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Vorrichtung zum Wessen einer Flüssigkeitsmenge als Funktion einer
Veränderlichen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen einer Flüssigkeitsmenge
(wobei der Ausdruck Flüssigkeit gleichzeitig auch Gase mit umfaßt) als Funktion
einer Veränderlichen, beispielsweise zum Anzeigen des Verhältnisses zwischen Brennstoffverbrauch
und Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges. Insbesondere betrifft die Erfindung
solche Meßv orrichtungen, bei denen zwei Flüssigkeitsströmungen durch zwei Einlässe
in eine Kammer geleitet werden, in welcher sie ein bewegliches Glied nach Maligabe
ihres Strömungswertes in entgegengesetzter Richtung zu treiben suchen.
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Gemäß der Erfindung ist das bewegliche Glied in der Kammer derart
angeordnet, daß es die Kammer in zwei Teile zerlegt, die einen gemeinsamen Auslaß
haben, und daß es diesen gemeinsamen Auslaß so unterteilt, daß die zum Ausfluß der
Flüssigkeit aus jedem Gehäuseteil zur Verfügung stehende Fläche sich nach Maßgabe
der Bewegung des beweglichen Gliedes ändert, dessen Stellung gleichzeitig das gewünschte
Verhältnis anzeigt.
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Die Erfindung ist durch die Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen
veranschaulicht, und zwar zeigen Abb. i bis 4 eine Vorrichtung zum Messen des spezifischen
Brennstoffverbrauches eines Kraftfahrzeuges. Dabei ist Abb. i ein senkrechter Schnitt
durch das Gehäuse und das darin enthaltene Messerwerk, . Abb. 2 ein Querschnitt
nach Linie 2-2 in Abb. i, ,in Pfeilrichtung gesehen, Abb. 3 ein Querschnitt nach
Linie 3-3 in Abb. i, in Pfeilrichtung gesehen, Abb. 4 eine schaubildliche Darstellung
des beweglichen Anzeigeteiles und seiner Achse, wie er in Verbindung mit der Ausführung
nach Abb. i bis 3 verwendet wird; Abb. 5 ist eine etwas schematische Darstellung
einer weiteren, besonders einfachen Ausführung des Erfindungsgedankens, bei der
das bewegliche Glied sich geradlinig in einer zylindrischen oder prismatischen Kammer
bewegt.
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Bei der Ausführung nach Abb. i bis 4 ist die Vorrichtung in einem
Gehäuse A untergebracht, das so gebildet ist, daß - die Gefahr eines Leckwerdens
möglichst vermieden wird, weil das Gehäuse gänzlich mit zu messendem flüssigen Brennstoff,
z. B. Benzin, gefüllt ist,. Der Hauptteil des Gehäuses A ist vorzugsweise zylindrisch,
und ein Ende ist durch eine durchsichtige Scheibe (Glas) -B verschlossen, durch
die die Ablesungen des Werkes erkennbar sind. Eine Platte A', die die Rückseite
des Gehäuses A abschließt, trägt einen Konsolteil oder Klotz A=, der gegebenenfalls
aus einem Stück mit der Platte besteht und der den im Gehäuse untergebrachten Teil
des Werkes trägt. An diesem Klotz A' ist in passender Lage gegenüber dem Fenster
B ein Metallstück C befestigt,
das eine ringförmige Aussparung Cl
sowie eine mittlere Öffnung C2 aufweist. Die Aussparung Cl wird durch eine Platte
D abgeschlossen, in der sich eine mittlere Bohrung Dl befindet, die sich mit dem
Loch C= im Klotz C deckt. Ein Ringschlitz E zwischen der Innenkante der Platte D
und dem Innenteil des Klotzes C bildet eine Verbindung zwischen der Aussparung Cl
und der Öffnung C2.
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Inmitten der Bohrungen C2, Dl ist eine Spindel F angeordnet, deren
Enden in Lagerschrauben ruhen, die in den Tragarmen G und G1 sitzen, die am Klotz
C befestigt sind. Auf der Spindel F ist eine Scheibe F1 mit einem Arm F' befestigt,
die durch den Ringschlitz E in die Aussparung Cl eintritt und einen Flügel F3 trägt
von solcher Gestalt und Abmessung, daß er lose passend in die Vertiefung Cl eingreift.
In der dargestellten Ausführung ist die Aussparung Cl von rechteckigem Querschnitt,
und entsprechend ist der Flügel F3 gestaltet, zweckmäßigerweise dadurch, daß ein
Teil des Metalles, aus dem der Arm F= und die Scheibe F1 bestehen, rechtwinklig
zu diesen umgebogen ist. Auf der Spindel F ist ferner nahe einem Ende ein Zeiger
F' befestigt, der sich nahe der Glasscheibe B befindet und im Zusammenwirken mit
einer Skala die gewünschte Anzeige macht, die sich aus der Lage ergibt, die der
Flügel F3 in der Aussparung Cl einnimmt.
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An einer Stelle im Ringschlitz Cl befindet sich eine feste Scheidewand
C3, die zweckmäßigerweise aus einem Stück mit dem Klotz C besteht. Beiderseitig
der Scheidewand sind durch die Rückwand der Aussparung Cl Bohrungen H und Hl geführt.
Somit bildet der Raum Cl eine Kammer mit zwei Einlässen H und Hl, die benachbart
sind, aber zwischen denen infolge der Anordnung der Scheidewand C3 keine unmittelbare
Verbindung besteht; den Auslaß aus der Aussparung bildet der Ringschlitz E. Der
Flügel F' kann in dieser Kammer um einen Bogen von annähernd 270° frei schwingen.
In Abb. a sind die äußersten Grenzlagen des Flügels F3 in punktierten Linien angedeutet.
Auf dem Flügel wirken die Flüssigkeitsströme, die durch die Bohrungen H und Hl austreten
und durch den Ringschlitz E ausfließen, und die vom Flügel eingenommene Lage wird
durch den Unterschied der Kräfte bestimmt, die von diesen Flüssigkeitsströmen auf
den Flügel übertragen werden; der Zeiger F1 gibt die entsprechende Anzeige.
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Die Bohrung Hl deckt sich mit einer Bohrung H° in dem Tragklotz A2,
die zu einer Einlaßöffnung H3 führt, mit der das Brennstoffzufuhrrohr an der Rückseite
des Apparates verbunden werden kann. Die Bohrung H führt zu einer Kammer
1 am oberen Teil des Tragklotzes A2. In dieser Kammer J kreist eine Turbine
o.dgl. mit SchaufelnK auf einer Mittelwelle KI, die drehbar in Platten J1, J= an
der Ober- und Unterseite der Kammer J gelagert ist. Rings um die Spindel K1 sind
in der Platte J= Löcher J3 vorhanden. An dem unteren Ende der Spindel KI, das über
die Platte J' hinausragt, befindet sich ein Kegelradtriebling K=, der in Eingriff
mit dem Kegelrad L der Spindel L1 ist, die im Gehäuse gelagert ist und durch die
Rückplatte Al des Instrumentes nach außen ragt. Am Ende der Spindel ist eine Stopfbüchse
vorgesehen, um ein Aussickern des Brennstoffes längs der Spindel zu verhüten. Am
äußeren Ende der Spindel L1 befindet sich ein Schneckenrad L', in das die Schnecke
IU eingreift, die von den Laufrädern des Wagens, z. B. durch eine biegsame
Welle, angetrieben wird. Somit wird das Kreiselrad Kin Umlauf gesetzt, sofern das
Fahrzeug in Bewegung ist, und zwar mit einer Geschwindigkeit entsprechend der Wagengeschwindigkeit.
Das Gehäuse A ist völlig mit flüssigem Brennstoff gefüllt, der zur Kraftmaschine
durch einen Auslaß N fließen kann, mit dem ein Rohr, das zum Vergaser führt, verbunden
werden kann.
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Die Vorrichtung wirkt wie folgt: Bewegt sich der Wagen längs der Straße,
so wird das Kreiselrad K in Drehung versetzt, und infolgedessen wird ein Flüssigkeitsstrom
von der Turbine durch die Bohrung H in die Kammer Cl getrieben. Der Strom wirkt
auf eine Seite des Flügels F3 und fließt aus dem Raum Cl durch den Schlitz E aus.
Der Zufluß zum Kreiselradgehäuse J erfolgt z. B. durch die Löcher J3 in der Platte
J=. Das Strömungsverhältnis dieses Flüssigkeitsstromes wird festgelegt, wenn das
Instrument geeicht wird, und zwar nach Maßgabe des theoretisch richtigen Brennstoffverbrauches
des Wagenmotors. Der tatsächliche Brennstoffverbrauch der Maschine verursacht, daß
Brennstoff durch die Öffnung H3 eintritt und durch die Bohrung Hl in den Raum Cl
fließt, und zwar in einem Strom, dessen Strömungsv erhältnisse von diesem Brennstoffverbrauch
abhängen, d. h. nach Maßgabe der Beziehung, in welcher der Brennstoff vom Gehäuse
A durch den Ausfluß N strömt. Der von der Bohrung Hl ausgehende Flüssigkeitsstrom
fließt aus der Kammer Cl durch den Ringschlitz E, und dieser Flüssigkeitsstrom wirkt
gleichfalls auf den Flügel F3, jedoch entgegengesetzt dem Strom, der in die Kammer
Cl aus der Bohrung H. gelangt. Wenn das Fließverhältnis der beiden Flüssigkeitsströme
im .Räum Cl gleich ist, so nimmt der Flügel F3 -eine Stellung ein, die von den Bohrungen
H und Hl gleich weit entfernt ist; in dieser Lage ist der Flügel in Abb.
2 dargestellt,
und der Zeiger F4 deutet den tatsächlichen Brennstoffverbrauch
in der gewünschten Verhältniszahl an. Dieser Wert ist dann der theoretisch richtige
Brennstoffverbrauch des Wagens. Der Flüssigkeitsstrom durch die Bohrung H wird infolge
Einwirkung des Kreiselrades K ständig proportional der Fahrzeuggeschwindigkeit sein.
Der Flüssigkeitsstrom durch die Bohrung Hl aber ändert sich nach Maßgabe des wirklichen
Brennstoffverbrauches. Ist der Strömungsanteil des Flüssigkeitsstromes von der Bohrung
Hl aus größer oder geringer als der des Stromes von der Bohrung H aus, so schwingt
der Flügel F3 in der Kammer Cl, und entsprechend verändert sich die Stellung des
Zeigers F4 und gibt den Brennstoffverbrauch an, der entweder besser oder schlechter
ist. als der theoretisch richtigen Gebrauchsmenge entspricht.
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Da der Ausfluß aus dem Raum Cl, wie erwähnt, durch einen Ringschlitz
E erfolgt und da dieser, abgesehen von der Scheidewand C3, an allen Stellen frei
ist, außer dort, wo der den Flügel tragende Arm F= durch den Schlitz ragt, so ist
klar, daß die Flächen des Auslaßschlitzes, die für die durch die Bohrungen H, Hl
eintretenden Ströme verfügbar sind, sich nach Maßgabe der Lage ändern, die der Flügel
F' infolge Einwirkung der beiden Flüssigkeitsströme auf ihn einzunehmen veranlaßt
wird.
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Gestalt und Anordnung des Flügels F3 und des Zeigers F4 können derart
sein, daß die Spindel I#' und ihre Teile im statischen Gleichgewicht sind, derart,
daß die Spindel F frei und im wesentlichen widerstandslos nach beiden Richtungen
unter Einwirkung der auf den Flügel F' wirkenden Flüssigkeitsströme schwingen kann.
Da das Turbinenrädchen K lediglich Flüssigkeit in Umlauf zu setzen und den Zufluß
durch die Bohrung H in den Raum Cl herbeizuführen hat und da das ganze Gehäuse A,
wie erwähnt, mit flüssigem Brennstoff gefüllt ist, so ist die Leistung, die die
Turbine zu verrichten hat, nur außerordentlich klein, und die Teile können entsprechend
konstruiert werden.
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Die Ausführung nach Abb. 5 zeigt eine Anordnung, bei der das bewegliche
Glied einen geraden Weg durchläuft, statt eine Bogenschwingung auszuführen.
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In diesem Falle ist ein gerades Rohr C' angeordnet. In diesem ist
an einer Seite und über geeignete Länge hin ein Schlitz El angebracht. Im Rohr C'
befindet sich eine Scheibe Fe, die einen Flügel bildet, der an einem Vorsprung F1°
einer Zahnstange T sitzt, die so geführt ist, daß sie parallel zur Röhre F' zu gleiten
vermag, wenn sich der Flügel F° im einen oder anderen Sinne an der Röhre bewegt.
Gegenüber der Zahnstange T ist eine zweite gleichartig verzahnte Stange T1 vorhanden,
die parallel zur Zahnstange T zu gleiten vermag. In Eingriff mit den beiden Zahnstangen
ist ein Zahnradtriebling U auf einer Spindel L', die einen Zeiger T' trägt. Wenn
der Flügel F9 sich in der einen oder anderen Richtung bewegt, so dreht sich auch
die Spindel V, und der Zeiger V1 erfährt einen Ausschlag. Die Zahnstange T1 dient
als Ausgleichsgewicht für die Stange T und den an ihr befestigten Flügel F9.
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Der Flügel Fe, der möglichst gut passend, aber doch leicht gleitend
in das Rohr C7 eingreift, teilt das Innere dieses Rohres in zwei Kammern C8, C9.
Die beiden Flüssigkeitsströme treten in diese Kammern C8, C9 und vermögen aus dem
Rohr C7 durch den Schlitz El auszutreten. Die Austrittsfläche, die für die beiden
Flüssigkeitsströme verfügbar ist, wird nach Maßgabe der Stellung verändert, die
der Flügel F9 infolge des Unterschiedes der Kräfte einnimmt, die auf ihn einwirken
und die von den beiden Flüssigkeitsströmen herrühren.
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In dem im einzelnen beschriebenen und dargestellten Beispiel fließen
die Flüssigkeitsströme, deren Drücke im entgegengesetzten Sinne auf den beweglichen
Teil einwirken, ständig an einem Teil des beweglichen Gliedes vorbei. In anderen
Fällen könnte dagegen die Bewegung des beweglichen Teiles auch durch Druckschwankungen
herbeigeführt werden, die dem beweglichen Glied unmittelbar oder mittelbar mitgeteilt
werden, die aber durch die Hauptflüssigkeitsströme erzeugt werden. Beispielsweise
könnte jeder Hauptflüssigkeitsstrom durch einen eingeengten oder sonstigen Kanal
geführt werden, deren jeder z. B. durch einen Zweigkanal mit der Kammer verbunden
ist, in der sich der Flügel oder ein sonstiger Teil des beweglichen Gliedes befindet,
auf den der von der Flüssigkeitsströmung herrührende Druck einwirkt. Druckunterschiede
aus der Flüssigkeitsströmung werden dann durch die Stellung angezeigt, die das bewegliche
Glied annimmt. Die durch jeden Zweigkanal eintretende Flüssigkeit kann in das Gehäuse
eintreten, das das bewegliche Werk umschließt, und von hier durch eine von dem Gliede
gesteuerte Öffnung austreten.