DE2049998A1

DE2049998A1 - Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln von Drücken

Info

Publication number: DE2049998A1
Application number: DE19702049998
Authority: DE
Inventors: Dieter 7000 Stuttgart-Degerloch. M KoIb
Original assignee: LESTRA AG
Current assignee: LESTRA AG
Priority date: 1970-10-12
Filing date: 1970-10-12
Publication date: 1972-05-25
Also published as: YU33500B; ES392271A1; FR2069351A5; IL37897A0; SE368621B; PL83246B1; US3677090A; JPS4925229B1; YU168971A; AT317580B; IL37897A; CH523497A; DE2049998B2; DE2049998C3; GB1333104A

Description

OB..IN·. DIPL..INJI. M.i-i... DIPC-CHVJ. DR. DIPCPHV·.

HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATBNTANWXLTB IN STUTTGART 2 O H 9 9 9 8

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3. April 1970

Lestra AG
Glarus/Schweiz

Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln von Drücken

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln von Drücken, die nacheinander an derselben Meßstelle auftreten und über Meßleitungen Meß- und/oder Regelgeräten zugeleitet werden, bei der in einem an der Meßstelle angeordneten Zylinder ein mit dem gerade zu messenden Druck beaufschlagbarer, mehrere Steuerdurchlässe aufweisender Kolben vorgesehen ist, der unter der Wirkung der nacheinander auftretenden Drücke eine Steuerbewegung erfährt und dadurch die den einzelnen Drücken zugeordneten Meßleitungen über jeweils wenigstens einen der Steuerdurchlässe nacheinander mit der Meßstelle verbindet, nach Patent ... (Patentanmeldung P 16 48 332.2-52).

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung die in der Hauptanmeldung beschriebene Steuereinrichtung, durch welche der Kolben bei seiner Hin- und Herbewegung im Zylinder jeweils um einen bestimmten Winkelbetrag gedreht wird, konstruktiv so zu verändern, daß die Steuereinrichtung einfacher und wirtechaftlicher herzustellen ist, als es bisher der Fall war.

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Stirnenden des Kolbens eine Verzahnung vorgesehen ist, die 'entsprechend der axialen Verschiebung des Kolbens im Zylinder abwechselnd mit einer oberen und unteren, im Zylinder angeordneten Verzahnung derart kämmt, daß der Kolben außer seiner Axial- auch eine Drehbewegung erfährt.

Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Verzahnung von Kolben und Zylinder als Kronenverzahnung ausgebildet ist.

Die miteinander kämmenden Zähne sind bei der Ausführungsform gemäß der Erfindung so gegeneinander ausgerichtet, daß bei einer Hin- und Herbewegung der Kolben eine Winkeldrehung von ψ 40° erfährt.

Günstig ist es weiterhin, wenn die in einem Mantel des Kolbens vorgesehenen Steuerdurchlässe in einen» Winkel von 120° gegeneinander versetzt sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß im Mantel des Kolbens zwischen den Steuerdurchlässen jeweils zwei Nuten in gleichem Winkelabstand eingearbeitet Bind, die mit im Zylinder vorgesehenen Entlüftungsöffnungen in Verbindung treten.

Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Pig. 1 eine Längsschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und

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Fig. 2 eine Querschnittansicht der Ausführungsform aus Pig. 1.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die einen Zylinder 1 umfaßt, in dessen Innern ein von einer Zylinderwand 2 ummantelter Hohlraum 3 vorgesehen ist.

An dem in Fig. 1 oberen Ende des Zylinders 1 ist eine kreisrunde Platte 40 vorgesehen, durch welche der Hohlraum 3 gegenüber der Atmosphäre abgedichtet ist. Die luftdichte Verbindung zwischen Platte 40 und Zylinder 1 erfolgt über Schrauben

Am unteren Ende des Zylinders 1 (Fig. 1) ist ebenfalls eine Platte 27 mittels Schrauben 28 angeflanscht. Die Platte 27 besitzt einen Ansatzstutzen 4» in dessen Innern eine Bohrung 18 vorgesehen ist. Mit dem fest am Zylinder 1 angeordneten Ansatzstutzen 4 wird die Vorrichtung so an einer Meßstelle befestigt, daß die dort herrschenden Drücke durch die Bohrung 18 in den Hohlraum 3 eingeleitet werden.

Der Hohlraum 3 dient zur Aufnahme und Führung eines luftdicht eingepaßten Kolbens 5» der während des Betriebes der Vorrichtung im Hohlraum 3 auf- und abgleiten kann. Der Kolben 5 3db> wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, ebenfalls zylinderförmig ausgebildet und besitzt in se_ne.j oberen Abschnitt eine nach oben sich öffnende Sackbohrung 7, während eine zweite, nach unten sich öffnende Sackbohrung 6 mit der Bohrung 18 des Ansatzstutzens 4 in Verbindung steht. Die beiden Sackbohrungen 6, 7 sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich, durch eine Zwischenwandung 42 voneinander getrennt.

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Am oberen Stirnende des Kolbens 5 ist eine Kronenverzahnung 44 ausgebildet. Diese Kronenverzahnung gelangt bei der nach oben gerichteten Bewegung des Kolbens 5 mit einer an der Platte 40 fest angeordneten Kronenverzahnung 46 in Eingriff. Auch am unteren Stirnende des Kolbens 5 ist eine Kronenverzahnung 48 angeordnet, die sich jedoch von der Kronenverzahnung 44 im Bereich der Sackbohrung 7 dadurch unterscheidet, daß die obere Kronenverzahnung 44 als Linksverzahnung, die untere Kronenverzahnung 48 dagegen als Rechtsverzahnung ausgebildet ist, die weiterhin gegeneinander um beispielsweise 10° versetzt sind. Die Kronenverzahnung 48 kämmt bei der nach unten gerichteten Bewegung des Kolbens 5 mit einer weiteren an der Platte 27 angeordneten Kronenverzahnung 50.

Die Zähne einer jeden Kronenverzahnung 44 bis 50 haben, wie aus Fig. 1 ersichtlich, etwa die Form eines rechtwinkligen Dreiecks, dessen 90°-Winkel am Fußkreis der Verzahnung vorgesehen ist und dessen Hypotenuse als schräg ansteigende Zahnflanke ausgebildet ist. Die Zahnteilung und die Neigung der Zahnflanke ist so berechnet, daß bei. jedem Ineinandergreifen der beiden Verzahnungen 44» 46 bzw. 48, 50 der gleit- und drehbar im Hohlraum 3 angeordnete Kolben 5 jeweils um einen Winkelbetrag von 20° gedreht wird. Hieraus resultiert, daß bei einer Auf- und Abbewegung des Kolbens 5» da in diesen Falle einmal die obere Verzahnung 44, 46 und dann die untere Verzahnung 48, 50 wirksam wird, der Kolben um 40 gedreht wird.

Der Kolbenmantel 52 jsfc im Bereich der Sackbohrung 6 von drei Steuerdurchlässen 16.1, 16.2 und 16.3 durchbrochen, die, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in einem gegenseitigen Winkelabstand von 120° am Kolbenmantel 52 angeordnet sind.

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Ervfcsprechend den drei Steuerdurchlässen 16.1, 16.2 und 16.3 sind in die Wand 2 des Zylinders 1 drei Meßleitungen 17.1, 17.2 und 17.3 (Fig. 2) eingearbeitet. Die drei Meßleitungen sind, wie aus Pig. 2 ersichtlich, im Ausführungsbeispiel jeweils um 40° gegeneinander-versetzt angeordnet. Da bei einer Hin- und Herbewegung der Kolben 5 durch die Verzahnungen 44, 46 bzw. 48, 50 um 40° gedreht wird, steht jedesmal wenigstens ein Steuerdurchlaß 16 mit einer·der drei Meßleitungen 17 in Verbindung

Die drei Meßleitungen 17.1, 17.2 und 17.3 führen zu je einem Druckmeß- und/oder Regelgerät 20.1 bzw. 20.2 bzw. 20.3» an denen je nach Stellung des Kolbens 5 im Zylinder 1 der im Innern des Hohlraumes 3 herrschende Druck angezeigt wird.

Zwischen den den Kolbenmantel 52 durchdringenden'Steuerdurchlässen 16 sind jeweils zwei parallel zur Rotationsachse des Kolbens 5 verlaufende Nuten 54 angeordnet. Der Winkelabstand zwischen den Steuerdurchlässen 16 und den benachbarten Nuten 54 beträgt jeweils 40°, so daß in der oberen Endstellung des Kolbens 5 im Zylinder 1 stets ein Steuerdurchlaß 16 mit einer Meßleitung 17 in Verbindung steht, während die beiden anderen Meßleitungen 17 mit den benachbarten Nuten 54 ausgerichtet sind. Wie aus Pig. 2 ersichtlich, ist im Ausführungsbeispiel dB Sackbohrung 6 über den Steuerdurchlaß 16.1 und über die Meßleitung 17.1 mit dem Druckmeß- und/oder Regelgerät 20.1 verbunden, während die beiden anderen Meßleitungen 17.2 und 17.3 mit den entsprechenden Nuten 54 fluchten.

Die im Kolbenmantel 52 angeordneten Nuten 54 stehen dabei mit je einer die Wand 2 des Zylinders 1 durchdringenden Entlüftungsoder Austrittsöffnung 56 in Verbindung, sobald der Kolben 5 in seine in Pig. 1 obere Endstellung verschoben ist.

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Die Entlüftungsöffnungen 56, deren Anordnung in der Wand 2 des Zylinders 1 in Pig. 2 gestrichelt dargestellt ist, münden in die Atmosphäre.

Die in der Wand 2 des Zylinders 1 angeordneten Steuerdurchlässe 16 einerseits und die Austrittsöffnungen 56 für die Nuten 54 andererseits liegen, wie am Beispiel der Steuerleitung 17.1 und der einen Austrittsöffnung 56 aus Fig. 1 ersichtlich, in zwei verschiedenen Ebenen. Der Abstand dieser beiden Ebenen entspricht dabei der Länge der Nuten 54.

Wie weiterhin aus der Zeichnung ersichtlich, sind in der Wand 2 des Zylinders 1 zwei Umsteuerkanäle 11, 12 vorgesehen, in denen Rückschlagventile 13 bzw. 14 angeordnet sind. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die beiden Umsteuerkanäle 11, 12 aus fertigungstechnischen Gründen nebeneinander auf einer Seite des Zylinders 1 angeordnet.

Im Betrieb der Vorrichtung wird der Ansatzstutzen 4 mit einer Meßstelle, die z.B. am Gehäuse eines Drehkolbenmotor vorgesehen sein kann, durch geeignete Leitungen druckdicht verbunden. Durch die Bohrung 18 gelangt der an der Meßstelle herrschende Druck, im Falle eines Drehkolbenmotors der Kompressionsdruck der an der Meßstelle vorbeiwandernden Verbrennungskammern, in die sich zur Bohrung 18 hin öffnende Sackbohrung 6 des Kolbens 5. Dadurch wird de- Kolben 5 aus seiner unteren Ruhestellung angehoben, wobei dann durch das Ineinandergreifen der Zähne der beiden oberen Kronenverzahnungen 44f 46 der Kolben gleichzeitig auch eine Drehbewegung erfährt. Der Riben 5 wird soweit nach oben gedrückt, bis ein mit der Sackbohrung 6 verbundener Steuerdurchlaß 16 mit einer Meßleitung 17 in Verbindung gelangt ist. Dadurch gelangt das unter Druck stehende Medium (Verbrennungsgase) aus der Sack-

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bohrung 6 und durch den Steuerdurchlaß 16 sowie über die Meßleitung 17 zu dem angeschlossenen Druckmeß- und/oder Regelgerät 20, durch das somit der in der Sackbohrung 6 und dadurch auch der in der Verbrennungskammer herrschende Druck angezeigt wird.

Die beiden übrigen Steuerdurchlässe., nämlich bei der in Fig. 2 dargestellten Kolbenstellung die Steuerdurchlässe 17.2 und 17.3 stehen mit den am Kolbenmantel 52 des Kolbens 5 angeordneten Nuten 54 in Verbindung. Durch diese Verbindung gelangen die beiden Druckmeß- und/oder Regelgeräte 20, 22.3 über die mit den Nuten 54 verbundenen Austrittsöffnungen 56 mit der Atmosphäre in Verbindung, so daß an diesen Geräten keine Druckanzeige erfolgt.

Dies hat den Vorteil, daß die zu messenden, unter Druck stehenden Verbrennungsgase od. dgl. nicht zwischen der Wand 2 des Zylinders 1 und dem Kolbenmantel 52 z.B. aus den beiden "freien" Steuerdurchlässen - in Pig. 2 die Durchlässe 16.2 und 16.3 - in die benachbarten, ebenfalls "freien" Meßleitungen 17.2 und 17.3 strömen und dadurch an den Instrumenten 20.2 und 20.3 ein Meßergebnis anzeigen.

Kurz vor Erreichen der oberen Endstellung gibt der Kolben 5 eine untere'Eintrittsöffnung 58 des Umsteuerkanales 11 frei, so daß das zu messende Medium über diesen Kanal und das sich öffnende Rückschlagventil 13 in die Sackbohrung 7 gelangt. Da über den Umsteuerkanal 11 in den beiden Sackbohrungen 7 und 6 somit ein Druckausgleich entstanden ist, verharrt der Kolben 5 in seiner oberen Endstellung. Beim Nachlassen des Meßdruckes schließt das im Umsteuerkanal 11 vorgesehene Rückschlagventil 13 sofort, so daß der in der Sackbohrung 7 herrschende Druck konstant bleibt, während der in der Sack-

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bohrung 6 vorhandene Druck abgebaut wird. Dadurch verschiebt sich aufgrund des Druckunterschiedes der Kolben 5 wieder
nach unten. In der letzten Phase der nach unten gerichteten Bewegung des Kolbens 5 gelangen die Kronenverzahnungen 48, 50 miteinander in Eingriff, so daß der Kolben wieder um 20° verdreht wird. Kurz vor Erreichen der unteren End- oder Ruhestellung gelangt eine der im Bereich der Sackbohrung 7 im
Kolbenmantel 52 angeordneten Bohrungen 15 mit einer Eintrittsöffnung 60 des Umsteuerkanales 12 in Deckung, so daß das in der Sackbohrung 7 und dem oberen Bereich des Hohlraumes 3
vorhandene Druckmedium, durch welches der Kolben 5 nach un- \ ten bewegt wird, über den Umsteuerkanal 12 und das sich öffnende Rückschlagventil 14 abströmt.

Bei einer jeden Druckerhöhung und -erniedrigung hebt und
senkt sich der Kolben 5 im Zylinder 1 in der soeben beschriebenen Art und Weise. Durch jede Auf- und Abbewegung des
Kolbens 5 wird, wie bereits eingangs erwähnt, dieser um einen Winkelbetrag von 40 gedreht, so daß stets eine der Meßleitungen 17 mit einem irn Kolben 5 angeordneten Steuerdurchlaß 16 in Verbindung steht. Die beiden anderen Steuerdurchlässe 16 sind in dieser Zeit über die Nuten 54 und die entsprechenden Austrittsöffnnngen 56 mit der Atmosphäre verbunden, so daß dadurch eine Druckanzeige an den "freien" Instrumen-" ten verhindert ist.

Anstelle mehrerer Meß- oder Regelgeräte kann auch ein einziges, auf die einzelnen Meßleitungen 17 umschaltbares Gerät
verwendet werden. Die Meßleitungen 17 können ferner mit
Rückschlagventilen 21 (Fig. 1) versehen sein.

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Claims

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Patentansprüche

(1 J Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln von Drücken, die nacheinander an derselben Meßstelle auftreten und über Meßleitungen Meß- und/oder Regelgeräten zugeleitet werden, bei der in einem an der Meßstelle angeordneten Zylinder ein mit dem gerade zu messenden Druck beaufschlagbarer, mehrere Steuerdurchlässe aufweisender Kolben vorgesehen .ist, der unter der Wirkung der nacheinander auftretenden Drücke eine Steuerbewegung erfährt und dadurch die den einzelnen Drücken zugeordneten Meßleitungen über jeweils wenigstens einen der Steuerdurchlässe nacheinander mit der Meßstelle verbindet, nach Patent ... (Patentanmeldung P 16 48 332.2-52), dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnenden des Kolbens (5) eine Verzahnung (44, 48) vorgesehen ist, die entsprechend der axialen Verschiebung des Kolbens (5) im Zylinder (1) abwechselnd mit einer oberen und unteren, im Zylinder (1) angeordneten Verzahnung (46 bzw. 50) derart kämmt, daß der Kolben (5) außer seiner Axial- auch eine Drehbewegung erfährt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (44 - 50) von Kolben (5) und Zylinder (1) als Kronenverzahnung ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Hin- und Herbewegung der Kolben (5) eine Winkeldrehung von 40° erfährt.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Mantel (52) des Kolbens (5) vorgesehenen Steuerdurchlässe in einem Winkel von 120 gegeneinander versetzt sind.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Mantel (52) des Kolbens (5) zwischen den Steuerdurchlassen (16) jeweils zwei Nuten (54) in gleichem Y/inkelabstand eingearbeitet sind, die mit im Zylinder (1) vorgesehenen Entlüftungaöffnungen (56) in Verbindung treten.

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