HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In der US-A-4,785,913 wird ein Schmiersystem offenbart, das
zyklisch präzise Einspritzmengen an flüssigem Schmiermittel
durch ein druckresistentes Rückschlagventil an einen mit
Drucköl gefüllten Abgaberohrkanal abgibt, der durch ein
zweites druckresistentes Rückschlagventil zu einer auf ein
Schmierziel gerichteten Düse führt, und das kontinuierlich
Luft unter geregeltem Druck an den Auslaß des zweiten
Rückschlagventils abgibt, um jede eingespritzte
Schmiermittelmenge zu zerstäuben, mitzunehmen und von den Oberflächen
des Rückschlagventils und der Düse zu entfernen, um eine
präzise Menge des zerstäubten Schmiermittelnebels während
einer größeren Zeitdauer im Anschluß an eine Einspritzung
des Schmiermittels abzugeben.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Schmierungs-Überwachungssystem, das bei dem besagten Schmiersystem als
spezielles Beispiel oder bei anderen Schmiersystemen angewendet
werden kann, bei denen es erwünscht ist,
Druck-/Strömungsdefekte aufzufinden. Potentielle Fehlfunktionen, bei denen
eine Überwachung wünschenswert sein kann, umfassen - ohne
hierauf beschränkt zu werden - die folgenden:
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1) einen Bruch in der Zuführleitung oder ein
kleines Leck, wie es über Nacht auftreten kann;
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2) eine blockierte Leitung, was herrühren kann
von
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a) einem umgebogenen Rohr
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b) Schmutz oder Ablagerungen
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c) metallischen Spänen
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d) Öleinschlüsen
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e) einer zerstörten Düse
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3) eine Rückschlagventil-Fehlfunktion;
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4) eine mißbräuchliche Benutzung des
Luftdruckreglers;
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5) die Einspritzvorrichtung spricht nicht an;
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a) Luftversagen
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b) Kolbenbruch
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6) Ausfall elktrischer Bauelemente;
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7) leerer Ölspeicher.
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Gewerbliche Anwendungen umfassen industrielle Einspritz-
Schmiersysteme, Hochgeschwindigkeitsspindel-Schmiersysteme,
Kettenschmierung, Spannkluppenschmierung, Bohr- und Fräs-
Schmiervorgänge, luftpneumatische Abgabe von hochviskosen
Ölen, Silikonen und Schlammverbindungen, Abgabe von
niederviskosen Substanzen oder irgendein Strömungsmittelsystem,
das durch instationsäre Strömungsvorgänge gekennzeichnet
ist.
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Der Stand der Technik umfaßt verschiedene Techniken zum
Abfühlen von Strömungen einschließlich:
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1) Katalysator-Perlen und/oder
Heißdraht-Anemometer, die
Temperatur-/Widerstandsänderungen in der Perle oder dem Draht (die in
einen Strömungskanal eingesetzt sind) in
Abhängigkeit von thermodynamischen Änderungen
des Fluid/Drahtsystems aufgrund seiner
Strömung erfassen;
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2) optische Verfahren einschließlich der Laser-
Doppler-Gewchwindigkeitsmessung;
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3) Verdränger-Näherungsdetektoren, die die
Bewegung metallischer Gegenstände innerhalb
des Strömungsmittels verwenden und die
entweder einen Schaltkontakt aktivieren oder
mittels (induktiven/kapazitiven)
Näherungsdetektoren
arbeiten;
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4) herkömmliche Verfahren wie z.B. die Venturi-
Duse und das Pitotrohr, die mit Raum-Druck-
Differenzmessungen arbeiten.
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Beschränkungen der vorbekannten Systeme beim Erfassen von
Druck-/Strömungsdefekten über den gesamten Bereich
möglicher Fehlfunktionen ohne zu große Komplexität und Kosten
oder dem Erfordernis einer Nacheinstellung entsprechend
einer Benutzverstellung des Einspritzhubes oder der
Einspritzfrequenz haben zu der Entwicklung der vorliegenden,
relativ einfachen und vielseitigen Lösung geführt, die
praktisch bei allen handelsüblichen Sustemen anwendbar ist,
bei denen eine zyklische Einspritzung verwendet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Das Hauptziel ist darauf gerichtet, irgendwelche "Fehler"
bei einer kleinen Verdrägung von Strömungsmittel in einen
druckhaltenden, zyklisch gepulsten Einspritzsystem wie dem
in der US-A-4,784,913 ofenbarten zu überwachen; das System
ist jedoch auch bei nicht druckhaltenden und/oder hin und
her gehenden Pumpsystemen verwendbar, bei denen kleine
Strömungsmittelverdrängungen gemessen oder erfaßt werden
müssen.
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Die vorliegende Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen
derselben sind in den Ansprüchen definiert.
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Ein in der Praxis eingesetzten System, das im Handel als
LCM-20 Injektion Lubrication Control System bezeichnet
wird, ist ein eigenständiger Industrie-Prozessregler, der
ein Zyklus-Zeitsteuergerät zur Steuerung einer
Schmiermittel-Einspritzeinheit umfaßt, die insbesondere an gepulste
Einspritz-Schmiersysteme angepaßt werden kann, die
charakteristisch für Einspritz-Schmiergeräte mit Druckhaltesäule
und Verdrängerwirkung sind. Das LCM-20 ist in der Lage,
Verletzungen der oberen und unteren Grenze des Übertragers
zu überwachen und festzustellen, sowie
Übertrager-"Spitzen"-Signale (differentielle Prozeßsignal-Erfassung) zu
erzeugen. Es liefert eine Realzeitüberwachung von
Prozeßparametern und die direkte Ausgabe von
Alarmpunkt-Referenzwerten. Das Zyklus-Zeitsteuergerät kann für Zyklen von 0,1
bis 999,9 sec bei einer Genauigkeit von + oder - 0,05 sec
gewählt werden. Die Verweilzeit wird üblicherweise in der
Fabrik voreingestellt und ist verstellbar von 0,1 sec bis
1,6 sec. Die Alarmreferenzwerte (Einstellpunkte) werden
über ein Mehrfachdreh-Verstellpotentiometer eingegeben, das
an der Einheit angeordnet ist.
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Das Überwachungssystem der vorliegenden Erfindung ist
insbesondere darauf gerichtet, Einspritz-Schmiersysteme wie
z.B. in der US-A-4,785,913 für den Einsatz bei
industriellen automatisierten Herstellungsysstemen dadurch insgesamt
zu qualifizieren, daß Unregelmäßigkeiten bei den
Druckspizen sowohl im stationären Zustand wie auch bei der
Einspritzung erfaßt werden, die für "Fehler" bei der
erforderlichen zeitgesteuerten Einspritzung charakterisitisch sind.
Da sich der Spitzenwert der normalen Druckspitzen wie auch
der stationäre bzw. statische Druck zwischen
Einspritzimpulsen mit der normalen verstellenbaren Frequenz oder Größe
des Einspritzhubes ändern kann, erfaßt das System nicht nur
Druckspitzen außerhalb der eingestellten oberen und unteren
Grenze, die - falls man sich auf sie allein verlassen würde
- entsprechend der Hub- oder Frequenzverstellung verstellt
werden müßten, sondern es überwacht ferner gleichzeitig die
zeitliche Änderung der Druckspitzen zwischen der
eingestellten oberen und unteren Grenze, welche im allgemein
charakteristisch für die Einspritzdruck-Spitzen über einen
breiten Bereich normaler Einspritzhübe und -frequenzen ist.
Hierdurch werden Änderungen der Spitzenrate erfaßt, die nur
bei den zu überwachenden Strömungsunregelmäßigkeiten und
beim Verifizieren der zyklischen Einzpritzung innerhalb des
gesamten zulässigen Bereichs auftreten.
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Das Überwachen der zeitlichen Änderung der Druckspitzen
erfolgt durch einen handelsüblichen druckempfindlichen
Übertrager, der eine dem Druck proportionale elektrische
Spannung liefert. Die zeitliche Änderung der Spannung, die von
der zeitlichen Änderung des Drucks abhängt, wird dadurch
erfaßt, daß das Ausgangssigna des Übertragers
differenziert wird. Das Signal wird einem High-Paßfilter
aufgeprägt, das es von jeglicher Grundleitungs- oder
Stationärzustands-Komponente unabhängig macht. Das reultierende
Signal wird in eine Komparatorschaltung eingegeben, die
dazu benutzt wird, die zeitliche Änderung von
Druckerhöhungen oder -absenkungen gegenüber einem voreingestellten
Referenzwert abzusondern. Somit wurde die Technik der
zeitlichen Differenzierung des Ausgangssignals eines
Druckübertragers verwendet, um Druckänderungen in einer Ölhaltesäule
einer Einspritzpumpe zu erfassen, und zwar als Mittel zum
Erfassen des instationären bzw. zeitabhängigen
Strömungsmitteldurchsatzes in einem hydraulischen Strömungsnetz. Nur
ein Druckübertrager vom nicht-differentiellen Typ ist
erforderlich für jeden Schmieröl-Abgabekreis, und das
Verfahren ist relativ unabhängig von der Geometrie des
Strömungssystems.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist ein Diagramm eines typischen Strömungsnetzes,
bei dem das erfindungsgemäße Überwachungssystem
verwendet wird;
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Fig. 2A ist ein schematisches Diagramm der Drucksignal-
Zeitsteuerkurven;
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Fig. 2B ist ein schematisches Diagramm des zeitabhängigen
Drucksignals;
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Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm, das eine Schaltung
zur Aufbereitung des Übertragersignals und zur
Alarmerzeugung darstellt;
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Fig. 4 ist ein schematisches LCM-20-System-Blockdiagramm.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die in schematischer
Weise eine typische Anwendung des Systems bei einem
typischen industriellen Schmierprozeß zeigt. Das System einthält
eine Haltesäule 10 aus Schmieröl 11, das von einer
Verdränger-Einspritzvorrichtung 12 gepumpt wird. Luft aus einer
Leitung 13 wird dazu benutzt, das Öl aus der Düse einer
Anordnung 14 auszustoßen. Die Luft hat eine niedrige
Geschwindigkeit und wird zur Impulsübertragung auf das Öl,
und zwar nicht in einem Schervorgang, verwendet. Zwei
Druckübertrager werden für jede Schmierstelle verwendet,
und zwar ein AIR PRESSURE TRANSDUCER (Luftdruck-Übertrager)
für die Luftleitung 13 und ein OIL PRESSURE TRANSDUCER
(Öldruck-Übertrager) für die Haltesäule 10 aus Schmieröl. Die
Übertrager-Ausgangssignale werden über eine Leitung 15, an
der eine zu dem Luftdruck in der Leitung 13 proportionale
Spannung anliegt, und durch eine Leitung 16, an der eine
zum Öldruck in der Haltesäule 10 proportionale Spannung
anliegt, an ein mit "LCM-20" bezeichnetes Steuermodul 17
übertragen, wo die Signale wie im folgenden beschrieben,
verarbeitet werden. Für das Luftdrucksignal werden nur eine
obere und eine untere Grenze überwacht. Der OIL PRESSURE
TRANSDUCER befindet sich in dem Strömungsnetz zwischen den
beiden Rückschlagventilen, die als INTEGRAL CHECK VALVE
(Pc1) und INTEGRAL CHECK VALVE (Pc2) bezeichnet sind, und
mißt somit den Halteöldruck in der Säule 10. Eine
Druckspitzenerfassung wird von dem Öldrucksignal abgeleitet, um
die tatsächliche Abgabe von Schmiermittel zu verifizieren.
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Die Aktivierung der Einspritzvorrichtung wird direkt durch
eine CYCLE TIMER-Schaltung (Zyklus-Zeitsteuerung) innerhalb
des Steuermoduls LCM-20 gesteuert, wie dies in Fig. 4
angegeben ist. Die Einspritzvorrichtung ist eine luftbetätigte
Verdrängerpumpe mit einem typischen Druck des INJEKTOR AIR
REGULATOR (Einspritzvorrichtung-Luftregler) von 3,45 bar
(50 PSI) und einem Kolben/Kolbenkopf-Verhältnis von 20:1
zur Erzeugung eines maximalen Drucks von 68,9 bar (1000
PSI). Die AIR ACTUATED INJECTOR/PUMP (luftbetätigte
Einspritzvorrichtung/Pumpe) , z.B. die Master Pneumatic 456-
3PA, gibt eine präzise Menge Schmiermittel, die von 10 ml
bis 40 ml verstellbar ist, dadurch ab, daß das INTEGRAL
CHECK VALVE (Pc1) (mit einem Öffnungsdruck PC1 von
typischerweise 6,89 bar (100 PSI)) während der Dauer des
Einspritzhubes geöffnet wird. Das INTEGRAL CHECK VALVE (Pc2)
(mit einem Öffnungsdruck Pc2 von typischerweise 6,20 bar
(90 PSI)) befindet sich innerhalb des Düsenraums 14, der
nahezu augenblicklich geöffnet wird, nachdem
Strömungsmittel in die Haltesäule 10 eingeführt wurde. Die Rate, mit
der die Einspritzvorrichtung durch das Zeitsignal innerhalb
des CYCLE TIMER-Steuermoduls zyklisiert wird, bestimmt
somit das Gesamtvolumen des an den Düsenraum pro Zeiteinheit
abgegebenen Öls und anschließend die Rate des an das
Prozeßteil abgegebenen Schmiermittels.
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Es wird nun auf die Fig. 2A, 2B Bezug genommen. Die
Ölhaltesäule entwickelt einen charakteristischen Druck, der aus
einer statischen (bzw. stationären) Komponente Pss und
einer instationären Komponente Pt besteht, welche der
Druckkurve während des Einspritzimpulses überlagert wird.
Die Fig. 2B zeigt Kurvenverläufe mit einer höheren
instationären Spitze Pt1 und einem höheren stationären Wert Pss1
aufgrund einer höheren Einspritzfrequenz als Pt2 und Pss2
für eine niedrigere Zeitfrequenz. Eine entsprechende höhere
instationäre Spitze und ein entsprechend höherer
stationärer Wert ergeben sich aufgrund eines verstellbaren größeren
Volumenhubes des Einspritzkolbens, so daß der resultierende
Druckkurvenverlauf die Kombination aus Hub und Frequenz
widerspiegelt.
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Ein Volumenstrom erfolgt nur während des Einspritzimpulses,
der durch DWELL TIME TO FIRE INJECTOR (Verweilzeit zum
Aktivieren der Einspritzvorrichtung) angedeutet ist. In
dieser Zeit wird der MAX. PRESSURE PULSE "P spike" (maximaler
Druckimpuls) erzeugt, und er verschwindet aufgrund der
Abgabe (Fig. 1) durch das INTEGRAL CHECK VALVE (PCc2). Die
CYCLE TIME "t cyc" (Zuklusdauer) der Einspritzvorrichtung
bestimmt die Frequenz der Einspritzung, und es wurde - wie
oben erwähnt - beobachtet, daß der stationäre Druck mit
größer werdenden Zyklusraten wie auch der MAX. PRESSURE
PULSE "P spike" größer wird. Dies kann das Ergebnis von
Speicherungsauswirkungen innerhalb der Ölhaltesäule sein,
die in Verbindung mit den Strömungsverlusten eine effektive
Integration des stationären Drucks zur Folge hat. Das
System bildet somit ein "mechanisches Tiefpaßfilter" mit
einer effektiven Zeitkonstanten, während der die zeitliche
Änderung des Gesamtdruckes sich vollständig stabilisiert.
Für ein typisches Schmiermittelsystem-Pumpenstandard-Öl
eines 30 Gewichts kann diese Zeitkonstante zwei Minuten
betragen.
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Druckänderungen in der Ölsäule 10 werden durch die
Auswirkungen von Gravitation, Kompressibilität des
Prozeß-Strömungsmittels und des Düsenrückdrucks, der durch die Luft
während des Ölstroms induziert wird, weiter kompliziert.
Änderungen des stationären Drucks werden durch Einsatz des
Spitzendetektor-Merkmals des erfindungsgemäßen Systems
überwunden, was eine 100ige Erfassung der
Strömungsmittelabgabe an die Düse erlaubt.
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Die Verwendung von Druckübertragern zusammen mit der LCM-
20-Überwachung erlaubt es dem Endverbraucher (druch
Hochdruck-Erfassung)
Blockierungen in dem System oder (durch
Niederdruck-Erfassung) Lecks oder Brücke der
Strömungsmittelleitungen und (durch das Spitzen-Erfassungsmerkmal) eine
instationäre Strömung zur Düse festzustellen. Die
Hochdruck- und Niederdruck-Erfassung ist beschränkt in dem
CYCLE TIMER auf den Teil der CYCLE TIME t cyc zwischen der
DWELL TIME TO FIRE INJECTOR t dwell, während das
Spitzenerfassungsmerkmal breschränkt ist auf jede t dwell-Periode.
Dies sorgt für einen wesentlich zuverlässigeren und
fehlerfreieren Schmierprozess als dies bei anderen Systemen
möglich war.
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Druckübertrager (der F.W. Bridge-Konfiguration, die
entweder mikroelektronische Silicium-Sensoren oder
piezoelektrische Kristalle verwenden) werden zum Messen des Drucks der
Luft- und Ölleitungen verwendet. Handelsübliche Series 300,
Transamerica - Delaval, Barksdale Div. - Druckübertrager
wurden verwendet und sind für den Zweck zufriedenstellend.
Elektrische Signale, die an das Steuermodul LCM-20
übersandt werden, werden verarbeitet, um "Fehler"-Zustände auf
der Basis dieser Signale zu erzeugen.
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Es wird auf Fig. 3 Bezug genommen, die in schematischer
Weise die Vearbeitungsschaltungen zur Aufnahme der
Übertrager zeigt. Die elektronische Differenzierung des
Übertrager-Ausgangssignals erfolgt dadurch, daß es an ein
Hochpaßfilter angelegt wird, wodurch es unabhängig von
jeglicher Grundleitungs- oder Stationärzustands-Komponente
gemacht wird. Das resultierende Signal wird an eine
Komparatorschaltung abgegeben, die dazu benutzt wird, die
zeitliche Änderung von Druckerhöhungen oder -abnahmen gegenüber
einem voreingestellten Referenzwert zu isolieren. Ein
handelsüblicher Komparator, der in einer derartigen Schaltung
verwendet wurde, wird von der National Semiconductor
Corporation unter der Bezeichnung LM339 hergestellt, der mit
Texas Instruments Dual D-Type "Flip-flops" mit der
Bezeichnung
74LS74 kombiniert wird, die von den Komparatoren
erfaßte obere und untere Alarmsignale erzeugen.
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Der OIL PRESSURE TRANSDUCER erzeugt eine Spannung V, die
dem Druck P in der Ölsäule 10 direkt proportional ist,
welcher von dem TRANSDUCER DIFFERENTIAL AMPLIFIER
(Übertrager-Differentialverstärker) verstärkt wird, um
beispielsweise 15 V bei 20,7 bar (300 PSI) zu erzeugen. Der TTL HIGH
P ALARM, TTL 74LS74 wird zusammen mit dem Komparator LM339
dazu verwendet, einen oberen Einstellpunkt wie z.B.
10V/13,8 bar (10V/200 PSI) zu überwachen, während der
entsprechende TTL LOW P ALARM einen unteren Einstellpunkt wie z.B.
5V/6,89 bar (5V/100 PSI) überwacht, und zwar jeweils
beschränkt auf die Stationärzustandszeit zwischen den
Einspritzungen. Dieses obere und untere Alarmsignal zeigt
jeweils Fehler wie z.B. eine stromabwärtige Blockierung, die
die Düsenabgabe aus der Haltesäule 10 behindert, an, erfaßt
jedoch nicht den Verlust des Einspritzsignals oder die
Fehlfunktion der anschließenden Strömungsmittelabgabe.
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Die HIGH PASS FILTER-Schaltung, die zeitlich so gesteuert
ist, daß sie nur während der Druckspitze DWELL TIME TO FIRE
INJECTOR t dwell arbeitet, erfaßt die zeitliche Änderung
des Drucks unabhängig von dem Basisleitungsdruck im
stationären Zustand statt eines oberen oder unteren feststehenden
Einstellpunktes und kann daher Einspritzpump- und
Strömungsmittelabgabe-Verstellungen verifizieren. Dadurch, daß
das Signal aufbereitende Übertrager-Ausgangssignal, das an
dem HIGH PASS FILTER in Fig. 3 anliegt, elektronisch
differenziert wird und das resultierende Signal in einem
COMPARATOR abgegeben wird, der dazu benutzt wird, die zeitliche
Druckänderung P/ t gegenüber einem voreingestellten
Referenzwert zu isolieren, kann sich jede typische Änderung des
Spitzendrucks in dem Komparatornetz ohne weiteres
verifizieren.
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Somit benutzt das System die Technik der zeitlichen
Differenzierung des Ausgangssignals eines einzelnen
nichtdifferentiellen Druckübertragers, um Druckänderungen in
einer einem Einspritzvorgang unterliegenden Haltesäule aus
Öl zu erfassen, wodurch der instationäre bzw. zeitabhängige
Strömungsmitteldurchsatz erfaßt wird.
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Bei einer typischen Anwendung der vorliegenden Erfindung
befinden sich innerhalb des LCM-20 die Erregerschaltungen,
die signalaufbereitenden Schaltungen und die Komparator-
Logik-/Signalaufbereits-Schaltungen, um diese Übertrager
aufzunehmen. Ebenfalls innerhalb des LCM-20 sind die
Referenzwerteinstellungen vorgesehen, die die Schmiersystem-
Fehlerzustände bestimmen, wie auch eine Analog/Digital-
Wandlerschaltung, die die Referenzwerte und
Istdruck-Meßwerte anzeigen kann.
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Dieses LCM-20-Einspritzschmier-Regelsystem besteht bei
einer typischen Anwendung aus primären Untersystemen, wie
dies in dem Blockdiagramm der Fig. 4 schematisch
dargestellt ist. Diese umfassen:
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1) System-Alarm-Dekodierung und Schnittstellen-
Logik
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2) 110 VAC Eingang/Ausgang-Signalverarbeiter
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3) Übertragersignal-Prozessor-Schaltung
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4) Analogsignal-Multiplexer und A/D-Konverter
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5) CYCLE TIMER für die Einspritzvorrichtung.
1) System-Alarm-Dekodierung und Schnittstellen-
Logik
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Dieses Untersystem dekodiert und multiplexiert die
digitalen Alarmsignal aus den verschiedenen Systemen in
dem LCM-20 und kommuniziert diese Signale mit den Display-
Treibern, den AC-Logikausgängen, dem
TTL-Schnittstellenanschluß und dem Expansionsanschluß. Es umfaßt ferner die
LED-Alarmanzeigelampen und die Treiberschaltung. Der
Expansionsanschluß verarbeitet 15 Volt- und TTL-Wert (5 Volt)
Digitalsignale, welche die Zustandsinformation zwischen der
Haupteinheit und den LCM-20E Expansionseinheiten
kommuniziert. Außerdem sind das CYCLE TIMER-Signal und die
multiplexierten Analogsignale (aus den Expansionseinheiten) an
dieser Schnittstelle verfügbar. Die TTL-Schnittstelle wird
dazu benutzt, eine abgerufene Adresse aus einem externen
Steuermodul aufzunehmen und das multiplexierte
Alarm-Zustandssignal auszulesen.
2) 110 VAC-Eingangs-/Ausgangsignal-Verarbeiter
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Diese Schaltung handhabt die Kommunikation mit
einer 110 VAC-Leiterlogik, wie sie üblicherweise in
herkömmlichen Prozeßsteuerungs-, Roboter- oder
Fabrikautomtisierungs-Anwendungen verwendet wird. Steuerschalter und
Relaiskontakte können dazu benutzt werden, Alarmsignale zu
erzeugen, die anschließend in die Systemalarmlogik
multiplexiert werden. Diese Eingänge weisen
Opto-Isolationsschaltungen mit einer hohen Geräuschimmunität gegenüber
industriellen Umgebungen auf, wo Motoren,
Leistungsverbindungen, Lichtbogengeräte, Beleuchtungen und andere
Störquellen die internen niederpegeliegen Signale eines
Prozeßreglers verformen können. Die Ausgänge enthalten ferner
optisch SSRS (solid- state relays, Festkörper-Relais) und
werden dazu benutzt, 110 VAC-Alarmsignale auf der Basis des
Systemzustands zu erzeugen.
3) Übertragersignal-Verarbeitungs- und
Alarmschaltungen
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Der LCM-20 arbeitet mit Übertragern der
impedanzausgeglichenen 4-Draht-Konfiguration (Wheatstone'sche
Brücke). Diese umfassen die meisten Arten von Druck- und
Drehmomentübertragern, Lastzellen, Dehnungsmeßstreifen,
Beschleunigern, Hall-Sensoren und
4-Draht-Temperaturfühlern. Außerdem können Sensoren der 2-Draht-Konfiguration
RTDs, Thermoelemente, Thermistoren (NPTs und RPTs),
photoemissive, photoleitende und Halbleiter-Dioden- und
Transistor-Sensoren durch die entsprechende Eichung und
Verdrahtung der Vorrichtung verwendet werden. Die Einheit
liefert eine Erregung von präzise 10,00 Volt (diese kann
intern geändert werden, beispielsweise in eine Erregung von
5 Volt entsprechend dem Typ des Übertragers). Die
Eingangsverstärker besitzen eine Verstärker-Konfiguration einer
hohen Eingangsimpedanz mit einem hohen
Gleichtakt-Rückweisverhältnis und abgleichbaren Verstärkungs- und
Offset-Verstellungen.
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Die Ausgangssignale werden in die Referenzkomparatoren
eingegeben, deren Referenzwerte durch die Alarmeinstellpunkt-
Mehrfachdreh-Potentiometer voreingestellt werden. Diese
Signale stellen den oberen, unteren und Spitzen-Alarmzustand
dar, die jedem Übertrager zugeordnet sind. Das
resultierende digitale Signal wird dann zeitbezogen auf das CYCLE
TIMER/Einspritz-Signal ausgelöst und an die
Alarmdekodierlogik abgegeben.
4) Analogsignal-Multiplexer/Digitalkonverter
(A/D)
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Diese Schaltung ist verantwortlich für die
Übertragung der Analogsignale von den
Übertragersignal-Aufbereitungsschaltungen zu dem A/D (Analog/Digital)-Konverter
und für die Erzeugung der ziffernmultiplexierten
BCD-Signale, die an das LCD-Display abgegeben werden. Diese
Analogsignale umfassen die "Echtzeit"-Übertrager-Ausgabewerte,
die analogen Referenzwerte (Alarmeinstellpunkte) und die
entsprechenden Analogsignale aus den Expansionseinheiten.
Der A/D-Konverter verwendet die
Dual-Slopt-Integrationsmethode und fängt ungefähr dreimal pro Sekunde neu an. Mit
dem Dual-Slope-Integrator wird die Eingangsspannung über
der Zeit (Zeit T1) integriert und mit einem über der Zeit
(Zeit T2) integrierten Referenzwert Vref vergleichen.
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Das Ergebnis wird erneut geeicht, um in Einheiten der
Prozeßvariablen (beispielsweise PSI) auf dem LCD-Display durch
die Display-Treiberschaltung ausgelesen werden zu können.
Die Parameterauswahl wird durch die Wirkung der
Funktionswähl- und XDCR-Wähl-Binärschalter an der
Analog-Multiplexer-Schaltung bestimmt.
5) CYCLE TIMER der Einspritzvorrichtung
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Der CYCLE TIMER erzeugt ein 10 Hz- bis 0,001 Hz-
Ausgangssignal, das über die Zuyklusdauer-Einstellschalter
eingestellt wird. Ein 110 VAC-Ausgangssteuersignal (zum
Auslösen der Einspritzvorrichtung oder anderer elektrischer
pneumatischer, hydraulischer Steuerelemente) wird durch
einen optisch isolierten SSR erzeugt, wie gezeigt. Dieses
Signal wird ferner dazu benutzt, die transparenten
Signalspeicher, die den Übertrager erzeugten Alarmsignalen
zugeordnet sind, zeitlich zu korrelieren. Die Verweilzeit ist
intern von 0,1 sec bis 1,6 sec einstellbar. Der Enable-
Eingang startet und stoppt den CYCLE TIMER und stellt den
Zeitsteuerzyklus bei Aktivierung durch 110 VAC-Steuersignal
zurück. Der LCM-20 hat eine "Erstauslösungs"-Option, die
den CYCLE TIMER für den Fall zurückstellt, daß er gesperrt
und anschließend wieder freigegeben wird. Die Zeitsteuerung
kann auf dem integralen LCD-Display über den
Funktionswählschalter angezeigt werden.
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Wenn auch das oben stehende ein Beispiel dafür darstellt,
wie irgendein ein "Fehler", der durch Überwachen der
zeitlichen Änderung von Druckspitzen wie auch eines oberen und
unteren Stationär-Zustanddruckes erfaßt wird, in einem
vollständigen expanierbaren Überwachungs- und Steuersystem
verwendet werden kann, ist die vorliegende Erfindung in
erster Linie auf die Entwicklung eines abhängigen "Fehler"-
Signals an sich gerichtet, das normale Druckänderungen
aufgrund von Verstellungen der Einspritzfrequenz und des
Einspritzhubes verifiziert, während anormale
Druckunregelmäßigkeiten mit einem diskriminierenden Signal erfaßt
werden, das zum Erzeugen irgendeiner erwünschten
Steuerfunktion verwendet werden kann.