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Anordnung zur Einstellung eines vorgegebenen Durchsatzes durch eine
Einrichtung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Einstellung eines vorgegebenen
Durchsatzes eines strömenden Mediums durch eine Einrichtung mit einer in Reihe mit
der Einrichtung und Mitteln zur Erzeugung der Strömung liegenden, verstellbaren
kritisch durchströmten Düse. Unter einer kritisch durchströmten Düse wird eine derart
ausgelegte Düse verstanden, daß der Durchsatz des Mediums durch sie eine Funktion
von Druck und Temperatur des Mediums an ihrer Eintrittsseite sowie einer Düsenkonstante,
nicht aber des Drucks hinter ihr ist. Zur Erzielung eines vorgegebenen Duroksatzes
des strömenden Mediums, insbesondere Luft, durch die Einrichtung ist es daher erforderlich,
Druck und Temperatur des Mediums an der Eintrittsseite der kritisch durchströmten
Düse konstant zu halten.
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Eine Anordnung der eingangs genannten Art, die mit einer Venturi-3)üse
arbeitet, .ist zum Prüfen von Vergasern für Brennkraftmaschinen aus der Offenlegungsschrift
1 947 343, 42e,23/15, bekannt. Die Prüfung der Vergaser kann in der Weise erfolgen,
daß nach Einstellung des vorgegebenen Durchsatzes der Druck am Eingang des Vergasers
mit einem Sollwert verglichen und gegebenenfalls
die Drosselklappe
des Vergasers bis zum Erreichen dieses Schwertes verstellt wird. Man kann mit einer
derartigen Anordnung aber auch andere Einrichtungen, beispielsweise einen Luftmengenmesser
für die elektronische Eraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine, prüfen. Diese
Luftmengenmesser enthalten eine Drosselklappe, deren Welle mit einem Potentiometer
verbunden ist, so daß auf elektrischem Wege ein Signal für die sich automatisch
einstellende Lage der Drosselklappe bei einem vorgegebenen Durchsatz des strömenden
Mediums, in der Regel Luft, abgegriffen werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei einer derartigen
Anordnung zur Erzielung einer Unabhängigkeit ihrer Arbeitsweise von den Umgebungsparametern
(Druck, Temperatur) erforderlichen Maßnahmen und Mittel zum Regeln möglichst klein
zu halten. Unter diesem Regelaufaana ist insbesondere auch die zum Einregeln nach
Anderung der Einstellung der kritisch dimensionierten Düse erforderliche Regelzeit
zu verstehen.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel einen Druckbehälter für das Medium enthalten, dem ein Druckregler
zugeordnet ist, und daß parallel zu der Reihenschaltung von Einrichtung und Düse
eine weitere verstellbare, kritisch durchströmte Düse angeordnet ist, deren Verstellantrieb
mit demjenigen der Düse im gegenläufige Verstellungen beider Düsen sicherstellenden
Sinne gekoppelt ist, so daß bei Düsenverstellungen die Belastung des Druckbea hälters
zumindest annähernd konstant bleibt.
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Durch das Vorhandensein einer Druckregelung, der natürlich auch eine
Wärmeregelung zugeordnet sein kann, ist es möglich, die Anordnung, die übrigens
aucb als Fließbank bezeichnet werden
kann, in beliebigen Räumen
zu betreiben. Wäre nur die kritisch durchströmte Düse vor oder hinter-der Einrichtung
(Vergaser oder Luftmengenmesser) vorhanden, so würde jede Änderung der Einstellung
dieser Düse zum Zwecke der Einstellung eines anderen definierten Durchsatzes eine
Änderung der Belastung des Druckbehälters bedeuten. Dies wiederum hätte ein Ansprechen
des Druckreglers zur Folge, und mit der Durchführung der nächsten Untersuchung mit
der Fließbank müßte gewartet werden, bis der Regelvorgang beendet ist. Durch Kopplung
des Verstellantriebes einer weiteren kritisch durchströmten Düse, die parallel zu
der Reihenschaltung von Einrichtung und Düse liegt, mit dem Verstellantrieb der
ersterwähnten Düse in der Weise, daß beide Düsen gegensinnig verstellt werden, wird
eine bei jeder Einstellung des Durchsatzes durch die Einrichtung konstante Entnahme
des Mediums aus dem Druckbehälter und damit eine konstante Belastung des Behälters
sichergestellt. Im Idealfall braucht dann der Druckregler überhaupt nicht in Funktion
zu treten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt schematisch die Figur.
Als Einrichtung ist hier ein Luftmengenmesser 1 zwischen den Druckbehälter 2 und
die Saugpumpe 3 eingeschaltet. In Reihe mit dem Luftmengenmesser 1, und zwar in
diesem Ausführungsbeispiel in Strömungsrichtung hinter ihm, liegt die kritisch durchströmte
Düse 4, deren Verstellbarkeit durch den Pfeil angedeutet ist. Wie sich gezeigt hat,
vermag auch in einem relativ großen Toleranzbereich die Einrichtung 1 die Druckverhältnisse
am Eingang der kritisch durchströmten Düse 4 nicht nennenswert zu beeinflussen,
so daß mit der Düse 4 ein definierter Durchströmungswert durch die Einrichtung 1
eingestellt werden kann, sofern die der Reihenschaltung der Teile 1 und 4 zugeführte
Luftströmung einen definierten Druck und eine definierte Temperatur besitzt. Zu
diesem Zweck erfolgt die Speisung
der erwähnten Reihenschaltung
durch den Druckbehälter 2, dem der Druckregler 5 in seiner den Wärmetauscher 6 enthaltenden
Luftzuleitung 7 zugeordnet ist. Der Wärmetauscher wird so betrieben, daß die dem
Behälter 2 zugeführte Luft eine konstante Temperatur besitzt.
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Der Druckregler 5 ist als Membrandruckregler mit der Membrankammer
8 und dem eigentlichen Stellglied 9 in der Zuleitung 7 ausgebildet. Die Membrananordnung
enthält je eine Kammer beiderseits einer Membran; einer dieser Kammern wird über
die Meßleitung 10 der Druck im Behälter 2 zugeführt, während der anderen Kammer
über den Luftspeicher 11 ein Druck zugeführt wird, der letztlich von der Preßluftzuführung
12 her über den Feindruckregler 13 zugeleitet ist. Im Zuge dieses Referenzdrucks
liegt ferner das Absperrventil 14 und eine Wartungseinheit 15, die ein Filter, einen
Druckmesser und einen Öler aufweist. Entsprechend den Abweichungen zwischen diesem
Referenzdruck einerseits und dem über die Meßleitung 10 zugeführten Druck im Druckbehälter
2 andererseits wird über das Gestänge 16 das Stellglied 9 verstellt, bis wieder
der vorgegebene Druckwert im Druckbehälter 2 herrscht.
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Ein weiterer Bestandteil dieser Druckregelung ist die Drosselklappe
17 im in der Figur unteren Teil der Anordnung.
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Sobald nun zur Änderung des Durchsatzes durch die Einrichtung 1 die
Einstellung der kritisch durchströmten Düse 4 geändert wird, um einen anderen Meßpunkt
aufzunehmen oder einen anderen Kontrollpunkt einzustellen, wird, sofern keine zusätzlichen
Maßnahmen getroffen sind, die Belastung des Druckbehälters 2 geändert, und es tritt
ein Regelvorgang durch Wirksamwerden des Druckreglers 5 ein. Um den für diesen Regelvorgang
erforderlichen Zeitaufwand und das Ansprechen des Druckreglers zu
vermeiden,
ist erfindungsgemäß parallel zu der Reihenschaltung der Teile 1 und 4 die weitere
kritisch durchströmte Düse 18 zwischen Behälter 2 und Saugpumpe 3 angeordnet, deren
Verstellantrieb, wie bei 19 angedeutet, mit dem Verstellantrieb der Düse 4 gekoppelt
ist. Diese Kopplung ist so ausgelegt, daß bei jeder Verstellung der Düse 4 die Düse
18 im Gegensinne verstellt wird, so daß die Belastung des Druckbehälters 2 zumindest
annähernd konstant bleibt und demgemäß ein Ansprechen des Druckreglers 5 vermieden
ist. Bei Verwendung von Nadeldüsen erfolgt also dann, wenn der Querschnitt der Düse
4 verringert wird, ein Rerausziehen der Nadel aus dem Bereich des engsten Querschnitts
der Düse 18,und umgekehrt.
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Während in dem figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel die von
der Saugpumpe 3 angesaugte Luft ins Freie austritt, ist es auch möglich, die Austrittsleitung
dieser Pumpe mit der Speiseleitung 7 zu verbinden. Dann muß der Wärmetauscher 6
größer (zur Berücksichtigung der Kompressionswärme) ausgelegt werden, und gegebenenfalls
müssen in dieser Verbindungsleitung dämpfende Mittel gegen Pulsationen vorgesehen
sein. Bei der gewählten Anordnung der Einrichtung 1 in Strömungsrichtung vor der
Düse ist durch die Düse 4 die Einleitung von Pulsationen durch die Pumpe 3 in die
Einrichtung 1 unterbunden.
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Es ist auch möglich, mehr als zwei kritisch durchströmte Düsen so
zu koppeln, daß infolge gegenläufiger Betätigung desselben der Komnsationseffekt
bezüglich der Belastung des Druckbehälters auftritt.