DE1673538C - Druckregeleinrichtung fur einen druckaufgeladenen Raum - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckregeleinrichtung für einen druckaufgeladenen Raum, welcher eine Strömungsverstärkervorrichtung mit mindestens einer Verstärkerstufe enthält, welche Steuerdüsen zum Steuern der Strömungsrichtung eines Strömungsmediums von einer Kraftdüse zu Auslaßkanälen aufweist.

Die bekannten Druckregeleinrichtungen dieser Art dienten lediglich zur Steuerung einer einzigen Größe, und zwar der Maschinengeschwindigkeit. Irgendwelche Hinweise auf die Regelung des Druckes von druckaufgeladenen Räumen wie beispielsweise Flugzeugkabinen sind aus dieser Anwendung nicht zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer einzigen Verstärkerstufe drei wichtige Größen für druckaufgeladene Räume, insbesondere Flugzeugkabinen, und zwar die Druckänderungsgeschwindigkeit. den absoluten Druck und den Differentialdruck zu regeln, UTi eine direkte Kontrolle zu erreichen, welche keinen Druckschwankungen, nachteiligen Schwingungen oder Signalverzögerungen unterliegt. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Strömungsverstärkervorrichtung innerhalb einer einzigen Verstärkerstufe eine Vorrichtung zum Abfühlen von absolutem brück und Erzeugen eines diesen absoluten Druck darstellenden Signals, eine Vorrichtung zum Abfühler. der Druckänderungsgeschwindigkeit und Erzeugen eines die Änderungsgeschwindigkeit darstellenden Signals und eine Vorrichtung zum Abfühlen des Differentialdruckes zwischen Raum und Umgebung aufweist.

Es sind Druckregelungseinrichtungen bekannt, welche einen Absolutdruckfühler, einen Druckänderungsgeschwindigkeitsfühler und einen Differentialdruckfühler mit einem einzigen einstufigen Verstärker enthalten. Diese Fühler arbeiten aber nicht mit einem Druckmittel, sondern mit mechanischen Mitteln, welche gegenüber Schwingungen und Schwerkraftbelastungen empfindlich sind und keine genaue Druckregelung zulassen.

In der einzigen Zeichnung ist schematisch eine Druckregeleinrichtung für eine druckaufgeladene Flugzeugkabine dargestellt.

Eine Druckquelle, im vorliegenden Fall eine Leitung 10 von einem Flugzeugmotor 11, führt Luft unter Druck durch eine Anordnung 13 zur Herstellung bestimmter Verhältnisse einer Kabine oder einem abgeteilten Raum 14 des Flugzeuges zu. Ein Ausströmventil 16 steuert den Auslaß von Luft aus dem ⁷IaUm 14 zur Umgebung 17 um den Raum herum. Das Auslaßventil 16 besteht aus einem pneumatisch betätigten Ventil unter der Steuerung einer Strömungsmittelverstärkeranordnang innerhalb des Raumes.

Eine von der Motorleitung 10 abzweigende Leitung 18 führt Luft unter Druck durch einen Filter 19 und ein Reduzierventil 20 zu einem Verteiler 21, welcher eine Strömungsmittelkraftversorgung für die Verstärkeranordnung bildet. Ein Überströmventil 22 vermeidet übermäßigen Druck innerhalb des Verteilers 21.

In dem Verstärker sind vier voll entlüftete Strahlablenkungs-Strömungsmitic!vcrstärker23, 24, 25 und 26 enthalten, von denen jeder eine Kraftdüse 27, 28 und 29, 30 hat, welche durch Abzweigleitungen von dem Verteiler über einstellbare Drosselstellen 31, 32, 33 und 34 versorgt werden.

Bei dem Strömungsmittelverstärker 23 sind vier Steuerdüsen 35, 36, 37 und 38 vorgesehen, aus denen ein Strömungsmittel herausströmt, welches mit einem aus der Kraftdüse 27 austretenden Strömungsmittel zusammenwirkt. Die resultierende Wirkung der Strömungsmittel aus den Steuerdüsen besteht darin, das Strömungsmittel von der Kraftdüse 27 stärker in den einen oder anderen der Auslaßkanäle 39 und 40 des Verstärkers zu richten, oder zwischen den beiden Auslaßkanälen verteilt zu werden. Jede überschüssige Luft oder zwischen den Kanälen austretende Luft wird zu der Kabine 14 entlüftet.

Die beiden einander entgegengerichteten Steuerdüsen 35 und 37 in dem Verstärker 23 erzeugen eine auf absoluten Druck bezogene Wirkung auf die Kraftdüse. Diese Düsen 35 und 37 werden durch einstellbare Drosselstcllen 41 und 42 von den von derZufüh-

rungsleitung zu der Kraftdüse 27 abgezweigten Leitungen versorgt. Die Steuerdüseii JS und 37 könnten durch Drosselstellen unmittelbar von dem Verteiler 21 versorgt werden, aber eine Druckherabsetzung in /wo Stufen durch die Drosselstelle 31 und dann durch 41 und 42 ist für die erforderlichen, verhältnismäßig niedrige:: Steuerdrücke mehr geeignet. Die Düse 35 wiru durch die einstellbare Drosselstelle 41 versorgt und v.irkt als eine Vorspannung auf den Kraftstrahl, wi-hr^nd die Zuleitung der durch die Drosselstelle 42 vei-.Mgten Steuerdüse 37 eine Abzweigleitung enthält. wckh- die Zuführung des Druckmittels zu derSteuerd'iS' 37 durch Abzapfen durch eine Düse 43 in die Kai-\:vi entsprechend der Lage einer abgedichteten D'^idose 44 eines Absolutdruckfühlers 83 verände; Die Druckdose wird durch eine Schraube 45 zur .V ^! aiii eines absoluten Druckes eingestellt, der auf dii Druckdose 44 einwirkende Kabinendruck öffnet nc! ■ ichließt dann die Düse 43, je ..achdem, ob der KiV'inendruck über oder unter dem ausgewählten Dr ick liegt. Der Druck an der Steuerdüse 37 wird somi· im Verhältnis zu dem absoluten Druck in der Kabire i4 geändert.

Die beiden anderen einander gegenüberliegenden Stiuerdüsen 36 und 38 in dem Verstärker 23 erzeugen eine der Kabinendruckänderungsgeschwindigkeit entspiechende Wirkung auf den Kraftstrahl. Die Düsen 36 und 38 werden ähnlich den absoluten Steuerdüsen 35 und 37 durch einstellbare Drosselstellen 46 und 47 vim Leitungen versorgt, welche von der Zuführungs-Ie iung zu der Kraftdüse 27 abzweigen. In gleicher V :ise wird eine Düse 36 unmittelbar durch die Dross'-:stelle 46 versorgt und wirkt als eine Vorspannung, v, ihrend die Versorgung zu der gegenüberliegenden S^euerdiise 38 durch die Drosselstelle 47 durch eine Düse 'il verändert wird, durch welche Luft aus einer /.bzweigungsleitung entströmen kann. Die Düse 48 ist auf einer federbelasteten Membran 49 angeordnet, welche eine Wand eines abgedichteten Behälters 50 eines Druckänderungsgeschwindigkeitsfühlers 84 bil-■ let. Der Behälter 50 kann sich in die Kabine 14 durch eine i-eitung 51 entlüften, wobei die Entlüftungsgeschwindigkeit mittels eine", Ventils 52 einstellbar ist, welches als eine Mengen- oder Geschwindigkeitssteuerung wirkt. Während Änderungen im Kabinen- druck ändert sich die Einstellung der Düse 48 entsprechend dem Differentialdruck zwischen der Kabine 14 und dem Innenraum des Behälters 50, bis das Entlüften durch das Ventil 52 den Druck innerhalb und außerhalb des Behälters ausgleicht. Somit ändert sich die Einstellung der Düse 49 und der Druck an der Steuerdüse 38 während Druckänderungen innerhalb der Kabine und erzeugt eine Wirkung auf den Kraftstrahl von der Düse 27 entsprechend der Kabinendruckänderungsgeschwindigkeit.

Die Wirkung der Mengen- und Geschwindigkeitssteuerdüsen 36 und 38 ist gegenüber der Wirkung der absoluten Steuerdüsen 35 und 37 vorherrschend und. übersteuert ihre Wirkung endgültig auf das Ausströmventil Ki. Dieses Ergebnis wird sowohl durch Einstellung der Drosselstellen zur Erzeugung einer größeren Kapazität an den Mengen- oder Geschwindigkeitssteuerdüsen 36 und 38 zum Rückwirken auf den Kraftstrahl von ihr Düse 27 hinter den absoluten Steuerdüsen 35 und 37 erreicht.

Die resultierende Wirkung der absoluten und Geschwindigkeitssteiierdüsen 37 und 38 und ihrer zugeordneten Vorspanndüsen 35 und 36 besteht darin, den Kraftstrahl von der Düse 27 mehr oder weniger stark in den einen oder anderen der Auslaßkanäle 39 und 40 zu richten. Die Düse 40 ist zur Kabine entlüftet, die Düse 39 aber versorgt eine Steuerdüse 53 in dem Steuerverstärker 25. Die das Signal von dem Auslaßkanal 39 zu der Steuerdiise 53 führende Leitung hat eine Abzweigung zu einer Düse 54, welche bei niedrigen Differentialdriicken geschlossen ist. Wenn aber das Differential einen Maximalwert überschreitet, welcher durch die Werte der einschlägigen Komponenten ausgewählt ist. öffnet sich das Ventil 54 und ermöglicht es, daß Luft aus der die Steuerdüse 53 versorgenden Leitung ausströmt.

Die Düse 54 wird durch Bewegungen einer federbelasteten Membran 55 eines Differentialdruckfühlers 85 betätigt, auf welcher sie angeordnet ist. Die Membran 55 umschließt ■ 'ne Wand eines Behälters 56, welcher durch eine statische Leitung 57 mit der Umgebungsluft 17 um den abgeschlossenen Raum 14 verbunden ist, um das Innere des Behälters 56 auf Umgebungsdruck zu halten. Wenn somit der Kabinendruck den durch die Federbelastung und durch die Umgebung ausgeübten Druck übersteigt, wird die Membran 55 niedergedrückt und das Ventil 54 öffnet sich und ermöglicht es, daß sich das Signal von dem Verstärker 23 in die Kabine 14 entlüftet. Die Differentialsteuerung ist demgemäß gegenüber dem absoluten und Mengen- oder Geschwindigkeitssignalen vorherrschend und übersteuert ihre Wirkung an dem Ausströmventil 16.

Die Steuerdüse 53 wendet alle drei innerhalb einer einzigen Stufe der Anordnung, d. h. in dem Verstärker 23 entwickelten Signale, das absolute Signal, das Geschwindigkeits- oder Mengensignal und das Differentialsignal an, um den Kraftstrahl aus der Düse 29 in dem Steuerverslärker 25 abzulenken. Der Steuerdüse 53 wirkt eine Vorspannung aus einer Steuerdüse 58 entgegen, weiche durch eine einstellbare Drosselstelle 59 von einer Leitung her ausgeübt wird, welche "on der Zuführung zu der Kraftdüse 29 abzweigt.

Auslaßkanäle 60 und 61 führen den Ausgang von dem Steuerverstärker 25 zu Steuerdüsen 62 und 63 eines nachfolgenden Kraftverstärkers 26, welcher kaskadenförmig wirkt, und die Steuerdüsen richten den Kraftstrahl von der Düse 30 mehr oder weniger stark in den eintnoder anderen der Verstärkerauslaßkanäle 64 und 65. Der Auslaßkanal 65 ist zur Kabine 14 entlüftet, der Auslaßkanal 64 aber hat drei Abzweigungen. Die erste Abzweigung führt zu einer Druckdose 66, die zweite entlüftet einen Teil des Ausganges von dem Kanal 64 durch eine Drosselstelle 67, um das Arbeiten des Auslasses in ein abgeschlossenes Ende zu verhindern, und die dritte Abzweigung führt einen Teil des Verstärkerabganges zu einem Leitungsverzögerungs- oder Nacheilungskreis, welcher einen Stabilisierungsverstärker 24 versorgt, um eine Stabilitätskontrolle für das System vorzusehen. Die Druckdose 66 dehnt sich bei einer Erhöhung in dem Druck aus, schließt eine Düse 68 und reduziert die Entlüftung von einer Leitung, welche Luft durch eine Drosselstelle 69 von dem Verteiler 21 zu einer Membrankammer 70 führt. In der Membrankammer drückt eine Druckerhöhung eine Membran 71 entgegen einer Federbelastung nieder und betätigt ein Hebelgestänge 72 zum öffnen eines Drosselklappenventils 73 in dem Ausströmventil 16.

Der Rückkupplungs- und Rückströmteil des Signals t.us dem Auslaß 64 in dem Kraftverstärker 26

hiil Abzweigungen zur Versorgung gegenüberliegender Slcuerdüscn 74 und 75 in dein Slabilisicrungsverstärker 24. Die Düse 75 wird durch eine Drosselstcllc 76 uud die andere Düse 74 durch einen Kondensator 77, welcher einen kleinen in die Diisenzuführungsleiluiig cingeschallelcn Behaltet enthält, und eine Dros-.selslellc 78 versorgt. Signale oder Druckiinderungcn werden verhältnismäßig schnell der Sleucrdüse 75 übemiillell, aber duieh den Kondensalor 77 verzögert. In dem Falle eines steigenden Druckes übersteigt der Druck an der Düse 75 den Druck an der Düse 74 und lenkt den Kraftstiahl stärker in einen Auslaßkanal 79 ab. Im entgegengesetzten Fall hält während einer Diuckherabsctzung der Kondensatoi den Druck an clei Düse 74 aufrecht und übersteigt den herabgesetzten Druck in dei Düse 75, und der Kraflslrahl wird stärker in den Auslaßkanal 80 abgelenkt. Im !•'alle eines gleichförmigen Ausganges aus dem Kraftverstärker 26 gleicht sich der Ausgang von den beiden Stciicrdüscn 74 und 75 aus, und der Ausgang von den Kanälen 79 und 80 ist ausgeglichen. Der Ausgang von dem Slabilisicrungsvcrstärkcr 24 wird auf ein Paar von gegenüberliegenden Düsen 81 und 82 in dein Sleuci verstärker 25 ausgeübt und erzeugt einen Dämpfungseffckl, welcher die Wirkungen der Phasciidiffcrenzcn zwischen dem Auslaßventil 16 und den Wahrnehmcrn oder Übertragern herabsetzt, welche Hehäller und Druckdosen 44, 50 und 56 und Düsen 43, 4» und 54 enthalten.

Im HeIrieb dehnt sich bei einem Druck innerhalb des Raumes oder der Kabine 14, der niedriger als der durch die Einstellung der Einstellschraube 45 an der absoluten Druckdüse 44 erforderliche ist, die Druckdose 44 aus und will die Düse 43 schließen, weiche den Druck an dem Steuerstrahl 37 in dem Verstärker 23 mit Hczugauf den Druck des Vorspannstcuerstrahlcs 35 erhöht und lenkt den Kinflsirom stärker in Richtung auf den Auslaß 39 ab.

Die Erhöhung im Druck in dem Auslaßkanal 39 wird auf die Stcucrdiisc 53 im Stcucrverstärker 25 übertragen, vorausgesetzt, daß der Diffcrcnlialdruck nicht übermäßig und die Düse 54 an dem Diffcrentialwahrnchmcr 56 nicht offen ist. Der Druck an derSleuerdiisc 53 ei höhl sieh relativ zu dem an der Vorspannungssleucrdüsc 58, und es wird mehr von dein Kraftstraiil in den Auslaßkaiial 60 als in den Auslaßkanal 61 abgeleitet. Der relative Druck an der Steuerdüsc 62 erhöht sich mit Bezug auf den an der Steuerdüsc 63 im Kraftverstärker 26, und der Kraftslrahl wird stärker zum Entlüften durch den Auslaßkanal 65 abgelenkt. De ι Druck in dem Alislaßkanal 64 und in der Druckdose 66 verringert sich, die Düse 68 öffnet sich mehr und läßt I-lift von der Zuführung zu der Membrankamniei 70 entweichen. Der Druck in der Membrankammei 70 verringert sich, die Federbelastung drückt die Membran 71 nieder und das Hebclgcstängc 72 schließt, das Ventil 73. Somit wird verhindert, daß Luft aus der Kabine 14 ausströmt, und der Kabnicndruck erhöht sich auf den durch Einstellung der Schraube 45 ausgewählten Druck.

Wenn sich der Druck schnell erhöht, wird der Druck außerhalb der Gcsehwindigkeits- bzw. Mengenkammer 50 größer als innerhalb, da sich Luft in den Behälter durch das Ventil 52 nicht so schnell ent lüften kann svic sich der Druck in der Kammer 14 aiii bauen kann. Infolgedessen öffnet sich das Ventil 41 und der Druck in der Leitung zu der Stcucrdiisc 31 .5 verringert sich. Somit verringert sich der Druck ai dieser Düse bezüglich der Vorspanndüse 36, und dei Kraftstiahl, welcher die Neigung hat, in Richtung au den Auslaßkaiial 39 durch den absoluten Bedaif fiii größeren Druck gerichtet zu werden, wird in Richtung

ίο auf den Auslaßkaiial 40 durch das übersteuernde Differential zwischen den Gcschwindigkeitssteucrdiisen 36 und 38 zurückgeführt.

Somit wird das Signal in der ganzen Anordnung abgeändert, das Ausströmventil 16 schließt sich nicht in dem durch die absolute Steuerung allein erforderlichen Ausmaß und eine übermäßige Geschwindigkeit an Druckerhöhung wird vermieden.

Während eines Druckes höher als der durch die Einstellung der absoluten Steuerdose 44 erforderten

ao Einstellung tritt das Umgekehrte von den beschriebenen Vorgängen mit dem Ergebnis ein, daß sich das Ausströmventil 16 öffnet und Luft ausströmen läßt, bis der Druck in der Kabine unter den durch die absolute KonlroK't erforderlichen fällt. Die Einstellung und

a5 demgemäß der Fluß durch das Ausströmventil wird durch die Wirkung der Gcsehwindigkeilskontinllc mittels des Behälters 50 verändert, welcher au( die Düse 48 einwirkt und der> absoluten Bedarf /um offnen des Auslaßventils 16 übeisteuert, wie es gei idc beschrieben worden ist, was den Druck bei einer < ieschwindigkcil reduzieren würde, welche eine Beschädigung oder ein Unbehagen verursachen könnte.

Beim Betrieb dei Diffcreiitialsteuerung öffnet sieh, wenn der Druck in der Kabine 14 den Umgelnings-

druck in einem übermäßigen Ausmaß überschreitet, wie durch die Federbclastung der Membran 55 in dem Diffcrcnlialbchällcr 56 vorbcslimmt ist, die Düse 54 und verringert den Druck an der Steuerdüsc 53 im Steuerverstärker 25. Der Druck an der Stcucrdiisc 53 nimmt mit Bezug auf die Vorspannungssteuerdiisc 58 ab, und der Kraftstrahl von der Düse 29 wird stärker in Richtung auf den Auslaß 61 gerichtet. Der Druck an der Slcuerdüse 63 erhöht sich mit Bezug auf den in der Sleucidüse 62 in dem Kraftverstärker 26, und der Kraftstrahl aus der Düse 30 wird stärker in der Auslaßkaiial 64 abgelenkt. Die Druckerhöhung im Kanal 64 hat ein Ausdehnen der Druckdose 66 und ein Schließen der Düse 68 zur Folge. Der Druck in der Kammer 70 steigt an, die Membran 71 und dasHcbegestänge öffnet das Drossclklappenvcnlil 7 und reduziert den Diffcrcnlialdruck.

Die Erfindung ist in gleicher Weise auf die Steuerung von Drücken in Tauchausrüstungen oder in hypobarischen Kammern anwendbar. Das die Ausriistung betätigende Druckmittel kann gasförmig oder flüssig oder kombiniert gasförmig und flüssig sein. Die Druckquellc zur Betätigung der Anordnung kann jede Form haben, beispielsweise Druckluftflaschen, Kompressoren oder Luft von einem Druckgasbehälter. Die

Druckmitlelvcrstärker können von jeder Art sein. Die Anordnung kann ebenfalls mechanische oder elektrische Vorrichtungen erforderlichenfalls enthalten, obgleich dadurch gewisse Probleme eingeführt würden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Druckregeleinrichtung für einen druckaufgeladenen Raum, welcher eine Strömungsverstärkervorrichtung mit mindestens einer Verstärkerstufe enthält, welche Steuerdüsen zum Steuern der Strömungsrichtung eines Strömungsmediums von einer Kraftdüse zu Auslaßkanälen aufweist, d a (' r_Ch ge ke nnze ich ne t, daß to die Strömungsverstärkervorrichtung innerhalb einer einzigen Verstärkerstufe (23) eine Vorrichtung (83) zum Abfühlen von absolutem Druck und Erzeugen eines diesen absoluten Druck darstellenden Signals, eine Vorrichtung (84) zum Abfühlen der Druckänderungsgeschwindigkeit und Erzeugen eines die Änderungsgeschwindigkeit darstellenden Signals und eine Vorrichtung (85) zum Abfühlen des Differentialdruckes zwischen Raum und Umgebung aufweist.

2. Druckregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Signal für den absoluten Druck durch die Druckänderungsgeschwindigkeitsvorrichtung (84) und das resultierende Signal durch das von der Differentialdruckvorrichtung (85) erzeugte Signal abgeändert bzw. übersteuert wird.

3. Druckregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der absoluten Druckvorrichtung (83) und aas von der Druckänderungsgeschwindigkeitsvorrichtung (84) erzeugte Signal den Kraftstrahl (27) der einzigen Stufe (23) ablenkt und das von der Differentialdruckvorrichtung (85) erzeugte Signal den Leistungsausgang dieser einzigen Stufe beeinflußt.

4. Druckregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Druckänderungsgeschwindigkeit erzeugte Signal von Änderungen in dem Strömungsfluß zu einer Steuerdüse (38) in der Strömungsverstärkervorrichtung (23) abgeleitet wird und die durch Ventile (16) erzeugten Änderungen, welche durch den Differentialdruck zwischen dem Druck innerhalb des Raumes (14) und dem Druck innerhalb eines geschlossenen Behälters (50) betätigt werden, ein Entlüften in den Raum (14) bewirken.