DE1265465B

DE1265465B - Druckverstaerker

Info

Publication number: DE1265465B
Application number: DEB75947A
Authority: DE
Inventors: John William Henneman
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1963-03-19
Filing date: 1964-03-18
Publication date: 1968-04-04
Also published as: US3222932A; FR1385312A; GB1025767A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WJWWb PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIp

GOIl

Deutsche Kl.: 42 ο-15

B 75947 IX b/42 ο
18. März 1964
4. April 1968

Die Erfindung betrifft einen einen Verstärkungsfaktor größer als 1 aufweisenden Druckverstärker, durch den ein Ausgangsdruck abhängig von mindestens einem Staudruck verstärkbar ist, mit zwei Kammern, von denen der einen ein Steuerdruck zuführbar ist, mit einem ein Schließglied und eine Öffnung aufweisenden, vom Steuerdruck verstellbaren Ausströmventil und mit einer dem Druckverstärker einen konstanten Arbeitsdruck zuführenden Druckquelle.

Zahlreiche an Bord eines Flugzeugs oder anderer Flugkörper verwendete Instrumente müssen automatisch die verschiedensten aerodynamischen Größen berechnen, die für die manuelle oder automatische Steuerung des Flugkörpers notwendig sind. Einige dieser Größen, und unter ihnen die wichtigsten, werden über eine Messung des statischen Druckes der den Flugkörper umgebenden Luft erfaßt. Zu nennen sind hier die Höhe, die Geschwindigkeit der Höhenänderung, d. h. die vertikale Komponente der Geschwindigkeit des Flugkörpers, und die Luftgeschwindigkeit.

Man hat sich bemüht, Anzeigegeräte zu schaffen, die die von dem dynamischen Staudruck und von den Turbulenzerscheinungen, die mit den immer wichtiger werdenden Meßwerten als Folge der Geschwindigkeitszunahme der Flugkörper und der dabei auftretenden Verdichtungserscheinungen einhergehen, herrührenden Fehler kompensieren.

Auf der anderen Seite findet man den Fall sehr geringer Druckänderungen; das ist beispielsweise der Fall bei einem in sehr großer Höhe fliegenden Flugzeug oder einem Flugkörper, beispielsweise einem Hubschrauber, der mit geringer Geschwindigkeit fliegt. Die bekannten Geräte sind wegen der Hysterese-Erscheinungen in den Druckmeßkapseln oder wegen der Reibungserscheinungen in den mechanischen Teilen hier nicht geeignet, worauf es beruht, daß letzten Endes die gemessenen Ergebnisse in diesem Fall noch mit erheblichen Fehlern behaftet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden.

Nun sind bereits sogenannte Einmembranrechenverstärker bekannt, so z. B. aus dem Buch von V. Ferner: »Anschauliche Regelungstechnik«, Berlin, 1960, S. 58 bis 60. Diese weisen zwei Kammern auf, die durch eine Membran voneinander getrennt sind. Jeder Kammer kann ein Steuerdruck zugeführt werden. Die Membran betätigt einen Ventilteller, durch den die Ausflußöffnung einer Leitung, in der Arbeitsdruck herrscht, teilweise oder ganz geschlossen werden kann. Die beiden Steuerdrücke können relativ Druckverstärker

Anmelder:

The Bendix Corporation,

Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt.
2000 Hamburg 36, Neuer Wall 41

'Als Erfinder benannt:
John William Henneman,
Rock Island, JIl. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 19. März 1963 (266 397)

klein sein und erzeugen über den Ventilteller in der Zufuhrleitung für den Arbeitsdruck Druckänderungen. Derartige Vorrichtungen können z. B. bei Rechenverstärkern verwendet werden.

Ein Druckverstärker der erfindungsgemäßen Art hat jedoch die Aufgabe, z. B. ein Differentialmanometer anzutreiben. Der bekannte Rechenverstärker ist dafür jedoch zu schwach, und zudem fehlt ihm eine Steuerkammer, wie sie beim Erfindungsgegenstand vorgesehen ist und deren Wirkungsweise später beschrieben wird.

Es ist ferner ein pneumatisches Schaltrelais bekannt, so z. B. aus der deutschen Auslegeschrift 1 068 923. Dieses ermöglicht die überwachung des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter unter Verwendung der sogenannten Sprudelmeßmethode. Unter dem Einfluß einer Drucksteigerung in einem Rohr biegt sich dabei eine Membran, wodurch eine Prallplatte einer Düse genähert wird. Dadurch steigt der Druck in Druckdosen, wodurch die Düse und die Membran noch mehr genähert werden. Zugleich wird auch ein Membranventil betätigt, das den Zulauf bzw. Abfluß steuert. Beim Anmeldungsgegenstand wird von diesem Prinzip jedoch kein Gebrauch gemacht.

Vielmehr ist der erfindungsgemäße Druckverstärker zur Vermeidung der obengenannten Nachteile dadurch gekennzeichnet, daß bei einem in Anzeigevorrichtungen für luftfahrttechnische Größen, wie z. B. Höhe oder Luftgeschwindigkeit, verwendbaren Druck-

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verstärker der anderen Kammer konstanten Volumens der Arbeitsdruck zuführbar und der Ausgangsdruck entnehmbar ist, daß beide Kammern über die öffnung miteinander in Verbindung stehen und daß mit dem Steuerdruck ein die Anzeige der Größe antreibendes Differentialmanometer betätigbar ist.

Zweckmäßigerweise dient als Steuerdruck der statische atmosphärische Druck. Auch kann als Steuerdruck die Differenz zwischen Staudruck und statischem atmosphärischem Druck verwendet werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Höhenmeßgerätes nach der Erfindung,

F i g. 2 eine graphische Darstellung, aus der die Vorteile einer Druckverstärkung in einem Höhenmeßgerät hervorgehen.

F i g. 4 das Blockschaltbild eines Geschwindigkeitsmeßgerätes nach der Erfindung,

F i g. 4 in vereinfachter perspektivischer Darstellung Einzelheiten des Höhenmeßgerätes nach Fig. 1.

In der nachfolgenden Beschreibung werden teilweise Zahlenwerte eingeführt, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß diese Werte in keiner Weise die Erfindung einschränken sollen.

In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist ein Höhenmeßgerät in einem Gehäuse 11 untergebracht. Es enthält einen Druckverstärker 13 innerhalb des Gehäuses, der eine Beschickungsöffnung 14, eine Drucköffnung 15 und eine Steueröffnung 16 besitzt. Der Druckverstärker 13 enthält weiterhin eine Aneroidkammer 17, die mit der Drucköffnung 15 direkt und mit der Steueröffnung 16 unter Zwischenschaltung einer Steuerkammer 19 in Verbindung steht. Das Innere des Gehäuses 11 des Höhenmeßgerätes steht mit der Steuerkammer 19 über öffnungen 23 in Verbindung. An der Verbindungsstelle zwischen der Steuerkammer 19 und der Aneroidkammer 17 ist ein Ventilsitz 21 vorgesehen. Die Beschickungsöffnung 14 steht mit der Steuerkammer 19 über Leitungen 22 und 24 in Verbindung. Eine Stellschraube 25 dringt an dem übergang zwischen Leitung 22 und Leitung 24 verstellbar weit in den Druckverstärker 13 ein, um die in die Leitung 24 strömende Gasmenge einzustellen. Ein den barometrischen Druck messender Balg 26 besitzt an seinem freien Ende einen Ventilteller 27, der in die Kammer 17 hinein verschiebbar ist und mit dem Ventilsitz 21 zusammen ein Ventil 28 bildet.

Das Höhenmeßgerät nach F i g. 1 ist geeignet, kontinuierlich bis zu einer Höhe von 50 km und sogar noch darüber Meßergebnisse zu liefern, während die herkömmlichen Meßgeräte praktisch nur bis zu einer Höhe von 25 km arbeiten.

Alle Elemente des Höhenmeßgerätes sind in dem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse 11 angeordnet, in dem der absolute, statische Druck P_s herrscht. In dem Gehäuse 11 ist weiterhin ein Käfig 32 vorgesehen, der in bekannter Weise so angeordnet ist, daß er sich in dem Gehäuse drehen kann.

Ein nicht dargestelltes Zifferblatt ist mit dem Gehäuse 11 fest verbunden und trägt eine Höheneinteilung. Ein barometrischer Zähler 34 erscheint entlang dem Zifferblatt und zeigt einen barometrischen Druck an, der vorher in cm Quecksilbersäule geeicht wurde.

Eine Manometerkapsel, die auf einen Differenzdruck anspricht, nachfolgend Differentialmanometer 35 genannt, und zwei Manometer 36 und 38, die auf den statischen Druck ansprechen, sind mit dem Käfig 32 verbunden. Eine Welle 39 ist mit den Manometern 36 und 38 verbunden und ist mit ihrem einen Ende in dem Käfig 32 drehbar gelagert, während ihr anderes Ende mit einer Einrichtung 40 zur Anzeige kleiner Höhen verbunden ist. Eine Welle 41, deren eines Ende mit der Einrichtung 40 verbunden ist, ist durch den Käfig 32 hindurchgeführt und mit einem Zeiger 42 verbunden. Eine Einrichtung 44 zur Anzeige großer Höhen ist einerseits mit dem Differentialmanometer 35 und andererseits mit der Einrichtung 40 zur Anzeige kleiner Höhen verbunden. Im Inneren des Differentialmanometers 35 herrscht Atmosphärendruck, der auch im Inneren des Druckverstärkers 13 herrscht, da die Manometerkapsel über ein Rohr 45, eine biegsame Verbindung 46 und ein Rohr 48 mit ihm verbunden ist.

Das Höhenmeßgerät besitzt weiterhin eine Kompensationseinrichtung 54 für den barometrischen Druck, die aus einem Stellknopf 55, einem nicht linearen Getriebe 56 und dem barometrischen Zähler 34 gebildet ist und die es gestattet, den Käfig zu drehen. Der Stellknopf 55 erlaubt es infolge der Einfügung einer Welle 58 und des nichtlinearen Getriebes 56, den Zähler 34 zu drehen, welcher einen barometrischen Druck in cm Quecksilbersäule anzeigt. Eine korrespondierende Drehung des Käfigs 32 wird ebenfalls durch die Welle 58 hervorgerufen. Die Drehung des Käfigs 32 ruft gleichzeitig eine Drehung der Welle 41 und des Zeigers 42 hervor, mit welchem eine Zunahme oder eine Abnahme der Höhe in Metern angezeigt wird, welche der Anzeige des barometrischen Druckes in mm Quecksilbersäule an dem Zähler 34 proportional ist.

Die Einrichtung 40 für kleine Höhen und die für große Höhen 44 sind im einzelnen in F i g. 4 dargestellt, in der die Pfeile die Bewegungsrichtung der verschiedenen Teile für zunehmende Höhen angeben. Die Manometer 36 und 38, die auf statischen Druck ansprechen, sind mit einer Platte 59, die mit der Welle 39 verbunden ist, über Gestänge 60 und 61 verbunden. In der Einrichtung 40 für kleine Höhen ist ein Mitnehmer 62 fest mit der Welle 39 verbunden und dreht ein Zahnsegment 64, welches fest mit einer Welle 65 verbunden ist. Das Zahnsegment ©4 steht im Eingriff mit einem Zahnrad 66, welches am Ende der Abtriebswelle 41 befestigt ist. Die Einrichtung 40 arbeitet in einem Höhenbereich bis Zu einer vorbestimmten Höhe, von wo an die Einrichtung 44 die Abtriebswelle 41 in Umdrehung versetzt. Das Differentialmanometer 35 empfängt in seinem Inneren den Steuerdruck, der in dem Druckverstärker 13 auftritt. Das Manometer 35 ist mit einer Kurvenscheibe 67 der Einrichtung 44 für grofie Höhen mittels eines Gestänges 68, einer Welle €9 und eines Zahnsegments 70, welches mit einem auf der Welle 72 der Kurvenscheibe 67 befestigten Za3erad 71 im Eingriff steht, verbunden. Der Steuerdruck f_c tritt bei Übersteigen des Wertes des statischen Druckes P_s für die Bezugshöhe auf. Die Anfaagsverformung der Kapsel des Differentialmanometers S5 und die mechanische Verbindung verschieben die Kurvenscheibe 67 gegen ein Folgeelement 74, welches mit der Welle 65 der Einrichtung 4© für kleine HÄen verbunden ist.

Um die Druckverstärkung in der F i g. 1 zu erklären, werden folgende Drücke betrachtet:

P_s: statischer absoluter Druck (an der öffnung 15), P_t.: Steuerdruck (an der öffnung 16),

P,,: Druck eines eindringenden Gases (an der öffnung 14),

P₀: absoluter statischer Druck, bei dem der Balg 26 in Funktion tritt,

A₁₁: wirksame Oberfläche des Barometerbalges 26,

A₁.: wirksame Oberfläche des Ventils 28 (Kopf des Ventiltellers 27 und Ventilsitz 21).

Man kann dann schreiben:

(P₀-PJA₁₁ = (P_C-PJA_V,

woraus sich ergibt

(P₁. - PJ =

A₁,

(P₀ - P_s) ■

Wenn ein druckempfindliches Gerät so berechnet ist, daß (P₀ — PJ der Betätigungsdruck ist, dann ist die Druckänderung (P₁. — PJ eine direkte Funktion

des Verhältnisses ~~. d. h. der Oberfläche des Balges

zu der des Ventils. Der Verstärkungsfaktor kann jeden gewünschten Wert annehmen, indem man in geeigneter Weise den Ventilsitz 21 und den Balg 26 dimensioniert.

In F i g. 2 ist eine Kurve dargestellt, in der der statische Druck als Funktion der Höhe aufgetragen ist und aus der der Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung des Prinzips einer Druckverstärkung bei einem Meßgerät gegenüber einem mechanischen Meßgerät bekannter Bauart hervorgeht. Wenn die Höhe von A₁ nach A₂ zunimmt, nimmt der statische Druck von P₁ über die Kurve P, bis P₂ ab. Der Steuerdruck P_c folgt den Änderungen des statischen absoluten Druckes P_s bis der Druck P₀ erreicht ist. Wenn dann P_v bei großen Höhen weiter abnimmt, wächst P_c wie in F i g. 2 dargestellt. Die Steigung der Tangente an die Kurve P_c ist größer als die der Tangente an die Kurve P_v, da sie eine Funktion des

Verstärkungsfaktors —a- ist. Vorzugsweise wird ein

Differentialmanometer in dem Höhenmeßgerät verwendet, um die Anzeigen des Instrumentes unterhalb der vorgewählten Höhe H₀ zu liefern. Dieses wird innen dem Steuerdruck P_c und außen dem statischen Druck P₁. ausgesetzt. Folglich sind die Verformungen der Manometerkapsel und die Höhenanzeigen eine Funktion von (P_c. — P₅.).

Wenn das in F i g. 1 dargestellte Höhenmeßgerät mit den in F i g. 4 dargestellten Einrichtungen für geringe und große Höhe in Betrieb ist, herrscht im Innern des Gehäuses 11 derselbe statische Druck wie im Innern des Flugkörpers, der mit diesem Gerät ausgerüstet ist, dank der Drucköffnung 15 für statischen Druck, der Kammer 17 und der öffnungen 23. Die Beschickungsöffnung 14 ist mit einer Gasquelle unter einem Druck von beispielsweise 260 cm Quecksilbersäule verbunden. Das über die öffnung 14 aus der Gasquelle entnommene Gas strömt in die Leitungen 22, 24 und die Steuerkammer 19 ein. Die Gasmenge wird mittels der Stellschraube 25 so eingestellt, daß eine konstante Menge einströmt. Die für den Druckverstärker 13 notwendige Gasmenge ist gering, Strömungsmengen in der Größenordnung von 10 cm^J/Minute reichen vollkommen aus. Für die Beschreibung der Wirkungsweise des Gerätes sei eine Höhe von 25 km als vorgewählte Höhe angenommen. Unterhalb dieser Höhe von 25 km passiert das Gas zwischen Ventilsitz 21 und Ventilteller 27 des Ventils ohne Behinderung und dringt in das Gehäuse 11 des Höhenmeßgerätes ein. Dieser leichte Durchfluß in der statischen Einrichtung des Höhenmeßgerätes

ίο hat bei normaler Arbeitsweise keinerlei Geräuschwirkungen zur Folge.

Unterhalb einer Höhe von 25 km werden Höhenänderungen des Flugkörpers und folglich die Änderungen des statischen Druckes im Inneren des Gehäuses 11 von den Manometerkapseln 36 und 38 festgestellt, die auf den statischen Druck ansprechen. Ihre Verformung wird auf den Zeiger 42 über die Welle 39, die Einrichtung 40 für geringe Höhen und die Welle 41 übertragen. Der statische Druck wird dann auf dem Zifferblatt des Gerätes, welches nicht dargestellt ist, in Form einer Höhenanzeige in Metern angezeigt. In der Einrichtung 40 — vgl. F i g. 4 — bewegt die Welle 39 den Mitnehmer 62, welcher das Zahnsegment 64 anstößt, das mit dem mit der Ausgangswelle 41 verbundenen Zahnrad 66 im Eingriff steht.

Bei einer Höhe von über 25 km erzeugt der Druckverstärker 13 einen Steuerdruck P_n welcher in dem Verhältnis wächst, wie der statische Druck P₅ abnimmt.

In dem Druckverstärker — vgl. F i g. 1 — beginntder Barometerbalg 26 einen Steuerdruck P_c bei einer Höhe von rund 25 km zu erzeugen, indem der Teile»· des Ventils 27 gegen den Sitz 21 gedrückt wird und dadurch die Gasströmung durch das Ventil 28 vermindert wird. Dieser Steuerdruck P_c wird in das Innere des Differentialmanometers 35 über die Rohre 45 und 48 geleitet. Der Steuerdruck P_c beginnt bei einer Höhe von rund 25 km den statischen Druck P_s zu übersteigen. Dieser geringe Differenzdruck (P_c — PJ ruft eine Anfangsverformung der Kapsel des Differentialmanometers 35 hervor und verschiebt die Kurvenscheibe 67 der Einrichtung 44 für große Höhen gegen das Folgeelement 74, welches fest mit einem Teil der Einrichtung für geringe Höhen 40 verbunden ist. In dem Maße, in dem der Differenzdruck (P_c — PJ wächst, verformt sich die Kapsel, und die Kurvenscheibe 67 dreht das Zahnsegment 64 in Abhängigkeit von der Höhe.

Die Verformung der Manometer 36 und 38 ist nur noch gering und das Segment 64 nicht mehr für den Antrieb des Mitnehmers 62 verantwortlich. Der Steuerdruck P_c an der öffnung 16 ist eine Funktion der Druckänderung (P₀-PJ, bei der der statische Druck von dem vorbestimmten, mit einer Höhe von 25 km übereinstimmenden Druck subtrahiert wird, und des Verhältnisses der wirksamen Oberflächen

des Barometerbalges 26 und des Ventils 28 -~.

Wie bereits gesagt wurde, kann das Prinzip der Druckverstärkung vorteilhaft in verschiedenen Instrumententypen, die druckempfindlich sind, verwendet werden.

In F i g. 3 ist ein zweiter Instrumententyp dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine Einrichtung zur Messung der Geschwindigkeit, die geeignet ist, eine sehr genaue Anzeige für den Fall geringer Geschwindigkeiten zu liefern. Ein Anzeigegerät dieser Art wird insbesondere an Bord eines Hubschraubers

verwendet. Der dynamische Druck P₁- ist bei kleinen Geschwindigkeiten relativ schwach, und als Folge davon sind bekannte Anzeigegeräte nur ungenügend wirksam.

In dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt das Geschwindigkeitsmeßgerät ein Gehäuse 76, darin einen Druckverstärker 78, der eine Beschickungsöffnung 79, eine Drucköffnung 80 für statischen Druck, eine Staudrucköffnung 81 und eine Steueröffnung 82 hat. Ein elastisches Diaphragma teilt den oberen Teil des Druckverstärkers 78 in eine obere Kammer 83 und eine untere Kammer 84. Die Staudrucköffnung 81 mündet in der oberen Kammer 83, und die Drucköffnung 80 für statischen Druck mündet in der unteren Kammer 84. Die Beschickungsöffnung 79 steht mit der unteren Kammer 84 über Leitungen 86 und 87 und die Steuerkammer 88 in Verbindung. Zwischen Steuerkammer 88 und unterer Kammer 84 ist ein Ventilsitz 89 vorgesehen. Eine Stellschraube 90 ist im unteren Teil des Verstärkers vorgesehen, um die in die Leitung 87 gelangende Gasmenge einzustellen. Die Steuerkammer 88 steht mit der Steueröffnung 82 über eine Leitung 91 in Verbindung. Das elastische Diaphragma 85 trägt einen Ventilteller 92 derart, daß dieser auf den Ventilsitz 89 zu oder von ihm weg verschoben werden kann. Das Ventil 93 enthält den Ventilteller 92 und den Ventilsitz 89.

Alle Elemente des Geschwindigkeitsmeßgerätes sind in dem Gehäuse 76 angeordnet, dessen Inneres unter . dem statischen Druck P_s steht. Ein Zifferblatt, welches nicht dargestellt ist, ist an dem Meßgerät befestigt. Ein Differentialmanometer 95 ist fest mit dem Gehäuse 76 verbunden. Sein Inneres ist mit der Steueröffnung 82 über ein Rohr 96 verbunden. Eine Abtriebswelle 97 ist mit der Kapsel des Differentialmanometers 95 mittels eines Gestänges 98 verbunden und derart angeordnet, daß es sich um eine seiner Enden, die von dem Gehäuse 76 getragen wird (nicht dargestellt) drehen kann, während das andere Ende mit einem Zeiger 99 verbunden ist.

Im Betrieb herrscht in der oberhalb des elastischen Diaphragmas 85 angeordneten oberen Kammer 83 der über die öffnung 81 einströmende Staudruck F₁-, im Inneren des Gehäuses 76 der statische Druck P₅ über die öffnung 80, die Kammer 84 und die Uffnung 94. Die Beschickungsöffnung 79 ist mit einer Gasquelle unter Druck verbunden, welche vorzugsweise einen Mindestdruck von 260 cm Quecksilbersäule aufweist. Bei der Bewegung des Flugkörpers bildet sich ein Differenzdruck (P,- — P,) an dem elastischen Diaphragma 85 aus. Es ist zu erwähnen, daß an Stelle des Diaphragmas 85 irgendeine beliebige von einer Vielzahl druckempfindlicher Einrichtungen verwendbar ist, beispielsweise ein Barometerbalg, wie derjenige in F i g. 1, in dem der Staudruck P₁- im Inneren herrschen würde. Man erhält dann die Gleichung:

^r

Da (P₁- — P₅) den Arbeitsdruck darstellt, ist die Druckänderung (P_c — P₅) eine direkte Funktion des Verhältnisses der wirksamen Oberflächen der Mem-

bran und der wirksamen Oberfläche des Ventils -f-. ₆

Das durch die öffnung 79 einströmende Gas durchströmt die Steuerkammer 88 über die Leitungen 86 und 87. Seine Menge ist gegebenenfalls mittels der Stellschraube 90 einstellbar. Die notwendige Gasmenge für den Druckverstärker 78 ist gering. Eine Menge in der Größenordnung von 10 cm³/Minute liefert bereits ein gutes Druckverhältnis. Bei Bewegung des Flugkörpers dringt der Staudruck P_f in die Kammer 83 ein und ruft einen Steuerdruck P_c an der Öffnung 82 durch die Verschiebung der Membran und des Ventiltellers 92 hervor, welcher die Strömung durch das Ventil 93 drosselt. Der Steuerdruck P_c wird auf die Differentialmanometerkapsel 95 übertragen. Der Differenzdruck (P_c— P₅) ruft eine Verformung der Kapsel hervor, welche auf den Zeiger 99 mittels des Gestänges 98 und die Welle 97 übertragen wird. Die Geschwindigkeit ist dann am Zifferblatt ablesbar. Der Steuerdruck P_c an der Öffnung 82 ist eine Funktion der Druckänderung (Pf-P₅) und des Verhältnisses der wirksamen Oberfläche des

Diaphragmas und derjenigen des Ventils -£-.

Das Geschwindigkeitsmeßgerät nach F i g. 3 ist insbesondere für niedrige Geschwindigkeiten geeignet. Es ist offensichtlich, daß es leicht möglich ist, den Geschwindigkeitsbereich auszudehnen, in dem es arbeiten soll, indem man der dargestellten Einrichtung eine Einrichtung für einen größeren Geschwindigkeitsbereich hinzufügt, welcher unabhängig von der für die niedrigen Geschwindigkeiten vorgesehenen Einrichtung ist. Diese Einrichtungen könnten miteinander verbunden sein und eine Einheit bilden, wie sie in den F i g. 1 und 4 dargestellt ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Einen Verstärkungsfaktor größer als 1 aufweisender Druckverstärker, durch den ein Ausgangsdruck abhängig von mindestens einem Staudruck verstärkbar ist, mit zwei Kammern, von denen der einen ein Steuerdruck zuführbar ist, mit einem ein Schließglied und eine Öffnung aufweisenden, vom Steuerdruck verstellbaren Ausströmventil und mit einer dem Druckverstärker einen konstanten Arbeitsdruck zuführenden Druckquelle, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem in Anzeigevorrichtungen für luftfahrttechnische Größen, wie z. B. Höhe oder Luftgeschwindigkeit, verwendbaren Druckverstärker (13, 78) der anderen Kammer (19, 88) konstanten Volumens der Arbeitsdruck (P_h) zuführbar und der Ausgangsdruck (P_c) entnehmbar ist, daß beide Kammern (17,19, 84, 88) über die Öffnung (21,89) miteinander in Verbindung stehen und daß mit dem Steuerdruck (P₅) ein die Anzeige (42, 99) der Größe antreibendes Differentialmanometer (35, 95) betätigbar ist (F i g. 1, 3).

2. Druckverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck (P_s) der statische atmosphärische Druck ist.

3. Druckverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck (P₅) die Differenz zwischen Staudruck und statischem atmosphärischem Druck ist.

4. Druckverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsfaktor durch das Verhältnis der Oberfläche eines in der ersten Kammer (17, 84) vorgesehenen druckempfindlichen Gerätes (26, 85) zu der Oberfläche des dem Arbeitsdruck (P_h) ausgesetzten Teils (27, 92) des Ventils (28, 93) bestimmt ist.

5. Druckverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckänderung aus der Differenz des Ausgangsdrucks (P_c) und des Steuerdrucks (P_s) eine direkte Funktion des Verstärkungsfaktors ist.

6. Druckverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialmanometer (35, 95) innen dem Ausgangsdruck (P _c) und außen dem absoluten statischen Druck ausgesetzt ist.

7. Druckverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das druckempfindliche Gerät (26) ein evakuierter Barometerbalg ist, der einen Ventilteller (27) an seinem bewegbaren Ende trägt und erst dann zu arbeiten beginnt, wenn der äußere Druck unter einen bestimmten Wert fällt, der mit einer vorgewählten Höhe übereinstimmt.

8. Druckverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das druckempfindliche Gerät (85) ein elastisches Diaphragma ist, welches auf der einen Seite (83) dem Staudruck (P₁) und auf der anderen Seite dem Steuerdruck (P_s) ausgesetzt ist und auf der letzteren Seite auch den Ventilteller (92) trägt.

9. Druckverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung in einem Instrument zur Messung aerodynamischer Größen, dadurch gekennzeichnet, daß er in einem Gehäuse (11, 76) untergebracht ist, außerhalb dessen eine Gasdruckquelle angeordnet ist, die über eine erste Leitung (22,24; 86,87) mit der Steuerkammer (19, 88) verbunden ist und die erste Leitung Mittel, beispielsweise eine Schraube (25; 90), enthält, mit denen die durch die Leitung fließende Gasmenge einstellbar ist, und daß der Ausgang der Steuerkammer (19, 88) über eine zweite Leitung (48, 45; 91, 96) mit dem Inneren des Differentialmanometers (35, 95) verbunden ist.

10. Druckverstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungen des Differentialmanometers (95) über ein Gestänge (98) und eine Welle (97) auf einen Zeiger (99) übertragen werden.

11. Druckverstärker für einen oberhalb einer bestimmten Höhe zu verwendenden Höhenmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialmanometer (35) auf einem Käfig (32) angeordnet ist, der relativ zum Gehäuse (11) des Instrumentes um die Längsachse einer Welle (41) drehbar ist, und daß die zweite Leitung (45,46) aus einem biegsamen Schlauch besteht und die Verformungen des Differentialmanometers über eine Einrichtung (44) für große Höhen auf den Zeiger (42) übertragbar ist, welche ein Gestänge (68), eine Getriebeanordnung (70, 71; 64, 66) und die Welle (41) enthält.

12. Druckverstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf den statischen Druck ansprechende Kapseln (28, 36) auf dem Käfig (32) befestigt sind, deren Verformungen auf die Abtriebswelle (41) über eine Einrichtung (40) für geringe Höhen übertragen sind, welche einen Mitnehmer (62) enthält, der gegen ein Zahnsegment (64) drückt und mit der Abtriebswelle zur Anzeige der Höhe unter der vorbestimmten Höhe zusammenarbeitet.

13. Druckverstärker nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Verbindung zwischen Welle und Einrichtung sowohl für geringe Höhe als auch für große Höhe über ein Getriebe herbeigeführt ist, welches ein Zahnsegment und ein Anzeigegetriebe enthält, welches mit der Abtriebswelle unverrückbar verbunden ist und bei dem die Einrichtung für die geringe Höhe direkt auf das Zahnsegment über einen Mitnehmer einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (65) des Zahnsegments (64) fest mit einer Stange, die ein Folgeelement (74) trägt, verbunden ist, welches durch eine Kurvenscheibe (67) bei Betätigung der Einrichtung (44) für die große Höhe verschiebbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 068 923;
Buch von V. F e r η e r »Anschauliche Regelungstechnik«, Berlin, 1960, S. 58 bis 60.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

M» 537/11» 3.61 Ο Bundesdruckerei Berlin