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Vorrichtung zum Messen von Flüssigkeiten. Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum Messen von Flüssigkeiten, welche in erster Linie dazu bestimmt ist,
den Brennstoffverbrauch einer Verbrennungskraftmaschine zu messen, die aber auch
mit Vorteil in allen solchen Fällen Verwendung finden kann, wo der statische Druck
oder das Gewicht der zu messenden Flüssigkeit so klein ist, daß es nicht zum Antrieb
der Meßvorrichtung ausreicht. Die Vorrichtung besteht in bekannter Weise aus einer
Pumpe, durch welche die zu messende Flüssigkeit hindurchgeleitet wird, und die mit,
einem die hindurchgehende Flüssigkeitsmenge angebenden Zählwerk verbunden ist, wobei
die Pumpe durch eine besondere, von der Flüssigkeit unabhängige Kraftquelle angetrieben
wird. Bei den bekannten Meßvorrichtungen dieser Art wird die Pumpe wenigstens teilweise
von der Kraftquelle zwangläufig angetrieben, und zwar ohne Rücksicht auf den Flüssigkeitsverbrauch.
Infolge dieses Umstandes kann daher recht häufig der Fall eintreten, daß die Pumpe
überhaupt nicht fördert, sondern gerade ansaugt in dem Augenblick, wo der Verbrauchsleitung
eine große Flüssigkeitsmenge entnommen wird, und umgekehrt zuviel fördert, wenn
der Verbrauchsleitung nur eine geringe Flüssigkeitsmenge entnommen wird. Hierdurch
entstehen einerseits Schwankungen in der Druck-
Leitung und anderseits
stoßartige Beanspruchungen des Zählwerks, welche Umstände beide zu mehr oder weniger
ungenauen Messungen führen.
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Die Erfindung verfolgt den Zweck, diesen Übelstand zu beseitigen und
besteht in der Hauptsache darin, daß der Antrieb der Pumpe von der Kraftquelle aus
ausschließlich unter Vermittlung einer nachgiebigen Verbindung derart erfolgt, daß
der Pumpe stets nur eine Energiemenge zugeführt wird, welche derjenigen Förderleistung
entspricht, die erforderlich ist, um den jeweiligen Gebrauch zu decken. Hierdurch
wird erreicht, daß in jedem Augenblick stets gerade die erforderliche Menge Flüssigkeit
gefördert wird, was die Richtigkeit der erhaltenen Meßergebnisse gewährleistet.
Tritt beispielsweise, wie dies beim Automobilbetrieb nicht selten ist, plötzlich
ein geringerer Brennstoffbedarf ein, so wird die Meßpumpe sofort ihre Geschwindigkeit
vermindern, ohne daß irgendein Stoß eintreten kann. Die nachgiebige Verbindung zwischen
der Kraftquelle und der Pumpe kann in der Praxis entweder so ausgeführt werden,
daß .die Energieübertragung mittels einer Feder erfolgt, welche durch die Kraftquelle
nach Bedarf selbsttätig nachgespannt wird, oder auch in der Weise, daß die Energie
mittels einer nachgiebigen Kupplung, z. B. einer Reibungskupplung, übertragen wird.
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Auf der Zeichnung ist als Beispiel eine Ausführungsform dargestellt.
Abb. i zeigt in Vorderansicht und teilweisem Schnitt eine gemäß der Erfindung angeordnete
Meßvorrichtung, die in erster Linie zum Messen des Benzinverbrauchs eines Verbrennungsmotors
Verwendung finden soll. Abb. 2 zeigt dieselbe Meßvorrichtung in Oberansicht bei
teilweisem Schnitt, und Abb. 3 ist eine Einzelheit der Vorrichtung zum Spannen der
Feder, die in dem gewählten Beispiel als Kraftquelle benutzt wird.
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Die dargestellte Meßvorrichtung besteht aus einer Membranpumpe i,
welche von einer in einem Federgehäuse 2 angebrachten, auf der Zeichnung nicht dargestellten
Spiralfeder angetrieben wird und mit einem Zählwerk 3 verbunden ist. Die Pumpe ist
mit zwei Membranen q., die die beiden Meßräume derselben begrenzen, sowie mit zwei
Saugventilen 5 und zwei Druckventilen 6 versehen. Die zu messende Flüssigkeit wird
durch die Saugleitung 7 zugeführt und durch die Druckleitung 8 nach der Verbrauchsstelle
(dem Motor) geleitet. Die Membranen q. werden mittels eines um den Zapfen g drehbaren
Winkelhebels io in Bewegung versetzt, dessen einer Arm mit den Mittelpunkten der
beiden Membranen verbunden ist, während der andere Arm desselben am freien Ende
als Ring ausgebildet ist, der eine Exzenterscheibe 12 auf der Welle 13 umschließt
und von dieser Scheibe unter Vermittlung von zwei in den Ring eingeschraubten Stellschrauben
ii bewegt wird. Die Welle 13 wird mittels eines Kegelradgetriebes z¢ von der Hauptwelle
15 aus angetrieben, welche ihrerseits von der im Gehäuse 2 angebrachten Feder
ihren Antrieb erhält. Die Welle i5 treibt ferner mittels eines Zahnradgetriebes
16 das Zählwerk 3.
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Von der Welle 13 aus wird mittels eines Zahnradgetriebes i7 eine weitere
Welle 18 angetrieben, die einen Fliehkraftregler ig trägt, dessen Ausschläge auf
einen Zeiger 2o übertragen werden, der auf einer geeigneten Skala die pro Zeiteinheit
durch die Pumpe hindurchgehende Flüssigkeitsmenge angibt. Dadurch, daß man mit dem
Zeiger 2o einen (auf der Zeichnung nicht dargestellten) Schreibstift verbindet,
kann die Vorrichtung diese Flüssigkeitsmenge auf einem über zwei Walzen 2i laufenden,
in geeigneter Weise angetriebenen Papierstreifen 22 registrieren.
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Die oben erwähnte, die Hauptwelle i5 antreibende Spiralfeder greift
mit ihrem einen Ende in einen Schlitz ?3 der Welle, während ihr anderes äußeres
Ende in üblicher Weise an dem Federgehäuse 2 befestigt ist, welches um die Welle
15 frei drehbar ist. Wenn das Federgehäuse 2 in der durch den Pfeil in Abb. 3 angegebenen
Richtung gedreht wird, so wird die Feder gespannt. Die Rückwärtsdrehung des Federgehäuses
wird hierbei durch eine Sperrfeder 2¢ verhindert, die in ein auf der Nabe des Federgehäuses
befestigtes Sperrrad 2-5 eingreift. Das automatische Spannen der Antriebsfeder wird
mittels der folgenden Einrichtung herbeigeführt. Am Federgehäuse ist ein Arm 26
drehbar befestigt, an dessen freiem Ende ein Stift 27 sitzt, der durch einen Schlitz
28 in das Federgehäuse hineinragt. Der Arm 26 steht unter der Wirkung einer Feder
29, die bestrebt ist, den Stift 27 stets gegen die äußerste Windung der Antriebsfeder
anliegend zu halten. An dem Federgehäuse ist ferner ein Kuppelarm 3o drehbar befestigt,
der zwei Stifte 31 und 32 trägt, die als Anschläge für den Arm 26 dienen, und mit
einem Vorsprung 33 versehen ist, der mit Löchern 34 in einer das Federgehäuse umschließenden
Trommel 35 in Eingriff gebracht werden kann, die ebenfalls um die Welle
15
frei drehbar ist. Die Trommel ist mit einem Zahnkranz 36 versehen, in den
ein Zahnrad 37 eingreift, mittels dessen die Trommel ununterbrochen in der durch
den Pfeil in Abb. 3 angegebenen Richtung gedreht wird, und zwar z. B. durch eine
geeignete Transmission von dem Motor aus, dessen Brennstoffverbrauch man messen
will.
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Wenn die Antriebsfeder ganz gespannt und
ihr Durchmesser
somit am kleinsten ist, nehmen die Teile die in Abb. 3 gezeigte Lage ein, wobei
der Kuppelarm so nach innen gegen die Welle 15 gedreht ist, derart, daß der Vorsprung
33 nicht in die Löcher 34 der Trommel 35 eingreift. Je nachdem die Antriebsfeder
sich dann aufwickelt, wird ihr Durchmesser (d. h. der Durchmesser der äußersten
1'Vindung) vergrößert. Hierdurch wird der Arm 26, unter Überwinden des Widerstandes
der Feder 29 nach rechts in Abb. 3 gedreht. Wenn die Spannung der Feder soviel abgenommen
hat, daß sie von neuem aufgezogen werden muß, so stößt der Arm 26 gegen den Stift
32 und nimmt dadurch den Kuppelarm 3o mit, so daß der Vorsprung 33 des letzteren
mit einem der Löcher 34 der Trommel 35 in Eingriff gebracht wird. Hierdurch wird
das Federgehäuse mit der Trommel gekuppelt und somit veranlagt, "an der Drehung
der letzteren teilzunehmen, wodurch die Antriebsfeder gespannt wird. Je nachdem
die Feder gespannt und ihr Durchmesser vermindert wird, wird auch der Arm 26 von
der Feder 2g nach innen gegen die Welle zurückgedreht. Wenn die Feder auf diese
Weise ganz gespannt worden ist, stößt der Arm 26 gegen den Stift 31, wodurch der
Kuppelarm 30 mitgenommen und der Vorsprung 33 aus dem Eingriff mit der sich
drehenden Trommel 35 herausgezogen wird. Das Federgehäuse 2 wird dann von der Feder
7,4 gesperrt gehalten und bleibt stillstehend, bis die Antriebsfeder wieder aufgezogen
werden muß, wo es wieder in der oben beschriebenen Weise mit der sich drehenden
Trommel gekuppelt wird.
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Die Spannung der Antriebsfeder wird so gewählt, daß sie der Pumpe
i nur eine Energiemenge zuführt, die derjenigen Förderleistung entspricht, die erforderlich
ist, um den jeweiligen Brennstoffverbrauch des Motors zu decken. Wenn der Brennstoffverbrauch
aufhört, steigt der Widerstand in der Druckleitung 8, _ und die Feder vermag dann
nicht mehr die Pumpe anzutreiben, weshalb diese und damit auch das Zählwerk zum
Stillstand kommt. Wenn der Brennstoffverbrauch wieder beginnt und der Widerstand
in der Druckleitung vermindert wird, wird die Pumpe wieder in Gang gesetzt. Mit
Hilfe der beiden Stellschrauben =i kann man die Hublänge der Membranpumpe leicht
regeln, derart, daß die von der Pumpe für jeden Hub geförderte Flüssigkeitsmenge
mit den Angaben des Zählwerks 3 genau übereinstimmt, so daß das Zählwerk somit richtig
anzeigt.
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Um einen möglichst konstanten Gegendruck in der Druckleitung 8 zu
erzielen, obgleich der Brennstoffverbrauch des Motors natürlich nicht konstant ist,
sondern in der Regel stoßweise erfolgt (in Übereinstimmung mit den Einsauge- oder
Einspritzperioden), kann man zweckmäßig, und zwar besonders wenn es sich um das
Messen von Flüssigkeiten handelt, in die Druckleitung 8 zwischen der Meßpumpe und
dem Motor einen Ausgleichbehälter einschalten, der dann mit einem Schwimmerventil
o. dgl. versehen sein soll, das die Leitung absperrt, wenn der Behälter bis zu einer
bestimmten Höhe gefüllt worden ist. Hierdurch werden Pendelungen der Flüssigkeitssäule
in der Druckleitung möglichst vermieden, die die Genauigkeit der Meßergebnisse beeinträchtigen
könnten.
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Die oben beschriebene und auf der Zeichnung dargestellte Ausführungsform
kann natürlich in verschiedener Weise abgeändert werden, ohne von dem Grundgedanken
der Erfindung abzuweichen.- So kann beispielsweise die beschriebene Antriebsfeder
durch eine zwischen der ununterbrochen sich drehenden Trommel 35 und der Meßpumpe
eingesetzte; nachgiebige Kupplung, z. B. eine Reibungskupplung, ersetzt werden,
die nachgibt, so daß die Meßpumpe zum Stillstand kommt, wenn der Widerstand in der
Druckleitung über eine bestimmte Grenze steigt.