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Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung von Vergasern bei Flugzeugen
in verschiedenen Flughöhen Bekanntlich ändert sich die Leistung der Flugmotoren
mit der Höhe, in der man fliegt, mit dem Barometerstand und mit der Temperatur,
also mit dem spezifischen Gewicht der Luft. Die Änderung des spezifischen Gewichtes
der Luft äußert sich in zweifacher Weise: i. durch die Änderung der Füllung der
Motorzylinder und 2. durch die Änderung der Zusammensetzung der Mischung im Vergaser,
sofern dieser nicht Einrichtungen besitzt, welche den Einfluß der Höhe ausgleichen.
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Es ist bekannt, der ersten dieser beiden Änderungen entweder durch
die Anwendung eines Verdichters oder auch durch die eines größeren Zylinders, in
beiden Fällen verbunden mit der notwendigen, der jeweiligen Flughöhe entsprechenden
Drosselung der Gaszuleitung zum Motor, abzuhelfen und der zweiten Änderung durch
Regelung des Vergasers zu begegnen. Es ist nun zur selbsttätigen Höhenregelung des
Vergasers eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei der die Einstellung des Vergasers
mittels eines in einem Zylinder geführten Regelkolbens erfolgt, der auf der einen
Seite von dem äußeren Luftdruck und einer Feder und auf der anderen Seite durch
ein Druckmittel (Gas oder Flüssigkeit) belastet ist, das durch ein Regelungsorgan
auf konstantem Druck gehalten wird, wobei dieses Regelungsorgan selbst auch unter
einem konstanten Druck steht und den Zufluß des unter höherem Druck herangeführten
Druckmittels zu dem Raum vor dem Regelkolben steuert. Als Regelungsorgan kommt eine
Membrane zur Anwendung, die auf der einen Seite unter dem konstant zu erhaltenden
Druck des Druckmittels und auf der anderen Seite unter dem konstanten Druck steht.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß das Regelungsorgan den Zufluß
und Abfluß des unter höherem Druck herangeführten Druckmittels zu dem Raum vor dem
Regelkolben steuert und als Kolbenschieber ausgebildet und mit einem größeren Kolben
zu einem Differentialkolben vereinigt ist, auf dessen kleinere Stirnfläche der konstant
zu haltende Druck vor dem Regelkolben einwirkt und dessen größere Stirn- und Differentialflächen
zwei in ihrer Höhe verschiedenen Drücken ausgesetzt sind, die beide von dem Atmosphärendruck
abhängen, aber stets einen konstanten Differenzdruck ergeben, der dem auf die kleinere
Stirnfläche wirkenden Druck entgegenwirkt und im Beharrungszustand gleich diesem
ist.
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Hierdurch wird einerseits eine weit bessere Konstanthaltung des Druckes
des Druckmittels erreicht, da die Erzeugung einer konstanten Druckdifferenz gegenüber
dem jeweils herrschenden Atmosphärendruck leichter und sicherer bewerkstelligt werden
kann und nicht nur der Zufluß, sondern auch der Abfluß des Druckmittels entsprechend
gesteuert wird. Andererseits ist auch ein Ansprechen der Vorrichtung auch auf sehr
kleine Drücke gesichert (z. B.
auf den Unterdruck, welcher in einem
Vergaser entsteht), da die auf den Kolben wirkende kleine Druckdifferenz durch Wahl
eines entsprechenden Verhältnisses der beiden Kolbenflächen des Differentialkolbens
beliebig verstärkt werden kann.
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Die das Druckmittel unter konstanten Druck setzende bzw. haltende
Druckdifferenz, d. h. der auf die eine der beiden Flächen des Differentialkolbens
wirkende, um einen konstanten Wert vom äußeren Luftdruck verschiedene Druck kann
durch eine normal vorhandene Druckquelle geliefert werden, wie z. B. von gewissen
Vergasern, in denen ein vom Atmosphärendruck um einen konstanten Betrag verschiedener
Unterdruck herrscht. Die konstante Druckdifferenz kann aber auch durch einen besonders
erzeugten konstanten Überdruck, z. B. den Überdruck einer in die Atmosphäre mündenden
Flüssigkeitssäule o. dgl., erzeugt werden. Es wird also nicht wie bei allen -mit
baro= metrischen Dosen versehenen Vorrichtungen ein konstanter Druck in einem geschlossenen
Raume erzeugt, sondern ein Druckunterschied gegenüber dem Atmosphärendruck.
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Die Änderung des atmosphärischen Druckes bewirkt eine Bewegung des
Regelkolbens, der bis dahin durch den Atmosphären- und Federdruck einerseits und
den Druck des Druckmittels vor dem Regelkolben andererseits im Gleichgewicht gehalten
war wie. bei den bekannten Vorrichtungen.
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In den beiden obenerwähnten Fällen, d. h. sowohl wenn es sich um die
Regelung der Füllung der Zylinder *als auch wenn es sich um die Regelung des Gemisches
des Vergasers handelt,- wird das Regelorgan (Drosselklappe des Motors oder Verdichters
bzw. das das Gemisch regelnde Organ)' durch die "Bewegung des Regelkolbens betätigt.
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Auf der Zeichnung ' ist der Erfindungsgegenstand durch Ausführungsbeispiele
veranschaulicht.
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Die Abb. x zeigt im Grundriß, teilweise abgebrochen und im Schnitt,
einen .gemäß der Erfindung mit der Gemischregelvorrichtung versehenen Vergaser.
Die Abb. 2 ist ein Aufriß desselben im axialen Schnitt. Die Abb. 3 zeigt eine andere
Ausführungsform des in Abb._ z dargestellten Reglers.
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Das selbsttätig nach Maßgabe der Höhe regelnde Organ, das z. B. an
einem Vergaser angebracht ist, besteht aus einem Zylinder z, in dem sich ein Kolben
2 bewegt. In der Kammer 3 herrscht der Atmosphärendruck. Auf der anderen Seite des
Kolbens, in der Kammer 4, herrscht der Druck, der in der mit ihr durch das Rohr
23 verbundenen Kammer 5 des Vergasers vorhanden ist. In dieser Kammer 5 herrscht
ein Druck, der um einen konstanten Betrag kleiner ist als der Druck der Außenluft.
Die Kammer 5 des Vergasers bildet das obere Ende eines senkrechten Zylinders und
ist unten durch einen, senkrecht beweglichen Kolben 18 abgeschlossen. Der Zylinderraum
unterhalb des Kolbens =8 steht mit der Atmosphäre in Verbindung; dem Gewicht des
Kolbens wird durch den Druckunterschied. zwischen der Luft oberhalb und der unterhalb
des Kolbens das Gleichgewicht gehalten. Da nun das Gewicht des Kolbens unveränderlich
ist, so ist dieser Druckunterschied konstant. Infolgedessen ist auch der Unterschied
zwischen den Drücken der Luft auf den beiden Seiten des Kolbens 2 konstant und damit
eine konstante Kraft gegeben, die den Kolbenschieber 6 nach links drückt.
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Der Kolbenschieber 6, welcher mit dem Kolben 2 zu einem Differentialkolben
vereinigt ist, bewegt sich in dem Gehäuse 7 und dient als Regelorgan eines Servomotors;
er ist an seinem Ende mit einer axialen Bohrung 13 versehen. die durch ein
radiales Loch zz seitlich ausmündet.
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Der Servomotor selbst besteht aus _einem durch eine Feder 9 belasteten
Kolben 8, der in einer entsprechenden zylindrischen Erweiterung des Gehäuses 7 angeordnet
ist. (Die Kraft der Feder kann durch Drehen einer Kuppe =o verändert werden, die
mit dem Gehäuse durch ein nicht gezeichnetes Gewinde verbunden ist.) Wenn bei einer
Verschiebung des Kolbenschiebers nach links das Loch iz des Kolbenschiebers 6 vor
eine Öffnung 12 im Gehäuse 7 zu liegen kommt, so kann Öl unter Druck (durch
die Öffnung =2, das Loch x= und die Bohrung 13)
zufließen und auf den Kolben
8 einwirken. Wenn andererseits bei einer Verschiebung nach rechts das Ende 14 des
Kolbenschiebers 6 eine Öffnung 15 im Gehäuse 7 freigibt, wird Öl, das sich hinter
dem Kolben 8 befindet, durch diese Öffnung abfließen.
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Die Bewegung des Kolbens 8 wird durch eine Stange x6 auf einen Hebel
17 übertragen, der 'seinerseits> den Kolben 18 des Vergasers dreht und dadurch die
Zusammensetzung des Gemisches in einem im voraus in Abhängigkeit von derVerdrehungbestimmten
Maße verändert.
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Die Wirkungsweise des Regelorgans ist die folgende: Infolge der konstanten
Druckdifferenz, die zwischen der Kammer 3 und der Kammer 4 herrscht, wird der Kolbenschieber
6 mit einer konstanten Kraft nach links gedrückt. Diese Kraft, dividiert durch den
Querschnitt des Kolbenstiels 6, gibt den konstanten Druck des Öles, der hinter dem
Kolben 8 erzeugt wird. Der Unterschied zwischen diesem Druck des Öles und »dem äußeren
Druck der Atmosphäre wird an dem Regelkolben 8 durch die Feder 9 aufgenommen.
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Wenn nun das Luftfahrzeug steigt, so nimmt der Atmosphärendruck ab.
Der Druck des Öles
drückt den Kolben 8 nach links, d. h. nach außen.
Dadurch wird die Feder g weiter zusammengedrückt. Sie ist derart bemessen, daß sie
für einen gegebenen atmosphärischen Druck, z. B.
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Atmosphäre, um ein Stück zusammengedrückt wird, das genau dem entspricht,
@ um das sich der Kolben 8 nach links verschieben soll, um eine Winkelstellung des
Kolbens 18 zu gewährleisten, die die entsprechende Regelung des Vergasers bei dem
betreffenden atmosphärischen Druck ergibt. Die Verbindung zwischen dem Kolben 8
und dem Kolben 18 ist, wie bereits erwähnt, durch die Stange 16 und den Hebel 17
hergestellt.
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Die Konstanz des Öldruckes hinter dem Kolben 8 ist durch den Umstand
gesichert, daß eine Abzweigung vom Ölumlauf des Motors zum Verbindungsstutzen 12
führt. Wenn der Druck vor dem Kolben 8 niedriger ist als der Druck, den der Kolben
2 dem Kolbenschieber 6 mitteilt, so bewegt sich der Kolbenschieber 6 nach links,
bis das Loch ii vor die Öffnung 12 zu liegen kommt. Dann strömt Öl unter höherem
Druck durch die Öffnung i2 so lange ein, bis der erzeugte Druck die auf den Kolben
2 nach links wirkende Kraft übersteigt und diesen Kolben wieder nach rechts verschiebt,
wobei das Loch ii sich von der Öffnung 12 entfernt und der Zufluß des Öles unterbrochen
wird.
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Wenn dagegen der Druck des Öles vor dem Kolben 8 höher ist als der
von dem Kolben 2 ausgeübte Druck, so wird der Kolben 2 nach rechts verschoben. Das
Ende 14 des Kolbenschiebers 6 gibt dann den Ausgang 15 frei, und der Öldruck nimmt
ab.
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Es ist also ersichtlich, daß diese abwechselnde Verschiebung einen
konstanten Druck des Öles hinter dem Kolben 8 gewährleistet.
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Falls es sich nicht um die Regelung des Gemisches des Vergasers, sondern
um die der Füllung der Zylinder handelt, kann das Regelorgan, nämlich der Kolben
8, natürlich mit der die Motorfüllung regelnden Drosselklappe o. dgl. verbunden
werden.
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Wie bereits erwähnt, kann der für alle diese Regelbewegungen erforderliche
kleine Unterdruck auch durch einen künstlich erzeugten kleinen Überdruck ersetzt
werden. So kann z. B. eine Anordnung, wie sie in Abb. 3 dargestellt ist, angewendet
werden, bei der der Kolben ig beiderseits mit der Atmosphäre und auf der freien
Endfläche außerdem mit einer Flüssigkeitssäule 2o von bestimmter Höhe h in Verbindung
steht.
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Um bei niedriger Temperatur, etwa im Winter, das Frieren (Dickwerden)
des Öles zu verhüten, kann allenfalls eine entsprechende Heizung desselben vorgenommen
werden.