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Gerät zum Messen bzw. Aufzeichnen von Verbrennungsdrücken
Geräte zum
Messen bzw. Aufzeichnen von Drücken mit einer dem Druck ausgesetzten, einen Dehnungsmeßstreifen
tragenden elastischen Membran und einem dem Druck nicht ausgesetzten, der Temperaturkompensation
dienenden zweiten Dehnungsmeßstreifen sind an sich bekannt und werden beispielsweise
dazu benutzt, den Druck des Grundwassers im Erdreich zu ermitteln. Für diesen Zweck
verwendet man einen mechanisch widerstandsfähigen Körper in der Form eines an gespitzten
Metallzylinders, der leicht in das Erde reich hineingetrieben werden kann und bei
dem das Grundwasser durch Kanäle in das Innere eindringen und auf eine dort vorgesehene
Membran einen Druck ausüben kann. Auf dieser Membran ist ein Dehnungsmeßstreifen
befestigt, dessen Wi.derstandsänderung dem auf die Membran ausgeübten Druck entspricht
und mit einer für diese Zwecke entwickelten an sich bekannten Meßapparatur zur Anzeige
gebracht wird. Außerdem ist in dem Gehäuse noch ein weiterer Dehnungsmeßstreifen
vorgesehen, der vom Grundwasserdruck nicht beeinflußt wird und zur Temperaturkompensation
dient.
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Soll ein derartiges Gerät zum Messen bzw. Aufzeichnen von Verbrennungsdrücken
Verwendung finden, so ist- zu berücksichtigen, daß bei der Verbrennung nicht nur
eine Druckänderung erfolgt, sondern auch erhebliche Wårmemengen frei werden. Diese
Wärmemengen dürfen die Druckanzeige
nicht beeinflussen, um ein einwandfreies
Meßresultat zu erhalten. Es hat sich nun aber gezeigt, daß der zur Temperaturkompensation
vorgesehene Dehnungsmeßstreifen der bisher bekannten Druckmeßgeber nicht in der
Lage ist, die Druckmessung bzw. -aufzeichnung unabhängig von den bei der Verbrennung
entstehenden Temperaturen durchzuführen. Dieser Nachteil wird beim Erfindungsgegenstand,
der ein Gerät zum Messen bzw. Aufzeichnen von Verbrennungsdrücken darstellt, vermieden.
Die Erfindung geht von den bekannten Druckmeßgeräten aus, die eine dem Druck ausgesetzte,
einen Dehnungsmeßstreifen tragende, elastische Membran und einen dem Druck nicht
ausgesetzten, der Temperaturkompensation dienenden zweiten Dehnungsmeßstreifen aufweisen.
An einem solchen Gerät besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß die den
Dehnungsmeßstreifen tragende elastische Membran auf der dem Verbrennungsdruck ausgesetzten
Seite mit einem Wärmeisoliermittel versehen ist, dessen Wärmespeicherfähigkeit ausreicht,
um eine nennenswerte Temperaturänderung der Membran während des Ablaufs der Verbrennung
zu verhüten.
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An das Wärmeisoliermittel wird dabei außerdem noch die Forderung
gestellt, daß es die aufzuzeichnenden Druckschwankungen unbeeinflußt an das eigentliche
Meßorgan, die Membran, gelangen läßt.
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Um dies zu erreichen, besteht das Wärmeisoliermittel nach einem anderen
Merkmal der Erfindung zweckmäßigenveise aus einer die elastische Membran bedeckenden
Schicht schlecht wärmeleitenden Stoffes, beispielsweise aus Asbest.
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Dlas Wärmeisoliermittel kann erfindungsgemäß auch aus einer praktisch
inkompressiblen, schlecht wärmeleitenden Flüssigkeit, beispielswei,se aus Wasser
oder Glyzerin, bestehen, die sich zwischen der mit dem Dehn,ungsmeßstteifen versehenen
Membran und einer an den Verbrennungsraum unmittelbar angrenzenden Hilfsmembran
befindet.
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Schließlich hat es sich in vielen Fällen als vorteilhaft erwiesen,
die Membran nach dem weiteren und letzten Merkmal der Erfindung auswechselbar im
Gehäuse zu befestigen. Die MateriMbeanspruchung während des Verbrennungsvorgangs.
ist verhältnismäßig hoch, und außerdem gehen die Abmessungen der Membran in die
Eichkonstante des Druckmeßgerätes ein, so daß ein öfteres Auswechseln der Membran
vorteilhaft sein kann.
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Außerdem besteht auf diese Weise die Möglichkeit, das Druckmeßgerät
leicht an verschiedene Druckmeßbereiche anpassen zu können: In der Zeichnung sind
zwei Ausführungsbeispiele des Erflndungsgegenstandes, eines Meßgerätes für Verbrennungsdrücke,
im Schnitt dargestellt, und zwar zeigt Fig. I ein Druckmseßgerät mit Asbestisolation
und Fig. 2 ein solches mit Flüssigkeitsisolation.
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Das Druckmeßgerät nach Fig. 1 besteht aus einem zweiteiligen Gehäuse,
dessen Oberteil 1 und dessen Unterteil 2 je die Form eines kurzen Rohrstücks mit
angesetztem Flansch haben und mittels Schrauben 3, die die Flansche durchsetzen,
miteinander verbunden sind. Der Unterteil 2 weist außerdem ein Außengewinde 4 auf,
mit dem das Druckmeßgerät in der Wandung des Verbrennungsraumes befestigt werden
kann.
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Die elastische Membran 5 wird durch den Boden eines topfförmigen
Einsatzes 6 gebildet, der an seinem oberen Ende einen Bund trägt, mit dessen Hilfe
er zwischen den Flanschen des Ober- und Unterteils festgeklemmt ist. Auf seiner
Innenseite ilst der dem Verbrennungsraum ausgesetzte Dehnungsmeßstreifen 7 befestigt,
dessen Widerstandl sich beim Durchbiegen der Membran 5 ändert. Der zweite, der Temperaturkompensation
dienende D,elhnungsmeßstreifen 8 ist im Oberteil dies Gehäuses so angeordnet, daß
er vom Verb den nungsdruck nicht beeinflußt werden kann. Die Anschlüsse der beiden
Dehnungsmeßstreifen sind durch einen Isolierstoffdeclrel 9 aus dem Gehäuse herausgeführt.
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Auf der dem Verbrennungsraum zugewendeten Seite der Membran 5 ist
das Wärmeisoliermittel, eine Asbestscheibe I0, vorgesehen, die von einer Einbördelung
des Gehäuseunterteils 2 festgehalten wird. Die Verbrennungsgase beaufschlagen also
unmittelbar die Asbestscheibe I0, deren Wärmeaufnahmevermögen so abgestimmt ist,
daß an die Membran 5 lediglich die bei der Verbrennung entstehenden Drücke, nicht
aber die Verbrennungstemperaturen weitergegeben werden. Eine mit den im Isolierstoflideckel
g vorgesehenen Anschlüssen verbundene Meßeinrichtung kann demnach leddglich die
Druckschwankungen zur Anzeige bringen, die eine Änderung des Widerstandes des Dehnungsmeßstreifens
5 bewirken. Der zweite Dehnungsmeßstreifen 8 dient hierbei zwar noch immer zur Temperaturkompensation,
doch handelt es sich hierbei nicht um die veränderlichen Temperaturen im Verbrennungsraum;
es werden durch diesen Dehnungsmeßstreifen vielmehr die Raumtemperaturschwankungen
ausgeglichen, die andernfalls sich ebenfalls auf das Meßergebnis auswirken würden.
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Das in Fig. 2 dargestellte Druckmeßgerät entspricht weitgehend der
in Fig. I dargestellten Ausführungsform. Der Unterteil 2 des Gehäuses ist hier jedoch
an seinem unteren Ende als Hilfsmembran II ausgebildet, die den Gehäuseunterteil
zum Verbrennungsraum hiin verschließt. Zwischen der Hilfsmembran II und der Meßmemlbran
5 befindet sich ein Zwischenraum, der mit der wärmeisolierenden Flüssigkeit, beispielsweise
Glyzerin, ausgefüllt ist. Ein auf die Hilfsmembran I I ausgeübter Druck wird demnach
auf die Isolierflüssigkeit übertragen.
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In ihr entsteht demnach ein statischer Druck, und dieser wirkt sich
auf die eigentliche Arbeitsmembran 5 aus, so daß im Endeffekt der auf die Hilfsmembran
von den Verbrennungsgasen ausgeübte Druck unverändert auf die Arbeitsmembran 5 übertragen
wird. Da das beispielsweise verwendete Glyzerin aber eine sehr schlechte Wärmeleitfähigkeit
besitzt können die von den Verbrennungsgasen gleichzeitig auf die Hiifsmembran 1I
über-
tragenen Tesnperaturschwankungen an die Membran 5 nicht weitergeleitet
werden. Auch mit der Anordnung nach Fig. 2 ist also erreicht, daß die mit den Anschlußklemmen
verbundene Meßeinrichtung lediglich die Druckschwankungen im Verbrennungsraum zur.
Anzeige bringen kann.
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Um eine einwandfreie Druckübertragung von der Hilfsme.nbran zur Arbeitsmembran
zu erreiehen, ist der topfförmige Membranträger 6 hier unter Zwischenlage einer
Dichtung 12 in den Gehäuseunterteil 2 eingesetzt. Eine mit einer Schraube I3 verschlossene
Bohrung 14 ermöglicht es, nach dem Zusammensetzen Ides Druckmeßgerätes den dafür
vorgesehenen Hohlraum mit der isolierenden Flüssigkeit zu füllen. Nach dem Wiedereinsetzen
der Schraube 13 ist der mit Glyzerin gefüllte Hohlraum hermetisch verschlossen,
so daß eine einwandfreie Druckübertragung gewährleistet ist.
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PATENTANSPROCHE: I. Gerät zum Messen bzw. Aufzeichnen von Verbrennungsdrücken
mit einer dem Druck ausgesetzten, einen Dehnungsmeßstreifen tragenden elastischen
Membran und einem dem Druck nicht ausgesetzten, der Temperaturkompensation dienenden
zweiten Dehnungsmeßstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die den Dehnungsmeßstreifen
(7) tragende elastische Membran (5) auf der dem Verbrennungsdruck ausgesetzten Seite
mit einem Wärmeisoliermittel (IO) versehen ist, dessen Wärmespeicherfähigkeit eine
nennenswerte Temperaturänderung der Membran während des Ablaufs der Verbrennung
verhütet.