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Flüssigkeitsmesser Die Erfindung betrifft Flüssigkeitsmesser mit einem
an beiden Enden Ein-- und Auslaßöffnungen enthaltenden Meßzylinder, einem im Mel3zylinder
hin und her beweglichen Verdrängerkolben und zwei Schieberventilen zum wechselseitigen
Schließen und Öffnen der Flüssigkeitsein- und -auslässe des Meßzylinders. Die Schieberventile
sind fest zusammengeschlossen durch eine Ventilstange, auf welcher der Verdrängerkolben
innerhalb des Meßzylinders hin und her beweglich ist. Gegen Ende seines entweder
nach rechts oder nach links gerichteten Hubes soll der Verdrängerkolben jeweils
mit einem auf der Schieberstange festsitzenden Anschlag in Berührung treten und
die Umsteuerung der beiden Ventilschieber in die Wege leiten. Da mit der Umsteuerung
der beiden Ventilschieber sich jedoch eine Totlage ergibt, d. h. eine Stellung,
in welcher durch die beiden Ventilschieber sämtliche Flüssigkeitsein- und -auslässe
geschlossen sind oder doch zum mindesten der Einlaß für die den Kolben verdrängende
Flüssigkeit gesperrt ist und der Verdrängerkolben sich unter diesen Umständen. nicht
mehr weiterbewegen kann, d. h. die bereits eingeleitete Umsteuerung der Schieberventile
nicht vollenden kann, ergibt sich die Aufgabe, die Umsteuerung der Schieberventile
durch andere Mittel zu vollenden. Es ist zu diesem Zwecke schon vorgeschlagen worden,
am Verdrängerkolben Federn anzubringen, die, wenn der Kolben gegen den einen oder
den andern auf der Ventilstange festsitzenden Anschlag drückt, gespannt werden,
damit sie, wenn die Totla:ge erreicht ist, durch ihre Entspannung die Umsteuerung
der Schieberventile zu Ende führen können. Die Erfahrung hat jedoch gelehrt, daß
Federn zur Vollendung der vom Verdrängerkolben eingeleiteten Umsteuerung nicht genügend
zuverlässig wirken, da ihre Spannung bzw. ihr Federungsvermögen mit der Zeit nachläßt.
Der Zweck der Erfindung ist, diesen Nachteil zu beseitigen und Flüssigkeitsmesser
der oben angegebenen Art so zu verbessern, daß die Umsteuerung immer-mit gleicher
Zuverlässigkeit und Regelmäßigkeit erfolgen muß. Hiernach liegt das Neue gemäß der
Erfindung darin, daß zum Zwecke, die beiden Schieberventile aus ihrer Totlage, in
die sie durch den Verdrängerkolben bei Beendigung der Bewegung derselben, d. h.
bei Abschluß sämtlicher Flüssigkeitsein- und -auslässe, gebracht worden sind, herauszubringen
und den Verdrängerkolben zur Bewegungsumkehr umzusteuern, ein Hilfssteuerkolben
in einem axial in. der Verlängerung des Meßzylinders vorgesehenen Hilfszylinder
untergebracht und mit beiden Schieberventilen direkt gekuppelt ist. Wenngleich Hüfssteuerkolben
für Flüssigkeitsmesser etwas grundsätzlich Neues nicht mehr bedeuten, ist doch ihre
Verwendung speziell für Flüssigkeitsmesser der oben angegebenen Art, ihre Anordnung
in einem axial in der Verlängerung des Meßzylinders vorgesehenen Hilfszylinder und
die direkte Kupplung mit beiden Schieberventilen neu und besonders vorteilhaft gegenüber
einer bei derartigen Flüssigkeitsmessern bis jetzt
üblichen Umsteuerung
durch am Verdrängerkolben befestigte Federn. Die axiale Anordnung des Hilfssteuerkolbens
hat hierbei noch den besonderen Vorzug, daß eine direkte Kupplung mit beiden Schieberventilen
möglich ist und die Gesamtkonstruktion des Flüssigkeitsmessers nicht im geringsten
kompliziert wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung weiden sich aus der nachstehenden Beschreibung
eines besonderen Ausführungsbeispieles ergeben. Die Zeichnungen stellen dar: Fig.
i einen im Sinne der Erfindung konstruierten Flüssigkeitsmesser im Längsschnitt.
Der Verdrängerkolben befindet sich auf dem Wege von rechts nach links in seiner
Mittelstellung, Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. i, Fig. 3 einen
Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. i, Fig. q. bis 7 vier verschiedeneArbeitsstellungen
des Flüssigkeitsmessers, Fig. 8 einen besonderen Teil des Hilfsstenerkolbens, Fig.
g die Ventilstange und ihre Einrichtung zur Regelung der Einstellung der Kolbenend
anschläge, abhängig von etwaigen Temperaturschwankungen der zu messenden Flüssigkeit,
Fig. io einen Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. g, _ Fig. ii einen Schnitt nach Linie
6-6 der Fig. g.
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Ein Flüssigkeitsmesser der hier dargestellten Art besteht im wesentlichen
aus einem Meßzylinder zo, aus einem im Meßzylinder beweglichen Verdrängerkolben
ii, aus zwei Schieberventilen i2, die den Flüssigkeitszufiuß und -abfluß beherrschen
sollen, und aus einer Hilfssteuerung B, deren Aufgabe es ist, die Schieberventile
12 aus ihrer Totlage, in welche sie durch den Verdrängerkolben ii gebracht werden
(Fig. 4. und 6), wieder herauszubewegen, und zwar in dem Sinne, daß für den. Verdrängerkolben
ix eine rückläufige Bewegung möglich wird.
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Ein Flüssigkeitsmesser gemäß der Erfindung ist ein doppelt wirkender,
weshalb der Zylinder io an seinen beiden Enden je mit einer Einlaßöffnung 18 und
einer Auslaßöffnung ig versehen ist. Ein Einlaßkanal 2o - mit Anschlußstutzen 21
- verbindet die beiden je an einem Zylinderende befindlichen Einlaßöffnungen 18,
während ein Auslaßkanal22 - mit Abflußstutzen 23 - die beiden ebenfalls je an einem
Zylinderende befindlichen Auslaßöffnungen ig verbindet.
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Der Verdrängerkolben zi sitzt auf der Schieberventilstange 28 zwischen
zwei Anschlägen 32 verschiebbar und teilt das Zylinderinnere in zwei Meßräume.
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Die Schieberventile i2 sind infolge ihres Zusammenschlusses durch
die Stange 28 gemeinsam beweglich und mit Bezug auf die Ein- und Auslässe 18, ig
so eingerichtet, daß, weim an dein einen Zylinderende der Einlaß 18 e
) net ist, der Auslaß ig am anderen Zylinderg (-ff ende ebenfalls geöffnet
steht, und umgekehrt. Des weiteren sei noch erwähnt, daß, wenn der Einlaß 18 eines
Zylinderendes offen steht, dann der Auslaß desselben Zylinderendes selbstverständlich
geschlossen ist, und umgekehrt (s. die Fig. i, 5 und 7.) Indem der Verdrängerkolben
=i mit Bezug auf Fig. i z. B. nach links bewegt und schließlich mit dem linken Anschlag
32 die beiden Schieberventile 12 zur Umsteuerung -der Ein-und Auslässe 18, ig nach
links mitnimmt, ergibt sich für den Verdrängerkolben ii und die beiden Schieberventile
12 eine Totlage (Fig. q), in welcher Flüssigkeit weder in den Zylinder io hinein-
noch aus dem Zylinder herausströmen kann. Zur Überwindung dieser Totlage und Vollendung
der vom Verdrängerkolben ii bereits eingeleiteten Umsteuerung der beiden Schieberventile
12 ist erfindungsgemäß eine besondere Hilfssteuerung B geschaffen. Bevor jedoch
auf diese Hilfssteuerung des näheren eingegangen wird, sei noch bemerkt, daß durch
Änderung des gegenseitigen Abstandes der Anschläge 32 die Größe der abgemessenen
Volumen veränderlich ist und daß gemäß Erfindung vorteilhaft eine Schieberventilstange
28 verwendet wird, die den gegenseitigen Abstand der Anschläge 32 selbsttätig entsprechend
etwaigen Temperaturveränderungen der Flüssigkeit regelt. -Die Hilfssteuerung Bist
erfindungsgemäß an einem der beiden Enden des Zvlinders io axial zu demselben angeordnet
und enthält einen sogenannten Hilfssteuerkolben i4., der mit der Schieberventilstange
28 durch eine Stange 35 direkt gekuppelt ist. Der Zylinder 87 des Hilfssteuerkolbens
1q. (Fig. i) sitzt im vor-. liegenden Falle in einem zylindrischen Anguß 36 des
linken Zylinderstimdeckels 16, in welchem ein Einlaßventil 37 (inVerbindung mit
Kanal 2o) und ein Auslaßkana138 (in Verbindung mit Kanal 22) enthalten sind. Im
Zylinder 87 beiderseits seiner mittleren Querebene sind je zwei Schlitze 40, 41
vorgesehen. Die Schlitze 40 sind Einlaßschli.tze und stehen mit dem Einlaßkanal
20, 37 in Verbindung. Die Schlitze 41 sind Auslaßschlitze und stehen als solche
mit dem Auslaßkanal 38,22 in Verbindung.
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Der Hil-fssteuerkolben 14 teilt den Zylinder 87 in zwei Räume und
überdeckt mit seinem Mantel 43 die paarweise zusammengehörigen Ein- und Auslaßschlitze
40, .4i des Zylinders 87. (In Fig. .4, 5, 6 und 7 sind der Zylinder 87 und der Kolbenmantel
84 nur schematisch angedeutet.) Indes sind auch im Kolbenmantel 43 selbst, und zwar
zu beiden Seiten des mit :12
bezeichneten'Scheibenkörpers, je zwei
Schlitze 45, 46 vorgesehen. Von diesen Schlitzen sollen die Schlitze 45 mit den
entsprechenden Einlaßschlitzen 40 des Zylinders 87 und die Schlitze 46 mit den entsprechenden
Auslaßschlitzen 41 des Zylinders 87 zusammenarbeiten. Die Schlitze 40, 45 und 41,
46 sind so eingerichtet, daß, wenn an dem einen Ende des Zylinders 87 sich die Schlitze
40, 45 (Einlaßschlitze) decken, dann am anderen Ende des Zylinders sich die Schlitze
41, 46 (Auslaßschlitze) decken müssen, und umgekehrt. Des weiteren sei bemerkt,
daß die Einlaß- und Auslaßschlitze, soweit sie auf einer und derselben Seite des
Steuerkolbens 14 sich befinden, niemals gleichzeitig geöffnet stehen. Aus den Fig.
4 bis 7 dürften diese Verhältnisse wohl genügend klar und deutlich hervorgehen.
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Die Stange 35 des Hilfssteuerkolbens ist mit der Schieberventilstange
28 durch eine Kupplung 48 verbunden, die eine relative Drehung zwischen der Kolbenstange
35 und der Schieberv entilstange 28 ermöglicht.
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Die Hilfssteuerung B hat, wie schon oben zum Ausdruck gebracht, die
Aufgabe, die Schieberventile 12 aus ihrer Totlage (Fig. 4 und 6) herauszubringen.
Daraus ergibt sich, daß der Hilfssteuerkolben 14 beweglich, d. h. längs verschiebbar
sein müß, wenn dieVentile 12 durch den Verdrängerkolben ii in ihre Totlage gebracht
worden sind und somit der Verdrängerkolben 12 sich -im Stillstand befindet. Dies
läßt sich durch entsprechende Anordnung der Ein- und Auslaßschlitze 40, 41 und 45,
46 ohne jede Schwierigkeit erreichen. In der Stellung in Fig. 4 decken sich die
Einlaßschlitze 40, 45 auf der rechten Seite des Hilfssteuerkolbens 14, während auf
der linken Seite des Hilfssteuerkolbens sich die Auslaßschlitze 41, 46 miteinander
decken. Wenn mit Bezug auf Fig. 4 die Einlaßschlitze 40, 45 auf der rechten Seite
des Hilfssteuerkolbens sich decken, dürfen die Auslaßschlitze 46, 41 auf derselben
Seite, also auf der rechten Seite des Kolbens, sich selbstverständlich nicht decken,
um der rechts vom Hilfssteuerkolben einströmenden Flüssigkeit die Möglichkeit zur
Verdrängung des Kolbens nach links und somit zur Umsteuerung der Schieberventile
12 zu geben. Andererseits dürfen sich in diesem Falle (Fig.4) die Einlaßschlitze
40, 45 auf der linken Seite des Kolbens nicht miteinander decken. Wie in. dieser
Beziehung die Verhältnisse liegen und die Ein- und Auslaßschlitze ihre Lage mit
Bezug aufeinander wechseln, wenn es gilt, die Schieberventile 12 nach links oder
rechts umzusteuern, geht aus den Fig. 5 bis 7 wohl genügend deutlich hervor, so
daß es einer detaillierten Beschreibung für die einzelnen Fälle der Umsteuerung
nach links oder rechts wohl nicht bedarf. Um jedoch die nach links und rechts gehenden
axialen Verschiebungen des Hilfssteuerkolbens 14 der Größe der Bewegung anzupassen,
die den Ventilschiebern 12 zur Umsteuerung zu erteilen ist, und dennoch die Ein-
und Auslaßschlitze 4o, 45 und 41"46 in der erforderlichen Weise in und außer Deckung
bringen zu können, sind erfindungsgemäß die Schlitze 40, 41 und 45, 46 schräg eingeschnitten,
damit sie erfindungsgemäß durch Verdrehen des Hilissteuerkolbens 14 (Verdrehen relativ
zum Zylinder 87) miteinander in und außer Deckung gebracht «erden können. Die Schrägstellung
der Schlitze und wie die Schlitze durch relatives Drehen des Hilfssteuerkolbens
abwechselnd den Flüssigkeitsein- und -auslaß auf beiden Seiten des Hilfssteuerkolbens
bestimmen, ergibt sich aus den Fig.4 bis 7 ebenfalls genügend deutlich, so daß es
hierzu einer detaillierten Beschreibung wohl nicht bedarf.
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Die Drehbewegung des Hilfssteuerkolbens 14 innerhalb des Zylinders
87 erfolgt erfindungsgemäß vom Verdrängerkolben ii aus. Dem soeben angegebenen Zwecke
dient im vorliegenden Falle eine Welle 50, die durch die hin, und her gehende Bewegung
des Verdrängerkolbens hin und her drehbar ist und diese hin und her drehende Bewegung
auf die Stange 45 bzw. den Hilfssteuerkolben 14 vermittels eines Getriebes 6o, 62
überträgt.
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Die Welle 5o ist zwischen den Zylinderdeckeln 15, 16 (Fig. i) gelagert,
durch den Scheibenkörper des Verdrängerkolbens ii hindurchgeführt und mit den hin
und her gehenden Bewegungen des Verdrängerkolbens ii um ihre eigene Achse drehbar.
Es empfiehlt sich zu diesem Zwecke, der Welle 5o einen eckigen Querschnitt zu geben,
des weiteren die Welle 50 um ihre eigene Längsachse etwas zu verwinden und die Durchführung
53 im Scheibenkörper des Verdrängerkolbens ii dementsprechend zu gestalten.
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Die Übertragung der Drehbewegung zwischen Welle 50 und der
Stange 35 erfolgt durch zwei miteinander kämmende Zahnsegmente 6o, 62, von denen
das eine, 6o, auf derWelle 50 und das andere, 62, auf der Stange 35 befestigt
ist. Die Verzahnung der beiden Segmente ist breit genug, um zwischen den beiden
Segmenten die durch die Umsteuerung der Schieberventile erforderliche gegenseitige
Verschiebung vor sich gehen zu lassen, ohne daß der gegenseitige Eingriff der Zahnsegmente
6o, 62 sich verliert.
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Für den Hilfssteuerkolben 14 wird sich natürlich auch eine Totlage
ergeben, d. h. eine Stellung, in welcher die auf der einen oder der anderen Kolbenseite
eingeschlossene Flüssigkeit nirgends entweichen kann.. Um dennoch den Hilfssteuerkolben
14 aus dieser seiner Totlage herausdrücken und umsteuern zu können, ist in dem Scheibenkörper
42 des Hilfssteuerkolbens 14 ein nachgiebiges Mittel 71 (Fig.8) untergebracht,
z.
B. ein kleiner auf beiden Seiten abgefederter Kolben, in einem beiderseits offenen
Rohrstück 70. Bei dieser Anordnung kann der Hilfssteuerkolben 14 aus seiner Totlage
ohne weiteres herausgedrückt werden, denn der kleine Kolben 71 wird entsprechend
dem im Zylinder 87 vor oder hinter dem. Hilfssteuerkolben 14 eingeschlossenen Flüssigkeitsvolumen
so weit nachgeben, bis auf der betreffenden Seite des Hilfssteuerkolbens die Auslaßschlitze
41,46 sich zu öffnen beginnen und dann ein weiterer Widerstand in der Umsteuerung
des Kolbens 14 nicht mehr vorliegt.
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Die Schieberventilstange 28 ist erfindungsgemäß so konstruiert, daß
sie den gegenseitigen Abstand der Anschläge 32 abhängig von etwaigen Temperaturschwankungen
automatisch verändert, um auf diese Weise einer etwaigen Veränderung des spezifischen
Volumens der abzumessenden Flüssigkeit gerecht zu werden.
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Der linke Anschlag 32 (Fig. g) ist auf der Ventilstange 28 verschiebbar
gelagert und in seiner Einstellung abhängig von einem Thermostaten D. Zum Thermostaten
D gehören eine mit einer Flüssigkeit gefüllte Bohrung 7o' der Ventilstange und ein
Kompensationskolben 71', der in der Bohrung 7o' längs verschiebbar ist, je nachdem,
in welchem Maße die Flüssigkeit in der Bohrung 7o' ihr Volumen ändert. Für die Verschiebung
bei Verringerung des Flüssigkeitsvolumens innerhalb der Bohrung 7o' sorgt eine Feder
72. Mit dem Kompensationskolben 71' ist der linke Anschlag 32 durch einen Bolzen
8o (Fig. g und io) verbunden, der in den Kompensationskolben zwischen seiner Dichtung
74 und der Feder 72 eingezogen ist und im übrigen in zwei einander diametralen Längsschlitzen
81 der Ventilstange 28 geführt ist. Die Spannung der Feder 72 ist mittels einer
Stellvorrichtung 74 regelbar.
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Der rechte Anschlag 32 sitzt auf der Ventilstange 28 fest und ist
von Hand vermittels einer Stange 83 und einer Stellmutter 86 gegenüber dem Verdrängerkolben
i1 vor- und zurückstellbar.