DE2553515A1

DE2553515A1 - Verfahren und einrichtung zur steuerung von einlass- und auslassventilen

Info

Publication number: DE2553515A1
Application number: DE19752553515
Authority: DE
Inventors: Marcel Bieder; Raymond Lavenu
Original assignee: Wabco Westinghouse SA
Current assignee: Wabco Westinghouse SA
Priority date: 1974-12-02
Filing date: 1975-11-28
Publication date: 1976-06-10
Also published as: FR2293736B1; BE836200A; FR2293736A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung von Einlaß- und Auslaßventilen, welche den Druck eines Druckmittels in einem Behälter u. dgl. überwachen.

Die Erfindung zielt darauf ab, in dem Behälter u. dgl. durch schnelle Regelung einen gewünschten Druck zu erhalten, wobei auf vergleichsweise billige Mittel, z. B. ele tronische und pneumatische Generatoren zurückgegriffen wird. Zu diesem Zwecke wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung bzw. eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens aufgezeigt.

Es ist bekannt, daß die herkömmlichen gesteuerten Druckmindererventile, mit deren Hilfe man einen be-

609824/0296

stimmten Druck in einem Behälter u. dgl. überwachen kann, eine Membran oder einen Reaktionskolben aufweisen, die in der Lage sind, das Ventil in die Offenstellung bzw. in die Schließstellung zu überführen. Aus diesem Grunde wird die Versorgung bzw. die Evakuierung dieses Behälters durch ein Annaherungsverfahren durchgeführt, und zwar wegen der außerordentlich großen Hysteresis, die sich beim Öffnen oder aber beim Schließen des Ventiles zeigt. Andererseits führen die zur Zeit auf dem Markt befindlichen Elektroventile mit einer "alles oder nichts"-Steuerung zu keinen großen Druckmittelmengen, ausgenommen dann, wenn sie als Steuerung eines Ventiles für große Leistung bestimmt sind, in welchem Falle man eine ziemlich große Dispersion ihrer Kennlinien feststellt. Es erscheint daher nützlich, eine Druckregelung durchzuführen, indem man sich von den Veränderungen der Kennlinien befreit, die bei dem einen oder anderen Elektroventil festzustellen sind, indem man große Druckmittelmengen sowie eine leichte Fernsteuerung erhält.

Die Erfindung bezieht sich also auf ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur Steuerung von Einlaßventilen und/oder Auslaßventilen für ein Druckmittel, um denjenigen Druck zu überwachen, der zumindest in einem Behälter herrscht, welch letzterer mit einem Druckmittel versorgt wird, um auf diese Weise in dem Behälter einen bestimmten Druck zu erhalten, wobei das Öffnen der Einlaßventile oder ggf. der Auslaßventile solange bewirkt wird, als eine Abweichung besteht, die größer ist als ein Minimalwert zwischen einerseits einem Druckaugenblickswert oder einem an den Druck angeschlossenen Wert und einem tatsächlichen Augenblickswert des in dem Behälter herrschenden Druckes ;

oder der Größe eines Wertes, der an diesen Druck angeschlossen ist. Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß man in rhyth- ; mischer Weise des Augenblickswertes des Druckes und/oder um den ! tatsächlichen Augenblickswert herum ein Abbild des tatsächlichen! Augenblickswertes und/oder des Wertes der Abweichung des Druckes = fluktuieren läßt, um ein Abbild der Abweichung zu erhalten, derejn Augenblickswert um den tatsächlichen Augenblickswert herum einer Fluktuation unterworfen wird, deren Rhythmus mit den Ansprechzeiten der Ventile vereinbar ist derart, daß für einen stabilen

609824/0.296

mittleren Druckwert und im Falle des verschlossenen Behälters im Rhythmus der Fluktuation mehrere Phasen des Öffnens nacheinander folgen, deren Größe abnimmt, bevor der Wert des in dem Behälter herrschenden Druckes eine Größe hat, die in unmittelbare]' Nähe eines gewünschten Wertes liegt, für welchen der Augenblick! wert der Abweichung kleiner ist als ein bestimmter Grenzwert.

Bei einem derartigen Verfahren kann der Wert der Abweichung um seinen tatsächlichen Augenblickswert herum in verschiedenster Weise fluktuieren, insbesondere in Form einer Sinu linie oder aber in Zackenform. Der Wert der Abweichung kann auch abnehmen und/oder zunehmen derart, daß er im wesentlichen proportional der Zeit im inneren Bereich der Extremwerte liegt, welche die Abweichung auf der einen und auf der anderen Seite des tatsächlichen Mittelwertes besitzt. Man erhält auf diese Weise einen Augenblickswert der Abweichung in Form von symmetrischen Dreiecken oder nicht.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren steuert man das Öffnen oder das Schließen der Elektroventile oder anderer Ventile, indem man in diese eine Folge von konstanten Frequenzimpulsen jedoch abnehmender Dauer einsteuert, wenn die tatsächliche Amplitude der festgestellten Abweichung zwischen einem Richtwert und einer tatsächlichen Größe - welche von dem in dem Behälter herrschenden Druck abhängt - nach dem Wert Null oder aber einem kleineren Wert tendiert, um das Öffnen der Ventile auszulösen. Die tatsächliche Größe kann beispielsweise durch einen Druck, insbesondere einen solchen Druck gebildet werden, der in einem Bremskreis eines Fahrzeuges erhalten wird. Dieser Wert kann aber auch die Kraft oder aber die Verzögerung sein, die man mit Hilfe eines derartigen Druckes realisiert.

Das Verfahren gemäß der Erfindung hat unter anderem auch den Vorteil, daß man gewöhnliche elektrische Klappenventile verwenden kann, welche erfahrungsgemäß ziemlich billig sind Die Folge der elektrischen Impulse, welche die Phase des Öffnens der Elektroventile hervorrufen, werden vorzugsweise durch nach-

609824/0296

folgende Überschreitungen eines Grenzwertes verwirklicht, der vorher festgelegt wird. Dies geschieht mittels eines Signales, welches aus der Addition eines festen Frequenzsignales und eines Signales hervorgeht, welches die Abweichung zwischen dem Richtwert und der tatsächlichen Größe überträgt. Die auf diese Weise gebildeten Zacken des Kurvenverlaufes haben eine Dauer, welche zeitmäßig solange abnimmt, bis ein extrem kleiner Wert erreicht wird, und zwar in einem Grenzbereich, der unterhalb der Schwelle für das Ansprechen der Elektroventile liegt. Um eine Fluktuation mit einem Augenblickswert der Abweichung und einer Frequenz zu erhalten, welche hinreichend klein ist und mit den Ansprechzeiten der Einlaß- und/oder Auslaßventile vereinbar ist, kann man die Abbildung des Richtwertes und die Abbildung des Druckwertes mit benachbarten Frequenzen fluktuieren lassen, wobei die Abbildung der erhaltenen Abweichung auch mit gleicher Frequenz und im Umfang der Differenz der beiden benachbarten Frequenzen fluktuiere^, kann.

Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt zumindest ein Einlaßventil und/oder zumindest ein Auslaßventil mit elektrischer Steuerung zur Versorgung oder Entlüftung zumindest eines Behälters, der mit einem Druckmittel vorbestimmten Druckes beaufschlagt werden soll Es ist ferner ein Generator zur Erzeugung eines Augenblickssignales einer bestimmten elektrischen Größe sowie ein Organ zur Feststellung, insbesondere Messung des Druckes in dem Behälter vorgesehen. Der Generator und das Feststellorgan bzw. Meßorgan sind an ein Vergleichsgerät angeschlossen, welches ein Öffnungssignal für das Einlaßventil oder ggf. für das Auslaßventil liefert, wenn und solange die Abweichung zwischen dem Druck und dem Bezugssignal bzw. Richtwert einerseits größer ist als ein bestimmter Grenzwert, andererseits im algebraischen Sinne der Öffnung des Einlaßventiles entspricht. Dabei ist der Generator zur Erzeugung ein-er elektrischen Größe, welche mit einem vorbestimmten Rhythmus fluktuiert, angeschlossen an einen Generator der elektrischen Größe des Bezugssignales bzw. Richtwertes und/oder an das Organ zur Messung des Druckes und/oder an das Vergleichs-

609824/0296

255351b'

gerät und in der Lage, in das Vergleichsgerät Öffnungssignale des Einlaßventiles und/oder des Auslaßventiles einzusteuern, wof bei diese Signale durch im Rhythmus des Generators stehende Impulse abnehmender Zeitdauer gebildet werden, wenn der Druck sidfi dem Wert des Bezugssignales bzw. Richtsignales annähert.

Das Vergleichsgerät erzeugt ein Signal für die Abweichung, welches den algebraischen Sinn und den Wert der Diffe renz zwischen den elektrischen Größen der Augenblickswerte des Druckes bzw. des Bezugssignals überträgt, wobei dieses Signal für die Abweichung in ein Trennorgan (Discriminator) eingesteuert wird, welches durch entsprechende Einstellung des Grenz wertes in der Lage ist, zumindest einer Spule des Elektroventiles einen elektrischen Steuerimpuls für das Öffnen des Einlaßventiles bzw. des Auslaßventiles zu liefern, wenn die Richtung des Signales für die Abweichung das Öffnen des Einlaßventiles bzw. Auslaßventiles fordert und wenn der Wert dieses Signales für die Abweichung größer ist als ein bestimmter Grenz· wert.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auch elektrische Einlaßventile und Auslaßventile sowie ein Vergleichsgerät und einen Generator mit fester Frequenz aufweisen. Das Vergleichsgerät empfängt dabei einen Bezugswert oder Richtwert und ein Signal, welches der tatsächlichen, überwachten Größe entspricht um in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem tatsächlichen Signal und dem Bezugswert bzw. Bezugssignal ein Signal für die Abweichung zu erhalten. Das Vergleichsgerät und der Generator mit fester Frequenz sind an ein Summiergerät oder Addiergerät angeschlossen, dessen Ausgang zumindest an einen Diskriminator für einen bestimmten Grenzwert angeschlossen ist, wobei dieser Diskriminator in die Wicklung eines der Elektroventile Impulse einsteuert, welche nacheinander folgen können und den gleichen Rhythmus haben wie die feste Frequenz des Generators, Jedoch hinsichtlich der Dauer veränderbar sind, vorzugsweise in ihrer Größe abnehmen.

609824/0296

Die elektronische Regelvorrichtung erlaubt eine schnelle und genaue Regelung, da die abnehmende Korrektur des in dem Behälter u. dgl. herrschenden Druckes mit Hilfe von einfachen und billigen Elementen durchgeführt wird. Die Genauigkeit in der Beherrschung der Drücke ist ungleich größer als bei den bekannten Druckmindererventilen mit vergleichsweise starker Hysteresis oder aber mit einer großen Streuung der Kennwerte von Elektroventilen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist ein Stromkreis, der nicht sinusförmige, beispielsweise quadratische oder dreieckförmige Wechse signale erzeugt, zwischen einer elektrischen Schwingungsquelle und dem Generator für die Signale bzw. dem Feststellorgan bzw. Meßorgan oder aber dem Vergleichsgerät geschaltet.

Nach einer weiteren, etwas komplizierteren Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung ist der mit Druckmittel zu versorgende Behälter u. dgl. gleichermaßen zumindest an ein weiteres Versorgungsventil und/oder Entlüftungsventil, das beispielsweise von Hand betätigt werden kann, angeschlossen, welches in unabhängiger Weise von Ventilen gesteuert werden kann, die mit dem Vergleichsgerät verbunden und in der Lage sind, auf Veränderungen des Druckes in dem Behälter u. dgl anzusprechen, welche durch das andere Ventil hervorgerufen werden. Bei einer derartigen Einrichtung sind die Elektroventile bestrebt, die durch das andere Einlaßventil und/oder Auslaßventil hervorgerufenen Störungen zu korrigieren, wobei diese Einrichtung auf diese Weise als Einflußsystem zur manuellen und vorübergehenden Veränderung derjenigen Regelung dient , welche mit selbsttätigen Mitteln erhalten wird.

Ein jeder Diskriminator für den Grenzwert kann einem Elektroventil zugeordnet werden, das eine unterschiedliche Druckmittelmenge gegenüber einem anderen, die gleiche Funktion sicherstellenden Elektroventil verarbeiten kann. Wenn man insbesondere zwei elektrische Einlaßventile und zwei elek-

609824/02ÖS

trische Auslaßventile mit unterschiedlichen Leistungen, also Strömungsmengen verwendet, die parallel zueinander geschaltet sind, so läßt man bei dieser Anordnung vier Diskriminatoren für den Grenzwert arbeiten und man kann nach Lage der Dinge Impulse erhalten, welche auf die Elektroventile großer Leistung einwirken, sowie darüber hinaus Impulse erhalten, welche auf die Elek troventile vergleichsweise geringer Leistung zur Einwirkung gelangen, um die Endregelung des Druckes zu verwirklichen.

Die in diesem Falle erhaltene Genauigkeit ist insbesondere deshalb besonders groß, als man für die Endregelung Elektroventile mit vergleichsweise kleinem Querschnitt verwenden kann. Es ist klar, daß die Elektroventile mit großer Durchsatzleistung ersetzt werden können durch Ventile großen Durchgangs quer schnittes, deren Betrieb von Elektroventilen vergleichsweise geringer Durchsatzmenge gesteuert wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung noch etwas näher veranschaulicht. In dieser zeigen in rein schematischer Weise:

Fig. 1 ein Schaubild über den gewünschten Zyklus

der Regulierung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Veränderungen des Stromes auf der Eingangsseite eines Elektroventiles in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt sind,

Fig. 2 eine synoptische Darstellung der Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ,

Fig. 3 ein Schaubild der elektrischen Augenblickswerte der Abweichung und deren Einfluß auf den Betrieb der beiden parallel geschalteten und Steuerimpulse mit fester Frequenz und

60982^/0296

unterschiedlicher Dauer ausgesetzten Elektroventile, die von zwei Grenzwerten erhalten werden, und zwar in Abhängigkeit von der Zeit.

Das Diagramm gemäß Fig. 1 zeigt einen Regelzyklus für einen pneumatischen Druck in einem Behälter, wobei diese Regelung nach Maßgabe des Verfahrens gemäß der Erfindung erfolgt. Dabei ist auf der Ordinate dieses Schaubildes die Stromstärke i desjenigen Stromes angedeutet, der ein elektrisches Einlaßventil oder elektrisches Auslaßventil versorgt, welches den in diesem Behälter herrschenden Druck überwacht. Dabei handelt es sich im vorliegenden Falle um ein Elektroventil, dessen Verschlußglied, z. B, Verschlußklappe sich dann öffnet, wenn die Wicklung dieses Ventiles an den Betriebsstrom angeschlossen ist; man kann selbstverständlich die Erfindung auch mit einem Elektroventil verwirklichen, das an den Ruhestrom angeschlossen ist, wobei das Verschlußglied, also die Ventilklappe sich dann öffnet, wenn die Stromzufuhr in die Wicklung unterbrochen ist.

Aus dem Schaubild erkennt man, daß der Erregerstrom des Elektroventiles in einer ersten Phase (Phase I) vollständig erhalten bleibt, da die Dauer T1 der Impulse größer ist als ihre konstante Periode T. Das von diesem Strom versorgte Elektroventil bleibt somit geöffnet.

In einer zweiten Phase (Phase II), wird die

Frequenz der Impulse stets auf ein und demselben Wert gehalten, während sich die Dauer dieser Impulse in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen einer reellen Größe und einer Bezugsgröße bzw. einem Bezugswert verringert, wodurch auf diese Weise das Elektroventil abwechselnd geöffnet und wieder geschlossen wird. , Die reelle Größe kann beliebiger Natur sein, vorausgesetzt, daß j sie an den Druck des zu versorgenden Behälters u. dgl. ange- j schlossen ist. Dies kann beispielsweise derjenige Druck sein, i der in dem Behälter oder in einer Verbindungsleitung herrscht, j

-..9.-.J 609824/0296

oder aber eine Größe, die aus diesem Druck resultiert, z. B. eine Kraft, Verzögerung u. dgl.

Bei einer dritten Phase (Phase III) ist die Dauer der Impulse kleiner als die eigentliche mechanische Ansprechzeit des Elektroventiles. Das Verschlußglied des Elektroventiles bleibt also in seiner Verschlußstellung und der Druck oder aber eine andere reelle Größe, welche dem Wert des Bezugssignales entspricht, wird in den Grenzen der Genauigkeit bzw. im Bereich dieser Grenzen erreicht. Die in Fig. 2 der Zeichnung schematisch dargestellte Einrichtung besitzt ein Vergleichsgerät 1, welches eine bestimmte Bezugsspannung V_ und eine tatsächliche Spannung V empfängt, die von einem Meßgerät 2, einem Feststellgerät oder einem Abnehmer in Abhängigkeit von dem in dem Behälter C herrschenden Druck (oder einer anderen beliebigen Größe, die an den Druck angeschlossen ist) erhalten wird. Dabei liefert der Generator 3 eine Wechselspannung mit fester Frequenz, die ggf. auch regelbar sein kann. Auf der anderen Seite is t der Generator an einen Stromkreis 4 angeschlossen, der die Aufgabe hat, dreieckförmige Wellen des Stromes zu erzeugen. Das Vergleichsgerät 1 und der Stromkreis 4 sind zusammen an ein Summiergerät 5 bzw. an ein Addiergerät angeschlossen, welches ein dreieckförmiges Wechselsignal erzeugt, dessen mittlere Amplitude in direkter Abhängigkeit zu der von dem Vergleichsgerät 1 festgestellten Abweichung sich verändert.

Das Summiergerät 5 bzw. Addiergerät ist an zwei Hauptdiskriminatoren Sk, 6E für den Grenzwert angeschlossen, welche parallel zueinander geschaltet und mit dem elektrischen Einlaßventil EVA und dem elektrischen Auslaßventil EVE verbunden sind. Diese beiden Elektroventile verbinden den Behälter C mit einer Druckwelle S, beispielsweise einem Druckluftbehälter, bzw. mit i der Atmosphäre.

- 10 -

609824/0296

Die Figur zeigt darüber hinaus zusätzliche Diskriminatoren 6A¹, 6E', welche parallel zu den Hauptdiskriminatoren geschaltet und mit zusätzlichen Elektroventilen EVA¹ und EVE¹ für den Einlaß bzw. für die Entlüftung verbunden sind, die ebenfalls an den Behälter C angeschlossen sind.

Die Elektroventile EVA und EVE werden beispielsweise zur Steuerung eines Ventiles großer Durchsatzmenge verwendet, während die Elektroventile EVA¹ und EVE¹ geringer Leistung zur unmittelbaren Versorgung bestimmt sind. Die den Diskdminatoren 6a, 6E zugeordneten Diskriminatoren 6A¹ und 6E¹ zeigen hohe und niedrige Druckschwellen. Diese Trennung der Strömungswege in ver schiedene Abschnitte oder Zweige erlaubt es, mit hoher Genauigkeit den gewünschten Druck in dem Behälter C zu erhalten.

In Fig. 3 der Zeichnung sind die elektrischen Größen nämlich die Stromstärke oder Spannung, aufgezeichnet, welche in dem Summiergerät 5 erhalten werden, um die beiden elektrischen Einlaßventile EVA bzw. EVA¹ im Verlaufe einer Phase der Versorgung des Behälters C mit Druckmittel zu steuern. -

Wenn der Betriebsmann den Wert des Bezugssignales erhöht, so erzeugt das Summiergerät 5 ein dreieckförmiges Signal 10 für das Abbild der Abweichung, wobei die Amplitude größer ist als der Schwellwert 11 von EVA und erstrecht größer ist als der Schwellwert 12 von EVA¹. Die beiden elektrischen Einlaßventile werden gleichzeitig erregt, wobei der größere Teil des zugeführten Druckmittels von EVA geliefert wird, welches ein Ventil großer Durchsatzleistung steuert.

Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw, der erfindungsgemäßen Einrichtung besser erläutern zu können, sol.l einmal angenommen werden, daß die beiden Elektroventile eine vergleichsweise lange Ansprechzeit besitzen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß in die elektrischen Steuerleitungen eine Selbstinduktion eingebaut wird oder aber deshalb, weil die Versorgungsleitungen bzw. Steuerleitungen einen erheblichen Druck-

- 11 -J

609824/0296

verlust hervorrufen und im Vergleich zu dem Behälter C ein großes Volumen einnehmen. In dem Schaubild, in welchem die Veränderung des Druckes in dem Behälter C dargestellt wird, erkennt man, daß der Druck mit Verzögerung im Punkt A anzusteigen beginnt, da das fluktuierende Signal 10 im Punkte "b den oberen Grenzwert 11 schneidet mit der Folge, daß die Stromzufuhr in das Elektroventil EVA unterbrochen wird; im Punkte d erfolgt dann wieder die Aufnahme dieser Stromzufuhr. Bei einer bestimmten Hysteresis fällt der Druck im Punkt B ein wenig ab, um anschließend daran bis zum Punkt E schnell wieder anzusteigen, und zwar lange Zeit vor dem Augenblickswert e, wo das fluktuierende Signal 10 für die Abweichung endgültig kleiner als der Schwellwert 11 wird.

Von dem Punkte e ausgehend, bleibt das Elektroventil EVA¹ erregt und die vergleichsweise geringe Druckmittelmenge dieses Elektroventiles strömt in den Behälter C, und zwar nach dem Auslösen der Druckmittelmenge im Punkte A. Der Druck in dem Behälter C beginnt dann nach dem Knick E regelmäßig, jedoch viel langsamer, anzusteigen, und der Augenblickswert der Abweichung nimmt parallel dazu ab. Die Kurve 13 des reellen Augenblickswertes der Abweichung ist mit einem gestrichelten Linienzug über der mittleren Achse der dreieckförmigen Augenblickswerte des Signales 10 aufgetragen, welches von dem Summiergerät 5 emittiert wird.

Im Punkte f schneidet das Signal den Schwellwert 12 und das Elektroventil EVA' vergleichsweise kleiner Leistung wird während eines kurzen Augenblickes entregt. Mit einer geringen Verzögerung aufgrund der Hysteresis des Systemes nimmt die Strömungsmenge des Behälters C ab und der Druckanstieg in diesem Be-_ halter C verlangsamt sich im Punkte G. Im Punkte h schneidet das Signal 10 erneut den Schwellwert 12 und das Elektroventil EVA¹ i wird während einer längeren Periode entregt. Schließlich wird j das Elektroventil EVA¹ über eine kurze Periode im Punkte j er- j neut erregt und der Druck in dem Behälter C erreicht im Punkte J einen Wert, der in der Nähe des Schwellwertes 12 liegt. Die Phason

- 12 60982A/0296

der Erregung des Elektroventileε - welche andauern können - sind von kürzerer Dauer, um das Öffnen des Druckmittel-Zuführventiles hervorzurufen. Bei Einrichtungen mit den Kennlinien gemäß Fig. 3 verbleibt der Wert der Abweichung auch dann, wenn die Elektroventile endgültig geschlossen sind, aber dieser Wert ist hinreichend klein, daß der Augenblickswert und das Fluktuieren des Signals 10 beinahe in ihrer Gesamtheit unterhalb des Grenzwertes 12 oder Schwellwertes liegen.

Um dem dynamischen Betrieb eines Druckmindererventiles Rechnung zu tragen, welches gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren geregelt wird, muß erwähnt werden, daß unter der Einwirkung einer äußeren Steuerung der Einrichtung, der Mittelwert der Abweichung unvermittelt erneut ansteigen kann, was ein erneutes Öffnen des Elektroventiles EVA¹ und vielleicht auch des Elektroventiles großer Leistung EVA auslösen kann, sofern diese Vergrößerung bzw. dieser Anstieg erheblich ist. Diese Vergrößerung der Abweichung kann die Folge eines Druckmittelverlustes in dem Behälter C sein.

Parallel dazu kann der tatsächliche Wert der Abweichung unvermittelt, also abrupt sich ändern, und zwar in der Weise, daß die elektrischen Auslaßventile EVE¹ und EVE dann erregt werden, wenn der in dem Behälter C herrschende Druck erheblich größer ist als derjenige Druckwert, der von dem Bezugssignal angefordert wird.

Es ist noch die Möglichkeit der Verwirklichung einer Regelung für den Fall zu erwähnen, wo der Behälter C über ein unabhängiges Ventil EVA, EVA¹, EVE und EVE' mit Druckmittel versorgt wird, und zwar während der Druckregelung durch diese Elektroventile. Auf diese Weise ist es möglich, ein vorübergehendes Störelement in die Regelung des Druckes in dem Behälter C einzu-. führen. Als Anwendungsbeispiel kann man sich vorstellen, daß der Behälter C die automatischen Bremsen eines Fahrzeuges steuert, und daß ein von Hand regelbares Steuerventil bzw. Ventil zuläßt^ daß der die Bremsung Ausführende eine Reihe von Waggons übermäßg bremst bzw. zu wenig bremst, und zwar in Abhängigkeit von Infor- j

- 13 - i 609824/0298

mationen, die er besitzt und die keineswegs in die automatische Regelung der Bremseinrichtung, insbesondere für Schienenfahrzeuge einbezogen, also integriert sind. Ein derartiges System mit "vorübergehender Störung", kann in bestimmten industriellen Anwendungsfällen sich als weicher und elastischer herausstellen als die bekannten Systeme mit automatischer Unterbrechung, da die Abweichung, welche von der manuellen, durchgehenden Steuerung hervorgerufen wird, begrenzt ist und beispielsweise in dem Bereich der Toleranzen der Regelung sein kann, und zwar in der Nähe der oberen oder aber der unteren Grenze.

Es ist klar, daß die beschriebene und dargestellte Einrichtung gemäß der Erfindung Abänderungen erfahren kann, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung gesprengt wird. Wie bereits im allgemeinen angedeutet wurde, kann die Abbildung des Wertes des Bezugssignales und/oder des tatsächlichen Druckwertes und/oder des tatsächlichen Wertes für die Abweichung auch eine andere Größe als eine elektrische Größe sein, beispielsweise eine Druckgröße, eine magnetische Größe, eine Kraft u. dgl.

Ebenso ist es möglich, in das Abbild des Bezugssignales und/oder in das Abbild des augenblicklichen Druckwertes eine fluktuierende elektrische Größe einzuführen und den Druck in dem Behälter C als elektrische Größe abzunehmen, um die elektrischen Größen für das Bezugssignal und für das Drucksignal über Verstärker dem Vergleichsgerät zuzuführen, welches über einen oder mehrere Diskriminatoren für den Grenzwert, Verstärker, insbesondere elektrische Verstärker oder Druckmittelverstärker für die Einlaßventile und Auslaßventile erregen.

Das Verfahren bzw. die Einrichtung gemäß der Erfindung ; mit gleichgroßen Kapazitäten der Einlaßventile oder Auslaßventile vergrößern in geringem Umfang die Dauer der Regelung, ermöglichen

jedoch eine Genauigkeit der Regelung, die ungleich größer ist alt diejenige der herkömmlichen, kontinuierlichen Systeme, insbesondere in dem Fall der Regelung mit vergleichsweise großer Betriebs-Hysteresis. Für bestimmte Verwendungszwecke kann man die Elektroven-i

- 14 609824/0296

tile durch Druckmittelverteiler mit elektrodynamischer Steuerung ersetzen; man kann aber auch ein Verteilerventil mechanisch mit einer elektrodynamischen Steuerspule verbinden, welche proportional dem Steuergleichstrom ist, wobei der entgegenwirkende Reaktionsquerschnitt dieses Ventiles demjenigen Druck des Druckmittels unterworfen ist, der entgegen derjenigen Steuerkraft geliefert wird, die in der elektrodynamischen Spule auftritt. Um die erfindungsgemäße Einrichtung mit einem derartigen elektrischen Verteiler auszurüsten, ist es erforderlich, den Gleichstrom für die Steuerung mit einem Wechselstrom zu überlagern, dessen Frequenz mit der Ansprechzeit des Verteilerventiles vereinbar ist, um auf diese Weise Öffnungsphasen zu erhalten, deren Dauer beim Herannahen des geforderten Druckes abnimmt. Mit einer derartigen Einrichtung tritt die Abweichung keineswegs in einer elektrischen Form sondern unmittelbar in der Form einer Kraft auf, die auf den beweglichen Kolben des Verteilerventiles einwirkt.

- Patentansprüche -

609824/0296

Claims

PATENTANSPRÜCHE

.J Verfahren zur Steuerung von Einlaß- und Auslaßventilen für ein Druckmittel, um den Druck zu überwachen, der zumindest in einem Behälter herrscht, welch letzterer mit einem Druckmittel versorgt wird, um auf diese Weise in dem Behälter einen vorbestimmten Druck zu erhalten, wobei das Öffnen der Einlaßventile oder ggf. der Auslaßventile solange bewirkt wird, als eine Abweichung besteht, die größer ist als ein Minimalwert zwischen einerseits einem Druckaugenblickswert oder einem an einen Druck angeschlossenen Wert und einem tatsächlichen Augenblickswert des in dem Behälter herrschenden Druckes oder der Größe eines Wertes, der an diesen Druck angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß man in rhythmischer Weise des Augenblickswertes des Druckes und/oder um den tatsächlichen Augenblickswert herum ein Abbild des tatsächlichen Augenblickswertes und/ oder des Wertes der Abweichung des Druckes fluktuieren läßt, um ein Abbild der Abweichung zu erhalten, deren Augenblickswert um den tatsächlichen Augenblickswert herum einer Fluktuation unterworfen wird, deren Rhythmus mit den Ansprechzeiten der Ventile vereinbar ist derart, daß für einen stabilen mittleren Druckwert und im Falle des verschlossenen Behälters im Rhythmus der Fluktuation mehrere Phasen des Öffnens nacheinander folgen, deren zeitliche Größe abnimmt, bevor der Wert des in dem Behälter herrschenden Druckes eine Größe hat, die in unmittelbarer Nähe eines gewünschten Wertes liegt, für welchen der Augenblickswert der Abweichung kleiner ist als ein bestimmter Grenzwert. ι
2. Verfahren nach Anspruch- 1, dadurch gekenn- i zeichnet, daß man den Wert der Abbildung der Abweichung um ihren reellen Augenblickswert herum in Form einer Sinuskurve fluktuieren läßt.

- A 2 6098 2-4/0296
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man den Wert der Abbildung der Abweichung um ihren tatsächlichen Augenblickswert herum in Form einer zackenförmigen Kurve fluktuieren läßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wert der Abbildung der Abweichung verkleinert und/oder vergrößert derart, daß dies proportional der Zeit im Inneren der extremen Werte geschieht, welche sie auf der einen und auf der anderen Seite des tatsächlichen Augenblickswertes erreicht.
5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch bis 4, mit zumindest einem Einlaßventil und/oder zumindest einem Auslaßventil mit elektrischer Steuerung zur Versorgung oder Entlüftung von zumindest einem Behälter, der mit einem Druckmittel vorbestimmten Druckes beaufschlagt werden soll sowie mit einem Generator mit einem elektrischen Augenblickssignal und einem Organ zur Feststellung des Druckes in dem Behälter, wobei der Generator und dieses Feststellorgan an ein Vergleichsgerät angeschlossen sind, welches ein Offnungssignal für das Einlaßventil oder ggf. Auslaßventil liefert, wenn und solange die Abweichung zwischen dem Druck und dem Bezugssignal einerseits größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert, andererseits hingegen im algebraischen Sinne der Öffnung des Einlaßventiles entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator zur Erzeugung einer elektrischen Größe, welche: mit einem bestimmten Rhythmus fluktuiert, an einen Generator; der elektrischen Größe des Bezugssignales und/oder ah das ι Organ zur Feststellung des Druckes und/oder an das Vergleichsgerät angeschlossen und in der Lage ist, in das Vergleichsgerät Öffnungssignale für das Einlaßventil und/oder für das Auslaßventil einzusteuern, welche aus dem Rhythmus des Generators entsprechenden Impulsen mit abnehmender Zeitdauer bestehen, wenn sich der Druck dem Wert des Bezugssignales annähert. - A 3 -

609824/0296

2 5 b 3 5 Ί 5
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsgerät ein Signal für die Abweichung erzeugt, welches den algebraischen Sinn und den Wert der Differenz zwischen den Druckaugenblickswerten und dem Bezugssignal überträgt, und daß dieses Signal für die Abweichung in ein Trennorgan (Diskriminator) mit einem bestimmten Grenzwert eingesteuert wird, welches in der Lage ist, zumindest in eine Spule der Elektroventile einen elektrischen Steuerimpuls zum Öffnen des Einlaßventiles bzw. ggf. Auslaßventiles dann einzusteuern, wenn die Richtung des Signales für die Abweichung das Öffnen des Einlaßventiles bzw. Auslaßventiles anfordert und wenn der Wert dieses Signales für die Abweichung größer ist als ein bestimmter Grenzwert.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet , daß der Generator mit einer fluktuierenden elektrischen Größe einen elektrischen Kreis zur Bildung eines nicht sinusförmigen, z. B. quadratischen oder dreieckförmigen Wechselsignales ausgerüstet ist und zwischen einer elektrischen Schwingungsquelle und dem Generator für das Bezugssignal oder aber dem Druckfeststellorgan bzw. dem Vergleichsgerät liegt.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der mit Druckmittel zu versorgende Behälter darüber hinaus an zumindest ein weiteres Einlaßventil und/oder Auslaßventil mit beispielsweise manueller Steuerung angeschlossen ist, welches von den Ventilen unabhängig steuerbar ist, die mit dem Vergleichsgerät verbunden und in der Lage sind, auf durch dieses Ventil bewirkte Veränderungen des Druckes anzusprechen.

609824/0296

Leerseite