DE666872C - Einrichtung zur Darstellung der Kolbenbewegung fuer die Aufzeichnung von Arbeitsdiagrammen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Darstellung der Kolbenbewegung für die Aufzeichnung von Arbeitsdiagrammen Bei den für die Kenntnis des Arbeitsvorganges wichtigen und vielfach ausgeführten Druckmessungen an Kolbenkraftmaschinen, bei denen Druckdiagramme aufgenommen werden, wird in bekannter und üblicher Weise auf dem Diagramm als Abszisse die Augenblickslage des Kolbens aufgetragen. Sollen derartige Registriereinrichtungen als s-ogenannte Fernaufzeichnung vorgenommen werden, so ist es bekannt, die jeweilige Kolbenlage auf dein Wege der elektrischen Einrichtungen zur Registrierstelle zu übertragen.
• .Man kann hierzu beispielsweise mit der Kurbelwelle der zu untersuchenden Maschine elektrische Wechselstromgeneratoren verbinden, deren erzeugter Wechselstrom durch seine Frequenz die jeweilige Tourenzahl der Maschine, durch seine Phase die jeweilige Kolbenstellung der Maschine kennzeichnet. Die Anwendung derartiger Maßnahmen hat jedoch den Nachteil, daß sich mit der Tourenzahl im allgemeinen auch die Amplitude des erzeugten Wechselstromes ändert, so daß der Abszisseninaßstab des Diagramms je nach der Umdrehungszahl der zu untersuchenden Maschine ein anderer ist.
• Der komplizierte und teuere Wechselstromgenerator läßt sich bei Verwendung von rotierenden Kontaktvorrichtungen in Verbindung mit Gleichstrom gespeisten Widerständen vermeiden. Man hat zur Erzeugung einer linearen Strom- bzw. Spannungsänderung bereits Vorrichtungen gebaut, bei denen ein ringförmiger Widerstand rotiert, dem über Schleifringe eine konstante Spannung zugeführt wird und von dein über weitere Schleifringe eine linear mit der Zeit sich ändernde Spannung abgenommen werden kann. Zur Erzeugung beispielsweise sinusförmiger Spannungsschwankungen müßte man dagegen ein besonderes Kurbelgetriebe verwenden, welches einen Schleifkontakt auf einem Schiebewiderstand periodisch nach einer Sinusfunktion und mit der Frequenz der Umdrehung hin und her bewegte. Es entstehen so an den Klemmen des Widerstandes sinusförmige Spannungs-bzw. Stromänderungen, die dann zur Steuerung des Registriergerätes verwendet werden können. Einrichtungen der letzteren Art genügen vollkommen bei relativ kleinen Tourenzahlen der zu untersuchenden Maschine, also etwa bis 5oo Touren pro Minute. Bei größerer Umdrehungszahl, etwa bis 3 000 pro Minute, wie sie bei modernen Explosionsmotoren vorkommen, macht es jedoch Schwierigkeiten, einen betriebssicheren Schiebewiderstand mit hin und her gehenden Gleitkontakten herzustellen.
• Dem bisherigen Stand der Technik nach müssen also sinusförmige Spannungsschwankungen durch ungleichförmige Bewegungen von Schleifkontakten auf dem verwendeten Widerstand erzeugt werden.
• Erfindungsgemäß soll nun aber die schwingende Bewegung des Schleifkontaktes auf dem Widerstand durch eine gleichmäßige Rotationsbewegung desselben auf dem Widerstand ersetzt werden. Die Einrichtung, die diesen.

  Zweck erfüllt, ist in Fig. i dargestellt. A

  einem festen Isoliermaterial, etwa ein

  Schieferplatte, ist in dichter Wicklung elli##,

  Lage von Widerstandsdraht aufgebracht: Durch die dicht nebeneinanderliegenden Drähte, die etwa durch Oxydation oder Lakkierung einzeln voneinander isoliert sind, wird eine Fläche gebildet, auf der in einer Kreisbewegung ein punktförmiger Schleifkontakt gleitet, der mit der Kurbelwelle verkuppelt ist. Während der Schleifkontakt eine Kreisbewegung beschreibt, ist die Widerstandsänderung am Widerstand jedoch nur derartig, daß sie der Projektion dieses Kreises auf eine Gerade, senkrecht zur Richtung der Widerstandsdrähte, entspricht. Diese Projektion ist aber bekanntlich eine Sinusschwingung. Man erzielt also damit entweder eine sinusförmige Stromänderung oder, bei Potentiometerschaltung, eine sinusförmige Spannungsänderung an den Klemmen des Widerstandes.
• Das Verfahren läßt sich auch nach Abb. 2 derartig abändern, daß man an Stelle des einen rotierenden Kontaktes zwei diametral angebrachte, voneinander isolierte Kontakte rotieren läßt und daß man den Spannungsunterschied an den Klemmen dieser beiden Kontakte verwendet. Diese Abänderung hat den Vorteil, daß man einen reinen Wechselstrom ohne Gleichstromkomponente erzeugen kann. Fernerhin ist es nach Abb. 3 möglich, die beiden Kontakte miteinander kurzzuschließen und die Strom- oder Spannungsänderungen zu verwenden, die infolge der durch die rotierenden Kontakte jeweils kurzgeschlossenen Widerstandswindungen entstehen. Diese Einrichtung hat den Vorteil, daß die Wechselstromkomponente des entstehenden Wellenstromes streng sinusförmig ist.
• Durch die bisher beschriebene Vorrichtung ist es nun nicht möglich, eine vollkommen reine, achsensymmetrische Wechselstromkomponente des Wellenstromes zu erzeugen. Das hat seinen Grund darin, daß, je nachdem der Schleifkontakt die positive oder negative Halbperiode beschreibt, der die Sehnen des Kreises- bildende Teil des Widerstandsdrahtes im Restwiderstand mit eingeschlossen ist oder nicht. Dieser Nachteil läßt sich in einfacher Weise dadurch beseitigen, daß man den Teil der- Widerstandsfläche, auf dem der rotierende Kontakt schleift, aus Drahtmaterial mit geringem spezifischem Widerstand ausbildet. Unter Anwendung dieser Vorsichtsmaßregel kann man also rein sinusförmige Widerstandsänderungen erzeugen, jedoch nur unter der Bedingung, daß die Widerstandszunahme des Widerstandskörpers senkrecht zur Richtung der Drähte linear ist.
• -In gewissen Fällen ist jedoch auch eine Erzeugung von Steuerwechselströmen von anderer als Sinusform erwünscht. Dies läßt sich in einfacher Weise dadurch erreichen, daß man die restliche Wicklung des Widerstandes, d. h. den Teil, der nicht vom Schleifkontakt überstrichen wird, so ausbildet, daß eine bestimmte, nicht lineare Widerstandszunahme senkrecht zur Drahtrichtung erfolgt. Das kann man beispielsweise nach Abb.4 dadurch erreichen, daß man die einzelnen Drahtwindungen in bestimmter Folge verschieden lang ausführt.
• Diese Anordnung dient beispielsweise dazu, die infolge endlicher Länge der Kolbenstange bedingte Abweichung der Kolbenbewegung von der Sinusfunktion zu berücksichtigen.
• In Abb. 5 ist die Kurve IV eine nach der Anordnung Abb.4 gewonnene versetzte Schwingung, während Kurve I bis IIl reine Sinusschwingungen sind, wie sie mit den Anordnungen nach Abb. i bis 3 erzeugt werden.

Claims (4)

1. PATENT ANSPRÜCfIR: i. Einrichtung zur Darstellung der Kolbenbewegung für die Aufzeichnung von Arbeitsdiagrammen schnellaufender Kolbenmaschinen durch von der Maschine angetriebene Kontakte, die auf einem im Stromkreis einer Spannungsquelle liegenden Schleifdrahtwiderstand gleiten, gekennzeichnet durch die Anordnung eines oder mehrerer Kontakte unmittelbar an einem umlaufenden Teil der Maschine (Kurbelwelle) und eine aus Widerstandsdraht gebildete Schleiffläche, deren Widerstandsänderung der Projektion der Kreisbewegung der Kontakte auf eine Gerade senkrecht zur Richtung der Widerstandsdrähte entspricht.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei diametral gegenüberliegende, voneinander isolierte Kontakte verwendet werden, von denen die der Kolbenbewegung entsprechende Wechselspannung abgenommen wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung zweier Gleitkontakte diese leitend miteinander verbunden sind und je nach ihrer Stellung einen mehr oder weniger großen Teil des Widerstandes kurzschließen.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Gleitkontakt überstrichene Teil der Widerstandsfläche aus einem Drahtmaterial geringeren spezifischen Widerstandes besteht. 5. Einrichtung nach Anspruch r bis .4-; dadurch gekennzeichnet, daß eine niclre lineare Zunahme des Widerstandes senkrecht zur Richtung der den Widerstand bildenden Drähte dadurch erzielt wird, daß die Länge der einzelnen Drahtwindungen verschieden ist.