DE1205311B - Vorrichtung zum Ermitteln des Verlaufes von Druecken - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIl

Deutsche Kl.: 42 k-14/03

K45708IXb/42k
19. Januar 1962
18. November 1965

Die Erfindung betrifft zunächst eine Vorrichtung zum Ermitteln des Verlaufes von sich insbesondere rasch ändernden Drücken innerhalb von vorbestimmten, unterhalb oder oberhalb eines vorbestimmten Druckniveaus liegenden Meßbereichen, mit einem innerhalb einer Kammer angeordneten Druckfühler und einem diesem vorgeschalteten, mit einem Hilfsdruck belasteten Ventil zur Begrenzung des Meßbereiches. Die Erfindung bezweckt insbesondere die Schaffung einer Vorrichtung, welche die genaue Aufnähme des Druckverlaufes im Verbrennungsraum rasch laufender Kolben-Brennkraftmaschinen über begrenzte Druckbereiche ermöglicht.

Es ist bekannt, bei Brennkraftmaschinen auftretende Drücke mit Hilfe von piezoelektrischen Druckfühlern zu bestimmen. Besonders aufschlußreich sind hierbei die im Bereich niedriger Drücke liegenden Teile der erhaltenen Druckkurven, da es gerade die mit dem Gaswechsel zusammenhängenden Verhältnisse sind, welche vielfach durch geeignete Steuerung und Bemessung von Ein- und Auslaßquerschnitten namhafte Verbesserungen erreichen lassen. Besonders erwünscht sind ferner auch Kenntnisse des Druckverlaufes im Bereich der Zünddrücke.

Als nachteilig erweist sich hierbei jedoch, daß die zur Aufnahme der Druckkurve benötigten Verstärker und Anzeigegeräte einen Arbeitsbereich einschließen müssen, der die zu erwartenden Maximal- und Mimmaldrücke umfaßt. Es gelingt dann besonders bei rasch aufeinanderfolgenden Druckwechseln nicht mehr, eine verzerrungsfreie Anzeige über den ganzen Druckbereich zu erhalten. Diese Nachteile sind besonders ausgeprägt bei Verwendung von Schleifenoszillographen; sie können ferner auch auftreten bei anderen Druckfühlern bzw. Anzeigesystemen, z. B. bei kapazitiven Fühlern oder mechanischen Indikatoren.

Die Erfindung ermöglicht es, diese Nachteile weitgehend auszuschalten. Sie geht von dem Gedanken aus, daß eine im verzerrungsfreien Arbeitsbereich liegende Anzeige erhalten werden kann, wenn die oberhalb bzw. unterhalb eines einstellbaren Druckniveaus befindlichen Drücke vom Druckfühler ferngehalten werden.

Die bisher bekannten Ventile zum Fernhalten von Drücken, die einen bestimmten Wert übersteigen, sind nicht dazu geeignet, eine einwandfreie Begrenzung von sich rasch ändernden Drücken zu gewährleisten. So ist es bekannt, zur Begrenzung von Drükken ein einfaches Einwegventil zu verwenden, bei dem das Verschlußstück durch eine Druckfeder von dem Ventilsitz ferngehalten wird. Die Druckfeder Vorrichtung zum Ermitteln des Verlaufes
von Drücken

Anmelder:

Kistler Instrumente A. G., Winterthur (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Phys. R. Kohler, Patentanwalt,

Stuttgart, Hohentwielstr. 28

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Hans Conrad Sonderegger,

Winterthur (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 28. Dezember 1961 (15 042)

wirkt auf einen im Ventilgehäuse dicht geführten kolbenartigen Ansatz des Verschlußstriches, der auch noch mit einem Hilfsdruck beaufschlagt werden kann. Solange die von dem zu messenden Druck auf das Verschlußstück ausgeübte Kraft die Kraft der Feder und des Hilfsdruckes nicht übersteigt, gelangt das Druckmedium ungehindert bis zum Meßinstrument. Wird die Kraft der Feder und des Hilfsdrucks vom zu messenden Druck überwunden, so schließt das Ventil und sperrt die von der Druckwelle zum Meßinstrument führende Leitung. Während des Schließens des Ventils kann aber bei schnell ansteigenden Drücken und nur wenig kompressiblen Medien sich der Druck noch leicht bis zum Meßinstrument fortpflanzen und dieses zerstören, wenn es für so hohe Drücke nicht ausgelegt ist. Die bekannte Anordnung hat ferner den Nachteil, daß das abgefederte Verschlußstück ein schwingungsfähiges System bildet, das ebenfalls die Messung rasch wechselnder Drücke stören kann. Endlich hat die bekannte Anordnung den Nachteil, daß sie nur zur Begrenzung des Druckes nach oben geeignet ist.

Bei einem weiteren bekannten Ventil sind in einem Zylinder zwei voneinander getrennte Kolben beweglich angeordnet, von denen der eine unter dem Einfluß des Druckmediums und der andere unter der Kraft einer Feder und eines Hilfsdrucks steht. Zwischen den beiden Kolben ist ein inkompressibles Medium angeordnet, das zu dem Druckfühler führt. Außerdem ist die Bewegung der beiden Kolben durch

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einen zwischen ihnen angeordneten Anschlag be- fendes Ändern des Referenzdruckes die punktweise grenzt. Durch diese Anordnung wird zwar gewähr- Aufnahme von Druckdiagrammen, jedoch sind zur leistet, daß der Druck im Meßinstrument nicht den Erstellung eines Diagramms sehr viele Messungen durch die Feder erzeugten Druck übersteigt, jedoch erforderlich, und es ist nicht möglich, den Druckergeben sich hier besondere Schwierigkeiten durch 5 verlauf bei einem einzigen Vorgang zu messen und die Verwendung eines zusätzlichen, flüssigen Me- zu registrieren. Diese bekannten Meßanordnungen diums zur Übertragung des Druckes auf das Meß- lassen auch nicht erkennen, daß überhaupt ein solcher instrument und die Abdichtung des Flüssigkeits- beweglicher Kolben dazu benutzt werden könnte, um volumens durch die verschiebbaren Kolben. Die Ver- die Beaufschlagung eines Druckfühlers zu steuern, wendung eines im wesentlichen inkompressiblen Me- io Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum diums zur Übertragung des Druckes birgt auch die gleichzeitigen Ermitteln des Verlaufes von sich rasch Gefahr in sich, daß bei rasch wechselnden Drücken ändernden Drücken innerhalb von vorbestimmten, in der Flüssigkeit Druckwellen entstehen, die nicht unterhalb und oberhalb je eines vorbestimmten nur die Meßergebnisse verfälschen können, sondern Druckniveaus liegenden Meßbereichen. Diese Vorebenfalls Spitzenwerte annehmen können, welche den 15 richtung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem zulässigen Druck überschreiten. Endlich bildet auch gemeinsamen Gehäuse zwei Druckfühler für verhier wieder der eine Kolben mit der Feder ein schwin- schiedene Meßbereiche mit je einem belasteten Vengungsfähiges System, das die Quelle weiterer Meß- til angeordnet sind und die Ventile als Zweiwegefehler sein kann, und es ist nur die Begrenzung des ventile mit je zwei Ventilsitzen und je einem zwi-Druckes nach oben möglich. Durch die Erfindung 20 sehen den Ventilsitzen frei hin und her bewegbaren werden auch diese Nachteile der bekannten Ventile Ventilkörper ausgebildet sind, von denen die Verzur Begrenzung der einem Meßinstrument zugeführ- schlußstücke des Ventilkörpers des einen Zweiwegeten Drücke vermieden. ventils in bezug auf die entsprechenden Ventil-

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch ge- sitze außenliegend und die Verschlußstücke des kennzeichnet, daß das belastete Ventil als Zweiwege- 25 Ventilkörpers des anderen Zweiwegeventils in beventil mit zwei Ventilsitzen und einem zwischen den zug auf die entsprechenden Ventilsitze innenliegend Ventilsitzen frei hin und her bewegbaren Ventilkör- angeordnet sind, daß der zu messende Druck jeweils per ausgebildet ist und der zu messende Druck in die in die eine und der Hilfsdruck als Referenzdruck jeeine und der Hilfsdruck als Referenzdruck in die weils in die andere von zwei den Stirnflächen jedes andere von zwei den Stirnflächen des Ventilkörpers 30 Ventilkörpers vorgelagerten Kammern einleitbar ist, vorgelagerten Kammern einleitbar ist, während eine während die zu den Kammern mit den Druckfühlern zu den Kammern mit dem Druckfühler führende Lei- führenden Leitungen jeweils an den Raum zwischen tung an den Raum zwischen den beiden Ventilsitzen den beiden Ventilsitzen je eines der Ventile anangeschlossen ist, und daß zum Ermitteln des Druck- geschlossen sind, und daß weiter für die Zuleitung Verlaufes unterhalb eines vorbestimmten Druck- 35 des zu messenden Druckes zu den entsprechenden niveaus die Verschlußstücke des Ventilkörpers in be- Kammern der beiden Ventile ein gemeinsamer Kanal zug auf die Dichtungsflächen der zugeordneten Ven- vorhanden ist. An diesen gemeinsamen Kanal sind tilsitze außenliegend und zum Ermitteln des Druck- also zwei Vorrichtungen nach der Erfindung anverlaufes oberhalb eines vorbestimmten Druck- geschlossen, von denen die eine zum Ermitteln des niveaus die Verschlußstücke in bezug auf die Dich- 40 Druckverlaufes oberhalb eines bestimmten Drucktungsflächen der zugeordneten Ventilsitze innen- niveaus und die andere zum Ermitteln des Druckliegend angeordnet sind. Verlaufes unterhalb eines anderen bestimmten Druck-

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht niveaus dient.

auch bei sehr rasch folgenden Druckwechseln die Zweckmäßig können die Dichtungsflächen der als außerhalb des jeweils eingestellten Meßbereiches lie- 45 Anschläge für den nach Art eines Doppelkolbens genden Drücke vom Druckfühler fernzuhalten, ohne ausgebildeten Ventilstückes dienenden Ventilsitze daß der dabei stattfindende Umschaltvorgang eine und ebenso die Dichtungsflächen der die Verschluß-Verfälschung des Meßresultates verursacht. Dies liegt stücke bildenden Kolben durch gegeneinander gerichdaran, daß bei Erreichen des Grenzdruckes das Ventil tete Kegelflächen gebildet sein. Die Durchlässe könschlagartig umschaltet, weil die ihn belastende Gegen- 50 nen aber auch als schlitzförmige Ausnehmungen in kraft von der Stellung des Ventilkegels unabhängig den Mantelflächen der Kolben oder aber als Bohist. Beim Umschalten findet allenfalls in geringem rangen im Kolbenkörper ausgebildet sein. In einer Maße eine Mischung der beiden Druckmedien statt, besonders einfachen Ausführungsform sind die die auf den Druckverlauf keinen Einfluß hat. Weiter- Durchlässe durch Spiele zwischen Kolbenwand und hin ist von Vorteil, daß der Hilfsdruck einen Re- 55 Bohrung gebildet.

ferenzdruck darstellt, der eine fortlaufende Über- Vorteilhaft kann die Bohrung für den vom Meß-

wachung des Druckfühlers ermöglicht und einen druck beaufschlagten Kolben mit dem Inneren eines

ständigen Eichpunkt bildet. rohrfömigen Einschraubstutzens verbunden sein; die

Es ist zwar an sich bekannt, bei Meßgeräten zum Vorrichtung läßt sich dann bequem in eine ent-

Ermitteln des Verlaufes sich ändernder Drücke frei 60 sprechende Gewindebohrung einschrauben, die mit

bewegliche Kolben anzuwenden, die von der einen dem zu überwachenden Druckraum in Verbindung

Seite von einem Referenzdruck und von der anderen steht.

Seite von dem zu messenden Druck beaufschlagt Weiter empfiehlt es sich, in der den Hilfsdruck

werden, jedoch wird bei diesen bekannten Vorrich- übertragenden Zuleitung ein Umschaltventil an-

tungen die Kolbenbewegung zur Steuerung eines elek- 65 zuordnen, mit dessen Hilfe die Zuleitung wahlweise

Irischen Kontaktes benutzt, so daß bei Erreichen des mit einer Hilfsdruckquelle oder mit der Atmosphäre

Referenzdruckes ein elektrisches Signal ausgelöst verbunden werden kann. Diese Anordnung läßt neben

wird. Dies ermöglicht beispielsweise durch fortlau- der Anzeige des zu ermittelnden Druckverlaufes auch

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eine Anzeige zweier konstanter und bekannter Re- den Fühler aufnehmenden Raumes dient die

ferenzdrücke erzielen, was ohne weiteres eine quan- Schraube 38. Der vom Druckfühler als Potential-

titative Auswertung des zu ermittelnden Druck- differenz zwischen den beiden Elektroden 37 ab-

verlaufes zuläßt. gebildete Druck im Raum 35 kann auf bekannte Art

Die Erfindung und weiter mit ihr zusammenhän- 5 mit Hilfe eines Schleifenoszillators sichtbar gemacht

gende Merkmale sind nachstehend an Hand der in bzw. registriert werden. Um den Druckfühler gegen

der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele allfällige schädliche Temperaturen zu schützen, kann

näher erläutert. Es zeigt durch den Stutzen 39 Kühlwasser zugeführt werden,

F i g. 1 eine Vorrichtung im Schnitt zusammen mit das durch einen nicht gezeichneten Austritt wieder

in der Zuleitung für den Hilfsdruck angeordnetem io abströmt.

Umschaltventil und Druckreduzierventil, In der Wand der Kolben 15 und 16 ist je ein aus

F i g. 2 im Detail Teile der in F i g. 1 gezeichneten schlitzförmigen Ausnehmungen 40 bzw. 41 bestehen-

Vorrichtung in vergrößertem Maßstab, der Durchlaß vorgesehen, durch den sich bei nicht

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform in einer am Anschlag befindlichem Kolben der auf letzteren

F i g. 1 entsprechenden Darstellung, jedoch zum Er- 15 wirkende Druck in den Raum zwischen beide Kolben

mitteln des Druckverlaufes oberhalb eines vor- 15 und 16 fortpflanzen kann,

bestimmten Druckniveaus, Zur Erläuterung der Wirkungsweise der geschil-

F i g. 4 die Vereinigung der beiden Vorrichtungen derten Vorrichtung sei angenommen, daß der auf

nach den F i g. 1 und 3 innerhalb eines gemeinsamen den Kolben 16 wirkende Hilfsdruck auf den Wert A

Gehäuses und 20 eingestellt sei, während der in seinem Verlauf zu

F i g. 5 und 6 Beispiele von Druckkurven, die mit messende und auf den Kolben 15 wirkende Druck Hilfe von erfindungsgemäßen Vorrichtungen erhalten rasche Druckschwankungen zwischen Atmosphärenwerden können. druck und einem den Druck A übersteigenden

Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung besitzt ein Ge- Druck B ausführt. Solange während des Ansteigens

häuse 11, dessen zylindrischer Teil 12 als Ein- 25 des auf den Kolben 15 wirkenden Drucks die von

schraubstutzen ausgebildet ist und in eine ent- ihm erzeugte Kolbenkraft kleiner ist als diejenige,

sprechende Gewindebohrung eines Zylinderdeckels welche der Kolben 16 unter der Einwirkung des Hilfs-

od. dgl. eingesetzt werden kann. Im Gehäuse sind druckes entgegenstellt, bleibt der Kolbenkörper 15,

zwei zylindrische Bohrungen 13 und 14 vorhanden. 16 in seiner gezeichneten Lage, in welcher der zu

In diesen sind miteinander verschraubte oder sonst 30 ermittelnde Druck über die Schlitze 40 im Kolben 15

auf andere geeignete Weise zu einem Kolbenkörper sich in den Raum 33 und von hier aus auf den

miteinander verbundene Kolben 15 und 16 ver- Druckfühler 36 fortpflanzen kann,

schiebbar angeordnet. F i g. 2 zeigt im Detail diese Mit wachsendem Druck unterhalb des Kolbens 15

Teile in vergrößertem Maßstab. wird der Zustand erreicht, wo die aus den Druck-

Die miteinander verbundenen Kolben 15 und 16 35 einwirkungen resultierende Kraft ihre Richtung wechkönnen sich zwischen zwei Endlagen verschieben, die seit und bewirkt, daß der Kolben 15 dichtend zur durch ventilsitzartig ausgebildete Anschlagflächen 17 Auflage auf der Anschlagfläche 17 kommt. Von und 18 bestimmt sind. In der gezeichneten Stellung diesem Augenblick an wirkt nun der durch den Kanal befindet sich der Kolben 16 an der Anschlagfläche 23 in den Raum 35 sich fortpflanzende Druck auf 18, und seine entsprechend gestaltete Kolbenseite 19 40 den Druckfühler, und zwar so lange, bis der Kolbenliegt dichtend auf der Fläche 18 auf. Demgegenüber körper 15,16 wieder in die gezeichnete untere Endbefindet sich die Kolbenseite 20 des Kolbens 15 im lage zurückkehrt. Es ist leicht einzusehen, daß durch Abstand zu der ihr zugekehrten Anschlagfläche 18. die geschilderte Arbeitsweise vom Druckfühler 36

Der in seinem Verlauf zu ermittelnde Druck wirkt nur Drücke ermittelt werden, die sich unterhalb eines

auf die Seite 21 des Kolbens 15. Der Raum oberhalb 45 durch die Größe des Hilfsdruckes bestimmten Druck-

der Kolbenseite 22 steht über den Kanal 23 und die niveaus befinden.

Leitung 24 mit dem Umschaltventil 25 in Verbindung. F i g. 3 veranschaulicht bis auf die Ausbildung und Dieses ist als Solenoidventil ausgebildet und ermög- Anordnung der verschiebbaren Kolben und der ihnen licht, die Leitung 24 augenblicklich wahlweise über zugeordneten Anschläge eine der Vorrichtung nach die Ventilbohrung 26 mit der Atmosphäre oder über 50 F i g. 1 entsprechende Ausführungsform. Es sind die Bohrung 27 und die Leitung 28 mit dem einstell- zwei Kolben 50 und 51 vorhanden, die der Einfachbaren Druckreduzierventil 29 zu verbinden, das über heit halber als einteiliger Kolbenkörper gezeigt sind, die Leitung 30 mit einer nicht gezeichneten Druck- An dieser Stelle sei auch festgehalten, daß selbstquelle in Verbindung steht. Mit Hilfe des Reduzier- verständlich das Gehäuse aus zwei oder mehr Teilen ventils 29 kann der so auf die Kolbenseite 22 wir- 55 bestehen kann. Dem Kolben 50 ist der Anschlag 52 kende Druck beliebig zwischen Null und einem durch und dem Kolben 51 der Anschlag 53 zugeordnet, die Quelle vorgegebenen Wert eingestellt werden. Als zwischen denen sich die beiden Kolben bewegen kön-Druckmittel wird zweckmäßig ein gasförmiges Me- nen. In beiden Endlagen kommen die einander abdium benutzt. Zur Überwachung des Druckes vor gewendeten Seiten der beiden Kolben dichtend zur und nach dem Druckreduzierventil sind Druckmesser 60 Auflage auf der Dichtungsfläche des zugeordneten 31 und 32 vorgesehen. Anschlages. In der gezeichneten Lage befindet sich

Der zwischen den beiden Kolbenseiten 19 und 20 der Kolben 50 an der Dichtungsfläche des Anbefindliche Raum 33 steht über den Kanal 34 mit Schlages 52. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel dem Raum 35 in Verbindung, der auf einer Seite nach F i g. 1 sind die Dichtungsflächen der Kolben durch einen Teil des Gehäuses 11 und auf der an- 65 und der Anschläge durch senkrecht zur Achsrichtung deren Seite durch den Meßboden eines piezoelek- des Kolbenkörpers gerichtete Flächen gebildet,
irischen Druckfühlers 36 abgeschlossen ist. Zur Auf den Kolben 50 wirkt der über die Bohrung 54 Fixierung des Druckfühlers und zur Abdichtung des zugeleitete Meßdruck, während der Kolben 51 dem

Einfluß des über den Kanal 55 entsprechend der Anordnung nach F i g. 1 übertragenen Hilfsdruckes ausgesetzt ist. Die jedem Kolben zugeordneten Durchlässe sind in vorliegendem Fall als einfache Bohrungen 56 bzw. 57 ausgebildet. In der gezeichneten S Lage sind die Bohrungen 56 durch die Dichtungsfläche des Anschlages 52 verschlossen. Dafür kann der Hilfsdruck durch die Bohrungen 57 des anderen Kolbens 51 sich in den Raum 58 und von hier über den Kanal 59 auf den Meßboden 60 des Druckfühlers fortpflanzen.

Wiederum sei zur Erläuterung der Wirkungsweise angenommen, daß der Hilfsdruck auf den Wert A eingestellt sei, während der in seinem Verlauf zu ermittelnde und auf den Kolben 50 wirkende Druck rasche Druckschwankungen zwischen Atmosphärendruck und einem den Druck A übersteigenden Druck B ausführt. Solange während des Ansteigens des auf den Kolben 50 wirkenden Drucks die von ihm erzeugte Kolbenkraft kleiner ist als diejenige, welche der Kolben 51 unter der Einwirkung des Hilfsdruckes entgegenstellt, bleibt der Kolbenkörper 50, 51 in seiner gezeichneten Lage, in welcher der zu ermittelnde Druck vom Druckfühler ferngehalten ist, dafür aber der Hilfsdruck zur Anzeige kommt. Erst wenn die aus den beiden Druckeinwirkungen resultierende Kraft ihre Richtung wechselt und der Kolben 51 dichtend zur Auflage am Anschlag 53 kommt, kann sich der Meßdruck über die Bohrungen 56 und den Kanal 59 auf den Druckfühler übertragen; es werden somit mit Hilfe der geschilderten Vorrichtung nur Drücke ermittelt, die sich oberhalb eines durch die Größe des Hilfsdruckes bestimmten Druckniveaus befinden.

F i g. 4 zeigt eine Vorrichtung, in welcher in einem gemeinsamen Gehäuse 65 je eine nach den beiden bisher geschilderten Ausführungsbeispielen arbeitende Vorrichtung miteinander vereinigt sind. Die eine Vorrichtung zur Ermittlung von Drücken unterhalb eines vorbestimmten Druckniveaus besteht aus dem Kolbenkörper 66,67 mit zugeordneten Anschlägen 68 und 69 sowie dem piezoelektrischen Druckfühler 70, wobei ein einstellbarer Hilfsdruck durch den Kanal 71 auf die Oberseite des Kolbens 67 geleitet werden kann. Die andere Vorrichtung setzt sich zusammen aus dem Kolbenkörper 72, 73, den Anschlägen 74 und 75 und dem Druckfühler 76; der Hilfsdruck kann durch den Kanal 77 übertragen werden.

Für beide Vorrichtungen ist ein gemeinsamer Anschlußstutzen 78 vorgesehen, der z. B. in den Zylinderdeckel einer Kolben-Brennkraftmaschine eingeschraubt werden kann. Der Meßdruck wird über den gemeinsamen Kanal 79 auf die beiden Kolben 66 und 72 übertragen. Man erhält somit von dem zu ermittelnden Druckverlauf mit Hilfe des Druckfühlers 70 eine Anzeige in einem ersten Meßbereich, der sich vom Atmosphärendruck bis zu dem über den Kanal 71 zugeleiteten Hilfsdruck erstreckt; mit Hilfe des Druckfühlers 73 wird eine Anzeige des Druck-Verlaufes oberhalb eines Druckniveaus, das durch den über den Kanal 77 übertragenen Hilfsdruck bestimmt ist.

Werden die beiden Hilfsdrücke gleich groß gewählt, z. B. durch Anschließen der Kanäle 71 und 77 an ein und dieselbe Hilfsdruckquelle, werden zwei Anzeigen erhalten, die zusammen sich über den ganzen Bereich erstrecken, in dem sich der zu ermittelnde Druck bewegt. Die Fig. 5 und 6 zeigen für die gleiche Druckspitze den zeitlichen Verlauf, wie er z. B. auf den Registrierstreifen zweier Oszillographen erhalten wird, von denen einer durch den Druckfühler 70 und der andere durch den Druckfühler 76 gesteuert wird. In Abszissenrichtung ist die Zeit t aufgetragen und in Ordinatenrichtung die den piezoelektrischen Ladungen der Druckfühler entsprechenden Drücke P. Die Abszisse entspricht einem Druck P gleich Null und wird direkt als Linie auf dem Registrierstreifen erhalten, wenn an Stelle des Hilfsdruckes der Atmosphärendruck auf den Kolben 67 einwirkt. Die ausgezogene Kurve in F i g. 5 veranschaulicht den vom Druckfühler 76 ermittelten Druckverlauf; die Kurve beginnt auf dem Hilfsdruckniveau A, klettert auf den maximalen Meßdruck B und senkt sich schließlich wieder auf das Hilfsdruckniveau. Demgegenüber liegt der Meßbereich der den Druckfühler 70 aufweisenden Vorrichtung unterhalb des Druckniveaus A; die ausgezogene Kurve82 verläuft zwischen dem tiefsten Meßdruck und dem Hilfsdruck Λ, und der gestrichelt dargestellte übrige Druckverlauf wird abgeschnitten. Es ist selbstverständlich möglich, durch die Wahl ungleicher Hilfsdrücke z. B. nur den Druckverlauf im Bereich des oberen bzw. unteren Extremwertes zu ermitteln. Dies hat insbesondere Bedeutung bei der bereits genannten Untersuchung des Druckverlaufes in Zylindern von Brennkraftmaschinen, wo dann einerseits nur gerade der Druckverlauf während des Gaswechsels und andererseits nur der Druckverlauf während der Zündung ermittelt wird. Ähnliche Untersuchungen ergeben sich bei Anwendung der Erfindung auf die Messung von Explosionsdrücken zur Lösung ballistischer Probleme.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ermitteln des Verlaufs von sich insbesondere rasch ändernden Drücken innerhalb von vorbestimmten, unterhalb oder oberhalb eines vorbestimmten Druckniveaus liegenden Meßbereichen mit einem innerhalb einer Kammer angeordneten Druckfühler und einem diesem vorgeschalteten, mit einem Hilfsdruck belasteten Ventil zur Begrenzung des Meßbereichs, dadurch gekennzeichnet, daß das belastete Ventil als Zweiwegeventil mit zwei Ventilsitzen (17 und 18) und einem zwischen den Ventilsitzen frei hin und her bewegbaren Ventilkörper (15,16) ausgebildet ist und der zu messende Druck in die eine und der Hilfsdruck als Referenzdruck in die andere von zwei den Stirnflächen (21 und 22) des Ventilkörpers vorgelagerten Kammern (13 und 14) einleitbar ist, während eine zu der Kammer (35) mit dem Druckfühler (36) führende Leitung (34) an dem Raum (33) zwischen den beiden Ventilsitzen angeschlossen ist, und daß zum Ermitteln des Druckverlaufes unterhalb eines vorbestimmten Druckniveaus die Verschlußstücke (15,16) des Ventilkörpers in bezug auf die Dichtungsflächen der zugeordneten Ventilsitze (17 und 18) außenliegend und zum Ermitteln des Druckverlaufes oberhalb eines vorbestimmten Druckniveaus die Verschlußstücke (50 und 51) in bezug auf die Dichtungsflächen der zugeordneten Ventilsitze (52 und 53) innenliegend angeordnet sind.

2. Vorrichtung zum Ermitteln des Verlaufs von sich insbesondere rasch ändernden Drücken innerhalb von vorbestimmten, unterhalb und oberhalb je eines vorbestimmten Druckniveaus liegenden Meßbereichen mit einem innerhalb einer Kammer angeordneten Druckfühler und einem diesem vorgeschalteten, mit einem Hilfsdruck belasteten Ventil zur Begrenzung des Meßbereichs, dadurch gekennzeichnet, daß in einem gemeinsamen Gehäuse (65) zwei Druckfühler (70 und 76) für verschiedene Meßbereiche mit je einem belasteten Ventil angeordnet sind und die Ventile als Zweiwegeventile mit je zwei Ventilsitzen (68 und 69 bzw. 74 und 75) und je einem zwischen den Ventilsitzen frei hin und her bewegbaren Ventilkörper (66, 67 bzw. 72, 73) ausgebildet sind, von denen die Verschlußstücke (66 und 67) des Ventilkörpers des einen Zweiwegeventils in bezug auf die entsprechenden Ventilsitze (68 und 69) außenliegend und die Verschluß- ao stücke (72 und 73) des Ventilkörpers des anderen Zweiwegeventils in bezug auf die entsprechenden Ventilsitze (74 und 75) innenliegend angeordnet sind, daß der zu messende Druck jeweils in die eine und der Hilfsdruck als Referenzdruck jeweils in die andere von zwei den Stirnflächen jedes Ventilkörpers vorgelagerten Kammern einleitbar ist, während die zu den Kammern mit den Druckfühlern (70 und 76) führenden Leitungen jeweils an den Raum zwischen den beiden Ventilsitzen je eines der Ventile angeschlossen sind, und daß weiter für die Zuleitung des zu messenden Druckes zu den entsprechenden Kammern der beiden Ventile ein gemeinsamer Kanal (79) vorhanden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsflächen der Ventilsitze (17 und 18) und der Verschlußstücke (15 und 16) durch gegeneinander gerichtete Kegelflächen gebildet sind. 40 S.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußstücke (15 und 16) al9 Durchlässe für das Druckmedium schlitzförmige Ausnehmungen (40) in den Mantelflächen aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußstücke (50 und 51) als Durchlässe für das Druckmedium Bohrungen (56 und 57) aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußstücke zum Durchlaß des Druckmediums mit Spiel in der entsprechenden Bohrung geführt sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (13) für das vom Meßdruck beaufschlagte Verschlußstück (15) mit dem Inneren eines rohrförmigen Anschlußstutzens (12) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Hilfsdruck übertragenden Zuleitung (24) ein Umschaltventil (25) angeordnet ist, mit dessen Hilfe die Zuleitung wahlweise mit einer Hilfsdruckquelle oder mit der Atmosphäre verbunden werden kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (28,30) zwischen Hilfsdruckquelle und Umschaltventil (25) ein einstellbares Druckreduzierventil (21) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 223 094;
britische Patentschrift Nr. 654 310;
USA.-Patentschriften Nr. 2 919 576, 2 984 109;
»Technische Mitteilungen Krupp«, I960, Nr. 3, bis 134.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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