DE1947343A1

DE1947343A1 - Venturi-Messer und Verfahren und Apparatur zum Pruefen von Vergasern

Info

Publication number: DE1947343A1
Application number: DE19691947343
Authority: DE
Inventors: Converse Vernon George Iii; Westervelt James Taylor; Clayton Robert William
Original assignee: SCANS ASSOCIATES Inc
Current assignee: SCANS ASSOCIATES Inc
Priority date: 1968-09-19
Filing date: 1969-09-18
Publication date: 1970-04-30
Also published as: US3524344A; DE6936672U; DE1966725C2; GB1271740A; BE739111A; JPS5027614B1; DE1947343B2; DE1966725A1; DE1947343C3; FR2018467A1

Description

Ein verbesserter Venturimesser mit veränderlicher Fläche, der "kritisch" betätigt werden kann, mit Hilfe dessen Strömungsgeschwindigkeiten von Gasmedien genau und akurat gemessen oder erzeugt werden können für .die Durchführung vieler Verfahren und Prozesse, wo solche Vorgänge einen Schlüsselschritt darstellen, wie z.B. beim Messen von Gasströmung für Gaslieferung, Erzeugen von genau proportionierten Gasmischungen, Laboratoriums- und Produktionsprüfungen von Vergasern und bei ähnlichen Verfahren. In besonderem Detail, die Verwendung und die Vorteile solcher kritischer Venturimeter mit veränderlicher Fläche für die Prüfung von Vergasern, wobei ein einziger solcher Messer für sovie-Ie wie 15 bis 16 Venturimesser mit feststehender Fläche ersetzt werden und erfolgreich seine beabsichtigte Funktion mit erhöhter Wirtschaftlichkeit und sehr verbesserter Genauigkeit ausführen kann.

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Venturitnesser und auf Verfahren und Apparate zum Prüfen von Vergasern unter Verwendung solch eines Messers und sie stellt eine Weiterbildung der Erfindung der schwebenden Anmeldung P 17 76 063.3, angemeldet 13-Sept-1968, unsere Akte DA-K369(67O6) dar.

Die genannte frühere Anmeldung erörterte im einzelnen die für die Öffentlichkeit große Wichtigkeit der Prüfung von Vergasern, sowohl in Forschungs- und Entwicklungsarbeit sowie in der Produktion, um zu verhindern, daß Vergaser für Verwendung in den Motoren von Kraftfahrzeugen der Benzintype freigegeben werden, die Brennstoffmischungen erzeugen, die nicht den gewünschten Spezifikationen entsprechen und schlechte Verbrennung des Brennstoffes bewirken und somit stark zur Verunreinigung der Atmosphäre beitragen. Bisher wurde das Prüfen von Vergasern hauptsächlich mit laboratoriumsverfahren durchgeführt, die basiert waren auf das Messen durch einen Prüfvergaser hindurchtretenden Luftmasse, ■sowie auf die durch denselben Vergaser während einer bestimmten begrenzten Zeitperiode hindurchgehenden Brennstoffmenge und auf die Bestimmung durch Berechnungen des vom Vergaser erzeugten Luft-zu-Brennstoff-Verhältnisses. Es muß an diesem Punkte wohl verstanden werden, daß zwar die Strömung von Luft durch den Vergaser einen kontrollierbaren !Faktor darstellt, die durch den Vergaser hindurchgehende Brennstoffmenge dahingegen ein unkontrollierbarer Faktor ist, der durch die Luftströmung durch den Vergaser erzeugt oder veranlaßt wird, was durch die Konstruktion und die Bearbeitung des Vergasers verursacht und beeinflußt wird.

Die Laboratoriumsverfahren der Vergaserprüfung sind außerordentlich langsam und für Produktionszwecke ungeeignet. Daher wurden Versuche gemacht, Systeme zu schaffen, die dazu dienensollen, die Geschwindigkeit der Luftströmung und die Geschwin-

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digkeit der Brennstoffströmung getrennt voneinander zu messen
und somit Informationen zur Berechnung oder zum Empfang eines
Signals zu liefern, das das Luft-zu-Brennstoff Mischungsverhältnis als solches liefert. Beim Messen der Luftströmung ist
die Verwendung von glatten Zuleitungsdüsen ("smooth approach
nozzles") versucht worden. Durch Messung des Druckes stromaufwärts von der Düse und stromabwärts von derselben und durch solche Bestimmung des "Druckabfalls in der Düse" konnte eine Anzeige der Luftströmungsgeschwindigkeit erhalten v/erden, da die Masse der durch solche Düsen strömenden Luft für irgendeinen gegebenen Strömungsbereich eine Beziehung zum Druckabfall in der Düse hat. Pur solche Prüfungen nahm man Zuflucht zur Verwendung des sogenannten "Ingenieurströmungskastens" ("engineering flow box"). Mit solchem System wurden einer oder mehrere glatte Annäherungsdüsen ("smooth approach nozzles") in einer Wand eines geschlossenen Kastens eingebaut und ein Prüfungsvergaser wurde in einem anderen Teil eines solchen Kastens eingebaut. Der Druck innerhalb des Kastens wurde dann an einer nicht turbulenten oder einer inerten Stelle derselben gemessen. Mit anderen Worten, die
glatten Annäherungsdüsen solchen Systems waren auf der Stromaufwärtsseite des Vergasers angeordnet. Während solche Systeme zu
einigen der gewünschten Ergebnisse führten, waren sie doch außerordentlich schwerfällig, langsam in der Betätigung und machten
es äußerst schwierig, den Prüfvergaser innerhalb des Kastens einzustellen. Daher war die nächste Entwicklung auf Systeme gerichtet, die Düsen inform von Venturimessern haben, die auf der
Stromabwärtsseite des Vergasers angeordnet sind.

Durch Verwendung einer starken Vakuumpumpe wurde der Venturimesser veranlaßt, eine bestimmte maximale Strömung bei irgendeinem gegebenen Stromaufwärtsdruck zu erzeugen und somit als
Strömungsbegrenzungseinrichtung oder als eine Einrichtung zur
Erzielung einer bestimmten Luftströmung in Kombination mit einer genügend starken Vakuumpumpe zu dienen.

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Durch Kalibrierung einer Venturidüse kann irgendeine ge- ■ wünschte Luftströmung erreicht werden. In der Produktion besteht solche Kalibrierung ,tatsächlich in der Entfernung von Material des Körpers der Venturidüse durch Polieren oder eine andere Bearbeitung, bis der Venturi die gewünschte-Strömung ergibt. Offensichtlich kann durch Festlegung der Fläche der Einschnürung, d.h. des engsten Teiles des Venturidurchlasses_s solch eine Venturieinrichtung nur einen bestimmten maximalen Fluß bei irgendeinem gegebenen Stromaufwärtsdruck erzeugen. Da jedoch an verschiedenen Punkten des Arbeitsbereiches eines Vergasers die Luftströmung verschieden ist und da verschieden starke Maschinen viele verschieden große Vergaser erfordern, die verschiedene Luftströmungen erzeugen, ist es offensichtlich, daß· eine Venturivorrichtung für die Erzeugung der richtigen Luftströmung für nur einen Punkt der Vergasertätigkeit und in vielen Fällen nur für einen einzigen Vergaser verwendet werden kann.

Andererseits .ist es notwendig, Vergaser an verschiedenen Punkten ihrer Arbeitsbereiche sowie Vergaser verschiedener Größen zu prüfen. Dementsprechend wurde es notwendig, in einem System mehr als-eine Venturidüse und zwar entweder getrennt oder in verschiedenen Kombinationen zu verwenden, um eine Annäherung an eine gewünschte Strömung zu erzeugen. Die Systeme mit einer Mehrzahl von so benutzten Venturimessern werden "binäre" ("binary") Systeme genannt. Beispielsweise würde ein Prüfsystem mit Venturimessern zur Erzeugung von Strömungen von 0,227 kg, 0,454 kg, 0,907 kg, 1,81 kg und 3>63 kg pro Minute gestatten, irgendeine Luftströmung von 0,227 kg pro Minute bis 7,027 kg pro -Minute in Schritten von 0,227 kg bei irgendeinem gegebenen Stromaufwärtsdruck zu erreichen. Wegen der Vielzahl der Vergasermodelle und -größen war es zum Decken der von den Vergaser-Herstellern gewünschten Bereiche und Prüfpunkte notwendig, Systeme mit soviel wie 12 bis 15 Venturimessern pro Kammer oder Kasten zu schaffen. Selbst bei Verwendung einer solchen Zahl von Venturimessern, die die Erzeugung von sovielen wie 8000 Kombinationen ermöglichten, konnte solch System sich nicht auf alle gewünschten Punkte er-

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strecken und die Punkte waren ausreichend weit voneinander entfernt, um die Erzeugung der gewünschten Genauigkeit zu verhindern.

Zusätzlich erfordert solch eine Vielzahl von in einer einzigen Kammer oder Kasten installierten Venturimessern auf der Stromabwärtsseite des Vergasers ein übermäßig großes Volumen solchen Kastens. Man wird zu würdigen wissen, daß eine große Masse der kompressiblen Fluida, wie Luft, die Einstellung des Vergasers und die Verwendung der kleineren Vergaser unpraktisch machen würde, da die Instrumente zur Ermittlung der Änderung des Druckes in der Kammer oder der Druckdifferenzen beiderseits der Düsen für solche Instrumente unempfindlich sind. Pernerhin würde bei Anordnung der Venturimesser auf der Stromabwärtsseite des Vergasers die durch den Vergaser strömende Luft Brennstoffdampf enthalten und tatsächlich eine Mischung von Gasen darstellen, die von Luft verschiedene Eigenschaften und eine von Luft verschiedene Masse haben würde.

Die Trennung von atomisiertem Brennstoff und Brennstoffdampf von einer großen Zahl von in verschiedenen Plätzen in der Kammer angeordneten Düsen wird immer schwieriger, mit Erhöhung iadtti der Anzahl von Düsen, und die von einem solchen Viel-Düsenßystem erhaltenen Resultate werden wesentlich in ihrer Genauigkeit beeinflußt. Es wurde ermittelt, daß die Genauigkeit solchen Systems soviel wie von 1 $ bis 8 fo verschieden sein kann. Selbst mit reiner Luft ergibt die Anordnung einer großen Zahl von Düsen für individuelle Düsen die Anordnung in Bereichen der Kammer mit verschiedenen Luftströmungszuständenj dies führt zu tatsächlichen Luftströmungen, die wesentlich von ihren Kalibrierwerten abweichen. Weiterhin würde der Strömungszustand, der von der Kammer für einen alleinarbeitenden Venturimesser beeinflußt würde, wesentlich durch Inbetriebsetzen von einer oder mehreren zusätzlichen Venturimessern beeinflußt werden. Solche zusätzlichen Messer würden bei ihrer Inbetriebsetzung gleichfalls weaentlioh durch die Strömungsbedingungen innerhalb der Kammer beeinflußt werden

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und so die Ergebnisse ihrerseits beeinflussen. Kalibrierung der Venturimesser würde nicht nur für die Kammer als eine Einheit sondern auch für die besonderen in einer besonderen Kombination verwendeten Venturimesser durchzuführen sein. Infolge der Zahl von möglichen verwendbaren Kombinationen, für die solche Kalibrierungen im. voraus durchgeführt werden müßten, wäre solche Kalibrierung nicht praktisch. Es ist offensichtlich, daß die Beseitigung der vorstehend angeführten., die Genauigkeit der Venturimesser beeinflussenden Faktoren sehr die Genauigkeit solchen Systems erhöhen würde, was wiederum zu sehr wichtigen zusätzlichen vorteilhaften Ergebnissen führen würde.

Somit sind Aufgaben, Ziele bzw. Merkmale der Erfindung! Schaffung eines verbesserten Verfahrens und eines verbesserten Apparates zum Prüfen von Vergasern, durch die die vorgenannten Schwierigkeiten und Nachteile überwunden und größtenteils beseitigt sind, und ein viel einfacheres und genaueres Vergasertestsystem ohne Erhöhung der Kosten und in der Tat unter wesentlicher Verringerung solcher Kosten erhalten wird; die Schaffung eines verbesserten Düsenmessers mit einer kontrollierenden Öffnung, der kritisch an allen Punkten seines Arbeitsbereiches betätigt werden kann und der bewegliche Mittel umfaßt, um die Fläche der kontrollierenden öffnung der Düse wahlweise zu verändern und somit die Gasströmungsgeschwindigkeit durch die Düse zu regulieren; die Ausrüstung solchen Messers mit Anzeigemitteln, die kalibriert sind, um Stellungen der beweglichen Mittel auf die sich ergebende Massenströmungsgeschwindigkeit des Fluidums zu beziehen, wenn stetige maximale Strömungsgeschwindigkeiten an einer öffnung hergestellt ist; die Schaffung eines kritische-Strömungs-Venturimessera mit veränderlicher Fläche unter Einschluß von Mitteln zum Messen, mit größerer.Genauigkeit als bisher erreichbar, der Massenströmungsgeschwindigkeit des Gasmediums durch den Venturimesser zn an einer unbegrenzt großen Zahl von Punkten des Arbeitsbereiches des Venturi unter genauer Erzeugung irgendeiner gewünschten Strömung des Gasmediums, wenn seine Steuereinrichtungen zu Erzeugung derselben eingestellt sindj die Herstellung eines verbesserten Vergasertestsyatems, in dem ein Vergaser an einer un-

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"begrenzt großen Zahl von Punkten seines Arbeitsbereiches unter Verwendung nur eines einzelnen Venturimeters geprüft werden kann; die Schaffung eines verbesserten Vergaserprüfsystems, dessen Kalibrierung für eine unbegrenzt große Anzahl von Vergas'erbetätigungspunkten in einfacher und leichter Weise durchgeführt werden kann; die Schaffung eines verbesserten Vergaserprüfsystems, dessen Genauigkeit sehr verbessert ist und dessen Prüfungsergebnisse zuverlässiger und konsistenter sind; die Schaffung eines Vergaserprüfsystems, dessen Messer und Kammer als Einheit an einer verhältnismäßig kleinen Zahl von Punkten kalibriert werden können unter Auslegen der Testpunkte, darauffolgender Interpolation der dazwischenliegenden Punkte und unter Herstellung einer zuverlässigen glatten Kurve; die Schaffung eines verbesserten Venturimeters mit veränderlicher kontrollierbarer Fläche, so daß ein einziger Venturimeter die gewünschten Gas- oder Luftströmungsgeschwindigkeiten erzeugt; die Schaffung eines Venturimeters mit veränderlicher Fläche, der kritisch betätigbar ist und ein einzelnes die Fläche kontrollierendes Element aufweist, wobei verbesserte Mittel vorgesehen sind, zur Betätigung solchen Elementes zur Kontrolle der Fläche durch Änderung der Axialstellung des Kontrollelementes in Bezug auf die Venturieinschnürung, und in dem jede axiale Stellung des Kontrollelementes definitive auf eine bestimmte Fläche der Venturieinschnürung und somit auf eine definitive Luftmassenströmungsgeschwindigkeit und umgekehrt jede Luftmassenströmungsgeschwindigkeit auf eine definitive Stellung des Kontrollelementes bezogen ist; die Schaffung eines verbesserten Systems zum Prüfen von Vergasern, das die leichtere Entfernung und Trennung des Brennstoffes von der Luftmischung, die durch den Venturimesser hindurchströmt, ermöglicht, und das sehr vereinfachte Instrumentation, nicht nur ohne Verlust der Genauigkeit sondern mit starker Erhöhung derselben verwendet, und die es möglich macht, Rechner mit ihren informationaapeichernden Fähigkeiten zu verwenden.

Weitere Ziele, Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den an-

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schließenden Ansprüchen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die einen Teil dieser Beschreibung bilden.

In den Zeichnungen, in denen die gleichen .Bezugszeichen für entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten verwendet sind, zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines vollkommenen Systems zum Prüfen von Vergasern, unter Verwendung der Erfindung, wobei eine mit Fenster versehene Haube oder Abdeckung des Prüfvergasers angehoben dargestellt ist;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Teilansicht, die jedoch ein haubenloses System zum Prüfen von Vergasern zeigt mit- getrennter tragbarer computerisierter Kontrolleinrichtung, die mit dem System durch ein elektrisches Kabel verbunden ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Venturimeßeinrichtung mit veränderlicher Fläche unter Einschluß von Anzeigemitteln in Gestalt einer linearen Skala und eines Zeigers zur Identifizierung der Stellungen des Kontrollelementes, um solche Stellungen zu den entsprechenden Flächen der Venturieinschnürung und dadurch zu den Luftmassenströmungsgeschwindigkeiten, wenn der Venturimesser zur Erzeugung kritischer Strömung durch solche Flächen betätigt wird, in Beziehung zu bringen;

Fig. 4 eine teilweise der Fig. 3 ähnliche Ansicht einer Venturimessereinrichtung mit veränderlicher Fläche, bei der jedoch der Zeiger Anzeigemittel die Gestalt eines Nonius hat;

Fig. 5 eine teilweise der Fig. 3 ähnliche Ansicht einer Venturimeßeinrichtung mit veränderlicher Fläche, bei der jedoch der Zeiger Anzeigemittel die Form eines Mikrometer Schraubenund-Trommel-Mechanismus aufweist;

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Fig. 6 eine Schnittansicht einer Venturimeßvorrichtung mit veränderlicher Fläche und einem Steuerelement, das mit Hilfe eines Schrittmotors betätigt wird und eine Kodier-Vorrichtung umfaßt, die Drehung der Motorwelle in eine entfernt angeordnete digitale, auf die Luftmassenströmungsgeschwindigkeit bezogene Darstellung umformt, wenn der Venturimesser "kritisch" betätigt wird;

Fig. 7 eine Schnittansicht längs Linie 7-7 der Fig. 6 in Richtung der Pfeile gesehen;

Fig. 8 eine teilweise der Fig. 6 entsprechende Ansicht einer kompakteren Form der Venturimeßvorrichtung mit veränderlicher Fläche;

Fig. 9 eine diagrammatische Ansicht eines Luftmassenströmungskontrollsystems unter Einbeziehung eines Venturimessers mit veränderlicher Fläche, der "kritisch" betätigbar ist;

Fig. 10 eine teilweise diagrammatische Ansicht der Anordnung von Kontrollen des Venturimessers mit veränderlicher Fläche, der unter Kontrolle durch ein computerisiertes Luftströmungsprogrammkontrollsystem "kritisch" betätigbar ist;

Fig. 11 eine diagrammatische Ansicht eines Vergaser-Prtifsystems, das Xuft-zu-Brennstoff Verhältnis eines Prüfvergasers bestimmt, wobei in diesem System die Luftmassenströmungsgesohwindigkeit kontrolliert wird durch eine pneuinatisch eingestellte Vergaserdrossel, die mit zwei parallel zueinander angeordneten, kritisch betätigten Venturimessern mit veränderlicher Fläche zusammenarbeitet ;

Fig. 12 ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen den Stellungen des Kontrollelementea des Venturi und der sich daraus

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ergebenden Mächen und somit der Luftmassenströmungsgeschwindigkeit veranschaulicht; und

Fig. 13 eine diagrammatische Ansicht eines Vergaserprüfaystems unter Vorsehung von Überwachungskalibrierung der veränderlichen Fläche des kritisch betätigten Venturimessers.

Es sei betont, daß die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten der Konstruktion und Anordnung der Teile, wie sie in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind, beschränkt ist, da die Erfindung anderen Ausbildungen zugänglich ist und in verschiedenen Weisen innerhalb des von den Ansprüchen umrissenen Bereiches praktiziert oder ausgeführt werden kann. Es ist auch zu beachten, daß die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie nur dem Zweck der Beschreibung und nicht der Einschränkung dienen soll.

Man muß verstehen, daß ein Venturimesser betätigt werden kann, wie dies durch die Drücke stromaufwärts und stromabwärts mit irgendeiner gewünschten Strömung innerhalb der Grenzen seiner Größe bestimmt wird. Die Ausdrücke "kritische-Strömung Venturimesser" oder "veränderlicher-Flächen kritischer Venturimesser", wie sie hier verwendet sind, I dahin zu verstehen) sind}, daß sie Venturimesser im allgemeinen oder Venturimesser mit veränderlicher Fläche bedeuten, die zur Erzeugung "kritischer" Strömung von gasförmigen Medien durch dieselbe betätigt werden. Der kritische Venturimesser selbst ist eine Einschränkungsvorrichtung, die so ausgelegt ist, daß eine gewisse Differenz zwischen dem Stromaufwärtsdruck und dem Stromabwärtsdruck in absoluten Größen ausgedrückt, die Vorrichtung veranlaßt "kritisch" zu werden. Der Stromaufwärtsdruck in einem Venturimesser geteilt, durch den Stromabwärtadruok in demselben, wobei beide in Ausdrucken von absolutem Druck ausgedrückt werden, ist bekannt als das "Druckverhältnis". In der Praxis wird hier angenommen, daß die Venturieinrichtung, wenn dies Verhältnis 1,3 erreicht, "kritisoh" arbei-

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tet. Solange dieses kritische Druckverhältnis eingehalten oder überschritten wird, würde nichts, was auf der Stromabwärtsseite des Venturimessers passiert, die Massenströmungsgeschwindigkeit des durch den Messer strömenden Gases beeinflussen. Es muß jedoch auch verstanden werden, daß die Massenströmungsgeschwindigkeit irgendeines.Gases von der Dichte des Gases unmittelbar stromaufwärts vom Venturimesser abhängt. Y/ird der Stromauf wärt sdruck erhöht, so wird die Massenströmungsgeschwindigkeit durch den Venturimesser auch in direktem Verhältnis zu der Erhöhung der durch die Erhöhung des Druckes verursachten Dichte des eintretenden Gases erhöht. Temperatur beeinflußt die Dichte des einkommenden Gases in umgekehrtem Verhältnis und beeinfluß somit die Zustände des "kritischen" Arbeitens.

Während der Venturimesser mit veränderlicher Fläche, der "kritisch" arbeiten, d.h. eine maximale Strömung für die bei irgendeinem Stromaufwärtsdruck verwendet* Fläche erzeugen kann, und der mit Mitteln versehen ist, solche Massenströmungsgeschwindigkeit genau zu messen oder zur genauen Erzeugung der gewünschten Luftmassenströmungsgeschwindigkeit einzustellen, in vielen Einzelheiten dargestellt und beschrieben ist in seiner Anwendung auf ein System zum Prüfen von Vergasern, sowohl für Laboratoriumssowie für Produktionsprüfzwecke, so ist die Erfindung nicht auf solche Anwendungen beschränkt. Die erfindungsgemäßen verbesserten "kritisch" betätigten Venturimesser mit veränderlicher Fläche können erfolgreich für viele andere Anwendungen benutzt werden. Ihre Anwendung kann besonders erfolgreich und wertvoll in Anwendungen sein, wo es notwendig ist, gewünschte Gasmassenströmungsgeschwindigkeit auf eine vorbestimmte Größe mit viel größerer Genauigkeits- und flexibler Kontrolle, als es bisher möglich war, zu beschränken. Weiterhin ist ihre Verwendung nicht auf Luft beschränkt, da sie erfolgreich für verschiedene Gase und Mischungen von Gasen verwendet werden können. Die Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Venturimesser mit veränderlicher Fläche erstrecken sich auf das Messen von solchen Gasen, auf die Erzeugung

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von gasförmigen Mischungen, auf die Kalibrierung von Meßeinrichtungen für die G-aslieferungi auf Vergaserprüf systeme, wie bereits erwähnt, und allgemein auf Betätigungen und Verfahren, wo Messung von Gasströmung oder Grasmassenströmungsgeschwindigkeit oder die Erzeugung von vorbestimmter Gasströmung oder Gasströmungsgeschwindigkeiten der Schlüsselschritt oder die Schlüsselbetätigung ist. Die Genauigkeit von erfindungsgemäßen Venturimessern ist den konventionellen Gasmetern sehr überlegen und stellt eins seiner wichtigsten Merkmale dar.

Es muß verstanden werden, daß die Erreichung solcher Ergebnisse in weitem Maße durch die Vorsehung von genauen Meßmitteln für die Venturieinrichtung mit veränderlicher Fläche geschieht,· wobei diese Mittel in großem Maße basiert sind auf genauer Messung der Stellung des Kontrollelementes des Venturi und auf das Inbeziehungbringen durch genaue Kalibrierung solcher Stellung auf die wirksame Fläche des Venturi und auf die maximale Luftmassenströmungsgeschwindigkeit bei solcher Stellung. Y/ahrend es möglich ist, den Venturi für irgendeine gewünschte Druckdifferenz zu kalibrieren, wird vorgezogen, dies für kritische Bedingung der Venturibetätigung zu tun und die Venturieinrichtung auch unter kritischen Bedingungen zu benutzen.

Iig. 3 veranschaulicht die Konstruktion einer einfachen Form des Venturimessers mit veränderlicher Fläche. Die Einrichtung umfaßt den Venturikörper 15, der mit einem Venturirohr oder -durchlaß 16 versehen ist* Der Durchlaß weist ein glattes konvergierendes Zuführungsrohr 17 und ein glattes divergierendes oder sich erweiterndes Rohr 18 auf. Die engste Fläche zwischen den beiden Abschnitten oder Rohren bildet die Einschnürung oder den Hals 19 des Venturi. Der Körper 15 ist koaxial mit Rohren 20 und 21 verbunden. Das Ende 22 des Rohres 21 ist geschlossen und mit einem Ausströmrohr 23 verbunden. Ein Kontrollelement in Ge-*· stalt eines Kontrollkonus 25 weist eine Verlängerung 26 auf, die sich durch daa geschlossene Ende 22 des Rohres 21 erstreckt und einen Zeiger 27 trägt, der mit einer in gewünschten Einheiten

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gradierten Skala 28 zusammenarbeitet. Im unteren Ende des Zeigers 27 ist ein glattes Ende einer außen mit Gewinde versehenen Stange 30 drehbar gelagert, wobei das andere Ende mit einer mit Innengewinde versehenen, abwärts gerichteten Verlängerung 22a des Endes 22 zusammenwirkt. Das glatte Ende der Stange 30 dreht sich frei in dem Zeigerkörper und wird mit Hilfe eines Handrades 31 gedreht. Die Spitze des Konus 25 weist eine zylindrische Verlängerung 25a auf.

Aus dem Vorangehenden ist nun ersichtlich, daß die Drehung des Handrades 31 Bewegung der Stange 30 nach links in der Verlängerung 22a bewirkt unter Mitnahme des zwischen dem Rad 31 und der feststehenden Mutter 32 gehaltenen Zeigers 27 sowie der Verlängerung 26 zusammen mit dem Kontrollkonus 25. Am dickeren Ende des Kontrollkonus 25 ist ein kolbenartiger Plansch 33 befestigt oder einstückig an demselben ausgebildet, der gleitend in das Rohr 21 eingepaßt ist und den Kontrollkonus 25 auf der Achse des Venturidurchlasses 16 hält. Der kolbenartige Plansch 33 bestimmt auch die äußersten Stellungen des Kontrollkonus 25. In der in Pig. 3 veranschaulichten Stellung ist die Arbeitsfläche der Venturieinschnürung maximal, und würde die Massenflußgeschwitfdigkeit des gasförmigen Mediums, das durch den Venturi unter irgendeinem Stromaufwärts-Druck strömt maximal sein.

Es ist wichtig, daß jegliche Stellung des Kontrollkonus 25 positiv auf eine bestimmte Stellung des Zeigers auf der graduierten Skala 28 und auf eine bestimmte kritische Gasmassenströmungsgeschwindigkeit bezogen ist. Solche Beziehung wird hergestellt durch Kalibrierung des Venturi in solcher Stellung und die dadurch erfolgende Beziehung solcher Stellung auf die gemessene Massenströmungsgeschwindigkeit des gasförmigen Mediums. Wenn die Druckdifferenz beiderseits des Venturi genügend hoch ist, so würde die kritische Strömung einen bestimmten Wert haben. Bei vielen Anwendungen ist es vorzuziehen, solch eine Differenz durch Anlegen eines Vakuums an das Rohr 23 zu erzeugen. Die Vakuumpumpe oder andere vakuumerzeugende Mittel sollten stark genug aein, um solche kritische Strömung durch den Venturi zu erzeugen.

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Die kritische Gas- oder Luftmassenströmungsgeschwindigkeit für Stellungen des Kontrollkonus 251 wie sie auf der Skala 28 angezeigt werden, sollte für so viele Graduierungen oder Punkte auf der Skala kalibriert sein, wie dies praktisch ist, und solche Stellungen und die entsprechenden Gras- oder Luftmassenströmungsgeschwindigkeiten sollten in irgendeiner geeigneten Weise aufgezeichnet sein, wie auf einer numerischen Karte oder mit Hilfe einer Kurve, wie sie in Pig« 12 veranschaulicht ist.

Prüfung der Pig. 3 ergibt, daß die längs- oder Axialbewegung des Kontrollkonus 25 durch den Abstand von der linken Fläche des Flansches 33 zur rechten Fläche des Venturikörpers 15 repräsentiert wird, wobei dieser Abstand gleich ist dem Abstand von der linken Fläche des Zeigers 27 zum rechten Zeiger des geschlossenen Endes 22 des Rohres 21. Offensichtlich sollte der mit Gewinde versehene Teil der Stange 30 lang genug sein, um solche Bewegung zu ermöglichen. In der voll ausgedehnten Stellung des Konus 25 erstreckt sich derselbe in das Rohr 20 und kann, in Abhängigkeit von dem eingeschlossenen Winkel des Konus 25, die Einschnürung des Durchlasses 16 vollkommen abschließen, oder der Flansch 33 kann in Berührung mit der ebenen Fläche 34 treten. In jedem Falle findet dann praktisch keine Strömung durch den Venturimesser statt.

Es ist auch verständlich, daß, während die Graduierungen der Skala 28 die Stellungen des Kontrollkonus identifizieren und schrittweise Bewegung unterstellen, tatsächlich eine unendlich große Zahl von Punkten in dem oben beschriebenen Bereich der Kontrollkonusbewegungen vorhanden sein würden, mit entsprechender unbegrenzt großer Anzahl von Gas- oder Luftmassenströmungsgeschwindigkeiten. Somit würde» wenn die vorangehend erklärte Beziehung als eine Anzahl von Punkten aufgetragen wird, die Interpolation von zwischenliegenden Punkten eine glatte Kurve ergeben, von der irgendeiner Stellung des Kontrollkonus entsprechende Werte, mit genügender Genauigkeit abgelesen werden können.

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Was nun die V/inkel des Venturi und des Kontrollkonus betrifft, so ist das Zuführungsrohr oder der Abschnitt 17 des Venturi verhältnismäßig kurz und gut abgerundet* Das divergierende Rohr oder der sich erweiternde Abschnitt 18 ist erheblich länger und der Erweiterungswinker dieses Abschnittes ist verhältnismäßig klein und repräsentiert einen ziemlich empfindlichen Faktor. Gase verschiedener Dichte können verschiedene Divergenzwinkel in dem divergierenden Rohr des Venturi erfordern, um glatte Strömung zu erzeugen. Mir Luft oder eine Mischun'g von Luft- und Benzindampf, in für entzündbare Motormischungen verwendeten Mengen, sind mit Erfolg eingeschlossene Winkel des sich erweiternden Abschnittrohres gleich 12 und ein eingeschlossener Winkel des Kontrollkonus etwas unter 3° verwendet worden. -Im Pail von anderen gasförmigen Fluidums können die Winkel experimentell entweder vom Anfang an oder nachdem die erste Annäherung errechnet ist, entwickelt werden.

Es wurde ermittelt, daß für richtig entworfenen Venturidurchlaß und für einen Kontrollkonus, mit geeignetem Winkel, der Kontrollkonus auch einen beruhigenden Einfluß auf die Flüssigkeitsströmung innerhalb des sich erweiternden Abschnittes des Venturis hat und Turbulenz beseitigt, die sich sonst darin entwickeln konnte.

Es muß auch verstanden werden, daß eingeschlossene Winkel des Kontrollkonus, die viel größer als 3° sind, sehr die Genauigkeit der Messungen verringern und aus diesem Grunde nicht erwünscht sind. Richtige Auswahl des eingeschlossenen Winkels für den Kontrollkonus erfordert sorgfältiges Auswägen der Anforderungen an Kompaktheit und an Vermeidung eines übermäßig lanzen Kontrollkonus einerseits und Erreichung der gewünschten Genauigkeit der Messungen, wobei diese Genauigkeit durch Verringerung der Länge des Kontrollkonus beeinflußt wird.

Fig. 4 zeigt einoi Venturiraeter mit veränderlicher Fläche, der im wesentlichen gleich dem der Fig, 3 ist, wobei der Unter-

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schied in der Tatsache liegt, daß der Venturikonus von Hand beweglich ist und daß der Zeiger desselben wie, bei 36 gezeigt, die Gestalt eines Nonius hat und mit einer entsprechend graduierten Skala 37 zusammenarbeitet. Eine Feststellschraube ist, wie sie bei 38 gezeigt, zum Blockieren des Venturikonus in seiner eingestellten Stellung vorgesehen.

Pig. 5 veranschaulicht eine Konstruktion, in der der Kontrollkonus von Hand mit Hilfe einer Mikrometerschraube 40 betätigt wird, wobei die Schraube am Ende der Verlängerung 41 des Kontrollkonus 42 vorgesehen ist und eine Mikrometertrommel 43 aufweist, die mit der auf dem rohrförmigen Gehäuse, in der die Verlängerung 41 arbeitet, eingravierten Skala 44 zusammenarbeitet. Feststellschraube 46 dient zum Feststellen des Kontrollkonus 42 in seiner eingestellten Stellung. Solch eine Konstruktion ergibt sehr feine Einstellungen des Kontrollkonus 42 sowie dessen genaue Identifizierung.

Fig. 6 veranschaulicht eine Konstruktion einer Venturimeßvorrichtung mit veränderlicher Fläche, die bei einer kritischen Strömung für jede Fläche betätigbar ist. Bei dieser Vorrichtung werden die Bewegungen des Kontrollkonus mittels eines elektric sehen Motors erzeuge, und das die Stellungen der Kontrollmotorwelle und somit des Kontrollkonus identifizierende Meßsignal geschieht automatisch. In der in den Fig. 6 und 7 veranschaulichten Konstruktion ist das die Strömung beruhigende Rohr 50 mit einer absoluten Druck messenden Sonde 51 und einer Temperatursonde "52 versehen. Der Kontrollkonus 53»der in Fig. 6 in einer seiner Zwischenstellungen gezeigt ist, bewegt sich axial zum Venturidurchlaß. Sein Flansch 56 bewegt sich innerhalb des Auslaßrohrs 54 auf Führungsstangen 55 und berührt die Wände des Rohres nicht. Die Führungsstangen 55 verhindern Drehung des Kontrollkonus und führen den Kontrollkonuszusammenbau in seinen axialen Bewegungen. In der voll ausgedehnten Stellung des Kontrollkonus tritt die linke Fläche des Flansches 56 in Berührung mit dem kreisförmigen Dichtungselement 57 des Venturi und hält somit Luftströmung durch

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den Venturi an.

Eine Buchse 58 ist in einem doppelreihigen Abdichtungskugellager 59 drehbar und am Ende der mit Gewinde versehenen Stange 60 befestigt. Die Stange 60 arbeitet mit einer sich nicht drehenden Mutter 61 zusammen, die an der rückseitigen Verlängerung 62 des Kontrollkonus 53 befestigt ist. Die Buchse 58 ist drehbar an der Armaturenwelle des Schrittmotors 63 befestigt. Das entgegengesetzte Ende der Armaturenwelle, des Schrittmotors ist mittels der Kupplung 64 an einem Kodiergerät 65 befestigt. Der Schrittmotor 63 ist ein Gleichstrommotor und seine Armaturenwelle führt eine bestimmte Anzahl, wie etwa 200 genaue Schritte je Drehung, aus. Somit bedeutet jeder Schritt eine Drehung von 1,8°. Schrittmotoren und Kodiergeräte dieser Art sind gut geeignet zur Verwendung in Computern, pneumatisch gesteuerten Maschinen, automatischen oder Zusammenbaugeräten, Prüf- und Inspektionsapparaturen und in ähnlichen Vorgängen. Dementsprechend kann die Anzahl der vom Motor durchgeführten Schritte genau gesteuert werden und seine Armatur stoppt, nachdem die vorgesehene Anzahl von Schritten durchgeführt ist, und sie verbleibt stationär, bis der nächste Befehl gegeben ist. Die von dem Motor genommenen Schritte und somit die Drehung der den Kontrollkonus 53 betätigenden Schraubenstange 60 wird genau durch das Kodiergerät angezeigt, das eine geeignete digitale Anzeige abgibt, die die Stellung des Kontrollkonus identifiziert oder den entsprechenden Wert der Sas- oder luftmassenströmungsgeschwindigkeit repräsentiert, die durch die durch den Kontrollkonus in dessen gegebener Stellung bestimmte Fläche stattfindet.

Fig. 8 veranschaulicht eine Abänderung der Konstruktion der Fig. 6 und 7 unter Schaffung einer kompakteren Form der Vorrichtung. Ähnlich der Konstruktionen der Fig. 6 und 7 verwendet die Konstruktion der Fig. 8 auch einen Schrittmotor 66 und ein Kodiergerät 67, jedoch sind diese auf einer zur Achse des Venturi parallelen und im Abstand von derselben angeordneten Achse angeordnet anstelle wie bei der Konstruktion der Fig. β und 7, in

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Fortsetzung jener Achse. Die Armaturenwelle des Schrittmotors ist an der mit Gewinde versehenen schraubenförmigen Stange 68 befestigt, die mit dem mit Innengewinde versehenen Ende 69 des Teiles 70 zusammenwirkt, wobei das entgegengesetzte Ende 71 des Teiles 70 an der rückseitigen Verlängerung 72 des Kontrollkonus befestigt ist. Der kolbenartige Flansch 74 gleitet innerhalb des Auslaßrohres 75 und sein verkleinerter Teil 74a kann am Ende seines Ausdehnungshubes in Berührung mit der Dichtung 76 treten, um die Strömung des Fluidums durch den Venturi zu unterbrechen. Die Welle des Schrittmotors setzt die Schraubenstange 68 in Drehung und verursacht dadurch längsbewegung des Teiles 70, wodurch der Kontrollkonus 73 axial zur Kontrolle der Einschnürung des Venturi betätigt wird. Betätigung der in Fig. 8 veranschaulichten Einrichtung ist im wesentlichen gleich der der Konstruktion der Fig. 7, abgesehen von den oben auseinandergesetzten mechanischen Unterschieden der Verbindung zwischen dem Kontrollkonus und der Welle des Schrittmotors_β

Fig. 9 veranschaulicht eine kritische Venturimetervorrichtung mit veränderlicher Fläche, die im wesentlichen ähnlich der in. Fig. 6 veranschaulichten ist und die Kontrollvorrichtungen zur Erzeugung und zur Kontrolle, entweder von Hand oder automatisch, einer gewünschten Gasströmung aufweist. Bei der in Fig. veranschaulichten Anordnung stellt das System eine in sich geschlossene Einrichtung dar, die verwendet werden kann zum Messen, zum Erzeugen und zur Kontrolle von Gasströmung für verschiedene Anwendungen wie die Lieferung von Gas, die Erzeugung von genau proportionierten Mischungen von zwei oder mehr Gasen, die Kalibrierung von Meßeinrichtungen für Gase und für verschiedene Produktions- und Inspektionsverfahren, in denen das Messen und die Erzeugung von Gasströmungsgeschwindigkeiten ein wichtiger oder kritischer Schritt ist.

Wie in Fig. 9 veranschaulicht, ist die absolute-Druckaonde 51 in dem Einlaßrohr 50 arbeitsmäßig mit dem absoluten Druckmeß-

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system 80 verbunden unter Erzeugung eines entsprechenden Analogsignals in Leitung 80a und der Übertragung desselben zu einem gewünschten Hand- oder automatischen Gasströmungssteuersystem, wie es bei 81 veranschaulicht ist. Die Temperatursonde 52 ist mit dem Temperaturmeßsystera 83 verbunden und erzeugt ein geeignetes Analog- oder Digitalsignal 83a und überträgt dasselbe zum Kontrollsystem 81 zur Erzeugung einer geeigneten Korrektur, die auf die Temperatur des eintretenden gasförmigen Mediums basiert ist. Das Kontrollsystem 81 umfaßt geeignete 'Anzeigemittel zur Hand- oder automatischen Kontrolle des Schrittmotors 63, und automatische Übertragung des geeigneten Signals auf das Kontrollsystem 84 setzt die Stellung des Kontrollkonus 53 fest und betätigt das Kodiergerät 65 zur Erzeugung eines Signals und zur Übertragung desselben auf das System 85 zum Fühlen der Stellung des Kontrollkonus, und zur Übertragung des Analog- oder Digitalsignals 85a auf das Kontrollsystem 81.

Die vom Kontrollsystem 81 gesteuerte Gasströmung ist proportional .

Absoluter Druck χ (Stellung + Konstante)

Temperatur + Konstante

Es ist ersichtlich, daß das vorangehend beschriebene System Gasmassenströmungsgeschwindigkeit von gewünschten Y/erten messen oder erzeugen kann. Jedoch kann es, bei Kombination mit einem geeigneten Zeitabschnitt-Aufzeichnungsgeräte 77 zum Messen der Zeitspanne, während derer eine konstante Strömungsgeschwindigkeit von gemessenem Gas stattfand, die Werte der Masse oder des Gewichtes des Gases angeben ksHit, das durch den Venturi während jener Zeit- spanne hindurchströmte. Zusätzlich könnte eine geeignete Zeitmeß- und Reihenfolge-Kontrolleinrichtung 78 verwendet werden, um die Strömung des Gases mit einer bestimmten und vorherbestimmten Strömungsgeschwindigkeit und bei einer bestimmten und einer vor-

zu
herbestimmten Zeit des Tages in Gang setzen Ääffiff, um solche Strö-

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mung in vorherbestimmter Weise und zu einer vorherbestimmten Zeit zu erhöhen oder zu verringern und um das an einer vorbestimmten Tageszeit durch Leitungen strömende Gas abzuschalten. Solche Systeme können in verschiedenen Anwendungen sehr vorteilhaft verwendet werden.

Die oben beschriebene Zeitschalter umfassenden Komponenten sind der Fachwelt wohlbekannt, sind im Handel erhältlich und brauchen nicht im einzelnen beschrieben zu werden.

Obgleich einer der.wichtigsten Vorteile des kritischen Venturimessers mit veränderlicher Fläche seine Fähigkeit ist, an einer unbegrenzten Zahl von Punkten seines Arbeitsbereiches arbeiten und schnell für die Arbeit an irgendeinem Punkte in äusserst einfacher und schneller Weise eingestellt werden zu können, und zwar ohne die Betätigung von zahlreichen Ventilen zur Erreichung der gewünschten Kombination, wie dies bei Venturirohren mit feststehender Fläche der Fall ist, so wurde doch festgestellt, daß die Verwendung der Kombination von zwei Venturimessern mit veränderlicher Fläche wichtige Vorteile für viele Anwendungen findet, wie.z.B. in Vergasertestsystemen.

Bei solchen Anwendungen sind zwei Venturimesser mit veränderlicher Fläche, einer von ihnen verhältnismäßig groß und der andere gewöhnlich kleiner, in zwei zueinander parallelen Strömungskreisen angeordnet, wobei das gasförmige Medium durch beide Venturi fließt. Innerhalb des Arbeitsbereiches des kleineren Venturi kann der größere Venturi geschlossen sein und alle Einstellungen werden an dem kleineren Venturi vorgenommen. Vex kleinere Venturi ist genauer in seinen Einstellungen und ist besser geeignet für die Einstellungen zum lesten von "Leerlauf"-, und "Übergangs"- ("off idling") Punkten der Vergasertätigkeit. Wenn der gewünschte Betätigungepunkt oberhalb der Kapazität des kleineren Venturi liegt, wird das System dann mit dem offenen größeren Venturi betätigt. - ■

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Eine Anordnung der vorangehend beschriebenen Art ist in Fig. 10 veranschaulicht, die ein für die Verwendung in einer Vergasertesteinrichtung beabsichtigtes Luftströmungskontrollsystem zeigt. Wie in Mg. 10 dargestellt, umfaßt das System eine Kammer 86, die an seinem Kopf einen Prüfvergaser 87 aufnehmen kann. Der Prüfvergaser erhält Luft durch die Kopföffnung 88 und Brennstoff bei 89 von einem geeigneten (nicht dargestellten) Brennstofflieferungssystem. Die Kammer 86 ist mit zwei Luftleitungen 90 und 91 verbunden, die beide ihrerseits durch Leitungen 92 und 93 an eine Vakuumquelle, wie eine (nicht dargestellte ) Vakuumpumpe angeschlossen sind. In die Leitungen 90 und 91 sind Brennstoffabscheidungseinrichtungen 94 und 95 eingeschaltet, die soviel Brennstoff wie möglich aus der Luft, die durch den Vergaser hindurchgetreten ist, abscheiden sollen und die den Brennstoff durch die von geeigneten Ventilen V beherrschte Ableitungsrohre 94a und 95a zur Wiederverwendung und aus Sicherheitsüberlegungen über Leitung 94b einem (nicht dargestellten) Gefäß zuleiten sollen.

In die Leitungen 90 und 91 sind Venturimesser 96 und 97 eingeschaltet. Bei dieser Ausführungsform sind die Venturimesser von der in den Pig. 6 und 7 veranschaulichten Type und jeder derselben ist mit einem in ähnlicher Weise arbeitenden Schrittmotor b3 bzw. Kodiergerät 65 versehen. Je eine Drucksonde 51 und eine Temperatursonde 52 sind in jedem Zuleitungsrohr 90 bzw. 91 der Venturimesser 96 bzw. 97 vorgesehen. Die DruQksonden 51 sind an das absolute Druck-Meßsystem 98 und die Temperatursonden 52 sind an das Temperaturmeßsystem 99 angeschlossen. Das absolute Druck-Meßsystem 98 ist auch mit einem Druckfühlring 100 verbunden, um den absoluten Druck auf der Stromabwärtsseite der Vergaserdrossel zu messen. Die Schrittmotoren aer Venturimesser.96 und 97 werden durch die Steuereinrichtung 101 kontrolliert, an das sie beide_t wie dargestellt, angeschlossen sind. In ähnlicher Weise sind die Kodiergeräte 65 mit dem System 102 zum Fühlen und Anzeigen der Stellung der Kontrollkonen angeschlossen. Bin Abschlußventil 103

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ist am Boden der Kammer 86 vorgesehen, um die Luftströmung von der Leitung 91 und dem größeren Venturimesser 97 abzuschalten. Ein Luftströmungsprogrammkontrollsystem irgendeiner geeigneten Form, wie es durch die Ziffer 104 angegeben ist, wird vorgesehen, um das Programm in der gewünschten Reihenfolge der vielen Testpunkte des Vergaserarbeitsbereiches zu programmieren.

Das vorangehend beschriebene System der Pig. 10 veranschaulicht nicht ein vollkommenes Vergasertestsystem, sondern nur das Luftströmungskontrollsystem, das in einer Vergasertestinstallation verwendet werden kann. Bin vollständiges System zum Testen von Vergasern ist in Fig. 11 veranschaulicht.

Das System der Fig. 11 ist im wesentlichen gleich dem in Fig. 15 der erwähnten früheren Anmeldung P 17 76 063.3 (unsere Akte DA-K369) veranschaulichten System, abgesehen von der Verwendung von zwei Venturimessern mit veränderlicher Fläche anstelle der drei in verschiedenen Kombinationen in der in der früheren Anmeldung angegebenen Weise verwendeten Venturimesser mit konstanter Fläche. In Anbetracht des vorangehend Dargelegten, ist nun ersiohtlich, daß das in der vorliegenden Fig. 11 veranschaulichte System schnell auf irgendeinen gewünschten Punkt des Arbeitsbereiches des PrüfVergasers, um irgendeine gewünschte Luftströmungsgeschwindigkeit zu erzeugen, eingestellt werden kann; das System der Fig. 15 der früheren Anmeldung ist dahingegen auf die Punkte beschränkt, an denen die Luftströmung so ist, wie sie durch die Kombination von drei Venturimessern mit konstanter Fläche erzeugt werden kann.

In der tatsächlichen Praxis des Produktionstestens ist die Verwendung einer unbegrenzten Zahl von Testpunkten selten erforderlich, und das System der Fig. 11, das als ein Produktionsinspektionssystem angesehen werden kann, läßt sich tatsächlich mit nur acht oder weniger Punkten verwenden. Für solche Zahl von Punkten kann die Verwendung eines pneumatischen Einstellera mit vier veränderlichen Druckregulatoren 200 zum Einsteilen der DrQa-

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sei in die richtige Stellung für solche Punkte ohne Einführung eines nennenswerten Irrtums vollkommen ausreichend sein.

Ähnlich der Konstruktion der Pig. 15 der genannten früheren Anmeldung umfaßt die Konstruktion der Fig. 11 der vorliegenden Anmeldung einen pneumatischen Drosseleinsteller JO> der die Vergaserdrossel in eine Stellung bringen kann, in der der Druck innerhalb der Kammer 86, d.h. auf der Stromabtfärtsseite der ■Vergaserdrossel dem Druck im Ansaugrohr eines Motors entsprechen würde, dessen Vergaser an dem betreffenden Punkt seines Arbeitsbereiches arbeitet und die gleiche Luftströmung aufweist. Die Luftströmungsgeschwindigkeit wird durch ein Luftströmungsanalysiersystem 106 gemessen, das aus verschiedenen Komponenten besteht, die den absoluten Druck und die Temperatur auf der Stromaufwärtsseite des Venturi fühlen, sowie unmittelbar auf der Stromabwärtsseite der Vergaserdrossel, und um das pneumatische sich daraus ergebende Signa}, umzuwandeln mit Hilfe von Wandlern in ein elektrisches Signal, das auf der elektrischen Anzeigeeinrichtung 107als auf die Luftströmungsgeschwindigkeit bezogen angezeigt wird. Das System 106 bildet nicht selbst einen Teil der vorliegenden Erfindung, es ist im Handel erhältlich und braucht daher im einzelnen hier nicht beschrieben zu werden. Es sei nur kurz aufgezählt v/as einige der in Fig. 11 gezeigten Elemente bedeuten, soweit dies nicht durch Verwendung der gleichen Ziffern wie in ITg. 10 ersichtlich ist. 201a und 201b sind die Verbindungen der Drucksonden, und 202a und 202b die Verbindungen der Temperatursonden des kleinen Venturi 96 bzw. des großen Venturi 97 mit dem Analysiersystem 106. Leitung 203 überträgt das Ansaugvakuum. 204 ist der Analogrechner, 205 der Elektrische/Pneumatik Wandler, 206 das Spannungsteiler-Netzwerk, 207 die Druckluftzufuhr, und 208 die Brennstoffzuleitung.

Die Brennstoffströmung, die im Vergaser durch die Luftströmung induziert wird, wird auf der Vorrichtung in der gleichen Weise wie bei dem System der Fig. 15 der früheren Anmeldung ange-

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zeigt. Dasselbe trifft zu in Bezug auf die Anzeige des sich ergebenden Mischungsverhältnisses auf der Vorrichtung 109. Somit wird ins Einzelne gehende Beschreibung solcher Betätigung hier als nicht notwendig angesehen.

-4-2 veranschaulicht die Tatsache, daß gleiche Inkremente der Bewegung des Kontrollkonus innerhalb seines Bewegungsbereiches nicht gleiche Änderungen im wirksamen Bereich der Einschnürung des Venturi erzeugen, da die Änderung in solcher Fläche größer ist bei Annäherung des Kontrollkonus an seine vollkommenen geschlossenen Stellung und abnimmt bei Bewegung von dieser Stellung weg. Es muß verstanden werden, daß in Anbetracht des vorangehend Dargelegten, die solche Beziehungen veranschaulichende und in einem Koordinatensystem aufgetragenen Linie Prozente der Flächenvergrößerung zu Luftströmung nicht eine gerade Linie, sondern eine Kurve bildet. Dies ist wichtig bei der Erzeugung unter der Verwendung grafischer Repräsentation der obigen Beziehung, insbesondere für Zwecke der Projektion der fraglichen Werte.

Fig. 12 ist eine grafische Darstellung der prozentualen Änderung der wirksamen Fläche der Venturieinschnürung pro Schritt oder Inkrement der Bewegung des Kontrollkonus und Luftströmungsgeschwindigkeit bei 381 mm Hg-Säule absolutem Stromaufwärtsdruck.

In Fig. 12 bedeuten: X·= Luftströmung in 0,454 kg/min bei 381 mm Hg absolutem Druck,· X = $ Änderung in der wirksamen Fläche der Venturieinschnürungj 209 = kleiner Venturi mit 2,54 cm Durchmesser und 25»4 cm Hub} 210 = Beginn der zweiten Düse;

211 = großer Venturi mit 5,08 cm Durchmesser und 31»8 cm Hubj

212 = großer Venturi mit 5»36 cm Durchmesser und 31,8 cm Hub.

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BAD ORiOINAt

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In Pig. 12 sollte beachtet werden, daß die im Bereich einer Luftströmung von 0 bis 3,4 kg pro Minute aufgetragene Kurve 209 den kleineren Venturi betrifft.

Die innerhalb des Luftströmungsbereiches von 3,4 kg pro Minute bis 17,7 kg pro Minute aufgetragenen Kurven sind für zwei Venturi, wobei die obere Kurve 212 für den Venturi mit 5,36 cm Einschnürungsdurchmesser und 31,8 cm Hub des Kontrollkonus zutrifft; die untere Kurve 211 ist für den Venturi mit 5,08 om Einschnürungsdurchmesser und 31,8 cm Hub des Kontrollkonus.

]?ig. 13 zeigt den bzw. die kritischen Venturimesser mit veränderlicher Fläche, der in Kombination mit anderer Instrumentation verwendet werden kann zum Messen und Anzeigen von Luftströ— mungsgeschwindigkeiten in einem Vergasertestsystem zur Lieferung von tatsächlichen Werten desselben statt der Prozentabweichung vom Arbeiten eines Mustervergasers wie in der genannten früheren Anmeldung. Somit repräsentiert dies System tatsächlich ein Laboratoriumstestsystem anstelle eines Produktionsinspektionssystems.

Das in lig. 13 veranschaulichte System umfaßt allgemein drei Untersysteme: das BrennstoffZuführungssystem, das Vergasersystem und das Luftströmungssystem. Das Brennstoffsystem«,umfaßt Brennstoff Zuführungsmittel 213, die Brennstoff durch einen Brennstoffdruckregulator 115 und danach durch eine lineare Massenströmungsmeßvorrichtung 116 liefern. Beiderseits der Strömungsmeßvorriohtung 116 sind zwei Wandler 117 und 118 verbunden, die Information über die Brennstoffströmungsgeschwindigkeit der Computer-Interface 119 und von dort dem Computer 120 zuleiten.

Da der Ausdruck "Computer-Interface" an verschiedenen Stellen benutzt werden wird, so sei verstanden ι daß eine Computer-Interface nur die Signale, die in einer Form von dem Wandler oder einer anderen Vorrichtung empfangen werden, in Signale ändert, die in den Computer eingeführt werden können. Sie führt auch die umgekehrte Punktion aus, Indem Signale, die vom Computer kommen,

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durch die Computer-Interface gehen und von Computersprache in Signale geändert werden, die andere Vorrichtungen, wie elektrische Motoren, betätigen können.

Nachdem der Brennstoff durch den Flußmesser 116 hindurchtritt, wird sein Druck durch einen Brennstoffdruckanzeiger 121 gemessen, worauf es in den Prüfvergaser 87 eintritt. Solche Betätigung des BrennstoffZuführungssystems wird induziert durch das Luftströmungssystem, das zur Erzeugung und zum Messen irgendeiner gewünschten Luftströmung durch den Prüfvergaser dient. Dies geschieht mittels zweier Venturimesser 96 und 97 mit veränderlicher Fläche, die einzeln oder in Kombination in Abhängigkeit von der gewünschten Luftströmung arbeiten.

Die Betätigung der Venturimeter mit veränderlicher Fläche und ihrer Temperatur- und Drucksonden 51 und 52, ihrer Schrittmotoren 63 und Kodiergeräte 65 bleibt im wesentlichen die gleiche wie sie oben in Bezug auf Fig. 10 und 11 auseinandergesetzt worden ist. Für dieses System brauch nur noch erwähnt zu werden, daß die Signale von der Temperatur- und der Drucksonde sowie das •Kodiersignal, in die Computer-Interface 119 eingeführt und von dort dem Computer 120 zugeleitet werden. Von all diesen Signalen sowie von, was in dem Computer programmiert ist, kann der Computer dem Schrittmotor 63 ein richtiges Ausgangssignal geben. Als Ergebnis werden die Stellungen der Kontrollkonen der Venturimeter mit veränderlicher Fläche sowie die Vergasereinstellungen, einschließlich der Drosseleinstellung, auf irgendeinen programmierten Testpunkt eingestellt. Außerdem kann der Computer 120, wenn er so programmiert ist, Informationen und Anzeigen bezüglich der Brennstoffströmung bei 214» des Ansaugvakuums bei 215, des Zündfunkenvakuums bei 216, der Luftströmungsgesohwindigkeit bei ^ 217» des Brennstoff-zu-Luftverhältnisses bei 218 und andere gewünschte Informationen liefern.

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Soweit nicht für entsprechende Elemente die gleichen Ziffern wie in Fig. 10 und 11 verwendet sind, sei kurz erwähnt, daß in Fig. 13 bedeutet: 219 = verschiedene Wandler, 220 = Drossel-Einstellung, 221 = zur Drosseleinstellungsschraube.

Das vorangehend, besonders in Fig. 12 und 13, beschriebene Vergasertestsystem ist bei Herstellung und Zusammenbau in ihrer physikalischen Form mit den notwendigen strukturellen und sekundären funktioneilen Zusätzen in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt ein Vergasertestsystem mit einer Haube 125, die ein Fenster 126 aufweist und auf Führungen 12? bewegbar ist, so daß sie angehoben oder auf einen Prüfvergaser 87 herabgesenkt werden kann, um die Umgebungszustände, die die Testergebnisse beeinflussen können, zu kontrollieren. Die Wand des Sockels ist teilweise fortgebrochen, um den Körper 15 des kritischen Venturimessers mit veränderlicher Fläche sichtbar zu machen.

Die Einrichtung der Fig. 2 ist eine abgeänderte Konstruktion, die bestimmt ist für Aufstellung in einem kontrollierten Raum mit stabilisierten Umgebungszuständen, die die Vorsehung der mit Fenster versehenen Haube unnötig machen. Die mit 130 bezeichnete Vorrichtung ist eine tragbare Steuereinrichtung, die einen Computer 120 mit Computer-Interface 121 aufweist. Diese Einrichtung ist zwecks Verwendung mit verschiedenen Einrichtungen beweglich und kann mit letzteren durch ein elektrisches Kabel 132 verbunden werden.

Somit Bind ein verbesserter Venturimesser und ein Kontrollsystem für gasförmige Media geschaffen, durch die die eingangs aufgeführten Ziele und zahlreiche weitere zusätzliche Vorteile erreicht werden.

Ansprüche - 28 -

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Claims

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Ansprüche

1. Venturimesser mit einem einen Venturidurchlaß und eine Einschnürung aufweisenden Körper, dadurch gekennz., daß ein Kontrollkonus (25) beweglich in dem Durchlaß und gleichaxig zu demselben angeordnet ist, wobei die Spitze des Konus (25) gegen den Strom des Fluidums gerichtet und wahlweise längs des Venturi in die Einschnürung (19) herein und aus derselben herausbewegbar

die ist, um die Fläche des Durchlasses und infolgedessen Fluidumströmung durch dieselbe zu verkleinern bzw. zu vergrößern.

2. Venturimesser nach Anspruch 1, dad. gek.', daß der Kontrollkonus (25) eine gradlinige Erzeugende und einen vorbestimmten Konuswinkel hat, so daß die Fluidumströmung durch die Einschnürung (19) in genau gradliniger Proportionalität zu den Abständen zwischen den Längsbewegungen des Kontrollkonus (25) verkleinert bzw. vergrößert wird.

3. Venturimesser nach Anspruch 1 oder 2, gek. durch Mittel (26, 27, 30 und 38, 46), um den Kontrollkonus (25) an einer vorbestimmten ausgewählten Stellung zu halten zwecks kontinuierlicher Erzeugung einer vorbestimmten Fluidumströmung.

4. Venturimesser nach Anspruch 3» dad. gek., daß ein selbstfeststellender Schrauben- und'Mutternmechanismus (30,40, 60,68) zur Bewegung des Konus (.25) und zum Halten desselben in Stellung dient.

5· Venturimesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dünnste Teil des Kontrollkonus (25) in die Ebene der Einschnürung (19) zwecks maximaler Fluidumströmung bringbar ist und daß der Kontrollkonus (25) an seinem dicksten Teil einen kolbenartigen Flansch (33»56,74a) aufweist, der den sich erweiternden Teil des Venturi schließen und somit Fluidumströmung durch den Venturi unterbrechen kann.

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6. Venturimesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dad. gek., daß der eingeschlossene Winkel des Kontrollkonus (25) ungefähr 3° beträgt unter Schaffung eines Kontrollkonus, dessen Länge wesentlich größer als die Länge des Venturidurchlasses (16) ist, wodurch der Weg des Kontrollkonus (25) und die Genauigkeit des Messens seiner Bewegung und somit der Pluidumströmung erhöht werden.

7. Venturimesser nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dad. gek., daß ein elektrischer in gleichförmigen Winkelschritten steuerbarer Schrittmotor (63) mit dem Schrauben- und Mutternmechanismus (60,61) verbunden ist, und daß ein Kodiermechanismus (65) durch den Motor (63) betätigt wird und die Schritte des Motors (63) auf Längsstellung des Kontrollkonus (25) im Venturi (16) und somit auf die 3?lüssigkeitsmassenströmungsgesehwindigkeit bezieht.

8. Venturimesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dad. gek., daß der Kontrollkonus (25) an seiner Spitze einen zylinderischen Endteil (25a) aufweist, der sich in der voll ausgezogenen Stellung des Konus in den sich verjüngenden Teil (17) des Venturi (16) erstreckt.

9ο Venturimesser nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dad. gek., daß der Verjüngungswinkel des sich verjüngenden Teils (18)des Venturi ungefähr 12° beträgt. .

10. System, vorzugsweise unter Verwendung eines Venturimessers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, um wahlweise eine Gasmassenströmungsgesohifindigkeit zu messen, zu erzeugen und zu kontrollieren, dad. gek., daß das System einen Venturimesser aufweist, der an allen Punkten seines Arbeitsbereiches kritisch betätigbar ist} daß Mittel (2.5) vorgesehen sind, um die wirksame Fläche der Einschnürung (19) des Venturimessera zu verkleinern oder zu vergrößern| daß ein Schrittmotor (63) vorgesehen ist, zur Betätigung der vorgenannten Mittel (25) j daß Kontrollmittel (84)

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für den Schrittmotor (63) vorgesehen sind, um die Drehung des letzteren zu veranlassen und zwar wahlweise durch eine bestimmte Zahl von Drehschritten; daß aine Kodiereinrichtung (65) ein auf die Zahl der Drehschritte des Motors (63) bezogenes Signal erzeugt} daß eine Drucksonde (51) und eine Temperatursonde (52) auf der Stromaufwärtsseite (50) des Venturi eingebaut sind; daß ein Meßsystem (80) für die Drucksonde (51) und ein Meßsystetn (83) für die Temperatursonde (52) vorgesehen sind zur Erzeugung von Signalen, die auf den absoluten Druck bzw. die Temperatur des einströmenden gasförmigen Pluidums bezogen sind; daß ein Kontrollsyatem (81) Korrekturen für den Druck und die Temperatur des einströmenden gasförmigen Fluidums durchführen kann unter Abgabe eines Signals, das die gasförmige Fluidummassenströmungsgeschwin- -digkeit durch den Venturi anzeigt; und daß Mittel (80a, 83a) vorgesehen sind zum Übertragen der auf den absoluten Druck und die Temperatur bezogenen Signale des einströmenden gasförmigen Fluidums auf das Kontrollsystem (81).

11. System nach Anspruch 9» dad. gek., daß es ein Zeitabschnittaufzeichner (77) aufweist, der den Zeitabschnitt aufzeichnet, währenddessen eine gleichförmige Strömungsgeschwindigkeit stattfand, und der somit die gesamte Masse gasförmigen Fluidums, die durch den Venturi während dieses Zeitabschnittes hindurchgetreten ist, anzeigt.

12. System nach Anspruch 11, gek. durch einen Zeitgeber (.78) zum Einleiten und Anhalten der Gasströmung an vorherbestimmter Zeit.

13. Apparat zum Testen von Vergasern an einer Mehrzahl von Punkten seines Arbeitsbereiches, vorzugsweise unter Verwendung eines Venturimeters nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder vorzugsweisezur Durchführung des Systems nach einem der Ansprüche. 10 bis 12, dadurch gek., daß der Apparat eine abgedichtete Kammer (86) zur abgedichteten Aufnahme eines PrUfvergasers (87) auf seiner Außenseite und zum Halten desselben während der Prüfung

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aufweist; daß ein mit einer Einschnürung versehener Venturimeter (96) mit der Kammer auf der Stromabwärtsseite der Vergaserdrossel abgedichtet verbunden ist; daß Mittel zur Erzeugung eines Vakuums auf der Stromabwärtsseite des Venturis vorgesehen sind; daß ein Eontrollkonus (53) innerhalb des Venturis so angeordnet ist, daß seine Spitze gegen die Strömung gerichtet und der Konus innerhalb des Venturi (96) bewegbar ist, um wahlweise die wirksame Fläche der Venturieinschnürung und damit entsprechend die Luftmassenströmungsgeschwindigkeit entsprechend zu verändern; und daß Meßvorrichtungen die Stellung des beweglichen Kontrollkonus (53) auf die Luftmassenströmungsgeschwindigkeiten über den gesamten Arbeitsbereich des Venturimeters beziehen.

14. Apparat nach Anspruch 13»~gek.. durch Mittel zum Bewegen des Kontrollkonus in die Venturieinschnürung herein und aus derselben heraus in Form eines sich selbst feststellenden Schrauben- und Mutternmechanismus; einen diesen Mechanismus kontrollierenden elektrischen Schrittmotor (63); und Meßmittel in Gestalt eines von dem Motor (63) betätigten Kodiergerätes (65), das Anzeigen der Konusstellungen auf der Basis der Anzahl von Drehschritten des Schrittmotors (63) liefert.

15. Apparat nach Anspruch 13 oder 14» gek. durch Druck- und Temperatursonden (51 bzw. 52) auf der Stromaufwärtsseite des Venturimessers (96) zwecks Durchführung"von Korrekturen in der Luftströmungsgeschwindigkeit für den Druck und die Temperatur der einströmenden Luft; und durch ein Kontrollsystem (104), das die Signale von den Sonden (51 bzw. 52) empfängt und solche Korrektur durch Kontrolle der Bewegungen des Kontrollkonus (53) durch-" führt. :

16. Apparat nach Anspruch 15, gek. durch einen Brennstoffabscheider (94 und 95) auf der Stromaufwärtsseite der Druck- und Temperaturaonden (51 und 52).

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17o Apparat nach Anspruch 15 oder 16, gek. durch ein absoluten Druck messendes System (9-8), das mit der Drucksonde (51) verbunden ist, und ein Temperaturmeßsystem (99), das mit der Temperatursonde (52) verbunden ist₀

18. Apparat nach Anspruch 17» gek. durch eine Druckfühleinrichtung (100), die unmittelbar auf der Stromabwärtsseite der Vergaserdrossel angeordnet und mit dem den absoluten Druck messenden System (98) verbunden ist.

19. Apparat nach Anspruch 18, gek.' durch ein Luftströmungsprogrammkontrollsystem (104)· ■

20. Apparat, vorzugsweise unter Verwendung eines Venturimeters nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder vorzugsweise zur Durchführung des Systems nach einem der Ansprüche 10 bis 12 oder vorzugsweise unter Verwendung eines Apparates nach einem der Ansprüche 13 bis 19, zur Erzeugung und zum Messen einer Massenströmung von gasförmigen Medien mit vorDestimmten Geschwindigkeiten, dadurch gek., daß der Apparat eine Leitung (20) aufweist, durch die ein gasförmiges Medium strömen kann; daß ein Venturimesser mit einer Einschnürung (19) in diese Leitung eingefügt ist; daß Mittel zur Erzeugung von Gasströmung durch die Leitung und den Venturimeter vorgesehen sind; daß ein Kontrollkonus (25, 42), der eine gradlinige Erzewgende hat und einen Winkel von weniger als 10 einschließt, in der Leitung so angebracht ist, daß die Spitze des Konus gegen die Strömung gerichtet und gleichachsig in der Leitung in die Einschnürung (19) des Venturis herein bzw. aus derselben heraus beweglich ist zwecks Verringerung und Vergrößerung der wirksamen Fläche des Venturi und somit der Massengasströmungsgeschwindigkeit durch den Venturimesser; daß von Hand betätigte Mittel (31, 43) vorgesehen sind zur Bewegung des Kontrollkonus (25,42); daß lineare Meßeinrichtungen (28,44) die Stellung des Kontrollkonus (25,42) in Bezug auf die Einschnürung. (19) identifizieren zwecks Inbeziehungbringens solcher Stellungen zu den Gasströmungsgeschwindigkeiten bei verschiedenen Stellungen

des Kontrollkonus (25*423 ^

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