-
Hydropeumatische Volumen-Meßvorrichtung Die Erfindung bezieht sich
auf eine hydropneumatische Volumen-Meßvorrichtung.
-
Das Volumen eines Hohlraumes komplexer Form läßt sich nicht immer
durch einfaches abnehmen der Maßeund Berechnung ermitteln; as ist deshalb allgemein
üblich, einan derartigen Hohlraum iriit Flüssigkeit zu füllen und deren Menge zu
messen. Dieses Verfahren weist eine Anzahl von Nachteilen auf: Sämtliche Öfnungen
des Hohlraumes müssen hermetisch $verschlossen weiden und zwar so, wie sis auch
während des betriebes verschlossen stad. Wenn Während des Messen@ festgesteilt wird,
daß die Verschl@@sse hicht vollkommen dicht sind, muß die Hessung wiederholt
werden,
wobei man das Teil erst trocknen lassen muß, weil der ihm anhaftende Flüssigkeitsfilm
manchaml ein volumen hat, das in Bezug auf das Volumen des gesamten Hohlraumes nicht
vernachlässighar ist. Schließlich ist auch die Hadhabung der Flüssigkeit als selche
eine lästige Arbeit.
-
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht die Messung des Volumens
eines Hohlraumes komplexer Form, ohne daß dabei die vorerwähnten Nachteile in Kauf
genommen zu werden brauchen.
-
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt einen metallischen oder
sonstigen körper, dessen Außenkontur in allen nicht hinter schnittenen Teilen der
Innenform de zu messenden Hohlraumes in einem Abstand von wenigen Millimetern folgt
und der auf der Dichtfläche aufliegt, in welche der Hohlraum mündet. Dieser Körper
ist von einer elastischen Membran umgeben, welche in der Dioutebene dichtend mit
ihm verbunden ist. Es braucht jetzt uur noch zwisahen den Körper und die Membran
eine Flüssigkeitsmenge eingefüllt zu werden, die ausreicht um den Hohlraum ganz
auszufüllen, worauf dessen Volumen durch Vergleich mit dem Volumen eines Eich-oder
Vergleichs-Hohlraumes bestimmt werden kann.
-
Die Membran kann gegebenen-falls an den Stellen, an denen si@ gegen
iü den Hohlraum mündende Öffnungen zur Anlage gelangt, steif ausgeführt werden.
Zu diesem Zweck können an der Membran Teile aus Metall oder dergl. pefestigt sein,
welche in volumen und Form den Teilen entsprechen, die @ich im praktionchen setrieb
an den jeweiligen Stsllen befinden.
-
@Die Flüssigkeit wird mit beliebigen, bekannten Mitteln unter einem
gewissen Druck zwischen die Membran und den innerhalb derselben angeordneten Körper
eingeb-racht, so daß die Membran sich vollkommen der Form des Hohlraumes anpaßt.
Andererseits ist es sehr wünschenswert, wenn auch nicht unbedingt erforderlich,
daß zwischen dem körper und der Membran ein gewisser Unterdruck eraeugt werden kann,
so daß die Membran an dem Körper anlisgt, wenn dieser in den Hohlraum eingefüipt
wird, wodurch eine Beschädingung der Membran vermieden wird.
-
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann z. B. zum Messen des Volumens
von Verbrennungsräumen von Brennkraftmaschinen verwendet werden, jedoch ist ihre
Anwendung keineswegs and diesen speziellen Zweck beschränkt.
-
Es ist ZU beachten, daß die Flüssigkeit durch beliebige, gesignete
Mittel unter Über- bzw. Unterdruck gesetzt werden kann, z.3. durch eine aus einer
Pumpe undeinem Druckzylinder bestehende Vorrichtung oder durch eine Vorrichtung
mit zwei Flüssigkeitsbehältern.
-
In den beigefügten Zeichnungen sind zwei beispielsweise Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 in schematischer Darstellung eine
Meßvorrichtung g-emäß dci Erfindung, bei der die Flüswsigkeit mittels Fumpe und
Druckzyli@@er unter Druck gesetzt wird, Fig. 2 eine ahgeinderte ausführungsiorm
der vorrichtung nach j?j r. 1 -3 £-iü- .it LflI t%i -1 u I)oi?ieli' unter Inuc@
gesetzt wird;
Fig. 3 eine Schnittansicht des Zylinderkopfes eines
Motors und einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, aus welcher die nordnung der Vorrichtung
zum Messen des Volumens des Verbrennungsraumes einer Brennkraftmasohine ersichtlich
ist.
-
In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung gemäß der
Brfindung einen Körper 1, welcher Kanäle 2 aufweist, die an seiner Außenfläche austreten
und mit einem Anzeige-oder Schaurohr 3 in Verbindung stehen. Der Körper 1 ist von
einer elastihohen Gummimembran 4 umgeben, die in der Zeichnung dick gestrichelat
dargestellt ist. Die Außenfläche des Körpers 1 verläuft in einem Abstand von 1 oder
2 mm von der Innenfläche der Membran.
-
Die Ränder 5 der Membran 4 sind zwischen einem Teil 6 und einer Deckplatte
7 eingespaznt. Das Teil 6 enthält den Hohlraum, dessen Volumen gemessen werden soll
und in den der von der Membran 4 umgebene Körper 1 eingeführt wird. Die Platte 7
deckt das Teil 6 ab.
-
Das Rohr 3 setzt sich in Rohrteilen 31 und 32 fort, wobei der 32 Rohrteil
32 mit dem Zylinder eines-Aggregates in Verbindung steht, das aus einer Druckluftpumpe
9 und einem mit dieser gekoppelten Druckzylinder 10 besteht. Das Rohr 3, die Kanäle
2 und der Raum zwischen dem Körper 1 und der Membran 4 werden mit gefärbtem Wasser
gefüllt, dessen Spiegel sich im Rohr 3 vor einer Skala 11 bewegt und so die für
die Messung des Volumens der Kammer oder des Hohlraumes des Teiles 6 erforderlichen
Werte anzeigt.
-
Wird der Druckzylinder 10 und damit die Pumpe 9 betätigt, so fördert
letztere Druckluft in die Rohre 31,32 und 3 oberhalb der Säule farbiger Flüssigkeit
im Rohr 3, wobei diese unter Druck stehende Flüssigkeit auf die elastische einbran
4 wirkt und diese gegen die
Wände der Kammer des Teiles 6 zur Anlage
bringt. Sobald die Membran gegen die Wände des Hohlraumes anliegt, stabilisiert
sich der Flüssigekeitsspiegel im Rohr 3 und das Volumen des Hohlraumes kann an der
Skala 11 abgelesen werden.
-
Das Flüssigkeitsvolumen in der Membran ist konstant. Wenn also der
zu messende Rauminhalt der Kammer sich verringert oder vergrößert, ändert sich die
Höhe des Flüssigkeitsstandes im Schaurohr im gleie-hen Verhältnis, so daß an der
Skala die Volumenveränderung unmittelbar abgelesen. werden kann.
-
Bevor Volumenmessugen durchgeführt werden, muß die vorrichtung geeicht
werden Zu diesem Zweck wird die aus Körper und Membran bestehende einheit in ein
Eichteil eingesetzt und dle Membran mittels der Pumpe und des Druckzylinders einem
gewissen Druck, zO Bo einem Druck von 2 Bar@ ausgesetzt. Die bewegliche Skala 11
wird nun so verschoben, daß die Null der Skala in Höhe des Niveaus der farbigen
Flüssigkeit im Rohr 3 zu stehen kommt Beim Füllen oder während des Betriebes wird
der Druck, bzw. der Unterdruck, durch geeignete Regeleinrichtungen der Pumpe und
des Druckzylinders geregelt s ist zweckmäßig, bei in Ruhestellung befindlicher Membran
mittels der pumpe einen Unerdruck zu erzeugen, so daß sich die Membran eng an den
Körper anlegt, damit dieser leicht in den zu messenden Hohlraum eingeführt werden
kann, ohne daß dabei die Membran besohädigt wird.
-
Je nach Verwendungszweck können mehrere Membranv@@ichtungen zusammengefaßt
und an ein gemeinsames Pumpen-druckzylinder-Aggregat
angeschlossen
-werden.-Bei der in Blg. 2 dargestellten Ausführungsform findet sich wieder die
gleiche Anordnung des Körpers 1 und der Membran 4 in der Kammer des Teiles 6, mit
den Rohren 3,31. Das Pumpen-Druckzylinder-Aggregat ist durch eine Anordnung mit
zwei Behältern ersetzt Ein Primärbehälter 12 und ein Sekundärbehälter 13, welche
eine Plüssigkeit enthalten, stehen miteinander durch eine Leitung 14 in Verbindung.
Dem Primärbehälter 12 wird durch die leitung 15 DruckluSt zugeführt, während der
Sekundär- oder Hilfsbehälter 139 der mit dem Rohr 3 in Vsrbindung steht, einen Schwimmer
16 mit Ventil 17 aufweist, wobei letzteres mit der Öffnung 18 des Rohres3 5 sammenwirkt,
um beim Ansteigen des Flüssigkeitspiegels im Hilfsbehälter 13 jegliches überlaufen
von Flüssigkeit in das Rohr zu verhindern. Ein Rohr 19 dient zum Anzeigen des Flüssigkeitestandes
im Sekundärbehälter 13. Ein Schraubventil 20 im oberen Teil des Hilfsbehälters 13
ermöglicht ein Entweichen von luft aus dem oberen Teil dieses Behälters.
-
In gleicher Welse wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, wird
die in der Gummimembran befindliche Flüssigkeit unter Druck gesetzt, wodurch die
Membran Gegen die Wände der auszumessenden Kammer angedwiickt wird.
-
Das Flüssigkeitsvolumen in der Membran ist konstant. . Wenn also
der zu messende Rauminhalt der Kammer sich verringert oder größert, ändert sich
die Höhe des Flüssigkeitsstandes im Schaurohr im gleichen Verhältnis, so daß an
der Skala die Volumenveränderung unmittelbar abgelesen werden kann.
-
Zum Zwecke des Eichems der Vorrichtung setzt man dieaus Meßkörpern
und Membran bestehende Einheit in ein Biohteil ein und setzt
die
Membran mittels der beiden Behälter einem gewissen Druck aus, beispielsweise einem
Druck von zwei Bar. Beim Einstellen der Vorrichtung, beim Füllen und zum Erhöhen
des Flüssigkeitsstandes ee während des Betriebes bei in Meßstellung befindlicher
Vorrichtung* läßt man durch Öffnen des Ventils 20 Luft aus dem Behälter 13 entweichen.
Zum Zwecke des Absenkens des Flüssigkeitsstandes bei in Ruhestellung befindlicher
Vorrichtung läßt man durch das Schraubventil 20 Luft in den Behälter eintretens
In Fig. 3 ist, lediglich beispielsweise, die Anwendung der hydropneumatischen Meßvorrichtung
gemäß der Erfindung zum Massen des Volumens des Verbrennungsraumes einer Brennkraftmaschine,
dargestellt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, hat der aus Metall oder dergl. bestehende
Körper 1 annähernd die Form des Verbrennungsraumes 21. Die elastische Membran ist
mit 4 bezeichnet. Du Teil 22 ist ein Metallteil, welches inForm und Volumen den
Ventilen der Brennkraftmaschine entspricht. Es ist auf einem Führungsbolzen 23 gelagert
und an der Membran befestigt, wobei der Führungsbolzen 23 im Körper 1 gleitbar geführt
ist. Die aus Körper 1 und Membran 4 bestehende Einheit ist auf einem Träger 24 montiert,
der mit Zentrierzapfen 25 versehen ist, welche dazu dienen, die Vorrichtung in der
richtigen Lage auf den Zylinderkopf 26 aufzusetzen, welcher den Verbrennungsraum
21 enthält.
-
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch ao gestaltet werden,
daß sich mit ihr automatisch die Toleranzen der Rauminhalte von Hohlräumen in serienmäßig
hergestellten teilen kontrollieren lassen. Gegebenenfalls iet es auch möglich, diese
Teile nach den verschiedenen Rauinhalten der Hohlräume in verschiedene Gruppen zu
sortieren.
-
Zu diesem Zweck können beispielsweise in dem mit 3 beeichneten Rohr
Elektroden angeordnet werden, deren in unterschiedlichen Höhen befindliche Enden
dazu verwendet werden, bei Berührung mit der Flüssigkeit elektrische Stromkreise
zu schließen, deren Strom in geeigneter Weise verstärkt wird, um Signale oder Relais
zu betätigen, wie in dem französichen Patent Nr. 1 039 015 der Anmelderin vom 25.
Jan. 1951 beschrieben.
-
Es versteht sich, daß man, ohne den Rahmen der Brfindung zu verlassen,
die Elektroden durch geeignete, entsprechende Niveaufühler ersetzen kann, z. B.
durch Schwimmer, durch photoelektrische Zellen oder durch Organe, die auf Veränderungen
des elektrischen Widerstandes, des elektrischen Feldes oder der elektrischen Spannung
ansprechen, welche durch die Veränderung des Flüssigkeitsstandes in dem Rohr hervorgerufen
werden.