DE2230012C3 - Vorrichtung zur Messung der relativen Durchflußmenge einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der relativen Durchflußmenge einer Flüssigkeit der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art.

Die durch einen Vergaser strömende Luftmenge verändert sich innerhalb eines weiten Bereichs, wobei ⁶S sich die Zusammensetzung des durch den Vergaser bereiteten Kraftstoffgcinischs in bestimmter Abhänßißkeit von der Höhe des Luftverbraudis ändert.

Diese Abhängigkeit stellt die Charakteristik des Vergasers dar, die als Kennlinie in einem Diagramm aufgetragen werden kann. Die Kontrolle eines Vergasers in seinem gesamten Arbeitsbereich läuft im wesentlichen darauf hinaus, seine Kennlinie zu ermitteln und festzustellen, inwieweit diese den Anforderungen des Motors entspricht.

Aus der USA.-Patentschrift 25 26 635 ist bereits eine Vorrichtung zur direkten Bestimmung der Zusammensetzung eines Flüssigkeils-Gas-Gemischs bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird der Luftverbrauch mittels eines Venturi-Rohrs bestimmt, das im Luftstrom angeordnet ist und den dynamischen Druck des Luftstroms in einen statischen Druck umwandelt.

Dieser Druck wirkt auf mit einer Stange gekuppelte Membranen, die die Querschnittsfläche einer Öffnung reguliert, durch die der Kraftstoff in den Vergaser eintritt. Zwei weitere Membranen werden von der Druckdifferenz des durch die regulierbare Öffnung strömenden Kraftstoffs beaufschlagt und erzeugen eine Kraft, die gegen die von den vom Luftdruck aus dem Venturi-Rohr beaufschlagten Membranen erzeugte Kraft gerichtet ist. Die Stange mit den daran befestigten Membranen kommt also dann in einen Gleichgewichtszustand, wenn die Stärke des Luftdrucks auf die Membranen gleich der des Kraftstolfdrucks auf die beiden anderen Membranen ist. Die Abweichung der Stange zeigt in einem bestimmten Maßstab das Verhältnis des Luftverbrauchs zum Kraftstoffverbrauch und damit die Zusammensetzung des Flüssigkeits-Gas-Gemischs an.

Damit bei der bekannten Vorrichtung das mit Hilfe der Membranen vergleichbare Verhältnis der Drücke proportional zum Luft- und Kraftstoffverbrauch ist, müssen die Geschwindigkeiten des Kraftstoffs und der Luft in gleichem Maße vom Druck abhängig sein. Diese Bedingung ist jedoch in der Praxis nicht erfüllbar, da sich die Reynolds'schen Zahlen für den Kraftstoff in der mittels der Stange regulierbaren Öffnung und für die Luft im Venturi-Rohr um wenigstens das 50- bis lOOfache unterscheiden. Dies stellt eine prinzipiell nicht zu beseitigende große Fehlerquelle dar.

Aus der USA.-Patentschrift 33 92 579 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Verhältnisses von zwei Strömen gleichartiger Medien, nämlich Flüssigkeiten bekannt. Bei diesem Gerät wirken auf eine auf einer Achse frei aufgehängte Trennwand die Drücke der beiden Flüssigkeilsströme, die an den Seiten der Trennwand vorbei durch einen gemeinsamen Ringspalt fließen. Dieser Ringspalt ist koaxial zur Drehachse der Trennwand angeordnet. Da bei diesem Gerät die beiden Ströme gleichartiger Flüssigkeiten durch ein und denselben Ringspalt hindurchfließen und die Durchflußgeschwindigkeiten der beiden Ströme immer gleich sind, liegt die Anzeigegenauigkeit dieser Vorrichtung wesentlich höher als die der Vorrichtung gemäß der USA.-Patentschrift 25 26 635. Außerdem führt die Verminderung der Reibung im Anzeigemechanismus zu einer bedeutenden Steigerung der Anzeigegcnauigkcit, da statt der zusammen mit den Membranen verschiebbaren Stange die Trennwand frei auf einer Achse aufgehängt ist. Diese Vorrichtung ist jedoch zur direkten Anzeige des Verhältnisses der Strömungen eines Gases und einer Flüssigkeit nicht geeignet.

Eine ähnliche Meßanordnung enthält die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebene, aus der

USA-Patentschrift 17 47 536 bekannte Vorrichtung, Die Kammer 7 ist durch eine verschiebbare und

die zur Ermittlung des spezifischen Kraftstoffver- eine feststehende radiale Trennwand 10 bzw. 11 in

hrauchs je Einheit der gefahrenen Strecke eines Fahr- zwei Hohlräume C und D (F i g. 3) geteilt.

' beispielsweise eines Kraftwagens, dient. Wie Durch den Hohlraum C strömt der flüssige. Kratt-

L;"der Vorrichtung gemäß der USA.-Patentschrift 5 stoff, der dem Prüfvergaser aus dem (nicht gezeigten)

«9") 579 steht die verschiebbar? Trennwand unter Kraftstoffbehälter zugeführt wird. In dem Honl-

Finwirkun» zweier Flüssigkeitsströme, wobei jedoch raum D zirkuliert flüssiger Kraftstoff, der dem Gas-

Act eine Strom in den Vergaser geleitet wird, wäh- strom proportional ist, der durch den Gasmesser L

r_Prd der andere auf einen Wert gebracht wkd, der strömt. Dieser Strom wird durch die Kreiselpumpe

proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit des io erzeugt, deren Laufrad 8 auf der Welle 4 des uas-

£riftwneens ist. Dieser Bezugsstrom wird bei der messers 2 sitzt.

Kannen vorrichtung mit Hilfe einer vom Tacho- Die Hohlräume C und D der Kammer 7 stehen Lipr des Kraftwagens angetriebenen Pumpe erzeugt. über eine gemeinsame Austrittsoffnung \i (f ig· -) Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, und Kanäle 13 in der hinteren Stirnwand 9 der Kameine solche Einrichtung besonders einfach im Aufbau 15 mer 7 mit dem Eingang in den Arbeitsraum tf aer „, apstalten und so auszubilden, daß die Zusammen- Kreiselpumpe in Verbindung.

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"'Diese Aufaabe wird erfindungsgemäß durch die Axialkanal 14 und einer gleichachsigen Rmgausdehim kennzeichnenden Teil des Patemanspruchs 1 be- 20 nung 15 größeren Durchmessers und durch1 die Ke-

%;ÄSa£in und Weiterbildungen ΐίΚΪΪΙ ΐ^ei^d^ef^ms^ dt _der Erfindung sind Gegenstand der Unlcansprüdie 2 ^«»PJ™^^,,,, _{]2 ist durch die} verschieb^bl We erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet aus 35 bare und die feststehende Trennwand 10 bzw. 11^n den bereits erläuterten Gründen sehr genau. Sie kann Teilabschnitte c und rf geteilt d.u den Huss insbesondere in den nachstehenden Fällen benutzt keitsströmcn P«?P°.r"V^d D de Kammer 7 werden: Zur Diagnose des technischen Zustands von sprechenden Hohlräume Γ und D der Kamm Vergasern bei motorlosen Vakuumaggregaten, für laufen. ff„„_n„ 1? kinn durch

Moto prüfstände, für Diagnosestraßen zur Untersu- 30 Die Breite der Austnttsoffnun 12ka,η du.* chu ng des technischen Zustands von Kraftwagen (un- Ein- oder Ausschrauben de Stell sch ^ ^ igc_ Sr Einbeziehung der Bremstrommeln), bei denen stellt werden. Hierdurch kann die ^rrjhtun,, g der Veraaser ohne Demontage vom Motor geprüft eicht und auf einen beliebige. SoJ^*_hf „^. werden muß, sowie zur Prüfung des Vergaserbetriebs sammensetzung des Gas-Flussigke.tsgem.schs e.nge im Verlauf von Probefahrten mit Kraftwagen. In all 35 stellt werden. Arbeit=-

dTesei Fällen wird die Prüfung des Vergasers auf die Die Ringausdrehung 15 steht nt dem Arhe.u.

EmSlu ng seiner Kenndaten zurückgeführt. raum ß der Kre.selpumpe.durch d.^ Kana1 13 m

Sie Störungen des Prüfvergasers werden durch Verbindung, die am Umfang der Ausdahunt Vergleich seiner Kenndaten mit denen eines Normal- gleich maß ig ^™*™^™^ _dcr Kammer 7 ist vergasers festgestellt. Die Aufgabe der Bcdicnungs- 40 Auf der seuhchen Ob^riiaciie α person besteh! darin, dem Prüfvergaser durch Beta- eine »^^eg"^ⁿg^UÄlier 7 über eine tigung verschiedener Stelleinrichtungen die Kennda- die m>· dem Hohlraum C der M

"!η /es Normalvergasers zu verleihen, wocUirch die J^.alteh^g 18 ™d m.t dem E n^ ^ ^^ Wirtschaftlichkeit des Motors optimiert und die Toxi- des Gehäuses ο aurui u. dität der Auspuffgase verringert werden kann 45 dung; steht._ _η ^ _{mit dem}

Die Erfindung wird an Hand des 11. der Zeichnung Der "ph¹™"™"^^,,, _{B der} Kreiselpumpe

darstellten Ausführungsbeispie.s erläutert. ^"!"η I^ wSstirnwand 9 liegenden

ρ' g^et eine schematische, zum Teil geschnittene Kanal " '" ^V^^ _Kreise,_pumpen-Laufrads

Seitenansicht einer Vorrichtung zur Ermittlung der ₅o ^r Hohlraum t de, K P V ^ ^

Zusammensetzung von Gas-Flüss.gkeits-Gem.schen; ⁵J" ^ ^f Γ _lnnenring des Rads 8 in

F i g. 2 den Längsschmtt der Baugruppe A in Emkßbojuu^gen M ^ ^^ ^^ _Arbeks.

^F ^i ι! 3 den Schnitt IH-III in F i , 2. . ™ ß cL*^£—^ fi^ÄSl

Die" Vorrichtung enthält drei Hauptgeräte: einen 55 ^d _f ^e^ ^^ßerdln! üSr e"e axtale Ringausdrehung

Gemischanzeiger 1 (F i g. 1), einen Gasmesser 2 und steht außerdem über eine 8.^ _Aus]auf_

einen Luftverbrauchsanzeiger 3, d.e miteinander ¹^¹ _f ^Gch«^Sf_n Verbindung

durch eine gemeinsame Welle 4 verbunden smd. Zur stutzen " >" ^rbmdung. ^ ^ ^

Kompensation des Reibungsmoments an den rotic- ^D"%fi_dasi_m Gehäuse 6 zur Regelung des Spiels

renden Teilen ist auf der Welle 4 ein M.kromolor 5 *< > ^^^ ™_nS^e ₉X_Kammer | und dem Lauf-

"'Der Gemischanzeiger 1 weist ein luft dichtes zy.in- «"^ÄnÄlst mit dem k.ein-

drisches Gehäuse 6 (F i g. 2) auf. in dem cmc zyhn- ^DlC _sS*^en ihren Kanten und den Innen-

drische Kammer 7 und mit dieser gleichachsig das ^st^'V^^1L'^'™ 7 ^' _ordnet, so daß die Trenn-Laufrad 8 einer Kreiselpumpe angeordnet sind Der ^ wanden der ^™^¹¹^ _{drdlbar ist}.

Arbeitsraum B dieser Pumpe ,si durch die Sirn- ^wa"^d *"'"Χ,^'ηΪ Trennwand 10 ist an einer

wand 9 der Kammer 7 und die Wände des Genau- "« «^'^L, die durch die Achse der Kam-

<;ps f> henrenzt. '

mer 7 verläuft und frei drehbar in Spitzenlagcrn gelagert ist, von denen das eine in der Stirnwand der Stellschraube 16 uiul das andere an einem Halter 28 befestigt ist, der an der vorderen Stirnwand 29 der Kammer 7 angebracht ist. In der Wand 29 ist eine durchgehende Axialbohrung vorgesehen, durch die die Achse 27 frei hindurchgeführt ist.

Auf dem aus der Kammer 7 herausragenden linde der Achse 27 ist ein Zeiger 30 befestigt, der über einer runden Skala 31 drehbar ist, welche an der Außenseile tier vorderen Stirnwand 29 der Kammer 7 angebracht ist. Die Skala 31 des Gemisehanzeigers 1 ist entweder nach den Werten des Luftüberschußfaktors « oder nach dem Prozcntgehalt des Brennstoffs im Kraftstoffgemisch eingeteilt. Die Skala 31 ist durch einen auf das Gehäuse aufschraubbaren, mit einem Schauglas 33 versehenen Deckel 32 abgeschlossen und durch eine luftdichte Zwischenlage 34 abgedichtet.

Das Laufrad 8 der Kreiselpumpe sitzt auf der Welle 4 des Gasmessers 2 (Fig. I). Dieser enthält ein zylindrisches Gehäuse 35 mit an seinen Stirnseiten angeordneten Stützlagern 36, die Öffnungen 37 zum Durchtritt der für den Prüfvergaser erforderlichen Luft aufweisen.

In den Stützlagern 36 ist eine Schneckenwelle 38 mit einem an einem ihrer Enden befestigten Flügelrad 39 montiert, das unter Einwirkung der durch den Geber 2 strömenden Luft rotiert. Die Schneckenwelle 38 steht mit einem auf der Welle 4 befestigten Schneckenrad 40 in Eingriff. Das eine Ende der Welle 4 ist durch den Riementrieb 41 mit dem Luftverbrauchsanzcigcr 3 verbunden, der ein Tachometer bekannter Bauart sein kann. Am anderen Ende der Welle 4 ist das Laufrad 8 der Kreiselpumpe befestigt, das im Gehäuse 6 des Kraflstoffbestandanzeigers 1 montiert ist.

Die Vorrichtung zur Ermittlung der Zusammensetzung von Gas-FlÜNsigkcits-Gemischen arbeitet folgendermaßen:

Vor Beginn des Prüfbetriebs wird der Gasmesser2 mit dem Luftweg des Prüfvergasers verbunden. Der Gemischanzeiger 1 wird zwischen einer aus einem Behälter Kraftstoff zuführenden Pumpe und dem Eintrittsstutzen des Vergasers angeordnet, wobei die Rohrleitung von der Pumpe mit dem Einlaufstutzen 19 des Gehäuses 6 des Gemisehanzeigers 1 verbunden wird. Vom Auslaufstutzen 25 läuft die Rohrleitung zum Vergaser.

In der Ausgangsstellung ist der Gemischanzeiger 1 nicht mit Kraftstoff gefüllt, sein Zeiger 30 nimmt eine beliebige Stellung ein.

Der Kraftstoff fließt in nachstehender Reihenfolge durch den Gemischanzeiger 1 zum Prüfvergaser.

Durch den Einlaufstutzen 19 und die Bohrung 20 im Gehäuse 6 wird der Kraftstoff der Ausdrehung 17 in der Kammer 7 zugeführt und aus dieser in den Radialkanal 18 und in den Hohlraum C der Kammer 7. Aus dem Hohlraum C der Kammer 7 strömt der Kraftstoff über den Teilabschnitt c der Austrittsöffnung 12, die Ausdrehung 15 und die Kanäle 13 in der Stirnwand 9 der Kammer 7 zum Einlauf in den Arbeitsraum B der Kreiselpumpe und danach über die Einlaßbohrung 22 im Laufrad 8 in den Innerthohlraum E des letzteren. Von hier wird der Kraftstoff durch die Ausdrehung 24 im Gehäuse und den Auslaufstutzen 25 durch die Rohrleitung dem P

Beim Austritt aus dem Hohlraum C der Kammer 7 durch den Abschnitt c des Ringspalts der Austrittsöffnung 12 wird dieser Strom des flüssigen Kraftstoffs gedrosselt und übt dadurch auf die vcrschiebbare Trennwand 10 einen Druck aus, so daß sie im Ciegenulirzeigersinn (F i g. 3) geschwenkt wird. Die dem P ruf vergaser zugeführte Luft strömt durch den Gasmesser 2 und treibt sein Flügelrad 39 an, das über die Schneckenwelle 38, das Schneckenrad 40

ίο und über die mit dem letzteren verbundene Welle 4 das Laufrad 8 der Kreiselpumpe antreibt.

Das Laufrad 8 rotiert mit einer Geschwindigkeit, die dem vom Vergaser eingesaugten Luftstrom proportional ist. Hierdurch bildet sich im Inneren des Gehäuses 6 des Gemisehanzeigers 1 ein zirkulierender Strom aus flüssigem Kraftstoff, der dem Luftstrom proportional ist.

Dieser Kraftstoffstrom zirkuliert in folgender Weise: Aus dem Hohlraum £ des Laufrads 8 der Kreiselpumpe wird der Kraftstoff bei rotierendem Rad 8 gegen seinen Umfang geschleudert und durch die Auslaßbohrung 23 des Laufrads 8 und den Kanal 21 jn der hinleren Stirnwand 9 der Kammer 7 dem Hohlraum D der Kammer 7 zugeführt und weiter über den Teilabschnitt d der Austrittsöffnung 12 und die Kanäle 13 zu den Einlaßbohrungen 22 des Laufrads 8. D. h., der Kraftstoffstrom gelangt wieder in den Hohlraum Ii. Damit ist der Kreis des Kraftstoffstroms geschlossen.

Beim Durchtritt durch den Teilabschnitt d der Austrittsöffnung 12 übt der zirkulierende Kraftstoffstrom auf die verschiebbare Trennwand 10 der Kammer 7 (Fig. 3) einen Druck aus, durch den sie im Uhrzeigersinn geschwenkt wird.

Durch die Befestigung der Trennwand 10 auf der Drehachse 27 ist der Druck an den beiden Seiten der Trennwand gleich. Deshalb müssen die Ausflußgeschwindigkeiten des Kraftstoffs am ganzen Umfang des Ringspalts der Austrittsöffnung 12 gleich sein.

Wird einer dieser Ströme vergrößert, so steigt auch an der Seite dieses Stroms der Druck auf die verschiebbare Trennwand 10 und sie schwenkt zur Seite des anderen Stroms.

Dabei vergrößert sich der Teilabschnitt der Austrittsöffnung 12 an der Seite des verstärkten Stroms entsprechend. Durch die Änderung der Teilabschnitte c und d der Austrittsöffnung 12 werden die Druckwerte an beiden Seiten der verschiebbaren Trennwand 10 ausgeglichen, so daß der Kraftstoff am ganzen Umfang des Ringspalts der Austrittsöffnung 12 mit gleicher Geschwindigkeit ausfließt.

Da ein Strom des flüssigen Kraftstoffs proportional dem Kraftstoffverbrauch und der andere proportional dem Luftverbrauch des Vergasers ist, gibt die Stellung der Trennwand 10 und folglich die des Zeigers 30 eindeutig das Verhältnis zwischen dem Verbrauch an flüssigem Kraftstoff und Luft an.

Die Skala 31 des Gemisehanzeigers 1 wird entweder nach den Werten des Luftüberschußfaktors oder nach dem Prozentgehalt des Kraftstoffs im Kraftstoffgemisch eingeteilt.

Durch entsprechende Einstellung gibt der Luftverbrauchsanzeiger 3 den Absolutwert des Luftverbrauchs des Vergasers an, was zur Ermittlung der den gemischbereitenden Einrichtungen zugehörigen Kenndaten erforderlich ist, die die Abhängigkeit der Gemischzusammensetzung vom Gemischverbrauch äiigcucii.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung der relativen Durchflußmenge einer Flüssigkeit, bezogen auf eine zweite Variable, mit einer Pumpe, die einen zu der zweiten Variablen proportionalen zirkulierenden Strom der gleichen Flüssigkeit erzeugt, mit einer in einer Kammer angeordneten verschiebbaren Trennwand, die die Kammer in zwei Hohlräume teilt, die je mit einer Einlaßöffnung für die zu messende Strömung bzw. die Bezugsströmung versehen sind, und mit einer sich über beide Hohlräume erstreckenden Austrittsöffnung, die mit dem Auslaß der Vorrichtung verbunden ist und deren Querschnitt durch die verschiebbare Trennwand in zwei den beiden Hohlräumen zugeordnete Teilabschnitte aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Zusammensetzung eines Gemischs aus der Flüssigkeit und einem Gas während seiner Herstellung die Pumpe (8) von einem Gasmesser (2) so angetrieben wird, daß die Bezugsströmung durch den einen Hohlraum (D) proportional zu der Gasmenge ist, die der Flüssigkeit beigemischt wird, daß die zusammen mit der Kammer (7) in einem gemeinsamen Gehäuse (6) angeordnete Pumpe ein Kreiselpumpen-Laufrad (8) aufweist, daß das Laufrad und die Austrittsöffnung (12) koaxial zur Kammer so angeordnet sind, daß der zentral liegende Arbeitsraum (ß) des Laufrads über die Austrittsöffnung (12) mit der Kammer (7) verbunden ist, und daß die Auslaßbohrungen (23) am Lmfang des Laufrads (8) über einen Kanal (21) mit der Einlaßöffnung des Hohlraums (D) für die Bezugsströmung in Verbindung stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasmesser (2) als Turbine ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Pumpe (8) ein Gasverbrauchsanzeiger (3) gekuppelt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Pumpe (8) ein Mikromotor (5) gekuppelt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche: 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Austrittsöffnung (12) mittels einer Stellschraube (16) veränderbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (E) des Laufrads (8) über in dessen Mittelbereich angeordnete Einlaßbohrungen (22) mit der Austrittsöffnung (12) in Verbindung steht.