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Einrichtung zur Messung der indizierten Leistung von Kolbenkraftmasehinen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Leistungsmessung an Kolbenkraft- maschinen.
Bekanntlich wird für gewöhnlich die Leistung einer Kolbenkraftmaschine unter Zuhilfe- nahme eines Indikators gemessen, der den Druckverlauf im Zylinder als Funktion des Kolben- weges aufzeichnet, so dass dann der mittlere indizierte-Druck und damit die indizierte Leistung rechnerisch bestimmt werden können,
Es sind bereits Einrichtungen bekannt, die Kolbengeschwindigkeit in eine mit dem Hub- wechsel das Vorzeichen ändernde elektrische Grösse und den mit der Kolbengeschwindigkeit zeitlich zusammenfallenden Zylinderdruck in eine zweite elektrische Grösse mit entgegen- gesetztem Vorzeichen für Vakuum umzuwandeln und das Produkt dieser beiden Grössen in einem elektrischen Messapparat zu messen.
Den bis jetzt bekannten Einrichtungen dieser Art haftete der Mangel an, dass der Ein- fluss der endlichen Pleuelstangenlänge nicht berücksichtigt werden konnte. Hierdurch entstand eine Fehlerquelle, die 10 v. H. und mehr Unterschied vom wirklichen Resultat ergab und daher solche Messungen illusorisch machte.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun eine Vorrichtung, bei welcher der Einfluss der endlichen Pleuelstangenlänge berücksichtigt wird.
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vorgenommen wird, wodurch bei dem nun mit veränderlicher Winkelgeschwindigkeit erfolgenden Antrieb des Wechselstromerzeugers der erzeugte Strom der Kolbengeschwindigkeit bei endlicher Pleuelstangenlänge proportional ist.
Bei der neuen Einrichtung ist z. B. zwischen der Kraftmaschinenwelle und der Antriebswelle des Wechselstromerzeugers mit sinusoidalem Stromverlauf eine Mitnehmerkupplung eingebaut.
Ferner wird gemäss der Erfindung der Strom zur Erzeugung der elektrischen Grösse, welche dem Zylinderdruck entspricht, einer besonderen Stromquelle entnommen und das Produkt der beiden elektrischen Grössen in einem Wattmeter gemessen.
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zum Teil mehr konstruktiv ausgebildet, gewisse Teile dieser Einrichtung in einem grösseren Massstabe.
1 bezeichnet den Zylinder einer Kolbendampfmaschine, deren Kolben 2 unter Vermittlung einer Kolbenstange 3, eines Kreuzkopfes 4, einer Pleuelstange 5 und eines Kurbelarmes 6 eine Kurbelwelle 7 antreibt. 8 bezeichnet einen in einer weiter unten noch näher beschriebenen Weise von der Kurbelwelle 7 angetriebenen Wechselstromerzeuger, dessen Wicklungs-und Magnetverhältnisse so gewählt sind, dass er bei gleichförmigem Gang einen dem Sinus des Kurbelwinkels proportionalen Strom liefert, der in den Augenblicken, wo die Kurbel durch die Totlagen geht, die Richtung ändert und demnach der bei unendlicher Pleuelstangenlänge sich ebenfalls mit dem Sinus des Kurbelwinkels verändernden Kolbengeschwindigkeit proportional ist.
Um auch bei endlicher Pleuelstangenlänge im Generator 8 einen der veränderlichen
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schrift des Vereines Deutscher Ingenieure 1897, Seite 431 und ff.) entsprechende Verschiebung des Generators 8 gegen die Kurbelwelle 7 nach dem Zylinder 1 der Kolbenmaschine hin gestattet.
Diese Mitnehmerkupplung weist im wesentlichen zwei Kurbelarme 10, 11 auf, von denen der
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rela. tiv verzögerte bzw. beschleunigte, derartige-Drehbewegung mitgeteilt, dass die Projektion des Zapfens 12 auf eine durch die Achsen der Wellen 7,9 und die Kurbeltotpunkte gehende Ebene in gleichen Zeiten den Kolbenwegen proportionale Strecken und folglich diese mit der Kolbengeschwindigkeit proportionaler Geschwindigkeit durchläuft.
Bewegt sich nun in einem senkrecht zur genannten Ebene verlaufenden, homogenen magnetischen Feld ein rahmenförmiger elektrischer Leiter 13, Fig. 3, dessen Ebene den Zapfen 12 und die Achse 9 enthält, so werden in diesem Ströme erzeugt, die der Geschwindigkeitskomponente 14 (Fig. i) des Leiters, senkrecht zur Kraftlinienrichtung, bzw. den Kolbengeschwindigkeiten proportional sind und mit dem Hubwechsel die Richtung ändern. Es gestattet somit diese Anordnung, einen mit dem Kolbenhubwechsel das Vorzeichen ändernden elektrischen Strom von der Kolbengeschwindigkeit proportionaler Stärke zu erzielen. Der in dem Generator 8 erzeugte Strom fliesst durch einen Leiter 15.
Am Zylinder der Dampfmaschine 1 ist ein Stutzen 16 angebracht, in dem ein beweglicher Indikatorkolben 17 angeordnet ist. Dieser Kolben 17 ist auf der unteren Seite dem Druck ausgesetzt, der jeweils in dem auf der linken Seite des Kolbens 2 gelegenen Zylinderraum herrscht, und auf der oberen Seite dem Atmosphärendruck. Der Indikatorkolben 17 ist an einer Stange 18 angebracht, an deren anderem Ende ein Ende einer Feder 19 befestigt ist. Das zweite Ende der Feder 19 ist mit einem feststehenden Teil 20 verbunden.
21 bezeichnet ein elektrisch leitendes Kontaktsegment, das behufs proportionaler Übertragung und Vergrösserung der geradlinigen Bewegung des Indikatorkolbens 17 am Zentrum seines Stromabnehmerkreisbogens 22 durch eine Gabel 23 der Stange 18 mitgenommen wird, Der Stromabnehmerkreisbogen 22 kann auf einer Kreisfläche 24 abrollen, welche durch Widerstandselemente 25,26 gebildet wird. Das Kontaktsegment 21 ist aus magnetischem Material hergestellt und kann behufs guter Kontaktherstellung zwischen dem Stromabnehmerkreisbogen 22 und den Widerstandselementen 25 bzw. 26 durch einen Magneten 271 gegen das berührende Kontaktelement gepresst werden.
Je nach dem in der linken Hälfte des Zylinders der Kolbenkraftmaschine herrschenden Drucke wird der Indikatorkolben 17 mehr oder weniger in die Höhe bewegt und infolge Abrollens des Segmentes 21 an der Fläche 24 werden dann mehr oder weniger Widerstandselemente 25 bzw. 26 in einen eine Batterie 27 und einen Leitungsteil 28 aufweisenden Stromkreis zu-oder abgeschaltet. Auf diese Weise wird erreicht, dass die von der
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sich jeweils den unter dem Indikatorkolben,-17 herrschenden Drücken proportional ändern. Die Anordnung ist dabei derart, dass das Segment 21 so lange mit einem der Widerstandselemente 25 in Kontakt steht, als der Druck im Zylinder grösser als Atmosphärendruck ist, wobei der Strom in diesem Falle veranlasst wird, in der in Fig. i durch den Pfeil bei + angedeuteten Richtung durch den Leitungsteil 28 zu fiiessen.
Sinkt dagegen der Druck in der linken Zylinderhälfte unter Atmosphärendruck, so arbeitet das Segment 21 mit einem der Widerstandselemente 26 zusammen, in welchem Falle der Strom veranlasst wird, in dem in Fig. i durch den Pfeil bei-angedeuteten Sinne durch den Leitungsteil 28 zu fliessen.
Die durch die Leitung 15 und den Leitungsteil 28 fliessenden Ströme wirken in einem Wattmeter 29 mit aperiodischer Dämpfung aufeinander ein. Da nun der vom Generator 8 erzeugte Strom der augenblicklichen Kolbengeschwindigkeit proportional ist und andrerseits die von der Kontaktvorrichtung beeinflussten Ströme jeweils den unter dem Indikatorkolben 17 herrschenden Drücken proportional sind, so erhellt, dass das Wattmeter 29 als Mittelwert einer Reihe von Produkten aus der Stromspannung des durch die Leitung 15 fliessenden Stromes und der Stromstärke des durch den Leitungsteil 28 fliessenden Stromes die indizierte Leistung der Maschine anzeigen kann, die je nach der Skalaeinteilung des Wattmeters als Leistung pro Flächeneinheit des Maschinenkolbens oder als augenblickliche Gesamtleistung der Maschine abgelesen werden kann.
Erforderlichenfalls kann man durch das Kontaktsegment 21 anstatt Widerstandselemente eines Stromkreises auch Elemente einer Batterie zu-oder abschalten lassen,
Anstatt den Zylinderdruck durch Zu-und Abschalten von Ohmschen Widerständen in dem Stromkreis einer konstanten Batterie in proportionale elektrische Ströme und diese wiederum im Wattmeter in proportional mit diesen Strömen schwankende Kraftlinienflüsse zu verwandeln, könnte auch erforderlichenfalls der eine Kraftlinienstrom des Wattmeters durch Veränderung des magnetischen Widerstandes eines vorhandenen Kraftlinienflusses direkt proportional dem Zylinderdrucke verändert werden.
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