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Einrichtung zur Messung von absoluten Gasdrücken Die Erfindung betrifft
eine Einrichtung zur Messung absoluter Gasdrücke und geht von dem konstanten Verhältnis
des zu messenden Gasdruckes zu seinem kritischen Druck (P-p») bei kritischiier Strömung
in einer Düse aus.
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Es ist bekannt, mit Hilfe eines solchen konstanten Verhältnisses
zweier Gas drücke, das in einer Düse erzeugt werden kann einen weiteren von seinem
Umgebungsdruck, z. B.Atmosphäre, unabhängigen Druck konstant zu halten, und zwar
unter Verwerdung eines Differenzialkolbens. Von den drei Druckflächen des Differenzialkolbens
werden zwei mit den beiden Gasdrücken, deren Druckverhältnis konstant ist, belastet,
wobei diese beiden Flächen im umgekehrten Verhälmis zu den beiden Gasdrücken stehen.
Die beiden Gasdrücke heben sich auf diese Weise gegenseitig auf.. Der Druck auf
der dritten Differenzialfläche des Kolbens, der von dem zu regeltlden Druck herrührt,
wird dann durch irgendeine Gegenkraft, beispielsweise eine Feder, ausgeglichen.
Wird das Gleichgewicht z visciben diesem über die Differenzialanordnung konstant
zu haltenden Druck und der Feder gestört, so tritt eine Verschiebebewegung des Diffrenzialkolbens
ein, die zur Rückführung des auf die dritte Fläche wirkenden Regeldruckes auf seinen
Grundwert be nutzt wird.
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Gemäß der Erfindung wird eine ähnlich arbeitende Vorrichtung zur
Messung von absoluten
Drücken benutzt in der Weise, daß der zu
messende, der Düsenanordnung zugeführte Druck und der sich in der Düse bildende
kritische Druck auf die gegenüberliegenden Seiten eines unter dem Einfluß einer
Rückstellkraft stehenden Kolbens oder der Membran einer Druckmeßvorrichtung wirken.
Der durch die Druckdifferenz entstehende Ausschlag der Meßvorrichtung ist infolge
des konstanten Druckverhältnisses der sie beaufschlagenden Drücke ein genaues Maß
für den absoluten Druck, d. h. der Meßwert ist unabhängig vom Umgebungsdruck.
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Die Einrichtung zur Messung absoluter Gasdrücke kann aber auch für
die Regelung von aufgeladenen, mit einem Ladedruckregler arbeitenden Brennkraftmaschinen
insbesondere in Luftfahrzeugen benutzt werden, da in solchen Fällen die Meßvorrichtung
uninittelbar die Steuerung des Ladedruckreglers übernehmen kann. Hierbei dient die
Differenz -zwischen dem Ladedruck und seinem sich in der Düse bildenden kritischen
Druck als Regelgröße für die Steuerung des Lade druckreglers.
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Wie im einzelnen der Erfindungsgegenstand ausgeführt werden kann,
zeigen die Ausfuhrungsbeispiele der Zeichnung. Es bedeuten: Fig. I eine Meßvorrichtung,
Fig. 2 eine weitere AusfühTung, Fig. 3 die Meßvorrichtung in Verbindung mit einem
teilweise schematisch gezeigten Ladedruckiegler.
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Der Raum 1 ist über eine Rohrleitung 2 mit einer Düse 3 verbunden,
die an ihrer engsten Stelle über eine Leitung-4 mit der Meßvorrichtung 5 in Verbindung
steht, die in dem Ausführungsbeispiel aus einem Kolben besteht, der in einem Zylinder
verschiebbar gelagert ist. Die zweite Kolbenfläche ist über eine Leitung 6 ebenfalls
an den Raum 1 angeschlossen. Aus dem Raums 1 strömt das Gas über die Rohrleitung
2 in die Düse 3. In der Rohrleitung 4 herrscht dann der kritische Drucks des Ausgangsdruckes
p. Dieser kritische Druck po wird nun über die Meßvorrichtung 5 und die Rohrleitung
6 mit dem rusgangsdruck p verglichen, so daß die Druckclifferenz,v-ps; gemessen
wird. Um einen gewünschten Ausschlag der Meßvorrichttmg 5 zu erhalten, steht diese
unter dem Einfluß einer Rückstellkraft 7, deren Kennlinie so bemessen ist, daß der
Kolben der Meßvorrichtung sich entsprechend den verschiedenen Ausgangsdrüclienp
ieinstellt. Anstatt des Kob bens ist es selbstverständlich auch möglich, eine Membrananordnung
zu wählen, die, falls es sich um eine Biegehautmembràn (Leder) handelt, mit einer
Feder belastet wird oder die aus einer Metallmembran bestehen kann, deren Elastizität
dann die Rückstellkraft ersetzt.
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Ist der in dem Raum 1 herrschende Ausgangsdruck p zu gering, um in
der Düse 3 eine kritische Strömung zu erzielen, dann kann die Düse 3 in bekannter
Weise so ausgebildet werden, daß sie sich in Strömungsrichtung, wie dies Fig. 2
zeigt, bei 8 erweitert.
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Es tritt dann in der Düse 3 ein Druckanstieg ein, der die erforderliche
kritische Strömung in der engsten Stelle der Düse wiederherstellt.
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An Stelle einer Druckerhöhung ist es auch möglich, zur Erzielung einer
kritischen Strömung in der Düse den Druck hinter der Düse künstlich abzusenken,
und zwar dadurch, daß in bekannter Weise die Mündyag der Düse in den engsten Querschnitt
g einer gas durchströmten, sich erweiternden zweiten Düse 10 gestellt wird, wie
dies Fig. 2 zeigt.
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Fig. 3 zeigt schließlich die Meßvorrichtung 5 in Verbindung mit einem
Ladedruckregler einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Luftfahrzeuge. Die Leitung
6 der Meßvorrichtung ist z. B. mit dem Aufladegebläse verbunden, während die Leitung
4 zu der Düse geführt ist. Die Meßvorrichtung, in diesem Fall die Verbindungsstange
1 1 des Kolbens, ist direkt mit dem Steuerkolben 12 des Ladedruckreglers für die
Aussteuerung des Arbeitskolbens 13 verbunden. Der Steuerkolben 12 gibt die verschiedenen
Steuerquerschnitte für den (ilzu- und -ablauf frei. Der Steuerkolben ist in dem
Ausführungsbeispiel in einer Hülse 14 gelagert, die über die Hebelanordnung 15 verschoben
werden kann und je nach ihrer Stellung die Freigabe der verschiedenen Förderquerschnitte
bestimmt.
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Diese Steuerhülse 14 dient als Sollwertverstellung des Ladedruckreglers.
Die Sollwertverstellung kann selbstverständlich auch so ausgebildet werden, daß
in die Kolbenstange 1 1 ein an sich bekanntes Knickgestänge eingeschaltet wird.
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Ein auf diese Weise ausgebildeter Ladedruckregler ist völlig unabhängig
von seinem Umgebungsdruck und eignet sich insbesondere für Luftfahrzeuge.
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Die Düsenanordnung für eilfien soldien Ladedruckregler wird weckmäßig
entspre chend der Fig. 2 ausgebildet, wobei die sich erweiternde Düse 10 dem Flugstaudruck
bzw. dem Propellerstrahl ausgesetzt wird, um in den verschiedenen Flughöhen auch
bei kleinen Lade drücken in dem Raum 1 immer in der Düse 3 die erforderliche kritische
'Strömung aufrechtzuerhalten.