4). Bei gut durchgebildeter Lagerung und hydraulischer Entlastung ist der für die Drehung erforderliche Arbeitsaufwand geringfügig. Solche 'Räder besitzen nicht nur je eine Kammer d und e, sondern, um einseitige Drücke auf die Radwelle zu vermeiden, mindestens je zwei Kammern d und e, die einander gegenüberliegen, so daß die Seitendrücke auf die Welle sich gegenseitig aufheben. Das in Abb. q. dargestellte Umschaltrad weist je vier Kammern d und e auf, ringsherum finden sich 2o Triebrohre angeschlossen, deren Querschnitte nach dem Rade zu in Rechtecke übergeführt sind, wobei die Zwischenwandungen ebenfalls schaufelartig gekrümmt werden. Die solchergestalt mit selbsttätig umlaufendem Steuerrad arbeitenden Großwidder bedeuten demnach einen Zusammenbau einer größeren Widderanzahl, eine Gesamtheit oder Gemeinschaft, -an die je nach gewünschter Beaufschlagung auch 30, q.o oder mehr Triebrohre angeschlossen sein können.As a result of these advantages, the hydraulic rams can be built with a rotating steering wheel for any large amount of water, only limited by the manufacturing options. In the designs of such large rams that have become known, the switching wheel is built with curved blades similar to the reaction turbine wheels, so that the water flowing through causes the wheel to rotate as a result of the deflection of the water flow (Fig. 4). With well-designed bearings and hydraulic relief, the amount of work required for the rotation is insignificant. Such 'wheels not only have a chamber d and e, but, in order to avoid one-sided pressures on the wheel shaft, at least two chambers d and e, which are opposite each other, so that the side pressures on the shaft cancel each other out. The one in Fig.q. The switching wheel shown has four chambers d and e each, around 2o drive pipes are connected, the cross-sections of which are converted into rectangles after the wheel, the partition walls also being curved like a shovel. The large rams that work in this way with an automatically rotating steering wheel therefore mean an assembly of a larger number of rams, a whole or community, to which 30, qo or more drive tubes can be connected, depending on the desired impact.

Man baut die Gemeinschaftswidder der beschriebenen Art' auch für Saugwirkung, wenn die Aufgabe gestellt ist, vermittels eines verfügbaren Staugefälles Wasser von einem tiefgelegenen Spiegel bis zum Unterwasserspiegel des .Staues hochzusaugen. Bei solchen Saugwiddern ist gegenüber den vorher beschriebenen Druckwiddern im Prinzip weiter nichts anders, als das alle Strömungsrichtungen des - die Rohre und Maschine durchfließenden Wassers sich umkehren, wobei dann von dem sogenannten negativen Wasserstoß Gebrauch gemacht wird.The community rams of the kind described are also built for suction, when the task is set, water by means of an available stagnation gradient to suck up from a low level mirror to the underwater level of the jam. In the case of such rams, the principle is opposite to the pressure rams described above nothing more than that of all the directions of flow of the - the pipes and the machine water flowing through it is reversed, whereby then of the so-called negative Water surge is made use of.

In der beschriebenen Art, wie die Vorzüge der Großwidder mit umlaufendem Steuerkreisel zustande kommen, wurzeln jedoch auch beim bisherigen Stand der Technik nicht vermiedene Nachteile. Eben diese Nachteile erweisen sich, wie noch zu zeigen sein wird, als von so ausschlaggebender Bedeutung, daß sie in der Mehrzahl der Fälle die Verwendbarkeit solcher Widder in Frage stellen oder ausschließen.In the manner described, like the advantages of the large ram with a circumferential Control gyroscopes come about, however, are also rooted in the previous state of the art disadvantages not avoided. It is precisely these disadvantages that prove to be the case, as will be shown below will be of such vital importance that they are in the The majority of cases question or exclude the usability of such rams.

Während der Umdrehung des Steuerrades ergeben sich ununterbrochen wechselnde Stellungen seiner Kammerscheidewände gegenüber den Triebrohröffnungen. Abb. q. zeigt eine Kreiselstellung, wo zufällig alle Kammerscheidewände je einer Triebrohrscheidewand gegenüberstehen. In Abb.5, einen Zeichnungsausschnitt des Steuerrades mit einigen Triebrohren darstellend, sieht man rechts die Kammerscheidewände k gerade mitten gegenüber je einer Triebrohrmündung. Diese Stellung von k schädigt den Wirkungsgral des Widders empfindlich, denn es besteht in solchem Zeitpunkt nicht nur das Bestreben, daß der unter höherem Druck stehende Wasserinhalt der Kammer e in das offene Triebrohr oder vollends nach Kammer d entweicht, sondern es verpufft auch zum Teil der infolge des Vorrückens der Kammer e im Triebrohr entstehende Widderstoß. Mag auch die Zeitdauer, während der die Scheidewand k vor der Triebrohrmündung vorbeistreicht, vielleicht nur 1/1o bis 1/5 Sek. betragen, so ist diese Zeit doch groß im Vergleich zu der Geschwindigkeit, womit sich die Stoßwelle im Wasser fortpflanzt, wo es sich um Geschwindigkeitswerte der Größenordnung bis etwa zooo m in der Sekunde handelt. In der Tat hat sich bei Beobachtungen mit gläsernen Triebrohren erkennen lassen, daß unter bestimmten Umständen bei der gezeigten Stellung von k die Strömungsgeschwindigkeit im Triebrohr zu Null oder gar rückläufig wird. Die physikalischen Verhältnisse bei solchen Stellungen von k spielen sich jedoch derart undurchsichtig ab, daß sie einer rechnerischen Untersuchung unzugänglich bleiben. Es ist, um dem geschilderten Übelstand zu begegnen, vorgeschlagen worden, die Öffnungsbreite der Triebrohre äußerst schmal zu machen oder die Umfangsgeschwindigkeit des Steuerrades bedeutend zu steigern; beide Wege sind praktisch schlecht gangbar, der erste, weil damit eine außerordentliche große Triebrohrzahl verlangt und die Maschine allzusehr verteuert würde, der zweite, weil für gesteigerte Drehzahlen zuviel Kraftaufwand erforderlich und der Wirkungsgrad damit nur auf andere Art geschädigt wäre. Es werden auch Widder mit umlaufendem Steuerrad in der Art mit verdickten Kammerscheidewänden gebaut, daß dadurch die Triebrohrmündungen der Breite nach vollständig abdeckbar sind; auch dieser Weg bietet keinen praktischen Vorteil, ist im Gegenteil nachteilig, weil die vollständige Triebrohrabdeckung die Geschwindigkeit im Rohr vernichtet, den Wirkungsgrad der Maschine und ihr Wasserverarbeitungsvermögen verringert. Abb. 5, links, gibt den richtigen Weg zur Vermeidung der geschilderten Nachteile an, indem hier am Ende der Kammerscheidewände k1 und k2 Überdeckungsflächen besonderer Bauart h und 12 vorgesehen sind.During the rotation of the steering wheel arise continuously changing positions of its chamber partitions in relation to the drive tube openings. Fig.q. shows a gyro position where all chamber partitions happen to be one each Face the drive tube septum. In Fig.5, a section of the drawing of the steering wheel with a few drive pipes, one sees the chamber partitions k straight on the right in the middle across from a drive tube mouth. This position of k damages the degree of effectiveness of Aries sensitive, because at such a time there is not only the endeavor, that the under higher pressure water content of the chamber e into the open drive pipe or escapes completely to chamber d, but it also partially fizzles out as a result the advancement of chamber e in the propulsion tube resulting from the ram thrust. May also be the length of time during which the partition k brushes past the drive pipe mouth, perhaps be only 1/10 to 1/5 sec., this time is large compared to that Velocity, with which the shock wave propagates in the water, where it is a question of velocity values of the order of magnitude up to about zooo m per second. In fact, it has Observations with glass drive pipes show that under certain circumstances at the position of k shown, the flow velocity in the propulsion tube is zero or even declines. The physical conditions in such positions of k, however, are so opaque that they are mathematical Remain inaccessible to investigation. It is in order to counter the described evil, it has been proposed to make the opening width of the drive tubes extremely narrow or to significantly increase the peripheral speed of the steering wheel; both ways are practically difficult to pass, the first because it is an extraordinarily large one Required number of drive tubes and the machine would become too expensive, the second because Too much effort required for increased speeds and the efficiency so that it would only be damaged in another way. There will also be rams with revolving Steering wheel built in the way with thickened chamber partitions that thereby the Propulsion tube mouths can be completely covered across the width; this way also offers no practical advantage, on the contrary, it is disadvantageous because the complete drive tube cover the speed in the pipe destroyed, the efficiency of the machine and its water processing capacity decreased. Fig. 5, left, gives the correct way to avoid the described Disadvantages by adding here at the end of the chamber partitions k1 and k2 cover areas special design h and 12 are provided.

Die Überdeckungflächen 11 und l2 dürfen nicht die gleiche Breite aufweisen wie die Triebrohrmündungen, sondern sie müssen in bestimmter, nachstehend angegebener Weise schmäler bemessen werden. Sobald nämlich h die Triebrohröffnung zu verschließen begonnen hat, findet infolge Druckanstiegs sogar noch eine Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit nach d statt, die erst mit Erreichung eines gewissen Schließquerschnitts ihren Größtwert erlangt. Bis dahin wächst also noch die lebendige Kraft des bewegten Triebrohrinhalts trotz Abnahme der ausfließenden Menge. Erst von einem bestimmten Zeitpunkt an nimmt die lebendige Kraft des Ausflußstrahles ab. Eben dieser besondere Schließgrad gibt das günstigste Breitenmaß für . die Überdeckungsfläche l1. Es ist bei diesen Betrachtungen von Wichtigkeit, zu beachten, daß die durch Versperren der Triebrohrmündung erzeugte Stoßwelle sich im Rohr mit Schallgeschwindigkeit nach dem unter gleichbleibendem Druck befindlichen Behälter a fortpflanzt, wo ein Gegenstoß hervorgerufen wird, der mit gleicher Geschwindigkeit zur Triebrohrmündung zurückeilt, um hier von der Kammer e aufgefangen zu werden. Bei der Kammerscheidewand k2 erweisen sich die schädigenden Folgen einer offenen Verbindung von e über das Triebrohr nach d noch gefährlicher, weil hier im Triebrohr nur die untere Stufe der Durchflußgeschwindigkeit herrscht, im Gegensatz zu k1, wo die obere Durchflußgeschwindigkeitsstufe den Folgen einer offenen Verbindung zwischen e und d besser entgegenwirken kann. Es wird also durch die Anbringung der Überdeckungsfläche 12 ebenfalls eine erhebliche Schädigung des Wirkungsgrades der Maschine beseitigt. Aber man darf auch hier die Überdeckungsfläche nicht so -breit machen wie die ganze Triebrohrmündung, weil dann die Durchflußgeschwindigkeit im Triebrohr auf Null herabgehen würde, um sofort nachher in d wieder neu hervorgerufen werden zu müssen. Die günstigste Breite von 12 wird diejenige sein, welche der unteren Durchflußgeschwindigkeitsstufe im Triebrohr möglichst nahe zu bleiben gestattet, ohne nennenswerten Rückverlust aus e zu verursachen. Diese Breite 11 zu ermitteln, ist Sache der Einzelberechnung. Es ergibt sich aus dem Dargelegten, d aß h und l2 bei derselben Maschine in der Regel verschieden groß sein werden. Hinsichtlich des Wirkungsgrades der hydraulischen Widder ist die allgemeine Erscheinung bekannt, daß derselbe mit höheren Übersetzungsverhältnissen i=H : lt ständig zurückgeht. Das gilt in gleicher Weise von den Widdern mit umlaufendem Steuerrad, und auch durch die beschriebenen Überdeckungsflächen ist die Erscheinung nur zu mildern, nicht zu beseitigen, weil die Ursache dieses Wirkungsgradabfalls in :den unabänderlichen natürlichen Elastizitätseigenschaften der Triebrohrwandungen und des Wassers wurzelt. Die vorliegende Erfindung bezweckt deshalb, dem allgemeinen Nachteil des Wirkungsgradabfalls bei höheren Übersetzungen grundsätzlich zu entgehen, indem eine bauliche Maßnahme angegeben wird, die trotz großen Übersetzungsverhältnisses den hohen Wirkungsgrad kleiner Übersetzungsverhältnisse beizubehalten gestattet. Diese Maßnahme besteht darin, daß man auf ein und .denselben Widder mit umlaufendem Steuerrad einen zweiten aufstockt und so einen Verbundwidder schafft mit gemeinsamer Achse für das primäre und das aufgestockte sekundäre Umschaltrad (Abb. 6,, 7). Die beim ersten Rad erzeugte Umdrehung läßt sich in maschinentechnisch bekannter Weise durch volle oder hohle Wellen auf das zweite übertragen; auch können wasserführende Röhren zu diesem Zweck gebraucht werden, wie z. B. in Abb. 6 und 7 geschehen. Bei der Verbundbauweise nach vorliegender Erfindung besitzt der Primärwidder b' (Abb.6), der vom Behälter cl aus mittels beliebig vieler Triebrohre c' beaufschlagt wird, kein eigentliches Förderrohr; an dessen Stelle treten die Triebrohre c" des Sekundärwidders b". Das Primärförderwasser, das auf den theoretischen Spiegel S' gehoben. zu denken ist, beäufschlagt unmittelbar den zweiten Widder b", innerhalb dessen es in einen nach dem Unterwasser U fallenden und in einen nach idem Spiegel S" steigenden Teil zerlegt wird.The overlap areas 11 and 12 must not have the same width as the drive tube mouths, but they must be made narrower in a certain manner specified below. As soon as h the drive tube opening has started to close, there is even an increase in the flow velocity as a result of the pressure increase after d, which only reaches its maximum value when a certain closing cross-section is reached. Until then, the living force of the moving drive pipe content will still grow despite the decrease in the amount flowing out. Only from a certain point in time does the living power of the outflow stream decrease. It is precisely this special degree of closure that gives the most favorable width dimension for. the coverage area l1. With these considerations it is important to note that the shock wave generated by blocking the drive tube mouth propagates in the tube at the speed of sound to the container a, which is under constant pressure, where a counter-impact is produced, which hurries back at the same speed to the drive tube mouth around here to be caught by chamber e. In the case of the chamber partition k2, the damaging consequences of an open connection from e via the drive pipe to d are even more dangerous, because here only the lower level of the flow rate prevails in the drive pipe, in contrast to k1, where the upper flow rate level results from an open connection between e and d can better counteract it. By attaching the covering surface 12, considerable damage to the efficiency of the machine is also eliminated. But here, too, the overlap area must not be made as wide as the entire end of the drive tube, because then the flow velocity in the drive tube would drop to zero, so that it would have to be re-established immediately afterwards in d. The most favorable width of 12 will be that which allows the lower flow rate level in the drive pipe to remain as close as possible without causing any appreciable return loss from e. Determining this width 11 is a matter of individual calculation. It follows from what has been said that h and l2 will as a rule be of different sizes on the same machine. With regard to the efficiency of hydraulic rams, the general phenomenon is known that the same is constantly decreasing with higher transmission ratios i = H: lt. This applies in the same way to the rams with revolving steering wheel, and the phenomenon can only be mitigated by the cover areas described, not eliminated, because the cause of this decrease in efficiency is rooted in: the unchangeable natural elasticity properties of the propulsion tube walls and the water. The present invention therefore aims to basically avoid the general disadvantage of the decrease in efficiency at higher gear ratios by specifying a structural measure which allows the high efficiency of small gear ratios to be maintained despite the large gear ratio. This measure consists in adding a second ram to one and the same ram with a revolving steering wheel, thus creating a composite ram with a common axis for the primary and the increased secondary reversing wheel (Fig. 6, 7). The rotation generated in the first wheel can be transferred to the second in a manner known from the machine technology perspective by means of solid or hollow shafts; water-bearing pipes can also be used for this purpose, e.g. B. done in Fig. 6 and 7. In the composite construction according to the present invention, the primary ram b '(Fig.6), which is acted upon from the container cl by means of any number of drive pipes c', does not have an actual delivery pipe; in its place come the drive tubes c "of the secondary ram b". The primary delivery water that is raised to the theoretical level S '. is to be imagined, directly affects the second ram b ", within which it is divided into a part falling towards the underwater U and a part rising towards the mirror S".

Selbstverständlich steht -der Sekundärwidder b", zu dessen Beaufschlagung nur noch die Förderwassermenge von b' zur Verfügung bleibt, an Größe beträchtlich hinter dem ersten Widder zurück. Am zweiten Umschaltrad können gekrümmte Schaufeln nach Turbinenart ganz entbehrt werden, weil die Maschinenumdrehung bereits beim ersten Steuerrad bewirkt wird. Hinsichtlich der baulichen Zusammenfügung bestehen bei derartigen Verbundwiddern mannigfache maschinentechnische Ausbildungsmöglichkeiten; die Zeichnung beschränkt sich auf die Wiedergabe des Gesamtprinzips. Einen eigenen Bestandteil der Erfindung bildet es jedoch, die bauliche Anordnung, wo es -angebracht erscheint, so zu gestalten, daß das zweite Steuerrad sich am Umlauf gar nicht beteiligt und feststehend bleibt, wogegen seine Triebrohre umlaufen, statt daß die zweiten Triebrohre festliegen und ihr Steuerrad sich dreht. Ferner bildet es ein Erfindungsmerkmal, daß beide Steuerräder im Umlauf voneinander ganz unabhängig sein können und dann überhaupt nicht mehr durch gemeinsame Achse verbunden zu sein brauchen, indem nur noch die in beliebiger Gestaltung festgelegten Triebrohre die Verbindung der Widder herstellen.It goes without saying that the secondary ram b "is used to act on it only the delivery water quantity of b 'remains available, considerable in size behind the first ram. Curved blades can be found on the second reversing wheel can be completely dispensed with according to turbine type, because the machine rotation is already at first steering wheel is effected. With regard to the structural assembly exist with such composite rams manifold machine-technical training opportunities; the drawing is limited to the reproduction of the overall principle. An own It forms part of the invention, however, the structural arrangement where it is attached appears to be designed so that the second steering wheel does not participate in the rotation and remains stationary, whereas its drive tubes revolve instead of the second The propulsion tubes are in place and their steering wheel is turning. It is also a feature of the invention that both steering wheels can be completely independent of each other in rotation and then no longer need to be connected by a common axis by only nor the drive pipes, fixed in any design, the connection of the rams produce.

Setzt man zwecks besserer Rechnungsübersicht voraus, daß beide Widder unter sich für gleiches Übersetzungsverhältnis i gebaut sind, was an und für sich nicht erforderlich wäre, so bestehen für den Verbundwidder folgende Arbeitsbedingungen (Abb.6).For the sake of a better overview of the accounts, it is assumed that both rams among themselves for the same gear ratio i are built, what in and for itself would not be necessary, the following working conditions exist for the composite ram (Fig.6).

Der Primärwidder b' wird durch das Triebgefälle h' beaufschlagt und hebt sein Förderwasser um die Höhe H'=i - li vom Stauspiegel des Behälters u .nach S'. Der Sekundärwidder b" wird durch das Gefälle Y'= h'+ - H' =h' # (i+ i) beaufschlagt und hebt sein Förderwasser um die Höhe H"=i #h'- (i+ i) über den Förderspiegel S' des Primärwidders, also um vom Spiegela nach S". Das übersetzungs= verhältnis I des ganzen Verbundwidders wird damit I=h'- (12+ - 2 i) :h'=12+ 2i. Dehnt man diese Betrachtung weiter aus auf einen dreifachen Verbundwidder, so ergibt sich sein Gesamtübersetzungsverhältnis zu i3+3i2+3i. Allgemeinwirdln=(i+i),1-i, worin it die Zähl der verbundenen Maschinen bedeutet. Diese Gleichungen lassen erkennen, daß gegenüber dem Gesamtübersetzungsverhältnis I eines ganzen Verbundwidders das Grundübersetzungsverhältnis i des einzelnen Umschaltrades einen auffallend geringen Wert annehmen muß. An Zahlenbeispielen tritt dieser außerordentliche Vorteil der Verbundbauweise vor Augen: Für ein Gesamtübersetzungsverhältnis i= 15 ergibt sich bei einem Verbundwidder mit zwei Umschalträdern auf jedes -derselben das Grundübersetzungsverhältnis i=3. Baut man aber drei Umschalträder von je i=3 zu einem Verbundwidder zusammen, so erreicht das Gesamtübersetzungsverhältnis den gewaltigen Betrag I = 63, so daß man auf solche Weise z. B. mit einem Triebgefälle h= 2 m eine Förderhöhe von I # h=126 m über dem Spiegel a erzielen und dabei doch den guten Wirkungsgrad behalten kann, der dem niedrigen Übersetzungsverhältnis 3 entspricht. Es läßt sich aus dem Zahlenbeispiel auch ersehen, daß der praktische Bedarf höchst selten Veranlassung bieten wird, zu Verbundwiddern mit mehr als zwei Umschalträdern zu greifen. Denn allzu hohe -übersetzungsverhältnisse bringen aus naturgesetzlichen Gründen stets mit sich, daß die gelieferte Förderwassermenge nur klein, die Aufschlagwassermenge hingegen groß, die Maschine also verhältnismäßig teuer ist. Der Kapitaldienst macht. dann das Förderwasser kostspielig, und diese wirtschaftlichen Überlegungen setzen den Wünschen nach zu hohen übersetzungsverhältnissen die Grenze.The primary ram b 'is acted upon by the drive gradient h' and raises its delivery water by the height H '= i - li from the reservoir level and to S'. The secondary ram b " is acted upon by the gradient Y '= h' + - H ' = h'# (i + i) and raises its delivery water by the height H" = i # h'- (i + i) above the delivery level S ' of the primary ram, that is to say from Spiegela to S ". The transmission ratio I of the entire composite ram becomes I = h'- (12+ - 2 i) : h '= 12 + 2i. If one extends this consideration further to a threefold Composite ram, then its total transmission ratio results as i3 + 3i2 + 3i.Generally ln = (i + i), 1-i, where it means the number of connected machines. These equations show that compared to the total transmission ratio I of a complete composite ram, the basic transmission ratio The numerical examples illustrate this extraordinary advantage of composite construction: For a total transmission ratio of i = 15, the basic transmission ratio i = 3 results for a composite ram with two changeover wheels on each of them. But if you assemble three changeover gears of i = 3 each to form a composite ram, the overall transmission ratio reaches the enormous amount I = 63, so that you B. achieve a head of I # h = 126 m above the level a with a drive gradient h = 2 m and still be able to maintain the good efficiency that corresponds to the low transmission ratio 3. It can also be seen from the numerical example that the practical need will very rarely give rise to resorting to composite rams with more than two changeover wheels. For reasons of natural law, overly high gear ratios always mean that the amount of conveyed water supplied is only small, while the amount of impact water is large, so the machine is relatively expensive. The debt service makes. then the delivery water is expensive, and these economic considerations set the limit to the desire for gear ratios that are too high.

Die Darstellung der Wirkung der Überdeckungsflächen und des Einflusses der Verbundbauweise ist an dem Beispiel des hydraulischen Druckwidders gegeben. Die Erfindung umfaßt indessen in der gleichen gestaltenden Art und mit gleicher Wirkung auch das Gebiet der saugenden hydraulischen Widder mit umlaufendem Steuerrad. Hinsichtlich der t@berdeckungsflächen bedarf es dazu keiner weiteren Erklärung. Was die Verbundbauweise derartiger Saugwidder betrifft, so zeigt Abb. 7 das Prinzip unter Verwendung derselben Bezugszeichen für die entsprechenden Größen wie in Abb. 6. a ist der Behälter für das in gleichbleibendes Spiegelhöhe zufließende Kraftwasser, h' = Antriebsgefälle des saugenden Primärwidders b', der aus der theoretischen Spiegelhöhe S' dasjenige Wasser absaugt, welches dorthin vom Sekundärwidder b" aus dem Spiegel S" gesaugt wird. Das gesamte Saugwasser beider Widder einschließlich des verbrauchten Kraftwassers gelangt in de; Höhe des Mittelwassers M zum Abfluß. Es ist klar, daß hier die Summe H'+ H" nie größer werden kann als der Atmosphärendruck, also rund io m Wassersäule.The illustration of the effect of the overlap areas and the influence of the composite construction is given using the example of the hydraulic pressure ram. The invention, however, also encompasses in the same creative manner and with the same effect the field of sucking hydraulic rams with revolving steering wheels. No further explanation is required with regard to the t @ coverage areas. As far as the composite construction of such suction rams is concerned, Fig. 7 shows the principle using the same reference numbers for the corresponding sizes as in Fig. 6. a is the container for the power water flowing in at a constant level, h '= drive gradient of the suction primary ram b', which sucks the water from the theoretical mirror height S 'which is sucked there by the secondary ram b "from the mirror S". The entire suction water of both rams including the used power water arrives in the de; Height of the mean water M to the discharge. It is clear that here the sum H '+ H "can never be greater than the atmospheric pressure, that is to say around 10 m water column.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Hydraulischer Druck- und Saugwidder mit umlaufendem Steuerrad, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewände der Radkammern mit 'Endflächen versehen sind, die die Triebrohrmündungen teilweise verdecken. z. Hydraulischer Druck- und Saugwidder mit umlaufendem Steuerrad, dadurch gekennzeichnet; daß mehrere Steuerräder zu einer Gesamtmaschine verbunden sind, derart, daß immer die Triebrohre des hinzugefügten Widders unmittelbar an das Förderwasser bzw. Saugwasser des vorhergehenden Widders angeschlossen sind. 3. Verbundwidder mit mehreren Steuerrädern nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß teils die Steuerräder entweder umlaufend angeordnet sind, wobei die zugehörigen Triebrohre festliegen, oder daß die Steuerräder feststehen, wobei ihre Triebrohre umlaufen.PATENT CLAIMS: i. Hydraulic pressure and suction ram with all-round Steering wheel, characterized in that the partitions of the wheel chambers with 'end surfaces are provided, which partially cover the drive tube mouths. z. Hydraulic Pressure and suction ram with revolving steering wheel, characterized in that; that several Control wheels are connected to an overall machine, so that always the drive tubes of the added ram directly to the delivery water or suction water of the previous one Aries are connected. 3. composite ram with multiple steering wheels according to claim z, characterized in that some of the control wheels are either arranged circumferentially are, with the associated drive tubes fixed, or that the steering wheels are fixed, with their drive tubes revolving.