DE3521925A1 - DEVICE FOR AUTOMATIC PRESSURE CONTROL OF AIR CUSHIONS - Google Patents
DEVICE FOR AUTOMATIC PRESSURE CONTROL OF AIR CUSHIONSInfo
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Description
Einrichtung zur automatischen Drucksteuerung von Luftkissen Device for the automatic pressure control of air cushions
Die vorliegende Erfindung bezieht sich gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 auf eine Einrichtung zur automatischen Drucksteuerung von Luftkissen.The present invention relates according to the preamble of claim 1 to a device for automatic Pressure control of air cushions.
Eine derartige Anlage ist vorgesehen für die Anwendung mit einer von einem Luftkissen getragenen Einrichtung zur automatischen Speisedruckluftsteuerung je Luftkisseneinheit in Übereinstimmung mit der Belastung auf der betreffendenEinheit.Such a system is intended for use with a device carried by an air cushion for automatic feed air control for each air cushion unit in accordance with the load of the unit concerned.
Die Einrichtung bzw. Anlage ist außerdem bei existierenden Luftkissen-Transportsystemeη als Ersatz für manuell betätigte Steuersysteme anwendbar, um den Gebrauch der Anlage zu erleichtern, den Luftverbrauch zu optimieren und die Abnutzung in der bzw. der Luftkisseneinheit zu minimieren.The device or system is also in existing air cushion transport systems as a replacement for manual Actuated control systems applicable to facilitate the use of the system, to optimize air consumption and to minimize wear in the air cushion unit.
Die bisher bekannten Lösungen umfassen z.B. folgende 3Q Lösungen:The solutions known so far include, for example, the following 3Q solutions:
- ein einstellbares Hauptventil (1) vom Kugelventiltyp mit festen Drosselungs-Einstellungen je Luftkisseneinheit
(3) dient zum Ausgleichen und Begrenzen der Luftströmung (Fig. 1).
- Ein gemeinsames Druckregulierventil (1) ist in einem Steuerfel in Kombination mit einstellbaren- An adjustable main valve (1) of the ball valve type with fixed throttling settings per air cushion unit (3) serves to balance and limit the air flow (Fig. 1).
- A common pressure regulating valve (1) is in a control panel in combination with adjustable
oder festen Drosselungseinstellungen (2) je Luftkissen (3) mit symmetrischer Last angeordnet (Fig. 2).or fixed throttling settings (2) per air cushion (3) with symmetrical load (Fig. 2).
- Ein Druckregulierventil ist je Luftkisseneinheit mit asymmetrischer Last vorgesehen (Fig. 3).- A pressure regulating valve is provided for each air cushion unit with an asymmetrical load (Fig. 3).
Ein gemeinsames Merkmal dieser Lösungen liegt darin, daß der Druck der Einlaßluft für jede Luftkisseneinheit manuell für den jeweiligen Belastungszustand eingestellt und geändert werden muß, falls sich die Belastung änderte Unter asymmetrischen Lastbedingungen muß der Druck zusätzlich individuell je Luftkisseneinheit gesteuert bzw. reguliert werden. Der Steuerbetrieb ist überdies schwierig, da die Einlaßdrucke für die Luftkisseneinheiten ziemlich genau gesteuert bzw. reguliert werden müssen. Ein zu geringer Druck bewirkt, daß die Luftkissenränder auf dem Boden schleifen, und ein zu hoher Druck ruft Lastvibrationen (Springen) hervor.A common feature of these solutions is that the pressure of the inlet air for each air cushion unit must be set manually for the respective load condition and changed if the load changes changed Under asymmetrical load conditions, the pressure must also be individual for each air cushion unit controlled or regulated. The control operation is also difficult because the inlet pressures for the Air cushion units have to be controlled or regulated fairly precisely. Too little pressure causes that the edges of the air cushion drag on the floor, and too high a pressure causes load vibrations (jumping) emerged.
Im übrigen sei auf die folgenden Druckschriften Bezug genommen, welche automatische Drucksteuersysteme beschreiben: GB-PS 1 174 939, US-PS 3 332 508, US-PS 3 340 943, US-PS 3 835 952, DE-OS 2 001 831 und DE-OS 2 048 O69.For the rest, reference is made to the following publications, which describe automatic pressure control systems: GB-PS 1,174,939, US-PS 3,332,508, US-PS 3,340,943, US-PS 3,835,952, DE-OS 2 001 831 and DE-OS 2 048 069.
Diese bisher bekannten automatischen Steuersysteme basieren auf mechanisch sich bewegenden Komponenten; sie sind sowohl kompliziert als auch teuer herzustellen.These previously known automatic control systems are based on mechanically moving components; they are both complex and expensive to manufacture.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die der oben beschriebenen bekannten Technologie anhaftenden bzw. zugehörigen Schwierigkeiten zu eliminieren und einen vollständig neuen Typ von Steuersystem zur automatischen Drucksteuerung von Luftkisseneinheiten zu schaffen.The invention is based on the object inherent in the known technology described above and to eliminate associated difficulties and a completely new type of control system for automatic To create pressure control of air cushion units.
Die Erfindung basiert auf der Tatsache, daß unter Ausnutzung der physikalischen Eigenschaften der Luftkisseneinheit das Ablösen der Luftkisseneinheit vom Boden registriert wird und daß der Luftkissen-Einlaßluftdruck in diesem Augenblick festgehalten wird.The invention is based on the fact that, taking advantage of the physical properties of the air cushion unit the detachment of the air cushion unit from the ground is registered and that the air cushion inlet air pressure is being held at that moment.
Die Aufgabe wird insbesondere durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.The task is achieved in particular by the measures specified in the characterizing part of claim 1 solved.
Durch die Erfindung werden beachtliche Vorteile erzielt. So ermöglicht die Erfindung beispielsweise die automatische Steuerung bzw. Regelung des Luftdrucks (Strömung) einer Luftkisseneinheit unabhängig von der Belastung bzw. Last. Damit braucht die Bedienperson lediglich sich um den Start und die Stillsetzung des Luftkissensystembetriebs zu kümmern.Considerable advantages are achieved by the invention. For example, the invention enables automatic control or regulation of the air pressure (flow) of an air cushion unit independently of the Load or load. The operator only needs to start and stop the Take care of air cushion system operation.
Da der Druck in korrekter Beziehung zu der Last automatisch gesteuert wird, ist der Luftverbrauch optimiert, die Abnutzung der Luftkisseneinheit ist minimiert und ihre Schwingungsneigung ist eliminiert.Because the pressure is in correct relation to the load automatically is controlled, the air consumption is optimized, the wear and tear of the air cushion unit is minimized and their tendency to vibrate is eliminated.
Generell hilft die Erfindung, luftkissengetragene Systeme zu automatisieren und erleichtert beispielsweise den ferngesteuerten Betrieb von luftkissengetragenen Geräten durch eine Funkfernsteuerungs- oder optische Steuereinrichtung.In general, the invention helps to automate air-cushion systems and makes them easier, for example the remote-controlled operation of air-cushion devices through a radio remote control or optical control device.
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.The invention is explained in detail below using exemplary embodiments with the aid of drawings.
Fig. 1 bis 3 zeigen eine schematisehe Darstellung der drei bisher bekannten Steuersysteme.1 to 3 show a schematic representation of the three previously known tax systems.
Fig. 4 bis 6 zeigen in Schnittansichten, wie die Luftkisseneinheit auf die Einlaßströmung von Druckluft reagiert.4 to 6 show in sectional views how the air cushion unit responds to the inlet flow of compressed air.
Fig. 7 zeigt in einer grafischen Darstellung den Druck (P2) in der Luftkisseneinheit als Funktion des Einlaßluftdrucks (P1) für unterschiedliche Belastungen. Fig. 8 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung.Fig. 7 shows in a graphical representation the pressure (P2) in the air cushion unit as a function of Inlet air pressure (P1) for different loads. Fig. 8 shows in a schematic representation an embodiment of the device according to the invention.
Die folgende Beschreibung der Erfindung bezieht sich auf die Fig. 4 bis 7.The following description of the invention relates to Figs.
Wenn die Druckluft mit der Luftkisseneinheit verbunden ist, verhält sich das System wie folgt:When the compressed air is connected to the air cushion unit, the system behaves as follows:
- Das wulst- bzw. ringförmige Luftkissen 7 wird mit Luft gefüllt (Fig. 4), wobei der Zwischenraum zwischen dem Luftkissen und dem Boden ausgefüllt wird. Das äußere Aussehen und die Form des Luftkissens kann in Abhängigkeit vom Hersteller variieren.- The bead-like or ring-shaped air cushion 7 is filled with air (Fig. 4), the gap between the air cushion and the floor. The external appearance and shape of the air cushion may vary depending on the manufacturer.
- Wenn das Luftkissen 7 dicht auf dem Boden aufliegt, steigt der Druck innerhalb des Luftkissens 7 an (Fig. 5). Der Einlaßluftdruck steigt entsprechend an, und der Druck im Innern der Luftkisseneinheit 3 steigt linear an, womit sich die Einheit 3 gleichmäßig anhebt. Dies basiert auf der Tatsache, daß die Anhebekraft als Produkt des Drucks und der Fläche ausgedrückt werden kann, F=p χ a.- When the air cushion 7 rests tightly on the floor, the pressure inside the air cushion 7 increases (Fig. 5). The inlet air pressure increases accordingly, and so does the pressure inside the air cushion unit 3 increases linearly, so that unit 3 rises evenly. This is based on the fact that the lifting force can be expressed as the product of pressure and area, F = p χ a.
- Wenn der Druck ansteigt, steigt die Anhebekraft, und wenn diese Anhebekraft die Last bzw. Belastung G überschreitet, kann das Luftkissen nicht mehr fest auf dem Boden bleiben; vielmehr beginnt Luft auszutreten, womit sich eine Luftströmungsschicht zwischen der Luftkisseneinheit und der Grundseite ausbildet, und zwar entsprechend der Größe F=p χ a> G (Fig. 6).- When the pressure increases, the lifting force increases, and when this lifting force increases the load G exceeds, the air cushion can no longer stay firmly on the ground; rather air begins to escape thus creating an air flow layer between the air cushion unit and the base trains, according to the size F = p χ a> G (Fig. 6).
- Wenn der Einlaßluftdruck weiter erhöht wird, bleibt der Luftdruck im Innern des Luftkissens konstant, und lediglich der Luftverbrauch steigt an (Fig.7).- If the inlet air pressure is increased further, the air pressure inside the air cushion remains constant, and only the air consumption increases (Fig. 7).
Der Einlaßluftdruck, bei dem das Luftkissen 7 auf dem Boden schleift, ändert sich mit der Belastung der Luftkisseneinheit 3, wie dies in Fig. 7 veranschaulicht ist.The inlet air pressure at which the air cushion 7 on the Ground drags changes with the load on the air cushion unit 3, as illustrated in FIG. 7 is.
Der Luftdruck wird innerhalb des Luftkissens 3 gemessen, und das Drucksignal wird zur Steuerung des Einlaßluftdrucks zu der Luftkisseneinheit hin ausgenutzt. Das Drucksignal kann entweder zur direkten Steuerung einer pneumatischen Reglereinheit verwendet werden, oder es kann in ein elektrisches Signal zur Steuerung einer elektrischen Druckregeleinrichtung umgesetzt werden.The air pressure is measured within the air cushion 3 and the pressure signal is used to control the inlet air pressure utilized towards the air cushion unit. The pressure signal can either be used for direct control a pneumatic control unit can be used, or it can be converted into an electrical signal for control an electrical pressure control device can be implemented.
Im folgenden wird die Steuersystemfunktion unter Bezugnahme auf Fig. 8 im einzelnen beschrieben.In the following, the control system function will be referred to on Fig. 8 described in detail.
Die Einlaßluft von dem Druckluftnetzwerk wird dem Hauptventil 1 zugeführt, welches zum Ein- und Ausschalten des Systems benutzt wird. Die Luft gelangt von dem Hauptventil 1 zu dem Druckregulierventil 8 hin, und zwar verstärkt. Das betreffende Ventil wird im Zuge der weiteren Erläuterung als Druckregler bezeichnet, der den Einlaßluftdruck für die Luftkisseneinheit 3 reguliert. Zwischen dem Druckregler 8 und der Einheit 3 ist ein einstellbares Steuerventil 2 angeschlossen, mit dem die Verstärkung des Druckreglers 8 eingestellt wird. Das Drucksignal von der Luftkisseneinheit 3 wird über eine Druckleitung 5 und das weitere einstellbare Drosselventil 10 dem Steueranschluß des Druckreglers 8 zugeführt. Die Druckleitung 5 kann mit einem Schwingungsdämpfer 9 versehen sein, um schnelle Druckschwankungen in der Druckleitung auszufiltern, wenn die Luftkisseneinheit 3 beispielsweise über unebene Bereiche auf dem Boden gelangt.The inlet air from the compressed air network is supplied to the main valve 1, which is used for switching on and off of the system is used. The air passes from the main valve 1 to the pressure regulating valve 8 down, and reinforced. The valve in question will be referred to as a pressure regulator in the course of the further explanation. which regulates the inlet air pressure for the air cushion unit 3. Between the pressure regulator 8 and the unit 3 is connected to an adjustable control valve 2, with which the gain of the pressure regulator 8 is set. The pressure signal from the air cushion unit 3 is transmitted via a pressure line 5 and the further adjustable throttle valve 10 is supplied to the control connection of the pressure regulator 8. the Pressure line 5 can be provided with a vibration damper 9 to rapid pressure fluctuations in the Filter out pressure line when the air cushion unit 3, for example, over uneven areas on the floor got.
—ο-Ι Der Druckregler 8 ist mechanisch auf einen Druck voreingestellt, der den Transporten mit einem leeren luftkissengetragenen Gerät entspricht. Wenn das Hauptventil 1 geöffnet ist, ist die Einlaßluft mit dem Druckregler 8 verbunden, und der Luftkisseneinheit 3 wird Luft mit dem voreingestellten Druck des Druckreglers 8 zugeführt. Da die Luftkisseneinheit 3 gefüllt ist, steigt gleichzeitig auch der Druck in der Druckleitung 5 an, und der Druckregler 8 beginnt, den Einlaßluftdruck im selben Verhältnis zu erhöhen. Der Druck in der Druckleitung 5 steigt solange linear an, bis das Luftkissen 7 sich vom Boden löst. In diesem Augenblick wird der Druck in der Luftkisseneinheit 5 stabilisiert, und der Druckregler 8 ist auf den Druck eingestellt, der der Last der Luftkisseneinheit 3 entspricht, woraus ein optimierter Luftverbrauch resultiert. —Ο-Ι The pressure regulator 8 is mechanically preset to a pressure which corresponds to the transport with an empty air cushion device. When the main valve 1 is opened, the intake air is connected to the pressure regulator 8 and the air cushion unit 3 becomes air with the preset pressure of the pressure regulator 8 supplied. Since the air cushion unit 3 is filled, the pressure in the rises at the same time Pressure line 5 on, and the pressure regulator 8 begins to increase the inlet air pressure in the same proportion. Of the The pressure in the pressure line 5 increases linearly until the air cushion 7 detaches from the floor. In this Momentarily the pressure in the air cushion unit 5 is stabilized, and the pressure regulator 8 is on the pressure set, which corresponds to the load of the air cushion unit 3, resulting in an optimized air consumption.
Die Einstellung des Druckreglers 8 kann anschließend verriegelt werden, um den Einfluß durch Druckschwankungen in der Luftkisseneinheit 3 während des Transports zu vermeiden. Der Betriebsbereich des Druckreglers 8 ist so festgelegt, daß der Druck für maximale Last (Regier-Verstärkung) durch das Drosselventil 2 eingestellt wird. Nach dieser Einstellung ist der Regler 8 für sämtliche Lastbedingungen von der Null-Last bis zur maximalen Last eingestellt.The setting of the pressure regulator 8 can then be locked to prevent the influence of pressure fluctuations in the air cushion unit 3 during transport. The operating range of the Pressure regulator 8 is set so that the pressure for maximum load (control gain) through the Throttle valve 2 is adjusted. After this setting, the controller is 8 for all load conditions set from zero load to maximum load.
Für symmetrische Belastungen genügt ein gemeinsames Steuersystem für sämtliche Luftkisseneinheiten in dem Gerät, und das Drucksteuersignal wird lediglich von einer der Luftkisseneinheiten 3 abgenommen. Wenn die Belastung unsymmetrisch ist, können die Luftkisseneinheiten 3 individuell oder paarweise gesteuert werden. A common control system for all air cushion units in is sufficient for symmetrical loads the device, and the pressure control signal is only picked up by one of the air cushion units 3. if the load is asymmetrical, the air cushion units 3 can be controlled individually or in pairs.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind selbstverständlich auch andere Ausführungsformen vorstellbar als die oben beschriebenen. Demgemäß kann das System beispielsweise so ausgeführt sein, daß das Drucksignal von der Luftkisseneinheit einem piezoelektrischen Widerstands-Druckwandler zugeführt wird, der das Drucksignal in ein elektrisches Signal (mV oder mA) umsetzt. Das analoge elektrische Signal kann dann einer auf Mikroprozessorbasis realisierten Steuereinheit zugeführt werden, welche eine elektrische Druckregeleinrichtung in Übereinstimmung mit der Art und Weise steuert, wie sie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel erläutert worden ist. Other embodiments are of course also conceivable within the scope of the present invention than those described above. Accordingly, the system can be implemented, for example, that the pressure signal is fed from the air cushion unit to a piezoelectric resistance pressure transducer, which the Converts pressure signal into an electrical signal (mV or mA). The analog electrical signal can then be implemented on a microprocessor basis control unit are supplied, which is an electrical pressure control device controls in accordance with the manner explained in the above-described embodiment.
Claims (5)
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Legal Events
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