DE69015804T2

DE69015804T2 - Multivariabler Regler mit mindestens vier mechanischen Einführungen und System ausgerüstet mit demselben.

Info

Publication number: DE69015804T2
Application number: DE69015804T
Authority: DE
Inventors: Andreas Jacobus Louis Nijsen
Original assignee: Koppens Automatic Fabrieken BV
Current assignee: GEA Food Solutions Bakel BV
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2010-03-31
Also published as: ATE116748T1; US5224524A; DE69015804D1; EP0450195B1; EP0450195A1; JPH04227510A

Description

Die Erfindung betrifft einen Multivariablen Regler mit wenigstens zwei mechanisch betätigbaren Einführungen, wobei eine der Einführungen eine Übertragungsfunktion zur anderen Einführung hin hat und einen mechanisch mit jeder der Einführungen verbundenen Körper, welcher Körper unter dem Einfluß einer äußeren Kraft beweglich ist, die auf wenigstens eine dieser Einführungen ausgeübt wird.
Ein solcher multivariabler Regler ist aus der GB-A-1-148 324 bekannt. Dieser bekannte Regler hat zwei mechanisch betätigbare Einführungen, die mit einem rechtwinkligen dreieckigen Element gekuppelt sind, das als Umsteller dient und an einem Scharnier befestigt ist. Eine der Einführungen des bekannten Reglers ist mechanisch mit dem dreieckigen Teil gekuppelt. Das bekannte Regelsystem ergibt eine hyperbolische Beziehung zwischen zwei zu regelnden Variablen, wie zwischen Druck und Volumendurchsatz, um einen konstanten hydraulischen Ausgang zu erhalten (gelieferter Druck x geliefertes Volumen = Konstant)
Der bekannte Regler regelt nur zwei Einführungen mittels eines dreieckigen Elements, das in zwei Dimensionen bewegen kann. Bekannte Regler, die vier oder mehr Einführungen regeln, sind elektrische Regler.
Der Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Reglers, der in rein mechanischer Art und Weise vier oder mehr Einführungen regeln kann.
Zu diesem Zweck ist der Regler nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Regler wenigstens vier mechanisch betätigbare Einführungen hat und daß die genannte Übertragungsfunktion eine lineare Übertragungsfunktion ist und daß der genannte Körper in drei Dimensionen beweglich ist. Eine Ausführungsform des Reglers nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß der Regler einen mechanisch mit jedem der Einführungen gekoppelten Körper aufweist, und daß der Körper unter dem Einfluß eines auf eine oder mehrere dieser Einführungen auszuübenden Kraft bewegbar ist.
Indem in einer weiteren Ausführung des Reglers nach der Erfindung die mechanische Kupplung zwischen wenigstens drei der vier mechanischen Einführungen und dem Körper mit Kugelscharniermitteln versehen wird, hat der Körper noch die Möglichkeit, mit einem Freiheitsgrad sich zu bewegen.
Eine Vorzugsausführungsform des Reglers nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß drei der vier Träger der Kraftvektoren der auf die jeweiligen Einführungen auszuübenden Kräfte nahezu in einer Ebene gelegen sind. Weil drei der vier Kraftvektoren in einer Ebene gelegen sind, sind die Richtungen dieser Vektoren der flachen Gestaltung des Reglers nicht im Wege.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Regler nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß der Regler eine Feder aufweist, die derart im Regler angebracht ist, daß diese den Körper in einer stabilen Position zu halten versucht. Bei diesem Typ der Ausführungsform des Reglers nach der Erfindung ist es vorteilhaft, daß dieselbe Feder weiter derart in dem Regler angebracht sein kann, daß sie die Ausgangsposition von zwei der vier an den mechanischen Einführungen angebrachten Kommando- Stangen bestimmt.
Nach einer Ausführungsform ist der Regler nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Regler mit wenigstens einer Führungsbahn versehen ist, entlang welcher Bahn eine Bewegung des beweglichen Körpers geführt wird. Vorzugsweise ist die Führungsbahn derart ausgeführt, daß bei Einnehmen unterschiedlicher Positionen des Körpers auf der Führungsbahn, der Körper über nur einen geringen Abstand angehoben zu werden braucht, um ihn über den labilen Gleichgewichtspunkt hinwegzuführen.
Der Vorteil dieser Vorzugsausführungsform des Reglers nach der Erfindung ist, daß dieser dadurch in der Lage ist, schnell auf ein Eingangssignal zu reagieren, auf dessen Kommando hin der Körper über das labile Gleichgewicht hinweggeführt werden soll. Beim Eintreten dieses Kommandos und beim Konstantbleiben der Eingangssignale der beiden anderen Einführungen wird das betreffende Signal an die verbleibende Einführung geführt und kann es somit dazu verwendet werden, ein Verfahren oder beispielsweise ein Ventil zu steuern.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Regler nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß der Regler einen mit der vierten mechanischen Einführung gekoppelten pneumatischen Umsteller aufweist, der derart ausgelegt ist, daß bei der Aktivierung des Umstellers bei kleiner Verstellung der vierten Einführung eine verhältnismäßig große Kraft durch den Umsteller auf die vierte Einführung ausgeübt wird.
Der Vorteil dieser Ausführungsform des Reglers nach der Erfindung ist, daß dieser namentlich dazu geeignet ist, eine Kraft zu erzeugen, um den Körper in dem Regler aus einer ersten stabilen Position über den labilen Gleichgewichtspunkt hinweg zu einer zweiten stabilen Gleichgewichtsposition anzuheben. Dazu ist nämlich verhältnismäßig eine weitaus größere Kraft erforderlich als für den Erhalt des Körpers in der zweiten stabilen Position.
Eine weitere Ausführungsform des Reglers nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß der Regler einen mit Flüssigkeit gefüllten Körper mit als Balgen ausgeführten Einführungen (14, 15, 16, 17) umfaßt, welche Balgen unter der Einwirkung darauf auszuübender Kräfte bewegbar sind.
Der Vorteil dieser einfachen Ausführungsform des Reglers nach der Erfindung ist daß, indem beispielsweise eine der Einführungen des Reglers als Ausgangseinführung gewählt wird, und indem diese beispielsweise mit einem Ventil gekoppelt wird, das Ventil in Multi-Abhängigkeit von den Kräften auf die anderen Einführungen gesteuert werden kann. Zwar ist es so, daß der mit Flüssigkeit gefüllte Körper entlüftet werden muß und daß das Material, aus dem die Balgen herzustellen sind (beim Vergleich des Falles, in dem die Balgen unbeaufschlagt sind, mit dem Fall, in dem die Balgen wohl beaufschlagt werden) derart steif sein muß, daß dieses Material nicht zu stark ausbeult, um eine gute Wirkung des Reglers zu gewährleisten.
Eine Vorzugsausführungsform des Systems nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß das System für die Regelung des Transports eines Mediums geeignet ist, von einem ersten zu einem zweiten Tank, und mit einem mit der ersten Einführung gekoppelten Sensor versehen ist, dessen Position der Position entspricht, die eine Zapfpistole gegenüber der Öffnung eines zweiten Tanks einnimmt, daß das System mit einer mit der dritten Einführung (D) gekoppelten Absperrvorrichtung versehen ist, um die Absperrvorrichtung in Abhängigkeit von der ersten, zweiten und vierten Einführung bedienen zu können, daß das System mit einem mit der zweiten Einführung gekoppelten Bedienungsknopf versehen ist, um den Mediumstransport zu beeinflussen, und daß das System mit einem mit der vierten Einführung gekoppelten pneumatischen Umsteller versehen ist, der der vierten Einführung einen Befehl erteilt, wenn durch einen subatmosphärischen Druckunterschied angegeben wird, daß der zweite Tank nahezu voll ist.
Mittels des multi-variablen Regler, und der damit verbundenen Komponenten ergibt sich ein System, das hervorragend dazu geeignet ist, auf Kommando von drei Signalen nur dann das Absperrventil zu bedienen, wenn dies erwünscht ist, was sich beim Betätigen des Bedienungsknopfes zeigt, wenn der zweite Tank nicht nahezu voll ist, was durch den pneumatischen Umsteller festgestellt wird, und wenn die Zapfpistole gut an namentlich den zweiten Tank anschließt. Ist eine dieser drei Bedingungen nicht erfüllt, so wird dies, bedingt durch das multi-lineare Verhalten des Reglers in einer Änderung des Signals an die dritte mechanische Einführung zum Ausdruck kommen, wodurch das Absperrventil abschaltet und den Mediumstransport einstellt, bis wieder alle drei Bedingungen erfüllt sind.
System und Regler können im allgemeinen dort angewandt werden, wo ein Verfahren in Abhängigkeit von mehreren, insbesondere von drei, jedoch möglicherweise auch vier oder mehr, Eingangsvariablen geregelt werden muß.
Besondere Erwähnung verdient die Anwendung in einer Füllstation für ein Medium, wie Pulver, Flüssigkeit oder Gas, in beispielsweise der Chemie- oder Verfahrensindustrie, und in Pumpenstationen für Kraftstoff. Ein besonderer Vorteil ist, daß der Regler schlank und schmal ist und außerdem mechanisch besonders einfach und dadurch sicher zu bedienen ist.
Die Anwesenheit des Sensors gewährleistet darüber hinaus eine gute Positionierung und eine Koppelung der Zapfpistole gegenüber dem zweiten Tank, wodurch dieses System hervorragend geeignet ist, um zusammen mit einer Vorrichtung zu funktionieren, die beim Tanken von beispielsweise Treibstoff gleichzeitig den Dampf aus dem zweiten Tank absaugt. Durch die genannte gute Koppelung wird dabei praktisch keine falsche Luft angesaugt werden, wodurch die Gefahr, daß ein explosives Luft/Benzingemisch abgesaugt wird, klein ist, was die Sicherheit beim Tankvorgang erhöht.
Die Erfindung und die damit im Zusammenhang stehenden weiteren Vorteile der Erfindung werden im einzelnen an Hand der Zeichnungsfiguren erläutert, in der dieselben Bezugszeichen auf ähnliche Elemente verweisen. Darin zeigt:
Figur 1 eine schematische Ausführungsform in der Draufsicht des multi-variablen Reglers nach der Erfindung versehen mit einer Bewegungsmechanik mit einem in drei Dimensionen verstellbaren Körper;
Figur 2 eine zweite schematische Ausführungsform des Reglers nach der Erfindung, als Variante von Figur 1;
Figur 3 eine dritte schematische Ausführungsform des Reglers nach der Erfindung, versehen mit einer Bewegungsmechanik nach der Erfindung mit einem in der Ebene der Zeichnung verstellbaren Körper;
Figur 4 eine vierte schematische Ausführungsform des Reglers nach der Erfindung, ausgeführt mit hydraulischen Balgen;
Figur 5 eine Projektion des Reglers nach Figur 1 in einer flachen Ebene, in der mögliche anfallende Kräfte in unterschiedlichen Positionen des Körpers angegeben sind;
Figur 6 einen Teilschnitt entlang der Linie A'-A' in der Figur 5;
Figur 7 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform eines pneumatischen Umstellers, der für die Anwendung in dem Regler nach der Erfindung geeignet ist;
Figur 8 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Umstellers, der für die Anwendung in dem Regler nach der Erfindung geeignet ist;
und
Figur 9 ein System zum Tanken einer Flüssigkeit, versehen mit einem Regler nach der Erfindung.
In den Figuren 1 und 2 ist schematisch eine Ausführungsform eines Reglers 1 dargestellt, der mit einem in dem Regler bewegbaren Körper 2 versehen ist, der in drei Dimensionen bewegbar ist. Die einzelnen relevanten Punkte sind darin mit den Großbuchstaben A - F bezeichnet. Punkt A ist mit der Umgebung oder dem Rahmen 3 über ein aus der Kinematik allgemein bekanntes Linien- Scharnier 4 verbunden. Punkt A ist über eine Stange 5 mit dem Linien-Scharnier 4 in Punkt B verbunden. Punkt B ist über eine Stange 6 mit Kugelscharniermitteln 7 in Punkt C verbunden. Punkt C ist wie die Punkte D und E Bestandteil des Körpers 2, wobei auch diese anderen Punkte des Körpers 2 Kugelscharniermittel 7 in den Punkten D und E enthalten. Diese Punkte sind ebenfalls als mechanisch zu bedienende Einführungen C, D und E des Reglers 2 anzusehen. Auf Einführung E wird über eine Stange 8 eine Kraft übertragen, welche Stange 8 mit einem schiebenden Kugelscharnier verbunden ist, um den Träger der Kraft in Punkt F entlang der Linie L2 bewegbar zu machen. Zu diesem Zweck weist Punkt F ein verschiebbares Kugelscharnier 9 auf. Auch Punkt C enthält Kugelscharniermittel 7, so daß der Träger der Kraft an diesem Punkt entlang der Linie L1 bewegen kann.
Es wird angemerkt, daß beide in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungen mechanisch gleichwertig miteinander sind. Sogar enthalten diese beiden Ausführungen dieselbe Anzahl und dieselben Verbindungen, nämlich zwei Linien-Scharniere, drei Kugelscharniere und ein verschiebbares Kugelscharnier. Die Lehre der Kinematik und der Mechanik kann danach auf diese beiden Ausführungen angewandt werden, jedenfalls wenn diese in drei Dimensionen betrachtet werden. Es ist allgemein bekannt, daß eine beliebige dreidimensionale Verbindung maximal drei Translationen und maximal drei Rotationen verhindert, jedoch mit einem summierten Maximum von fünf, da bei sechs unterdrückten Freiheitsgraden nämlich eine feste Verbindung vorliegt, wobei zwei Teile als ein Teil angesehen werden können. So ist es bekannt, daß ein Linienscharnier zwei Rotationen und drei Translationen und somit summiert fünf Freiheitsgrade verhindert. Ebenfalls ist es bekannt, daß ein Kugelscharnier null Rotationen und drei Translationen verhindert, was summiert drei Freiheitsgrade ergibt und auch daß ein schiebendes 5Kugelscharnier null Rotationen und zwei Translationen, somit summiert zwei Freiheitsgrade, verhindert.
Die Anzahl der Freiheitsgrade (v) eines Mechanismus ist im allgemeinen die Anzahl der Glieder (Bauteile), die unabhängig voneinander angetrieben werden können, um den Mechanismus eine eindeutige Bewegung ausführen zu lassen. Für die Bestimmung des Grades der Bewegungsfreiheit hat Grüb1er die nachfolgende Gleichung abgeleitet:
c = c(n-1) - b
Darin ist:
v = die Anzahl der Freiheitsgrade der Bewegung;
c = die Anzahl der einzelnen Bewegungen pro Glied;
n = die Anzahl der Glieder, einschließlich des Rahmens;
b = die Summe der Behinderungen, die von den Verbindungen der Glieder auferlegt werden,
wobei für diese Summe gilt:
Darin ist
iv = die Anzahl der Behinderungen pro Verbindung und
pi = die Anzahl der Verbindungen mit i Behinderungen
Es wird noch angemerkt, daß für dreidimensionale Mechanismen gilt c = 6 (drei Translationen und drei Rotationen) und daß für zweidimensionale Mechanismen gilt c = 3 (zwei Translationen und eine Rotation).
In dem Fall des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Mechanismus ergibt die Grübler-Formel: v = 6(5-1)-21=3; dabei gilt, daß der Wert von b gegeben wird durch:
b = (1x2)+(3x3)+(2x5) = 21. Um den Körper 2 eine eindeutige Bewegung ausführen zu lassen, die in diesem Falle die Bewegung von der Einführung D auf der Linie L1 betrifft, gibt es also drei Freiheitsgrade, beziehungsweise Anzahl der unabhängig voneinander anzutreibenden Teile. In dem in Figur 1 gezeigten Fall sind dies:
- Rotation der Stange 5 gegenüber dem Rahmen 3 um die Verbindung A;
- Translation des verschiebbaren Kugelscharniers 9 entlang der Linie L2;
und
- Translation des Kugelscharniers 7 in Punkt D senkrecht zur Ebene der Zeichnung.
Was die Bewegungsfreiheit betrifft, die die Mechanik aus Figur 2 aufweist, so wird angemerkt, daß die ersten beiden Freiheitsgrade der der Mechanik in der Figur 1 entsprechen und daß in der Figur 2 Punkt C eine Translation in einer Ebene senkrecht zur Zeichnung durchführen kann, so daß der Körper um DE rotiert.
Wenn es erwünscht ist, bei einer bestimmten Anwendung des Reglers die Anzahl der Freiheitsgrade zu steigern, beispielsweise auf vier, in welchem Falle der Regler also fünf Einführungen aufweisen wird, kann man sich beispielsweise dafür entscheiden, ein Kugelscharnier durch ein verschiebbares Kugelscharnier auszuwechseln. Dann gilt im dreidimensionalen Fall: b = (2x2) + (2 x3) + (2x5) = 20 und somit V = 6(5-1) -20 = 4. Weitere Varianten zur Steuerung der Anzahl der Einführungen sind darauf zu entwickeln.
Eine zweidimensionale Betrachtung läßt sich am besten an Hand der Figur 3 erläutern, in der min den Figuren 1 und 2 korrespondierende Bezugszeichen ähnliche Elemente, nunmehr aber in zwei Dimensionen, bezeichnen. In den Punkten A, B, C und E sind Scharniere 4 anwesend und in den punkten E und F sind nunmehr verschiebbare Scharniere 10 anwesend.
Die Anwendung der Grübler-Formel auf diese mechanische Konstruktion ergibt:
v = 3(5-1) - 10 = 2,
wobei b = (2x1) + (4x2) = 10.
Um die Mechanik eine eindeutige Bewegung ausführen zu lassen, in diesem Falle eine Bewegung der Verbindung D entlang der Linie L1, gibt es also zwei unabhängig voneinander anzutreibende Teile, nämlich:
- Rotation der Stange 5 um Punkt A, und
- Translation von Punkt F entlang der Linie L2.
Die Hinzufügung eines dritten Freiheitsgrades mittels einer zweidimensionalen Mechanik beeinflußt jedoch die Komplexität, weil, wie dies noch näher im einzelnen dargelegt werden wird, zusätzliche Teile hinzugefügt werden müssen. Diese zusätzlichen Teile sind in Punkt D in Form einer zusätzlichen Stange 11 hinzugefügt, die mit Punkt G verbunden ist, und in Form einer zusätzlichen Stange 12, die mit Punkt H verbunden ist. Die Punkte A, B, C, E und D enthalten dabei Scharniere, während schiebende Scharniere in den Punkten E, H und D angebracht sind. Der Punkt D enthält somit zwei Verbindungen, nämlich ein Scharnier und ein verschiebbares Scharnier, für jeweils die Verbindung des Körpers 2 mit der Stange 11 und mit dem Rahmen 3. In diesem Falle ergibt die Anwendung der Formel von Grübler:
v = 3(7-1) - 15 = 3.
Wobei b = (3x1) + (6 x2) = 15.
Es ist klar, daß wenn man sich für eine zweidimensionale Lösung entscheidet, die Anwendung des multi-variablen Reglers 1 mehr Bauteile erfordert, wodurch die Gefahr von Defekten erhöht wird und außerdem ein größerer Einbauraum erforderlich sein wird. Aus diesem Grunde ist ein Regler entworfen, in dem ein Körper 2 vorhanden ist, der in drei Dimensionen bewegbar ist.
In Figur 4 ist jedoch eine einfache und flache Lösung dargestellt, die eine Ausführungsform des mechanischen Reglers 1 zeigt, die mit einem Körper 13 ausgeführt ist, der als Balgen 14, 15, 16, 17 ausgeführte Einführungen aufweist. Der Körper 13 ist mit einer, im allgemeinen entlüfteten, Flüssigkeit gefüllt, und die Balgen l4, 15, 16 und 17 sind flexibel. Balgen 14 ist mit einem pneumatischen Umsteller 18 verbunden, der mit zwei Druckleitungen 19 und 20 versehen ist. Der Balgen 14 wird in dem Augenblick zusammengedrückt, in dem ein subatmosphärischer Druckunterschied zwischen der Außenluft und den Druckleitungen 19, 20 in der Klage ist, diesen zu bewegen. Der Balgen 15 ist mit einem Sensor 21 gekoppelt, mit dem beispielsweise die Position einer Zapfpistole gegenüber einer Öffnung eines (nicht dargestellten) Tanks abgetastet werden kann, während der Balgen 16 mit Bedienungsknopf 22 gekoppelt ist. Bei Eindrücken des Balgens 16 durch die Betätigung des Bedienungsknopfes 22 werden sich im allgemeinen die Balgen 14, 15 und 18 einigermaßen verstellen. Falls auch ein Kommando in Forme einer Verstellung an den Sensor 21 geleitet wird, verstellt sich auch der Balgen 15, wodurch der Balgen 17 weiter verstellt wird. Wenn der balgen nach oben geht, unter Einfluss einer (nicht dargestellte) Feder, infolge des Nicht-Vorliegens eines passenden Drucks in den Druckleitungen 19 und 20, wird die ausgehende Position des Balgens 17 vergrößert, wodurch ein (nicht dargestelltes) Mediumsventil geöffnet werden kann. Nur bei Anliegen von drei Kommando-Signalen an den Balgen 14, 15 und 16 wird dieses Ventil jedoch schließen. Unter der Voraussetzung einer guten Entlüftung und eines nicht allzu großen Spiels an den Balgen 14, 15 und 16 wird der mit einem hydraulischen Körper ausgeführte Regler 1 hervorragend geeignet sein in einer Bedienungsstation für Treibstoff verwendet zu werden. Erwünschtenfalls kann für bestimmte Anwendungen selbstverständlich auch ein Regler mit mehr als vier Balgen verwendet werden.
Zurückkehrend zur Ausführung des Reglers 1 mit dem in drei Dimensionen bewegbaren Körper 2 zeigt die Figur 5 die Lage der drei verschiedenen Kraftvektoren in einer Anzahl von Positionen, die der Körper 2 einnehmen kann, dargestellt in der flachen Ebene.
In Figur 6 ist eine konkrete Ausführungsform des Körpers entlang der Linie A'-A' in der Figur 5 gezeigt, wobei der Körper 2 als ein in drei Dimensionen bewegbarer Körper ausgeführt ist. Figur 5 zeigt eine Anzahl möglicher Positionen des Körpers 2, wenn eine Kraft auf den Bedienungsknopf 22 ausgeübt wird und gleichzeitig die Position des Sensors 21 beibehalten wird, zum Zeichen dafür, daß die (nicht dargestellte) Zapfpistole mit der Öffnung des (ebenfalls nicht dargestellten Tanks) Kontakt macht. In dem falle wird die Bewegung des Bedienungskopfes 22 an die Einführung D weitergeleitet, so daß eine Bewegung entlang der Geraden L1 entsteht.
Bislang ist nicht erläutert worden, auf welche Weise der Körper 2 eine Bewegung macht, die senkrecht zu den beiden anderen erläuterten Bewegungsrichtungen steht, um eine Bewegung in drei Dimensionen zu ermöglichen. In Figur 6 ist um den Körper 2 ein Joch 23 angeordnet, das in der Ebene der Zeichnung von Figur 6 nach oben hin bewegbar ist zwischen (teilweise dargestellten) Halterungen 37. Der Körper wird in dem Joch 23 von einer Feder 24 nach unten gedrückt. Diese Feder 24 wird insbesondere in dem Regler 1 auf eine Weise angeordnet sein, wie dies aus der Figur 5 hervorgeht. An dieser Stelle hat die Feder 24 einerseits die Funktion, den Körper 2 nach unten zu drücken, während andererseits der Bedienungsknopf 22 gegenüber dem Körper 2 nach außen gedrückt wird, wodurch die Feder 24 weiter dafür Sorge tragen wird, daß Punkt E in Figur 5 nach unten gedrückt wird. Die Feder 24 bestimmt damit sowohl die stabile Ruhelage des Körpers 2 als auch der beiden Einführungen C und D. In den Einführungen C, D und E des Körpers 2 sind die als Kugelscharniere funktionierende Mittel 7 angebracht, die mit den jeweiligen Kommandostangen 6, 8 und 25 verbunden sind; vergleichen Sie die Figuren 5 und Figur 9. Eine Kommando- Stange 25 ist sowohl mit dem Kugelscharnier 7 in Punkt D als auch mit dem in Figur 9 dargestellten Absperrventil 41 verbunden. Durch die Ausübung einer Kraft in Richtung des Pfeils auf eine mit dem Joch 23 verbundene Stange 26 wird der Körper, ausgehend von seiner ersten stabilen Anfangsposition, über einen labilen Gleichgewichtspunkt gehoben werden und in einer zweiten stabilen Position gehalten werden, infolge welchen Umstands beim betätigen des Bedienungsknopfes 22, die Bewegung der Einführung C nicht der Einführung D zugute kommen wird. Stattdessen wird der Punkt E nach oben verstellt werden, ungeachtet der Frage, ob eine Kraft auf die Einführung E ausgeübt wird oder nicht. Es müssen somit drei Voraussetzungen erfüllt sein, bevor ein mechanisches Kommando über die Einführung D der Kommando-Stange 25 zur Verfügung gestellt wird, nämlich das Joch 23 muß in der in Figur 6 gezeichneten Position gehalten werden durch eine dem Pfeil entgegengesetzt ausgerichtete Kraft auf die Stange 26, die Schiebebewegung des Punktes F muß unterdrückt werden und es muß ein befehl erteilt werden an dem Bedienungsknopf 22. Sind alle drei diese Voraussetzungen gegeben, so wird die Bewegung des Bedienungsknopfes 22 an die Kommando-Stange 25 weitergeleitet. Der Körper 2 ist mit Nocken 27 und 28 versehen, wobei der Nocken 27 auf einer Führungsbahn 29 ruht, die die Bewegung des Körpers 2 führt. Der Körper läuft schräg nach rechts in der Zeichnung von Figur 6 ab, so daß bei der Einnahme unterschiedlicher Positionen des Körpers 2 nur ein kleiner Abstand vom Joch 23 überbrückt zu werden braucht, um den Körper 2 über ein labiles Gleichgewicht hinwegzubewegen. Dieses labile Gleichgewicht ergibt sich aus dem Umstand, daß wenn Kräfte auf die Einführungen C, D und E ausgeübt werden, es eine Position gibt, in der der Körper dazu neigt, über Einführung E umzukippen. Dieser Kipp-Punkt ist ein labiles Gleichgewicht für den Körper 2. Er wird auf der einen Seite dieses labilen Gleichgewichts in einer ersten stabilen Position auf die Führungsbahn 29 gedrückt, während durch eine Aufwärtsbewegung des Jochs 23 der KörPer über diese labile Position in eine andere zweite stabile Position hinweggehoben wird. In dieser anderen stabilen Position macht der Nocken 28 Kontakt zur Oberseite des Jochs 23.
In den Figuren 7 und 8 sind mögliche Ausführungsformen des pneumatischen Druck/Kraft-Umstellers 18 wiedergegeben., die dazu geeignet sind, mit dem Regler 1 zusammenzuwirken, insbesondere zum Bewegen des bewegbaren Körpers 2 über das labile Gleichgewicht hinweg mittels der Stange 26. Die Ausführungsform in Figur 7 enthält einen (teilweise dargestellten) zylindrischen Teil 30, in dem ein Hohlraum 31 angebracht ist. In dem Hohlraum 31 ist eine flexible Membran 32 aufgehängt, die mit örtlichen Vorsprüngen 33 versehen ist. In der flexiblen Membran 32 ist ein bewegbares Element 34 befestigt, das in der Längsrichtung bewegbar ist. Ein Teil 35 des Hohlraums 31 ist an die Druckleitungen 19 und 20 angeschlossen. In dem Hohlraum 31 sind Mittel angebracht, die die Bewegung der Membran 32 teilweise hemmen, wenn das bewegbare Element 34 nach unten bewegt, wodurch bei einem weiteren nach unten Bewegen des Elements 34 eine geringere Kraft erforderlich ist, um die Position des Elements 34 beizubehalten. Das nach unten Bewegen des Elements 34 wird erreicht, indem in den Druckleitungen 19 und 20 und in den damit in Verbindung stehenden Hohlräumen 31 und 35 gegenüber der Umgebung ein Differenzdruck anliegt, infolge welchen Umstands das Element 34 nach unten bewegt. Dieser Differenzdruck wird in dem Augenblick zustande gebracht, in dem bei der Überführung von Flüssigkeit aus einem ersten Tank in einen zweiten tank das Flüssigkeitsniveau in dem zweiten tank so hoch ist, daß dies beispielsweise die Druckleitung 19 abschließt. Da in der anderen Druckleitung 20 ein Unterdruck anliegt, entsteht ein Unterdruck in dem Hohlraumbereich 31 und 35, wodurch das Element 34 nach unten bewegt. Element 34 ist mit der Stange 26 verbunden und die Stange 26 ist mit dem beweglichen Körper 2 auf die Weise verbunden, wie dies im Vorstehenden in bezug auf die Figur 6 erläutert worden ist, so daß bei der aufwärts erfolgenden Bewegung der Stange 26 in der Figur 6 der Körper 2 über seine labile Position hinweggehoben wird und infolgedessen die Einführung D, gegebenenfalls gekoppelt über eine (nicht dargestellte) Feder, in der Figur 5 nach links bewegen wird und das damit gekoppelte Absperrventil schließen wird. Die Mittel, die die Bewegung der flexiblen Membran 32 erschweren, sind mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnet. Das Vorhandensein dieser Mittel 36 trägt dafür Sorge, daß der Umsteller aus seiner Ruheposition eine größere Kraft auf die Stange 26 ausübt als in der Position, in der diese weiter in den Teil 35 eingedrungen ist. Die in Figur 7 gezeigten Mittel 36 können beispielsweise in der Form einer in dem Hohlraum 31 angebrachten ringförmigen Scheibe ausgeführt sein.
In der in Figur 8 dargestellten Ausführungsform enthält der Umsteller l8 einen in dem zylindrischen Teil 30 aufgenommenen Hohlraum 35. Der Hohlraum 35 weist stufenweise ausgebildete Wände auf, die die Mittel 36 bilden, die beim Abwärtsbewegen eines bewegbaren Elementes 34 eine zunehmende Kraft aufnehmen, wodurch auf diese Weise bei der mit dem bewegbaren Element 34 verbundenen Stange 26 eine abnehmende Kraft zur Verfügung stehen wird. Das Abwärtsbewegen des Elements 34 kommt wiederum mittels der Erzeugung eines geeigneten Differenzdrucks zwischen der Luft in den Druckleitungen 19 und 20, die in dem zylindrischen Bereich angebracht sind, und der Umgebungsluft, zustande.
In Figur 9 ist ein Teil des Systems 37 dargestellt, das insbesondere dazu geeignet ist, Treibstoff zu tanken. Diese Ausführung hat die vorteilhafte Eigenschaft, daß bei einer optimalen Kraft/Weg-Charakteristik nur eine minimal Menge Luft aus dem Raum 35 (Figur 8) abgesaugt zu werden braucht, was zu einer minimalen Reaktionszeit des Umstellers 18 führt. Mit 38 ist der Teil eines Fahrzeugs bezeichnet, in dem eine Tülle 39 angebracht ist, die in einen (nicht dargestellten) zweiten Tank mündet. Treibstoff wird aus einem (nicht dargestellten) ersten tank über eine Zapfpistole 40 in den zweiten Tank überführt. In der Zapfpistole ist der Regler enthalten, der über Kommando-Stange 25 das in der Pistole 40 enthaltene Ventil 41 mechanisch bedient. Das Mediumsventil 4l schließt die Treibstoffzufuhr von einer Treibstoffleitung 42 zu einem Treibstoffleitungsteil 43 ab. Schematisch ist weiter der pneumatische Umsteller 18 mit den Druckleitungen 19 und 20 dargestellt. Mit 21 ist ein Teil des Sensors bezeichnet, der dafür Sorge trägt, daß beim Einführen der Pistole 40 in die Tülle 39 ein flexibler Teil 50 eingedrückt wird, wodurch der Fühler 21 eingedrückt wird und Einführung E in dem Regler 1 verstellt wird. Wenn der Differenzdruck zwischen den Leitungen 19 und 20 und der Umgebung nicht angibt, daß der zweite Tank voll ist, wird der Umsteller 18 in seiner Ruheposition verbleiben, infolge welchen Umstands beim Eindrücken des Bedienungsknopfes 22 sich die Kommando- Stange 25 verstellen wird, wodurch Treibstoff durch die Leitungen 42 und 43 hindurchfließen wird.

Claims

1. Multivariabler Regler (1) mit wenigstens 2 mechanisch betätigbaren Einführungen, wobei eine der Einführungen eine Übertragungsfunktion zur anderen Einführung hin hat, einen mechanisch mit jeder der Einführungen verbundenen Körper (2), welcher Körper unter dem Einfluß einer äußeren Kraft beweglich ist, die auf wenigstens eine dieser Einführungen ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler wenigstens noch zwei andere mechanisch betätigbare Einführungen (E, 27) hat und daß die genannte Funktionsübertragung einen lineare Funktionsübertragung ist und daß der genannte Körper (2) in drei Dimensionen beweglich ist.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kupplung zwischen wenigstens drei (C, D, E) der vier mechanischen Einführungen und dem Körper (2) mit Kugelgelenken (7) versehen ist.

3. Regler nach einem der Ansprüche 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei der vier Träger der Kraftvektoren der auf die jeweiligen Einführungen auszuübenden Kräfte nahezu in einer Ebene gelegen sind.

4. Regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftvektor der auf die vierte mechanische Einführung (27) auszuübenden Kraft nahezu senkrecht zu den drei anderen Kraftvektoren steht.

5. Regler nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche 1 bis einschließlich 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2) im Regler durch die Ausübung einer Kraft auf eine der Einführungen (C, D, E, 27) über ein labiles Gleichgewicht bewegt werden kann.

6. Regler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Ausübung einer Kraft auf die vierte mechanische Einführung (27) der Körper (2) über das labile Gleichgewicht bewegt werden kann.

7. Regler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis einschließlich 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (1) eine Feder (24) aufweist, die derart im Regler angebracht ist, daß diese den Körper in einer stabilen Position zu halten versucht.

8. Regler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (24) in der Weise in dem Regler angebracht ist, daß diese die Ausgangspositionen von zwei aus vier, auf die mechanischen Einführungen (C, O, E, 27) angebrachten Führungs- Stangen (6, 8, 23, 24), bestimmt.

9. Regler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (1) mit wenigstens einer Führungsbahn (29) versehen ist, entlang welcher Bahn eine Bewegung des beweglichen Körpers (2) geführt wird.

10. Regler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (29) derart ausgelegt ist, daß bei der Einnahme unterschiedlicher Positionen durch den Körper (2) nur ein kleiner Abstand überbrückt zu werden braucht, um den Körper über den labilen Gleichgewichtspunkt hinweg zu bewegen.

11. Regler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis einschließlich 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (1) einen mit der vierten mechanischen Einführung (27) gekoppelten pneumatischen Umwandler (18) aufweist, der derart ausgelegt ist, daß bei der Aktivierung des Umwandlers bei kleiner Verstellung der vierten Einführung eine verhältnismäßig große Kraft durch den Umwandler auf die vierte Einführung ausgeübt wird.

12. Regler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Umwandler (18) ein, unter dem Einfluß eines subatmosphärischen Druckunterschieds bewegliches Element (34) aufweist, welches Element (34) in einer flexiblen Membran (32) des Umwandlers aufgehängt ist, wobei, bei Bewegung des Elements aus der Ruheposition, ein größer werdender Anteil der durch den Druckunterschied erzeugten Kraft von in dem Umwandler vorgesehenen Mitteln aufgenommen wird, die die fortgehende Bewegung des Elements erschweren.

13. Multi-variabler Regler (1) mit wenigstens zwei mechanisch betätigbaren Einführungen, von denen eine eine Übertragungsfunktion zu wenigstens der anderen Einführung hat, und mit einem Körper (13), gekoppelt an jeder der genannten Einführungen, welcher Körper unter dem Einfluß einer äußeren Kraft die auf wenigstens eine der genannten Einführungen ausgeübt wird beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (1) noch wenigstens zwei mechanisch betätigbare Einführungen hat, daß die Übertragungsfunktion eine lineare Übertragungsfunktion ist und daß der Körper aus einem mit Flüssigkeit gefüllten Körper (13) mit als Balge ausgeführten Einführungen (14, 15, 16, 17) besteht, welche Balge unter der Einwirkung daraus auszuübender Kräfte bewegbar sind.

14. System, versehen mit multivariab1em Regler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis einschließlich 13, dadurch gekennzeichnet, daß das System für die Regelung des Transports eines Mediums geeignet ist, von einem ersten zu einem zweiten Tank, und mit einem mit der ersten Einführung (E) gekoppelten Sensor (21) versehen ist, dessen Position der Position entspricht, die eine Zapfpistole gegenüber der Öffnung des zweiten Tanks einnimmt, daß das System mit einer mit der dritten Einführung (D) gekoppelten Absperrvorrichtung (41) versehen ist, um die Absperrvorrichtung in Abhängigkeit von der ersten (E), zweiten (C) und vierten (D) Einführung bedienen zu können, daß das System mit einem mit der zweiten Einführung gekoppelten Bedienungsknopf (22) versehen ist, um den Mediumstransport zu beeinflussen, und daß das System mit einem mit der vierten Einführung (27) gekoppelten pneumatischen Umwandler (18) versehen ist, der der vierten Einführung einen Befehl erteilt, wenn durch einen subatmosphärischen Druckunterschied angegeben wird daß der zweite Tank nahezu voll ist.