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Saugdruckmesser Zusatz zum Patent: 1 706 Die Erfindung bezieht sich
auf eine Weiterbildung einer Einrichtung zur Überwachung des Verschmutzungsgrades
von Luftfiltern für Brennkraftmaschinen mit einer auf den Unterdruck im Ansaugrohr
ansprechenden, in ein zylindrisches Gehäuse eingebauten, dieses in zwei Kammern
unterteilenden, nachgiebigen Membran, die einerseits über eine Öffnung mit der Atmosphäre
und andererseits mit dem Raum, in dem der die Einrichtung steuernde Druck wirkt,
in Verbindung steht, wobei auf die dem letzteren Raum zugekehrte Seite der Membran
eine Feder wirkt und mit der Membran eine durch eine Bodenplatte hindurchgeführte
Stange verbunden ist, wobei die mit der Membran verbundene Stange bei Erreichung
eines Unterdruckes, der den Wechsel der Filterpatrone nötig macht, an einem Gehäusevorsprung
einrastet und wobei ein von der Membran mitgeführter Teil auf seinem Verstellweg
von außen sichtbar angeordnet ist, welcher fortlaufend und nach Einrasten der Stange
bleibend den Verschmutzungsgrad anzeigt, nach Patent 1 207 706.
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Um den Verschmutzungsgrad von Luftfiltern für Brennkraftmaschinen
anzuzeigen, wird die Einrichtung nach dem Hauptpatent an das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine
angeschlossen und zeigt während des Betriebes in einem Fenster den jeweiligen Verschmutzungsgrad
des Luftfilters an. Übersteigt der Verschmutzungsgrad eine gewisse zulässige Höchstgrenze
und erhöht sich damit der Unterdruck im Ansaugrohr auf einen unzulässigen Wert,
so zeigt die Einrichtung nach dem Hauptpatent auch bei außer Betrieb befindlicher
Brennkraftmaschine an, daß der Luftfilter ausgewechselt oder gereinigt werden muß.
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Damit werden, im Gegensatz zu den bisher bekannten Einrichtungen,
anzeigende Überwachungseinrichtungen geschaffen, die den Verschmutzungsgrad von
Luftfiltern für Brennkraftmaschinen anzeigen und bei denen die Nachteile der bekannten
Überwachungseinrichtungen vermieden sind, indem sowohl laufend Zwischenwerte über
den Verschmutzungsgrad angezeigt werden, als auch bleibend, d. h. unabhängig davon,
ob die Brennkraftmaschine in Betrieb gesetzt ist oder nicht, das Überschreiten des
höchsten zulässigen Wirkungsgrades laufend angezeigt wird.
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Die Arbeitsweise der Einrichtung nach dem Hauptpatent beruht auf
dem Zusammenwirken einer Membran, die beispielsweise aus Gummi sein kann, mit anderen
Geräteteilen, insbesondere einer Druckfeder.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun insbesondere auf die Weiterbildung
dieser Teile der Einrichtung nach dem Hauptpatent und hat zur Aufgabe, eine verbesserte
Ausbildung der Membrane und der mit dieser zusammenarbeitenden Teile der Einrichtung
nach dem Hauptpatent zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
die Membran in Form einer Faltmembran einen hohlzylinderartigen Unterteil mit vorzugsweise
halbsteifer Wand aufweist, deren eines Ende dichtend in festem Eingriff mit einer
den Innenraum des Druckmessers begrenzenden Wand steht, daß weiter an das andere
Ende der Wand des Membranunterteils als Verlängerung zu diesem ein Membranteil mitbiegsamerundkonvergierenderWand
anschließt, wobei diese Wand um die Verbindung mit der Wand des Membranunterteils
in das Innere des letzteren gefaltet ist.
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Die Erfindung und weitere konstruktive Einzelheiten eines Ausführungsbeispieles
sind nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine
Ansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung, die im folgenden als »Saugdruckmesser«
bezeichnet wird, Fig.2 einen vertikalen Schnitt gemäß der Linie II-II in F i g.
1, und zwar bei außer Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine, F i g. 3 einen F
i g. 2 entsprechenden vertikalen Schnitt, jedoch für einen solchen Zustand des Saugdruckmessers,
daß der letztere ständig das Signal für einen Filterwechsel erscheinen läßt,
F
i g. 4 eine vergrößerte Darstellung der in F i g. 2 erkennbaren Einzelteile und
F i g. 5 einen senkrechten Schnitt durch die Membran vor ihrer Faltung in die aus
F i g. 4 ersichtliche Lage und vor ihrem Befestigen an einem becherförmigen Anzeigeelement.
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Der als Ganzes mit 1 bezeichnete Saugdruckmesser weist ein längliches
Gehäuse 2 mit einem zylindrischen Innenraum 3 auf. Das Gehäuse ist an einem Ende
4 offen und am anderen Ende durch den Kopfteil 5 verschlossen. Dieser weist eine
oder mehrere Anschlußöffnungen 6 und 6 a auf zum Anschließen des Druckmessers an
den Ansaugluftverteiler (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine. Beide Öffnungen
6 und 6 a sind über einen Verbindungskanal 7 mit dem zylinderförmigen Innenraum
3 verbunden. Vorzugsweise befindet sich ein Filter 8 im Kanal 7, das aus porösem
Metall oder einem anderen Filtermaterial bestehen kann. Die jeweils nicht benutzte
Anschlußöffnung kann mit Hilfe eines Gewindezapfens verschlossen werden. Das Druckmessergehäuse
kann aus Aluminiumdruckguß oder aus Kunststoff bestehen.
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Auf einer Seite des länglichen Gehäusekörpers 2 befindet sich ein
Fenster 34, durch das die nachstehend beschriebenen beweglichen Geräteteile beobachtet
werden können.
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Im Innenraum 3 befinden sich die aus F i g. 2 und 3 ersichtlichen
und in Fig. 4 größer dargestellten beweglichen Teile des Druckmessers. So ist zentral
im Innenraum 3 der im wesentlichen becherartige Körper 9 - nachstehend als Becher
9 bezeichnet - angeordnet, der sich aus einem RandteillO, abwärts konvergierenden
Seitenwänden 11 und einem Bodenteil 12 zusammensetzt; letzterer besteht aus einem
Stück mit einem abwärts gerichteten Führungsteil 13.
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Konzentrisch zum Teil 13 erstreckt sich ein Teil 14 über den Boden
12 hinaus nach oben, so daß sich eine ringförmige Vertiefung 15 ergibt. Koaxial
zu dieser befindet sich eine Ausnehmung 16 im Kopfteil 5.
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Eine Schraubenfeder 17 stützt sich in diesen Vertiefungen 15 und 16
ab und ist so bemessen, daß bei einem vorbestimmten, über die Öffnungen 6 bzw. 6
a auf den Becher 9 wirkenden Saugdruck ständig der Becherrand 10 und ein auf ihm
befindliches Signal erscheint. Eine kreisförmige Platte 18 ist auf Schultern 19
quer in den Innenraum 3 eingesetzt und dient als Abstützung für den Becher 9 in
vertikaler Richtung. Die Platte 18 ist mit einer zentralen Öffnung 20 versehen,
die den nach unten ragenden Becherteil 13 aufnimmt; ferner weist die Platte 18 eine
Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten Löchern 46 auf.
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Der nach unten ragende Becherteil 13 wird von einem Verstärkungsrohr
21 umschlossen, dessen oberes Ende im Becherboden 12 eingebettet ist.
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Der mittlere Teil des Bechers 9 wird von der Faltmembran 22 umschlossen;
letztere ist am besten aus den Fig.4 und 5 ersichtlich, und weist einen verdickten,
halbsteifen, geraden äußeren Teil 23 und einen dünneren, flexiblen und konvergierenden
Teil 24 auf. Der Membranteil 23 hat die Gestalt eines Hohlzylinders und trägt an
einem Ende einen Flansch 25. Am anderen Ende tragen die konvergierenden flexiblen
Wandteile 24 einen Flansch 26. Wie F i g. 4 und 5 zeigen, sind die dünneren, stärker
flexiblen Membranteile 24 in das Innere des äußeren Membranteils 23 gefaltet bzw.
umgestülpt, wobei das innere Ende des Membranteils 24 teilweise eine Verlängerung
der Membranwand 23 bildet und dann bei
27 einwärts gefaltet ist, um den ähnlich geformten
Teil 11 des Bechers 9 zu umschließen. Der Membranflansch 26 wird von einer Ausnehmung
28 (F i g. 4) des Becherteils 12 aufgenommen. Ein üblicher Sicherungsring 29 ist
in eine Nut 29 a im Flansch 26 eingesetzt und übt auf ihn eine Druckkraft aus, womit
der Flansch 26 innerhalb der Ausnehmung 28 gehalten ist. Der äußere Membranflansch25
stützt sich auf eine mit zentraler Öffnung 31 versehene Scheibe 30 ab, durch die
der nach unten ragende Becherteil 12 geführt ist und die mit Ansätzen 32 versehen
ist, die sich auf der Platte 18 abstützen. Die Ansätze 32 können flexibel sein.
Der Becher 9 und die Membran 22 sind von einer zylindrischen Hülse 33 umschlossen,
die sich innerhalb des Gehäuses 2 befindet und die Fensteröffnung 34 verschließt.
Die Hülse 33 besteht aus durchsichtigem Material und sitzt mit dem unteren Rand
auf dem Membranflansch 25, während der obere Rand sich gegen eine Dichtung 35 stützt,
die auf der benachbarten Fläche des Kopfteils 5 aufliegt.
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Der nach unten durch die öffnung 20 der Platte 18 ragende Becherteil
13 weist eine zentrale Öffnung 36 auf, die sich durch den Teil 13 und durch den
Becherboden 12 erstreckt. An zwei einander gegenüberliegenden Stellen der Öffnung
36 befinden sich unterhalb und oberhalb des Teils 40 die Nuten 36 a.
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Innerhalb der Öffnung 36 sind die Rückstellmittel eingesetzt; diese
umfassen einen Rückstellknopf mit Kopfteil 37, einen frei innerhalb der Öffnung
36 in Längsrichtung derselben verschiebbaren Stangenteil 38, der am oberen Ende
in auswärts gerichtete, vorspringende Nasen 39 endigt, die im Eingriff mit dem ringförmigen
Teil 40 der Öffnung 36 stehen. Der Stangenteil 38 ist gegen Drehen durch zwei in
Nuten 36 a, die im Teil 40 eingebracht sind, gleitende Paßfedern 38 a gesichert.
Der Kopfteil 37 der Stange ist mit dieser durch den konischen Zwischenteil 41 verbunden.
Oberhalb des Stangenabschnittes 39 befindet sich eine Druckfeder 42, die sich mit
ihrem unteren Ende auf den Stangenteil 39 stützt und mit ihrem oberen Ende innerhalb
einer Verschlußkappe 43 sitzt, die in das obere Ende der Öffnung 36 eingesetzt ist.
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Das untere Ende des Becherteils 13 ist mit einwärts konvergierenden
Oberflächen 44 versehen, die so ausgebildet sind, daß sie über mindestens eine einer
Mehrzahl von aufwärts stehender Lippen 45 greifen, die sich rings um den Umfang
der Öffnung20 im Teil 18 befinden.
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Wie die F i g. 2 und 3 zeigen, ist der Unterteil des Gehäusekörpers
2 offen; wenn gewünscht, kann eine Schutzkappe 47 aus Gummi über das offene Gehäuseende
gestülpt werden, die den Bund 48 umschlingt. Die Schutzkappe 47 ist mit einer Mittelöffnung
49 versehen, innerhalb der sich ein poröses Filterelement 50 befindet, durch welches
Luft unter Atmosphärendruck passieren kann.
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Zum Gebrauch wird - wie bereits erwähnt - der Saugdruckmesser mit
dem Inneren des Luftansauggehäuses einer Brennkraftmaschine oder einer anderen Einrichtung
mit Hilfe eines Schlauches oder anderer Mittel (nicht gezeigt) verbunden, und zwar
durch Anschließen an der Öffnung 6. Bei neuem oder sauberem Filter im Ansaugsystem
nehmen der Becher und die Membran die in F i g. 2 gezeigte Stellung ein; es ist
dies die gleiche Position wie bei außer Betrieb stehender Brennkraftmaschine. Die
Feder 17, die sich auf das Innere des Bechers stützt, besitzt
genügenden
Widerstand, damit nur bei vorbestimmter Saugdruckkraft das Becherelement 9 um einen
ausreichenden Weg entgegen der Federkraft so weit angehoben wird, daß die nach unten
ragenden Becherteile 13 und 26 durch die Öffnung in der Platte 18 herausgezogen
werden, bis die Oberfläche 44 auf dem Teil 13 über eine Lippe 45 des Teils 18 greift
und so eine Rückkehr des Teils 13 durch die Öffnung 20 verhindert, wenn die Saugkraft
wieder abnimmt.
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Bei einer solchen Bewegung des Becherelements wird der Becheroberteil
10 ständig innerhalb des Fensters 34 sichtbar, und zwar mit irgendeinem Zeichen,
wie z. B. einem Text oder einem farbigen Streifen auf der Außenfläche des Becherteils
10. Vorzugsweise ist ein solcher Text oder Streifen in Leuchtfarbe ausgeführt.
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Während des Betriebes des Saugdruckmessers, d. h. bei in Betrieb
befindlicher Brennkraftmaschine mit der das Meßgerät verbunden ist, bewegt sich
der Becher 9 zwischen den in Fig.2 und 3 gezeigten Positionen hin und her in Abhängigkeit
des Luftbedarfs der Brennkraftmaschine. Bei einem neuen oder sauberen Luftfilter
wird der Becher 9 sich nur wenig oder gar nicht bewegen. Wenn sich aber das Filter
allmählich mit Schmutz vollsetzt, so vergrößert sich der Saugdruck innerhalb des
Druckmessers in demselben Maß wie der Ansaugdruck im Lufteinlaßgehäuse der Brennkraftmaschine,
dem der Saugdruckmesser verbunden ist. Weil das durch das transparente Rohr 33 zwischen
Kopfteil 5 und Platte 18 begrenzte Innere des Gerätes durch die Membran 22 abgeschlossen
ist, wirkt der Saugdruck nur auf die Oberseite des Bechers 8, während andererseits
nur der unterhalb ihrer Verbindung mit der Membran befindliche Teil dem Atmosphärendruck
ausgesetzt ist Wenn die Brennkraftmaschine nicht in Betrieb steht, wirkt auf die
Innenseite des Bechers der Atmosphärendruck. Wird das Filter zu einem solchen Maß
verstopft, daß das Durchströmen des für den Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlichen
Luftvolumens erschwert ist, vergrößert sich der Saugdruck innerhalb des Saugdruclimessers,
bis der genannte vorbestimmte Wert überschritten und das Becherelement 9 in angehobener
Stellung festgehalten wird.
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Während der Hin- und Herbewegung des Bechers 9 innerhalb des Druckmessers
verharrt die halbsteife Membranpartie 23 im wesentlichen in einer festen Lage, und
nur der anschließende flexible Membranteil 24 bewegt sich zusammen mit dem Becher
9 nach oben und unten. Weil der bewegliche Membranteil immer vom feststehenden Membranteil
frei liegt, ergibt sich keine Reibung zwischen ihnen bzw. zwischen dem Becher 9
und dem Membranteil 24, was zu einem genauen Messen und zu einer langen Lebensdauer
dieser Teile beiträgt. Die Feder 17 ist nur mit ihren Enden gehalten und kann sich
während sämtlicher Bewegungen des Bechers 9 frei dehnen und komprimieren. Jegliche
Neigung zum Abweichen von einer geradlinigen Bewegung während einem Zusammendrücken
der Feder wird im Normalbetrieb durch den nach unten ragenden, als Führungsstange
dienenden Becherteil 13 und das Rohr 21 verhindert. Wenn aber die Aufwärtsbewegung
des Bechers 9 so weit erfolgt, daß der Teil 13 über die Öffnung 20 im Teil 18 hinaus
angehoben wird, bringt das resultierende schwache Neigen des Bechers den Teil 13
mit einem oder mehreren der Teile 45 der Querplatte 18 in Eingriff, was eine Rückkehr
in die Lage nach Fig.2
verhindert und das Becherelement in der Position gemäß F i
g. 3 fixiert. In dieser Lage erscheint das bereits erwähnte Signal oder Zeichen
ständig im Feinster 34 des Saugdruckmessers, und zwar unabhängig davon, ob die Brennkraftmaschine
in Betrieb steht oder nicht. Jedes Öffnen der Motorhaube liefert deshalb eine Warnung
hinsichtlich des unerwünschten Filterzustandes und macht darauf aufmerksam, daß
die Brennkrnftmaschine nicht mehr unter günstigen wirtschaftlichen oder leistungsmäßigen
Bedingungen arbeitet.
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Aus den Fig. 3, 4 und 5 ist ersichtlich, daß der innerhalb der Membranpartie
23 nach unten faltbare Membranteil 24 sich aus Abschnitten zusammensetzt, die sich
im Abstand zur Membranpartie 23 befinden.
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Eine Aufwärtsbewegung des Bechers 9 aus der Lage nach F i g. 2 in
die Lage nach Fig. 3 bewegt Teile der Membranpartie 24 von der Wand 11 des Bechers
9 weg, derart, daß gemäß F i g. 5 diese Teile eine konvergierende Verlängerung der
Membranwände 23 bilden. Weil der Membranteil 24 ursprünglich als konvergierender
Aufsatz der Membranpartie 23 geformt wurde, kann die flexible Membranpartie 24 frei
von der Wand des Bechers 9 abrollen und sich fortschreitend umstülpen, und zwar
im wesentlichen ohne Reiben oder Knicken der Oberfläche der Partie 24, was eine
freie Aufwärtsbewegung des Bechers gewährleistet, wenn eine zunehmende Saugkraft
oberhalb der Membran den Widerstand der Feder 17 gegenüber Becherbewegungen vermindert.
Verringert sich der Saugdruck oberhalb des Bechers 9, bringt das von der Feder 17
nach unten bewegte Becherelement den Membranabschnitt 24 wieder in den gefalteten,
eingestülpten Zustand zurück.