DE6936672U

DE6936672U - Venturi-messer.

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Publication number: DE6936672U
Application number: DE6936672U
Authority: DE
Original assignee: SCANS ASSOCIATES Inc
Current assignee: SCANS ASSOCIATES Inc
Priority date: 1968-09-19
Filing date: 1969-09-18
Publication date: 1972-08-24
Also published as: US3524344A; BE739111A; DE1947343A1; DE1966725A1; GB1271740A; JPS5027614B1; DE1947343C3; FR2018467A1; DE1966725C2; DE1947343B2

Description

PATENTANWALTS DR. O. DlTTMANN K. L. SCHIFF DR. A. ν. FÜNBR DIPL. ING. P. STREHL

β MÖNCHEN Θ0 MARIAHILPPLATZ 2*8

Scans Associates Inc. -3. Mai 1972

DG-5104 ^PS/k

Venturi-Messer

Die Erfindung betrifft einen Venturimesser, wie er insbesondere in Vergaser-Prüfeinrichtungen verwendet wird.

Die Prüfung von Vergasern sowohl in Forschungs- und Entwicklungsarbeit sowie in der Produktion dient dazu, zu verhindern, daß Vergaser für Verwendung in den Motoren von Kraftfahrzeugen der Benzintype freigegeben werden, die Brennstoffmischungen erzeugen, die nicht den gewünschten Spezifikationen entsprechen und schlechte Verbrennung des Brennstoffes bewirken und oomit stark zur Verunreinigung der Atmosphäre beitragen. Bisher wurde das Prüfen von Vergasern hauptsächlich mit Laboratoriumsverfahren durchgeführt, die basiert v/aren auf das Messen durch einen Prüfvergaser hipdnrchtretenden Luftmasse, sowie auf die durch den-

Ϊ selben Vergaser während einer bestimmten begrenzten Zeitperiode hindurchgehenden Brennstoffmenge und auf die Bestimmung durch Berechnungen des vom Vergaser erzeugten Luft-zu-Brennstoff-Verhältnisses. Es muß an diesem Punkte wohl verstanden werden, daß zwar die Strömung von Luft durch den Vergaser einen kontrollier= baren Faktor darstellt, die durch den Vergaser hindurchgehende Brennstoffmenge dahingegen ein unkontrollierbarer Faktor ist, der durch die Luftströmung durch den Vergaser erzeugt oder veranlaßt wird, was durch die Konstruktion und die Bearbeitung des Vergasers verursacht und beeinflußt wird.

Die Laboratoriumsverfahren der Vergaserprüfung sind außerordentlich langsam und für Produktionszwecke ungeeignet. Daher wurden Versuche gemacht, Systeme zu schaffen, die dazu dienen sollen, die Geschwindigkeit der Luftströmung und die Geschwin-

digkeit der Brennstoffströmung getrennt voneinander zu messen ui.d somit Informationen zur Berechnung oder zum Empfang eines Signals zu liefern, das das Luft-zu-Brennstoff Mischungsverhältnis als solches liefert. Beim I.*2ssen der Luftströmung ist die Verwendung von glntten Zuleitungsdüsen ("jraooth approach nozzles") versucht worden. Durch Messung des Druckes stromaufwärts von der Düse und stromabwärts von derselben und durch solche Bestimmung des "Druckabfalls in der Düse" konnte eine Anzeige der Luftströmungsgeschwindigkeit erhalten werden, da die Masse der durch solche Düsen strömenden Luft für irgendeinen gegebener. Slröamng3bereich eine Beziehung zum Druckabfall in der Düse hat. Für solche Prüfungen nahm man Zuflucht zur Verwendung des sogenannten "ln^enieurströmungskastens" ("engineering flow box"). Mit solchem System wurden einer oder mehrere glatte Annäherungsdüsen ("smooth approach nozzles") in einer Wand eines geschlossenen Fastens eingebaut und ein Prüfungsvergaser wurde in einem anderen Teil eines solchen Kastcn3 eingebaut. Der Druck innerhalb des Kastens wurde dann an einer nicht turbulenten oder einer inerten Stelle derselben gemessen. Mit anderen V7orten, die glatten Annäherungsdüse^ solchen Systems warer auf der Stromaufwärtsseite des Vergasers angeordnet. V/ährei;d selche Systeme zu einigen der gewünschten Ergebnisse führten, v:aren üie doch außerordentlich schwerfällig, langsam in der Betätigung und machten es äußerst schwierig, den Früfvergaser innerhalb des Kastens einzustellen. Daher war die nächste Entwicklung auf Systeme gerichtet, die Düsen inform von Venturimessern haben, die auf der Stromabwärtsseite des Vergasers angeordnet sind.

Durch Verwendung einer starken Vakuumpumpe wurde der Venturimesser veranlaßt, eine bestimmte maximale Strömung bei irgendeinem gegebenen Ütromaufwärtsdruck zu erzeugen und somit alf · Strömungsbegrenzungseinriuhtung oder als eine Einrichtung zur ⁽

Erzielung einer bestimmten Luftströmung in Kombination mit einer genügend starken Vakuumpumpe zu dienen.

Durch Kalibrierung einer Venturidüse kann irgendeine gev/ünschte Luftströmung erreicht v/erden. In der Produktion besteht solche Kalibrierung tatsächlich in der Entfernung von Material des Körpers der Venturidüse durch Polieren oder eine andere Bearbeitung, bis de.¹ Venturi die gewünschte Strömung ergibt. Offensichtlich kann durch Festlegung der Fläche der Einschnürung, d.h. des engsten Teiles des Venturidurchlasses, solch eine Ven~ turieinrichtung nur einen bestimmten maximalen -Fluß bei irgendeinem gegebenen Stromaufv/ärtsdruck erzeugen. Da jedoch an verschiedenen Punkten des Arbeitsbereiches eines Vergasers die Luftströmung verschieden ist und da verschieden starke Maschinen viele verschieden große Vergaser erfordern, die verschiedene Luftströmungen erzeugen, ist es offensichtlich, daß eine Venturivorrichtung für die Erzeugung der richtigen Luftströmung für nur einen Punkt der Vergasertätigkeit und in vielen Fällen nur für einen einzigen Vergaser verwendet werden kann.

Andererseits ist ea notwendig, Vergaser an verschiedenen Punkten ihrer Arbeitsbereiche sowie Vergaser verschiedener Größen zu prüfen. Dementsprechend wurde es notwendig, in einem System mehr als eine Venturidüse und zwar entweder getrennt oder in verschiedenen Kombinationen zu verwenden, um eine Annäherung an eine gewünschte Strömung zu erzeugen. Die Systeme mit einer Mehrzahl von so benutzten Venturimessem werden "binäre" ("binary") Systeme genannt. Beispielsweise würde ein Prüfsystem mit Venturimessern zur Erzeugung von Strömungen von 0,227 kg, 0,454 kg, 0,907 kg, 1,81 kg una 3,63 kg pro Minute gestatten, irgendeine Luftströmung von 0,227 kg pro Minute bis 7,027 kg pro Minute in Schritten von 0,227 kg bei irgendeinem gegebenen Stromaufwärtsdruck zu erreichen. Wegen der Vielzahl der Vergasermodelle und -größen war es zum Decken der von den Vergaser-Herstellern gewünschteu Bereiche und Prüfpunkte notwendig, Systeme mit soviel wie 12 bis 15 Venturimessern pro Kammer oder Kasten zu schaffen. Selbst bei Verwendung einer solchen Zahl von Venturimessern, die die Erzeugung von sovielen wie 8000 Kombinationen ermöglichten, konnte solch System sich nicht auf alle gewünschten Punkte er-

strecken und die Punkte waren ausreichend weit voneinander entfernt, u-i die Urzeugung der gewünschten Genauigkeit zu verhindern.

Zusätzlich ui'forder: solch eine Vielzahl von in einer einzigen Kammer cdor Kaste;: installierten Ven c urirr.es ?., rn avC d?r Stromabv/ärtsseit·? des Vergasers ein übermäßig gi'oooo Volumen solchen Käst er. 3. Man wird zu würdigen wiesen, da3 --ine ,crc-iio i'.asse ^er ko:nprea.3iblen Pluida, .vie Luft, die Einstellung dos Vergasers und die Verwendung dor kleineren Vergaser unprak'. j ach machen würde, da dia Ir. .3 trumen Se zur rJrini I ülung der AndT »ng des Druckes in der Kammer oder dei Druckdifferenzen boi'ier.sei ^;:a der Düsen für solche Instrumente unempfindlich 3ind, ?ei'nerhin würde bei Anordnung der Vrnturisiesser auf der St ·' "■m.-ib.viirtsse Lte de^ Vergasers die durch den Vergaaex¹ strönencie Luft ^;_roi η j ζ .-Γ fdympf enthalten und tatsächlich eine Mischung von Gasen darat^:lon, die vrn Lu^t verachieuene Eigens^hafSen ur.d eir.e v-:>\ ^r.ui^lf. verschiedene !.lasse haben würde.

Die ⁱⁿrer.;i'.ing von atomisi.°rteai 3roi:n3toff und j r·..· η η st offdciaivf von einer großen Zahl von in verschiedenen -iätz-e.i in aer Kaoi;aer angeordneten Düien -.vird im;ner schv/ioriger, :r. it Erhöhung 2ai:i der Anzahl von Düsen, und die von eina:n solcher. '/iel-DLiaen-Sy3teri erhaltenen Resultate werden wesentlich in ihrer Genauigkeit beeinflußt. E3 wurde ermittalt, da;3 die- Genauigkeit; coichen üysteins soviel wie von 1 $ bio 8 ^c/> verschieden sein kann. mit reiner Luft ergibt die Anordnung einer großen ZeM von für individuelle Düsen die Anordnung in Bereichen der Kammer verschiedenen Luf tströmungs zuständen j dies füiirt zu tatsächlichen Luftströmungen, die v/esentlich von ihren Kalibrierter ten abweichen. Weiterhin würde der Str*. mungaauatand, der von der Kammer für einen alleinarfceitenden Venturimeaser beeinflußt würde, wesentlich durch Inbetriebsetzen von einer oder mehreren zusätzliche» Venturimeasern beeinflußt werden. Solche zusätzlichen Messer vra'rden bei ihrer Inbetriebsetzung gleichfalla weaantlloh durch die StröraungBbedingungen innerhalb der Kammer beeinflußt werden

ur.vi so die Ergebnisse ihrerseits beeinflussen. Kalibrierung der Vonturimcssi-T würde nicht nur für die Hammer als eine Einheit sonder., auch für die besonderen in einer besonderen Kombination verwendeten Venturimesser durchzuführen sein. Infoige der Zahl von möglichen verwendbaren Korabinationen, für die solche Kalibrierungen im voraus durchgeführt werden müßten, wäre solche TLalibrierur.g nicht praktisch. Es ist offensichtlich, daß die Beseitigung der vorot-'her.d angeführten, die Genauigkeit der Venturin:e.-33er beeinflussenden Faktoren sehr die Genauigkeit solchen Systems erhöhen v.ürde, was wiederum zu sehr wichtigen zusätzlichen vorteilhaften Ergebnissen führen würde.

Socüit sin α Aufgaben, Ziele bzw. Merkmale der Erfindung: Schaffung eines verbesserten Verfahrens und eines verbesserten Apparates zum Prüfen von Vergasern, durch die die vorgenannten Schwierigkeiten und Nachteile überwunden und größtenteils beseitigt sind,und ein viel einfacheres und genaueres Vergasertestsystem ohne Erhöhung der Kosten und in der Tat unter wesentlicher Verringerung solcher Kosten erhalten wird; die Schaffung eines verbesserten Düsenmessers mit einer kontrollierenden Öffnung, der kritisch an allen Punkten seines Arbeitsbereiches betätigt werden kann und der bewegliche Mittel umfaßt, um die Fläche der kontrollierenden öffnung der Düse wahlweise zu verändern und somit die Oasströinungsgeschwindigkeit durch die Düse au regulieren; die Ausrüstung solchen Messeis mit Anaeigemitteln, die kalibriert sind, um Stellungen der beweglichen Mittel auf die sich ergebende Massenati'öaur.gsgoschwindigkeit des Fluidums zu beziehen, wenn stetige maximale Strömungsgeschwindigkeiten an einer Öffnung hergestellt ist; die Schaffung eines kritisehe-Strömungs-Venturimessers mit veränderlicher Fläche unter Einschluß von Mitteln zum Messen, mit größerer Genauigkeit als bisher erreichbar, der Has» eenströmungsgeschwindigkeit des Gasmediuma durch den Venturimesser xn an einer unbegrenzt großen Zahl von Punkten des Arbeitsbereiches des Venturi unter genauer Erzeugung irgendeiner gewünschten Strömung des Gaamediuma, wenn seine Steuereinrichtungen zu Erzeugung derselben eingestellt sind} die Herstellung eines verbesserten Vergaser testsysteme, in dem ein Vergaser an einer un-

begrenzt großen Zahl von Punkten seines Arbeitsbereiches unter Verwendung nur eines einzelnen Venturimeters geprüft werden kann; die Schalfung eines verbesserten Verga3erprüfsystems, dessen Kalibrierung für eine unbegrenzt große Anzahl von Vergaserbetätigungspunkten in einfacher und leichter V/eiee durchgeführt werden kann; die Schaffung eines verbesserten Vergaserprüfsystems, dessen Genauigkeit sehr verbessert ist und dessen Früfungaergebnisse zuverlässiger und konsistenter sind; die Schaffung eines Vergaserprüf systems, desaun Messer und Karr.-.or al3 Einheit an einer verhältnismäßig kleinen Zahl von Punkten kalibriert werden können unter Auslegen der Te3tpunkte, darauffolgender Interpolation der dazwischenliegenden Punkte und unter Herstellung einer zuverlässigen glatten Kurve; die Schaffung eines verbesserten Venturimeters mit veränderlicher kontrollierbarer Fläche, so daß ein einziger Venturimeter die gewünschten Gas- oder Luftatrömungsgeschwinüigkeiten erzeugt; die Schaffung eines Venturimeters mit veränderlicher Fläche, der kritisch betätigbar ist und ein einzelnes die Fläche kontrollierendes Element aufw^isu, wobei verbesserte Mittel vorgesehen sind, zur Betätigung solchen Elementes zur Kontrolle der Fläche durch Änderung der Axialstellung des Kontrollelementes in Bezug auf die Venturieinschnürung, und in dem jede axiale Stellung des Kontvollelementes definitive auf eine bestimmte Fläche der Venturieinschr.ürung und somit auf eine definitive Luftmassenströmungsgeschwindigkeit und umgekehrt jede Luftraasaenströmungsgeschwindigkeit auf eine definitive Stellung des Kontrollelernqntes bezogen ist; die Schaffung eines verbesserten Systems zum Prüfen von Vergasern, das die leichtere Entfernung und Trennung des Brennstoffes von der Luftmischung, die durch den Venturimesser hindurchströmt, ermöglicht, und das sehr vereinfachte Instrumentation, nicht nur ohne Verlust der Genauigkeit sondern mit starker Erhöhung derselben verwendet, und die es möglich macht, Rechner mit ihren infortnationsspeichernden Fähigkeiten zu verwenden.

Weitere Ziele, Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den an-

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echließenden Ansprücher; unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die einen Teil dieser Beschreibung bilden.

In den Zeichnungen, in denen die gleichen üezugszeichsn für entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten verwendet sind, zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicnt eines vollkommenen Systems zum Prüfen von Vergasern, jntcr Verwendung der Erfindung, wobsi eine mit Fenster versehene Haube oder Abdeckung des Prüfvergasers angehoben dargestellt ist;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Teildnsieht, die jedoch ein haubenloses System zum Prüfen von Vergasern zeig^ mit getrennter tragbarer computerisierter Kontrolleinrichtung, die mit dem System durch ein elektrisches Kabel verbunden ist;

Fig. 5 eine Schnit L.ansic2rc einer Vanturimeßeinrichtung mit veränderlicher Fläche unter Einschluß von Anzeigemitteln in Gestalt einer linearen Skala und eines Zeigers zur Identifizierung der Stellungen des Kontrollelementes, um solche Stellungen zu den entsprechenden Flächen der Venturieinachnürung und dadurch zu den uuftmassenströmungsgeschwindigkeiten, wenn der Venturimesser zur Erzeugung kritischer Strömung durch solche Flächen betätigt wird, in Beziehung zu bringen;

Fig. 4 eine teilweise der Fig. 3 ähnliche Ansicht einer Venturimessereinrichtung mit veränderlicher Fläche, bei der jedoch der Zeiger Anzeigemittel die Gestalt eines Nonius hat;

Fig. 5 eine teilweise der Fig. 3 ähnliche Ansicht einer Venturimeßeinrichtung mit veränderlicher Fläche, bei der jedoch der Zeiger Anzeigemittel die Form eines Mikrometer Schraubenund-Trommel-Mechanismus aufweist;

F-ig. 6 eine Schnittar.sieht einer Venturir.eßvorrichtung mit veränderlicher Fläche und eir.em Steuerelement, das reit Hilfe eines ouhrittsiotors ' etätigt v;ird and eir.e Kodier-Vorrichtung umfaßt, die Drehung der Rotorwelle in iino entfernt angeordnete digitale, auf die Luftnasaen^trömungs^eschvvindi^keit, bezogene Darstellung umformt, wenn der Venturirnesser "kritisch" betätigt \^vi rd;

Fig. 7 eine Schni^tansicht längs Linie 7-7 der Pig. 6 in Richtung der Pfeile gesehen;

J?ig. B eine teilweise der Pig. 6 entsprechende Ansicht ei^f ner kompakteren Form der Venturimei3vorrichtung mit veränderlicher Fläche;

Fig. 9 eine diagrammatische Ansicht eines Luftmassenatröaungskontrollsysteina unter iJii-jböüieiiiuig eirna rOjtifcUjiiuieuaeva mit veränderlicher Fläche, der "kritisch" betätigoar iat;

Fig, 10 eine teilweise diagratnmatische Ansicht der Anordnung von Kontrollen des Yenturiraessers mit veränderlicher Fläche, der unter Kontrolle durch ein computerisiertes Luftströmun£3programmkontroll3ystem "kritisch" betätigbar 13t;

Fig. 11 eine disgratumatiache Ansicht eirea Vergaser-Prüfsystems, das Luft-zu-Brennstoff Verhältnis eines PrüfVergasers bestimmt, wobei in diesem System die Luftmassenströmungsgeschwindigkeit kontrolliert wird durch eine pneumatisch eingestellte Vergaserdrossel,'die mit zwei parallel zueinander angeordneten, kritisch betätigten Venturimessern mit veränderlicher Fläche zusammenarbeitet ;

Fig. 12 ein Kurvendiagramrn, das die Beziehung zwischen den Stellungen des Kontrollelementes des Venturi und der sich daraus

ergebenderi Flächen und somit der Luftmassenströmungsgeschwindigkeit veranschaulicht; und

Fig. 13 eine diagrammatische Ansicht eines Vergaserprüfsystems unter Vorsehung von Überwachungskalibrierung der veränderlichen Fläche des kritisch betätigten Venturitnessers.

Es sei betont, daß die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf dir Uinzelheiton der Konstruktion und Anordnung der Teile, wie sie in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind, beschrar:Kt ist, da die Erfindung anderen Ausbildungen zugänglich ist und in verschiedenen Weisen innerhalb des von den Ansprüchen urariusenen Bereiches praktiziert oder ausgeführt werden kann. Ka ist auch zu beachten, daß die hier verwendete Ausdrucksv/eise und Terminologie nur dem Zweck der Beschreibung und nicht der Einschränkung dienen soll.

r.'nrj muß verstehen, daß ein Ventura messer betätigt werden kann, v.'ie dies durch die Drücke stromaufwärts und stromabwärts mit irgendeiner gewünschten Strömung innerhalb der Grenzen sei- r.uT J)LJc >.£ stirbt wird. Bio Ausdrücke "krifische-Strömur.g VenturirLr.rfie;·" jüer "vcränderlicher-Fluchen kritischer Venturimes- £ η r "_t ·.·; j c· .>: - hier verwendet; sind,{dahin zu verstehen) sinü|, daß aio Vcr.'t· ··)!:;(?cLiur im allgeme-¹ nen oder Venturitnesse^ mit veränderliche" ;.i.!,-j bcideuten, die ;.ur Erzeugung "kritischer" Strömung von C-' ^-i"'i^u:. .Vt die:, durch dieselbe betätigt werden. Der kritiäci.b Ver.tur.U^asc-r selbst ϊηϊ eine EiiiHchrjinkungsvorrichtung, die ^c; a^jgeleßw jot, ααΰ eine gowiact Differenz zwischen dem Strorau.f-.Ycii' -adruck und der. Stromabv.üTtndruck in absoluten Größen euögedrückt, die Vorriciitung vernnlaüt "kritisch" zu werden. Der Ctrcnaufwärtscruck in einem Vonturimesser geteilt durch den Strc:;i3tjwärtB:.1ruck in demselben, wobei beide in Ausdrücken von abeolui-sm Druck üU3gedrUckt v/erden, iat bekannt als das "Druckverhältnis". In der Praxis wird hier angp mmen, daß die Venturieinrichtung, wenn dies Verhältnis 1,3 erreicht, "kritisch" arböi-

tet. Solange dieses kritische Druckverhältnis eingehalten oder überschritten wird, würde nichts, was auf der Stromabv/ärtsseite des Venturimessers passiert, die Massenatrömungsgeschwindigkeit des durch den Messer strömenden Gases beeinflussen. Es muß jedoch auch verstanden werden, daß die Maasenströmungsgeschwindigkeit irgendeines Gases von der Dichte des Gases unmittelbar stromaufwärts vom Venturimesser abhängt. Vr' rd der Stromaufwärtsdruck erhöht, so wird die Massenströmungsgeschwindigkeit durch den Ventur^imesser auch in direktem Verhältnis zu der Erhöhung der durch die Erhöhung des Druckes verursachten Dichte des eintretenden Gases erhöht. Temperatur beeinflußt die Dichte des einkommendenGases in umgekehrtem Verhältnis und beeinfluß somit die Zustände des "kritischen" Arbeitens.

Während der Venturirvieaser mit veränderlicher Fläche, der "kritisch" arbeiten, d.h. eine maximale Strömung für die bei irgendeinem Stromaufwärtsdruck verwendete Fläche erzeugen kann, und eier mit Lijttelr versehen ist, solche Mass^nt-trömungsgeschwindigkeit genau zu rress^n ⁿder zur genauer. Erzeugung der gewünschten Luftmausonströmungsgeschwindigkeit einzustellen, in vielen Einzelheiten dargestellt und beschrieben ist in seiner Anwendung auf ein System zum Prüfen von Vergasern, fiov/ohl für Laboratoriumssowie für Produktionsprüfzwecke, so int die Erfindung nicht auf solche Anwendungen beschränkt, Die erfindun^gemäßeri verbesserten "kritisch" betätigten Venturimesser mit veränderlicher Fläche können erfolgreich für viele andere Anwendungen benutzt v/erden. Ihre Anwendung kann besonders erfolgreich und wertvoll in Anwendungen sein, wo es notwendig ibt, gewünschte Gasmassenströmungsgeschv.'indigkeit auf eine vorbestirarate Größe mit viel größerer Genauigkeitsund flexibler Kontrolle, als es bisher möglich war, zu beschränken. Weiterhin ist ihre Verwendung nicht auf Luft beschränkt, da sie erfolgreich für verschiedene Gase und Mischungen von Gasen verwendet werden können. Die Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Venturimeseer mit veränderlicher Fläche erstrecken sich auf das Mebser? von solchen GTsen, auf die Erzeugung

von gasförmigen Mischungen, aui die Kalibrierung von Meßeinrichtungen für die Gaslieferung, auf Vergaserprüfsysteme, wie bereits erwähnt, und allgemein cuf Betätigungen und Verfahren, wo Messung von Gasströmung oder Gasraasacnströmungsgeachwindigireit oder die Erzeugung von vorbestimmter Gasströmung oder Gaüfstromungsgeschwindigkeiten der Schlüsselschritt oder die Schlüsselbetätigung iut. Die Genauigkeit von erfindungsgemäßen Venturimesserr. ist den konventionellen Gasmetern sehr überlegen und stellt eine seiner wichtigsten I-Ierkrcale dar.

Ea muß verstanden werden, daß die Erreichung solcher hnjebnisse in weitern Maße durch die Vorsehung von genauer !riete mit* el η für die Venturieinrichtung mit veränderlicher Flache geschj Ot, wobei diese Mittel in großen Maße basiert aind auf genauer V:<iz~ sung der Stellung des Kontrollelementes des Venturi und auf das Inbeziehungbringen durch genaue Kalibrierung solcher Stell-.mr auf die wirksame Fläche des Venturi und auf die r.axi/nale Luftraassenstrümur./;s;;i;a^hwirdigkeit bei solcher Stellung. Y/ährerd es möglich ist, den Vcntu i für jr ρ·*? η deine ^ev-Unscbte Druckdifferenz zu kalibrieren, wird vorgezogen, dies für kritische Bedingung der Venturibetsti£ung zu tun und die Venturieinrichtung auch unter kritischen Bedingungen 2U benutzen.

Fig. 3 veranschaulicht die Konstruktion einer einfachen Form dos Venturioeaecrß mit veränderlicher Fläche. Die Einrichtung umfaiit den Venturi körper 15, der mit einem Venturirohr oder -durchlas 16 versehen ist. Der Durchlaß weist ein glattes konvergierendes Zuführunßcrohr 17 und ein glattes divergierendes oder sich erweiterndes Rohr 18 auf. Die engste Fläche zwischen den beiden Abschnitten oder Rohren bildet die Einschnürung oder den Hals 19 des Venturi. Der Körper 15 ist koaxial mit Rohren und 21 verbunden. Das Ende 22 des Rohres 21 ist geschlossen und mit einem Ausströmrohr 23 verbunden. Ein Kontrollelement in Ge-Btalt eines Kontrollkonus 25 weist eine Verlängerung 26 auf, die sioh durch das geschlossene Ende 22 des Rohres 21 erstreckt und einen Zeiger 27 trägt, aer mit einer in gewünschten Einheiten

gradierten okala 28 zusammenarbeitet;. Im unteren Ende des Zeigers 27 ist ein glattes Ende einer außen mit Gewinde versehenen Stange 30 drehbar gelagert, wobei da3 andere En'is m:i c ainor mit Innengewinde versehenen, abwärts gerichteten Vc ι¹ L^ngyrung ?2z das Endes 22 zusammenwirkt. Das glatte Ende :1er Stange :0 dreht sich frei in dem Zeigerkörper und wird Mit Hilfe oi!:i3 II;mdrr ιβ3 31 gedreht. Die Spitze des Kdiiuu ?.n wo ist eine zyl \ndrιuche Verlängerung 25a auf.

Aus dem Vorangehenden ist nun ersichtlich, <\p.Q ■.]>■> .. .:r,jrg des Huiidradas 31 Bewegung der stange 20 nach linko in der VorLängerung 22a bev/irkt unter i.iitnah; e des zwischen de:ⁿ» iijü .5 1 unl der £ü3t3teh.3n>lQn -Mutter 32 gehaltenen Zeigors 27 sov/io du·.· v» -längerung 26 zusammen mit dem Kontrollkonua 2i>. Arn diclreron .\;de des Kon fcrollkonus 25 ist ein kolbcnartigor !''iaiO^h >3 be fo )t:i ;t n.igv einstückig an demselben ausgebildet, der gleitend ii; dai '^hc 21 eingepaßt iat unc' den Kontrollkonus 2^:j auf der Achac do a Vrn^'iridurchlassea 1b hält Dar kolbenartige «'l.jnsch 33 bp'ni:r.;at mich, die äußerster 3 tellungun dr>j rl ο η ¹Ji¹O ilkoiiua 2S. In .[)» in t",", 3 vcrannchaulichten Stellung idt die Arboi 3f.läcL-3 der Vei,tu·.·icinachnurung maximal, und würde die MaSH^n;"iutfgesclv.v irutig'-cu L t des gasförmigen Mediums, das durch den Venturi unter Lrgufieinem Stro:naufv/ärt3-Uruck y Lröat, tan χ i mal sein.

L'3 iat wichtig, daß jegliche licell'-'.ng des Kor. troll. ^r.nui 25 positiv auf eine beatimmte Stellung des ..eigera auf der gri-^uierten Skala 28 und auf eine bestimmte kritische uarfmiiaaenst.rö-'.'uigrigesLhv/indigkeit bezogen i3t. Golcho Beziehung .vird horgr.ateJ i i; durcL Kalibrierung dea Venturi in solcher Stellung und die da durch erfolgende Beziehung solcher Stellung auf die gemoKsene Massenströmungsgeschwindigkeit. !3S gasförmigen Med turas, V/onti die Druckdifferenz beiderseits das Venturi genügend hoch ist, so würde die kritische Strömung einen bestimmten V/ert haben. Bei vielen Anwendungen i3t es vorzuziehen, solch eine Differanz durch Anlogen eines·Vakuums an das Rohr 23 zu erzeugen. Lie Vakuumpumpe oder andere vakuumerzeugende Mittel sollten stark genug sein, um nolche kritische Strömung durGh den Venturi zu erzeugen»

Die kri t.^; iicha Gas- oder Luf tuiuu
für 3U:Hunden des Kohtriillkonus 25, wie sie auf der fikala 28 angezeigt werden, sollte für so viele Graduierungen oder Punkte auf der Skuia kalibriert sein, wie dies praktisch i3t, und solcho .¹UjI iungen und die entsprechenden Gas- oder Luftmassenströmun/_;sruoo:iv/ir.aigkei tau bollten in irrende in er geeigneten ϊ/eii e auf ge:· Leimet aoi¹:, wie auf einer numerischen Karte oder mit Hilfo einor Kurve, v/ie sie in Fig» 12 verann haulicht ist.

PrüLi;ng der Pig. 3 orgib^, daJ die LLings- oder Axialbewe-· gung des n-critrollkonurj 2*j euren den Abstand von der linken Fläche den Plfu ücUs >3 zur rechten i''läche des Venturikörpers 15 repriuie.i *-ier i wird, wobei dieser Abstand gleich ist äeni Abst^nci von der linken Fläche des Zeigers 2? zum rechten Zeiger des geschlossenen Endes 22 des Rohres 21. Offensichtlich sollte der uiit Gewinde versehene Teil dor Stange 30 lang genug sein, um solche Bewegung zu ermöglichen. In der voll ausgedehnten Stellung des Konus 2j er;, trock t .-iioh derselbe in das Rohr 20 und kann, in Abhängigkeit von dü.n eingeschlossenen V/inkel des Konus 25_s die Einschnürung des rurchla3sea 16 vollkommen abschließen, oder der Plansch 33 kann in Berührung mit der ebenen Fläche 34 treten. In jedem Falle findet dann praktisch keine Strömung durch den Vonturimcsser statt.

Es ist auch verständlich, daß, während die Graduierungen der Skala 28 die Stollungen dea Kontrollkonus identifizieren und schritt'.'eisc: Bewegung unterstellen, tatsächlich eine unendlich große Zahl von Punkten in dem oben beschriebenen Bereich der Kontrollkonuabewegungen vorhanden sein würden, mit entsprechender unbegrenzt großer Anzahl von Gas- oder Luftmaaaenatrömungsge-Bchwindigkeiton. Somit würde, wenn die vorangehend srklärte Beziehung als eine Anzahl von Punkten aufgetragen wird, die Interpolation von zwischenliegenden Punkten eine glatte Kurve ergeben, von der irgendeiner Stellung dea Kontrollkonu3 entsprechende Werte mit genügender Genauigkeit abgelesen werden können.

-U- η

Was nun die Winkel des Venturi und des Kontrollkonus betrifft, so ist das Zuführungsrohr oder der Abschnitt 17 des Venturi verhältnismäßig kurz und gut abgerundet. Das divergierende Rohr oder der sich erweiternde Abschnitt 18 ist erheblich länger und der Erweiterungswinkel dieses Abschnittes ist verhältnismäßig klein und repräsentiert einen ziemlich empfindlichen Faktor. Gase verschiedener Dichte können verschiedene Divergenzwinkel in dem divergierenden Rohr des Venturi erfordern, um glatte Strömung zu erzeugen. Pur Luft oder eine Mischung von Luft- und Benzindampf, in für entzündbare Motormischungen verwendeten Mengen, siud mit Erfolg eingeschlossene Winkel des sich erweiternden Abachnittrohres gleich 12° und ein eingeschlossener Winkel des Kontrollkonus etwas unter 3° verwendet worden. Im Fall von wideren gasförmigen Fluidums können die Winkel experimentell entweder vom Anfang an oder nachdem die erste Annäherung errechnet 1st, entwickelt werden.

Es wurde ermittelt, daß für richtig entworfenen Venturidurchlaß und für einen Kontrollkonus mit geeignetem Winkel, der Kontrollkonus auchednen beruhigenden Einfluß auf die Flüssigkeitsströmung innerhalb des sich erweiternden Abschnittes des Venturis hat und Turbulenz beseitigt, die sich sonst darin entwickeln könnte.

Es muß auch verstanden werden, daß eingeschlossene Winkel des Kontrollkonus, die viel größer als 3° sind, sehr die Genauigkeit der Messungen verringern und aus diesem Grunde nicht erwünscht sind. Richtige Auswahl des eingeschlossenen Winkels für den Kontrollkonus erfordert sorgfältiges Auswägen der Anforderungen an Kompaktheit und an Vermeidung eines übermäßig langen Kontrollkonus einerseits und Erreichung der gewünschten Genauigkeit der Messungen, wobei diese Genauigkeit durch Verringerung der Länge des Kontrollkonus beeinflußt wird.

Pig. 4 zeigt einen Venturiraeter mit veränderlicher Fläche, der im wesentlichen gleich dem der Fig. 3 ist, v/obei der Unter-

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schied in der Tatsache liegt, daß der Venturikonus von Hand beweglich ist und daß der Zeiger desselben wie, bei 36 gezeigt, die Gestalt eines Nonius hat und mit einer entsprechend graduierten Skala 37 zusammenarbeitet. Eine Feststellschraube ist, wie sie
bei 38 gezeigt, zum Blockieren des Venturikonus in seiner eingestellten Stellung vorgesehen.

Fig. 5 veranschaulicht eine Konstruktion, ir. der der Kontrollkonus von Hand mit Hilfe einer Mikrometerschraube 40 betätigt wird, wobei die Schraube am Enue der Verlängerung 41 des
Kontrollkonus 42 vorgesehen ist und eine Mikrometertrommel 43
aufweist, die mit der auf dem rohrförmigen Gehäuse, in der die
Verlängerung 41 arbeitet, eingravierten Skala 44 zusammenarbeitet. Feststellschraube 46 dient zum Feststellen des Kontroll^onus 42 in seiner eingestellten Stellung. Solch eine Konstruktion ergibt sehr feine Einstellungen des Kontrollkonus 42 sowie dessen genaue Identifizierung.

Fig. 6 veranschaulicht eine Konotruk-ion einer Venturimeßvorrichtung mit veränderlicher Fläche, die bei einer kritischen Strömung für jede Fläche betätigbar ist. Bei dieser Vorrichtung werden die Bewegungen des Kontrollkonus mittels eines elektrischen Motors erzeugt, und das die Stellungen der Kontrollmotorwelle und somit des Kontrollkonus identifizierende Meßsignal geschieht automatisch. In der ir den Fig, 6 und 7 veranschaulichten Konstruktion ist das die Strömung beruhigende Rohr 50 mit einer absoluten Druck messenden Sonde 51 und einer Temperatursonde 52 versehen. Der Kontrollkonus 53#der ir. Fig. 6 in einer seiner Zwisclienstellungen gezeigt ist, bewegt sich axial zum Venturidurchlaß. Sein Flansch 56 bewegt sich innerhalb des Auslaßrohrs 54 auf Führungsstangen 55 und berührt die Wände des Rohres nicht. Die
Pührungsstarigen 55 verhindern Drehung des Kontrölikonus und führen den Kontrollkonuszusammenbau in seinen axialen Bewegungen.
In der voll ausgedehnten Stellung des Kontrollkonus tritt die lin ke Fläche des Flansches 56 in Berührung mit dem kreisförmigen
Dichtungselement 57 des Venturi und hält somit Luftströmung durch

- 16 den Vonturi. an.

Eine Buchse 58 ist in einem doppelreihigen Abdichtungskugellager 59 drehbar und am Ende der mit Gewinde versehenen Stange 60 befestigt. Die Stange 60 aroeitet mit einer sich nicht drehenden Mutter 61 zusammen, die an der rückseitigen Verlängerung 62 des Kontrollkonus 53 befestigt ist. Die Buchse 58 ipt drehbar an der Armaturenwelle des Schrittmotors 63 befestigt. Das entgegengesetzte Ende der Armaturenwelle des Schrittmotors ist mittels der Kupplung 64 an einem Kodiergerät 65 befestigt. Der Schrittmotor 63 ist ein Gleichstrommotor und seine Armaturenwelle führt e.ne be3timmte Ansahl, wie etwa 200 genaue Schritte je Drehung, aus. Somit bedeutet jeder Schritt eine .Drehung von 1,8°. Schrit»jiotoren und Kodiergeräte dieser Art sind gut geeignet zur Verwendung in Computern, pneumatisch gesteuerten Maschinen, automatischen oder Zusammenbaugeräten, Prüf- und Inspektionsapparaturen und in ähnlichen Vorgängen. Dementsprechend kann die Anzahl der vom Motor durchgeführten Schritte genau gesteuert werden und seine Armatur etoppt, nachdem die vorgesehene Anzahl von Schritten durchgeführt ist, und sie verbleibt stationär, bis der nächste Befehl gegeben ist. Die von dem Motor genommenen Schritte und somit die Drehung der den Kontrollkonus 53 betätigenden Schraubenstange 60 wird genau durch das Kodiergerät angezeigt, das eine geeignete digitale Anzeige abgibt, die die Stellung des Kontrollkonus identifiziert oder den entsprechenden Wert der Gas- oder Luftmassenströmungsgeschwindigkeit repräsentiert, die durch die durch den Kontrollkonus in dessen gegebener Stellung bestimmte Fläche stattfindet.

Fig. 8 veranschaulicht eine Abänderung der Konstruktion der Fig. 6 und 7 unter Schaffung einer kompakteren Form der Vorrichtung. Ähnlich der Konstruktionen der Fig. 6 und 7 verwendet die Konstruktion der Fig. 8 auch einen Schrittmotor 66 und ein Kodiergerät 67, jedoch sind diese auf einer zur Achse des Venturi parallelen und im Abstand von derselben angeordneten Achse angeordnet anstelle wie bei der Konstruktion der Fig. 6 und 7, in

Fortsetzung jener Achse. Die Armaturenwelle des Schrittmotors 66 ist an der mit Gewinde versehenen schraubenförmigen Stange 68 befestigt, die mit dem mit Innengewinde versehenen Ende 69 des Teiles 70 zusammenwirkt, wobei das entgegengesetzte Ende 71 des Teiles 70 an der rückseitigen Verlängerung 72 des Kontrollkonua befestigt ist. Der kolbenartige Plansch 74 gleitet innerhalb des Auslaßrohrea 75 und sein verkleinerter Teil 74a kann am Ende seines Auadehnungshubes in Berührung mit der Dichtung 76 treten, um die Strömung des Fluidums durch den Venturi zu unterbrechen. Die v/elle des Schrittmotors setzt die Schraubenstange 68 in Drehung und verursacht dadurch Längsbewegung des Teiles 70," wodurch der Kontrollkonus 73 axial zur Kontrolle der Einschnürung des Venturi betätigt wird. Betätigung der in Pig. 8 veranschaulichten Einrichtung ist im wesentlichen gleich der der Konstruktion der Pig. 7· abgesehen von den oben auseinandergesetzten mechanischen Unterschieden der Verbindung zwischen dem Kontrollkonus und der Welle des Schrittmotors β

Pig. 9 veranschaulicht eine kritische Venturimetervorrichtung mit veränderlicher Fläche, die im wesentlichen ähnlich der in Fig. 6 veranschaulichten ist und die Kontrollvorrichtungen zur Erzeugung und zur Kontrolle, entweder von Hand oder automatisch, einer gewünschten Gasströmung aufweist. Bei der in Fig. 9 veranschaulichten Anordnung stellt das System eine in sich geschlossene Einrichtung dar, die verwendet werden kann aura Wessen, zum Erzeuger, und zur Kontrolle von Gasströmung für verschiedene Anwendungen wie die Lieferung von Gas, die Erzeugung von genau proportionierten Mischungen von zwei oder mehr Gasen, die Kalibrierung von Meßeinrichtungen für Gase und für verschiedene Produktions- und Inspektionsverfahren, in denen das Messen und die Erzeugung von Gasatrömungsgeachwindigkeiten ein wichtiger oder kritischer Schritt ist.

Wie in Pig. 9 veranschaulicht, ist die ' bsolute-Drucksonde 51 in dem EinlaJrohr 50 arbeitsmäßig mit dem absoluter. "Oruckmeß-

-¹⁸- 22 ^s

system 80 verbunden unter Erzeugung eines entsprechenden Analogsignals in Leitung 80a und der Übertragung desselben zu einem
gewünschten Hand- oder automatischen GaBströmungsstenersystem,

wie es bei 81 veranschaulicht ist. Die Temperatursonde 52 ist ,,.

mit dem Temperaturmeßsystem 83 verbunden und erzeugt ein geeig- §

netes Analog- oder Digitalsignal 83a und überträgt dasiielbe zum 1

Kontrollsystem 81 zur Erzeugung einer geeigneten Korrektur, die f

auf die Temperatur des eintretenden gasförmigen Mediums basiert |

ist. Das Kontrollsystem 81 umfaßt geeignete Anzeigemittel zur |]

Hand- oder automatischen Kontrolle des Schrittmotors 63, und au- lj

tomatische Übertragung des geeigneten Signals auf das Kontroll- |

system 84 3etzt die Stellung des Kontrollkonus 53 fes^!. und betä- |

tigt das Kodiergerät 65 zur Erzeugung eines Signals und zur Über- |

tragung desselben auf das System 85 zum Fühlen der Stellung des |

Kontrollkonus, und zur Übertragung des Analog- oder Digitalsig- |j

nals 85a auf das Kontrollsystem 81. |

Die vom Kontrollsystem 81 gesteuerte Gasströmung ist propor- 1

tional j

Absoluter Druck χ (Stellung + Konstante) j

Temperatur + Konstante |

Es ist ersichtlich, daß das vorangehend beschriebene System
Gasmassenströmungsgeschwindigkeit von gewünschten Y/erten messen
oder erzeugen kann. Jedoch kann es, bei Kombination init einem geeigneten Zeitabschnitt-Aufzeichnungsgeräte 77 zum Messen der Zeitspanne, während derer eine konstante Strömungsgeschwindigkeit von
gemessenem Gas stattfand, die V/erte der Masse oder des Gewichtes
des Gases angeben kEHH, das durch den Venturi während jener Zeitspanne hindurchströmte. Zusätzlich könnte eine geeignete Zeitmtjß-
und Reihenfolge-Kontrolleinrichtung 78 verwendet werden, um die
Strömung des Gases mit einer bestimmten und vorherbestimmten j Strömungsgeschwindigkeit und bei einer bestimmten und einer vor-

zu

herbestimmten Zeit dee Tages in Gang setzen X&KK, um solche Strö-

mung in vorherbestimmter Weise und zu einer vorherbestimmten Zeit zu erhöhen oder zu verringern und um das an einer vorbestimmten Tageszeit durch Leitungen strömende Gas abzuschalten. Solche Systeme können in verschiedenen Anwendungen sehr vorteilhaft verwendet werden.

.Die oben beschriebene Zeitschalter umfassenden Komponenten sind der Fachwelt wohlbekannt, sind im Handel erhältlich und brauchen nicht im einzelnen beschrieben zu werden.

Obgleich einer der wichtigsten Vorteile des kritischen Venturimessers mit veränderlicher Fläche seine Fähigkeit ist, un einer unbegrenzten Zahl von Punkten seines Arbeitsbereiches arbeiten und schnell für die Arbeit an irgendeinem Punkte in aus™ Berst einfacher und schneller Weise eingestellt werden zu können, und zwar ohne die Betätigung von zahlreichen Ventilen zur Erziehung der gewünschten Kombination, wie dies bei Venturirohren mit feststehender Fläche der Fall ist, so wurde doch festgestellt, daß die Verwendung der Kombination von zwei Venturimessern mit veränderlicher Fläche wichtige Vorteile für viele Anwendungen findet, wie z.B. in Vergasertestsystemen.

Bei solchen Anwendungen sind zwei V'-nturimesser mit veränderlicher Fläche, einer von ihnun verhältnismäßig groß und der andere gewöhnlich kleiner, in zwei zueinander parallelen Strömungskreisen angeordnet, wobei das gasförmige Medium durch beide Venturi fließt. Innerhalb des Arbeitsbereiches des kleineren Venturi kann der größere Venturi geschlossen sein und alle Einstellungen werden an dem kleineren Venturi vorgenommen. Der kleinere Venturi ist genauer in seinen Einstellungen und ist besser geeignet für die Einteilungen zum Testen von "Leerlauf"-„ und "Übergangs¹¹- ("off idling") Punkten der Vergaeertätigkeit. Wenn der gewünschte Betätigungspunkt obsrhalb der Kapazität des kleineren Venturi liegt, wird das System dann mit dem offenen größeren Venturi betätigt.

Eine Anordnung der vorangehend beschriebenen Art ist in 10 veranschaulicht, die ein für die Verwendung in einer Vergasertesteinrichtung beabsichtigtes Luftströmungskontrollsystem Z3igt. V/ie in Fig* 10 dargestellt, umfaßt das System eine Kammer 86, die an seinem Kopf einen Prüfvergaser 87 aufnehmen kann. Der'Prüfvergaser erhält Luft durch die Kopföffnung 88 und Brennstoff bei 89 von einem geeigneten (nicht dargestellten) Brennstofflieferungasystem. Die Kammer 86 ist mit zwei Luftleitungen 90 und 91 verbunden, die beide ihrerseits durch Leitungen 92 und 93 an eine Vakuutuquelle, wie eine (nicht dargestellte ) Vakuumpumpe angeschlossen sind. In die Leitungen 90 und 91 sind Brennstoffabscheidungseinriohtungen 94 und 95 eingeschaltet, die soviel Brennstoff wie möglich aus der Luft, die durch den Vergaser hindurchgetreten ist, abscheiden sollen und die den Brennstoff durch die -von geeigneten Ventilen 7 beherrschte Ableitungsrohre 94a und 95a zur .'/iederverwendung und aus Sicherheitsüberlegungen über Leitung 94b einem (nicht dargestellten) Gefäß zuleiten bullen.

In die Leitungen 90 Uud 91 sind Ve iturimesaer 96 und 97 eingeschaltet. Bei dieser Ausführung;-form sind die Venturimesaer von der in den Fig. 6 und 7 veranschaulichten Type und jeder derselben ist mit einem in ähnlicher V/eise arbeitenden Schrittmotor b3 bzw. Kodiergerät 65 versehen. Je eine Drucksonde 51 und eine Temperatursonde 52 sind in jedem Zuleitungsrohr 90 bzw. 91 der Venturimesser 96 bzw. 97 vorgesehen. D*e Druoksonden 51 sind an das absolute Druck-MeßsyBtem 98 und die Temperatursonden 52 sind ar· das Temperaturmeßsystem 99 angerohlossen. Das absolute Truck-Meßsystem 98 ist auch mit einem Druckfühlring 100 verbunden, um den absoluten Druck auf der Stromabwärtsseite der Vergaserdrossel zu messen. Die Sohrittraotoren aer Venturimesaer 96 und 97 werden durch die Steuereinrichtung 101 kontrolliert, an das sie beide> wie dargestellt, angeschlossen sind. In ähnlicher V/eise sind die Kodiergeräte 65 mit dem System 102 zum Fühlen und Anzeigen der Stellung der Kontrollkonan angeschlossen. Ein A'oachlußventil 103

ist am Boden der Kammer 86 vorgesehen, um die Luftströmung von der Leitung 91 und dem größeren Venturimesser 97 abzuschalten. Ein Luftströmungsprogrammkontrollsystem irgendeiner geeigneten Form, wie es durch die Ziffer 104 angegeben ist, wird vorgesehen, um das Programm in der gewünschten Reihenfolge der vielen Testpunkte des Vergaserarbeitsbereiches zu programmieren.

Das vorangehend beschriebene System der Pig. 10 veranschaulicht nicht ein vollkommenes Vergasertestsystem, sondern nur das Luftströmungskontrollsystem, das in einer Vergasertestinstallation verwendet werden icann. Ein vollständiges System zum Testen von Vergasern ist in tfig. 11 veranschaulicht.

Das System der Pig. 11 ist im wesentlichen gleich dem in Fig. 15 der erwähnten früheren Anmeldung P 17 76 063.3 (unsere Akte DA-K369) veranschaulichten System, abgesehen von der Verwendung von zwei Venturimessern mit veränderlicher Fläche anstelle der drei in verschiedenen Kombinationen in der in der früheren Anmeldung angegebenen V/eise verwendeten Venturimesser mit konstanter Fläche. In Anbetracht des vorangehend Dargelegten, ist nun ersichtlich, daß das in der vorliegenden Fig. 11 veranschaulichte System schnell auf irgendeinen gewünschten Punkt des Arbeitsbereiches des PrüfVergasers, um irgendeine gewünschte Luftströmungsgeschwindigkeit zu erzeugen, eingestellt werden kann; das System der Fig. 15 der früheren Anmeldung ist dahingegen auf die Punkte beschränkt, an denen die Luftströmung so ist, wie sie durch die Kombination von drei Venturimessern mit konstanter Fläche erzeugt werden kann.

In der tatsächlichen Praxis des Produktionstestens ist die Verwendung einer unbegrenzten Zahl von Testpunkten selten erforderlich, und das System der Pig. 11, das als ein Produktionsinspektionusyatam angesehen v/erden kann, läßt sich tatsächlich mit nur acht odar weniger Punkten verwenden. Pur 30lche Zahl von P'iN-r.p>: !-:jnn die Ye r\·jii.iuii^ diiiuj pnoiuuatischen Einutellsra mit "i>r ver^hln'.1er~! icher Druc:cre.-mlstören ?00 zum Einstellen der Dros-

sei in die richtige Stellung für solche Punkte ohne Einführung eines nennenswerten Irrtums vollkommen ausreichend sein.

Ähnlich der Konstruktion der Fig. 15 der genannten früheren Anmeldung umfaßt die Konstruktion der Fig. 11 der vorliegenden Anmeldung einen pneumatischen Drosseleins teller 30, der die Vergaserdrossel in eine Stellung bringen kann, in der der Druck in~ nerhalb der Kammer 86, d.h. auf der Stromabwärtsseite der Vergaserdrossel dem Druck im Ansaugrohr eines Motors entsprechen würde, dessen Vergaser an dem betreffenden Punkt seines Arbeitsbereiches arbeitet und die gleiche Luftströmung aufweist. E.e Luftströmungsgeschwindigkeit wird durch ein Luftströmungsanalysiersystera 106 gemessen, das aus verschiedenen Komponenten besteht, die den absoluten Druck und die Temperatur auf der Stromaufwärtsseite des Venturi fühlen, sowie unmittelbar auf der Stromabwärtsseite der Vergaserdrossel, und um das pneumatische sich daraus ergebende Signa}, umzuwandeln mit Hilfe von Wandlern in ein elektrisches Signal, das auf der elektrischen Anzeigeeinrichtung 107als auf die LuftströmungsgeschwindigkeiTi bezogen angezeigt wird. Das System 106 bildet nicht selbst einen Teil der vorliegenden Erfindung, es ist im Handel erhältlich und braucht daher im einzelnen hier nicht beschrieben zu werden. Es sei nur kurz aufgezählt v/as einige der in Fig. 11 gezeigten Elemente bedeuten, soweit dies nicht durch Verwendung der gleichen Ziffern wie in Fig. 10 ersichtlich ist. 201a und 201b sind die Verbindungen der Druckson- jden, und 202a und 202b die Verbindungen der Temperatursonden des kleinen Venturi 96 bzw. des großen Venturi 97 mit dem Analysiersystem 106. Leitung 203 überträgt das Ansaugvakuum. 204 ist der Analogrechner, 205 der Elektrische/Pneumatik Wandler, 206 das Spannungsteiler-Netzwerk, 207 die Drucklaftzufuhr, und 208 die Brennstoffzuleitung-

Die Brennetoffströmung, die im Vergaser durch die Luftströmung induziert wird, wird auf der Vorrichtung In der gleichen Weise wie bei dem System der Fig. 15 der früheren Anmeldung ange-

zeigt. Dasselbe trifft zu in Bezug auf die Anzeige des sich ergebenden Mischungsverhältnisses auf der Vorrichtung 109. Somit wird ins Einzelne gehende Beschreibung solcher Betätigung hier als nicht notwendig angesehen.

Fig. 12 veranschaulicht die Tatsache, daß gleiche Inkremente der Bewegung des Kontrollkonus innerhalb seines Bewegongsbereiches nicht gleiche Änderungen im wirksamen Bereich der Einschnürung des Venturi erzeugen, da die Änderung in solcher fläche größer ist bei Annäherung des Kontrollkonus an seine vollkommenen geschlossenen Stellur.g und abnimmt bei Bewegung von die ser Stellung weg. Es muß verstanden werden, daß in Anbetracht des vorangehend Dargelegten, die solche Beziehungen veranschaulichende und in einem Koordinatensystem aufgetragenen Linie Prozente der Flächenvergrößerung zu luftströmung nicht eine gerade Linie, sondern eine Kurve bildet. Dies ist wichtig bei der Erzeugung unter der_Verwendung grafischer Repräsentation der obigen Beziehung, insbesondere für Zwecke der Projektion der fraglichen Werte.

Fig. 12 ist eine grafische Darstellung der prozentualen Änderung der wirksamen Fläche der Venturieinschnürung pro Schritt oder Inkrement der Bewegung des Kontrollkonus und Luftströmungsgeschwindigkeit bei 361 mm Hg-Säule absolutem Stromaufwärts druck.

In Fig. 12 bedeuten: X = Luftströmung in 0,454- kg/min bei 381 mm Hg absolutem Druck; Y = $ Änderung in der wirksamen Fläche der Venturieinschnürung; 209 = kleiner Venturi mit 2,54 cm Durchmesser urd 25.4 cn Hub; 210 = Beginn der zweiten Düse;

211 = großer Venturi mit 5,08 cm Durchmesser und 31«8 cm Hub;

212 = großer Venturi mit 5»36 cm Durchmesser und 31»8 cm Hub.

In ?ig. 12 sollte beachtet werden, da3 die im 3ereich einer Luftströmung von 0 bis 3,^ kg pro Minute aufgetragene Kurve 2C9 den kleineren Venturi betrifft.

Die innerhalb des Luftströcmgsbereiches von 3,4 kg pro Minute bis 17ρ7 kg pro Minute aufgetragenen Kurven sind für zwei Venturi, wobei die obere Kurve 212 füi den Venturi mit 5,36 cm EinschnUrungcdurchmesser und 31,8 cm Hub des Kontrollkonua zutrifft j die untere Kurve 211 ist für den Venturi mit 5,08 cm Einschnürungsdurchmesser und 31j8 cm Hub des Kontrrllkonus.

Fig. 13 ze'.gt den bzw. die kritischen Venturimesser mit veränderlicher Fläche, der in Kombination mit anderer Instrumentation verwendet werden kann zum Messen und Anzeigen von LuftströmungsgescLwindigkeiten in einem Vergasertestsystem zur Lieferung von tatsächlichen Werten desselben statt der Prozentabweichung vom Arbeiten eines Mustervergasers wie in der genannten früheren Anmeldung. Somit repräsentiert dies System tatsächlich ein Laboratoriumstestsystem anstelle eines Produktionsinspektionaayatems.

Das in Fig. 13 veranschaulichte System umfaßt allgemein drei Untersysteme: das BrennstoffZuführungssystem, das Vergasersystem und das Luftströmungssystem. Das Brennstoffsystem umfaßt Brennstoff Zuführungsmittel 213, die Brennstoff durch einen Brennstoffdruckregulator 115 und danach durch eine lineare Massenströmungsmeßvorrichtung 116 liefern. Beiderseits der Strömungsraeßvorrichtung 116 sind zwei Wandler 117 und 118 verbunden, die Information über die Brennstoffströmungsgeschwindigkeit der Computer-Interface 119 und von dort dem Computer 120 zuleiten.

Da der Ausdruck "Computer-Interface" an verschiedenen Ste?.-len benutzt werden wird, so aei verstanden, daß eine Cotnputer-Interfaco nur die Signale, die in einer Form von dem Wandler oder einer anderen Vorrichtung empfangen werden, in Signale ändert, die in den Computer eingeführt werden können. Sie führt auch die umgekehrte Funktion aus, indsm Signale, die vom Computer kommen,

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durch die Computer-Interface gehen und von Computersprache in Signale geändert werden, die andere Vorrichtungen, wie elektrische Motoren, betätigen können.

Nachdem der Brennstoff durch den Flußmesser 116 hindurchtritt, wird aeiri Druck durch einen Brennstoffdruckanzeiger 121 gemessen, worauf es in den Prüfvergaser 87 eintritt. Solche Betätigung des BrennstoffZuführungssystems wird induziert durch das Iuftatrömung3syste;a, das zur Erzeugung und zum Messen irgendeiner gewünschten Luftströmung durch den Prüfvergaser dient. Dies geschieht mittels zweier Venturimesser 96 und 97 mit veränderlicher Fläche, die einsein oder in Kombination in Abhängigkeit von der gewünschten Luftströmung arbeiten.

Die Betätigung der Venturimeter mit veränderlicher Fläche und ihrer Temperatur- und Drucksonden 51 und 52, ihrer Schrittmotoren 63 und Kodiergeräte 65 bleibt im wesentlichen die gleiche wie sie oben in Bezug auf Pig. 10 und 11 auseinandergesetzt worden ist. Für dieses System brauch nur noch erwähnt zu werden, daß die Signale von der Temperatur- und der Drucksonde sowie das Kodiersignal, in die Computer-Interface 119 eingeführt und von dort dem Computer 120 zugeleitet werden. Von all diesen Signalen sowie von, was in dem Computer programmiert ist, kann der Computer dem "chrittrTiOtor 63 ein richtiges Ausgangssignal geben. Als Ergebnis werden die Stellungen der Kontrollkonen der Venturimeter mit veränderlicher Fläche sowie die Vergasereinstellungen, einschließ]ich dar Drosseleinatellung, auf irgendeinen programmierten Testpunku eingestellt. Außerdem kann der Computer 120, wenn er so programmiert ist, Informationen und Anzeigen bezüglich der Brennetoffströmung bei 214, des Ansaugvakuums bei 215, des Zündfunkenvakuumo bei 216, der Luftströmungsgeachwindigkeit bei 217, des 3rennstoff-zu-Luftverhältnisses bei 218 und andere gewünschte Informationen liefern.

Soweit nicht für entsprechende Elemente die gleichen Ziffern wie in Fig. 10 und 11 verwendet sind, sei kurz erwähnt, daß in

Fig. 13 bedeutet! 219 = verschiedene Wandler, 220 = Droasel-Ein- I stellung, 221 = zur Drosseleinstellungsschraube.

Das vorangehend, besonders in Fig. 12 und 13, beschriebene f Vergasertestsystem ist bei Herstellung und Zusammenbau in ihrer

physikalischen Form mit den notwendigen strukturellen und Bekun- f

dären funktionellen Zusätzen in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht. |

Fig. 1 zeigt ein Vergaserteatsystem mit einer Haube 125»

die ein Fenster 126 aufweist und auf Führungen 127 bewegbar ist, |

so daß sie angehoben oder auf einen Prüfvergaser 87 herabgesenkt jj¹

werden kann, um die Umgebungszustände, die die Testergebnisse be- fjj

einflussen können, zu kontrollieren. Die Wand des Sockels ist |

teilweise fortgebrochen, um den Körper 15 des kritischen Ventu- jjj

rimessers mit veränderlicher Fläche sichtbar zu machen. i

Die Einrichtung der Fig. 2 ist eine abgeänderte Konstruktion, die bestimmt ist für Aufstellung in einem kontrollierten Raum mit stabilisierten Umgebungszuständen, die die Vorsehung der mit Fenster versehenen Haube unnötig machen. Die mit 130 bezeichnete Vorrichtung ist eine tragbare Steuereinrichtung, die einen Computer 120 mit Computer-Interface 121 aufweist. Diese Einrichtung ist zwecks Verwendung mit verschiedenen Einrichtungen beweglich und kann mit letzteren durch ein elektrisches Kabel 132 verbunden werden.

Somit sind ein verbesserter Venturimeaaer und eir Kontrolleystetn für gasförmige Media geschaffen, durch die die eingangs aufgeführten Ziele und zahlreiche weitere zusätzliche Vorteile erreicht werden.

Atisprüche

Claims

- C ( —

Ansprüche

1 · Venturimesser mit einem einen Venturidurchlaß und eina Einschnürung aufweisenden Körper, dadurch gekennz., daß ein Kontrollkonua (25) beweglich in dem Durcnlaß und gl<3ichaxig zu demselben angeordnet ist, wobei die Spitze des Konus (25) gegen den Strom des Fluidums gerichtet und wahlweise längs des Venturi in die Einschnürung (19) herein und aus derselben herausbewegbar

die ist, um die Fläche des Durchlasses und infolgedessen Fluidumströmung durch dieselbe zu verkleinern bzw. zu vergrößern.
2. Venturimesser nach Anspruch 1, dad. gek., dais der Kontrollkonus (25) eine gradlinige Erzeugende und üinen vorbestimmten Konuswinkel hat, so daß die Fluidumströmung durch* die Einschnürung (19) in genau gradliniger Proportionalität zu .den Abständen zwischen den Längsbewegungen des Kontrollkonus (25) verkleinert bzw. vergrößert wird.
3. Venturimesser nach Anspruch 1 oder 2, gek. durch Mittel (26, 27, 30 und 38, 46), um den Kontrollkonus (25) an einer vorbestimmten ausgewählten Stellung zu halten zwecks kontinuierlicher Erzeugung einer vorbestimmten Fluidutnströmung.
4. Venturimesser nach Anspruch 3, dad. gek., daß ein selbstfeststellender Schrauben- und Mutternmechanismus (30,40, 60,68) zur Bewegung des Konus (25) und zum Halten desselben in Stellung dient.
5. Venturimesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gsk., daß dünnste Teil des Kontrollkonus (25) In die Ebene der Einschnürung (19) zwecks maximaler Fluidumströmung bringbar let und daß der Kontrollkonus (25) an seinem dicksten Teil einen kolbenartigen Flansch (33,56,74a) aufweist;, der den sich erweiternden Teil das Venturi schließen und somit .Fluidum-

<ie?i Ventura unterbrechen kann»
6. Venturimeaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dad. gek., daß der eingeschloss -ne Winkel des Kontrollkonus (25) ungefähr 3° beträgt unter Schaffung eines Kontrollkonua, dessen Länge wesentlich größer als die Longe des Venturidurchlasses (16) ist, wodurch der Weg des Kontrollkonus (25) und die Genauigkeit des Messens jeiner Bewegung und 3omit der Fluidumströmung erhöht werden.
7. Venturimesser räch einem der Ansprüche 4 bis 6, dad. gek., daß ein elektrischer in gleichförmigen Winkelschritten steuerbarer Schrittmotor (63) mit dem Schrauben- und Mutternmechanismus (60|61) verbunden ist, und daß ein Kodiermechanismus (65) durch den Motor (63) betätigt wird und die Schritte des Motors (63) auf Längsstellung des Kontrollkonus (25) im Venturi (16) und somit auf die Plüssigkeitsmassenströmungsgeschwindigkeit bezieht.
8. Venturiraesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad. gek., defi dsr Kontrollkonus (25) an seiner Spitze einen zylinderischen Endteil (25a) aufweist, der sich in der voll ausgezogenen Stellung des Konus in den sich verjüngenden Teil (17) des Venturi (16) erstreckt.

9· Venturimesaer nach e^nem der Ansprüche 6 bis 8, dad. gek.ι daß der Verjüngungswinkel des sich verjüngenden Teils (18)dea Venturi ungefähr 12 beträgt.