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Einrichtung zum Gleichhalten des Mischungsverhältnisses zweier Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Gleichhalten des Mischungsverhältnisses
zweier Flüssigkeiten, in der die durchfließenden Teilmengen der einzelnen Flüssigkeiten
mit Durchflußmessern gemessen werden und mit einem von den Durchflußmessern beeinflußten
Verstellgetriebe für die in den getrennten Leitungen liegenden Regelventile mit
zwei Antriebseingängen, die bei Vorliegen des eingestellten Mischungsverhältnisses
der beiden Flüssigkeiten mit gleicher Drehzahl angetrieben sind.
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Es ist eine Einrichtung mit zwei oder mehreren Durchflußmessern bekannt,
denen je ein Getriebe nachgeschaltet ist, dessen Übersetzung sich umgekehrt wie
der Mischungsanteil der von dem zugehörigen Durchflußmesser gemessenen Flüssigkeit
verhält, so daß bei Vorliegen der gewünschten Mischung die Abtriebswellen der nachgeschalteten
Getriebe mit gleicher Drehzahl in entgegengesetztem Drehsinn umlaufen und ein Differentialgetriebe
antreiben. Ein Abweichen des tatsächlichen Mischungsverhältnisses vom durch die
Wahl der Zahnradpaarung der nachgeschalteten Getriebe eingestellten Mischungsverhältnis
hat eine Drehzahldifferenz zwischen den Differentialgetrieberädern zur Folge; die
daraus resultierende Bewegung des Differentialgetriebekäfigs bewirkt eine Verstellung
des Mischungs-Regelventils.
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Differentialgetriebe, wie sie bei der bekannten Einrichtung zur Anwendung
gelangen, unterliegen dadurch großen Beanspruchungen, daß sich auch bei Vorliegen
des gewünschten Mischungsverhältnisses und stillstehendem Getriebekäfig die Zahnräder
in ständigem, raschem Umlauf befinden. Diese den Normalzustand darstellende Dauerbelastung
zwingt in Anbetracht der beispielsweise bei Kraftstoff Zapfsäulen erforderlichen
Genauigkeit der Einrichtung in bezug auf das einzuhaltende Mischungsverhältnis zu
sorgfältiger und demgemäß teurer Ausbildung der Lagerung, der Zahnräder und ihrer
Schmierung.
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Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, eine Einrichtung zum Gleichhalten
des Mischungsverhältnisses zweier Flüssigkeiten zu schaffen, welche diese Nachteile
vermeidet und bei der sich im normalen Betriebszustand des Getriebes bei Vorliegen
des gewünschten Mischungsverhältnisses die Getriebeteile in Ruhe zueinander befinden
und keine Relativbewegung ausführen.
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Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß
das Verstellgetriebe für die Regelventile eine von Zahnrädern angetriebene, den
einen Antriebseingang darstellende Hohlwelle aufweist, in der koaxial eine von Zahnrädern
gleichsinnig wie die Hohlwelle angetriebene, den anderen Antriebseingang darstellende
Welle angeordnet ist, an der ein Nockenfolgeglied befestigt ist, das mit einer nicht
an allen Punkten zur Wellenachse senkrecht liegenden Nockenfläche in der Hohlwelle
zusammenwirkt, wobei die Hohlwelle und die Welle relativ zueinander verdrehbar und
axial verschiebbar sind und das Mischungsverhältnis steuernde Betätigungselemente
tragen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Hohlwelle zylindrisch
ausgebildet und wird zwischen den Wänden des Getriebegehäuses drehbar und axial
unverschiebbar gehalten, während die koaxial in ihr angeordnete Welle mit dem mit
ihr verbundenen Nockenfolgeglieder drehbar und axial verschieblich gelagert ist
und eine Längsnut aufweist, deren axiale Erstreckung größer ist als die Länge eines
mit ihr in Eingriff stehenden Mitnehmers des auf der Welle geführten Antriebszahnradsatzes,
und weiterhin an einem Ende einen auf ihr drehbaren, jedoch relativ zu ihr axial
unverschieblichen Ring mit Armen trägt, die in eine Gabel eines Winkelhebels eingreifen,
der mit den Gemischregelventilen in Verbindung steht.
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Eine andere bevorzugte Ausführung der Einrichtung nach der Erfindung
kennzeichnet sich dadurch, daß die ein Zahnrad tragende Welle drehbar, jedoch
axial
unverschieblich in einer Wand des Getriebegehäuses gelagert ist, während die sie
umschließende, zylindrische Hohlwelle relativ zu ihr drehbar und axial verschieblich
ist und ein Antriebszahnrad trägt, dessen Breite größer ist als die des mit ihm
kämmenden Zahnrades, und daß die Hohlwelle eine Hülse besitzt, die mit den Gemischregelventilen
in Verbindung steht.
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In den Zeichnungen sind die beiden Ausführungsformen der Erfindung
beispielsweise dargestellt, wobei die F i g. 1 und 2 die eine und F i g. 3 die zweite
Ausführungsform betreffen.
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F i g. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform;
F i g. 2 ist ein Querschnitt durch die Ausführungsform nach F i g. 1; F i g. 3 ist
ein Querschnitt durch die zweite Ausführungsform.
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In F i g. 1 sind das Summierdifferential und die Abtriebswelle des
einen Durchflußmessers nicht dargestellt. Die Abtriebswelle des Summierdifferentials,
die sich mit einer Drehzahl dreht, welche sich durch Addieren der Drehzahlen der
beiden Durchflußmesser ergibt, treibt ein Zahnrad 1 an. Dieses Zahnrad 1 treibt
über ein Zwischenrad 2 ein weiteres Zahnrad 3, welches mit einem Zahnrad 4 im Eingriff
steht, das sich in entgegengesetzter Richtung wie das Zahnrad 1 dreht. Das Zahnrad
4 bildet einen Teil einer Nockeneinrichtung, welche ein im ganzen mit 5 bezeichnetes
zylindrisches Gehäuse aufweist, in das eine Nockenlaufbahn 6 eingearbeitet ist.
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Die Abtriebswelle des einen Durchflußmessers ist mit einem Zahnrad
7 verbunden, welches über ein Zwischenrad 7 a einen Zahnradsatz 8 antreibt,
der einen Teil eines Getriebes bekannter Bauart darstellt, wie es bei Geräten dieser
Art verwendet wird. Das Zwischenrad 7a steht im Eingriff mit dem größten
Zahnrad des Zahnradsatzes 8, jedoch kann natürlich das Getriebe in bekannter Weise
derart betätigt werden, daß das Zwischenrad 7 a auch mit jedem anderen Zahnrad der
Gruppe 8 in Eingriff kommt.
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Die Ausbildung und Wirkungsweise des Getriebes bildet keinen Teil
der vorliegenden Erfindung und soll nicht weiter beschrieben werden. Der Zahnradsatz
8 ist auf einem Ende einer Welle 10 mit Hilfe eines in einer Wellennut 9 sitzenden
Keils derart gelagert, daß er sich mit der Welle dreht, wobei diese jedoch relativ
zum Zahnradsatz 8 verschiebbar ist. Die Welle 10 bildet einen Teil der Ventileinrichtung.
Auf der Welle 10 ist ein Ring 11 befestigt, der einen kurzen Stift 12 trägt, auf
dem drehbar eine Rolle 13 sitzt, welche - wie dargestellt - in die Nockenlaufbahn
6 einfaßt.
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Diese Nockenlaufbahn ist so geformt, daß, da der Zahnradsatz 8 keine
axiale Bewegung ausführen kann, bei Drehung des Zahnrades 4 auf dem Zylinder 5 die
Rolle 13 in Längsrichtung durch die Laufbahn 6 zunächst in einer Richtung und dann
in der anderen Richtung bewegt wird, d. h. in der Zeichnung gesehen, zunächst nach
rechts und dann nach links. Diese Bewegung der Rolle 13 ruft eine Längsbewegung
der Welle 10 relativ zum Zylinder 5 und zum Zahnradsatz 8 hervor, die dazu ausgenutzt
wird, einen Hebel 14 nach oben oder unten zu bewegen, wie es durch den Doppelpfeil
in der Zeichnung dargestellt ist. Der Hebel 14 betätigt bei dieser Bewegung die
Ventile, welche die Strömung der Flüssigkeit zur Austrittsdüse regeln. Nach F i
g. 2, in der die Einrichtung mehr im einzelnen dargestellt ist, besteht das zylindrische
Gehäuse 5 aus zwei Teilen, welche mit 15 und 16 bezeichnet sind, um den Ring 11
mit dem Stift 12 und der Rolle 13 leichter einbauen zu können. Der Teil 16 wird
an dem Teil 15 so angebracht, daß das vollständige zylindrische Gehäuse entsteht,
nachdem der Ring 11, der den Stift 12 trägt, durch einen Stift oder
auf andere Weise an der Welle befestigt ist und nachdem die Rolle 13 auf
dem Stift 12 angebracht ist. Die beiden Teile 15 und 16 bilden gemeinsam
innerhalb des zylindrischen Gehäuses die Nockenlaufbahn 6. Das Zahnrad 4 ist als
ein Teil mit dem Teil 16 des zylindrischen Gehäuses hergestellt. Die gesamte, aus
der Welle 10, dem Zahnradsatz 8 und der Nockeneinrichtung 6, 11, 13, 15, 16 und
Zahnrad 4 bestehende Einheit wird dann unter Zwischenlage von geeigneten
Scheiben 24 zwischen Rahmenteilen 17 und 18 eines Gehäuses eingebaut, in dem die
Ventilregeleinrichtung untergebracht ist. Wie im rechten Teil der F i g. 2 zu erkennen
ist, geht die Welle 10 vollständig durch das Ende des Teils 16 des zylindrischen
Gehäuses und durch den Rahmenteil 18 hindurch. Das Ende der Welle 10 sitzt drehbar
in einem Ring 20, welcher mit fest angebrachten Armen 19 versehen ist, die in gegabelte
Arme 23 eingreifen, von denen in F i g. 2 nur einer zu erkennen ist, während in
F i g. 1 beide Arme 23 sichtbar sind. Diese gegabelten Arme 23 sind auf einer Querwelle
25 befestigt, an der der Hebel 14 sitzt. Die Welle 25 ist drehbar in einer Konsole
26 gelagert, welche am Rahmenteil 18 angebracht ist.
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Mit Hilfe der beschriebenen Einrichtung kann, da die Welle
10 sich frei im Ring 20 drehen kann, der Hebel 14 entsprechend der
Richtung der Längsbewegung der Welle 10 nach oben oder unten bewegt werden.
Durch eine derartige Längsbewegung der Welle 10 relativ zu den Rahmenteilen
17 und 18,
zum Gehäuse 5 und zum Zahnradsatz 8 wird eine Betätigung
der die Strömung der Flüssigkeit zur Austrittsdüse regelnden Ventile immer dann
erreicht, wenn die Welle 10 über das Zahnrad 7 und den Zahnradsatz
8 mit einer Drehzahl angetrieben wird, welche von der Drehzahl des Gehäuses 5 verschieden
ist, wobei diese Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl der Abtriebswelle des Summierdifferentials
und der Drehzahl der Abtriebswelle des das Zahnrad 7 antreibenden Durchflußmessers
auftritt.
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Bei der in F i g. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Vorrichtung,
bei der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 und 2 versehen
sind, tragen die beiden Teile 15 und 16 des zylindrischen Gehäuses 5 das Zahnrad
4, welches wie dargestellt mit in Längsrichtung verlaufenden Zähnen versehen ist,
welche über eine beträchtliche Länge des zylindrischen Gehäuses reichen. Das Zahnrad
4 steht im Eingriff mit dem von der Abtriebswelle des Summierdifferentials
angetriebenen Zahnrad 1. Die sehr breiten Zähne des Zahnrades 4 gestatten eine relative
Verschiebung zwischen den Zahnrädern 1 und 4, wie es weiter unten noch beschrieben
wird.
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Das zylindrische Gehäuse 5 ist mit einer Nockenlaufbahn 6 versehen
und kann sich zwischen den Rahmenteilen 17 und 18 frei auf der Welle 10 verschieben.
Bei dieser Ausführungsform trägt die Welle 10 wie auch in den F i g. 1 und 2 den
Ring 11 mit dem Stift 12, auf dem drehbar die Rolle 13 sitzt,
welche
mit der Nockenlaufbahn 6 zusammenwirkt. Jedoch wird bei dieser Ausführungsform die
Welle 10 über ein einziges Zahnrad 8 angetrieben, welches einen Teil des in F i
g. 1 und 2 dargestellten Zahnradsatzes bildet. Die Welle 10 wird an einer axialen
Bewegung durch zwei Ringe 21 gehindert, welche auf beiden Seiten des Rahmenteiles
17 sitzen. Der Teil 16 des zylindrischen Gehäuses 5 ist mit einer sich in axialer
Richtung erstreckenden koaxialen Hülse 22 verbunden, welche am Ventilregelmechanismus
so angebracht ist, daß sie die Ventile betätigen kann, die die Strömung der Flüssigkeit
zur Austrittsdüse regeln.
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Wenn bei dieser Ausführungsform die Welle 10 und das zylindrische
Gehäuse 5 mit der gleichen Drehzahl gedreht werden, bleibt die Rolle 13 in der gleichen
Stellung auf der Nockenlaufbahn 6 stehen, jedoch ergibt jeder Drehzahlunterschied
eine andere Winkellage der Rolle 13 in der Laufbahn 6. Da sich nun die Welle
10 in axialer Richtung nicht bewegen kann, bewirkt eine derartige Verstellung
der Rolle 13 in der Laufbahn 6, daß sich das zylindrische Nockengehäuse in axialer
Richtung auf der Welle 10 verschiebt, so daß die Hülse 22 die Ventilregeleinrichtung
betätigt.
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Eine derartige pockenbetätigte Ventilregeleinrichtung gemäß der Erfindung
hat gegenüber den üblichen Regelungen mittels Differentialen gewisse Vorteile, weil
bei den letzteren Einrichtungen der Differentialkäfig stehenbleibt, während die
Kegelräder des Differentials dauernd umlaufen, so daß Probleme bei der Schmierung
und Abnutzung auftreten. Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung würde die aus Zahnradsatz
8, Welle 10, Ring 11 und zylindrischem Gehäuse 5 bestehende Einrichtung unter entsprechenden
Betriebsbedingungen gemeinsam umlaufen, wobei eine Bewegung der Rolle 13 in der
Nockenlaufbahn 6 nur während kurzer Zeiten auftreten würde, wenn zwischen dem Zahnrad
4 und dem Zahnradsatz 8 ein Drehzahlunterschied auftritt.
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Bei Verwendung eines Differentials können weiterhin noch Schwierigkeiten
insofern auftreten, als ein gleichmäßiges Ansprechen der Bewegung des Hebels zur
Ventilregelung erhalten bleiben soll, wenn das Mischungsverhältnis der auszuliefernden
Flüssigkeiten geändert wird, da die Bewegung des Differentialkäfigs von der Abtriebsdrehzahl
des Summierdifferentials abhängig ist. Die Reaktion des Ventils ist jedoch abhängig
von der Geschwindigkeit, mit der sich die Abtriebsdrehzahl des einen Durchflußmessers
erhöht oder erniedrigt; dieses Ansprechen ist besser, wenn ein großer Anteil der
Flüssigkeit des einen Durchflußmessers im Gemisch vorliegt und nicht ein kleiner
Anteil und wenn das Übersetzungsverhältnis zur Beschleunigung des Durchflußmessers
zur Anpassung an das Gemisch oder die Drehzahl des Summierdifferentials groß ist.
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Derartige Probleme veränderlichen Ansprechens bei verschiedenen Gemischen
können bei der erfindungsgemäßen Einrichtung dadurch überwunden werden, daß die
Nockenlaufbahn mit einem steilen Winkel versehen wird, wenn ein schnelles Ansprechen
gefordert wird, oder mit einem langsameren Anstieg, wenn ein schnelles Ansprechen
nicht unbedingt erforderlich ist.
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Außerdem muß bei Verwendung eines Differentials als Regeleinrichtung
irgendeine Sicherheitsvorrichtung vorgesehen werden, um zu ermöglichen, daß sich
der Differentialkäfig auch dann dreht, wenn das Ventil in eine Endstellung gelangt
ist. Eine derartige Vorrichtung kann eine Rutschkupplung sein. Bei der pockenbetätigten
Einrichtung gemäß der Erfindung würde sich die Rolle 13 etwa an die höchste Stelle
der Nockenlaufbahn bewegen, um ein Ventil. zu schließen; dabei ist es verhältnismäßig
einfach, beispielsweise eine Feder zwischen der Welle :10 und dem Ring 20 bei der
Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 vorzusehen, so daß bei einer fortgesetzten Drehung
die Rolle 13 sich über die höchste Stelle der Laufbahn hinwegbewegen würde und die
fortgesetzte Drehung die Einrichtung nicht beschädigen könnte.