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Luftdruckvariometer
Die Erfindung betrifft Instrumente zur Anzeige
der Geschwindigkeit von Druckänderungen, und zwar instbesondere Luftdruckvariometer
zur Anzeige der Steig- oder Fallgeschwindigkeit von Luft fahrzeugen.
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Die Anzeige derartiger Instrumente beruht auf der Messung des Differenzdruckes,
der sich aus der Änderung des Druckes zwischen zwei Flächen des Druckmessers ergibt,
von denen eine unmittellbar der Wirkung des Lulftdruckes unterliegt und die andere
mit diesem Druck durch eine kalibrierte Öffnung in Verbindung steht. Wenn sich hierbei
der Druck ändert, wie dies beim Steigen oder Fallen des Flugzeuges eintritt, so
entspricht die Differenz des Druckes der Steig- bzw. Fallgeschwindigkeit des Flugzeuges.
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Bei den bekannten Instrumenten d.er angegebenen Art besteht die kalibrierte
Öffnung zwischen dem atmosphärischen Druck und einer der beiden Flächen des Druckmessers
aus Kapillarrören.
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Hierbei tritt auch für eine gleichbleibende Steiggeschwindigkeit mit
wachsender Hvhe eine Steige rung der wirksamen Druckdifferenz ein, so daß die Anzeige
des Instrumentes mit einem Fehler abhängig.von der Flughöhe behaftet ist, der eine
Korreaktion notwendig macht.
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Die Erfindung bezweckt, ein Lu.ftdruckvariometer so auszubilden,
daß es unabhängig von der
Höhenlage die Steig- und Fallgeschwindigkeit
richtig wiedergibt. Zu diesem Zweck wird die eine druckempfindliche Seite des Instrumentes
in bekannter Weise unmittelbar mit der Außenluft und die andere über zwei Drosselvorrichtungen
von verschiedener Drosselcharakteristik mit dieser verbunde, wobei die eine Drosselvorrichtung
eine steigende Drosselcharakteristik hat, bei der der Unterschied zwischen den Drücken
vor und hinter der Drosselvorrichtung bei gleicher i)ruckänderungsgeschwindigkeit
mit sinken-dem Außenluft druck steigt, und die andere Drosselvorrichtung eine fallende
Drosselcharakteristik aufweist, bei der der Unterschied zwischen den Drücken vor
und hinter der Drosselvorrichtung bei gleicher Druck änderungsgeschwindigkeit mit
sinkendem Außenluftdruck sinkt.
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Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Instrumentes ergibt sich,
-wenn erfindungsgemäß die Drosselvorrichtung mit steigender Drosselcharakteristik
aus einer Kapillare und die Drosselvorrichtung mit fallender Drosselcharakteristik
aus einem porösen Diffusor besteht, bei dem sich der Druckaus gleich durch Molekulardiffusion
ergibt.
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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt.
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Fig. I zeigt ein Instrument in. der Draufsicht und Fig. 2 einen Schnitt
nach der Linie 2-2 der Fig. 1.
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Es bezeichnet 10 die Grundplatte des Gehäuses.
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Diese IGrundplatte besteht aus Bakelit oder einem anderen geeigneten
Material und ist mit einem Ansatz II versehen, den ein Kanal 12 durchsetzt, der
das Innere der Grundplatte 10 mit der Außenluft verbindet. Diese Grundplatte I0
wird durch irgendeine andere Vorrichtung ergänzt, die eine Wärmeisolierung einschließen.kann.
Sie ist mit einem Gewinde I3 versehen, das in einen ebenfalls aus Bakelit oder einem
sonstigen geeigneten Material bestehenden Gehäuseteil 14 eingreift. Zwischen der
Grundplatte 10 und dem Teil 14 ist der Ringflansch I5 eines Metallgehäuses I6 eingeklemmt,
das aus Aluminium, Messing oder einem sonstigen geeigneten Metall besteht. Eine
Vorderplatte I7 stützt sich gegen einen Flansch des Teils 14 sowie auch gegen das
Ende des Gehäuses I6, so daß sie zwischen dem NGehäuse I6 und dem Teil 14 einen
isolierenden und toten Luftraum I8 einschließt und auch für das eine Ende des Gehäuses
I6 einen. Abschluß bildet. Zwischen dem Flansch 15 und der Grundplatte 10 ist ein
D-iffusor.element 19 eingeklemmt, das aus Porzellan, Kohle, Papier, dünnem Blattgold
oder sonstigen Metallfolien oder aus einem anderen geeigneten porösen Material besteht.
Das Diffusorelement 19 wird von einem Kapillarelement 20 aus Nickel oder einen anderen
sonstigen geeigneten Material durchsetzt, das in einem geeigneten Paßstück 2I eingesetzt
ist. Durch das Gehäuse 16, die Platte 17 und das Element 19 wird somit ein Raum
gebildet, der geschlossen ist, nur daß die Luft durch das Kapillarelement 20 und
den Diffusor 19 hindurch entweichen kann. Bei der vorliegenden Ausfülhrungsform
strömt die Luft, die auf diese Weise in den genannten Raum eindringt und aus diesem
austritt, durch ein ~geeignetes feuchtigkeitsentziehendes Mittel hindurch, und zu
diesem Zweck kann diesGrundplatte 10 mit einem Schirm 22 und mit einem wasserentziehenden
Stoff 23 versehen sein, der aus Silikagel, Kalziumoxyd oder einem sonstigen wasserentziehenden
Element bestehen kann. Desgleichen kann der Kanal 12 auch durch einen ;Schirm, 24
geschützt sein.
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Ein druckempfindliches Glied ist in dem genannten Raum angeordnet
und so eingerichtet, daß es den Zeiger des Instrumentes durch geeignete Verbindungen
bewegen kann, wobei das Innere des druckempfindlichen Gliedes durch den feuchtigkeitsentziehenden
Stoff 23 hindurch mit der Außenluft außerhalb des Instrumentes verbunden ist. Bei
der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich ein Rahmen 25 quer zum Gehäuse
I6 und trägt einen nachgiebigen Arm, z. B. eine Blattfeder 26, die in einen Schuh
27 endet. tDie Vorderplatte I7 trägt eine Schraube218, die mit dem Schuh 27 in Berührung
steht und zur Einstellung des nachgiebigen, die druckempfindliche Membranvorrichtung
29 tragenden Armes bestimmt ist, wodurch die Nulleinstellung des Instrumentes durch
die Bewegung der genannten Vorrichtung längs ihrer Arbeitsachse bewirkt werden kann.
I>as - druckempfindliche Element steht durch eine Leitung 30 in offener Verbindung
mit der Außenluft außerhalb des Instrumentes. Die Leitung 30 durchsetzt das Diffusorelement
19 und mündet in das wasserentziehende Mittel 213 hinter dem Schirm 22 aus.
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Auf dem Halter 27a ist ein Arm 3-1 drehbar befestigt, der durch einen
Lenker 32 mit der Membranvorrichtung 29 derart verbunden ist, daß er durch die Ausdehnung
und Zusammenziehung der Membranvorrichtung bewegt werden kann. Die Vorderplatte
I7 trägt einen Rahmen 35, der von der Platte beispielsweise durch Abstandsstücke
3-3 und Bolzen 34 entfernt gehalten wird. In diesem Rahmen 35 und in der Vorderplatte
I7 ist eine ,Spindel gelagert, die mit 39 bezeichnet ist und einen mit einem Gegengewicht
versehenen Zahusektor 40 trägt, der bei der Ausdehnung der Vorrichtung 29 dadurch
in Drehung versetzt wird, daß der Arm 3I mit einer an dem Zahnsektor befestigten
Gabel 37 verbunden ist. Eine zweite, parallel zur Spindel 39 angeordnete und in
einem gewissen Abstand von dieser gehaltene Spindel 41 ist ebenfalls im Rathmen
35 und in der Vorderplatte I7 geIagert und durch letztere hindurchgeführt. Am äußeren
Ende der Spindel 41 ist ein Zeiger 42 angeordnet, der sich über einer an der Vorderplatte
I7 befestigten ,Skala 43 bewegt. Die Spindel 41 wird durch ein darauf sitzendes
Triebrad 44 gedreht, das mit dem Zahnsektor 40 kämmt, und ist mit einer gespannten
Haarfeder 45 versehen. Der Zeiger 42 und die Skala 43 sind durch ein Schutzglas
46 hindurch sichtbar, das durch den üblichen geschlitzten Ring 47 festgehalten wird.
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Wenn die Meereshöhe zunimmt, so hat dies zur Folge, daß der das Instrument
umgebende Druck und infolgedessen auch der Druck im Entwässerer 23 und in der Membranvorrichtung
29 sinkt. Der
innerhalb des Gehäuse I6 herrschende Druck kann sich
jedoch nic'ht augenbllicklich mit dem Druck der Außenluft ausgleichen, weil die
in dem Gehäuse I6 befindlichen Gase erst durch den Diffusor 19 hindurch diffundieren
oder durch das Kapillarelement 20 entweichen müssen. Solange die Meereshöhe zunimmt,
ist daher der Druck im gehäuse I6 großer als der Druck in der Membranvorrichtung
29, wobei sich der Unterschied zwischen diesen beiden Drücken nach der Geschwindigkeit
der Meereshöhenänderung, d. h. nach der Aufsteiggeschwindigkeit richtet. Infolge
dieses Druckunterschiedes zieht sich die Membranvorrichtung2g zusammeln, so' daß
sie den Lenker 32 nach unten zieht und den Arm 31 nach unten dreht, wobei sich die
Gabel 37 und der Sektor 40 im Uhrzeigersinn (Fig. I) drehen. Hierbei drehen sich
das Triebrad 44 und der Zeiger 42 entgegen dem Uhrzeigersinn, um die Aufsteiggeschwindigkeit
auf der Skala 43 anzuzeigen. Wenn die Meereshöhe nicht mehr weiter zunimmt und das
Instrument auf gleichbleibender Meereshöhe gehalten wird, dann gleicht sich der
im Gehäuse 16 herrschende Druck mit dem Druck der Außenluft aus, wobei der Druckunterschied
bis auf Null sinkt. Die Membranvorrichtung 29 dehnt sich dann aus und nimmt die
normale Stellung an, während sich der Lenker 32 und der Arm 3I nach oben bewegen.
Die Gabel 37 und der Zahnsektor 40 drehen sich entgegen dem Uhrzeigersinn, während
sich das Triebrad 44 und der Zeiger 42 im Uhrzeigersinn drehen und in die Nullstellung
zurückkehren.
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Bei einer Abnahme der Meeres'höhe nimmt der Druck im Entwässerer
23 und in der Membranvorrichtung 29 zu, aber der im Gehäuse herrschende Druck kann
sich nicht augenblicklich mit dem Außendruck ausgleichen, weil die Gase erst durch
denDiffusor hindurch diffundieren und durch das Kapillarelement 210 eindringen müssen.
Solange die Meereshöhe abnimmt, ist der Druck in der Memhranvorrichtung 29 größer
als im Gehäuse I6, wobei der Druckunterschied der Geschwindigkeit der Abnahme der
Meereshöhe entspricht.
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Unter dem Einfluß dieses Druckunterschiedes dehnt sich die Membranvorrichtung
29 aus, wobei der Lenker 32 und der Arm 3I nach oben bewegt werden. Gleichzeitig
dreht sich die Gabel 37 mit dem Zahnsektor 40 entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch
das Triebrad 44 und der Zeiger 42 im Uhrzeigersinn gedreht werden. Hierbei wird
die Geschwindi-gkeit der Abnahme der Meereshöhe auf der .Skala 43 angezeigt. Wenn
die Abnahme der Meereshöhe aufhört und das Instrument auf gleichbleiben der Meereshöhe
gehalten wird, gleicht sich der im Gehäuse I6 herrschende Druck mit dem Druck in
der Membranvorrichtung aus, wobei der Druckunterschied bis auf Null sinkt. Die Membranvorrichtung
zieht sich dann so weit zusammen, bis sie i'hre normale Stellung erreicht, wobei
sie den Lenker 32 und den Arm 3I nach unten zieht und die Gabel 37 sowie den Zahasektor
wo im Uhrzeigersinn dreht, wodurch das Triebrad 44 und der Zeiger 42 entgegen dem
Uhrzeigersinn gedreht und in-ihre normale Stellung oder Nullstellung zurück gebracht
werden.
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Wenn das Kapillarelement im Instrument allein geprüft wird, so ergibt
es eine steigende Charakteristik für eine gleichbleibende Aufsteiggeschwindigkeit
bei zunehmender Meereshöhe; mit anderen Worten: wenn die Meereshöhe zunimmt, so
steigt auch der angezeigte Druckunterschied für eine gleicheGeschwindigkeit der
Meereshöhenzunahme.
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Wenn andererseits das Diffusorelement im Instrument allein geprüft
wird, so ergibt es bei zunehtmender Meereshöhe eine fallende Charakteristik für
eine gleichbleibende Aufsteiggeschwindigkeit. Bei Verwendung'des Diffusorelementes
und des Kapillarelementes zusammen wird daher die steigende Charakteristi!k des
einen durch die fallende Charakteristik des anderen ausgeglichen. Man erhält also
eine gleichmäßige Anzeige für die gleiche Geschwindigkeit in der Anderung der Meereshöhe
ohne Rücksicht auf die jeweilige Meereshöhe.