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Gerät zur Messung der augenblicklichen Durchflussmenge strömender
Flüssigkeiten oder Gase Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Gerät zur Messung der augenblicklichen Durchflussvenge strömender Flüssigkeiten oder Gase, in welchem eine zwei mit dem zu messenden Medium erfüllte Räume, von denen der erste mit der Zuleitung und der zweite mit der Ableitung verbunden ist, trennende Membran die Grösse einer Auslassöffnung aus dem ersten Raum entsprechend der durchfliessenden Menge steuert und über eine Stossstange eine ausserhalb beider Räume liegende Anzeigevorrichtung betätigt, wobei die Stossstange unter der Wirkung einer rückführenden Kraft steht, die sie stets in die Ausgangslage zu drücken sucht.
Das Gerät der vorliegenden Erfindung lässt sich vorteilhaft als Messgerät für den augenblicklichen Brennstoffverbrauch in Kraftfahrzeugen und auf Motorprüfständen verwenden, denn es besitzt die Fähigkeit, selbst den Verbrauch geringster Zuflussmengen, z. B. von der Grössenordnung 1 cm3/sec zu verzeichnen.
Die bisher bekannten, zum gleichen Zweck angewandten Geräte arbeiten grösstenteils nach dem Prinzip der Veränderung des elektrischen Widerstandes eines auf eine bestimmte Temperatur erwärmten, durch den Flüssigkeitsdurchfluss gekühlten Widerstandselementes. Die Veränderung des Widerstandes wird von einem elektrischen Messgerät registriert, dessen Skala als Durchflussmesser geeicht ist, welcher z. B. den Durchfluss in Litern pro Stunde anzeigt.
Diese bisher bekannten Geräte sind mit gewisser. Nachteilen behaftet, die namentlich in der bedeutenden, durch die Notwendigkeit der Verwendung eines die z. B. durch die atmosphärischen Bedingungen bewirkten Temperaturschwankungen ausgleichenden thermischen Kompensators bewirkte Kompliziertheit, sowie in der grossen Empfindlichkeit des elektrischen Messgerätes gegen Erschütterungen beruhen. Aus diesen Gründen haben sich ähnliche, in Fahrzeuge eingebaute Geräte nicht bewährt.
Andere bekannte Messgeräte der eingangs erwähnten Art haben wiederum den Nachteil, dass sie als Messelemente für den vorgesehenen Zweck einen dünnwandigen elastischen Beutel verwenden, dessen Herstellung schwierig und kostspielig ist und der ausserdem bereits nach kurzer Zeit bzw. Betriebsdauer der Materialermüdung und damit Änderung der Elastizität unterliegt. Dadurch entstehen bedeutende Differenzen in den Messwerten im Vergleich mit der ursprünglichen Eichung. Ausserdem kommt noch die grosse Empfindlichkeit solcher Beutel auf die Temperatur des zu messenden Mediums durch Veränderung der Federung zur Geltung. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass sich im Gesamtbereich nur eine kurze Bewegung des Beutels ausnützen lässt.
Zu den angeführten Mängeln kommt noch die sehr problematische Ausführung des Durchganges des Stäbchens, welches die Übertragung der Beutelbewegung auf die Zeigervorrichtung vermittelt. Eine richtiggehende Abdichtung dieses Stäbchens bei gleichzeitiger annehmbarer Bewegungsfreiheit und entsprechender Dauerhaftigkeit ist praktisch beinahe unmöglich, besonders bei Messung von Flüssigkeiten geringfügiger Viskosität, wie z. B. Benzin. Auch die Betriebsverlässlichkeit ist durch allfällige mechanische Verunreinigungen in dem zu messenden Medium beeinträchtigt.
Ein anderer Mangel, der die Anwendung dieser Konstruktion als Durchflussmessgerät bei Kraftfahrzeugen ausschliesst, ist die bedeutende Empfindlichkeit gegen Erschütterungen, durch welche der elastische Balg in vertikaler Richtung in Schwingungen versetzt wird. Die Messvorrichtung stellt nämlich eine elastische und empfindliche eingehängte Masse von bedeutendem relativem'Gewicht vor, welche beim Ein-
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bau in Kraftfahrzeuge jegliche Vibration oder Beschleunigungs- und Fliehkraft in Schwingung versetzt.
Neben den vorstehend angeführten Eigenschaften eines elastischen Balges, bei welchem sich zur Messung nur eine geringfügige Bewegung desselben ausnützen lässt weist diese Bauart noch einen weiteren Nachteil in der Konstruktion der Messspitze auf. Die Messspitze (Kegel) lässt sich für die kleinen, mit diesem Gerät zu messenden Durchflussmengen nur mit grossen Schwierigkeiten herstellen, namentlich in jenen Fällen, wo es notwendig ist, dass dieselbe zwecks Korrektur des anwachsenden Widerstandes und der Feder eine unregelmässige Form aufweist. Selbst bei sehr präziser und kostspieliger Herstellung derselben wären die gemessenen Durchflusswerte mit Rücksicht auf die Unbeständigkeit der mechanischen Eigenschaften des Balges, der Feder und des Durchgangsstäbchens ziemlich ungenau.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die angeführten Nachteile und bietet eine viel einfachere Bauart eines im Betrieb verlässlicheren und in der Erzeugung billigeren Gerätes. Erreicht wird dies erfindungsge- mäss dadurch, dass die Steuerung der als schmaler Spalt in einem im ersten Raum angeordneten Gehäuse, das über eine Rohrleitung mit dem zweiten Raume in Verbindung steht, ausgebildeten Auslassöffnung mittels eines über die Stossstange betätigten Schiebers erfolgt und die rückführende Kraft von einer von der Stossstange durchsetzten und an dieser angreifenden Rückführmembran herrührt, welche zugleich den ersten Raum gegen die Atmosphäre abschliesst.
Nach einem ändern Merkmal der Erfindung ist der die Bewegung der Membran auf den Schieber übertragende Mechanismus als ein auf einem Hebel, der in einem Lager drehbar befestigt ist und von der Stossstange bewegt wird, bestehender Übersetzungsmechanismus ausgebildet. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die die beiden Räume trennende Membran mit sternförmigen Metallauflagen versteift.
Das erfindungsgemässe Gerät ist-wie bereits eingangs erwähnt-vor allem für den Betrieb an Kraftfahrzeugen bestimmt, wo sich das spezifische Gewicht der verwendeten Brennstoffe nur in geringen Grenzen ändert. Die Eichung wird daher mit derjenigen Brennstoffgattung ausgeführt; für welche das Gerät verwendet wird.
Der Einfluss des Flüssigkeitsdruckes auf die Nullstellung des Anzeigers kann z. B. durch mechanischen Anschlag der Stossstange begrenzt werden, wobei die eingestellte Nullstellung dem vollen zugedeckten Spalt entspricht.
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Brennstoffpumpe und dem Vergaser, eingebaut ist. Dadurch erscheint ein genügend konstanter Druck, unter dem das Gerät arbeitet, gesichert.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Das erfindungsgemässe Gerät besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1, dessen Böden zwei ungleich grosse Membranen A und B bilden. Die Membran A ist in das Gerät derart eingebaut, dass auf dieselbe ein beiderseitiger Druck einwirken kann, d. h. der Druck aus dem Gehäuse 1 und aus dem Raum eines kleineren Gehäuses 2. Die Membranen A und B sind miteinander durch eine Stossstange 3 verbunden, wobei sich die Bewegung der Stossstange auf einen Zeiger 14 einer Messskala überträgt. Auf der Stossstange 3 ist ferner ein Zapfen 4 für die Führung eines in einem Lager 6 drehbar befestigten Hebels 5 vorgesehen.
Das freie Ende des Hebels verschiebt vermittels eines Zapfens 7 einen Flachschieber 8, Dieser Schieber verschiebt sich jeweils in der einen oder andern Richtung und entblösst dabei einen Abmessschlitz 9. Dieser A bmessschlitz 9 ist in der Wand eines Gehäuses 10 vorgesehen, welches bis auf den Schlitz 9 und eine Ausflussröhre 11 hermetisch abgeschlossen ist. Die abzumessende Flüssigkeit wird über eine Röhre 12 in den Raum des Gehäuses 1 zugeführt und die abgemessene Flüssigkeitsmenge durch die Röhre 11 abgeführt.
Die auf die Membran A einwirkenden Druckänderungen werden in den Raum 2 durch die Röhre 13 eingeführt.
Das Gerät gemäss der vorliegenden Erfindung arbeitet in folgender Weise :
Es sei vorausgesetzt, dass die Räume 1, 2 und 10 mit der zu bemessenden Flüssigkeit angefüllt sind, welche unter einem bestimmten Druck steht. Der Ausfluss aus der Röhre 11 ist abgesperrt. Die Membran B verschiebt in diesem Falle die Stossstange 3 möglichst weit nach rechte, und der Abmessschlitz 9 bleibt durch den Schieber 8 geschlossen. Die Membran A setzt dieser Bewegung bzw. dieser Lage keinen Wider- stand entgegen. denn. ihre beiden Seiten sind bei gesperrtem Ausfluss unter dem Einfluss der Umflussanord - nung gleichmässig belastet. Wenn sich der Ausfluss 11 teilweise öffnet, z.
B. sobald der Motor aus dem Vergaser Brennstoff anzusaugen beginnt, fliesst die Flüssigkeit zunächst in den Grenzen der elastischen Deformation der Membran aus dem Raum 2 durch den Umfluss 13 und die Ausflussröhre 11. Dadurch sinkt der Druck im Raum 2, die Membran A wird durch den Flüssigkeitsdruck im Gehäuse 1 nach links abge-
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drückt und verschiebt vermittels der Stossstange 3 den Hebel 5 und den Schieber 8 gleichfalls nach links und entblösst dadurch den erforderlichen Teil des Schlitzes 9. Sobald sich die Ausflussmenge verringert, steigt der Druck im Gehäuse 2, wodurch sich die Wirkungskraft der Membran A verkleinert und die Rück- führmembran B den Schieber angemessen nach rechts drückt.
Bei vollkommener Schliessung des Aus- flusses gleichen sich die Drücke in den Räumen 1 und 2 aus, die Membran A verliert ihre Wirkungskraft und die Rückführmembran B rückt den Schieber nach rechts und schliesst den Schlitz 9 vollkommen.
Wie bereits ausgeführt, lässt sich das beschriebene Gerät zur Messung der augenblicklichen Menge durchfliessender Flüssigkeiten und durchströmender Gase verwenden, namentlich zur Messung der augen- blicklichen Brennstoffdurchflussmenge. Durch die Anordnung der an sich bekannten Ausgleichsorgane lässt sich bei diesenGeräten für Laboratoriumszwecke der Einfluss von Temperaturänderungen ausschliessen.
Im Kraftwagenbetrieb lässt sich dieses Gerät als Bordgerät montieren, um dem Fahrer den augenblicklichen Treibstoffverbrauch in Litern pro Stunde anzuzeigen. Ferner ist das Gerät geeignet für die Vergasereinstellung und in Motofprüfwerkstätten. Als Bordgerät kann dasselbe nach bestimmter Anpassung in mechanischer Verbindung mit dem Tachometer oder Tourenzähler ausser dem augenblicklichen Treibstoffverbrauch in Litern pro Stunde auch z. B. an farbigen Abschnitten einer Skala noch anzeigen, ob der Motor eines Fahrzeuges im sparsamen Arbeitsbereich ausgenützt wird oder nicht. Das Gerät verzeichnet augenblicklich jegliche Störung der normalen Betriebsbedingungen des Motors, wie z. B. eine teilweise Verstopfung des Vergasers, Zündungsversager, besonders bei Mehrzylindermotoren, Erhöhung der passien Widerstände, Überhitzung u. a.
Die augenblickliche Kontrolle der vom Gerät verzeichneten Betriebswirtschaftlichkeit ermöglicht die Erzielung bedeutender Treibstoffeinsparungen. Dabei zeichnet sich das Gerät durch seine ausserordentliche Einfachheit aus, welche einen niedrigen Anschaffungspreis bedingt, sowie durch eine absolute Betriebsverlässlichkeit.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gerät zur Messung der augenblicklichen Durcl1flussmenge strömender Flüssigkeiten oder Gase, in welchem eine zwei mit dem zu messenden Medium erfüllt Räume, von denen der erste mit der Zuleitung und der zweite mit der Ableitung verbunden ist, trennende Membran die Grösse einer Auslassöffnung aus dem ersten Raum entsprechend der durchfliessenden Menge steuert und über eine Stossstange eine ausserhalb beider Räume liegende Anzeigevorrichtung betätigt, wobei die Stossstange unter der Wirkung einer rückführenden Kraft steht, die sie stets in die Ausgangslage zu drücken sucht, dadurch gekennzeich- net, dass die Steuerung der als schmalerspalt (9) in einem im ersten Raum (1) angeordneten Gehäuse (10), das über eine Rohrleitung (13) mit dem zweiten Raum (2)
in Verbindung steht, ausgebildetenAuslassöff- nung mittels eines über die Stossstange (3) betätigten Schiebers (8) erfolgt und die rückführende Kraft von einer von der Stossstange (3) durchsetzten und an dieser angreifenden Rückführmembran (B) herrührt, wel-
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