KRALJEVINA JUGOSLAVIJA
UPRAVA ZA ZAŠTITU
Klasa 88 (1)
INDUSTRISKE SVOJINE
Izdan 1. Juna 1930.
PATENTNI SPIS BR. 7044
Dipl. Ing. Hermann Schwarz, konstruktor, Stuttgart, Nemačka.
Stroj za pogon vodenom silom.
Prijava od 23. juna 1928.
Važi od 1. oktobra 1929.
Predležeći se pronalazak odnaša na strojeve za pogon vodenom silom, kod kojih se pritisak nekog vodenog stupa pomoću u cilindrima napetih, elastično gipkih membrana, pretvara u radnu snagu. Do sada su se takovi motori regulisali, kako je to uopće običajno kod vodenih pumpa i turbina, na taj način, da se je prosjek vodenog toka suz o ili proširio napram normalnom otvoru. Takav način regulisanja ima taj nedostatak, kako je to već poznato iz gradnje turbina, da se s jedne strane uslijed nepotpunog punjenja ili udarca vode, s druge strane uslijed strujanja i trenja nastalog gubitka snage kod suženog prosjeka, učinak radne snage stroja znatno umanji.
Pronalazak se sastoji u tome, da se re-gulisanje klipnih strojeva ne postigne pomoću promjene vodenog toka, već nasuprot tome ostane prosjek vodenog toka konstantan a mijenja se samo hod klipa. Takovo regulisanje ne prouzroči nasuprot regulisanju prosjeka, pa niti kod prekomjernog ili sniženog opterećenja, nikakvo znatnije pogoršanje hidrauličnog učinka. Najhitnije ovog pronalaska sastoji se u tome, da se postigne promjena hoda pomoću elastičnog ugiba osovine sa koljenom pod uplivom centrifugalne sile ekscentrično postavljenih zamajnih masa.
Upotreba elastičnog ugiba osovine u svrhu regulisanja hoda osniva se‘na slijedećoj fizikalnoj osnovi. Kod elastičnog ugiba y neke osovine pod uplivom zamajne sile,
neke za razmak e ekscentrično smještene mase m jest veličina te zamajne sile:
P = rn (y - e) «>2............(1)
pri čemu označuje <» ugaonu brzinu osovine. Ta zamajna sila izaziva u previnutoj osovini elastičnu protusilu iste veličine ali u suprotnom pravcu,
P = «y........................(2)
tako, da postoji uslov ravnoteže
m (y + e) 0,2 = P = «y . . • (3) iz čega proizlazi pregib
« je pri tome jedan faktor, koji odvisi od mjera osovine i načina ležišta. Ako se povisi ugaona brzina do t. j. postane y = , to je ta „kritična ugaona brzina"
rok=/F..............®
Ako se pomoću ma kakvog sredstva vodi briga o tome, da se može ta kritična brzina prekoračiti bez opasnosti stvaranja nekog beskrajnog, uopće nekog prekomjernog ugiba osovine, nastupit će neko novo stabilno stanje ravnoteže, kod kojeg ugib osovine dobije suprotni pravac, prema promjeni znaka y u jednačbi (4) za neku negativnu vrijednosti imenitelja (a — m'<>°).
Din. 30.
Ako se stavi kritična brzina po jednačbi (5) u formulu (4) to nastane:
t. j. kod brzine okreta ispod „kritične", elastični je ugib osovine istosmislenog pravca, kao eksentričnost mase m; kod veće brzine okretanja od „kritične", napram tome je ugib osovine upravljen u suprotnom pravcu ekscentričnosti mase m, masa m nema dakle više težnje, da poveća svoju ekscentričnost, već da rotira oko svog vlastitog težišta, što se postigne kod <o — O0 , po što je tada y = — e.
Taj se pojav izvrsno slaže sa zahtjevom re-gulisanja hoda, da mora biti rastenjem broja okretaja hod manji t. j. da postane postojeća ekscentričnost hoda ili ekscentra suprotno upravljena pravcu ugiba osovine.
Prepriječenje svih drugih ugiba osovine, osim onih, koji služe za regulisanje, n. pr. onih, koji nastanu uslijed tlaka, pomoću kretače prenešenog pritiska vode na osovinu, vrši se bilo pomoću zgodno postav-lenih masa za uravnoteženje, bilo simetričnim smještenjem više od dvije cilindarske zvijezde, kod kojih se pod učinkom vodenog tlaka na osovinu djelujući ugibni momenti međusobno izjednače.
Probitačno je, da se eventualno upotreb-Ijeni koluti za izjednjačenje provide nekom, djelomičnom živom napunjenom šupljinom, u svrhu samostalnog izjednačenja periodičnog kolebanja rezultata sila kretača koje nastane kod svakog okreta osovine zbog konačnog broja cilindara sjedinjenih u jednoj zvijezdi. Ta se uredba osniva na slijedećem razmišljanju:
Ako je neki, tačno centrično rotirajući šuplji cilindar napunjen dijelomično nekom tekućinom n. pr. živom, to će za vrijeme rotiranja, sve jedno, bilo to ispod, bilo iznad kritičnog broja okretanja, površina žive zauzeti oblik nekog cilindričnog plašta, ležećeg koncentrično sa šupljim cilindrom. Ako se opet smeta centralan položaj roti-rajućeg šupljeg cilindra uslijed nekog izvana napram osovinama djelujućeg impulsa sile, to djeluje ispod kritičnog broja neko takovo djelomično punjenje živom u tom smislu, da se poveća ekscentričnost rotira-jućeg šupljeg cilindra uplivom centrifugalne sile živine mase nekim, u pravca već postojeće ekscentričnosti stvarajućim se ugi-bom osovine. Napram tome, slijedi iznad kritične brzine prosto gibljiva masa žive njezinoj težnji, da rotira oko svog vlastitog težišta, iz čega slijedi samostalno centrira-
nje šupljeg cilindra, nastupom centrifugalne sile mase, koja je upravljena u protivnom pravcu impulsa, koji smeta izvorni položaj težišta rotirajućeg cilindra.
Pošto po ovom pronalasku nije samo osovina uređenja poput elastično pruživih organa, već i s njom, pomoću kretaća spojeni membranski klip, to se dobije neki jedinstveni elastični zamajni sistem, koji obuhvaća elastičnu osovinu kretače i membranske klipove i kod kojeg nije požurivanje ili ustavljanje u njemu djelujućih masa od nikakvog osobitog značaja, koji bi bio od uticaja na veličinu učinka utrošene snage.
Neko se proširenje označene uredbe i ujedno bitni sastavni dio ovog pronalaska sastoji u rasterećenju osovine od na nju u smislu ugiba djelujućih sila vodenog pritiska i u regulisanju broja okretaja stroja, pomoću u slijedećem opisane uredbe. Ta se novost sastoji u time, da je upotrebom jedne jedine cilindarske zvijezde polovina kretače spojeno sa srednjim, odnosno sa obim spoljašnjim od tri simetrično prema sredini osovine postavljanih i za 180° međusobno pomaknutih pogonskih ekscentara ili koljena, pri čemu je regulisano dova-đanje odnosno odvađanje vode tako, da upliva istodobno na dva pod 180° postavljena cilindra u istom smislu. Probitačno je, da je u svrhu regulisanja osovina pro-cijepana u podužnom pravcu tako, da sačinjava dva na svojim krajevima spojena pera, od kojih je vezano jedno sa srednjim a drugo sa obim simetrično smještenim spoljašnjim pogonskim ekscentrima. Potrebni za regulisanje ugibi obiju dijelova osovine izvode se pomoću dviju, na svakom dijelu osovine simetrično prema sredini smještenih ekscentričnih zamajnih masa, čija je ekscentričnost pomerljiva i promjenljiva po broju okretaja.
Primjer pronalaska prikazan je u nacrtu:
Fig. 1 prikazuje podužni projek stroja za pogon vodenom silom, dočim.
Fig. 2 prikazuje popriječan prosjek.
Fig. 3 i 4 prikazuju neku za regulisanje upotrebljenu zamajnu masu sa strane i spreda.
Fig. 5 i 6 su popriječni prosjeci i postrani izgled nekog drugog ekscenter koluta za izjednačenje napram osovini djelujućeg tlaka vode, dok prikazuje
Fig. 7 međusobni položaj regulisajućih i izjednačujućih zamajnih masa na pokretnoj osovini.
Fig. 8 je dijelomični prosjek osovine,
Fig. 9 srednji popriječni prosjek.
Stroj za vodeni pogon ima već poznati način n. pr. cilindarski radni prostor a, dočim se radni-klipovi sastoje iz napetih me-
mbrana b. Te djeluju pomoću krefača c-koje su uzglobljene na nekom prstenu d, na koljeno ili ekscentar e neke osovine f. Preliv vode g, kao i ispust h upravljaju se oba pomoću na osovini pričvršćenog okrel-Ijivog razvodnika i, te su spojeni sa radnim prostorom, cilindrima a, pomoću cijevi k i /. Prema pronalasku počiva osovina / u na sve strane zamahljivim ležajima m tako, da se može previnuti bez zapinjanja, dočim su uložene među dijelom osovine n, koji nosi razvodnik /', te gipkom radnom osovinom /, po jedna ili više popustljivih kopča o. Pronalazak se sad sastoji u tome, da se učini osovina / tako gipkom i obloži ekscentričnom masom, da se zamah membranskih klipova b, povećanjem ili umanjenjem njihovih ugiba pod uplivom centrifugalne sile ekscentričnih masa. samostalno reguliše primjereno broju okretaja, kako je to razloženo u uvodu. Navedene mase za regulisanje sastoje se iz kolutnih ekscen-tara p, kojih se ekscentričnost može primjereno udesiti. Tako se ekscentri za regulisanje hoda sastoje n. pr. kako to prikazuju Fig. 3 i 4, iz jednog pomakljivog uteza oblika zatvorenog okvira, koji je vođen na nekom, na osovini / počivajućem kliznom komadu r. Komad r ima na obima stranama na šarafnim vretenima s pomjer-Ijive uporne ležaje t, na koje se upiru pera u, čiji drugi krajevi priležu na okvir p. Pomicanjem upornih ležaja / na njihovim vretenima, može se ekscentričnost ekscen-trarnog okvira p po volji mijenjati.
Da bi se mogle izjednačiti sile pritiska vode na osovinu, kao i njihovo kolebanje, koje nastaje uslijed promjene pada pogonskog srefstva, predviđeni su nadaljni koluti za izjednačenje g, čije se težište mase određuje prema padu. Takav je kolut za izjednačenje prikazan n. pr. u Fig. 5 i 6. Kolut se sastoji iz oklopine u, koja je pričvršćena nekom glavčinom na osovini /. Od glavčine proizlazi cilindar x, u kojem je vođen pod pritiskom pera stojeći klip y. Prostor cilindra x između klipa y i glavčine, napuni se kroz šuplju osovinu pogonskim sretstvom, te stoji tako pod tlakom potonjeg na taj način, da se klipj; rastećim pritiskom giblje u spoljašnjem pravcu, suprotno učinku pera i time pomakne isto tako težište zamajne mase izvan, te djeluje kod zgodnog smještenja iste, nasuprot povećanom pritisku vode na osovinu.
Pravci ekscentričnosti koluta za regulisanje o i koluta za izjednačenje q grade ugao od 90°.
Da bi se nadalje samostalno izjednačila ona periodična kolebanja osovine, koja nastaju uslijed promjena u pojedinim cilindri-
ma od punog i sniženog priliska vode, imaju koluti za izjednačenje q neki šuplji prostor oblika srpa, koji je dijelomično ispunjen živom, t. j. neka uredba, čiji je osnovni značaj već prethodno objašnjen. Ako se naime sile pritiska vode, koje djeluju putem njima privremeno izvržene membrane i kretače na osovinu, sastave u jednu rezultantu, tada rezultanta kod svakog okretaja osovine pokazuje isto toliki broj kolebanja, koliko iznaša broj cilindra sjedinjenih u jednoj zvijezdi.
Pri tome radi se o kolebanjima u pogledu veličine i pravca tih rezultanta, pošto ona kod z sjedinjenih cilindara u jednu zvijezdu pokazuje za vrijeme svakog okretaja osovine z maksimuma i z minimuma, kao i z puta otklon za neku malu količinu kuta rc od normalnog pravca. Uslijed tog periodičnog kolebanja podvržena je osovina periodičnom drmanju, koje će se smještanjem nekog dijelimično živom napunjenog šupljeg cilindra q (Fig. 5 i 6) samostalno izjednačiti, kako to već proizlazi iz prednjeg objašnjenja fizikalne osnove tog uređaja.
Pošto su ti koluti za izjednačenje q smješteni pod znatnom ekscentričnošću na osovini /, to, samostalno izjednačenje može djelovati samo u sveobčem pravcu te ekscentričnosti i uslijed toga ostaje bez svakog učinka na vertikalno napram njemu, u pravcu hoda^t-j. ručke i pokretnog eks-centra u svrhu regulisaja stvarajućih se ugiba osovine.
Kod u Fig. 8 i 9 prikazanih oblika izvođenja su prikvačene kretače c1 odnosno e2 neprikazanih membranskih klipova pojedinih cilindara, izmjenice na prstene dl odnosno d- i to: prstenom d' spojene kretače c1 djeluju na neki srednji pokretni ekscentar e', dočim one, na prsten r/2 prikvačene kretače cl djeluju na ekscentar e2, koji su pričvršćeni na osovini / simetrično prama sredini osovine i pomaknuto za 180° naprama ekscentru e1.
Jedna polovica kretača c1 djeluje dakle na srednji ekscentar el, dočim druga polovica c2 djeluje na spoljašnje ekscentre e2 tako, pa na svakoj srednjem ekscentru pripadajućoj kretači e1 odgovara jedna, spo-ijašnjim ekscentrima e2 pripadajuća kretača c2. Ako se dakle upust, odnosno ispust vode pojedinih cilindara upravlja tako, da se dovađanje vode cilindrima, pomaknutim za 180’ vrši istodobno i u istom smislu, kao u susjedna dva cilindra, ali u položaju odgovarajućem faznom pomaknuću, to će se na osovinu djelujuće sile kretača u svakom trenutku međusobno izjednačiti.
U svrhu regulisanja hoda primjereno broja okretaja osovine/, prosječe se potonja po du-
žini među obima ležajima m tako, da se sastoji iz dva na krajevima spojenim elastično gipkih pera fl i f2 sa jednom pukotinom među njima. Dio osovine /‘ nosi ekscentar e1 dočim nosi dio osovine /ž oba simetrično naprama prvom ležeča ekscentra e2. Svaki od ekscentara e1, e2 ima po jedan izrez za prolaz prostog, s njima nespojenog dijela osovine i njegovog elastičnog gipkog ugiba uslijed učinka dodatih zamanjih masa. Za regulisanje stroja potrebni elastični ugibi dijelova osovine /', f2 izvode se pomoću dviju, na svakom dijelu osovine smještenih ekscentričnih za-majnih masa p1 odnosno p2, čija je ekscentričnost promenljiva prema broju okretaja, kako je to prethodno opisano. Njihove mase, ekscenlričnosli i njihovoudaljenje odsredine osvine odmjereni su tako, da odgovaraju veličini od njih izazvanih gipkih ugiba dijelova /', f2, vazda za regulisanje ugiba potrebnog za promjenu hoda. Ti se ugibi obiju dijelova osovine jedan drugom vazda suprotnog pravca te povzroče ujedno umanjenje ili povećanje hoda s njima spojenih membranskih klipova.
Patentni zahtevi:
1.	Stroj za pogon vodenom silom sa cilindrima smještenim u obliku zvijezde i u njima osovnom pravcu gibajućim s membranskim klipovima, naznačen time, što su osovina, koja se okreće većim od kritičkog broja okreta, i membranski klipovi ustrojeni poput elastično gipkih pera te sačinjavaju zajedno pomoću poluga kretača neki pod učinkom zgodno regulisanih centrifugalnih masa stojeći elastični zamajni sistem.
2.	Stroj za pogon vodenom silom po zahtjevu 1, naznačen time, što se njegovo regulisanje vrši pomoću promjene hoda tako, da se hod mijenja primjereno gipkim ugi-Lima osovine, koji potonji nastaju prema broju okreta, promjenljivom centrifugalnom silom uslijed na osovini pričvršćenih za-majnih masa.
3.	Stroj	za	pogon	vodenom	silom	po
zahtjevu 2, naznačen time, što su zamajne mase pomjerljive u pravcu ekscentričnosti i gipko pričvršćene na osovinama.
4.	Stroj	za	pogon	vodenom	silom	po
zahtjevu 3, naznačen time, što se kretača-ma na osovinu prenešene sile vodenog tlaka izjednače pomoću centrifugalne sile jednog ili više na osovini smještenih kolutova.
5.	Stroj	za	pogon	vodenom	silom	po
zahtjevu 4, naznačen time, što se uslijed promjene pada izazvana kolebanja na osovinu djelujućih sila vodenog tlaka, izjednače pomoću primjerene promjene položaja ležišta masa koluta za izjednačenje, n. pr.
time, da se sastoji masa tih kolutova za izjednačenje dijelomično iz pomakljivih klipova, koji stoje pod uplivom vodenog pada i jednog suprotnog djelujućeg pera.
6.	Stroj za pogon vodenom silom po zahtjevu 5, naznačen time, što se kolutovi za izjednačenje providjeni jednim dijelomično živom napunjenim šuplim prostorom u svrhu samostalnog izjednačenja periodičnih kolebanja rezultirajućih sila kretača, koje nastaju kod svakog okretaja osovine uslijed konačnog broja cilindara sjedinjenih u jednu zvijezdu.
7.	Stroj za pogon vodenom silom po zahtjevu 3, naznačen time, što se rasterećenje na osovinu, kretačama prenesenih pritisnih sila klipova, vrši pomoću više od dvije cilindarske zvijezde smještene simetrično prama sredini osovine tako, da su simetrično udaljene od sredine osovine i da su veličina i pravac rezultante sila kretača tako odmjereni, da je suma pod u-plivom tlaka vode na osovinu djelujućih ugibnih momenata jednaka ništici.
8.	Stroj za pogon vodenom silom po zahtjevu 3, naznačen time, što se rasterećenje osovine od kretača na nju prenešenih, na njezin ugib uplivajućih pritisnih sila vode vrši pomoću napram sredini osovine simetrično smještenih na osovini (f) triju počivajočih koljena odnosno pokretnih ekscentara (e', e2), od kojih je srednji (e1) napram obima skupa spadajućim spoljašnjim, (e2) pomaknut za 180°, pri čemu kretače cilindarske zvijezde djeluju njihovim redom izmjenice jednom polovicom (c1) na srednji (e1), a drugom polovicom (e2) na oba spoljašnja ekscentra (c2).
9.	Stroj za pogon vodenom silom po zahtjevu 8, naznačen time, što se osovina u svrhu regulisanja sastoji iz dviju, na nje zinim krajevima spojenih elastično gipkih djelova (f1, f2), od kojih nosi jedan dio (f1) srednji pokretni ekscentar (el) a drugi dio (e2) oba zajedno spadajuća pokretna ekscentra (e2).
10.	Stroj za pogon vodenom silom po zahtjevu 9, naznačen time, što se za regulisanje potrebna promjena hoda postiže jedan pomoću jedan drugom nasuprot postavljenih gipkih prevoja oba dijela osovine (f', f2), pri čemu utiče vazda djelovanje u istom smislu na dva za 180° pomaknuta klipa.
11.	Stroj za pogon vodenom silom po zahtjevu 10, naznačen time, što u svrhu stvaranja, za regulisanje potrebnih pregiba nosi svaki od oba gipka dijela osovine (f', f2) ekscentrične zamajne mase (pl,p2) prema broju okreta promjenljive ekscentričnosti, čije su mase po ekscentričnosti i udaljenosti od sredi osovine tako odmjerene,
da veličina od njih izvedenih gipkih ugiba oba dijela osovine (f', f2) odgovara za re-gulisanje potrebnim promjenama klipa.
12.	Stroj za pogon vodenom silom po zahtjevu 11, naznačen time, šlo se upravljanje dovoda i odvoda vode vrši do, od-
nosno od dva za 180° međusobno udaljena cilindra istodobno i u istom smislu, a upravljanje od po dva susjedna cilindra sa njihovom međusobnom položaju odgovarajućim faznim pomaknućem u protivnom smislu.













■







■ ■ . ' . 1 j -
■
. -
■
.


-
.


		
		
		
		
.		
		
		
		■














Adpatent broj 70¥t.
/yy- 4, .


k
r
Adpatent broj 7044-.