DE69202877T2

DE69202877T2 - Gasdruckregelungsverfahren und -Vorrichtung und eine solche Vorrichtung einschliessendes Gasfördersystem.

Info

Publication number: DE69202877T2
Application number: DE69202877T
Authority: DE
Inventors: Jean Arnault; Richard Zapata
Original assignee: Air Liquide SA
Current assignee: Air Liquide SA
Priority date: 1991-02-14
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1995-10-26
Anticipated expiration: 2012-02-01
Also published as: DE69202877D1; ES2073874T3; FR2672992B1; EP0500407A1; FR2672992A1; US5193531A; EP0500407B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Druckregelung eines Gases, das einem Verbraucher über eine Gaszuführleitung von einer Gasquelle aus zugeführt wird, wie in der EP-A-0 375 281 beschrieben.
Bekannte Vorrichtungen dieser Art arbeiten gewöhnlich mit einem in die Gaszuführleitung geschalteten Regelventil, einem mit einem Punkt der Leitung stromab von dem Ventil verbundenen Drucksensor und einer das Ventil betätigenden Steuerlogikschaltung. Wenn zur Regelung des Drucks in einem Volumen mit kontinuierlichem Durchfluß oder Nulldurchfluß der Drucksensor in dem Verbraucher oder seiner unmittelbaren Nahe installiert ist, läßt sich die Regelung präzise und ohne Schwierigkeiten durchführen. Dennoch gibt es auch Gaszufuhrsysteme, bei denen insbesondere aus Platzgründen oder Gründen der Austauschbarkeit der stromabseitigen Elemente des Systems der Sensor nicht körperlich neben dem Verbraucher installiert sein kann, sondern weit stromauf von ihm, so daß der Druckabfall zwischen dem Sensor und dem Verbraucher groß wird. Unter derartigen Umständen führt im Falle einer Regelung mit kontinuierlichem Durchfluß die Regelung in dem Verbraucher zu einem systematisch zu niedrigen Druck, und im Falle einer raschen Regelung bei einem Durchfluß, der gering oder gleich Null ist, kommt es zunächst zu einem Schließen des Regelventils, wenn der Solldruck erreicht ist, worauf ein erneutes Öffnen folgt, sobald sich die Drücke ausgeglichen haben. Man kann eine elektronische Korrektur des von dem Sensor abgegebenen Drucksignals ins Auge fassen, um zu versuchen, am Verbraucher die erwarteten Sollwerte wieder herzustellen, doch ist diese Korrektur äußerst schwierig durchzuführen, da sie vom augenblicklichen Durchfluß abhängt, der veränderlich und im allgemeinen schwierig zu messen ist.
Der vorliegenden Erfindung, wie in den Ansprüchen 1 und 10 beschrieben, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung und ein Regelverfahren vorzuschlagen, welche die Durchführung einer solchen Korrektur einfach, wirkungsvoll, zuverlässig, kostengünstig und rasch ermöglichen.
Hierfür ist der Drucksensor gemäß einem Merkmal der Erfindung über eine in die Leitung ragende und in bezug auf den Gasstrom in der Leitung winkelgemaß orientierbare Druckanzapfung mit der Leitung verbunden, wobei die Druckanzapfung vorteilhaft ein drehbares Rohr aufweist, das in der Leitung in Querrichtung angeordnet ist und mindestens eine Öffnung in seiner Umfangswand aufweist, die mit dem Drucksensor verbunden ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt das Verfahren einen Schritt zur Orientierung der Druckanzapfung in bezug auf den Gasstrom in der Leitung, um den Druckabfall in dem Leitungsteil zwischen der Druckanzapfung und dem Verbraucher zu simulieren und somit den von dem Sensor gemessenen Druck zu korrigieren.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein System zur Lieferung von Atmungsgas für einen Luftfahrzeugpassagier, das eine Regelvorrichtung der oben genannten Art beinhaltet.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nicht beschränkend aufzufassenden, der Veranschaulichung dienenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung. Es zeigen:
- Fig. 1 schematisch eine orientierbare Druckanzapfung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- Fig. 2 eine partielle schematische Schnittansicht eines Systems zur Lieferung von Atmungsgas für einen Luftfährzeugpassagier, das eine erfindungsgemäße Vorrichtung enthält; und
- Fig. 3 eine schematische Ansicht des Einbaus eines Bordsystems gemäß Fig. 2.
In der folgenden Beschreibung und in der Zeichnung sind identische oder analoge Elemente mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In Fig. 3 ist ein System zur Lieferung von Atmungsgas für einen Luftfahrzeugpassagier dargestellt, und zwar im wesentlichen mit einer Atmungsgasquelle 1, die über eine Zufuhrleitung 2 mit einem Block 3 zur Regelung des Drucks des Atmungsgases verbunden ist, das über einen Leitungs- oder "Gliederschlauch"-Teil 4 einer Atemmaske 5 zugeführt wird. Der Gliederschlauch 4 und die Maske 5 bilden eine abnehmbare Untereinheit, die vorwiegend dem Benutzer zugeordnet ist, und aus Platz- und Installationsgründen ist der Block 3 in einer Verteiler-Untereinheit 6 eingebaut, die auf dem Sockel 7 des Benutzersitzes, z.B. einem Schleudersitz, montiert ist. Deswegen müssen, wie man in Fig. 2 sieht, das Regelventil 8, z.B. ein Magnetventil, und der Drucksensor 9, der den stromab von dem Ventil 8 zugeführten Druck erfaßt, in den Block 6 eingebaut werden, und zwar in einer beachtlichen Entfernung von dem Verbraucher 5 mit den oben erwähnten Nachteilen eines Druckabfalls in dem Schlauch 4.
Erfindungsgemäß bringt man in einem stromaufseitigen Teil 10 der Leitung, die das Ventil 8 mit dem Verbraucher 5 verbindet, eine orientierbare Druckanzapfung an, die vorteilhaft aus einem Rohr 11 besteht, das sich in Querrichtung in dem Leitungsteil 10 senkrecht zu dem Gasstrom F erstreckt, der in diesem Leitungsteil strömt. Das Rohr 11 umfaßt in seinem Teil, der sich in dem Leitungsteil 10 befindet, eine seitlich mündende Öffnung 12, die mit einem inneren Längsdurchlaß 13 verbunden ist, der bei 14 an dem Rohr 11 mündet und mit dem das Ventil 8 steuernden Drucksensor 9 verbunden ist. Wenn man das Rohr 11 derart winkelmäßig orientiert, daß die Öffnung 12 zu der Achse des Leitungsteils 10 um einen Winkel θ verdreht ist, wird auf diese Weise der von dem Sensor gemessene Druck entsprechend dem Wert von θ verändert. Wenn Pam der einem Winkel θ = 0 entsprechende dynamische Druck ist, so gilt für den gemessenen Druck P:
Man sieht, däß sich bei einer Veränderung von θ zwischen 0 und 90º der Druckkoeffizient zwischen ca. +1 und -2,5 verändert. Wenn K der Koeffizient des Druckabfalls in der Leitung zwischen dem Punkt der Druckanzapfung und dem Verbraucher ist, verhält sich der Druck Pu am Verbraucher derart, daß:
Pam - Pu = K V&sub0;²/2
was bedeutet, daß es zur Simulierung des Druckabfalls ausreicht, θ derart zu regeln, daß:
K = 4sin²θ - 1
d.h., θ zwischen 30 und 90º zu wählen.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der Block 3 einen mit der Gasquelle 1 verbundenen Eingangsdurchtritt 15, den Leitungsteil 10, der mit dem Verbraucher 5 verbunden ist und in dem sich das Rohr 11 befindet, und einen Teil des Kreises 16, der das Ventil 8 enthält, das den Durchlaß 15 mit dem Leitungsteil 10 verbindet.
Das Rohr 11 besteht aus einem hohlen Endabschnitt eines zylindrischen Teiles 17, das in dem Gehäuse 3 drehbar gelagert ist und einen Zwischenteil aufweist, der in einer Kammer 18 dicht aufgenommen ist, die über einen Durchtritt 19 mit dem Sensor 9 verbunden ist, wobei die Kammer 18 und der Durchtritt 19 mittels eines O-Rings 20 zwischen dem zylindrischen Teil 17 und der Kammer 18 abgedichtet sind, und eine Dichtung 21 zwischen dem Körper 3 und einer in den Körper 3 eingesetzten Platte 22 aufweist, in der der Sensor 9 montiert ist. Der innere Durchlaß 13 des Rohres 11 ist mit der Kammer 18 über einen anderen radialen Durchlaß 23 verbunden. Das zylindrische Teil 17 umfaßt auf der dem Rohr 11 entgegengesetzten Seite einen Endabschnitt 24, der aus der Platte 22 herausragt und mittels eines O-Rings 25 abgedichtet ist und in einem Betätigungsknopf 26 endet, wobei ein Organ zur Verriegelung/Entriegelung 27 eine Blockierung des zylindrischen Teils 17 in der gewünschten Winkelposition ermöglicht. Die Einstellung geschieht in der Werkstatt, indem man an den Ausgang des Leitungsabschnitts 10 einen Schlauch mit den Standardkenndaten des Schlauches 4 anschließt, der mit ihm danach verbunden wird, und der Betätigungsknopf 26 wird derart betätigt, daß man am Verbraucher 5 die gewünschten Bedingungen erhält, woraufhin man das zylindrische Teil 17 in der so gewonnenen Winkelposition festlegt.
Gemäß einem aus Fig. 2 ersichtlichen Gesichtspunkt der Erfindung durchquert zur Erzielung eines größeren Kompensationsbereichs das Rohr 11 auf Führungszapfen einen Einsatz 28, der in dem Leitungsabschnitt 10 angeordnet ist und ein Konvergenz- /Parallel-/Divergenz-Profil bildet, um den Gasstrom im Bereich der Druckanzapfung 12 örtlich zu beschleunigen.
Wie man in Fig. 2 sieht, umfaßt das System zur Zufuhr von Atmungsgas darüber hinaus in der Platte 22 mindestens einen weiteren Drucksensor 29, der den Eingangsdruck in dem Eingangdurchtritt 15 erfaßt, wobei die Sensoren 9 und 29 Drucksignale an eine Steuerlogikschaltung 30 abgeben, die über eine Schaltung 31 das Regelmagnetventil 8 steuert, das vorteilhaft ein Dreiwege-Magnetventil der Bauart ist, wie sie in der am glei-

Claims

1. Vorrichtung zur Druckregelung eines Gases, das einem Verbraucher (5) von einer Gasquelle (1) zugeführt wird, mit einem Regelventil (8), das in eine Gaszufuhrleitung (15, 16, 10) geschaltet ist, einem Drucksensor (9), der mit einem Punkt der Leitung stromab von dem Ventil verbunden ist, und einer Steuerlogikschaltung (30), die das Ventil betätigt und Drucksignale von dem Sensor (9) empfängt, wobei der Sensor (9) über eine in die Leitung ragende Druckanzapfung (11) mit der Leitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckanzapfung in bezug auf den Gasstrom (F) in der Leitung winkelmäßig orientierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckanzapfung ein Rohr (11) umfaßt, das in der Leitung (10) in Querrichtung angeordnet ist und mindestens eine Öffnung (12) in seiner Umfangswand aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (11) in einem Leitungsabschnitt (28) angeordnet ist, der ein konvergierendes/divergierendes Innenprofil hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (11) in einem Gehäuse (3), das einen Teil (10) der Leitung bildet und den Drucksensor (9) hält, drehbar gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus einem hohlen Endabschnitt eines zylindrischen Teils (17) besteht, das in dem Gehäuse (3) drehbar gelagert ist und einen Zwischenteil aufweist, der in einer mit dem Sensor (9) kommuniziernden Kammer (18) des Gehäuses abdichtend aufgenommen ist und in seiner Wand mindestens einen Durchtritt (23) aufweist, der mit dem hohlen Endabschnitt (11) kommuniziert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Teil (17) einen zweiten Endabschnitt (24) aufweist, der aus dem Gehäuse herausragt und mit einer Betätigungseinrichtung (26) versehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das konvergierende/divergierende Profil aus einem in dem Körper (3) montierten Einsatz besteht.

8. System zur Versorgung eines Luftfahrzeugpassagiers mit Atmungsgas, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung auf dem Sitz (7) des Passagiers montiert ist.

10. Verfahren zur Regelung des Drucks eines Gases, das einem Verbraucher (5) zugeführt wird, wobei das Verfahren ein Regelungsventil (8), das in einer Gaszufuhrleitung zwischen einer Gasquelle (1) und dem Verbraucher geschaltet ist, und einen Drucksensor (9) verwendet, der mit einer in die Leitung ragenden Druckanzapfung (12) in einem Punkt der Leitung stromab von dem Ventil verbunden ist und einer Steuerlogikschaltung (30) ein Drucksignal zuführt, die das Ventil betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren einen Schritt zur Orientierung der Druckanzapfung (12) in bezug auf den Gasstrom (F) in der Leitung aufweist, um den Druckabfall in dem Leitungsteil (4) zwischen der Druckanzapfung und dem Verbraucher (5) zu simulieren und somit den von dem Sensor (9) gelesenen Druck zu korrigieren.