DE2049998C3 - Vorrichtung zum Umschalten von Drücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Um-•ehalten von Drücken, die nacheinander an derselben Meßstelle auftreten und über Leitungen Meß- und/ oder Regelgeräten zugeleitet werden, insbesondere bei Kreis- oder Drehkolbenmotoren, bei der in einem an der Meßstelle angeordneten Zylinder mit öffnungen zum Anschluß an Meßleitungen ein mit dem gerade zu messenden Druck beaufschlagbarer, mehrere Steuerdurciilässe aufweisender Kolben vorgesehen ist, der unter der Wirkung der nacheinander auftretenden, zu messenden Drücke eine Steuerbewegung erfährt und dadurch jeweils wenigstens einen seiner Steuerdurchlässe nacheinander mit wenigstens einer an eine Meßleitung angeschlossenen öffnung des Zylinders verbindet, nach Hauptpatent 648 332.

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

Die Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst daß an den Stimenden 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. JU.J

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

Günstig ist es weiterhin, wenn die in einc.ü Mantel des Kolbens vorgesehenen Steuerdurchlässe in einem 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 sind, die mit im Zylinder vorgesehenen Entlüftungsöffnungen in Verbindung treten.

Die nachstehende Be-jchreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der weiteren Erläuterung.

Es zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittansicht der bevorzugten

Ausführungsform und

F i g. 2 eine Querschnittansicht der Ausführungsform aus Fig. 1.

Die Ausführungsform umfaßt einen Zylinder 1, in dessen Innern ein von einer Zylinderwand 2 ummantelter Hohlraum 3 vorgesehen ist.

An dem in F i g. 1 oberen Ende de« Zylinders 1 ist eine kreisrunde Platte 40 vorgesehen, durch weiche der Hohlraum 3 gegenüber der Atmosphäre abgedichtet ist. Die luftdichte Verbindung zwischen Platte 40 und Zylinder 1 erfolgt über Schrauben 28.

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 :8 in den Hohlraum 3 eingeleitet werden.

Der Hohlraum 3 dient zur Aufnahme und Führung eines luftdicht eingepaßten Kolbens 5, der während des Betriebs der Vorrichtung im Hohlraum 3 auf und ab gleiten kann. Der Kolben 5 ist, wie insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich, ebenfalls zylinderförmig ausgebildet und besitzt in seinem oberen Abschnitt eine nach oben sich öffnende Sackbohrung 7, während eine zweite, nach unten sich öffnende Saekbohrung 6 mit der Bohrung 18 des Ansatzstutzens 4 in Verbindung steht. Die beiden Sackbohrungen 6,7 sind, wie aus F i g. 1 ersichtlich, durch eine Zwischenwandung 42 voneinander getrennt.

Am oberen Stimende 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 Unksverzahnung, die untere Kronen- verzahnung 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 F i g. 1 ersichtlich, etwa die Form eiaes rechtwinkligen Dreiecks, dessen 90°-WinkeI am Faßkreis der Verzahnung vorgesehen ist und dessen Hypotenuse als schräg ansteigende Zahnflanke ausgebildet ist. Die Zahnteilung und die Neigung der Zahnflanke sind so berechnet, daß bei jedem Inein andergreifen der beiden Verzahnungen 44, 46 bzw. 48, 50 der gleit- und drehbar im Hohlraum 3 ange- »0 ordnete Kolben 5 jeweils um einen Winkelbetrag von 20° gedreht wird. Hieraus resultiert, daß bei einer Auf- und Abbewegung des Kolbens ", da in diesem Falle einmal die obere Verzahnung 44, 46 und dann die untere Verzahnung 48,50 wirksam wird, der KoI- ben um 40° gedreht wird.

Der Kolbenmantel 52 ist im Bereich der Sackboh- iung6 von drei Steuerdurchlässen 16.1,16.2 und 16.3 durchbrochen, die, wie aus F i g. 2 ersichtlich, in einem gegenseitigen Winkelabstand von 120° am Kolbenmantel 52 angeordnet sind.

Entsprechend 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) ein-

{earbeitet. Die drei Meßleitungen sind, wie aus ¹ i g. 2 ersichtlich, im Ausführungsbeispiel jeweils um 40° gegeneinander versetzt angeordnet. Da bei einer Hin- und Herbewegung der Kolben 5 durch die Ver- lahnungen 44, 46 bzw. 48, 50 um 40° gedreht wird, fteht jedesmal wenigstens ein Steuerdurchlaß 16 mit einer der drei Meßleitungen 17 in Verbindung.

Die drei Meßleitungen 17.1, 17.3 und 17.3 führen tu 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 Hohl- laums 3 herrschende Druck angezeigt wird.

Zwischen den den Kolbenmantel 52 durchdringenden Steuerdurchlässen 16 sind jeweils zwei parallel tür Rotationsachse des Kolbens 5 verlaufende Nuten $4 angeordnet. Der Winkelabstand zwischen den Steuerdurchlässen 16 und den benachbarten Nuten 54 !«trägt jeweils 40°, so daß in der oberen Endslellun3 des Kolbens 5 im Zylinder 1 stets ein Steuerdurchlaß 16 mit einer Meßleitung 17 in Verbindung steht. Während die beiden anderen Meßleitungen 17 mit 5s den benachbarten Nuten 54 ausgerichtet sind. Wie tus Fig. 2 ersichtlich, ist im Aur.führungsbeispiel die Sackbohrung 6 über den Steuerdurchlaß 16.1 und Iber die Meßleitung 17.1 mit dem Druekmeß- und/ oder Regelgerät 20.1 verbunden, während die beiden «o 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 'intlüftungs- oder Austrittsöffnung 56 in Verbindung, sobald der Kolben 5 in seine in Fig. 1 obere Endstellung verschoben ist. Die Entlüftungsöffnungen $6, deren Anordnung in der Wand 2 des Zylinders I in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist, münden in die Atmosphäre.

Die in der Wand 2 des Zylinders 1 angeordneten S'tuerdurchlässe 16 einerseits und die AustrittsölJ-nungen 56 für die Nuten 54 andererseits liegen, wie am Beispiel der Steuerleitung 17.1 und der einen Austrittsöffnung56 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 H, 12 vorgesehen, in denen Rückschlagventile 13 bzw. 14 angeordnet sind. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, sind die beiden Umsteuerkanäle 11,12 aus fertigungstechnischen Gründen nebeneinander auf einer Seine des Zylinders 1 angeordnet

Im Betrieb der Vorrichtung wird der Ansatz stutzen 4 mit einer Meßstelle, die z. B. am Gehäuse esnes Drehkolbenmotors vorgesehen sein kann, durch geeignete Leitungen druckdicht verbunden. Durch die Bohrung 18 gelangt di-· an der Meßstelle herrschende Druck, im Falle eines Drehkolbenmotors der Kompressionsdruck der an der Meßstelle vorbeiwandemden Verbrennungskammern, in die sich zur Bohrung 18 hin öffnende Sackbohrung 6 des KoS-bens 5. Dadurch wird der Kolben 5 aus seiner unteren Ruhestellung angehoben, wobei dann durch das Ineinandergreifen der Zähne der beiden oberen Kronenverzahnungen 44. 46 der Kolben gleichzeitig auch eine Drehbewegung erfährt. Der Kolben 5 wird so weit 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 Sackbohrung 6 und durch den Sieuerdurchlaß 16 sowie über die Meßleitung 17 zu dem angeschlossenen Druekmeß- und/oder Regelgerat 20. durch das somit der in der Sackbohrung <i und dadurch auch der in der Verbrennungskammer herrschende Druck angezeigt wird.

Die beiden übrigen Stcuerdurchlässe. 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 Druekmeß- 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 ien Vorteil, daß die zu messenden, unter Druck stehenden Verbrennungsgase od. dgl. nichl zwischen der Wand 2 des Zylinders 1 und dem KoI-benmantel 52 z. B. aus den beiden »freien« Stcucrdurchlässcii — in F i g. 2 die Durchlässe 16.2 und 16.3 — in die benachbarten, ebenfalls »freien« Meßleiiungen 17.2 und 17.3 strömen und dadurch an den Instrumen'en 20.2 und 20.3 ein Meßergebnis anzeigen.

Kurz vor Erreichen der oberen Endstellung gibt der Kolben 5 eine untere Eintritteöffnung 58 des Umsteuerkanals Il 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 Meßdrucks schließt das im Umsteuerkanal 11 voreesehene Rückschlagventil

13 sofort, so daß der in der Sackbohrung 7 herrschende Druck konstant bleibt, während der in der Sackbohrung 6 vorhandene Druck abgebaut wird. Dadurch verschiebt sich auf Grund des Druckunterschieds der Kolben S wieder nach unten. Tn der letzten Phase der nach unten gerichteten Bewegung des Kolbens 5 gelangen die Kronenverzahnungen 48, SO 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 Umsteuerkanals 12 in Deckung, so daß das in der Sackbohrung 7 und dem oberen Bereich des Hohlraums 3 vorhandene Druckmedium, durch welches der Kolben 5 nach unten 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 im Kolben 5 angeordneten Steuerdurchlaß 16 in Verbindung steht. Die beiden anderen Steuerdurchlässe 16 sind in dieser Zeit über

ίο die Nuten 54 und die entsprechenden Austrittsöffnungen 56 mit der Atmosphäre verbunden, so daß dadurch eine Druckanzeige an den »freien« Instrumenten verhindert ist.

An Stelle mehrerer Meß- oder Regelgeräte kann auch ein einziges, auf die einzelnen Meßleitungen 17 umschaltbares Gerät verwendet werden. Die Meßleitungen 17 können ferner mit Rückschlagventilen 2t (Fig. 1) versehen sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Umschalten von Drucken, die nacheinander an derselben Meßstelle auftreten und über Leitungen Meß- und/oder Regel- geräten zugeleitet werden, insbesondere bei Kreisoder Drehkolbenmotoren, bei der in einem an der Meßstelle angeordneten Zylinder mit öffnungen zum Anschluß an Meßleitungen ein mit dem gerade zu messenden Druck beaufschlagbarer, mehrere Steuerdurchlässe aufweisender Kolben vorgesehen ist, der unter der Wirkung der nacheinander auftretenden, zu messenden Drücke eine Steuerbewegung erfährt und dadurch jeweils wenigstens einen seiner Steuerdurchlässe nacheinander mit wenigstens einer an eine Meßleitung angeschlossenen öffnung des Zylinders verbindet, nach Hauptpatent 1648332, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stimenden des Kolbens (S) 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 bis 50) von Kolben (5) und Zylinder (1) als Kronenverzahnung ausgebildet ist. 3»

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung derart ausgebildet ist, daß bei einer ilin- und Herbewegung der Kolben (5) tine V'inkeldrehung von 40° erfährt.

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.

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