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Dauerindikator mit elektrischer Messeinrichtung.
Die bekannten elektrischen Indikatoren sind zum Teil wenig praktisch. Einer derselben arbeitet z. B. mit einem Wechselstromgenerator ; dieser fällt bei geringen Tourenzahlen viel zu gross aus und wirkt besonders bei kürzerer Pleuelstange nicht vollkommen richtig ; auch muss für jede Tourenzahl der Kraftmaschine die Wechselstrommaschine besonders bemessen werden. Andere Vorrichtungen beruhen auf dem Prinzip, dass der mittlere Druck in bezug auf die Zeit mit der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine zusammengesetzt wird, wodurch wesentliche Fehler entstehen und auch die Kompressionsperioden entweder gar nicht oder nur zum Teile berücksichtigt werden.
Gemäss der Erfindung wird die indizierte Leistung der Maschine mit Hilfe einer beliebigen Gleichstromquelle gemessen ; die Messung ist absolut richtig, indem auch die Länge der Pleuelstange berücksichtigt und nicht etwa sinusoidale Kolbengeschwindigkeit angenommen wird. Ausserdem ist es möglich, die neue Einrichtung, passend übersetzt mit der Kraftmaschine, derart zu verbinden, dass eine einzige Type für langsam und schnell laufende Maschinen benutzt werden kann. Es sind einige Ausführungsmöglichkeiten vorhanden. Als Stromquelle wird man vorteilhaft entweder eine magnetelektrische oder dynamoelektrische Gleichstrommaschine oder eine Batterie verwenden.
Im ersteren Falle wird die Gleichstrommaschine entweder direkt oder indirekt mit der jeweiligen Kolbengeschwindigkeit angetrieben, oder sie kann von der Welle der Maschine entsprechend übersetzt angetrieben werden, wobei jedoch der ungleicbförmigen Geschwindigkeit des Kolbens entweder durch entsprechende Beeinflussung, (Schwächung oder Verstärkung) des Magnetfeldes, durch veränderliche relative Bürstenverstellung oder durch Verändern einer Widerstandssehaltung entsprochen werden kann. Dies würde durch eine entsprechend geformte, passend angetriebene Kurvenscheibe leicht möglich sein. Der resultierende Kolbenüberdruck, der mechanisch ermittelt wird (z.
B. mittels eines Differentialindikators) beeinflusst die besprochen Vorrichtung entweder als weitere Widerstandssehaltung (einfach oder mehrfach), oder er beeinflusst die Gleichstrommaschine direkt, z. B. durch die Bürstenverstellung oder durch Veränderung der Stärke des Magnetfeldes.
Bei Verwendung einer Batterie als Stromquelle muss man eine zusammengesetzte Widerstandsschaltung anordnen, die einerseits durch die ungleichförmige Bewegung des Kolbens, anderseits durch den resultierenden Kolbendruck oder Überdruck derart beeinflusst wird, dass der Strom in jedem Moment gleich der jeweiligen momentanen Leistung wird. Bei Kompression wird der Strom entweder umgekehrte Richtung annehmen oder es können die velwendeten Mess-, Registrier-, Zähl-, usw. Apparate auf andere Weise in umgekehrtem Sinne beeinflusst werden. Bei genügender Dämpfung werden die Apparate die richtige indizierte Leistung dauernd anzeigen, registrieren, zählen usw.
In der Figur ist eine der vielen Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung schematisch dargestellt. v stellt z. B. den Dampfzylinder einer Dampfmaschine, p den Kolben derselben dar. Die Kolbenstange ist verlängert und trägt eine Zahnstange o. In diese greift ein Zahnrad, welches auf der Welle einer magnetelektrischen Gleichstrommaschine n sitzt. Die Übertragung kann auch durch Band, Kette, Schraube oder dgl. erfolgen. m ist ein aus entsprechend justierten Teilwiderständen bestehender Rheostat, der an die Magnetmaschine parallel angeschlossen ist ; in der Mitte des Widerstandes m ist eine Abzweigung, die zu den Instrumenten filhrt. An die Bürste k, die an der Kolbenstange eines Differenzindikators sitzt, ist der andere Pol h der Instrumente angeschlossen.
Wenn der Dampf positive Arbeit leistet, fliesst der Strom immer von der Bürste k den Instrumenten zu, um während der Kompression auf der einen oder andern Seite umgekehrte Richtung anzunehmen. Der Magnetinduktor gibt eine Spannung, die der
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jeweiligen Kolbengeschwindigkeit proportional ist. Der erzeugte Strom wechselt bei jeder halben Umdrehung der Kraftmaschine seine Richtung, weil der Magnetinduktor ebenfalls seinen Drehsinn handelt.
In den Totlage ist die Spannung des Magnetinduktors gleich Null, und es fliesst kein Strom, obzwar der Kontakt k weit gegen a oder b ausschlägt. Bewegt sich der Kolben von I nach q, so wird bei der Expansion bei a der positive, bei b der negative Pol sein, während 7c positiv sein wird. Bei Kompression am Ende des Hubes geht k über m nach wodurch die Pole wechseln und k negativ wird. Dieser negative Stromstoss entspricht der zur Kompression verbrauchten Arbeit. Diese entgegengesetzte Beeinflussung der Instrumente bei negativer Leistung könnte auch auf andere bekannte Art erfolgen, wie z. B. durch einen zweiten Stromkreis und Instrumente mit doppelten Systemen, öder dadurch, dass der entgegengesetzte Stromstoss entsprechend aufgespeichert und erst durch einen ebensolchen positiven Stoss aufgehoben wird oder-dgl.
Beim Rückgang des Kolbens ist der Vorgang analog. Als Messinstrumente (n ist ein anzeigendes, r ein registrierendes, z ein zählendes Instrument) werden solche verwendet, die die Stromstoss arithmetisch addieren. Man kann auch Relais s oder andere Apparate anschliessen, die z. B. das Steuern weiterer Apparate bewirken können oder andere beliebige Wirkungen auslösen. Dasselbe Ziel kann auch durch andere Anordnungen erreicht werden. Es kann z. B. die Gleichstrom-Magnetmaschine von der Welle angetrieben werden und man kann der veränderlichen Kolbengeschwindigkeit durch veränderliche Widerstände odei dgl. Rechnung tragen. Man könnte auch das magnetische Feld der Magnetmaschine entsprechend ändern.
Es kann ein solcher Indikator auch ohne Magnetmaschine, nur einer Widerstandskombination, die von anderer beliebiger Stromquelle gespeist wird, zusammen- - gestellt werden. Hauptsache ist, dass in jedem Moment der Messstrom dem Produkt aus momentaner Kolbengeschwindigkeit und momentanem K01benüberdruck proportional ist. Dadurch ist die prinzipielle Richtigkeit für alle Verhältnisse und Belastungen gegeben. Dieser Indikator kann sowohl an einseitig wirkenden Kolbenmaschinen, als auch an mehrzylindrigen verwendet werden. Es muss nur die dem Verwendungsfall entsprechende Einrichtung getroffen werden. Bei mehrzylindrigen Maschinen wird die Anordnung insofern vereinfacht, dass man nur die Indikatorkolbenanzahl vergrössern muss, während ein gemeinsamer Stromerzeuger benutzt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Dauerindikator mit elektrischer Messeinrichtung für Kolbenkraftmascbinen, bei welchem der als Messstrom verwendete Gleichstrom durch die Kolbendrücke reguliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstrom auch entsprechend der Kolbengeschwindigkeit reguliert wird, so dass er in jedem Augenblicke dem Produkt aus Kolbengeschwindigkeit und Kolbenüberdruck proportional ist.