DE1281178B - Vorrichtung zur Bestimmung der Arbeitskenngroessen von Kolbenmaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIl

Deutsche KL: 42 k-18/02

Nummer: 1 281178

Aktenzeichen: P 12 81 178.8-52 (K 56130)

Anmeldetag: 15. Mai 1965

Auslegetag: 24. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Arbeitskenngrößen von Kolbenmaschinen mit mindestens zwei der Ermittlung des augenblicklichen Zylindervolumens und/oder der ersten Zeitableitung des augenblicklichen Zylindervolumens dienenden Signalgebern für sinusförmige Signale, deren Frequenz der Kurbelwellendrehzahl bzw. ganzzahligen Vielfachen der Kurbelwellendrehzahl entspricht und deren Amplitude derart einstellbar ist, daß die höherfrequenten Signale den züge- ίο hörigen geradzahligen Harmonischen der Kolbenbewegung proportional sind, sowie mit einer Additionsstufe zur Addition der Signale.

Soll z. B. bei einer Kolbenmaschine mit einem oder mehreren Zylindern, wie einer Brennkraftmaschine, einem Kompressor od. dgl., die Innenleistung eines Zylinders gemessen, das Verhältnis zwischen dem Druck im Zylinder und dem Zylindervolumen graphisch dargestellt, die Kompressorfördermenge bestimmt oder der Leistungsverlust ermittelt werden, der in den Ventilen und Rohrleitungen in und um den Zylinder herum auftritt, muß, wenn Messung und Anzeige auf elektrischem Wege und genau vorgenommen werden sollen, ein elektrisches Signal vorhanden sein, dessen Amplitude in genauem Verhältnis zu dem Hubraum des Zylinders steht, wobei unter Hubraum die im Zylinder durch den bewegten Kolben hervorgerufene Volumenänderung zu verstehen ist.

Beispielsweise kann die Innenleistung einer Brennkraftmaschine oder eines mit oszillierendem Kolben arbeitenden Kompressors dadurch bestimmt werden, daß die Fläche des Druck-Volumen-Diagramms für jeden Zylinder mit der Wellendrehzahl multipliziert wird. Dies ist möglich, weil die Fläche des Druck-Volumen-Diagramms der je Kolbenhub erzeugten Arbeit proportional ist und Leistung der Betrag der Arbeit je Zeiteinheit ist. Infolgedessen ist die von dem Druck-Volumen-Diagramm umschlossene Fläche multipliziert mit der Anzahl der Arbeitsspiele je Zeiteinheit der Leistung äquivalent und kann unter Verwendung der geeigneten Konstanten in Einheiten einer Pferdestärke angezeigt werden.

Bekanntlich kann die Fläche des Druck-Volumen-Diagramms mathematisch durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

A = Φ ρ d V.

Wenn infolgedessen ein elektrisches Signal abgeleitet werden kann, dessen Amplitude proportional dem augenblicklichen Druck (p) im Zylinder ist, sowie ein elektrisches Signal, dessen Amplitude der Vorrichtung zur Bestimmung der
Arbeitskenngrößen von Kolbenmaschinen

Anmelder:

Southern Gas Association, Dallas, Tex. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,

6000 Frankfurt, Große Eschenheimer Str. 39

Als Erfinder benannt:

James D. King,

Carl E. Edlund, San Antonio, Tex. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 18. Mai 1964 (368 039),

vom 21. Dezember 1964

(423 630)

ersten Zeitableitung des augenblicklichen Volumens (d V) des Zylinders proportional ist, können diese beiden Signale miteinander multipliziert und integriert werden, so daß ein elektrisches Signal erhalten wird, das proportional der Fläche des Druck-Volumen-Diagramms ist. Wird bei diesem elektrischen Signal dann die Drehzahl der Kurbelwelle berücksichtigt, wird ein Signal erzeugt, das proportional der abgegebenen Leistung des Zylinders ist.

Im allgemeinen kann ein elektrisches Signal, dessen Amplitude ein genaues Abbild des augenblicklichen Drucks im Zylinder darstellt, ohne allzu große Schwierigkeiten erhalten werden. Beispielsweise kann ein Druckwandler mit dem Zylinder verbunden und ein elektrisches Signal abgeleitet werden, das proportional dem tatsächlichen Druck ist, der in dem Zylinder über dem Kolben herrscht.

Eine genaue Darstellung des augenblicklichen Zylindervolumens ist jedoch nicht so einfach zu erhalten. Im allgemeinen ist der Kolben mit der Kurbelwelle über eine Pleuelstange verbunden, was zur Folge hat, daß sich der Kolben im Zylinder mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegt. Infolgedessen ändert sich das Volumen im Zylinder über dem Kolben nicht in kostantem Maße. Wegen der endlichen Länge der Pleuelstange erfolgt die

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Volumenänderung aber auch nicht einfach streng winkeis der als Signalgeber dienenden Tachodynamos sinusförmig. auf den jeweils zu prüfenden Zylinder ist äußerst

Eine Analyse der tatsächlichen Kolbenbewegung aufwendig. Außerdem erlaubt sie nur die Vorgabe zeigt, daß diese als die Summe einer Grundkompo- einer vorbestimmten Anzahl fester Phasenwinkel, so nente und geradzahligen harmonischen Komponenten 5 daß es z. B. erforderlich werden kann, beim Uberdargestellt werden kann. gang von einem Vierzylinder- auf einen Sechszylinder-

Bei den meisten Maschinen und Kompressoren ist motor die Schwenktrafos oder Widerstandsketten das Verhältnis des Kolbenhubs zur Länge der auszutauschen.

Pleuelstange derart, daß die Koeffizienten der Har- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

monischen höherer Ordnung sehr klein sind und io Vorrichtung zu schaffen, die einfacher aufgebaut und diese Harmonischen infolgedessen vernachlässigt gleichwohl anpassungsfähiger als die früher vorgewerden können. Beispielsweise kann bei einer typi- schlagene Anordnung ist.

sehen V-Maschine oder einem Kompressor mit einer Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrich-

Nebenpleuelstange und einer Pleuelstange, die die rung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß fünffache Länge eines halben Kolbenhubs hat, ge- 15 dadurch gelöst, daß als Signalgeber Drehmelder vorzeigt werden, daß die 2. Harmonische einen Wert gesehen sind, deren Stator- und Rotorwicklungen von 3,09% der Grundkomponente und die 4. Har- zwecks Einstellung der Phasenlage der Signale für monische einen Wert von 0,0078% der Grundkom- jeden der untersuchten Zylinder der Maschine von ponente hat. Die 6. Harmonische ist, wie sich ver- Hand gegenseitig verstellbar sind. Durch die Versteht, noch kleiner. ao wendung derartiger Drehmelder entfallen teure

Wird nur die Pleuelstange verwendet (ohne Neben- Zwischenglieder, wie Schwenktrafos. Der Aufwand pleuelstange), sind die Harmonischen höherer Ord- ist daher wesentlich geringer. Da jeder beliebige nung ebenfalls sehr klein. Beispielsweise macht bei Phasenwinkel vorgegeben werden kann, wird eine einer Pleuelstange, die die dreifache Länge eines optimale Anpassungsfähigkeit erreicht,
halben Kolbenhubs hat, die 2. Harmonische 8,75% as Vorzugsweise sind die Drehmelder gemeinsam der Grundkomponente, die 4. Harmonische 0,057% auf einem Träger angeordnet, der von Hand um die der Grundkomponente und die 6. Harmonische Rotorachse des mit der Kurbelwellendrehzahl ange-0,000958% der Grundkomponente aus. Hat die triebenen Drehmelders drehbar ist. Dadurch wird es Pleuelstange die fünffache Länge eines halben KoI- möglich, in Fällen, in denen der Kolben über eine benhubs, beträgt die 2. Harmonische 5,05% der 30 Nebenpleuelstange angetrieben wird, den dann von Grundkomponente, die 4. Harmonische 0,13% und Null abweichenden, in bekannter Weise errechendie 6.Harmonische 6,56-10~⁵%. baren Phasenwinkel zwischender Grundkomponente

Je größer die Anzahl der geraden Harmonischen und der 2. Harmonischen der Kolbenbewegung zu ist, die bei der Erzeugung eines resultierenden elek- berücksichtigen.

irischen Signals mit der Grundkomponente kombi- 35 Die Vorrichtung nach der Erfindung kann in einniert werden, desto genauer stellt selbstverständlich fächer Weise derart weiter vervollkommnet werden, dieses Signal die tatsächliche Kolbenbewegung dar. daß die Statorwicklungen der Drehmelder von Hand In der Praxis sind jedoch, wie oben gezeigt, die mit Bezug aufeinander verstellbar sind. Erst damit Amplituden der Harmonischen oberhalb der 2. Har- wird es in zahlreichen Anwendungsfällen überhaupt monischen sehr klein, und die tatsächliche Kolben- 40 möglich, zu hinreichend genauen Ergebnissen zu bewegung kann für alle praktischen Zwecke hin- kommen.

reichend genau dargestellt werden, wenn nur die Ein besonders einfacher Aufbau wird erhalten,

Grundfrequenz und die 2. Harmonischen berücksich- wenn als Signalgeber Zweiphasen-Drehmelder vortigt werden. gesehen sind.

Es wurde bereits ein Leistungsindikator für 45 Die Drehmelder können mit Wechselspannung Kolbenmaschinen mit elektronischem Druckmeß- erregt werden, und es kann ein phasenempfindlicher gerät, bestehend aus Druckgeber und Verstärker, Detektor vorgesehen sein, der das Ausgangssignal mit Multiplikator zur Produktbildung der als analoge der Drehmelder in eine der Kolbenstellung entspre-Spannungen dargestellten Momentanwerte des Zylin- chende Spannung umwandelt. Die Amplitude dieses derdruckes und der Kolbengeschwindigkeit vorge- 50 Ausgangsspannungsignals ist dann unabhängig von schlagen, bei dem zur Ermittlung der momentanen der Kurbelwellendrehzahl. Wenn die Leistung be-Kolbengeschwindigkeit zwei von der Motorwelle an- stimmt werden soll, die ihrerseits eine Funktion sogetriebene Tachodynamos vorgesehen sind, von wohl der Kurbelwellendrehzahl als auch des Druckes denen die Drehstrom-Ausgangsspannung des einen und des Volumens ist, muß das Ausgangsspannungsdie doppelte Frequenz derjenigen des anderen auf- 55 signal mit einem der Kurbelwellendrehzahl proporweist und mittels eines Spannungsteilers entsprechend tionalen Signal multipliziert werden. Einfacher ist es dem jeweils gegebenen Verhältnis von Pleuelstangen- in einem solchen Falle, wenn jeder der Drehmelder länge zum Kurbelradius eingestellt wird, und bei eine mit einem Gleichstrom konstanter Amplitude dem beide Tachospannungen durch Reihenschaltung gespeiste Erregerwicklung aufweist. Die gleichstrom- oder mittels eines Summationsverstärkers addiert 60 gespeiste Erregerwicklung kann die Rotor- oder die werden. Für die Phasendrehung der dreiphasigen Feldwicklung des Drehmelders sein. Im einen wie im Ausgangsspannungen der beiden Tachodynamos dem anderen Falle geben die Drehmelder dann Ausgangsjeweiligen Kurbelwinkel sind dabei zwei Schwenk- spannungen ab, die proportional dem Produkt aus trafos oder Widerstandsketten sowie ein mehrpoliger der Kurbelwellendrehzahl und dem Sinus oder dem Wahlschalter für die Auswahl der den einzelnen 65 Kosinus der Kurbelwellenstellung sind. Da das AusZylindern zugeordneten Ausgangsspannungen der gangssignal des Wandlers eine Funktion der Kurbel-Schwenktrafos oder Widerstandsketten vorgesehen. wellendrehzahl und der Kolbenstellung ist, wird die Diese Art der Einstellung des richtigen Phasen- notwendige zusätzliche mathematische Operation

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durchgeführt, die erforderlich ist, um die berechnete Wandlers erhalten. Der Wandler weist ein zylindri-

Arbeitsfunktion in eine Leistungsfunktion umzu- sches Außengehäuse 11 mit einem erweiterten Fuß

wandeln. 13 auf. Das Gehäuse ist durch einen durch den Fuß

Eine besonders zweckmäßige Art der Einstellung hindurchreichenden Schlitz 14 in Längsrichtung in des Verhältnisses der Amplituden der Grundkompo- 5 zwei Teile 13 α und 13 b aufgeteilt. Der Fuß ist ferner nente und der geradzahligen Harmonischen der mit einer (nicht veranschaulichten) seitlich verlaufen-Kolbenbewegung wird dabei dadurch erhalten, daß den öffnung versehen, die im Teil 13 α Gewinde der Erregergleichstrom des bzw. der mit geradzah- trägt, das mit dem (nicht veranschaulichten) Geligen Vielfachen der Kurbelwellendrehzahl angetrie- winde einer Klemmschraube 15 zusammenwirkt, die benen Drehmelder(s) einstellbar ist. io in die seitliche öffnung hineingreift. Durch Anziehen

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist je- und Lösen der Stellschraube 15 können auf diese

der der Drehmelder zusätzlich zu der Erregerwick- Weise die Fußteile 13 a und 13 b zusammengezogen

lung zwei Wicklungen auf, an denen um 90° gegen- oder entlastet werden, um den Innendurchmesser des

einander phasenverschobene Ausgangssignale ab- Gehäuses 11 einzustellen.

nehmbar sind. Bei einer solchen Ausführungsform 15 Innerhalb des Gehäuses 11 befindet sich ein zylin-

werden sowohl ein dem augenblicklichen Hubvolu- drisches Innengehäuse 12. Der Außendurchmesser

men des untersuchten Zylinders proportionales Si- des Innengehäuses 12 ist vorzugsweise derart be-

gnal als auch unmittelbar ein der ersten Zeitableitung messen, daß das Gehäuse gegen Drehung mit Bezug

des augenblicklichen Hubvolumens proportionales auf das Gehäuse 11 festgeklemmt und gehalten wer-

Signal erhalten. ao den kann, indem die Schraube 15 angezogen wird,

Zur Messung der Zylinderinnenleistung ist vor- jedoch bei gelöster Schraube mit Bezug auf das

zugsweise der Ausgang der Additionsstufe an einen Außengehäuse frei rotieren kann. Diese Anordnung

Eingang einer Multiplikationsstufe anschaltbar, die ermöglicht es, wie weiter unten im einzelnen erläu-

einen weiteren, an einen Druckwandler angeschlosse- tert, den Wandler auf die richtige Totpunktmittel-

nen Eingang aufweist und deren Ausgang an eine 35 lage für jeden der verschiedenen Zylinder der ge-

Integrationsstufe anlegbar ist. prüften Maschine oder des Kompressors einzustellen,

Wenn die Fördermenge von Kompressoren be- nachdem einmal eine Synchronisation mit einem der

stimmt werden soll, kann dagegen der Ausgang der Zylinder erfolgt ist.

Additionsstufe über einen einstellbaren Spannungs- Eine Endplatte 16 verschließt das eine Ende des

teiler an die Integrationsstufe angelegt werden. 30 Innengehäuses 12 und trägt ein Kugellager 17, in

Die Anordnungen zur Messung der Zylinderinnen- dem eine Welle 18 derart drehbar gelagert ist, daß leistung und zur Fördermengenmessung können wahl- die Längsachsen der Welle und des Gehäuses 12 zuweise auch zur Messung der Leistungsverluste in den sammenfallen. Die Welle reicht durch die Endplatte dem Zylinder zugeordneten Ventilen und Rohr- 16 hindurch in das Gehäuse 12 hinein und ist mit leitungen herangezogen werden, wenn zusätzlich eine 35 einem Triebrad 20 und einer Welle 19 eines Dreh-Auftaststufe vorgesehen wird, die den Signalweg meiders 21 α über eine flexible Antriebsverbindung zwischen dem Ausgang der Multiplikationsstufe oder 22 verbunden.

des Spannungsteilers und dem Eingang der Integra- Die Längsachse der Welle 19, des Triebrades 20

tionsstufe für einstellbare Teile des Arbeitsspiels des und der flexiblen Verbindung 22 fallen mit der Längs-

Kolbens entsperrt. 40 achse des Gehäuses 12 zusammen. Der Drehmelder

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der 21 α ist innerhalb des Gehäuses 12 an einer Trenn-

Zeichnungen näher erläutert, die ein Ausführungs- wand 26 angebracht, die seitlich durch das Gehäuse

beispiel der Erfindung veranschaulichen. Es zeigt hindurch verläuft.

F i g. 1 eine Vorderansicht eines Wandlers, Auf der Trennwand 26 ist ferner ein zweiter Dreh-

Fig. 2 einen senkrechten Querschnitt durch den 45 meider 21 & angebracht, der ebenfalls über das

Wandler nach Fig. 1, Triebrad20 von der Welle 18 angetrieben ist. Das

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 nach Triebrad 20 kämmt zu diesem Zweck mit einem

F i g. 2, Rad 23 auf einer Welle 24. Da bei dem veranschau-

Fig.4 ein elektrisches Schaltbild des Wandlers lichten Ausführungsbeispiel das Ausgangssignal des

nach Fig. 1, 50 Drehmelders21 & eine Frequenz haben soll, die

F i g. 5 ein Blockschaltbild, das eine Auslegung gleich der 2. Harmonischen der Kurbelwellendreh-

der Vorrichtung nach der Erfindung zur Messung zahl ist, ist das Rad 23 mit halb soviel Zähnen wie

oder graphischen Darstellung der verschiedenen das Triebrad 20 versehen, so daß der Drehmelder

Kenngrößen einer Maschine mit oszillierenden KoI- 21 b mit der doppelten Drehzahl des Drehmelders

ben veranschaulicht, 55 21« angetrieben wird.

F i g. 6 die elektrische Schaltung, die verwendet Der Einfachheit halber sei angenommen, daß der

wird, wenn die abgegebene Leistung der Maschine Wandler 10 in zweckentsprechender Weise derart

während ausgewählter Teile des Arbeitsspiels ge- montiert ist, daß das Gehäuse 10 stillsteht, während

messen werden soll, und die Welle 18 mit der Drehzahl der Kurbelwelle der

F i g. 7 und 8 typische Druckvolumendiagramme 60 geprüften Maschine gedreht wird. Infolgedessen sind

eines Gaskompressors mit oszillierendem Kolben, Maßnahmen getroffen, um die richtige Phasenbezie-

wobei F i g. 7 den Leistungsverlust in den einem hung zwischen dem Ausgangssignal des Wandlers

Kompressorzylinder zugeordneten Ventilen und Lei- und der Bewegung des Kolbens in dem geprüften

tungen veranschaulicht und F i g. 8 die Fördermenge Zylinder herzustellen,

des Kompressors wiedergibt. 65 Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel

Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Aus- wird dies dadurch erreicht, daß das Innengehäuse 12,

führungsbeispiel werden die beiden elektrischen Si- wie oben erläutert, im Gehäuse 10 gedreht werden

gnale mittels eines insgesamt mit 10 bezeichneten kann. Nachdem der Wandler mit einem Zylinder

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synchronisiert ist, kann er anschließend für jeden der tierend gemacht wird, beispielsweise indem ein Spieanderen Zylinder eingestellt werden, indem das Ge- gel 38 auf der Scheibe befestigt wird, wird Licht von häuse 12 um einen Winkel gedreht wird, der gleich der Lichtquelle 36 auf die Fotozelle reflektiert, wenn dem Kurbelwinkel zwischen den beiden Zylindern ist. der Spiegel in den Lichtstrahl läuft. Die Fotozelle Für diesen Zweck ist am Außenumfang einer End- 5 läßt infolgedessen jeweils einen elektrischen Impuls platte 27, die das Ende des Gehäuses 12 abschließt, durch, wenn die Scheibe eine Umdrehung macht, eine Skala 12a vorgesehen, die in Winkelgraden Auf diese Weise wird für jede Umdrehung der Welle unterteilt ist. Eine Stellschraube 25 hilft, das Ge- 18 ein elektrischer Impuls erzeugt, der für die Anhäuse 12 in richtiger Lage im Gehäuse 10 zu halten. zeige des Endes oder des Anfangs jedes Arbeitsspiels Zur Drehung des Innengehäuses 12 und zur Er- io benutzt werden kann.

leichterung einer Feineinstellung dieses Gehäuses ist Innerhalb des Innengehäuses 12 des Wandlers bean der Endplatte 16 ein Rad 39 angebracht, das mit findet sich ferner ein nur in den F i g. 4 und 5 scheeinem kleineren Rad 40 kämmt, das auf einer Welle matisch veranschaulichter Impulsgenerator 43, der 41 sitzt, die in Längsrichtung durch eine Öffnung im für jede Umdrehung der Welle 18 360 Impulse ab-Fuß 13 hindurchgreift. Eine Drehung der Welle 41 15 gibt. Bei einer Ausführungsform des Wandlers wird bewirkt infolgedessen eine Drehung des Innen- ein 60 Impulse je Umdrehung erzeugender Impulsgehäuses 12 mit Bezug auf das Außengehäuse 11. generator mit der sechsfachen Drehzahl der Welle Um die Welle bequem drehen zu können, ist ein 18 über ein zweckentsprechendes Getriebe 44 ange-Knopf 42 vorgesehen. trieben, um die gewünschten 360 Impulse je UmWenn der Kolben nur über eine Pleuelstange mit 30 drehung zu erhalten. Die verschiedenen Bauteile des der Kurbelwelle verbunden ist, beträgt der Phasen- Wandlers sind über elektrische Leitungen mit einem winkel zwischen der Grundwelle und der 2. Harmo- Ausgangssockel 33 verbunden. Diese Leitungen sind nischen 0°. Wird der Kolben jedoch über eine in Fig. 2 jedoch der Deutlichkeit halber weggelassen. Nebenpleuelstange angetrieben, weicht der Phasen- F i g. 4 zeigt die elektrische Schaltung des Wandwinkel von Null ab. Es sind infolgedessen Maßnah- 25 lers 10, wobei einige der Bauteile schematisch darmen getroffen, um das Ausgangssignal des Dreh- gestellt sind. Wie oben erläutert, werden bei der bemelders21& in seinem Phasenwinkel (der in be- vorzugten Ausführungsform der Erfindung die beiden kannter Weise ohne weiteres errechnet werden kann) elektrischen Signale von elektrischen Drehmeldern mit Bezug auf das Ausgangssignal des Drehmelders erhalten, deren Feld- oder Statorwicklung mit Gleich-21a auf den gewünschten Wert einzustellen. 30 strom gespeist ist, so daß der Augenblickswert der

Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist Ausgangsspannungsamplitude sowohl der Kurbelder Drehmelder 21 b auf der Trennwand 26 derart wellendrehzahl als auch dem Sinus oder Kosinus der montiert, daß sein Außengehäuse und seine Feld- Kurbelwellenstellung proportional ist. Tatsächlich ist spulen mit Bezug auf die Feldspulen des Drehmel- das Ausgangssignal dem Produkt der beiden Größen ders21a verdreht werden können. An dem Dreh- 35 proportional.

meldergehäuse ist eine Welle 28 angebracht, die Bei der veranschaulichten Ausführungsform wird

durch die Endplatte 27 hindurchreicht. Die Welle Gleichstrom an die Feldwicklungen 46 a und 46 & der ist mit einer Schulter 29 versehen, welche gegen die Drehmelder 21 α und 21 b angelegt. Es sind Mittel Innenseite der Endplatte 27 anliegt, und trägt eine vorgesehen, um die Amplitude des Ausgangssignals Gegenmutter 30, die mit der Außenseite der End- 40 des Drehmelders 21 b einzustellen. Bei dem veranplatte27 lösbar in Eingriff gebracht werden kann. schaulichten Ausführungsbeispiel dient für diesen Die Welle ist ferner mit einem Knopf 31 versehen. Zweck ein Potentiometer 49.

Zur Einstellung des Phasenwinkels des Ausgangs- Jeder Drehmelder ist mit zwei Rotorwicklungen

signals des Drehmelders 21 b mit Bezug auf das ausgestattet, die derart angeordnet sind, daß jeder Ausgangssignal des Drehmelders 21a wird bei der 45 Drehmelder zwei Signale erzeugt, die um 90° gegenveranschaulichten Ausführungsform die Gegenmutter einander phasenverschoben sind. Auf diese Weise gelöst und die Welle 28 (und die Feldspulen) um die können zwei Signale erhalten werden, von denen gewünschte Gradzahl in der betreffenden Richtung eines dem augenblicklichen Hubvolumen des Zylingedreht, worauf die Gegenmutter wieder angezogen ders und eines der ersten Zeitableitung des augenwird, um den Drehmelder an Ort und Stelle zu 50 blicklichen Hubvolumens proportional ist. halten. Zur Anzeige des Phasenwinkels ist an der " Wird die Feldwicklung 46 a derart gedreht, daß Welle 28 ein Zeiger 32 befestigt, der entlang einer das Signal von der Rotorspule 48 a einen Maximalauf der Endplatte 27 vorgesehenen Skala 32 a läuft. wert annimmt, wenn sich der oszillierende Kolben Es ist ferner eine Einrichtung vorgesehen, um bei im Zylinder in Totpunktlage befindet, so ist das Ausjeder Umdrehung der Kurbelwelle der Maschine oder 55 gangssignal der Spule 48 α der Grundwelle der KoI-des Kompressors einen elektrischen Impuls zu erzeu- benbewegung proportional und außerdem auch progen. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel portional dem Produkt aus der Drehzahl der Kurbelsind eine Lichtquelle 34 und eine Fotozelle 35 in welle und dem Sinus der Kurbelwellenstellung. Wird einem Träger 36 in der in Fig. 3 veranschaulichten ferner die Feldwicklung 46& so gedreht, daß das Weise montiert, so daß die Längsachse der Licht- 6q Signal der Rotorspule 48 b den richtigen Phasenquelle und der Fotozelle einander an einer auf der winkel mit Bezug auf das Grundsignal von der Spule Oberfläche einer Scheibe 37 liegenden Stelle schnei- 48 a einnimmt und das Potentiometer 49 eingestellt, den. Die Scheibe 37 sitzt auf der Welle 18 und ist bis das Signal der Spule 48 b die richtige Amplitude mit einer nicht reflektierenden Oberfläche versehen, hat, so ist das Ausgangssignal der 2. Harmonischen so daß kein Licht von der Lichtquelle 34 auf die 65 der Kolbenbewegung proportional. Durch Kombina-Fotozelle 35 reflektiert wird. Die Zelle 35 verhindert tion dieses Grundsignals und der 2. Harmonischen, einen Stromfluß, solange sie kein reflektiertes Licht beispielsweise mit Hilfe der Addierwiderstände 50 aufnimmt. Indem ein kleiner Teil der Scheibe reflek- und 51, wird ein Signal E₁ erhalten, das proportional

der Kurbelwellendrehzahl und dem augenblicklichen Zylindervolumen ist.

Auf gleiche Weise werden die Ausgangssignale der Wicklungen 47 a und 47Z), die die gleichen wie die Ausgangssignale der Spulen 48 a und 486 sind mit der Ausnahme, daß sie demgegenüber um 90° phasenversetzt sind, über Addierwiderstände 52 und 53 kombiniert, wobei ein Signal £₂ erhalten wird, das der Kurbelwellendrehzahl und der ersten Ableitung des Zylindervolumens proportional ist.

F i g. 5 zeigt schematisch die Vorrichtung, bei der diese Signale zusammen mit dem einen Impuls je Umdrehung und den 360 Impulsen je Umdrehung, die von dem Wandler 10 abgegeben werden, zur Messung und graphischen Darstellung der Kenngrößen eines Zylinders benutzt werden.

Zur Messung der Innenleistung des Zylinders wird das Ausgangssignal E₂, das proportional der ersten Zeitableitung des augenblicklichen Zylindervolumens dv

ist, über die Leitung 62 und den Verstärker 61

ao

an die Multiplikationsstufe 60 gegeben, wenn der Schalter S₁, wie veranschaulicht, in der Stellung 2 liegt. In der Multiplikationsstufe 60, die in bekannter Weise aufgebaut sein kann, wird dann das Signal E₂ as mit dem Signal E_s multipliziert, das von dem Druckwandler 63 stammt, der ein dem augenblicklichen Zylinderdruck proportionales elektrisches Signal abgibt und über die Leitung 64 mit der Multiplikationsstufe verbunden ist. Zur Druckermittlung können bekannte Druckwandler verwendet werden. Sollen Drehmelder benutzt werden, deren Feld mittels Wechselstrom erregt wird, so daß, wie oben beschrieben, Signale erhalten werden, die der Zylinderstellung und dem Zylindervolumen proportional, jedoch unabhängig von der Kurbelwellendrehzahl sind, müssen außerdem die Ausgangssignale des Wandlers mit einem weiteren, der Kurbelwellendrehzahl proportionalen Signal multipliziert werden.

Das Signal E₄, das Produkt der Signale E₂ und Is₃, wird dann über den Verstärker 65 an eine insgesamt mit 66 bezeichnete Integrationsstufe gegeben, wenn sich der Schalter S₂ in der Stellung 1 befindet. Die Integrationsstufe weist einen Verstärker 66 a, einen Kondensator 66 b und Widerstände 66 c und 66 d auf und ist so ausgelegt, daß sie mit einer langen Zeitbasis integriert, wobei ein Signal E_s erhalten wird, das proportional der Innenleistung des Zylinders ist. Dieses Signal kann dann am Meßgerät 67 abgelesen werden, das in beliebigen gewünschten Leistungseinheiten geeicht sein kann. In vielen Fällen ist es bei der Überprüfung der Arbeitsweise einer Maschine oder eines Kompressors erwünscht, während jedes Arbeitsspiels des Kolbens im Zylinder eine graphische Darstellung der Druck-Volumen-Beziehung zu beobachten.

Für einer derartige graphische Darstellung wird bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ein Oszillograph 75 benutzt. Normalerweise stellt die waagerechte Achse des Druck-Volumen-Diagramms das Volumen dar, so daß die die Horizontalablenkung bewirkenden Ablenkplatten des Oszillographen über Leitungen 76 und 77 mit dem Wandler 10 verbunden werden und das elektrische Signal E₁ aufnehmen, das, wie oben erläutert, proportional dem augenblickliehen Zylindervolumen ist. Der Schalter S₄ liegt dabei in Stellung 2. Um ein Drucksignal zur Steuerung der Vertikalablenkplatten des Oszillographen zu erhalten, wird der Schalter S₂ in die Stellung 1 gebracht, in welcher der Ausgang der Multiplikationsstufe 60 und des Verstärkers 65 über die Leitung 83 mit den Vertikalablenkplatten verbunden ist. Der Schalter S₁ wird in die Stellung 1 gebracht, um der Multiplikationsstufe ein Gleichspannungsgrundsignal zuzuführen, so daß ihr Ausgang eine Funktion des von dem Druckwandler 63 aufgenommenen Signals ist, das proportional dem augenblicklichen Druck im Zylinder ist. Auf diese Weise wird eine sehr genaue graphische Darstellung der Druck-Volumen-Beziehung im Zylinder erhalten.

Außer der Messung der Innenleistung (indizierten Leistung) eines Zylinders und der graphischen Darstellung der Druck-Volumen-Beziehung kann die oben beschriebene Schaltung zur Messung der Leistungsverluste benutzt werden, die in den dem Zylinder zugeordneten Ventilen und Rohrleitungen auftreten. Dies ist eine bei Kompressoren besonders erwünschte Größe.

Fig.7 zeigt ein typisches Druck-Volumen-Diagramm für einen Kompressor. P_cl ist der Druck im Zylinder, während die Auslaßventile offen sind, während P_d der Druck in der Auslaßleitung hinter dem Auslaßventil ist. Die Fläche 1, 2, 3 und 4 stellt infolgedessen den Arbeitsverlust je Hub infolge des Druckabfalls in der Auslaßleitung und dem Auslaßventil dar. In ähnlicher Weise gibt die Fläche 5, 6, 7 und 8 den Arbeitsverlust je Hub in der Saugleitung und dem Einlaßventil des Zylinders an, wobei P_c2 der Druck im Zylinder während des Saughubs und P_s der Druck in der Saugleitung ist. Diese Flächen ergeben, multipliziert mit der Drehzahl des Kompressors, den Leistungsverlust.

Diese Messung kann erfindungsgemäß ausgeführt werden, indem ein Differentialdruckwandler benutzt wird, der ein elektrisches Signal abgibt, dessen Amplitude proportional dem Druckabfall zwischen dem Zylinder und einer ausgewählten Stelle der Auslaßoder der Saugleitung ist. Ein vorbestimmter Teil dieses Signals ergibt nach Multiplikation mit dem elektrischen Signal E₂ vom Wandler 10 sowie einer Integration ein dem Leistungsverlust proportionales Signal.

Da diese Leistungsverluste nur auftreten, wenn die Saug- oder Auslaßventile offen sind, werden Messungen nur während dieser Teile des Arbeitsspiels vorgenommen.

Der zu messende Teil des Arbeitsspiels wird mittels einer Auftastschaltung ausgewählt, die einen Auftastgenerator 70 aufweist, der eine Relaistreiberstufe 71 steuert, die ihrerseits ein Relais 72 während eines vorbestimmten Teils des Arbeitsspiels erregt. Das Relais 72 ist in der in F i g. 5 gezeigten Lage federnd vorgespannt. Wenn das Relais 72 nicht erregt ist, liegt die Integrationsstufe 66 über das Relais 72 an Masse, wodurch verhindert wird, daß Rauschspannungen innerhalb der Anlage erzeugt oder von Außenquellen aufgenommmen werden und eine Fehlanzeige bewirken. Liegt der Schalter S₂ in Stellung 2 und der Schalter S₃ in Stellung 2, wird die Leistung nur gemessen, wenn das Relais 72 erregt ist. Durch Einstellung der Zeiten, während deren das Relais erregt und nicht erregt ist, kann infolgedessen die Leistung für jeden gewünschten Teil des Arbeitsspiels gemessen werden.

TTgTo zeigt teilweise den Aufbau der zur Steuerung des Relais 72 benutzten Auftastschaltung. Außer

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dem Auftastgenerator und der Relaistreiberstufe Die Auslaßleistungsverluste können in ähnlicher

weist sie einen Kippgenerator 73 und eine Repetier- Weise bestimmt werden, indem die Druckgrundlinie stufe 74 auf. Der Kippgenerator versorgt den Auf- auf dem Oszillographen unter Verwendung des Saugtastgenerator mit einer Spannung, die schrittweise an- leitungsdrucks eingestellt wird,
steigt während der Kolben ein Arbeitsspiel ausführt. 5 Entsprechend einem abgewandelten Verfahren zur Dadurch wird es möglich, jeden beliebigen Teil die- Bestimmung der richtigen Einstellung der Spannungsses Signals zwischen einer Kleinst- und einer Höchst- Vergleichsstufen wird der Oszillograph zur Wiederspannung über den Auftastgenerator an die Relais- gäbe der Druck-Volumen-Kennlinie des Zylinders treiberstufe zu leiten, um das Relais 72 anziehen zu benutzt und werden Signale erzeugt, wenn das Relais lassen. Der größte und kleinste Spannungswert, zwi- ίο 72 abfällt und anzieht. Um beispielsweise den Geneschen denen das Relais anzieht, werden durch die rator für den gewünschten Teil des Arbeitsspiels zur Einstellung der Stopp- und Startspannungsvergleichs- Messung des Leistungsverlustes einzustellen, der zwistufen 70 α und 706 bestimmt. sehen dem Zylinder und der zugehörigen Auslaß-

Um die richtige Einstellung der Spannungsver- leitung auftritt, wird das Druck-Volumen-Diagramm gleichsstufen zu erkennen, kann auf dem Oszillogra- iä auf dem Oszillographen in der gleichen Weise wie phen eine Grundlinie dargestellt werden, welche den oben beschrieben dargestellt, wobei der Schalter S₁ Leitungsdruck darstellt, und können die Spannungs- in Stellung 1, der Schalter S₂ in Stellung 1 und der Vergleichsstufen so eingestellt werden, daß nur der- Schalter S₃ in Stellung 2 liegt. Der Schalter S₅ ist gejenige Teil des Druck-Volumen-Arbeitsspiels aufge- schlossen und verbindet eine Seite der Wicklung des tastet wird, bei dem der Druck je nachdem über oder ad Relais 72 über einen Strombegrenzungswiderstand 90 unter der Grundlinie liegt. Beispielsweise sei ange- und eine aus einem Widerstand 94 und einem Konnommen, daß der Leistungsverlust für die Auslaß- densator 96 bestehende Differentiationsstufe 92 mit ventile gemessen werden soll. Ein für den Unter- den Vertikalablenkplatten des Oszillographen 75. schied zwischen dem Auslaßleitungsdruck und dem Das Ausgangssignal E_x vom Wandler 10 ist über die Zylinderdruck kennzeichnendes Signal wird vom 25 Leitungen 66 und 77 an die Horizontalablenkplatten Wandler 63 dadurch erhalten, daß der eine Druck- des Oszillographen 75 angelegt, wobei sich der Schaleingang des Wandlers so angeschlossen wird, daß er ter S₁ in Stellung 2 befindet. Wenn mittels der Relaisden Auslaßleitungsdruck abfühlt, und der andere treiberstufe 71 ein Signal an die Wicklung des Relais Wandlereingang derart, daß er den Zylinderdruck 72 angelegt wird, wird die Vorderflanke des Signals aufnimmt. Die senkrechte Lage der Oszillographen- 30 der Relaistreiberstufe 71 durch die Stufe 92 differenspur bei einer Eingangsspannung Null wird ermittelt ziert, wobei ein Impuls 100 (F i g. 7) erhalten wird, und als Grundlinie benutzt. Wenn der Schalter^ in der in der Oszillographenspur beobachtet werden der Stellung 1 liegt und die Schalter S₂ und S₃ in den kann. Der Impuls 100 zeigt an, daß das Relais 72 erbetreffenden Stellungen 2 liegen, wird das Druck- regt wurde. Am Ende des von der Relaistreiberstufe wandlersignal E₃ über die Kontakte des Relais 72 an 35 erzeugten Impulses wird die Rückflanke des Impulses die Vertikalablenkkreise des Oszillographen gelegt. differenziert und durch den Oszillographen als Im-Die horizontale Ablenkung des Oszillographen wird puls 98 wiedergegeben. Der Impuls 98 läßt erkennen, dadurch erhalten, daß der Schalter S₄ in die Stellung 1 daß das Relais 72 abgefallen ist.
gebracht wird. Der für die Leistungsverlustbestim- Bei dieser graphischen Darstellung des Öffnens

mung benötigte Teil des Drucksignals ist derjenige, 40 und Schließens des Relais mit Bezug auf das durch der auftritt, wenn der Zylinderdruck größer als der das Druck-Volumen-Diagramm dargestellte Kolben-Auslaßleitungsdruck ist. Für diese Bedingung ist die arbeitsspiel können die Spannungsvergleichsstufen Polarität der Ausgangsspannung des Druckwandlers 70 a und 70 δ des Auftastgenerators 70 so eingestellt entgegengesetzt der Polarität, die auftritt, wenn der werden, daß das Relais 72 während jedes gewünsch-Zylinderdruck unter dem Auslaßleitungsdruck liegt. 45 ten Teils des Arbeitsspiels erregt wird. Zur Messung Für eine geeignete Einstellung des Auftastintervalls des Auslaßleistungsverlustes wurden beispielsweise werden beide Vergleichsstufen 70 α und 70 & so ein- die Spannungsvergleichsstufen des Auftastgenerators gestellt, daß die Erregungsdauer des Relais 72 derart 70 derart eingestellt, daß das Relais 72 während des bemessen ist, daß die Wiedergabe des Signals E₃ zwischen den Punkten 1 und 4 nach F i g. 7 liegenden genau an der zuvor festgelegten Nullspannungsgrund- 50 Teils des Arbeitsspiels erregt wird. Nach Einstellung linie beginnt und endet, wobei kein Teil des Signals der Spannungsvergleichsstufen wird der Schalter S₁ in E₃ unterhalb der Grundlinie auftrifft und ferner kein die Stellung 2 und der Schalter S₂ in die Stellung 2 Teil dieses Signals oberhalb der Grundlinie abge- gebracht. Das Relais 72 steuert dann das SIgHaIJE₄ schnitten wird. Da das Wandlerausgangssignal an den vom Verstärker 65, und das Meßgerät 67 zeigt die Endstellen des gewünschten Meßbereichs durch Null 55 Auslaßleistungsverluste an, da das Signal vom Verläuft, werden die Vergleichsstufen nunmehr so einge- stärker 65 nur während des zwischen den Punkten 1 stellt, daß das Relais 72 während des zwischen den und 4 liegenden Teils des Arbeitsspiels an die Inte-Stellen 1 und 4 in F i g. 7 liegenden Teils des Ar- grationsstufe 66 angelegt wird,
beitsspiels anzieht. Wird an Stelle eines Differential- Der Druckwandler ist als Differentialdruckwandler

druckwandler ein Gesamtdruckwandler benutzt, 60 ausgebildet und so angeschlossen, daß die Druckum den Zylinderdruck aufzunehmen, kann ahn- differenz zwischen dem Zylinder und der Auslaßlich vorgegangen werden, muß jedoch die Grund- leitung bestimmt wird, wenn diese Leistungsverlustlinie durch Messung oder vorhergehende Eichung messung durchgeführt werden soll. Der Differentialso eingestellt werden, daß sie dem Auslaßleitungs- wandler kann aus zwei einzelnen Druckwandlern bedruck entspricht, während die Schnittpunkte die- 65 stehen, die derart angeschlossen sind, daß sie die ser Grundlinie mit dem Drucksignal E₃ als Ein- Druckdifferenz ermitteln.

stellpunkte für die Vergleichsstufen 70 α und 70 & Wie oben ausgeführt, versorgt der Kippgenerator

dienen. 73 den Auftastgenerator mit einer Spannung, die

schrittweise ansteigt, wenn der Kolben ein Arbeitsspiel durchläuft. Er weist entsprechend F i g. 6 Transistoren 73a, 736 und 73 c auf, die in Verbindung mit verschiedenen Widerständen derart geschaltet sind, daß Impulse vom Impulsgenerator 43 aufgenommen und derart geformt werden, daß sie gleiche Breite aufweisen. Mittels der Zenerdiode 73 d wird eine gleichförmige Impulshöhe bewirkt, worauf die nunmehr geeignete Form aufweisenden Impulse von einem Kondensator 73 e gespeichert werden und zu einer schrittweise ansteigenden Spannung führen, die über einen Verstärker 73/ an den Auftastgenerator 70 weitergeleitet werden.

Damit dieser Spannungsaufbau mit dem Beginn und dem Ende jedes Arbeitsspiels des Kolbens anläuft bzw. endet, ist eine Repetierstufe 74 vorgesehen, welche den Kondensator 73 e am Ende jedes Kolbenarbeitsspiels entlädt. Die Repetierstufe wird durch den von der Fotozelle 35 erzeugten Impuls je einmal für jede Umdrehung der Kurbelwelle getriggert, wobei eine Synchronisation mit dem Kolben derart vorgenommen sein sollte, daß die Triggerung der Repetierstufe im oberen Totpunkt des Kolbens erfolgt.

Im Betrieb verstärkt die Repetierstufe den empfangenen Impuls und schließt das Relais IAa, wodurch der Kondensator 73 e entladen wird.

Das Ausgangssignal des Kippgenerators kann auch zur Steuerung der Horizontalablenkung des Oszillographen benutzt werden, wenn die Beziehung von Zylinderdruck und Kurbelwellenstellung graphisch dargestellt werden soll. Für diesen Fall wird bei dem Gerät nach F i g. 5 der Schalter S₄ in die Stellung 1 gebracht.

Die Fördermenge eines Kompressorzylinders kann mit Hilfe des Geräts nach F i g. 5 ebenfalls gemessen werden. Die Fördermenge eines Kompressors

wird im allgemeinen als die je Zeiteinheit abgegebene Gasmenge ausgedrückt.

Die an die Auslaßleitung eines Kompressors gelieferte Gasmenge M entspricht der Gasmenge M₁ im Zylinder vor Öffnen des Auslaßventils abzüglich der Gasmenge M₂ im Zylinder, wenn das Auslaßventil wieder schließt. Die je Hub abgegebene Gasmenge ist

M = M₁-M₂ =

RT₁

RTo

Werden die Verhältnisse so getroffen, daß bei V₁ und V₉

RT₁

RT.

dann ist

M =

R J \T

dV.

Die Fördermenge ist in F i g. 8 als die durch die Kurve 1, 2, 3, 4 eingeschlossene Fläche dargestellt. In der Praxis kann die Temperatur T nicht einfach mit der für die Durchführung der obigen Berechnung erforderlichen Geschwindigkeit bestimmt werden. Bei dem beschriebenen Gerät wird der Druck P_d auf dem Mittelwert des Leitungsdrucks zum Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Auslaßventile festgelegt und wird die Leitungsauslaßtemperatur benutzt. Diese Größen P und T werden auf einen festen Wert eingestellt, und zwar entsprechend dem Auslaßleitungsdruck und der Temperatur, die bei einem speziellen Prüflauf herrschen. Nach Multiplikation mit der Drehzahl ω der Maschine ist die Fördermenge Q, ausgedrückt in Masse je Zeiteinheit:

Q =

Ρω RT

cos0d<9 Ρω RT

t-

cos oj tat.

Für eine Fördermengenmessung ist das Gerät das gleiche wie für eine Leistungsverlustmessung mit der Ausnahme, daß beide Schalter S₁ und S₃ in der Stellung 1 liegen und der Schalter S₂ in die Stellung 2 gebracht ist. Dabei wird das der Kurbelwellendrehung entsprechende Ausgangssignal E₂ des Wandlers über Potentiometer 80 und 80 a sowie das Relais 72 an den Eingang der Integrationsstufe gelegt. Die Potentiometer werden derart eingestellt, daß ein Anteil der Spannung E₂ erhalten wird, der den Werten P und T an der Ausfaßleitung des geprüften Zylinders äquivalent ist. Das Ausgangssignal der Integrationsschaltung 66 liefert dann die Fördermenge, wenn die Auftastschaltung so eingestellt ist, daß das Relais 72 während desjenigen Teils des Arbeitsspiels anzieht, für den das Auslaßventil offen ist. Die angegebene Fördermenge gilt für die herrschenden Werte von Auslaßtemperatur und -druck. Das Relais kann auch an anderen Stellen der Druck-Volumen-Kennlinie zum Anziehen gebracht werden, und es kann eine Anzeige der Fördermenge erhalten werden, indem das Potentiometer 80 derart eingestellt wird, daß eine Spannung abgegeben wird, die den äquivalenten Druck an derjenigen Stelle darstellt, an der das Relais 72 erregt und entregt wird. Um eine größere Genauigkeit zu erzielen, sollte das Potentiometer 80 α in eine Stellung gebracht werden, welche die Temperatur an den gleichen Punkten der Kennlinie darstellt. Wird nur der Druck benutzt, sollte der Wert in Abhängigkeit von der Temperatur korrigiert werden, falls die Fördermenge unter Normalbedingungen angegeben werden soll. Dies kann auf gleiche Weise erfolgen, wie es oben in Verbindung mit der Messung von Leistungsverlusten beschrieben ist. Gegebenenfalls können auch die beiden Potentiometer 80 und 80 λ durch ein einziges Potentiometer ersetzt werden, das auf das Verhältnis P: T eingestellt wird.

Zweckmäßigerweise kann das Meßgerät 67 mit einer geeignet geeichten Skala versehen sein, an der die Fördermenge unmittelbar in den gewünschten Einheiten abgelesen werden kann. Beispielsweise kann das Meßgerät so geeicht sein, daß es cbm/Min. bei Normalbedingungen anzeigt.

Oft ist es erwünscht, die Drehzahl zu kennen, mit der die Kurbelwelle rotiert. Bei der in F i g. 5 dargestellten Einrichtung kann diese Information ebenfalls am Meßgerät 67 abgelesen werden, indem der Schalter S., in die Stellung 3 gebracht wird, wodurch der Punkt85 (Fig. 6) über die Leitung81 mit der Integrationsschaltung 66 verbunden wird. Die an der

Stelle 85 auftretenden Impulse haben gleichförmige Höhe und Breite, so daß das am Ausgang der Integrationsschaltung 66 erzeugte Signal sich unmittelbar abhängig von der Frequenz der Impulse ändert. Auch für diesen Fall kann das Meßgerät 67 mit einer geeigneten Skala versehen sein, an der die Kurbelwellendrehzahl unmittelbar abgelesen werden kann, oder die Anzeige des Meßgeräts kann durch Multiplikation mit einer passenden Konstanten umgewandelt werden.

Der eine Impuls je Umdrehung wird außer zur Zurückstellung des Kippgenerators zusätzlich zur Speisung einer Taktanzeigelampe 82 benutzt. Die Lampe dient der Anzeige der Stellung der Wandlereingangswelle 18 mit Bezug auf die Kurbelwelle. Mit Hilfe der Lampe 82 wird infolgedessen das Innengehäuse 12 des Wandlers 10 so eingestellt, daß das vom Wandler abgegebene Signal mit dem gerade geprüften Zylinder synchronisiert ist.

Der Wandler 10 kann mit der Kurbelwelle der zu so prüfenden Maschine unmittelbar verbunden oder über andere Einrichtungen, beispielsweise Servomotoren u. dgl., angetrieben sein.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Arbeitskenngrößen von Kolbenmaschinen mit mindestens zwei der Ermittlung des augenblicklichen Zylindervolumens und/oder der ersten Zeitableitung des augenblicklichen Zylindervolumens dienenden Signalgebern für sinusförmige Signale, deren Frequenz der Kurbelwellendrehzahl bzw. ganzzahligen Vielfachen der Kurbelwellendrehzahl entspricht und deren Amplitude derart einstellbar ist, daß die höherfrequenten Signale den zugehörigen geradzahligen Harmonischen der Kolbenbewegung proportional sind, sowie mit einer Additionsstufe zur Addition der Signale, dadurch gekennzeichnet, daß als Signalgeber Drehmelder (21a, 216) vorgesehen sind, deren Stator- und Rotorwicklungen (46 a, 47 a, 48 a; 466, 476, 486) zwecks Einstellung der Phasenlage der Signale für jeden der untersuchten Zylinder der Maschine von Hand gegenseitig verstellbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmelder (21α, 216) gemeinsam auf einem Träger (26) angeordnet sind, der von Hand um die Rotorachse (19) des mit der Kurbelwellendrehzahl angetriebenen Drehmelders (21a) drehbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwicklungen (46a, 46 b) der Drehmelder von Hand mit Bezug aufeinander verstellbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Signalgeber Zweiphasen-Drehmelder (21a, 21 ft) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Drehmelder (21a, 21 b) eine mit einem Gleichstrom konstanter Amplitude gespeiste Erregerwicklung (46 α, 46 b) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregergleichstrom des bzw. der mit geradzahligen Vielfachen der Kurbelwellendrehzahl angetriebenen Drehmelder(s) (21 b) einstellbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Drehmelder (21a, 216) zusätzlich zu der Erregerwicklung (46 a, 46 b) zwei Wicklungen (47 a, 48 a bzw. 476, 486) aufweist, an denen um 90° gegeneinander phasenverschobene Ausgangssignale abnehmbar sind.

8. Vorrichtung zur Messung der Zylinderinnenleistung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Additionsstufe (52, 53) an einen Eingang einer Multiplikationsstufe (60) anschaltbar ist, die einen weiteren, an einen Druckwandler (63) angeschlossenen Eingang aufweist und deren Ausgang an eine Integrationsstufe (66) anlegbar ist.

9. Vorrichtung zur Messung der Fördermenge von Kompressoren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Additionsstufe (52, 53) über einen einstellbaren Spannungsteiler (80, 80 a) an die Integrationsstufe (66) anlegbar ist.

10. Vorrichtung zur Messung der Leistungsverluste in den einem Zylinder zugeordneten Ventilen und Rohrleitungen nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Auftaststufe (70, 71, 72), die den Signalweg zwischen dem Ausgang der Multiplikationsstufe (60) oder des Spannungsteilers (80, 80 a) und dem Eingang der Integrationsstufe (66) für einstellbare Teile des Arbeitsspiels des Kolbens entsperrt.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 202 530.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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