DE3627164A1 - Pneumatische schnittstellenvorrichtung fuer die steuerung von prozessregelsystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Schnittstel­ lenvorrichtung für die Steuerung von Prozeßregelsystemen.

Die pneumatische Steuerung von Prozeßregelsystemen wird verbreitet dort angewandt, wo die Anlageninstallation robuste Bauteile, verringerte Kosten, vergleichsweise einfache Installation und Störungssuche sowie einen hohen Steuerbarkeitsgrad erfordert. Beispiele für Prozesse, die ohne weiteres einer pneumatischen Steue­ rung zugänglich sind, umfassen die Regelung von Kühl­ gerät- und Kesseltemperatur, Dampf- oder Luftleitungs­ druck, die Strömungsregelung in Strömungsmitteltrans­ port-Leitungssystemen, die Flüssigkeitsstandregelung in Behältern, die pH-Wertregelung bei chemischen Pro­ zessen sowie die Regelung von Heiz-, Belüftungs- und Klimatisieranlagen. Pneumatische Steuerung (control) wird häufig bei petrochemischen Prozessen angewandt, bei denen oftmals brennbare Strömungsmittel im Spiel sind, die durch elektrische Steuervorrichtungen ent­ zündet werden könnten. Lediglich zur beispielhaften Veranschaulichung ist die Erfindung im folgenden in Verbindung mit einer Heiz-, Belüftungs- und Klima(ti­ sier)anlage (im folgenden einfach als HVAC- oder Klima­ anlage bezeichnet) dargestellt und beschrieben.

HVAC- oder Klimaanlagen sind häufig in Gebäuden für die Regelung der Temperatur eines klimatisierten Raums des Gebäudes und für Energieüberwachungszwecke einge­ baut. Eine derartige Anlage enthält eine Luftregler­ einheit (air handling unit) mit mehreren stelltriebbe­ tätigten Klappen oder Schiebern zur Regelung der Strö­ mung von Außenluft in das Gebäude und der Strömung der Abluft aus dem Gebäude sowie zum Leiten der er­ wärmten oder gekühlten und umgewälzten Luft. Andere, einer solchen Einheit zugeordnete Mechanismen umfassen typischerweise durch eine Bedienungsperson betätigbare Ventile oder Hähne zum Regeln der Strömung von ge­ kühltem oder erwärmtem Wasser durch in der Leitung angeordnete Wärmetauscherschlangen zwecks Einstellung der Temperatur der durch die Leitung strömenden Luft.

Eine Art eines bei solchen Luftreglereinheiten ver­ wendeten Stelltriebs (actuator) besteht aus einem feder­ belasteten pneumatischen oder Druckluftzylinder, dessen Kolbenstange mit einer Klappe oder einem Ventil ver­ bunden ist. Der Zylinder ist dabei an eine Druckluft­ quelle, wie ein Druckluftversorgungsnetz in Form von flexiblen, durch das gesamte Gebäude verlegten Poly­ ethylen-Rohr- oder -Schlauchleitungen kleinen Durch­ messers angeschlossen. Die Regelung erfolgt durch Auf­ lösung bekannter Algorithmen in einem Pneumatikregler und Erzeugung von den Zylindern zugeführten pneu­ matischen Analogausgangssignalen.

Die in neuerer Zeit erfolgte Einführung von rechner­ gestützten digitalen Direktregel- oder -steuergeräten und der Wunsch von Gebäudeeignern, derartige rechner­ gestützte Geräte in neue oder bestehende Klimaanlagen mit kostensparenden und robusten pneumatischen Stell­ trieben einzubeziehen, bedingen die Verwendung eines Digital/Pneumatik-Schnittstellen- oder -Ankopplungs­ systems zum Abnehmen von Digitalsignalen vom Regel­ gerät und zu ihrer Umsetzung in pneumatische Signale für die Positionierung von Zylindern oder anderen Stelltrieben. Diese digitalen Direktregler können so ausgelegt und angeordnet sein, daß sie wiederholt einen oder mehrere bekannte Regel-Algorithmen auflösen, um Befehlssignale zum Schnittstellensystem zu liefern; aus für die Erfindung irrelevanten Gründen ist es da­ bei oftmals vorzuziehen, den Digitalregler für die Lieferung von Befehlssignalen anzuordnen, welche den Zylinder einer berechneten Änderung des Zylinderdrucks unterwerfen, anstatt ihn in eine neue, durch einen neuen Absolutdruck repräsentierte Stellung zu bewegen. Andererseits ist es oftmals vorzuziehen, den Digital­ regler und das angeschlossene System so anzuordnen, daß die von einem Zylinder einzunehmende neue Stellung eine Funktion der Dauer des digitalen Ausgangssignals des Reglers, nicht aber eine Funktion der Zylinder­ druckänderung ist. Bei den üblicherweise eingesetzten pneumatischen Steuer- oder Regelsystemen kann es auch wünschenswert sein, bestimmte Zylinder innerhalb des Systems einen vollen Hub über Druckbereiche ausführen zu lassen, die von Zylinder zu Zylinder verschieden sein können; übliche Vollhub-Druckbereiche liegen bei 0,21-0,56, 0,56-0,91 und 0,91-1,27 bar (Meßdruck).

Ein Beispiel für ein Schnittstellensystem, das für die Steuerung der Stellung eines einzigen Stelltriebs oder für die gleichzeitige Steuerung der Stellung mehrerer Stelltriebe gleicher Größe, gleichen Vollhub-Druckbe­ reichs und gleicher Belastung geeignet ist, ist in US-PS 42 61 509 beschrieben. Dieses System enthält zwei elektrisch betätigte Zweistellung-Solenoidven­ tile zum Abnehmen von Digitalsignalen und zum Regeln der Strömung eines Strömungsmittels in einen und aus einem Stelltrieb. Pneumatische Widerstände, auch als Drosseln (restrictors) bezeichnet, mit Drosselöffnungen oder -bohrungen einer Weite von typischerweise wenigen Hundertstelmillimetern (a few thousandths of an inch) sind in die Druckluftleitungen zur Steuerung der Stell­ trieb-Hubstrecke pro Zeiteinheit, d.h. zum Steuern des Verlaufs von Stelltriebdruck/Zeitkurven, die für die Stelltriebhub-Charakteristik in beiden Bewegungs­ richtungen repräsentativ sind, eingeschaltet.

Eine andere, z.B. in US-PS 44 40 066 dargestellte Schnittstellenvorrichtung umfaßt zwei Solenoidventile zum Regeln der Luftströmung(smenge) von einer Druck­ quelle zu einem Bereich eines unbestimmbaren Volumens und von diesem Bereich zu einem Bereich von Umgebungs­ druck. Eine einstellbare Strömungsdrossel dient dabei zum Regeln der Strömungsmenge zu einem und von einem angeschlossenen Stelltrieb, z.B. einem (Arbeits-)Zy­ linder. Die US-PS 32 66 380 zeigt die Verwendung eines Vorratsbehälters als integrierende Kapazität bei einer für Schnittstellensteuerung ungeeigneten pneumatischen Rechenvorrichtung, die variable Eingangsdrücke berück­ sichtigt und die, wie die Vorrichtung nach der ge­ nannten US-PS 44 40 066, eine Rückkopplungs- oder Regel­ schleifeneinrichtung enthält.

Obgleich sich Schnittstellensysteme der angegebenen Art bisher für die Positionierung von Stelltrieben als zufriedenstellend erwiesen haben, sind sie dennoch mit gewissen Nachteilen behaftet. Wenn z.B. Drosseln zur Steuerung der Hub-Charakteristika eines Stell­ triebs oder einer Gruppe von Stelltrieben gleicher Größe, gleichen Federbereichs (spring range) und glei­ cher Federvorspannung verwendet werden, müssen die Drosselöffnungsgrößen am Einbauort versuchsweise er­ mittelt werden, weil die Stelltrieb-Hubzeiten von Stelltriebgröße, Federbereich, -Vorspannung und Strö­ mungsmittelvolumen im Stelltrieb und in den pneu­ matischen Anschlüssen abhängen. Diese Parameter sind vor dem tatsächlichen Einbau häufig sehr schwierig oder unmöglich zu bestimmen. Wenn die Klimaanlage eine Stelltrieb-Folgesteuerung erfordert und Stell­ triebe unterschiedlicher Volumengrößen, Federbereiche und/oder -Vorspannungen enthält, zeigt das System weit­ gehend nicht-lineare Verstärkungs-Charakteristika, wo­ durch das Regel- oder Steuerproblem weiter kompliziert wird. Bei Anwendung des Schnittstellensystems nach der genannten US-PS 42 61 509 und unter Annahme einer An­ zahl von parallelgeschalteten, zu steuernden Stell­ trieben nicht gleicher Ausgestaltung sind die prozen­ tualen Stellungsänderungen bei jedem Stelltrieb für eine vorgegebene Zeit verschieden, während welcher ein Solenoid zum Einführen von Strömungsmittel in die Stelltriebe oder zum Austreiben von Strömungsmittel aus ihnen erregt ist. Dies beruht auf der Tatsache, daß eine Änderung im eingeschlossenen (contained) Strö­ mungsmittelvolumen eines Stelltriebs die Hubstrecke pro Zeiteinheit bei anderen Stelltrieben gemäß der Zu­ standsgleichung für ein ideales Gas beeinflußt. Wenn Drosseln zum Einstellen der Hubzeit eines z.B. kleinen, leicht vorgespannten Stelltriebs gewählt werden, ist das Ansprechverhalten des Systems für das Positionieren größerer oder stärker vorgespannter Stelltriebe unan­ nehmbar langsam. Wenn umgekehrt Drosseln für die zweck­ mäßige Steuerung von Stelltrieben der zuletzt genannten Art gewählt werden, können sich Instabilitäten im System ergeben. Auch bei Hinzufügung einer als Leit­ positionierer (pilot positioner) bezeichneten Vorrich­ tung zu einigen oder allen Stelltrieben muß die Wahl der jeweiligen Drossel durch Versuche am Einbauort oder durch Messung und Berechnung des in den Pneumatik­ anschlüssen und den Leitpositionierer-Druckkammern ein­ geschlossenen Druckmittelvolumens erfolgen.

Ein weiterer Nachteil von Systemen der genannten Art besteht darin, daß bei ihnen leicht größere Druckluft­ undichtigkeiten auftreten können. Beispielsweise be­ sitzt jeder Pneumatikanschluß einer 1/4 Zoll-Schlauch- oder Rohrleitung typischerweise eine Leckrate von etwa 1,64 cm³/min (0,1 standard cubic inches per minute (SCIM)) bei 1,379 bar (Meßdruck), während ein typischer Leitpositionierer eine Leckrate von 4,9 cm³/min (0,3 SCIM) aufweist. Bei einer Anlage, die einen Vorrats- Behälter eines konstanten Volumens aufweist und/oder eine große Zahl von Anschlußstellen und Leitpositio­ nierern enthält, können Änderungen im Steuerdruck auf­ grund von Undichtigkeiten in der Anlage und während der Zeitspanne zwischen Parameterabtastzeitpunkten, z.B. Temperatur-Abtastzeitpunkte im klimatisierten Raum, unannehmbar groß werden.

Ein Schnittstellen- oder Kopplungssystem, das eine Vorauswahl von Drosselöffnungsgrößen unabhängig von der Ausgestaltung der zugeordneten Druckluft-Leitung (bus) und der Stelltriebe erlaubt, das zum Steuern oder Ansteuern von Stelltrieben mit weit voneinander verschiedenen Strömungsmittel-Einschlußvolumina einge­ setzt werden kann und das eine Einstellmöglichkeit bietet, die seine Verwendung bei Stelltrieben erlaubt, welche in einem beliebigen von mehreren Druckbereichen zu arbeiten vermögen, würde einen bedeutsamen Fort­ schritt gegenüber dem Stand der Technik darstellen.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten Schnittstellenvorrichtung zum Positionieren oder Einstellen verschiedener pneumatischer Stelltriebe, welche die Vorauswahl von Strömungsregeldrosseln er­ laubt, von Größe oder Zahl der angeschlossenen Stell­ triebe unabhängige Stelltrieb-Positioniercharakteristika gewährleistet, Einrichtungen für eine Feldeinstellung oder -justierung der Strömungsmenge eines Gases aus einem praktisch konstanten Einschlußvolumen zu einem Bereich von Umgebungsdruck aufweisen kann, sich zur Verwendung bei direkten digitalen Reglern eignet und eine Verstellung eines Betätigungs- oder Arbeitszy­ linders in eine neue Stellung hervorbringt, die eine berechnete Funktion der Dauer eines Digitalsignals von einem direkten digitalen Regler darstellt.

Diese Aufgabe wird bei einer pneumatischen Schnitt­ stellenvorrichtung für die Steuerung von Prozeßregel­ systemen erfindungsgemäß gelöst durch eine pneumatische Strömungs-Regeleinrichtung zum Einstellen der Zahl der Mole eines bei einem ersten Gasdruck in einem prak­ tisch konstanten Volumen eingeschlossenen Gases, ein Volumenrelais mit einer ersten, über eine Pneumatik­ leitung an die Regeleinrichtung angeschlossenen Kammer und einer zweiten, mit einem stellungsmäßig steuer­ baren pneumatischen Wandler verbindbaren Kammer, wo­ bei erste und zweite Kammer strömungsmäßig voneinander getrennt sind und das Volumenrelais an der zweiten Kammer einen zweiten Druck liefert, der eine vorbe­ stimmte Beziehung zum ersten Druck besitzt, eine mit der Strömungs-Regeleinrichtung und dem Volumenrelais verbundene Einrichtung eines praktisch konstanten Vo­ lumens und eine mit der Strömungs-Regeleinrichtung verbundene Einrichtung zum Einstellen der Strömungs­ menge des Gases aus der Einrichtung konstanten Volumens zu einem Bereich von Umgebungsdruck.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung von zu beschrei­ benden Anstiegs- und Abfallkennlinien für den Druck in einem praktisch konstanten Gas- Einschlußvolumen,

Fig. 2 eine vereinfachte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schnittstellenvorrich­ tung in Verbindung mit einer beispielhaften Prozeßregelanlage mit einer Luftreglerein­ heit (air handling unit),

Fig. 3 eine teilweise im Schnitt gehaltene sche­ matische Darstellung einer ersten Ausführungs­ form der Schnittstellenvorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 eine teilweise weggebrochene und teilweise im Schnitt gehaltene schematische Darstel­ lung einer zweiten Ausführungsform der Schnitt­ stellenvorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 5 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt in der Ebene 5-5 in Fig. 3 durch den Volumenrelaisabschnitt der Schnittstellen­ vorrichtung,

Fig. 6 eine Aufsicht auf eine industrielle oder praktische Ausgestaltung der Schnittstellen­ vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6,

Fig. 8 eine Aufsicht auf den Biegehebel bei der Vorrichtung nach Fig. 7,

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 8,

Fig. 10 eine teilweise auseinandergezogene Schnitt­ ansicht einer Mittelplatte der Vorrichtung und

Fig. 11 ein Schaltbild der Vorrichtung.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei zunächst das relevante Gasgesetz nach Angewandter Physik er­ läutert. Der Zustand eines idealen Gases läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:

pV= n RT

Darin bedeuten:

P= Druck eines Gases in einem praktisch starren Einschlußvolumen (confined volume) oder Behälter V= Einschlußvolumen des Behälters n= Zahl der Mole des Gases im Behälter R= Universalgaskonstante und T= Temperatur des Gases (in °K)

Aus obiger Gleichung geht hervor, daß dann, wenn die Temperatur des im Behälter eingeschlossenen Gases kon­ stant gehalten wird - wie dies für die vorliegende Untersuchung angemessen vorausgesetzt werden kann - und das Volumen des Behälters unverändert bleibt, der Druck des Gases eine unmittelbare Beziehung zur Zahl der Mole des im Behälter eingeschlossenen (confined) Gases besitzt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei auch auf die graphische Darstellung von Fig. 1 hingewiesen, wel­ che die Anstiegs- und Abfallkennlinie des Gasdrucks in einem praktisch konstanten Gas-Einschlußvolumen zeigt. Die Kurve A steht für die zeitabhängige Druck­ anstiegskennlinie für den Fall, daß ein Gas in das ge­ schlossene Volumen (confined volume) von einer Druck­ quelle konstanten Drucks von z.B. 1,41 bar (Meßdruck) (20 psig) über eine bestimmte strömungsbegrenzende Drossel eingeführt wird. Der Anfangsdruck im Volumen sei zu 0 bar (Meßdruck) vorausgesetzt. Die Kurve B steht für die zeitabhängige Druckabfallkennlinie für den Fall, daß das Druckgas im (genannten) Volumen zu einem Bereich von Umgebungsdruck, z.B. 0 bar (Meß­ druck), über eine strömungsbegrenzende Drossel einer bestimmten Größe ausströmen kann. Die Steuerung der Gasströmung in das und aus dem Volumen kann über zwei normalerweise geschlossene Zweistellung-Solenoidven­ tile erfolgen.

Da die beiden Kurven A und B nicht linear sind, ist es ersichtlich, daß dann, wenn ein Zylinder in z.B. einem Bereich C von 3-8 psig (0,21-0,56 bar (Meß­ druck)) betrieben werden soll, der innerhalb des Be­ reichs C liegende, im wesentlichen lineare Abschnitt der Kurve A ein Gefälle aufweist, das ganz erheblich verschieden ist von dem leicht gekrümmten, innerhalb des Bereichs C liegenden Abschnitts der Kurve B, wenn man die algebraischen Vorzeichen der Gefälle außer acht läßt. Bei einem innerhalb des Bereichs C liegen­ den und längs der Kurve A ansteigenden Zylinderdruck ist daher die Größe der Druckänderung pro Zeiteinheit von derjenigen eines längs der Kurve B abfallenden und innerhalb des Bereichs C liegenden Zylinderdrucks verschieden. Dies kann sich dann als unannehmbar er­ weisen, wenn der Zylinder durch Signale von einem Di­ gitalrechner gesteuert werden soll, wobei die Zylinder­ positionierung oder -einstellung bevorzugt mittels einer berechneten Signaldauer und nicht durch Messung von Druckänderungen oder auf andere Weise erfolgt.

Andererseits sind die Gefälle der Kurven A und B im Bereich D von 8-13 psig (0,56-0,91 bar (Meßdruck)) bei Vernachlässigung des algebraischen Vorzeichens praktisch einander gleich; hierdurch wird aufgezeigt, daß die bestimmte, in der Anlage, auf welcher diese Kurven beruhen, verwendete Drosselbohrung für den Be­ trieb des Zylinders im Bereich von 8-13 psig mittels eines Digitalreglers höchstwahrscheinlich zufrieden­ stellend wäre.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Schnittstellenvor­ richtung 10 in Verbindung mit einer beispielhaften Prozeßregelanlage mit einer Luftreglereinheit (air handling unit) 11, die in Strömungsverbindung mit einem zu klimatisierenden Raum 12 steht, veranschau­ licht. Die Luftreglereinheit 11 umfaßt eine Einlaß­ leitung 13 zum Einführen von Außen-Umgebungsluft in den Raum 12, eine Auslaßleitung 14 zum Abführen der Luft aus dem Raum und eine zwischen Einlaß- und Aus­ laßleitung 13 bzw. 14 geschaltete, überbrückende Rück­ führleitung 14 a. In jeder Leitung 13, 14, 14 a ist je­ weils eine bewegbare Klappe (oder ein Schieber) 16 für die Luftströmungsregelung durch die betreffende Lei­ tung angeordnet. Die Einlaßleitung 13 enthält zudem eine von gekühltem Wasser durchströmte Luftkühlschlange 17 und eine von Heißwasser oder Dampf durchströmte Luftheizschlange 18, die beide für die Regelung der Temperatur der in den Raum 12 eingeleiteten Luft vor­ gesehen sind. Ein Kaltwasserventil 19 und ein Heiß­ wasserventil 20 sind an Kühlschlange 17 bzw. Heiz­ schlange 18 angeschlossen, um die Flüssigkeitsströ­ mung durch diese Schlangen zu modulieren. Die Luft­ reglereinheit 11 enthält zudem pneumatische Wandler zum Umwandeln von Signalen in einen anderen Energie­ zustand, z.B. eines pneumatischen Signals in ein elek­ trisches oder mechanisches Signal. Derartige Wandler können beispielsweise mehrere Druckluft-Stelltriebe oder -Arbeitszylinder 21 sein, die jeweils mechanisch an die zugeordnete Klappe 16 oder das zugeordnete Ven­ til 20 zur regelbaren Einstellung derselben bzw. des­ selben angeschlossen sind. Die Wandler 21 können mit einer nicht dargestellten Druckluftleitung verbunden sein, die einen geregelten pneumatischen Druck oder Luftdruck für die Einstellung der Stelltriebe 21 und der zugeordneten Klappen 16 sowie des Ventils 20 lie­ fert. Ein direkter digitaler Anlagenregler 27 ist mit einer Parametermeldevorrichtung, z.B. einem Thermo­ staten 29, für die Abnahme von Signalen davon ver­ bunden. Der Anlagenregler 27 greift periodisch einen Anlagenparameter, z.B. die durch den Thermostaten 29 gemeldete Raumtemperatur, ab, vergleicht ihn mit dem eingegebenen, in seiner Rechnerdatenbank festgelegten Temperatur-Sollwert (durch den Pfeil 31 angedeutet), löst einen Regelalgorithmus digital auf und erzeugt digitale elektronische Befehlssignale für die Ein­ stellung einer Wandlerstellung. Zum Zwecke der Er­ läuterung ist die Erfindung in Verbindung mit einem über eine Druckluftleitung 26 mit der Vorrichtung 10 verbundenen Druckluftzylinder 25 beschrieben, wobei darauf hinzuweisen ist, daß die Temperatur nur einen von mehreren möglichen Prozeßanlagenparametern dar­ stellt, deren Regelung durch die erfindungsgemäße Schnittstellenvorrichtung 10 ermöglicht wird, und daß sich letztere zur Verwendung in Prozeßregelanlagen eignet, sofern dabei Druckluftwandler für Parameter­ regelung verwendet werden.

Gemäß den Fig. 2 und 3 ist die Schnittstellenvorrich­ tung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform beispiel­ haft mit einem Druckluftwandler verbunden, der aus einem federbelasteten, pneumatisch positionierbaren oder einstellbaren, mit einer schwenkbar gelagerten Klappe 16 für deren Stellungseinstellung verbundenen Zylinder 25 besteht. Die Schnittstellenvorrichtung 10 enthält eine pneumatische oder Druckluft-Strömungs­ regeleinrichtung 33, die an eine erste Druckmittel­ quelle 33, z.B. einen auf einen geregelten Druck einge­ stellten Luftverdichter angeschlossen ist, der seiner­ seits mit dem ersten Ende 37 einer Druckluftleitung 38 verbunden ist, deren zweites Ende 39 offen ist, um das Druckmittel ungehindert zur Atmosphäre abzulassen. Obgleich der geregelte Druck im Hinblick auf die Nenn­ leistungen oder -werte der verschiedenen angeschlossenen Bauteile gewählt sein kann, wird für die Prozeßregelung bei HVAC- oder Klimaanlagen gewöhnlich ein Quellen­ druck von etwa 1,41 bar (Meßdruck) (20 psig) ange­ wandt. Zwei normalerweise geschlossene, elektrisch be­ tätigbare Solenoidventile in Form eines ersten Ein­ laßventils 41 und eines zweiten Auslaßventils 43 sind zur Regelung der Druckmittelströmung zu einem und von einem dazwischengeschalteten, im wesentlichen kon­ stanten geschlossenen Volumen oder Behälter 45 in Reihe geschaltet. Die betätigenden Solenoide beider Ventile 41 und 43 sind jeweils über elektrische Leitungen 47 mit dem Anlagenregler 27 verbunden, um von diesem Be­ fehlssignale abzunehmen. Die Druckluft-Strömungsregel­ einrichtung 33 enthält zudem mehrere Drosseln in Form einer in der Leitung neben dem ersten Ventil 41 ange­ ordneten ersten Drossel 49 sowie zweiten, dritten und vierten Drosseln 51, 53 bzw. 55, die im Anschluß an das zweite Ventil 43 in das Leitungs-Ende 39 eingeschal­ tet sind. Jede Drossel 49, 51, 53, 55 weist einen Längsdurchgang oder eine -bohrung 57 zur Regelung der Druckgas-Strömungsmenge zum und vom geschlossenen Vo­ lumen 45 auf. Bei Betätigung des ersten Ventils 41 läßt die erste Drossel 49 das Druckmittel gedrosselt von der Druckquelle 35 zum geschlossenen Volumen 45 strömen, während bei betätigtem zweiten Ventil 43 das Druckmittel über die zweite Drossel 51 sowie dritte und/oder vierte Drossel 53 bzw. 55 aus dem geschlossenen Volumen 45 zur Außenluft abgelassen wird. Zur Gewähr­ leistung der gewünschten Anpassungsfähigkeit im Be­ trieb können die Drosseln 53 und 55 mit festen Drossel­ öffnungs- oder Bohrungsgrößen gewählt werden, die prak­ tisch einander gleich oder voneinander verschieden sind. Die Drosseln 53 und 55 können durch eine fein­ einstellbare Drossel stromab des Solenoidventils 43 ersetzt werden; eine solche Anordnung bedingt aber möglicherweise eine Werkstatt- oder Feldeichung, was ziemlich aufwendig sein kann. Die Drosseln 53, 55 mit festen Bohrungsgrößen können dauerhaft eingebaut oder vom herausnehmbaren Einstecktyp sein. In jedem Fall kann die Vorrichtung 10 auch so ausgestaltet sein, daß das zweite Leitungs-Ende 39 eine einzige (nicht dar­ gestellte) Auslaßöffnung aufweist, in welcher eine einzige Drossel (z.B. 53) festgelegt ist.

Die selektive Betätigung des ersten oder zweiten Ven­ tils 41 bzw. 43 ermöglicht damit die Regelung eines ersten Drucks im geschlossenen Volumen 45. Wenn weder das Ventil 41 noch das Ventil 43 betätigt ist, bleibt der im Volumen 45 herrschende Druck aus noch näher zu erläuternden Gründen im wesentlichen konstant. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Schnittstellenvorrichtung 10 unabhängig davon, ob eine Drossel 49, 51 in der Leitung 38 stromauf oder stromab des zugeordneten Ven­ tils 41, 43 angeordnet ist, jeweils gleich gut arbeitet und die Einbaustellen der Drosseln lediglich beispiel­ haft angegeben sind.

Gemäß den Fig. 3 und 5 ist die Druckluft-Strömungsregel­ einrichtung 33 mittels einer Druckluft-(Haupt-)Leitung (bus) 59 an die erste Einlaßkammer 61 eines Volumen­ relais (volume relay) 63 angeschlossen, dessen zweite Auslaßkammer 65 über eine Auslaßleitung 67 mit einem oder mehreren Wandlern in einer Anordnung wie der Wandler 25 verbunden ist. Eine zweite Druckgasquelle 69 eines praktisch konstanten Drucks (z.B. 1,41 bar (Meßdruck)) ist an die zweite Kammer 65 als pneu­ matischer oder Druckluft-Treiber für den Wandler 25 angeschlossen. Das Volumenrelais 63 enthält eine zwi­ schen erster und zweiter Kammer 61 bzw. 65 angeordnete elastische Membran 71, welche die Kammern 61, 65 (strö­ mungsmäßig) voneinander getrennt hält. Das Volumen­ relais 63 ist so ausgebildet und angeordnet, daß der in der zweiten Ausgangskammer 65 und mithin in der Auslaßleitung 67 und im Wandler 25 herrschende Druck eine vorbestimmte Beziehung zum Druck in der ersten Einlaßkammer 61, unabhängig von Änderungen im letzteren Druck, besitzt.

Das Volumenrelais 63 ist vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet, daß der in der Auslaßkammer 65 herrschen­ de Druck eine vorbestimmte Beziehung zum Druck in der Einlaßkammer 61 aufweist. Zur Vereinfachung des Auf­ baus dieses Relais und zur Erleichterung von Einbau, Überprüfung und Störungssuche ist diese Beziehung vor­ zugsweise linear; sie beträgt bevorzugt 1 : 1. Obgleich eine Auslenkung der Membran 71 geringfügige kurzzei­ tige Änderungen in dem durch die erste Kammer 71 fest­ gelegten Gasvolumen herbeiführt, sind solche Änderungen ziemlich klein und ohne wesentlichen Einfluß auf die Wirkungsweise der Schnittstellenvorrichtung 10. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird das eingeschlossene Volumen oder Einschlußvolumen 45 - genauer gesagt - durch das Volumen von erster Kammer 61 des Volumenrelais 63 und den gemäß Fig. 3 rechts der Solenoidventile 41, 43 befindlichen Abschnitt der Leitungen 38, 59 be­ stimmt. (Weitere Einzelheiten eines entsprechenden, bei der Erfindung verwendbaren Volumenrelais finden sich in der US-PS 42 07 914).

Eine zweite, teilweise in Fig. 4 dargestellte Ausfüh­ rungsform der Schnittstellenvorrichtung 10 unterschei­ det sich von der ersten Ausführungsform nur dadurch, daß ein (Vorrats-)Behälter 73 mit der Leitung 59 in Verbindung steht. Die volumetrische Bemessung (der Größe) des geschlossenen Volumens 45, d.h. die Kompo­ nente "V" der Idealgasgleichung, kann wie beim ge­ schlossenen Gesamtvolumen bei der ersten Ausführungs­ form geschehen; gemäß Fig. 4 kann das Gesamtvolumen (aggregate volume) 45 zusätzlich das Volumen des Be­ hälters 73 umfassen, der, wie dargestellt, parallel zur Leitung geschaltet ist oder in Reihe mit ihr ge­ schaltet sein kann.

Ersichtlicherweise kann die Schnittstellenvorrichtung 10 ohne weiteres aus handelsüblichen Leitungen, An­ schlüssen, Drosseln sowie Ventil- und Volumenrelais- Bauteilen aufgebaut werden. Falls durch höhere Ferti­ tigungsstückzahlen gerechtfertigt, können jedoch die (genannten) Bauteile zu einem einzigen Gebilde zu­ sammengefaßt werden, in welchem die Strömungsmittel­ durchgänge oder -leitungen und ein geschlossenes Vo­ lumen 45 durch Ätzen oder anderweitig ausgebildet sind. Während diese letztere Lösung notwendigerweise einen größeren Werkzeug- und Konstruktionsaufwand be­ dingt, verringern sich dabei die Montagekosten ganz erheblich.

Bei der Wahl der volumetrischen Größe des Einschluß- Volumens 45 sollten bevorzugt die verschiedenen, im Hinblick auf die vorher angegebene Zustandsgleichung für ein ideales Gas gewählten Konstruktionsparameter berücksichtigt werden. Ein solcher Parameter ist die Größe des Betriebs- oder Arbeitsvolumens des Druck­ gases, das in diesem Abschnitt der Schnittstellenvor­ richtung 10 festgelegt ist und im wesentlichen konstant gehalten wird. Das Arbeitsvolumen ist das auf vorher bei der ersten Ausführungsform beschriebene Weise ein­ geschlossene (confined) Gesamtvolumen 45, (das Volumen) in einem etwaigen Behälter 73 und in der ersten Kammer 61, in Verbindung mit dem Volumen eines etwaigen para­ sitären Gases. Bei dem letzteren handelt es sich um das Gas, das in den Abschnitten der Strömungsregel­ einrichtung 33 zwischen einer Drossel 49 oder 51 und dem zugeordneten Solenoidventil 41 bzw. 43 verbleibt. Wenn die Ventile 41, 43 mit eingebauten Drosseln aus­ gebildet sind, kann dieses parasitäre Volumen prak­ tisch ausgeschaltet werden. Andere zu berücksichtigen­ de Konstruktions- oder Entwurfsparameter bestehen darin, daß die Bohrungen 57 der Drosseln 49, 51, 53, 55 den praktisch zulässigen kleinsten Durchmesser, typischer­ weise in der Größenordnung von 0,13 mm, besitzen, um ein Verstopfen durch kleine, im Gas eingeschlossene Teilchen zu vermeiden und die kostensparende Herstel­ lung der Drosseln 49, 51, 53, 55 nach herkömmlicher Fertigungstechnik zu erlauben. Ein weiterer derartiger Parameter ist die ggf. vorhandene Undichtigkeits- oder Leckrate an den dargestellten Druckluft-Anschlußstellen; diese sollte durch Eingießen der Schnittstellenvor­ richtung 10 in eine gasundurchlässige (Verguß-)Masse nach der Montage weitgehend verringert oder vollständig be­ seitigt werden. Noch ein anderer derartiger Parameter bezieht sich auf den gewünschten Verlauf der Kurven A, B, die sich bei Betätigung eines (jeden) der Ven­ tile 41, 43 ergeben.

Bei einer Schnittstellenvorrichtung 10 mit Anschlüssen, an denen kleine, aber meßbare Undichtigkeiten auf­ treten, wird die Mindestgröße des geschlossenen Vo­ lumens 45 vorzugsweise so gewählt, daß sich während der maximalen Zeitspanne, während welcher sich die Vorrichtung 10 im Ruhezustand, in welchem keines der Ventile 41, 43 betätigt ist, befindet, keine Druck­ änderung in dem im Volumen 45 enthaltenen Gas von weniger als etwa 1% ergibt. Diese Zeitspanne entspricht normalerweise dem längsten Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, zu denen der Anlagen­ regler 27 einen Parameter, z.B. ein Temperatursignal, abgreift und Korrekturbefehle erzeugt. Für optimale Zylindereinstellgenauigkeit über längere Betriebszeit­ räume hinweg wird diese Druckänderung bevorzugt auf die Hälfte des Werts von 1% oder weniger begrenzt. Wenn die Schnittstellenvorrichtung 10 zur vollständigen Verhinderung von Anschlußlecks vergossen ist, wird der steuernde Parameter für die Wahl der Mindest-Einschluß­ menge (minimum cubic containment) im Volumen 45 durch die gewünschten maximalen Gefälle der Kurven A, B be­ stimmt, die nach der genannten Gleichung und im Hin­ blick auf die verfügbaren oder zu verwendenden kleinsten Drossel-Bohrungsgrößen berechnet werden. Es ist auch darauf hinzuweisen, daß ein Merkmal der Vorrichtung 10 in einer Einstellmöglichkeit besteht, die für einen bestimmten Abschnitt der Kurve A die Wahl eines Ge­ fälles erlaubt, das - unter Vernachlässigung des alge­ braischen Vorzeichens - mit dem Gefälle eines Ab­ schnitts der Kurve B koinzidiert.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden kurze (Rohr- oder Schlauch-)Leitungsstücke eines Innendurch­ messers von 1,59 mm und eines Gesamt(einschluß)volumens von etwa 1,31 cm³ zum Verbinden der Solenoidventile 41, 43, eines Volumenrelais 63 mit einem Volumen der ersten Kammer von etwa 2,13 cm³ sowie eines Behälters 73, sämtlich in der Anordnung nach Fig. 4, verwendet. Die parasitären Volumina des Druckgases betragen dabei etwa 0,1 cm³. Für eine erste, auf einen Druck von 1,41 bar (Meßdruck) geregelte Druckquelle 35 mit einer auf einen berechneten Durchmesser von 0,107 mm einge­ stellten Bohrung der ersten Drossel 49 und einer auf einen berechneten Durchmesser von 0,123 mm eingestellten Bohrung der zweiten Drossel 51 wird der Rauminhalt (cubic confinement) des Volumens mit 39,34 cm³ gewählt; damit wird eine sehr zufriedenstellende Anlagen­ genauigkeit für Temperaturabgriff in Abständen von etwa 3 min erzielt.

Gemäß den Fig. 6 und 7 weist eine industrielle oder praktisch einsetzbare Ausgestaltung der Vorrichtung 10 einen im wesentlichen zylindrischen Deckel 75, einen oberen Körperteil 77, eine Mittel-Platte 79 und einen unteren Körperteil 81 auf. Die Körperteile 77, 81, die Platte 79 und die anderen, darin angeordneten Teile sind miteinander zusammenwirkend so ausgebildet, daß sie nach Art des Volumenrelais 63 gemäß Fig. 5 wirken. Ein zentraler geriffelter (barbed) Anschluß 83 dient zum Anschließen einer Druckluftquelle 69 praktisch konstanten Drucks (Fig. 3), während ein nicht darge­ stellter radialer Anschluß zum Anschließen der Auslaß­ leitung 67 und des Zylinders 25 nach Fig. 3 dient. Die Platte 79 und der Körperteil 81 sind innenseitig so geformt, daß die Druckluftquelle 69 auch als Druck­ luftquelle 35 gemäß Fig. 3 dienen kann, wobei die Ver­ bindung zum ersten Einlaßventil über ein kleines Fil­ ter 85 erfolgt. Das erste (oder) Einlaßventil 41 und das zweite (oder) Auslaßventil 43 sind jeweils ähnlich ausgebildet, so daß im folgenden nur das Einlaßventil 41 im einzelnen beschrieben ist. Wie auch aus den Fig. 8 und 9 hervorgeht, umfaßt das Einlaßventil 41 ein Zulaß-Solenoid 87, eine Steuerdüse 89 und eine Verlängerung oder ein Endstück 91 eines Biegehebels 93, der zwischen dem Solenoid 87 und der Düse 89 ange­ ordnet ist, um steuerbar Luft durch letztere strömen zu lassen. Die Steuerdüse 89 weist einen kegelstumpf­ förmigen Oberteil 95 und einen sie durchsetzenden Längsdurchgang 97, in den eine Steuerblendenscheibe 99 eingesetzt ist, auf. In bevorzugter Ausführungsform ist im Gegensatz zu den üblicheren Kunststoff-Blenden­ scheiben (Drosseln) 49, 51, 53, 55 mit den beschrie­ benen, typischen kleinen Bohrungen die Blendenscheibe 99 aus Saphir mit einer Bohrung eines Nenndurchmessers von 0,08 mm gefertigt. Durch Verwendung einer solchen Blendenscheibe, durch welche die Luft vergleichsweise langsam hindurchströmt, kann die körperliche Größe des im wesentlichen konstanten Volumens 45 verkleinert wer­ den.

Gemäß den Fig. 8 bis 10 weist der Biegehebel 93 ein erstes und ein zweites Endstück 91 bzw. 101 auf, die jeweils bei Erregung des zugeordneten Solenoids auf­ wärts auslenkbar sind und jeweils ein Eisen-Ankerele­ ment 103 sowie einen unterseitigen Schließknopf 105 aufweisen. In bevorzugter Ausführungsform ist der Schließknopf 105 als im wesentlichen zylindrische, ein elastisches Ventil-Schließmaterial 109 enthaltende Dose 107 ausgebildet, die mit einer unterseitigen Öffnung 111 versehen ist, durch die hindurch das Material 109 in unmittelbare Berührung mit dem konischen Oberteil 95 bringbar ist. Die Biegehebel 93 weist eine zentrale Bohrung 113 zur Aufnahme eines Anbauzapfen-Fortsatzes 115 des oberen Körperteils 77 auf. Gemäß Fig. 10 legen der Anbauzapfen 117 und sein Fortsatz 115 zwischen sich eine Schulter 119 mit einer vorzugsweise unter einem Nenn-Winkel von 4° abgewinkelten (abfallenden) Fläche fest. Ein Spannblock 121 besitzt einen Innen­ durchmesser, der um soviel größer ist als der Außen­ durchmesser des Fortsatzes 115, daß er mit Spiel und unter Festlegung eines kleinen Ringraums dazwischen auf den Fortsatz 115 aufsetzbar ist. Der Außenumfang des Spannblocks 121 bildet ein Rechteck, dessen Maß über gegenüberliegende Seiten vorzugsweise etwas kleiner ist als der Durchmesser des Zapfens 117, und die untere Lippe 123 des Spannblocks 121 ist unter einem etwas größeren Winkel als dem der Schulter 119, nämlich unter einem Nenn-Winkel von 10°, angeschrägt. Infolge dieser Ausbildung liegen zwei Berührungskanten zwischen der Lippe 123 des Spannblocks 121 und dem Biegehebel 93 vor, wodurch eine kleine abwärts wirkende Kraft auf die Endstücke 91, 101 ausgeübt wird und demzufolge die Ventile 41, 43 bei nicht erregten Solenoiden in der Schließstellung gehalten werden. Beim Zusammenbau kann eine nicht dargestellte dünne Abstandscheibe zwi­ schen jedes Solenoid (z.B. 87) und das zugeordnete Endstück (z.B. 91) eingefügt werden, um einen kleinen Luftspalt zu bilden und damit ein einwandfreies Schließen des Ventils (z.B. 41) beim Entregen des Solenoids 87 zu gewährleisten. Diese Abstandscheibe wird anschließend wieder entfernt.

Gemäß den Fig. 3, 4 und 7 kann in bevorzugter Aus­ führungsform das im wesentlichen konstante Luft-Volumen 45 das zwischen dem oberen Körperteil 77 und dem Deckel 75 festgelegte Volumen 45′ sein; in diesem Fall wird unter Fertigungsvereinfachung und Größenverringe­ rung die Notwendigkeit für die Anordnung eines ge­ trennten Luftbehälters 73 vermieden. Gemäß Fig. 6 kann die Vorrichtung 10 zwei Anbauflansche 125 solcher Größe und Anordnung aufweisen, daß sie unter Verein­ fachung von Einbau und Wartung in die Lippen einer nicht dargestellten Einrast-Montageschiene einrast­ bar sind.

Gemäß den Fig. 2 und 11 enthält die elektrische Schal­ tung der Vorrichtung 10 Dioden 127, so daß abwechselnd entweder das Zulaß- oder das Ablaß-Solenoid 87 bzw. 129 durch einen direkten digitalen Rechner 27 mittels Gleichspannungssignalen jeweils entgegengesetzter Polarität erregbar ist.

Im Betrieb greift der digitale Anlagenregler 27 ein einen zu regelnden Parameter darstellendes Signal, z.B. das die Ist-Raumtemperatur angebende Signal vom Thermostaten 29, ab und vergleicht dieses mit dem vor­ gesehenen Datenbank-Temperatursollwert, und er löst einen vorbestimmten Algorithmus auf und erzeugt ein digitales Befehlssignal zur Betätigung des Ventils 41 oder des Ventils 43. Beim Öffnen des ersten Ventils 41 strömt Druckgas von der Druckgasquelle 35 oder 69 (je nach Ausführungsform) durch die erste Drossel 49 bzw. die Blendenscheibe 99, wobei der Druck im ge­ schlossenen Volumen 45 bzw. 45′ mit einer durch die beschriebenen gewählten Parameter bestimmten Größe pro Zeiteinheit ansteigt. Dabei übersteigt der Druck in der ersten Kammer 61 den Druck in der zweiten Kammer 65, so daß die Membran 71 gemäß Fig. 5 nach rechts ausgelenkt wird. Ein an einer Rückschlagventil-Kugel 133 anliegender Stößel-Endabschnitt 131 verlagert da­ bei die Kugel 133 von einem Ventilsitz 135 hinweg, so daß das Rückschlagventil geöffnet wird, wobei sein(e) Öffnungsfläche oder -grad im wesentlichen der Größe der Membranauslenkung proportional ist. Infolgedessen kann Druckgas von der Druckgasquelle 69 über das Rück­ schlagventil zur zweiten Kammer 65, zur Auslaßleitung 67 und zum Wandler 25 strömen, bis der in der zweiten Kammer 65 herrschende Druck die durch das Entwurfs- Verhältnis des Relais 63, typischerweise 1 : 1, be­ stimmte Größe erreicht. Hierauf kehrt die Membran 71 in die Gleichgewichtsstellung zurück, und die Kugel 133 legt sich wieder an den Ventilsitz 135 an. Ein etwaiger Austritt des Druckgases an den Anschlüssen der Auslaßleitung 67 wird durch das Volumenrelais 63 erfaßt, das dann auf die beschriebene Weise zur Auf­ rechterhaltung des Druckgleichgewichts arbeitet.

Bei Betätigung des zweiten Ventils 43 wird auf ähnliche Weise Druckgas aus dem geschlossenen Ventil 45 oder 45′ geregelt über die zweite Drossel 51 und eine oder mehrere andere Drosseln 53, 55, wie noch zu beschrei­ ben sein wird, in die Umgebungsatmosphäre entlassen. Der Druck in der Schnittstellenvorrichtung 10 fällt dabei mit einer vorbestimmten Größe oder Geschwindig­ keit ab, wobei die resultierende Druckdifferenz zwi­ schen zweiter und erster Kammer 65 bzw. 61 eine Aus­ lenkung der Membran 71 gemäß Fig. 5 nach links zur Folge hat. Dabei werden der Durchgang 137 geöffnet und das Druckgas aus zweiter Kammer 65, Auslaßleitung 67 und Wandler 25 kontrolliert abgelassen, so daß die Drücke in erster und zweiter Kammer 61 bzw. 65 wieder in einen Gleichgewichtszustand gelangen, worauf sich die Membran 71 zum Verschließen des Durchgangs 137 be­ wegt.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß bei den Ausführungsformen der Vorrichtung 10 nach Fig. 3 und 4 die Größe (Durchmesser) der Bohrungen 57 der Drosseln 53, 55 sowie die Größe (Rauminhalt) des ge­ schlossenen oder Einschluß-Volumens 45 vorherbestimmt sein können. Demzufolge können die Bohrungsdurchmesser der Drosseln 53 und/oder 55 so groß gewählt werden, daß bei Nichtberücksichtigung des jeweiligen Vorzeichens die Gefälle derjenigen Abschnitte der Kurven A und B, in denen ein bestimmter Zylinder oder eine Zylinder­ gruppe betrieben werden soll, z.B. die Bereiche von 3-8 psig (0,21-0,56 bar (Meßdruck)), einander an­ geglichen werden. Wenn eine der Drosseln 53 oder 55 unbenutzt ist, kann sie einfach verkappt werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 erfolgt die Wahl der Auslaßdrosseln vorzugsweise durch Vorsehen einer ein­ setzbaren, herausnehmbaren Drossel 139 solcher Ab­ messungen, daß sie mit Schiebesitz in den unteren Kör­ perteil, in Abdichtberührung damit, einsetzbar ist. Da das im Volumen 45′ und in der Kammer 61 enthaltene Gesamtvolumen bei Konstruktion und Fertigung vorherbe­ stimmt werden kann, kann die Vorrichtung 10 mit einer Anzahl von Drosseln 139, vorzugsweise drei Drosseln für den typischen Einsatz bei einer Klimaanlage, aus­ geliefert werden, wobei diese Drosseln jeweils Boh­ rungen unterschiedlicher Querschnittsflächen aufweisen und damit Kurven A, B praktisch gleicher Gefälle in dem Druckbereich, z.B. 3-8 psig, 8-13 psig oder 13-18 psig (Fig. 1), in welchem der Zylinder 25 be­ trieben werden soll, gewährleisten.

Die volumetrische Mindest-Druckmittelzufuhrkapazität der Druckgasquelle 35 und/oder 69 sowie die Gasströ­ mungsmengenleistung des Relais 63 können in an sich bekannter Weise bestimmt werden; in bevorzugter Aus­ führungsform werden diese Größen so gewählt, daß der Druck in der zweiten Kammer 65 und in der Auslaßlei­ tung 67 ohne nennenswerte Zeitverzögerung mit dem Druck der ersten Kammer 61 koinzidiert. Bei den Aus­ führungsformen nach Fig. 3 und 4 ist weiterhin der ge­ regelte Druck der zweiten Druckgasquelle 69 genau an den der ersten Druckgasquelle 35 angepaßt.

Ersichtlicherweise liefert die erfindungsgemäß ausge­ staltete Schnittstellenvorrichtung 10 zum Zylinder- Wandler 25 einen Druck, der eine Funktion der Dauer des durch den Regler 27 an eines der Ventile 41, 43 angelegten Signals ist, wobei dieses Ergebnis ohne Rückkopplungs-Regelung erreicht wird. Der Zylinder­ druck bleibt daher durch die Länge der zur Verbindung von Wandler 25 und Volumenrelais 63 verwendeten (Haupt-)- Leitung 67 oder die Funktion des Wandlers 25 selbst, dessen Einschlußvolumen sich über seine Hublänge ändert, unbeeinflußt. Durch selektive Verwendung der Drosseln 53 und/oder 55 oder durch Wahl einer passenden Drossel 139 bei der Ausführungsform nach Fig. 7 kann auch das Gefälle der Betriebsabschnitte der Kurven genau an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden.

Claims (5)

1. Pneumatische Schnittstellenvorrichtung für die Steuerung von Prozeßregelsystemen, gekennzeichnet durch eine pneumatische Strömungs-Regeleinrichtung (33) zum Einstellen der Zahl der Mole eines bei einem ersten Gasdruck in einem praktisch konstanten Volumen eingeschlossenen Gases,
ein Volumenrelais (63) mit einer ersten, über eine Pneumatikleitung an die Regeleinrichtung (33) ange­ schlossenen Kammer (61) und einer zweiten, mit einem stellungsmäßig steuerbaren pneumatischen Wandler (25) verbindbaren Kammer (65), wobei erste und zweite Kammer (61, 65) strömungsmäßig voneinander getrennt sind und das Volumenrelais an der zweiten Kammer (65) einen zweiten Druck liefert, der eine vorbestimmte Beziehung zum ersten Druck besitzt,
einen zwischen die Regeleinrichtung (33) und das Volumenrelais (63) eingeschalteten Raum (45′) mit praktisch konstanten Volumen, und
eine in der Strömungs-Regeleinrichtung vorgesehene, zum Einstellen der Strömungsmenge des Gases aus dem Raum mit praktisch konstantem Volumen (45′) zu einem Bereich von Umgebungsdruck dienende pneumatische Drossel (139) mit einem Bohrungs-Strömungsdurchgang einer ersten Querschnittsfläche aufweist, wobei die Drossel (139) aus der Strömungs-Regeleinrichtung herausnehmbar und durch eine Drossel mit einem Strö­ mungsdurchgang einer zweiten Querschnittsfläche ersetzbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gehäuse mit zumindest einem Deckel (75), einem oberen Körperteil (77) und einer Mittelplatte (79) aufweist,
daß zwischen den Deckel (75) und dem oberen Körper­ teil (77) der Raum (45′) mit praktisch konstantem Volumen gebildet ist und
daß zwischen dem oberen Körperteil (77) und der Mittelplatte (79) unter Zwischenfügung einer Membran (71) das Volumenrelais (63) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Mittelplatte (79) ein unterer Körperteil (71) angeordnet ist, welcher mindestens eine Anschlußvorrichtung (83) zum Anschluß an minde­ stens eine Strömungsmittelquelle (35, 69) zur Liefe­ rung des ersten und des zweiten Gasdrucks aufweist, daß zwischen dem unteren Körperteil (81) und dem Raum (45′) mit praktisch konstantem Volumen ein Einlaß­ ventil (41) vorgesehen ist und
daß zwischen dem Raum (45) mit praktisch konstantem Volumen und der Außenseite des Gehäuses ein die pneumatische Drossel (139) enthaltendes Auslaßventil (43) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (41) und das Auslaßventil (43) jeweils eine in dem oberen Körperteil (77) angeord­ nete Steuerdüse (89) und ein in dem Raum (45′) mit praktisch konstantem Volumen angeordnetes Solenoid (87, 129) aufweisen und
daß ein Biegehebel (93) mit seinen Enden jeweils zwischen einer Düse (89) und einem zugehörigen Sole­ noid (87, 129) angeordnet und durch das Solenoid zum Öffnen und Schließen der jeweiligen Düse (89) betätig­ bar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegehebel (93) mittels einer zentralen Bohrung (113) auf einem Zapfen (115) des oberen Körperteils (77) befestigt ist.