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Gerät zur Messung der Momentan-Durchflußmenge eines durch eine Leitung
strömenden Mediums Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung der Momentan-Durehflußmenge
eines durch eine Leitung od. dgl. strömenden Mediums, insbesondere zur Eraftstoffverbraudlsmessung
an Brennkraftmaschinen.
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Die bisher für diesen Zweck benutzten 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. der z. B. den Durchfluß in Litern
pro Stunde anzeigt.
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Diese bekannten Geräte weise einige Mängel auf, die namentlich in
der bedeutenden, durch die Notwendigkeit der Verwendung eines z. B. durch die atmosphärischen
Bedingungen bewirkte Temperaturschwankungen ausgleichenden thermischen Kompensators
bedingten Kompliziertheit sowie in der großen Empfindlichkeit des elektrischen Meßgerätes
gegen Erschütterungen liegen. Aus diesen Gründen haben sich derartige und ähnliche
in Fahrzeugen eingebaute Geräte nicht bewährt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angeführten Nachteile
zu vermeiden und vor allem eine im Betrieb verläßlichere und trotzdem einfachere
und damit in der Erzeugung billigere Bauart des Gerätes zu schaffen.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das Gerät aus einem
durch eine Membran in zwei Teilräume aufgeteilten Gefäß besteht, in dessen einem
z. B. an einen Zufluß der Leitung angeschlossenen Raum ein von einem Absperrelement
überdecktes Meßelement angeordnet ist, wobei sowohl das Meßelement als auch der
zweite Raum des Gefäßes an einen Abfluß angeschlossen sind und das Absperrelement
auf die Durchbiegungen der Membran derart anspricht, daß es das Meßelement um so
mehr überdeckt, je weniger Flüssigkeit bzw. Gas an der Abfluß stelle abströmt und
umgekehrt, und wobei die Durchbiegungen der Membran oder die Bewegungen des Absperrelementes
in irgendeiner geeigneten Weise, z. B mittels einer Betätigungsstange. auf ein Anzeigegerät
übertragen werden.
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Ein derart ausgebildetes Meßgerät läßt sich vorteilhaft als Meßgerät
für den augenblicklichen Kraftstoffverbrauch von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen
oder auch auf Motorprüfständen verwenden, denn es besitzt die Fähigkeit, selbst
den Verbrauch geringster Zuflußmengen, z. B. von der Größenordnung 1 ccm in der
Sekunde. zu verzeichnen.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der ein Ausführungsbeispiel
schaubildlich darstellenden Zeichnung erläutert.
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Das erfindungsgemäße Gerät besteht aus einem zylindrischen Gehäuse
1, welches durch eine Membran A in zwei Räume 2 und 2' aufgeteilt ist, von denen
der eine Raum 2 nach außen außerdem noch durch eine gegenüber der Membran A kleinere
Membran B abgeschlossen ist. Dabei ist die Membran A derart in das Gerät eingebaut,
daß auf dieselbe ein beidseitiger Druck einwirken kann, d. h. der Druck aus dem
Raum 2 und aus dem kleineren Raum 2'.
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Die Membran A und die Membran B sind miteinander durch eine Betätigungsstange
3 verbunden, deren Bewegungen auf einen Zeiger 14 einer Meßskala übertragen werden.
Auf der Betätigungsstange 3 ist ferner ein Zapfen 4 für die Führung eines auf einem
im Raum 2 des Gehäuses 1 feststehend angeordneten Lagerzapfen 6 drehbar gelagerten
Hebels 5 vorgesehen. Das freie Ende des Hebels 5 verschiebt einen Flachschieber
8 mittels eines an demselben befestigten Zapfens 7. Dieser Flachschieber 8 verschiebt
sich je nach Bedarf und gibt dabei einen Meßschlitz 9 frei, der in der Wand eines
Gefäßes 10 vorgesehen ist, welches bis auf den Schlitz 9 und eine in eine Abflußleitung
11 führende Öffnung dicht verschlossen ist.
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Die abzumessende Flüssigkeit wird durch eine Leitung 12 in den Raum
2 des Gehäuses 1 eingeführt, und die abgemessene Flüssigkeitsmenge wird durch die
Leitung 11 abgeführt. Im Raum 2' des Gehäuses 1 wirken auf die Membran A die von
der Abflußleitung 11 aus über eine Zweigleitung 13 übertragenen Druckänderungen
in der Abflußleitung 11.
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Das vorstehend beschriebene Gerät arbeitet in folgender Weise: Es
sei vorausgesetzt, daß die Räume 2, 2' des Gefäßes 1 und das Gefäß 10 mit der zu
messenden Flüssigkeit angefüllt sind, die unter einem bestimmten Druck steht. Der
Ausfluß aus der Abflußleitung 11 sei abgesperrt. In diesem Falle verschiebt die
Zugstange3 die Membran B infolge des Druckes der aus der Leitung 12 in den Raum
2 eintretenden Flüssigkeit weit nach rechts, und der Meßschlitz 9 wird durch den
Schieber 8 geschlossen. Die Membran A setzt dieser Bewegung der Betätigungsstange
3 keinen Widerstand entgegen; denn so lange der vollkommene Abschluß des Meßschlitzes
9 noch nicht erreicht und die Abfluß leitung 11 abgeschlossen ist, stehen ihre beiden
Seiten über das Gefäß 10, die Abfluß leitung 11 und Zweigleitung 13 miteinander
in Verbindung und sind somit gleichmäßig belastet.
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Beginnt ein Abfluß durch die Abflußleitung 11, z. B. sobald der Motor
aus dem Vergaser Kraftstoff anzusaugen beginnt, so fließt die Flüssigkeit zunächst
in den Grenzen der elastischen Deformation der Membran A aus dem Raum 2' durch die
Zweigleitung 13 in die Abflußleitung 11. Dadurch sinkt der Druck im Raum 2', die
Membran A wird durch den nunmehr höheren Flüssigkeitsdruck im Raum 2 des Gehäuses
1 nach links gedrückt und verschiebt mittels der Betätigungsstange 3 den Hebel 5
und den Schieber 8 gleichfalls nach links und gibt dadurch einen entsprechenden
Teil des Schlitzes 9 frei. Sobald sich die Ausflußmenge verringert, steigt der Druck
im Raum2' an, wodurch die Kraft der Membran B wieder überwiegt und der Schieber
entsprechend nach rechts gerückt wird. Bei vollkommener Schließung des Abflusses
gleichen sich die Drücke in den Räumen 2 und 2' aus, die Membran A verliert ihre
Wirkungskraft, und die Membran B rückt den Schieber 8 nach rechts und schließt den
Schlitz9 vollkommen ab.
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Die Membran A kann auch noch (in nicht dargestellter Weise) durch
sternförmige Metallbeilagen versteift sein.
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Wie bereits angeführt, läßt sich das beschriebene Gerät zur Messung
der augenblicklichen Menge durchfließender Flüssigkeiten und durchströmender Gase
verwenden, namentlich zur Messung der augenblicklichen Kraftstoffdurchflußmenge.
Durch die Anordnung der an sich bekannten Ausgleichsorgane läßt sich bei diesen
Geräten für Laboratoriumszwecke der Einfluß von Temperaturänderungen ausschließen.
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Im Kraftwagenbetrieb läßt sich dieses Gerät als Bordgerät montieren,
um dem Fahrer den augenblicklichen Treibstoffverbrauch in Litern pro Stunde anzuzeigen.
Ferner ist das Gerät für die Vergasereinstellung und die Verwendung in Motorprüfwerkstätten
geeignet. Als Bordgerät kann es nach bestimmter Anpassung in mechanischer Verbindung
mit dem Tachometer oder Drehzahlmesser außer dem augenblicklichen Kraftstoffverbrauch
in Litern pro Stunde auch - z. B. an farbigen Abschnitten einer Skala - noch anzeigen,
ob die Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges im sparsamen Arbeitsbereich ausgenutzt
wird oder nicht. Das Gerät verzeichnet augenblicklich jegliche Störung der normalen
Betriebs-
bedingungen der Brennkraftmaschine, wie z. B. eine teilweise Verstopfung
des Vergasers, Zündungsversager (besonders bei Mehrzylindermaschinen), Erhöhung
der passiven Widerstände, Überhitzung u. a.
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Die augenblickliche Kontrollmöglichkeit des vom Gerät angezeigten
Kraftstoffverbrauchs ermöglicht die Erzielung bedeutender Kraftstoffeinsparungen.
Dabei zeichnet sich das Gerät durch eine absolute Betriebszuverlässigkeit und eine
außerordentliche Einfachheit aus, welche zudem einen niedrigen Anschaffungspreis
ermöglicht.
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PATENTANSPRSCHE 1. Gerät zur Messung der Momentan-Durchflußmenge
eines durch eine Leitung strömenden Mediums, insbesondere zur Kraftstoffverbrauchsmessung
an Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät aus einem durch eine
Membran (A) in zwei Teilräume (2, 2') aufgeteilten Gefäß (1) besteht, in dessen
einem z. B. an einen Zufluß (12) der Leitung angeschlossenen Raum (2) ein von einem
Absperrelement (Schieber 8) überdecktes Meßelement (Meßschlitz9) angeordnet ist,
wobei sowohl das Meßelement (9) als auch der zweite Raum (2') des Gefäßes (1) an
einen Abfluß (11) angeschlossen sind und das Absperrelement (8) auf die Durchbiegungen
der Membran (A) derart anspricht, daß es das Meßelement (9) um so mehr überdeckt,
je weniger Flüssigkeit bzw. Gas an der Abflußstelle (11) abströmt und umgekehrt,
und wobei die Durchbiegungen der Membran (24) oder die Bewegungen des Absperrelementes
(8) z. B. mittels einer Betätigungsstange (3) auf ein Anzeigegerät (14) übertragen
werden.