DEL0023701MA

DEL0023701MA -

Info

Publication number: DEL0023701MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 20. Dezember 1955 Bekanntgemacht am 15. November 1956Registration date: December 20, 1955. Advertised on November 15, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Für die Prüfung der Leistung, der Arbeitsweise und des richtigen konstruktiven Aufbaus von Kolbenarbeits- und -kraftmaschinen stellt das Indikatordiagramm ein sehr wertvolles Instrument dar. Die Aufzeichnung der Vorgänge im Zylinder im pV-Diagramm erlaubt die Beurteilung der Funktion der Ventile, des Zündzeitpunktes und des Verbrennungsablaufes bei Brennkraftmaschinen bzw. die Beurteilung der Funktion der Ventile und des schädlichen Raumes bei Kompressoren. Für die Dimensionierung des Antriebes und der Schwungmasse bildet es die Grundlage.For testing the performance, the functioning and the correct structural design of piston working and engines, the indicator diagram is a very valuable instrument. The recording of the processes in the cylinder in the pV diagram allows the evaluation of the function of the valves, the ignition point and the combustion process in internal combustion engines or the assessment of the function of the valves and of the harmful space in compressors. For dimensioning the drive and the The oscillating weight forms the basis.

Zur Lösung dieser Aufgaben muß der Konstrukteur sich daher ein Diagramm konstruieren, wobei er aus Diagrammen ähnlicher Maschinen die Exponenten der Kompressions- und Expansionskurven ermitteln muß. Ein zu diesem Zweck benutzter Indikator stellt jedoch mit seinen Zuleitungskanälen und seinem Zylinder eine gewisse Vergrößerung des schädlichen Raumes der ' zu untersuchenden Maschine dar. Der Einfluß dieser Veränderung des schädlichen Raumes auf die Meßergebnisse ist selbstverständlich um so größer, je kleiner der Hubraum der betreffenden Maschine ist. Bei kleinsten Maschinen dieser Art, wie z. B. bei Kornpressoren für Kühlschränke, ist es daher bis jetzt nicht möglich gewesen, eine 'ausreichend genaue Indizierung vorzunehmen.To solve these problems, the designer must therefore construct a diagram, with he obtained the exponents of the compression and expansion curves from diagrams of similar machines must determine. An indicator used for this purpose, however, provides with its supply channels and its cylinder a certain enlargement of the harmful space of the 'to be examined Machine. The influence of this change in the harmful space on the measurement results is of course, the larger the smaller the cubic capacity of the machine in question. at smallest machines of this type, such as B. with compressors for refrigerators, so it is until now it was not possible to make a sufficiently precise indexing.

609 707/174609 707/174

L 23701IX 142 kL 23701IX 142 k

Um dies auch bei derartigen kleinen Kolberiarbeits- bzw. -kraftmaschinen zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den ArbeitskolbenIn order to achieve this also with such small Kolberi work machines or power machines, proposed according to the invention, the working piston

': der betreffenden Maschine selbst als Indikatorkolben zu benutzen und den auf den Kolbenboden bzw. in der Kolbenstange herrschenden ■ Gesamtdruck zu messen.': the machine in question itself as an indicator piston and the total pressure on the piston crown or in the piston rod to eat.

Die Messung selbst kann auf irgendeine bekannte Weise erfolgen, z. B. mittels einer piezoelektrischenThe measurement itself can be done in any known manner, e.g. B. by means of a piezoelectric

ίο Druckmeßdose oder mittels Dehnungsmeßstreifen. Die Anzeige kann auf elektrischem Wege in der Weise bewirkt werden, daß der Kraftverlauf über dem Kurbelwinkel oder dem Hub, z. B. auf einem Kathodenstrahloszillographen oder Schleifenoszillographen sichtbar gemacht wird. Die so erhaltenen Indikatordiagramme unterscheiden sich Vom bekannten Indikatordiagraram dadurch* daß die Mas- ■ senkräfte der Teile des Kolbens, die vor dem elektrischen Druckmeßorgan liegen, mit angezeigt werden. Diese muß man dadurch ausgleichen, daß man die Maschine bei außer Wirkung gesetzten, z.B. ausgebauten Ventilen oder besser bei abgenommenem Zylinderdeckel mit der Betriebsdrehzahl antreibt. In dem sich dabei ergebenden. Dru'ck-Hub-Diagramm sind die Drücke den genanntenίο Pressure cell or by means of strain gauges. The display can be effected electrically in such a way that the force profile over the crank angle or the stroke, e.g. B. on a cathode ray oscilloscope or loop oscilloscope is made visible. The indicator diagrams obtained in this way differ from the known ones Indicator diagram by the fact that the mass forces ■ of the parts of the piston which are in front of the electrical Pressure measuring element are to be displayed. This has to be compensated by that the machine is operated with the valves inoperative, e.g. removed or, even better, with the valves removed Drives the cylinder cover at the operating speed. In the resulting. Pressure-stroke diagram are the pressures mentioned

,..._::. Massenkräften gleich. Um diese Drücke müssen die Drücke der Betriebsdiagramme berichtigt werden. ., ... _:: . Mass forces equal. The pressures in the operating diagrams must be corrected for these pressures. .

Für die praktische Durchführung des Meßverfahrens gemäß der Erfindung bestehen die ver,-: schiedensten Möglichkeiten, von denen, einige imFor the practical implementation of the measuring method according to the invention, there are the following: wide variety of options, some of which im

. ,. folgenden an Hand der in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiele kurz beschrieben werden sollen. .. ,. briefly described below with reference to the embodiments shown in the drawings should be. .

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Kolben mitKurbelschleifenantrieb in Längs- und Querschnitt. Mit der Gleitbuchse 1 ist ein Dehnungsstab 2, beispielsweise durch Hartlöten, fest verbunden. Dieser Stab trägt den mit 3 bezeichneten schematisch dargestellten Dehnungsmeßstreifen. Der Stabquerschnitt kann durch Längsbohrurigen 4 geschwächt werden. Mit dem anderen Ende des Dehnungsstabes. ist.der Kolbenboden 5 mittels einer Senkschraube 6 verschraubt. Dabei kann der Kolbenboden mit der Kolbenwand 7 aus einem Stück bestehen oder auch, wie hier angedeutet, in dieser eingesetzt und mit ihr verlötet oder verschweißt sein. Zwischen Kolbenwand und Gleitbuchse ist eine Schraubendruckfeder 8 angeordnet, die sich einerseits gegen ein Auflager an der Gleitbuchse bzw. am Fuß' des Dehnungsstabes, andererseits gegen einen ringförmigen Ansatz 9 an der Kolbeninnenwand abstützt. Beim Aufsetzen des Kolbenbodens und Anziehen der Schraube 6 erhält der Dehnungsstab daher eine Zugvorspannung. Man kann diese Zugvorspannung so groß wählen, daß sie die durch den Kolbendruck und die Massenkräfte sich ergebenden Druckspannungen übersteigt. Dadurch arbeitet der Dehnungsmeßstreifen nur im Zugbereich, und der Dehnungsstab wird!von alleniKnickbeanspruchungen entlastet. Statt der dargestellten Schraubenfeder kann auch eine geeignete andere Feder, z. B. eine Tellerfeder, verwendet werden. Der so ausgebildete Kolben wird lediglich zur. Durchführung des Meßverfahrens verwendet und dann für den Normälbetrieb gegen einen, normalen Kolben. ausgetauscht.Figures 1 and 2 show a crank loop drive piston in longitudinal and cross-section. With the sliding bush 1 is an expansion rod 2, for example by brazing, firmly connected. This rod carries the designated 3 shown schematically Strain gauges. The rod cross-section can be weakened by longitudinal drilling 4. With the other end of the stretch rod. ist.der piston head 5 screwed by means of a countersunk screw 6. The piston head with the piston wall 7 can consist of one piece or as indicated here, to be used in this and soldered or welded to it. Between the piston wall and sliding bush a helical compression spring 8 is arranged, which is on the one hand against a Support on the sliding bush or at the foot of the expansion rod, on the other hand against an annular one Approach 9 is supported on the inner wall of the piston. When putting on the piston crown and tightening of the screw 6, the expansion rod therefore receives a tensile prestress. One can do this tension bias Choose so large that they absorb the compressive stresses resulting from the piston pressure and the inertia forces exceeds. As a result, the strain gauge only works in the tensile range, and the strain rod is relieved of all bending stresses. Instead of the helical spring shown, a suitable other spring, e.g. B. a disc spring, be used. The piston formed in this way is only used for. Implementation of the measurement process and then for normal operation against a normal piston. exchanged.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung mit Tauchkolben und Pleuelstangenantrieb. Dabei. ist die Pleuelstange 11 nicht unmittelbar im Kolben 13 gelagert, sondern in einem besonderen Gleitstück 12, das in dem Kolben axial verschlossen gelagert ist. Der Kolben kann wie bei "dem Mantel zusammengesetzt sein. Das Gleitstück wird in seiner Lage durch die Druckmeßdose 14 und einen als Druckfeder wirkenden Gummiring 15 gehalten. Durch eine Ringmutter 16 wird diesem aus den Teilen 12, 14 und 15 bestehenden System eine Druckvorspannung erteilt. Die Druckmeßdose kann auf piezoelektrischer öder kapazitiver Grundlage arbeiten. An Stelle des .Gummiringes können auch, geeignete andere federnde Elemente verwendet werden. Die Druckvorspannung muß groß genug sein, um die durch den Saughub,, und die Massenkräfte entstehenden Zugkräfte auszugleichen.Fig. 3 shows an arrangement with a plunger piston and connecting rod drive. Included. is the connecting rod 11 not stored directly in the piston 13, but in a special slider 12, which is axially locked in the piston. the Piston can be composed as with "the jacket being. The slider is in its position by the pressure cell 14 and acting as a compression spring Rubber ring 15 held. A ring nut 16 turns this into parts 12, 14 and 15 the existing system is given a pressure preload. The pressure cell can be piezoelectric work on a boring capacitive basis. Instead of the rubber ring, other suitable ones can also be used resilient elements are used. The pressure bias must be large enough to pass through the suction stroke, and the inertia forces to compensate for the resulting tensile forces.

Fig. 4 zeigt .eine: Anordnung, bei der die Kraft in der "Pleuelstange' direkt gemessen wird. Der Dehnungsmeßstreifen 21 ist an einer besonders ausgebildeten Pleuelstange 22 befestigt. Die Pleuelstange ist an ihrem kurbelwellenseitigen ,Ende . λ flanschartig ausgebildet und mittels eines Gegenflansches 23. und zweier Spannschrauben 24, 25 an der Kurbelwelle 26 befestigt. Diese Spannschrauben sind jedoch: bis zum Pleuelstangenkopf verlängert und dort in Bohrungen eingeschraubt, die in am P.leuelstangenkopf vorgesehenen .Augen .27, 28 an- 95, gebracht sind. Die Schrauben wirken so als Zuganker, die dem Teil der Pleuelstange, an dem der Meßstreifen befestigt ist, eine Druckvorspannung erteilen. ^: ,4 shows an arrangement in which the force in the "connecting rod" is measured directly. The strain gauge 21 is attached to a specially designed connecting rod 22. The connecting rod is designed like a flange at its end λ on the crankshaft side and by means of a counter flange 23. and two tensioning screws 24, 25 are attached to the crankshaft 26. These tensioning screws are, however: extended to the connecting rod head and screwed into bores there which are attached to the eyes .27, 28 provided on the connecting rod head Bolts act as tie rods that give the part of the connecting rod to which the measuring strip is attached a compressive preload. ^: ,

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Procedure for determining the indicator diagram in the case of small piston work machines and engines, characterized in that the working piston of the machine to be examined itself is used as an indicator piston and the total pressure exerted on the piston crown or in the piston rod is measured will.

2. The method according to claim 1, characterized in that that 'as a pressure measuring element, a pressure cell or a strain gauge serves and the display by electrical means by recording the force curve over the stroke or the crank angle, for example by means of a cathode ray oscillograph is effected.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized characterized in that to eliminate the influence of inertial forces from the before the piston parts lying on the pressure measuring element are exerted on the measurement result Pressure-stroke diagram of the machine at the operating speed and when the

-609 707 / 17.4

L 23701IX142kL 23701IX142k

set valves or with the cylinder cover removed, and that the operating diagrams are corrected by the pressures resulting from this measurement.

4. Arrangement for performing the method according to claim 1 to 3, in one Piston machine with a slider crank drive, characterized in that pistons and Sliding bushes are connected to one another by a strain rod, which is a strain gauge and is placed under tension by means of a spring.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that for biasing the expansion rod a helical spring is used, on the one hand on a support on the sliding bush or at the foot of the expansion rod, on the other hand against an annular shoulder on the Piston inner wall supported.

6. Arrangement according to claim 4, characterized in that the tensile stress of the Expansion rod is chosen so large that it is affected by the piston pressure and the inertia forces resulting compressive stress predominates.

7. Arrangement according to claim 4, characterized in that the expansion rod with a or several longitudinal bores is provided.

8. Arrangement for carrying out the method -30 according to claim 1 to 3, in one Piston machine with crankshaft and connecting rod drive, characterized in that the connecting rod end in a special, axially displaceable within the piston Slider is mounted that is in its position on the one hand by a between him and the Piston bottom arranged pressure measuring cell and on the other hand by acting as a compression spring Rubber ring is held, which is pressed against the other end of the slider by means of a ring nut.

9. Arrangement for performing the method according to claim 1 to 3 at a Piston machine with crankshaft and connecting rod, characterized in that the part the connecting rod to which the gauge is attached, through outer, connecting rod base and -Tension screws connecting the head are given a tensile prestress.

10. Arrangement according to claim 9, characterized in that that the fastening screws for attaching the connecting rod to the crankshaft are used as clamping screws, which to for this purpose by the end of the connecting rod on the crankshaft side, which is designed as a flange are passed through and extended to the connecting rod head, where they are attached to this head Eyes are screwed in.

11. Arrangement according to claim 9, characterized in that that the screws for fastening the bearing cover as clamping screws of the connecting rod bearing are used for this purpose up to approximately the connecting rod head extended and screwed into threads located on the connecting rod near the head are.

1 sheet of drawings