Automatischer Verbrauchsmesser für Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft einen automatischen Verbrauchsmesser für Flüssigkeiten, insbesondere zur Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs bei Verbrennungsmotoren, Heizungsgeräten oder dergleichen.
Es sind Verbrauchsmesser bekannt, bei welchen der Durchfluss des Kraftstoffes durch ein geeichtes Messglas mittels Stoppuhr gelesen werden muss. Diese Einrichtungen besitzen erhebliche Nachteile. Da die Messgenauigkeit von der Reaktionsfähigkeit des jeweiligen Prüfers abhängig ist, liegt eine objektive Verbrauchsmessung kaum im Bereich der Möglichkeit. Hinzu kommt, dass die genaue Beobachtung des Kraftstoffspiegels im Messglas dadurch behindert wird, dass die Innenwände bereits nach kurzer Zeit durch den Niederschlag, beispielsweise von Ölrück- ständen, undurchsichtig werden. Eine Reinigung des Messglases erfordert aber eine Ausserbetriebsetzung des Prüfstandes und daher eine Unterbrechung des Prüfvorganges bzw. des Betriebes der zu prüfenden Geräte oder Motoren.
Es ist auch festgestellt worden, dass der unvermeidbare Lärm, besonders bei Reihenprüfständen, eine genaue Verbrauchsmessung erschwert. Die Kon zentration von Mengenmessern in einem schallgeschützten Raum scheitert zumeist an den für diese Installation erforderlichen langen Rohrleitungen. Natürlich werden die eingangs erwähnten Nachteile auch durch solche Massnahmen nicht beseitigt. Die Erfahrung lehrt, dass ein noch so guter Motorenwart meist nicht in der Lage ist, zuverlässige Messungen durchzuführen.
Die Erfindung geht durch die Schaffung eines automatischen Verbrauchsmessers einen völlig neuen Weg zur Ermittlung beispielsweise des Kraftstoffverbrauchs bei Motoren, Heizapparaturen und dergleichen, indem die Messung der Durchlaufmenge und der Durchlaufzeit auf elektrischem Wege vollautomatisch oder durch Tastenbetätigung mittels Magnetsteuerung und einer oder mehrerer Photozellen erfolgt.
Der automatische Verbrauchsmesser gemäss der Erfindung besteht aus drei Einzelaggregaten, nämlich dem Messgerät, dem Verstärkergerät und der Stoppuhr mit der Drucktaste. Die Einrichtung ermöglicht es, die automatische Verbrauchsmessung in vielseitiger Weise vorzunehmen, indem beispielsweise durch Verwendung eines Wahlschalters der Verbrauch von mehreren Motoren jeweils an einer zentralen Stelle genlessen werden kann. Zu diesem Zweck ist lediglich in jedem Motorprüfstand ein in die Kraftstoffleitung eingebautes Messgerät erforderlich. Das Verstärkergerät und die Stoppuhr mit Drucktaste sowie der Wahlschalter befinden sich in einem zentralen Messraum.
Die zentrale Verbrauchsmessung kann dadurch noch eine kostensparende Vereinfachung erfahren, dass die gemessenen Werte über ein Schreibgerät auf einen Papierstreifen übertragen werden, auf dem gegebenenfalls auch gleichzeitig die Bremsleistung, die Drehzahl und die Temperaturen von Auspuff und Kühllager aufgezeichnet werden können. Die räumliche Unabhängigkeit von Messgerät und Anzeigegerät, die Voraussetzung für die Einrichtung der zentralen Kontrollstelle ist, erbringt auch erheblichen Nutzen auf weiteren Anwendungsgebieten, beispielsweise bei der Verbrauchskontrolle für Schiffsmotoren und Ölfeuerungen sowie in Kraftwerken. Die Durchführung der Verbrauchsmessung kann von Hand erfolgen oder auch über ein automatisches Schaltwerk selbsttätig nach Programm vorgenommen werden, um z.
B. das Verhalten von Motoren bei längeren Prüfläufen zu überwachen.
Das erfindungsgemäss gestaltete und in der Zeichnung als Beispiel dargestellte Messgerät ist in die Kraftstoffleitung zwischen einem Tank und einem zu prüfenden Verbrennungsmotor oder einer Ölfeue- rung an beliebiger, vorzugsweise kontrollierbaren Stelle eingebaut. Es besteht aus einem Ausgleichsbehälter für den Kraftstoff, dem Messzylinder und einem Photokopf, der eine Photozelle mit zugehöriger Beleuchtung aufweist.
Durch ein im Deckel des Ausgleichsbehälters eingebautes Magnetsystem kann der Kraftstoffzulauf zum Messzylinder unterbrochen werden, wobei gleichzeitig über ein Schaltrelais eine Stoppuhr in Wirksamkeit gesetzt wird, die automatisch in dem Moment abgeschaltet wird, wo der Kraftstoffspiegel im Messglas vom gebündelten Lichtstrahl des Photokopfes getroffen und damit die Photozelle in Wirk samkeit gesetzt wird. Natürlich gehört zur Einrichtung ein Verstärkergerät, das die Aufgabe hat, den in der Photozelle erzeugten, sehr schwachen Strom zu verstärken und diesen für die erforderlichen Schaltfunktionen in genügender Stärke bereitzustellen.
Das in der Zeichnung nicht dargestellte Verstärkergerät arbeitet in bekannter Weise mit Röhren oder Transistoren. Der benötigte Arbeitsstrom wird üblicherweise vom Netz entnommen und über Transformator und Gleichrichter den Schaltrelais zugeführt. Es kann aber auch der Arbeitsstrom einer Batterie entnommen werden.
Das dritte Einzelaggregat, nämlich die Stoppuhr mit Drucktaste, wird durch elektrischen Momentimpuls sowohl gestartet als auch gestoppt, wobei die Rückstellung in üblicher Weise durch Drücken des Rückstellknopfes von Hand erfolgt. Die Drucktaste leitet beim Niederdrücken den Messvorgang ein.
Die Messgenauigkeit des Gerätes ist im allgemeinen bei Verwendung einer Photozelle ausreichend.
Hierbei ist Voraussetzung, dass der Kraftstoffspiegel im Ausgleichsbehälter auf eine vorgesehene Füllmarke eingestellt wird und in der Zuleitung keine grossen Druckschwankungen auftreten. Soll jedoch trotz schwierigen bzw. schwankenden Druckverhältnissen in den Kraftstoffleitungen oder bei beispielsweise physikalischen Untersuchungen eine extrem hohe Messgenauigkeit erzielt werden, so würde in bestimmten Fällen ein Verbrauchsmesser mit einem Ein-Photozellen-System nicht ausreichen. Man muss berücksichtigen, dass durch die Höhenschwankungen des Kraftstoffspiegels im Ausgleichsbehälter auch die Kraftstoffhöhe im hohlen, dem Luftausgleich dienenden Ventilschaft kommunizierend beeinflusst wird, wobei geringfügige Messungenauigkeiten auftreten können. Zudem sind bei Geräten mit einem Photokopf Zwischenmessungen für Mehrfachvolumen nicht möglich.
Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, kann der automatische Verbrauchsmesser mit zwei oder mehreren Photoköpfen ausgerüstet werden, die nacheinander für die Messung in Wirksamkeit treten.
Das Magnetventil hat nur noch die Aufgabe, den Kraftstoffdurchfluss durch das Gerät während des Messvorganges zu unterbrechen. Während beim Tastendruck das Magnetventil schliesst, die obere Photozelle den eigentlichen Messvorgang durch den Lichtreflex im oberen Messpegel einleitet und die Stoppuhr startet, beendet die untere Photozelle den Messvorgang in dem unteren Messpegel, indem sie die Stoppuhr abschaltet und das Magnetventil für die Wiederauffüllung des Messzylinders und den freien Durchfluss des Kraftstoffes durch das Gerät wieder öffnet.
Das zwischen den beiden Messpegeln der zwei Photozellen eingeschlossene und geeichte Volumen im Messzylinder ist für die Verbrauchsmessung massgebend. Die Messung der Durchlaufzeit des Kraftstoffes durch die beiden Pegel kann auch hier durch eine Stoppuhr oder durch ein elektrisches Schreibgerät festgehalten werden. Im Bedarfsfalle kann die Durchlaufzeit auf elektrischem Wege unmittelbar in eine datenverarbeitende Maschine eingegeben werden.
An Hand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele des automatischen Verbrauchsmessers ge mäss der Erfindung näher erläutert:
Die Fig. 1 veranschaulicht einen Querschnitt durch ein Messgerät mit einem Photokopf 3.
Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Messgerät, einen oberen Photokopf 3, einen unteren Photokopf 3a und den Auslauftopf 28 (nicht geschnitten).
Der aus dem Ausgleichsbehälter 1, dem Messzylinder 2 und dem Photokopf 3 bestehende Verbrauchsmesser nach Fig. 1 kann an einer gemeinsamen Gerätetafel mit dem Verstärker und der Stoppuhr samt Taste sowohl als auch getrennt von den letzteren betrieben werden, wie vorbeschrieben. Die Aggregate sind in jedem Fall durch elektrische Leitungen miteinander verbunden.
In dem Deckel 4 des Ausgleichsbehälters ist ein Magnetsystem 5 eingebaut, das mit seinen beiden freien, im Durchgang durch den Deckel 4 abgedichteten Polen 6 in das Behälterinnere hineinragt. In den Polen 6 führen sich die Stifte 7 des Poljoches 8, womit ein Verkanten des über den Hohlschaft 9 getragenen Ventiltellers 10 im Bodenteil des Ausgleichsbehälters 1 vermieden wird. Der Ventilteller stützt sich gegen den Ventilsitz 11 ab. Im oberen Teil 13 des Ausgleichsbehälters 1 ist der Zulaufstutzen 12 angebracht. Im Deckel 4 befindet sich ein eingeschraubtes Luftventil 14, das die Einstellung des Kraftstoffspiegels im unteren Teil des Behälters auf eine bestimmte Höhe, beispielsweise bis zur Füllmarke 15, -ermöglicht. Der hohle Ventilschaft 9 dient zum Luftausgleich zwischen Ausgleichsbehälter 1 und Messzylinder 2.
Zwischen dem Deckel 4 und dem unteren Teil 13 des Ausgleichsbehälters 1 ist vermittels der Schrauben 16 der Glaszylinder 17 dichtend eingespannt. Bei Durchfluss des elektrischen Stromes durch das Magnetsystem 5 wird das Poljoch 8 - geführt durch die Stifte 7 - an die Magnetpole 6 hochgezogen und damit der Ventilteller 10 über den Ventilschaft 9 dichtend gegen den Ventilsitz 11 angezogen. Der Inhalt des Messzylinders 2 zwischen Ausgleichsbehälter 1 und Photokopf 3 ist auf ein bestimmtes Volumen abgestellt. Der Photokopf 3, der im unteren Teil des Messzylinders 2 dicht eingeschraubt ist, besitzt die beiden sich in einem bestimmten Winkel gegenüberstehenden Photokopfarme 18. Der eine Arm 18 dient mit seiner Fassung 19a der Aufnahme der Lampe 19.
Der gegenüberliegende Arm 18 mit seiner Fassung 20a dient der Aufnahme der Photozelle 20. Der Lampe 19 ist die Linse 21 vorgeschaltet, die das in der Lampe 19 erzeugte Licht derart bündelt, dass es in der Längsachse des Messzylinders zu einem Lichtpunkt 22 zusammengefasst wird. Wenn der während des Messvorganges absinkende Kraftstoffspiegel 23 den Punkt 22 erreicht, wird der gebündelte Lichtstrahl vom Kraftstoffspiegel in die Photozelle 20 reflektiert.
Am unteren Ende des Photokopfes 3 befindet sich der Auslaufstutzen 24, der mit der Kraftstoffleitung zum Motor verbunden ist.
Der Leitungsanschluss 25 der Lampe 19 und der Leitungsanschluss 26 des Magnetsystems 5 führen über den Verstärker zur Betätigungstaste, die gleichzeitig mit der Stoppuhr verbunden ist. Die elektrische Leitung 27 der Photozelle 3 führt über den Verstärker zur Schaltautomatik, die das Abschalten des Stromzulaufes zu den Leitungsanschlüssen 25 und 26 bewirkt.
Die Arbeitsweise des automatischen Verbrauchsmessers mit einem Photokopf nach Fig. 1 gestaltet sich wie folgt:
Durch den in die Kraftstoffleitung vom Tank zum Motor eingebauten automatischen Verbrauchsmesser fliesst der für die Prüfung des Motors benötigte Kraftstoff ungehindert hindurch. Durch das Luftventil 14 wurde der Brennstoffspiegel im Ausgleichsbehälter auf die Höhenmarkierung 15 einreguliert.
Für die Messung wird der Verbrauchsmesser durch das Niederdrücken der Betätigungstaste gestartet.
Durch Schliessen eines Kontaktpaares spricht ein Relais im Verstärkergerät an, das einen kurzen Stromimpuls über die elektrische Verbindung zur Stoppuhr sendet und diese in Betrieb setzt, wobei bis zum Ende der Messung eine weitere Beeinflussung der Stoppuhr ausgeschlossen wird. Gleichzeitig werden auch die Stromkreise für die Lampe 19 im Photokopf 3 und für das Magnetsystem 5 geschlossen und die Photozelle 20 über die elektrische Verbindung 27 an den Verstärkerkreis gelegt. Der Kraft stofffluss wird durch den plötzlichen Verschluss des Ventils 10 - bewirkt durch die unter Spannung stehenden E-Magnete 6, 7, 8 - derart unterbrochen, dass der im Messzylinder befindliche Kraftstoff ohne neuen Zulauf von oben - langsam durch den Auslaufstutzen zum Motor abfliesst.
Die zum Absinken des Kraftstoffspiegels erforderliche Luft dringt durch den hohlen Ventilschaft 9 aus dem Ausgleichsbehälter 1 in den Messylinder 2 nach. Für das in den Messzylinder 2 eingeflossene Luftvolumen fliesst die gleiche Menge Kraftstoff durch den Zulaufstutzen 12 in den Ausgleichsbehälter 1 nach. Da der Ausgleichsbehälter 1 einen grösseren Inhalt als der Messzylinder 2 hat, kann der ansteigende Kraftstoff die obere Öffnung des hohlen Ventilschaftes nicht erreichen, und die Luftzufuhr zum Messzylinder erreicht schliesslich den Punkt, wo das gebündelte Licht mit seinem Lichtpunkt 22 auf der Oberfläche des Kraftstoffspiegels auftritt.
Beim Durchtritt des Kraftstoffspiegels 23 durch den Schnittpunkt 22 der Längsachsen der Lampen- und Photozellenarme 18 wird durch die Reflexion der Lichtstrahlen die Photozelle 20 beaufschlagt, die praktisch ohne Verzögerung einen geringen Strom über die elektrischen Leitungen 27 zum Verstärker sendet. Dieser Stromimpuls wird im Verstärkergerät zum Schaltstrom verstärkt, der bewirkt, dass das Relais abfällt und bei diesem Vorgang verursacht, dass gleichzeitig die E-Magnete 6, 7, 8 und die Lampe 19 stromlos werden, wobei ein elektrischer Stromimpuls zur Stoppuhr geleitet wird, der diese stoppt. Gleichzeitig wird auch der Stromkreis der Photozelle 20 unterbrochen.
Die stromlosen E-Magnete 6, 7, 8 lassen das Magnetjoch 8 abfallen und verursachen hierdurch ein Öffnen des Ventils 10, welches den im Ausgleichsbehälter 1 gestauten Kraftstoff in den Messzylinder 2 abfliessen lässt und diesen wieder füllt. Die aus dem Messzylinder 2 verdrängte Luft tritt durch den hohlen Ven tüschaft 9 wieder in den Ausgleichsbehälter 1 zurück. Der automatische Verbrauchsmesser ist wieder betriebsbereit.
Die Arbeitsweise des Verbrauchsmessers gewährleistet also einen ununterbrochenen Kraftstoffzufluss zum Motor. Die Zeit, die der Kraftstoff vom Augen- blick des Ventilschlusses bis zum Erreichen des Schnittpunktes der beiden Achsen der Lampen- und Photozellenarme 18 im Messzylinder 2 benötigt, ist von der Stoppuhr ablesbar. Anhand der Eichliste kann augenblicklich der Stunden- oder Minutenverbrauch an Kraftstoff für den zu prüfenden Motor abgelesen werden. Es ist aber auch möglich, das Zifferblatt der Stoppuhr mit den der Zeit entsprechenden Verbrauchszahlen zu versehen, so dass der Kraftstoffverbrauch unmittelbar von der Stoppuhr abgelesen werden kann. Die Rückstellung des Stoppuhrzeigers erfolgt durch die Betätigung des Rückstellknopfes.
Bei der Ausführung des Messgerätes mit zwei Photoköpfen nach Fig. 2 ist der obere Photokopf 3 an den unteren Stutzen 29 des Ausgleichsbehälters 1 dicht eingeschraubt, und die Verbindung zum unteren Photokopf 3a erfolgt durch den Messzylinder 2. Am unteren Photokopf 3a ist der Ablauftopf 28 angeordnet, der mit dem Auslaufstutzen 24 für den An schluss an die Kraftstoffleitung zur Verbrauchsstelle versehen ist.
Die elektrischen Leitungen 25 der beiden Lampen 19 im oberen und unteren Photokopf 3 und 3a und die Leitung 26 des Magnetsystems 5 führen über den Verstärker zur Betätigungstaste. Die elektrischen Leitungen 27 der Photozellen 20 sind mit dem Verstärker verbunden. Der Messvorgang des Verbrauchsmessers mit zwei Photoköpfen nach Fig. 2 läuft wie folgt ab:
1. Durch Druck auf die Betätigungstaste fliesst vom Verstärkergerät durch die Leitung 25 und 26 elektrischer Strom, der während des ganzen Messvorganges durch das Magnetsystem das Ventil 10 schliesst, und gleichzeitig die beiden Lampen 19 im oberen und unteren Photokopf 3 und 3a zum Leuchten bringt. Der Kraftstoffdurchfluss durch das Gerät ist durch das geschlossene Ventil 10 unterbrochen.
Unterhalb des Ventils 10 sinkt der Kraftstoffspiegel dem Verbrauch des zu prüfenden Motors entsprechend ab. Der Luftausgleich zwischen Ausgleichsbehälter 1 und Messzylinder 2 findet durch den hohlen Ventilschaft 9 statt.
2. Der absinkende Kraftstoffspiegel durchläuft den Messpegel des oberen Photokopfes 3. Durch den Lichtreflex in die Photozelle 20 wird über das Verstärkergerät die Stoppuhr gestartet.
3. Der weiter absinkende Kraftstoffspiegel durchläuft nach Austritt aus dem Messzylinder 2 dann den Messpegel des unteren Photokopfes 3a. Durch den Lichtreflex in die Photozelle 20 wird über den Verstärker die Stoppuhr gestoppt und das Ventil 10 geöffnet. Der Messzylinder wird durch den im Ausgleichsbehälter 1 aufgespeicherten Kraftstoff kurzzeitig wieder aufgefüllt. Aus der gestoppten Zeit, die der Kraftstoff zum Durchfluss des von den beiden Messpegeln begrenzten und geeichten Volumens des Messzylinders 2 benötigte, kann der genaue Stundenverbrauch des Prüfmotors errechnet oder von einer entsprechenden Tabelle augenblicklich abgelesen werden.
Die Anwendung des automatischen Verbrauchsmessers ist vielseitig. Durch die Verwendung eines Wahlschalters können die Verbräuche von mehreren Motoren an einer zentralen Stelle gemessen werden.
Zu diesem Zweck ist lediglich in jedem Motorprüfstand ein in die Kraftstoffleitung eingebautes Messgerät erforderlich. Das Verstärkergerät und die Stoppuhr mit Drucktaste sowie der Wahlschalter befinden sich in einem zentralen Messraum.
Gleichfalls lassen sich die gemessenen Werte über ein Schreibgerät auf einen Papierstreifen übertragen, auf dem auch gleichzeitig die Bremsleistung, die Drehzahl und die Temperaturen von Auspuff und Kühlwasser usw. aufgezeichnet werden können.
Ein weiteres Anwendungsgebiet ist z. B. die Verbrauchskontrolle für Schiffsmotoren und Ölfeuerun- gen sowie Kraftwerke usw. Hierbei ist die räumliche Unabhängigkeit von Messgerät und Anzeigegerät infolge der meist grossen Entfernungen von Netzen.
Die Durchführung der Verbrauchsmessung kann, wie oben beschrieben, von Hand, aber auch selbsttätig nach Programm vorgenommen werden, um z. B. das Verhalten der Motoren bei längeren Prüfläufen zu überwachen.
Der Vorteil des automatischen Verbrauchsmessers liegt darin, dass er auch bei Ausfall des Stromes infolge Störungen im Netz den Prüflauf des Motors nicht unterbricht, da dann das geöffnete Ventil einen ungehinderten Durchfluss des Kraftstoffes durch den Verbrauchsmesser immer gewährleistet. Die Messgenauigkeit hängt nicht mehr von der Reaktionsfähigkeit des Prüfers ab, die erfahrungsgemäss sehr unterschiedlich ist. Durch die geeignete Anordnung der Passungen für Photozelle und Lampe kommt der Kraftstoff nicht mit dem Verschlussglas der Photozelle und der Sammellinse der Lampe in Berührung (Caisson-Effekt). Die unvermeidlichen Rückstände, besonders bei schwerem Dieselöl, die bereits nach kurzer Zeit die Glasflächen bedecken würden, werden bei dem automatischen Verbrauchsmesser von beiden Optiken ferngehalten.
Hierdurch ist auch nach längerer Betriebszeit eine exakte Verbrauchsmessung möglich. Durch die Verwendung von Niederspannung und geringer Stromstärke ist der automatische Verbrauchsmesser auch für leichte Kraftstoffe betriebssicher.
Der mit zwei oder mehreren Photoköpfen versehene Verbrauchsmesser für Flüssigkeiten gemäss der Erfindung gewährleistet eine von äusseren Einflüssen, beispielsweise Druckschwankungen in den Kraftstoffleitungen usw. unabhängige und daher äusserst genaue Messung des Kraftstoffverbrauchs bei Motoren, Heizanlagen und dergleichen. Es wird zudem eine Verkürzung der Messzeit erreicht und die Möglichkeit geschaffen, mit einem solchen Gerät verschiedene Messvolumen zu messen.
Die sichere und genaue Wirkungsweise wird dadurch gesteigert, dass eine eingeleitete Messung auch durch wiederholten Druck auf die Betätigungstaste nicht mehr unterbrochen oder irgendwie beeinflusst werden kann.
Schliesslich wird zur weiteren Verbesserung der Wirkungsweise des Gerätes unterhalb des unteren Photokopfes ein Ablauftopf vorgesehen, der einerseits verhindert, dass bei der Befüllung des Gerätes nach erfolgter Messung gewisse Luftmengen des Luftpolsters in die Kraftstoffzufliessleitung zur Verbrauchsstelle gelangen und der anderseits Kraftstoff speichert, um einen ununterbrochenen Prüflauf, z. B. des Motors, während beliebig vieler Messungen zu gewährleisten.
Automatic consumption meter for liquids
The invention relates to an automatic consumption meter for liquids, in particular for determining the fuel consumption in internal combustion engines, heating devices or the like.
Consumption meters are known in which the flow rate of the fuel must be read through a calibrated measuring glass using a stopwatch. These devices have significant disadvantages. Since the measurement accuracy depends on the responsiveness of the respective tester, an objective consumption measurement is hardly possible. In addition, the exact observation of the fuel level in the measuring glass is hindered by the fact that the inner walls become opaque after a short time due to the precipitation, for example from oil residues. However, cleaning the measuring glass requires the test stand to be taken out of service and therefore the testing process or the operation of the devices or motors to be tested to be interrupted.
It has also been found that the unavoidable noise, especially with series test stands, makes it difficult to measure consumption accurately. The concentration of flow meters in a soundproof room usually fails because of the long pipelines required for this installation. Of course, the disadvantages mentioned at the beginning are not eliminated even by such measures. Experience shows that no matter how good an engine manager, he is usually not able to carry out reliable measurements.
By creating an automatic consumption meter, the invention is a completely new way of determining, for example, the fuel consumption of engines, heating equipment and the like, in that the flow rate and the flow time are measured fully automatically by electrical means or by pressing a button using a magnetic control and one or more photocells.
The automatic consumption meter according to the invention consists of three individual units, namely the measuring device, the amplifier device and the stopwatch with the push button. The device makes it possible to carry out the automatic consumption measurement in a variety of ways, for example by using a selector switch to measure the consumption of several motors in each case at a central point. All that is required for this purpose is a measuring device built into the fuel line in every engine test bench. The amplifier device and the stopwatch with push button and the selector switch are located in a central measuring room.
The central consumption measurement can be made a cost-saving simplification in that the measured values are transferred to a paper strip using a writing instrument, on which the braking power, the speed and the temperatures of the exhaust and cold store can also be recorded if necessary. The spatial independence of the measuring device and display device, which is a prerequisite for setting up the central control point, also provides considerable benefits in other areas of application, for example in consumption control for ship engines and oil firing systems as well as in power plants. The implementation of the consumption measurement can be done by hand or automatically via an automatic switchgear according to the program in order to e.g.
B. to monitor the behavior of motors during longer test runs.
The measuring device designed according to the invention and shown as an example in the drawing is installed in the fuel line between a tank and an internal combustion engine to be tested or an oil furnace at any, preferably controllable point. It consists of an expansion tank for the fuel, the measuring cylinder and a photo head that has a photo cell with associated lighting.
The fuel supply to the measuring cylinder can be interrupted by a magnet system built into the cover of the expansion tank, at the same time a stopwatch is activated via a switching relay, which is automatically switched off at the moment when the fuel level in the measuring glass is hit by the bundled light beam of the photo head and thus the Photocell is activated. Of course, the device includes an amplifier device which has the task of amplifying the very weak current generated in the photocell and of making it available in sufficient strength for the necessary switching functions.
The amplifier device, not shown in the drawing, works in a known manner with tubes or transistors. The required working current is usually taken from the mains and fed to the switching relay via a transformer and rectifier. However, the working current can also be taken from a battery.
The third individual unit, namely the stopwatch with a push button, is both started and stopped by an electrical momentary pulse, the reset being carried out in the usual way by pressing the reset button by hand. The push button initiates the measurement process when pressed.
The measuring accuracy of the device is generally sufficient when using a photocell.
A prerequisite for this is that the fuel level in the expansion tank is set to a specified fill level and that no major pressure fluctuations occur in the feed line. If, however, an extremely high measurement accuracy is to be achieved despite difficult or fluctuating pressure conditions in the fuel lines or in physical examinations, for example, a consumption meter with a single photocell system would not be sufficient in certain cases. It must be taken into account that the fluctuations in the height of the fuel level in the expansion tank also have a communicating effect on the fuel level in the hollow valve stem which is used for air balancing, and slight measurement inaccuracies can occur. In addition, intermediate measurements for multiple volumes are not possible with devices with a photo head.
In order to cope with these difficulties, the automatic consumption meter can be equipped with two or more photo heads that operate one after another for measurement.
The solenoid valve only has the task of interrupting the fuel flow through the device during the measuring process. While the solenoid valve closes when the button is pressed, the upper photocell initiates the actual measuring process through the light reflex in the upper measuring level and the stopwatch starts, the lower photocell ends the measuring process in the lower measuring level by switching off the stopwatch and the solenoid valve for refilling the measuring cylinder and reopens the free flow of fuel through the device.
The calibrated volume enclosed and calibrated in the measuring cylinder between the two measuring levels of the two photocells is decisive for the consumption measurement. The measurement of the transit time of the fuel through the two levels can also be recorded here by a stop watch or by an electric writing instrument. If necessary, the throughput time can be entered directly into a data processing machine by electrical means.
Exemplary embodiments of the automatic consumption meter according to the invention are explained in more detail using the drawing:
1 illustrates a cross section through a measuring device with a photo head 3.
FIG. 2 shows a cross section through the measuring device, an upper photo head 3, a lower photo head 3a and the outlet pot 28 (not sectioned).
The consumption meter according to FIG. 1, which consists of the expansion tank 1, the measuring cylinder 2 and the photo head 3, can be operated on a common device panel with the amplifier and the stopwatch including button, as well as separately from the latter, as described above. The units are always connected to one another by electrical cables.
A magnet system 5 is installed in the cover 4 of the expansion tank, which protrudes into the interior of the tank with its two free poles 6 sealed in the passage through the lid 4. The pins 7 of the pole yoke 8 are guided in the poles 6, thereby preventing the valve disk 10, carried over the hollow shaft 9, from tilting in the base part of the expansion tank 1. The valve disk is supported against the valve seat 11. In the upper part 13 of the expansion tank 1, the inlet connection 12 is attached. In the cover 4 there is a screwed-in air valve 14 which enables the fuel level in the lower part of the container to be adjusted to a certain height, for example up to the filling mark 15. The hollow valve stem 9 serves to equalize the air between the expansion tank 1 and the measuring cylinder 2.
The glass cylinder 17 is clamped in a sealing manner between the cover 4 and the lower part 13 of the expansion tank 1 by means of the screws 16. When the electrical current flows through the magnet system 5, the pole yoke 8 - guided by the pins 7 - is pulled up to the magnet poles 6 and the valve disk 10 is thus drawn tightly against the valve seat 11 via the valve stem 9. The content of the measuring cylinder 2 between the expansion tank 1 and the photo head 3 is adjusted to a certain volume. The photo head 3, which is screwed tightly into the lower part of the measuring cylinder 2, has the two photo head arms 18 opposite one another at a certain angle. One arm 18 with its socket 19a serves to hold the lamp 19.
The opposite arm 18 with its socket 20a is used to accommodate the photocell 20. The lamp 19 is preceded by the lens 21, which bundles the light generated in the lamp 19 in such a way that it is combined to form a light point 22 in the longitudinal axis of the measuring cylinder. When the fuel level 23, which is falling during the measurement process, reaches point 22, the bundled light beam is reflected by the fuel level into the photocell 20.
At the lower end of the photo head 3 is the outlet connection 24, which is connected to the fuel line to the engine.
The line connection 25 of the lamp 19 and the line connection 26 of the magnet system 5 lead via the amplifier to the actuation button which is simultaneously connected to the stopwatch. The electrical line 27 of the photocell 3 leads via the amplifier to the automatic switching system, which switches off the power supply to the line connections 25 and 26.
The operation of the automatic consumption meter with a photo head according to Fig. 1 is as follows:
The fuel required to test the engine flows through the automatic consumption meter built into the fuel line from the tank to the engine. The fuel level in the expansion tank was adjusted to the height marking 15 by the air valve 14.
For the measurement, the consumption meter is started by pressing the button.
By closing a pair of contacts, a relay in the amplifier unit responds, which sends a short current pulse to the stopwatch via the electrical connection and puts it into operation, whereby any further influence on the stopwatch is excluded until the end of the measurement. At the same time the circuits for the lamp 19 in the photo head 3 and for the magnet system 5 are closed and the photo cell 20 is connected to the amplifier circuit via the electrical connection 27. The fuel flow is interrupted by the sudden closure of the valve 10 - caused by the energized E-magnets 6, 7, 8 - in such a way that the fuel in the measuring cylinder flows slowly through the outlet nozzle to the engine without a new inlet from above.
The air required to lower the fuel level penetrates through the hollow valve stem 9 from the expansion tank 1 into the measuring cylinder 2. For the volume of air that has flown into the measuring cylinder 2, the same amount of fuel flows through the inlet connection 12 into the expansion tank 1. Since the expansion tank 1 has a larger content than the measuring cylinder 2, the rising fuel cannot reach the upper opening of the hollow valve stem, and the air supply to the measuring cylinder finally reaches the point where the bundled light with its light point 22 appears on the surface of the fuel level .
When the fuel level 23 passes through the intersection 22 of the longitudinal axes of the lamp and photocell arms 18, the reflection of the light rays acts on the photocell 20, which sends a small current via the electrical lines 27 to the amplifier with practically no delay. This current pulse is amplified in the amplifier device to a switching current, which causes the relay to drop out and during this process causes the E-magnets 6, 7, 8 and the lamp 19 to be de-energized at the same time, whereby an electric current pulse is sent to the stopwatch, which this stops. At the same time, the circuit of the photocell 20 is interrupted.
The currentless electric magnets 6, 7, 8 cause the magnet yoke 8 to fall off and thereby cause the valve 10 to open, which allows the fuel that has accumulated in the expansion tank 1 to flow out into the measuring cylinder 2 and refills it. The air displaced from the measuring cylinder 2 returns to the expansion tank 1 through the hollow valve shaft 9. The automatic consumption meter is ready for operation again.
The mode of operation of the fuel consumption meter guarantees an uninterrupted flow of fuel to the engine. The time that the fuel needs from the moment the valve closes until it reaches the intersection of the two axes of the lamp and photocell arms 18 in the measuring cylinder 2 can be read from the stop watch. Using the calibration list, the hourly or minute consumption of fuel for the engine to be tested can be read off immediately. However, it is also possible to provide the clock face of the stopwatch with the consumption figures corresponding to the time, so that the fuel consumption can be read directly from the stopwatch. The stopwatch hand is reset by pressing the reset button.
In the embodiment of the measuring device with two photo heads according to FIG. 2, the upper photo head 3 is tightly screwed to the lower connector 29 of the expansion tank 1, and the connection to the lower photo head 3a is made through the measuring cylinder 2. The drainage pot 28 is arranged on the lower photo head 3a , which is provided with the outlet nozzle 24 for connection to the fuel line to the point of consumption.
The electrical lines 25 of the two lamps 19 in the upper and lower photo heads 3 and 3a and the line 26 of the magnet system 5 lead via the amplifier to the actuation button. The electrical lines 27 of the photocells 20 are connected to the amplifier. The measuring process of the consumption meter with two photo heads according to Fig. 2 proceeds as follows:
1. By pressing the actuation button, electric current flows from the amplifier device through the lines 25 and 26, which closes the valve 10 during the entire measuring process through the magnet system and at the same time lights up the two lamps 19 in the upper and lower photo heads 3 and 3a. The flow of fuel through the device is interrupted by the closed valve 10.
Below the valve 10, the fuel level drops according to the consumption of the engine to be tested. The air balance between the expansion tank 1 and the measuring cylinder 2 takes place through the hollow valve stem 9.
2. The falling fuel level passes through the measuring level of the upper photo head 3. The stopwatch is started by the light reflex in the photo cell 20 via the amplifier device.
3. After exiting the measuring cylinder 2, the further dropping fuel level then passes through the measuring level of the lower photo head 3a. Due to the light reflection in the photocell 20, the stopwatch is stopped via the amplifier and the valve 10 is opened. The measuring cylinder is briefly refilled with the fuel stored in the expansion tank 1. The exact hourly consumption of the test motor can be calculated from the stopped time that the fuel required to flow through the volume of the measuring cylinder 2, which is limited and calibrated by the two measuring levels, or it can be read immediately from a corresponding table.
The application of the automatic consumption meter is versatile. By using a selector switch, the consumption of several motors can be measured at a central point.
All that is required for this purpose is a measuring device built into the fuel line in every engine test bench. The amplifier device and the stopwatch with push button and the selector switch are located in a central measuring room.
Likewise, the measured values can be transferred to a paper strip using a writing instrument, on which the braking power, the speed and the temperatures of the exhaust and cooling water etc. can also be recorded at the same time.
Another area of application is z. B. the consumption control for ship engines and oil firing as well as power plants etc. Here the spatial independence of measuring device and display device is due to the mostly large distances from networks.
The implementation of the consumption measurement can, as described above, be carried out by hand, but also automatically according to the program, in order to e.g. B. to monitor the behavior of the motors during longer test runs.
The advantage of the automatic consumption meter is that it does not interrupt the test run of the engine even in the event of a power failure due to faults in the network, since the open valve then always ensures an unhindered flow of fuel through the consumption meter. The measurement accuracy no longer depends on the tester's ability to react, which experience has shown to be very different. Due to the suitable arrangement of the fits for the photocell and lamp, the fuel does not come into contact with the sealing glass of the photocell and the converging lens of the lamp (caisson effect). The inevitable residues, especially with heavy diesel oil, which would cover the glass surfaces after a short time, are kept away from both optics with the automatic consumption meter.
This enables precise consumption measurement even after a long period of operation. Thanks to the use of low voltage and low amperage, the automatic consumption meter is reliable even for light fuels.
The consumption meter for liquids according to the invention, which is provided with two or more photo heads, ensures an extremely accurate measurement of fuel consumption in engines, heating systems and the like which is independent of external influences, for example pressure fluctuations in the fuel lines etc. In addition, the measurement time is shortened and it is possible to measure different measurement volumes with such a device.
The safe and precise mode of operation is increased by the fact that an initiated measurement can no longer be interrupted or influenced in any way even by repeatedly pressing the operating button.
Finally, to further improve the effectiveness of the device, a drainage pot is provided below the lower photo head, which on the one hand prevents certain amounts of air from the air cushion from entering the fuel supply line to the point of consumption when the device is filled after the measurement and on the other hand stores fuel for an uninterrupted test run , e.g. B. the engine, during any number of measurements.