DE69722521T2

DE69722521T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Druckregelung von einem belüfteten Raum

Info

Publication number: DE69722521T2
Application number: DE69722521T
Authority: DE
Inventors: Gille Mariaux; Alain Guinot; Gerard Mineaud; Pierre Andre; Yves Gervais
Original assignee: GEC Alsthom Transport SA
Current assignee: Alstom Transport SA
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1997-07-03
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2017-07-04
Also published as: JP4172602B2; KR100552869B1; JPH1071950A; FR2751733B1; FR2751733A1; EP0821204B1; CA2210369A1; ES2201253T3; DE69722521D1; EP0821204A1; KR980008947A; CA2210369C; US5984773A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen zur Regelung des Drucks in bewegten oder nichtbewegten Volumina, welche eine relative Dichtheit aufweisen und eine Lufterneuerung erfordern und erstreckt sich insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung des Innendrucks eines geschlossenen, belüfteten Raums, der Schwankungen des Außendrucks unterworfen ist.
Zur Erinnerung, der Ausdruck Regelung bezeichnet, dass die zu regelnde physikalische Größe bei einem vorbestimmten konstanten Wert gehalten wird.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auf zwei verschiedene sachliche Kategorien angewendet zu werden.
Eine erste Kategorie betrifft die Regelung des Innendrucks bei einem bewegten Fahrzeug, das Schwankungen der Außendruckabfolge, beispielsweise durch schnelle Änderungen seines aerodynamischen Felds oder Höhenänderungen, unterworfen ist.
Als Beispiel kann man die Hochgeschwindigkeitszüge nennen. Die Druckschrift EP-A-0 700 818 beschreibt ein System zum Schutz gegen den Überdruck in einem Zug.
In dieser ersten sachlichen Kategorie führen die Druckänderungen ohne Regelung zu einem körperlichen Unbehagen des Nutzers.
Eine zweite Kategorie betrifft in allgemeiner Weise jedes belüftete Volumen, das mit einem veränderlichen Außendruck in Verbindung ist.
In dem Fall eines Fahrzeugs oder eines Volumens, in welchen die Erneuerung der Innenluft durch Klimatisierung oder Belüftung mittels der Außenluft erfolgt, liegt der Innendruck nahe dein Außendruck.
Die äußeren Druckschwankungen werden wegen der Abmessungen der Querschnitte der Belüftungskreise beinahe sofort auf das Innere des Volumens übertragen. Die Leitkonstante der Übertragung von Druckschwankungen auf das Innere der klimatisierten oder belüfteten Fahrzeuge ist also aufgrund dieser Eigenschaften der Belüftungskreise oftmals klein.
Zum Beispiel ist bekannt, dass wenn ein in Luft bewegtes Fahrzeug in der Nähe eines Hindernisses vorbeifährt (Eingang eines Tunnels, Brücke, verschiedene Gegenstände in der Nähe des Verkehrswegs,...) oder beim Aneinandervorbeifahren eines anderen Fahrzeugs, eine Verformung der aerodynamischen Geschwindigkeitsfelder, welches das Fahrzeug mit sich führt, entsteht.
Es ergeben sich aus einem solches Phänomen schnelle Druckänderungen auf den Außenwänden des Fahrzeugs.
Dieser Effekt ist umso stärker ausgeprägt, je höher die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist, wobei die Drücke ungefähr proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit sind.
Insbesondere beim Eintritt der Hochgeschwindigkeitszuge in Tunnels oder Schneisen entstehen schnelle Druckänderungen auf der Außenwand der Fahrzeuge. Diese heftigen Änderungen pflanzen sich in dem durch den Tunnel oder die Schneise gebildeten geschlossenen Raum fort, und sind unter dem Begriff "Druckwellen" bekannt.
Andererseits werden diese Druckwellen, die sich in dem geschlossenen Außenraum fortpflanzen, an seinen Enden reflektiert und erzeugen hierdurch Umkehrdruckwellen, die genauso groß wie die direkten Wellen sind.
Diese Schwankungen übertragen sich hauptsächlich durch die Belüftungs- oder Klimatisierungskreise schnell in das Innere der Fahrzeuge und erzeugen bei den Reisenden ein beträchtliches Unbehagen.
Es ist normal, dass Druckschwankungen, die 2000 Pascal in weniger als einer Sekunde erreichen können, erlitten werden.
Die Erfindung kann gleichermaßen auf jedes Volumen, das durch einen Versorgungskreis und einen in Kontakt mit dem Außendruck befindlichen Luftabzugskreis belüftet ist, angewendet werden, ganz gleich ob dieses Volumen Lecks hat oder nicht.
Als Beispiel für die Verbindung des Volumens nach Außen, abgesehen von den zuvur definierten Kreisen, kann man Öffnungen, durchlässige Verbindungsstellen, nicht vollständig dichte Türen oder Fenster, WC-Abzugslöcher usw. nennen.
Die Schwankungen des Außendrucks übertragen sich im allgemeinen sehr schnell, fast sofort, durch die Lecks, jedoch vor allem durch die oft gegenüber diesen Schwankungen sehr durchlässigen Belüftungskreise in das Volumen.
Diese Druckschwankungen werden im allgemeinen nur wenig gedämpft und können der Ursprung eines körperlichen Unbehagens sein, wie es bei Hochgeschwindigkeitszugen der Fall ist.
In den betreffenden Einrichtungen, feste Volumina oder Fahrzeuge, ist es nicht denkbar, die Belüftungskreise bei äußeren Druckschwankungen für große Zeitspannen zu verschließen, da ein minimaler Umfang der Lufterneuerung gewährleistet werden muss.
Gleichermaßen ist es aus technischen Grunden nicht möglich, eine völlige Dichtheit zwischen dem Innern und dem Äußern des Volumens zu gewährleisten.
Ebenso ist eine aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Regelung des Innendrucka um einen Bezugswert herum, der ermöglicht, dass eine bestimmte Zahl von Kriterien für die Bequemlichkeit eines Nutzers berücksichtigt werden.
In der Praxis erzeugt eine schnelle Änderung des Drucks ein beträchtliches, sogar gefährliches, auditives Unbehagen, das zugleich mit dem zeitlichen Änderungsdrad des Drucks und dem Abstand zwischen dem Momentandruck und dem Bezugsdruck verbunden ist.
Um die Bequemlichkeit für den Nutzer zu gewährleisten, müssen diese beiden Werte, zeitlicher Änderungsgrad des Innendrucks und Abstand zwischen dem momentanen Innendruck und dem Bezugsdruck, unterhalb von definierten Werten bleiben.
Aus Gründen der Hygiene muss der Lufterneuerungsgrad optimal und immer so nah als möglich dem Nennlufterneuerungsgrad sein.
Ebenso ist eine aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Regelung des Innendrucks eines geschlossenen, belüfteten Volumens, das Schwankungen des Außendrucks unterworfen ist, die es ermöglicht den Volumendruck um einen Bezugsdruck herum beizubehalten, su dass der Absolutwert des Abstands zwischen dem Innendruck und dem Außendruck, und der zeitliche Änderungsgrad des Innendrucks unterhalb von durch die Bedingungen für die Bequemlichkeit festgelegten Grenzen bleiben.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zur Regelung des Innendrucks Pi eines geschlossennen, belüfteten Volumens, das Schwankungen des Außendrucks Pe unterworfen ist, durch die Merkmale von Anspruch 1 gekennzeichnet.
Die Vorrichtung zur Regelung gemäß der Erfindung ist so ausgeführt, dass zwei Kompensationskreise die herkömmlichen Belüftungskreise zur Versorgung und Extreiktion ersetzen oder dass ein Kompensationskreis parallel mit jedem der herkömmlichen Belüftungskreise zur Versorgung und Extraktion verbunden ist.
In dem letzteren Fall erfolgt die Betätigung der Kompensationskreise und das Verschließen der herkömmlichen Versorgungskreise gleichzeitig.
Die Regeiungsvorrichtung der Erfindung genügt gleichermaßen den folgenden Merkmalen:

– die Kompensationskreise umfassen einen Ventilator mit spezifischen Eigenschaften und ein Organ zur Kontrolle des Momentandurchsatzes,
– die Regelungsvorrichtung umfasst ein Regelungsszstem, welches das Signal nutzt, das von einem Druckaufnehmer stammt und das Steuersignal erstellen soll, welches an die Steuerorgane geliefert wird, die die Organe zur Kontrolle der Momentandurchsätze in Echtzeit steuern.
– die Regelungsvorrichtung umfasst einen dynamischen Aufnehmer des statischen Drucks, der sich in dem Volumen befindet.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren zur Regelung des Innendrucks Pi eines geschlussenen, belüfteten Volumens, das Schwankungen des Außendrucks Pe unterworfen ist, durch die Merkmale von Anspruch 5 definiert.
Unter anderem:

– wenn der Druck Pi in einem Volumen unter einen Bezugsdruck Pref fällt, führt ein Innendruckaufnehmer einem Regelungssystem eine Information zu, das schnell und in bemessener Weise auf den Verschluss eines Luftabzugskreises wirkt, um den zugehörigen durchsatz q₂ zurückgehen zu lassen, während der Versurgungskreis offen bleibt, so dass der Unterschied zwischen den durchsätzen zur Luftversorgung q₁ und zum Luftahzug q₂ den Leckdurchsatz q₁ rechnerisch ausgleicht und den Druck P₁ auf einem konstanten Wert, nahe dem Bezugsdruck Pref oder Solldruck Pc hält.
– in dem Fall, wo der Druck Pi in dem Volumen den Bezugsdruck Pref übersteigt, steuert das Regelungssystem das teilweise und bemessene Verschließen eines Luftversorgungskreises, während der Abzugskreis offen bleibt,
– wenn der momentane Innendruck Pi dem Bezugsdruck Pref gleich ist, bleiben die beiden Kreise zur Versorgung und zum Abzug offen.

Das Regelungsverfahren der Erfindung genügt wenigstens einem der folgenden Merkmale:

– die Regelung des Drucks Pi im Innern des Volumens um einen konstanten Wert herum erfordert, dass in jedem Moment der in das Volumen eintretende Gesamtluftdurchsatz und der aus diesem Volumen austretende Gesamtluftdurchsatz, Lecks eingeschlossen, gleich oder benachbart sind, wobei, wenn ein Druckunterschied zwischen dem Innern Pi und dem Äußern Pe eine durchsatzerhöhung in einem der Kompensationskreise und eine Virringerung in dem anderen hervorruft, die Gleichheit der eintretenden und austretenden Durchsätze, Lecks eingeschlossen, erzielt wird, indem der durchsatz in dem Kreis, dessen Durchsatz unter dem Einfluss des Druckunterschieds zunimmt, durch dessen kontrolliertes Verschließen vermindert wird, bis die Summe aus diesem durchsatz und jenem der Lecks den Durchsatz in dem anderen Kreis ausgleicht, welcher Kreis vollständig offen bleibt, wobei sein durchsatz unter dem Einfluss des Druckunterschieds zu einer Verringerung neigt und der durchsatz in diesem Kreis dem Lufterneuerungsdurchsatz des Volumens entspricht,
– wenn die Amplitude der Schwankungen des Außendrucks den normalen Einsatzinaximalwert übersteigt, werden die beiden Kompensationskreise vollständig, geschlossen, um die Schwankungen des Innendrucks im Maximum zu begrenzen,
– der normale Einsatzmaximalwert entspricht dem maximalen Druck, der durch die Ventilatoren erzeugt werden kann.

Erfindungsgemäß ist das Regelungsverfahren so ausgebildet, dass wenn die Kompensationskreise nicht tätig sind, die Organe zur Kontrolle der Durchsätze die Kreise vollständig verschließen, während die Klappen offen sind, und die Lufterneuerung des Volumens durch die herkömmlichen Kreise zur Speisung und Abzug von Luft sichergestellt wird, und dass, wenn die Kompensationskreise tätig sind, die herkömmlichen Belüftungskreise durch die Klappen mit zwei Positionen verschlossen werden.
Das Regelungsverfahren ist derart ausgebildet, dass der Innendruck Pi in einem gegebenen Moment mittels eines die Speicherung ermöglichenden Systems gespeichert wird, wobei der gespeicherte Druck dann als Bezugsinnendruck Pref genommen wird, der Speicherbefehl entweder von äußerer Herkunft ist oder durch das Regelungssystem erzeugt wird.
Das Regelungssystem kontrolliert den Verlauf des Innendrucks Pi gegenüber dem Bezugsdruck Pref, wobei in dem Fall, wo ein Abstand zwischen den beiden Drücken Pi und Pref auftritt, ein durch die Bedingungen der Bequemlichkeit festgelegter Änderungsgrad berücksichtigt wird.
Das Regelungsverfahren ist derart ausgebildet, dass die Änderung der Durchsätze in den Kompensationskreisen durch Verdrängerpumpen erhalten werden kann, deren Drehgeschwindigkeit in jedem Moment durch ein Regelungssystem eingestellt wird.
Ein Vorteil der Regelungsvorrichtung der Erfindung liegt darin, dass sie die Lufterneuerung des Volumens mit einem Grad gewährleistet, der nahe oder gleich dem Nenngrad sein kann.
Weitere Aufgabe, Merkmale und Vorteile der Erfindiung ergeben sieh aus dem Studium der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform dir Regelungsvorrichtung und der Varianten, wobei die Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen erfolgt, in denen:
die 1 das Hauptschema der Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt,
die 2 und 3 die jeweilige Funktion im Dauer-
oder Zeitmodus der Kompensationskreise der Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulichen.
Die vorliegende Erfindung liegt darin, den Druck Pi in dem Volumen 1 auf einer Höhe zu halten, die dem gespeicherten Bezugswert so nah als möglich ist, was auch immer dir Außendruck Pe ist, unter Berucksichtigung der Lecks 2, und wobei eine Lufterneuerung in dem Volumen 1 gewährleistet ist.
Die Regelungsvorrichtung der Erfindung ist unabhängig in dem Sinne, dass sie keine vorausschauenden Informationen bezüglich einer möglichen Momentanschwankung des Außendrucks empfängt, ebenso, dass sie unabhängig von der Art und Weise wirkt, wie das physikalische Phänomen der Schwankung des Außendrucks verläuft. Ihre Funktiun hängt nur von den Momentaninformationen bezüglich des Innendrucks ab, die gegebenenfalls durch Informationen über den Außendruck, oder eines mit diesen Drucken verbundenen physikalischen Phänomens, beispielsweise die Momentandurchsätze q₁, q₂, vervollsändigt werden.
Das Hauptprinzip der Regelungsvorrichtung der Erfindung besteht darin, die Durchsätze zur Speisung q₁ und zum Abzug q₂ von Luft in Echtzeit so einzustellen, dass dir Unterschied zwischen den beiden den Leckdurchsatz q₁ rechnerisch ausgleicht und somit den Druck Pi in dein Volumen 1 auf einer konstanten Höhe hält.
Wie man im folgenden bei bestimmten Bedingungen sehen kann, ermöglicht die Lösung gemäß der Erfindung in einem ausreichenden Umfang die Lufterneuerung. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind die herkömmmlichen Belüftungskreise, Kreise zur Speisung 3 und zum Abzug 4, welche in den Figuren 2 und 3 dargestellt sind, durch zwei Kompensationskreise 5, 6 ersetzt, wie in der Figuren 1 dargestellt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die herkömmlichen Beluftungskreise, Kreise zur Speisung 3 und zum Abziehen 4, parallel mit den Kompensationskreisen 5, 6 verbunden, wie in den 2 und 3 dargestellt ist.
Die herkömmlichen Beluftungskreise setzen sich beispielsweise aus Klappen mit zwei Positionen 7 und einem Speisungsventilator 8 bzw. einem Abzugsventilator 9 zusammmen.
Die Ausgleichskreise 5, 6 ermöglichen einen durchsatz zur Lufterneuerung sicherzustellen.
Die Ausgleichskreise 5, 6 sind insbesondere mit Ventilatoren mit spizifischen Eigenschaften 10 und einem Kontrollorgan 11 der Momentandurchsätze, beispielsweise durch Momentanveränderung der Geometrie des Kreises mithilfe von Ventilen, ausgerüstet.
Die eigentliche Kontrollvorrichtung ist aus wenigstens vier Elementen gebildet, welche sind:

– ein System zur Speicherung 16 des Werts des Innendrucks, der als Bezugsdruck gewählt wird,
– ein System zur Druckmessung 13, welches die Messung des Innendrucks und die Erfassung der Druckschwankungen ermöglicht,
– ein Regelungssystem 12, welches das von einem Druckaufnehmer 13 stammende Signal verwendet und das Steuersignal erstellen soll, das den Steuerorganen 14, 15 zugeführt wird, welche die Kontrollorgane 11 der Momentandurchsätze in Echtzeit steuern,
– die beiden Steuerorgane 14, 15, beispielsweise Wirkglieder, werden in der Stellung geregelt und von dem von dem Regelungssystem 12 zugeführten Steuersignal gesteuert.

Die Vorrichtung umfasst also einen dynamischen aufnehmer 13 des statischen Drucks, der sich in dem Volumen 1 befindet, wobei er ein Momentansignal dem Regelungssystem 12 zuführt.
Unter Berücksichtigung des Verlaufs des Innendrucks in Bezug auf den Bezugsdruck Pref, erstellt das Regelungssystem 12 die den Steuerorganen 14, 15 zugeführte Steuerung, welche die Regelung der durchsätze in den Kreisen 5, 6 ermöglicht.
Die Messung des Drucks Pi in dem Volumen ist unerlässlich, wobei man zum Frhöhen der Kompensationsgeschwindigkeit gleichermaßen einen äußeren aufnehmer hinzufügen kann, der den Steuerorganen 14, 15 ermöglicht, ihre Tätigkeit im Hinblick auf Störungen aufgrund von Schwankungen des Außendrucks Pe vorwegzunehmen.
Wenn der Druck Pi in dem Volumen 1 unter den Bezugsdruck Pref fallt, führt der innere Druckaufnehmer 13 dem Regelungssystem 12 eine Information zu, der gegebenenfalls eine andere Information hinzugefügt werden kann, welches schnell und in bemessener Weise auf den Verschluss des Luftabzugskreises 6 wirkt, um den zugehörigen durchsatz q₂, abfallen _zu lassen.
Der Unterschied zwischen den durchsätzen zur Speisung q₁ und zum Abzug q₂ von Luft gleicht somit den Leckdurchsatz q₁, rechnerisch aus und hält auf diese Weise den Bezugsdruck auf einer konstanten Höhe oder nahe dem Bezugsdruck Pref oder Solldruck Pc.
In dein Fall, wo der Druck Pi in dem Volumen 1 den Bezugsdruck Pref übersteigt, steuert das Regelungssystem 12 das teilweise und bemessene Verschließen des Luftspeisungskreises 5, während der Abzugskreis 6 offen bleibt.
Wenn der Momentaninnendruck Pi dem Bezugsdruck Pref gleich ist, bleiben die beiden Kreise zur Speisung 5 und zum Abzug 6 offen.
Die Regelung des Drucks Pi im Innern des Volumens 1 um einen konstanten Wert herum erforden, dass der in jedem Moment in das Volumen einretende Luftgesamtdurchsatz und der aus diesem Volumen austretende Luftgesamtdurchsatz. Lecks eingeschlossen, gleich oder benachbart sind.
Ein Druckunterschied zwischen dem Innern Pi und dem Äußern Pe bewirkt eine Durchsatzerhöhung in einem der Ausgleichskreise 5, 6 und eine Verringerung in dem anderen 6, 5, sowie einen Leckdurchsatz q_f.
Die Gleichheit der eintretenden und austretenden, hier sind die Lecks umfasst. Durchsätze wird erhalten, indem der Durchsatz in dem Kreis, dessen durchsatz unter der Einwirkung des Druckunterschieds zunimmt, durch dessen kontrolliertes Verschließen vermindert wird, bi_s die Summe aus diesem durchsatz und jenem der Lecks dein durchsatz in dem anderen Kreis gleich ist.
Der letztere Kreis bleibt vollständig offen und sein durchsatz neigt dazu unter der Einwirkung des Druckunterschieds abzunehmen, wobei der Wert der durchsatzänderung eine Funktion des Durchsatz-Druck-Verhaltens des Ventilators mit spezifischen Eigenschaften 10 ist.
Der Durchsatz in dem vollständig offen gebliebenen Kreis enrspricht dem Durchsatz der Lufterneuerung in dem Volumen.
In dem Umfang, wie das durchsatz-Druck-Verhalten der verwendeten Ventilatoren so ist, dass einerseits der durchsatz, den sie erzeugen, nur wenig von den Druckbedingingen stromaufwärts und stromabwärts abhängt, andererseits die Größe der Lecks des Volumens und der Schwankungen des Außendrucks unterhalb der durch die Ventilatoren zugelassenen Werte bleiben, verringert sich der Durchsatz in dem vollständig offen gebliebenen Kreis nur wenig.
Andererseits ist die Verminderung des durchsatzes in dem kontrollierten Kreis gering.
So bleibt die Lufterneuerung in dem Volumen immer nahe ihrem Nenngrad.
Umgekehrt, wenn die Eigenschaften der Ventilatoren so sind, dass in dem offen gebliebenen Kreis der Luftdurchsatz in beträchtlicher Weise abnimmt, insbesondere bei Maximalschwankungen des Außendrucks, ist der durchsatz der Lufterneuerung in dem gleichen Maße verringert.
Wenn die Amplitude der Schwankungen des Außendrucks atisnahmsweise den Maximalwert des normalen Einsatzes erreicht oder übersteigt, das heißt der Maximaldruck, der durch die Ventilatoren erzeugt werden kann, werden die beiden Ausgleichskreise vullständig geschlossen, um so die Schwankungen des Innendrucks im Maximum zu begrenzen.
Jeder Ausgleichskreis umfasst einen Ventilator, dessen Arbeitspunkt (Nenndurchsatz) durch den Druckverlust des zugehörigen Durchsatzes festgelegt ist.
Jeder dieser Kreise ist mit einem Organ zur Regelung des Durchsatzes (Ventil. Klappe....) ausgestattet, das durch ein Wirkglied (Druckzylinder, Elektromotor...) betätigt wird dessen Lage geregelt ist. Einer dieser Kreise ist für die Luftspeisung vorgesehen, während der andere für ihren Abzug vorgesehen ist.
Die Vorrichtung zur Regelung des Drucks in dem Volumen, die digital oder analog sein kann, erstellt ein Steuersignal für diese Wirkglieder auf der Grundlage des (oder der) von dein in dem Volumen befindlichen Druckaufnehmer und gegebenenfalls durch zusätzliche aufnehmer zugeführten Drucksignals(e).
Andererseits schließt die Erfindung ein mechanisches oder elektrisches System ein, das ermöglicht den Bezugsdruck zu speichern.
Dieses System besteht zum Beispiel aus einem dichten Volumen. das in dauerhaftem Kontakt mit dein Bezugspunkt des Aufnehmers für den relativen Innendruck ist.
Dieses Volumen wird punktuell mittels eines Elektroventils in Kontakz mit dem Außendruck gebracht um den Druck zu speichern, beispielsweise am Eingang der Tunnels.
Die Regelungsvorrichtung kann entweder parallel zu den herkömmlichen Belüftungskreisen eingebaut werden, oder ihrerseits die Funktion dieser herkömmlichen Belüftungskreisen gewährleisten.
Mehrere Varianten der Erfindung sind möglich, wobei sich die folgende Beschreibung auf diese Varianten erstreckt.
Bezüglich des Einbaus der Aufnehmer:
Die Grundversion der Vorrichtung umfasst nur einen einzigen Druckaufnehmer, der sich in dem Volumen befindet, dessen Vorhandensein unerlässlich ist, da er die zu regelnde Größe misst.
Es ist nichtsdestotrotz möglich, zusätzliche Aufnehmer hinzuzufügen, wie einen Aufnehmer, der den Außendruck misst.
Diese Messung liefert ein Signal, das bei Verwendung durch das Regelungssystem ermöglichen kann, die Leistungen der Vorrichtung zu erhöhen, indem auf die Tätigkeit der Organe zur Regelung des durchsatzes vorgegriffen wird. Gleichermaßen sei festiestellt, dass das von dem Regelungssystem verwendete Signal anhand der Momentanmessung, jeder physikalischen Größe, die mit den Schwankungen des Außendrucks verbunden ist (Momentandurchsatz oder Momentangeschwindigkeit der Luft in den Kreisen...), erhalten werden kann.
Bezuglich der Funktion der Ausgleichskreise:
Die Ausgleichskreise können in Dauer- oder Zeitbetrieb sein.
Wenn die äußeren Druckschwankungen gelegentlich auftreten, ist es bevorzugt, die Ausgleichskreise zeitweilig auf die bestehenden Kreise zu schalten, wie es die 2 und 3 zeigen.
Ein Vorteil dieser Variante ist eine Energieeinsparung, indem die Ausgleichskreise nur während der Zeitabschnitte versorgt werden, in denen die Druckschwankungen auftreten können.
Zwei Ventile mit zwei Positionen ermöglichen die Schaltung durchzuführen.
Bezüglich der Organe zur Regelung des durchsatzes:
Die Regelung des durchsatzes in den Ausgleichskreisen erfordert von vorneherein zwei verschiedene Ventile.
Gleichwohl ist in dem Umfang, wie die Kontrolle alternativ in einem oder dem anderen der Kreise durchgeführt werden soll (wenigstens einer der beiden Kreise ist offen), es möglich ein einzelnes Zweiwegeventil zu verwenden.
Ein solches Zweiwegeventil wird beispielsweise durch einen Zylinder, der mit in einer Zylinderschale drehversetzten Langlöchern ausgestattet ist, oder mit zwei Ebenen, die mir gegeneinander versetzten Langlöchern versehen sind (Querschneiderszstem), oder aber mithilfe eines Querschnittsteils, das in einer (oder den) Öffnung(en) mit konstanten Querschnitt in der Verschiebung veränderlich ist, gebildet.
Wenn es aus technischen Grunden schwierig erscheint die beiden Kreise in der Nähe zu vereinigen oder ein solches Ventil herzustellen, ist es immer noch möglich, die Anweisungen alternativ auf das eine oder das andere der Wirkglieder anzuwenden, wo sie Signalen mir entgegengesetzten Vorzeichen folgen.
Andererseits, um die Stabilität des Systems zur Regelung des Drucks zu gewährleisten, ist es günstig die Ventile so zu stauen, dass der Verlauf des Druckverlusts, den sie als Funktion ihrer Position verursachen, möglichst linear ist, wobei die Verläufe bezuglich der herkömmlichen Ventile oft vom exponentiellen Typ sind und zu beträchtlichen Belastungen der sie steuernden Wirkglieder und zu einer Verringerung der Leistungen des Systems führen.
Bezuglich der Anordnung der Motorlüfter:
Um das von den Ventilatoren eingenommene Vulumen zu begrenzen, besteht eine Variante darin, die beiden Ventilatoren durch einen einzigen Motor zu betätigen, indem sie auf jedem Ende der Welle des Motors befestigt werden.
Bezuglich der Regelung des zeitlichen Druckschwankungsgrads:
Wenn sich der Außendruck ändert zwischen dem Moment, in dem die Regelung beginnt und dem Moment in dein sie aufhören soll (beispielsweise aufgrund eines Niveauunterschieds. dem ein Fahrzeug im Tunnel ausgesetzt ist), ist es möglich, das Stoppen des Systems zu bewirken. indem eine Verschiebung des Sulldrucks bewirkt wird, um den zeitlichen Änderungsgrad des Drucks in dein Volumen zu kontrollieren.
Bezüglich der Änderung des durchsatzes in den Kreisen:
Ein anderes Mittel zum Erhalten der Änderung der Luftdurchsätze zur Speisung und zum Abzug besteht darin, auf die Drehgeschwindigkeit der Motorventilatoren zu wirken, indem die elektrische Versorgung der Motoren, beispielsweise durch eine Versorgung mit Wechselstrom mit veränderlicher Spannung und Frequenz, modifiziert wird.
Bezüglich der Erzeugung von Luftdurchsätzen:
Die Luftdurchsätze können durch Verdrängerpumpen oder -kompressoren gewährleistet werden. Die Modulation des durchsatzes mit diesem Gerätetyp ist in der Praxis nur durch Einwirken auf die Drehgeschwindigkeit möglich.
Bezüglich der Steuerung der Inbetriebnahme oder des Stoppens:
Die Inbetriebnahme oder das Stoppen des Kontrollsystems des Innendrucks wird, im einfachsten Fall, durch ein äußeres Signal gesteuert.
Als Variante kann das System unabhängig sein, das heißt, dass die Speicherung des Bezugsdrucks und die Betätigung des Systems durch die Erfassung einer inneren oder äußeren Druckschwankung, mittels der Verarbeitung des Signals des oder der Druckaufnehmer, gesteuert sind.
Das Stoppen des Systems kann durch die Erfassung der Abwesenheit von äußeren und inneren Druckschwankungen, oder aber durch jedes andere zuverlässige Kriterium, gesteuert werden.
Die Druckregelungsvorrichtung der Erfindung kann ein System zur Speicherung des Innendrucks in einem gegebenen Moment, welcher Druck dann als Bezugsdruck genommen wird, umfassen.
Die Druckregelungsvorrichtung der Erfindung kann gleichermaßen ermöglichen, dass im Falle einer Höhenänderung der Innendruck mit dem Außendruck wieder ins Gleicheren ficht kommt, wobei ein durch die Bedingungen für die Bequem1ichkeit festgelegter zeitlicher Änderitngsgrad berücksichtigt wird.
Die erfindungsgemäße Regelungsvorrichtung des Innendrucks Pi eines geschlossenen, ## Volumens, das Schwankungen des Außendrucks Pe unterworfen ist, ist besonders geeignet für den Schienenverkehr, welcher Tunnel quert oder in der Nähe von Hindernissen vorbeifährt.
Die Inbetriebnahme und das Stoppen der Regelungsvorrichtung der Erfindung kann durch feste Einrichtungen gesteuert werden, die Informationen über den Eintritt und Austritt in Tunnels liefern.
Die Regelung des Innendrucks der Fahrzeuge erfolgt während der gesamten Dauer der Tunnels in Bezug auf den Solldruck, der am Eingang der Tunnels gespeichert wird.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass nur ein einziger Druckaufnehmer erforderlich ist, der sich in dein Volumen des Fahrzeugs befindet.
Wenn aufgrund eines Höhenunterschieds der Außendruck von dem Innendruck verschieden ist, ist es möglich das Stoppen des Systems zu bewirken, indem ein Verschieben des Solls in kontrollierter Weise erfolgt, um den zeitlichen Anderungsgrad des Drucks in dem Fahrzeug zu begrenzen.
Um das Vorhergehende zu vervollständigen, das erfindungsgemäße Regelungsverfahren ist so ausgebildet, dass wenn die Ausgleichskreise (5, 6) nicht tätig sind, die Kontrollorgane der durchsätze (11) die Kreise vollständig verschließen, während die Klappen (7) offen sind, und die Lufterneuerung des Volumens (1) durch die herkömmlichen Kreise zur Speisung (3) und zum Abzug (4) von Luft sichergestellt wird, und dass, wenn die Ausgleichskreise (5, 6) tätig sind, die herkömmlichen Beluftungskreise (3, 4) durch die Klappen mit zwei Positionen (7) verschlossen werden.
Vorzugsweise wird der Innendruck Pi in einem gegebenen Moment mittels eines dir Speicherung ermöglichenden Systems gespeichert, wobei der gespeicherte Druck dann als Bezugsinnendruck Pref gewählt wird, der Speicherbefehl entweder von äußerer Herkunft ist oder durch das Regelungssystem (12) erzeugt wird.
Das Regelungssystem (12) kontrolliert in dem Fall, wo ein Abstand zwischen den beiden Drücken Pi und Pref auftritt, den Verlauf des Innendrucks Pi gegenüber dem Bezugsdruck Pref unter Berücksichtigung eines durch die Bedingungen für die Bequemlichkeit festgelegten Schwankungsgrads.
Das erfindungsgemäße Regelungsverfahren ist so ausgebildet. dass die Änderung der Durchsätze in den Ausgleichskreisen durch Verdrängerpumpen erhalten werden kann, deren Drehgeschwindigkeit in jedem Moment durch ein Regetungssystem (12) eingestellt wird.
Der Durchsatz der Verdrängerpumpen ist praktisch unempundlich auf den Druckunterschied zwischen dem Innern Pi und dem Äußern Pe, wobei der Unterschied der durchsätze zwischen der Luftspeisungspumpe und der Luftabzugspumpe nur den Leckdurchsatz q₁ rechnerisch ausgleichen soll.

Claims

Vorrichtung zur Regelung des Innendrucks Pi eines geschlossenen, belüfteten Volumens (1), das Schwankungen des Außendrucks Pe unterwurfen ist und Lecks aufweisen kann, die einen Leckdurchsatz q₁ bewirken- der einen zusätzlichen Luftaustausch zwischen dem Volumen (1) und dem Äußeren gewährleistet, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: – einen Aufnehmer (13) zur Messung des Innendrucks Pi, wobei das Volumen (1) mit diesem Aufnehmer (13) ausgerüstet ist: – ein Regelungssystem (12); – ein Speicherungssystem (16), das den Wert des Innendrucks Pi in einem gegebenen Moment durch einen Speicherbefehl, der entweder von äußerer Herkunft ist oder durch das Regelungsszstem (12) erzeugt wird, speichert, wobei der gespeicherte Druck in diesem Moment als Bezugsdruck Pref gewählt wird; – wenigstens zwei Ausgleichskreise (5, 6) mit jeweils einem Ventilator und einem Kontrollorgan (11) des Momentandurchsatzes, die in Reihe angeordnet sind, wobei die beiden Ausgleichskreise (5, 6) jeweils ermöglichen in Echtzeit einen Luftspeisungsdurchsatz q₁ und Luftabzugsdurchsatz q₂ in dem geschlossenen Volumren (1) einzustellen: – das Regelungssystem (12) nutzt das vom Druckaufnehmer (13) stammende Signal um das Steuersignal zu erstellen. das Steuerorganen (14, 15) zugeführt wird, welche die Kontrollorgane (11) der Momentandurchsätze in Echtzeit steuern, derart, dass der Unterschied zwischen dem Speisungsdurchsatz q₁ und dem Abzugsdurchsatz q₂ den Leckdurchsatz q₁, rechnerisch ausgleicht und den Innendruck Pi in dem Volumen (1) auf einer konstanten Höhe nahe dem Bezugsdruck Pref hält.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ausgleichskreise (5, 6) die herkömmlichen Kreise zur Speisung (3) und zum Abzug (4) ersetzen.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass ein Ausgleichskreis (5, 6) mit jedem der herkömmlichen Belüttungskreise zur Speisung (3) und zum Abzug (4) parallel verbunden ist.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet. dass die Betätigung der Ausgleichskreise und das Verschließen der Speisungskreise gleichzeitig erfolgt.
Verfahren zur Regelung des Innendrucks Pi eines geschlossenen, belüfteten Volumens (1), das Schwankungen des Außendrucks Pe unterwurfen ist, dadurch gekennzeichnet. dass es die folgenden Schritte umfasst: – Speicherung in einem gegebenen Moment des Innendrucks Pi mitiels eines Speichersystems (16), wobei der in diesem gegebenen Moment gespeicherte Druck als Bezugsinnendruck Pref genommen wird, der Speicherbefehl entweder von äußerer Herkunft ist oder durch ein Regeiungsszstem (12) erzeugt wird; – wenn der Druck Pi in dein Volumen (1) unter den Bezugsdruck Pref fällt, führt ein Innendruckaufnehmer (13) einem Regelungssystem (12) eine Information zu, welches schnell und in bemessener Weise auf den Verschluss eines Abzugskreises (6) wirkt, um den zugehörigen durchsatz q₂ abfallen zu lassen, während der Speisungskreis (5) offen bleibt, so dass der Unterschied zwischen den Durchsätzen zur Speisung q₁, und zum Abzug q₂ von Luft den Leckdurchsatz q₁ rechnerisch ausgleicht, und den Druck Pi auf einer konstanten Höhe und nahe dem Bezugsdruck Pref hält, – in dem Fall, wo der Druck Pi in dein Volumen (1) den Bezugsdruck Pref übersteigt, steuert das Regelungssystem (12) das teilweise und bemessene Verschließen eines Luftspeisungskreises (5), während der Abzugskreis (6) offen bleibt, – wenn der Momentaninnendruck Pi dem Bezugsdruck Pref gleich ist, bleiben die beiden Kreise zur Speisung (5) und zum Abzug (6) offen.
Regelungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet. dass die Befehle zur Speicherung des Innendrucks Pi als Bezugsinnendruck Pref durch ein äußeres Signal erfolgen, das von festen Einrichtungen geliefert wird.
Regelungsverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Amplitude der Schwankungen des Außendrucks den normalen Gebrauchsmatimalwert übersteigt, die beiden Ausgleichskreise vollständig geschlossen werden, um die Schwankungen des Innendrucks im Maximum zu begrenzen.
Regelungsverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Ausgleichskreise (5, 6) nicht tätig sind, die Kontrollorgane der Durchsätze (11) die Kreise vollständig verschließen, während die Klappen (7) offen sind. und die Lufterneuerung des Volumens (1) durch die herkömmlichen kreise zur Speisung (3) und zum Abzug (4) von Luft sichergestellt wird, und dass, wenn die Ausgleichskreise (5, 6) tätig sind, die herkömmlichen Beluftungskreise (3, 4) durch dir Klappen mit zwei Positionen (7) verschlossen werden.
Regelungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet. dass das Regelungssystem (12) in dem Fall, wo ein Abstand zwischen den Neiden Drücken Pi und Pref auftritt, den Verlauf des Innendrucks Pi gegenüber dem Bezugsdruck Pref unter Berucksichtigung eines durch die Bedingungen für die Bequemlichkeit festgelegten Schwankungsgrads kontrolliert.
Regelungsverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der durchsätze in den Ausgleichskreisen durch Verdrängerpumpen erhalten werden kann, deren Drehgeschwindigkeit in jedem Moment durch ein Regelungssystem (12) eingestellt wird.