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    公开号:WO1986006515A1
    申请号:PCT/HU1985/000075
    申请日:1985-12-19
    公开日:1986-11-06
    发明作者:Tivadar Dolina；Lajos FÜLÖP
    申请人:Teta Tervezo^" És Tanácsadó Mérnöki Kisszövetkezet；
    IPC主号:G05D16-00
    专利说明:
    EINRICHTUNG ZUR REGELUNG DES GASVERBRAUCHESDie Erfindung betrifft eine Einrichtung, mit deren Hilfe alle regelungstechnischen Aufgaben /Messung, Fernmeldung, Steuerung, Regelung/, die mit dem Gasverbrauch im Zusammenhang stehen, gelöst werden können, unabhängig davon, ob die Versorgung der Gasverbrauchereinrichtungen aus Gasleitungen mit Verbrauchsdruck oder höherem Druck oder aus Behältern mit tropfflüssigem Gas oder Hochdruckgas erfolgt. Die Versorgung der Gasverbraucher erfolgt in einigen Fällen von ausgebauten Gasleitungen /tomöffentlichen Netz/ und in anderen Fällen von Behältern mit tropfflüssigem, komprimiertem, oder absorbiertem Gas. Bei der Anwendung jeder dieser Gasquellen sind die mit dem Gasverbrauch verbundenen regeltechnischenAufgaben zu lösen. Bei der Versorgung vom öffentlichen Netz erfolgte früher die Gasversorgung ausschliesslichmit Verbrauchsdruck. Dabei bestand die regeltechnische Aufgabe darin, die durch den Verbraucher in Anspruch genommene Gasmenge zu messen, oder bei grösserenVerbrauchern den Schutz gegen den im Versorgungsnetz auftretenden Druckfall oder gegen im Verbrauchernetz auftretende Fehler /z.B. Rohrbruch/ zu gewährleisten /z.B. durch Verwendung von Schnellverschlüssen/. In der letzten Zeit ist die Tendenz zu beobachten, dass auch die Gasversorgung vom öffentlichen Netz mit einem gegenüber dem Verbrauchsdruck höheren Druck /Mitteldrucknetz z.B. 6 Bar/ immer weiter verbreitet wird, dabei wird an den Anschlussstellen die regeltechnische Aufgabe durch gesonderte Druckregler /GebSudedruckregler/gelöst. Bei der Anwendung von tropfflüssigem Gas /Propan, Butan oder einem Gemisch aus Propan und Butan/, Hochdruckgas /z.B. Oxigen, Nitrogen, usw./, oder absorbiertem Gas /z.B. in Azeton absorbiertem Azetylen = Dissousgas/ besteht die regeltechnische Aufgabe in erster Linie in der Druckregelung, in vielen Fällen auch in der Messung. Bei der als Energiequelle Gas benutzenden Wirtschaft mit höherem Niveau treten insbesondere bei den Grossverbrauchern weitere regeltechnische Aufgaben auf. Als Steueraufgabe erscheinen die Spitzenbegrenzung, der mit den in verschiedenen Zeiträumen voneinander abweichendem Tarif /mit Ermässigungoder Zuschlag/ verbundene Tarifwechsel, /Austausch der Messvorrichtung/, bei Energiemangel die Verbrauchsbegrenzung,als Regelungsaufgabeder erhöhte Schutz gegen Druckfall und Rohrfehler /in dem Sinne, dass die Notabschaltung als Regelur:gauf Null verstanden werden soll/, weiterhin eine zielgerichteteEnergiewirtschaft wirft auch in stetig steigendemMasse die verschiedenen Aufgaben der Fernmessung und Fernmeldung auf. Infolgedessen entwickelten sich insbesondere bei den Grossverbraucherndie zur Regelung des Gasverbrauches dienenden Vorrichtungen /5asempfangstationen/zu komplizierten Einrichtungskomplexen, die an einer Stelle installiert, jedoch in gesonderter Ausführung die zur Lösung der aufgezählten Aufgaben geeigneten verschiedenen Vorrichtungen /Druckregler, eine oder mehrere Messvorrichtungen, Messwandler, Tarifwechsel vorrichtung, untere und obere Schnellverschlüsse, usw./ beinhalten. Zur Lösung der einzelnen Aufgaben ist eine Reihe von auf verschiedenen Prinzipien beruhenden /gesonderten/ Vorrichtungen bekannt, es sind jedoch auch solche technischen Lösungen bekannt, die zur zweckmässigen Zusammenschaltung der die einzelnen Aufgaben lösenden Vorrichtungen neue Lösungen beinhalten. Es wurden Versuche durchgeführt, einzelne der aufgezähsstenAufgaben zusammenzufassen und durch eine einzelne Einrichtung zu lösen. So ist z.B. aus der DE-PS 20 15 555 eine Vorrichtung bekannt, mit welcher sowohl die Funktion der Druckregelung als auch die Funktion des in Abhängigkeit vom Druck erfolgenden Abschlusses /Schnellverschluss/ realisiert werden können. Aus der DE-AS 2622703 ist eine weitere Lösung zur Regelung des Druckes bekannt, die eine neue pneumatische Lösung darstellt und als Fühlerorgan eine an sich bekannte mit einer Feder vorgespannten Membran enthält. Zur gleichzeitigen, auf elektromechanische eiseerfolgenden Temperatur-und Druckregelung ist aus der D-PS27 44 779 eine entsprechende Schaltunganordnung bekannt, während die DG-PS29 37 978 einen auch als erschluss verwendbaren,elektrisch gesteuerten Druckregler beschreibt. Bei dieser, zuletzt erwähnten Lösung ist ein raum mit höherem Druck /Leitung, Behälter/ 1einem Raum mit geringerem Druck /Leitung, Behälter/über zwei Leitungen verbunden, die eine unterschiedliche Durchlassfähigkeitbesitzen und durch ein agne tventilabgeschlossen werden können, wobei die Spulen der Y.agnetventilean einen Zeitschalter angeschlossen sind. Die Vorrichtung lässtunter Wirkung des Druckes im Raum mit geringerem Druck von dem Raum mit höherem Druck "Gasimpulse" durch, deren Zeitdauer durch den Zeitschaltergesteuert ist, und gewährleistet durch die Ermittlung der Häufigkeit dieser Impulse einen konstanten Druck in dem Raum mit geringerem Druck, wobei diese Vorrichtung bei Ausschalten der elektrischen Energie natürlich auch als Verschlusselementfunktioniert. Die mit der Erfindung zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung zu schaffen, die - mit einem entsprechenden an sich bekannten Steuerwerk versehen - mit Hilfe der gleichen technischen Massnahmen geeignet ist, alle aufgezählten Regelungsaufgaben zu lösen, die somit die Funktionen des Druckreglers, der Gasmessung, des unteren und oberen Schnellverschlusses, des Spitzenbegrenzers, des Leistungsbegrenzers, des Tarifwechsels, usw. erfüllt, und ausserdem in ihrer Funktion ferngesteuert werden kann und gleichzeitig zur digitalen Fernmeldung irgendeines momentanen oder in der Zeit integrierten Wertes geeignet ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass wenn der Raum mit höherem Druck /Leitung, Behälter/ mit dem Raum mit niederem Druck /Leitung, Behälter/ einerseits nicht über zwei, sondern über mehrere, jeweils mit Je einem gesteuerten Rohrverschlussversehene Leitungen, deren Anzahln beträgt, verbunden ist, wobei die Durchlassfahigeitendieser Leitungen nicht nur voneinander abweichen,sondern miteinander in einem bekannten uni bestimmtenfunktionellen Zusammenhangstehen, und wobei die Öffnung und Schliessunger gesteuerten Rohrverschlüsse nicht von einem impulsgemässfunktionierenden Zeitschalter erfolgt,sondern gemässeinem bekannten und bestimmten Programm /Abhängigkeit/ von einem Steuerwerk, welches durch einem den Druck des Raumes mit geringerem Druck detektierenden, an sich bekannten Druckfühler gesteuert ist, gesteuert wird, bei entsprechender Wahl der beiden Verbindungen erreicht werden kann, dass bei Haltung des Druckwertes des Raumes mit geringerem Druck auf einen konstanten Wert jeder einzelnen Durchflussmenge je eine Stellung der gesteuerten Ventile entspricht. Wenn bei Erhöhung des Druckes des Raumes mit geringerem Druck das Steuerwerk den /gesamten/ Durchflussquerschnitt in dem Programm entsprechenden Schritten verringert und umgekehrt, bei Verringerung des Druckes diesen Querschnitt erhöht, kann auch bei Verwendung einer verhältnismässiggeringen Anzahl n von Leitungen, welche mit Rohrverschlüssen versehen sind, ein in weiten Grenzen, in feinen Schritten digital funktionierender Druckregler realisiert werden. So können z.B. bei Verwendung einer binären Funktion /wenn die Gasdurchlassfähigkeit/-/ jeder einzelnen mit einem Ventil versehenen Leitung /- innerhalb einer Zeiteinheit-/ das Doppelte der Gas durchlassfähigkeitder vorhergehenden beträgt/ und eines binären Programmes bei Benutzung von n=8 Stk mit gesteuerten Rohrverschlüssen versehenen Leitungen 2 =256 RegeJungsstufen realisiert werden, wodurch die Genauigkeit der digitalen Regelung 1/256, d.h. 0,4 % betrugt. Diese Genauigkeit ist wesentlich höher als die Fegelungsgenauigkeitder mit kontinuierlich funktionierenden Drosselelementen arbeitenden Druckregler /Vorrichtungen mit analoger Funktionsweise/. Dieser Erkenntnis schliesst sich die Erkenntnis dessen an, dass in diesem Falle die augenblickliche Stellung der gesteuerten Rchrverschlüssedem Istwert der - innerhalb einer Zeiteinheit durchströmenden Gasmenge zugeordnet ist, infolgedessenkann folgendes gewährleistet werden: : - die Anzeige der augenblicklichen Stellung der Ventile steht mit der augenblicklich durchströmenden Gasmenge in einer eindeutigen Funktionsverbindung und ist somit zu deren Messung - Anzeige - geeignet, - das zeitliche Integral der augenblicklichen Stellung der Ventile steht mit der gesamten durchströmenden Gasmenge in einer eindeutigen Funktionsverbindung und ist somit zu deren Messung geeignet, - eine äussereSperrung der Funktion von einem oder mehreren /vorzugsweise dem grössten/ gesteuerten Rohrverschluss /Rohrverschlüssen/ führt zu einer Spitzenbegrenzung, - die Ableitung /das Derivat/ der augenblicklichen Stellung der Ventile als Wert ist mit der Anderung der durchströmenden Menge identisch, d.h. ein einen bestimmten Wert überschreitender augenblicklicher Wert des Derivates zeigt einen sprunghaften Anstieg des Verbrauches und ist somit zur Anzeige einer Gefahrensituation geeignet /Steuerung des Schnellverschlusses z.B. bei Rohrbruch/, - bei einem mit Verwendung des zeitlichen Integrals ausgebildeten Verbrauchsmesser ist die Umschaltung des Programms zum Tarifwechsel geeignet, - der Tarifwechsel kann auch durch die schaltungdes zur Summierung des integrierten Wertes verwendeten Messgerätesrealisiert werden, - lurch einen von aussen erfolgenden elektrischen Eingriff - über eine Leitung - in die Funktion des Steuerwerkes ist eine Fernsteuerung realisierbar, - die über die Funktion des Steuerwerkes - über eine Leitung - nerausgegebenenInformationen sind zur Realisierung der Fernmeldung geeignet, -die Unterbrechung der, die gesteuerten Rohrverschlüsse betätigenden Energieversorgung führt zum völligen Abschalten /Zerozustand/der Einrichtung. Auf diese Weise ist somit die Einrichtung zur Realisierung der gesamten regelungstechnischen Funktionen geeignet. Nachstehend wird die erfindungs gemässeEinrichtung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Prinzipfunktionsschema einer Einrichtung, deren Betätigung von einem öffentlichen Netz erfolgt, dessen Druck höher als der Verbrauchs druck ist, Fig. 2 ein Prinzipschema einer von einem Gasbehälter oder einer Gruppe von Behältern betätigtenEinrichtung, Fig. 2 ein Prinzipschema einer von einem Gasbehälter oder einer Gruppe von Behältern betätigtenEinrichtung, Fig. 3 das Schema einer Einrichtung, welche mit jeweils gesondert gesteuerten Ventilen versehen ist, Fig. 4 ein Schema einer Einrichtung, welche mit einem, in einem Block vereinigten Rohrverschluss system versehen ist, Fig. 5 ein weiteres AusftlhrungsbeispieleinerEinrichtung, welche mit einem in einem Block vereinigten Rohrverschlupsystemversehen ist,währendFig. 6 ein Blockschema einer möglichenAusführungs form des Steuerverkesveranschaulicht. 3eider in Fig.1 dargestellten Ausführungsform ist ein an das Versorgungsnetzmit höherem Druck angeschlossenes Rohr 15 mit einem Behälter 13, welcher sich einem zu den Verbrauchergerätenführenden Rohr 14 anschliesst, über mit Rohrverschlüssen 1, 2, 3 und 4 und mit Drosseln 5, 6, 7 und 8 versehene Rohre 9, 10, 11 und 12 in Verbindung. Bei der Ausbildung des Rohres 15 sind nur die Anforderungen bezüglich der Festigkeit der Einrichtung zu berücksichtigen. Sollte sich der Einrichtung ein Rohrnetz mit bedeutendem Volumen anschliessen, kann der Behälter 13 Teil dieses Rohrnetzes sein, d.h. z.B. eine einfache Rohrabzweigung. Die Anzahl der Rohre 9, 10, 11 und 12 wird in Abhängigkeit von der gewünschten Feinheit der Regelungsschritte gewählt, die Anzahl dieser Rohre - und ebenfalls die Anzahl der an diesen befindlichen Konstruktionsteile - kann also variiert werden, in der Ausführungsform sind in Fig. 1 als Beispiel vier Rohre vorgesehen. Die Drosseln 5, 6, 7 und 8 sind nicht unbedingt als gesonderte Konstruktionsteile auszubilden, die in einer Zeiteinheit durchströmende Gasmenge kann durch den Querschnitt der Rohre 9-12 bestimmt werden, sowie durch den Durchströmungsquerschnittder Rohrverschlüsse 1-4. Um jedoch die den Zusammenhang zwischen der Durchlassfähigkeitder einzelnen Leitungen beschreibende Funktion mit entsprechender Genauigkeit ausbilden zu können - sogar gegebenenfalls verändern zu können - ist die Anwendung einer veränderbaren Drossel - wie in der Fig. veranschaulicht - vorteilhaft. Unter der Vernderbarkeitder Drossel wird natürlich auch die Austauschbarkeit des Drosselelementes verstanden. Der Zustand der Rohrverschlüsse 1-4 wird mittels der Wirkungslinen16-19 durch ein Steuerwerk 20 bestimmt. Die t.lirküngslinien16-19 können durch ein mechanisches edi0rungscrgangebildet werden, in diesen Fall wird - bei nwendungeines entsprechenden Steuerwerkes 20 - ein manuelleinstellbarer Druckregler realisiert. Dabei ist jedochwesentlich, dass den einander folgenden Stellungen des Steuerwerkes 20 eine entsprechende - durch das Programm des Steuerwerkes 20 bestimmte - Stellung der Rohrverschlüsse 1-4 zu entsprechen hat. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um eine Einrichtung, welche einerseits von einem Gasbehälter bzw. einer Gasbehältergruppebetätigt wird, und andererseits die Betätigung der Einrichtung in Abhängigkeit von dem im Behälter 13 herrschenden Druck erfolgt. Die Gasbehälter 21-24 - in Fig. 2 als Gasflaschen - sind in zwei Gruppen an ein Wechselventil 25 derart angeschlossen, dass sich die Behälter 21 und 22 an die eine Seite des Wechselventils 25 und die Behälter23 und 24 an die andere Seite anschliessen. Zur Detektion des im Behälter 13 herrschenden augenblicklichen Druckes wird ein Druckfühler 26 verwendet, dessen Signal über die Wirkungslinie 27 an das Steuerwerk 20 angeschlossen ist. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind an das Rohr 15 ein Druckfühler 29 angeschlossen, dessen Signal auf der Wirkungslinie 30 an das Steuerwerk 20 angeschlossen ist, sowie ein Temperaturfühler 31, dessen Signal auf der nirkunslinie32 mit dem Steuerwerk 20 in Verbindung ist. Ein siohaus dem Behälter 13 abzweigendesRohr 28 ist an den Druckfühler 26 geschaltet, dessen Signal auf der Wirkungslinie 27 in das Steuerwerk 20 geleitet ist. Das Steuerwerk 20 ist derart ausgebildet,dass es fähig ist, über die 'Srkungslinle 3 äussereSteuersignale zu empfangen, bzw. über die -4irkungslinie33 über die augenblickliche Stellung Informationssignalean eine gewünschte Stelle weiterzuleiten. 3eider in Fig. 4 dargestelltenAusführungsform sind die gesteuerten Rohrverschlüsse durch einen, in einem Block rebalislertenSchalter 38 ersetzt, welcher an sich bekannt ist und derart ausgebildet ist, dass die Anzahl der Rohrverschlüsse und deren Funktionsprogramm durch die Konstruktion des Schalters bestimmt sind, während der /gesamte/ Durchströmungsquerschnitt der sich den Ventilen anschliessenden Leitungen durch die Lage der Achse 37 des Schalters 38 /Verdrehungswinkel/ bestimmt ist. /In dieser Figur wurden beispielsweise fünf Leitungen angeführt./In diesem Falle sind in die Leitungen keine Rohrverschlüsse 1-4 eingefügt, sondern nur die Drosseln 5-8 vorgesehen. Der Druckfühler 26 ist an den Verstärker 35 angeschlossen. Der Verstärker 35 ist mit einem Motor 36 verbunden, der dazu geeignet ist, die Achse 37 des Schalters 38 zu verdrehen. Der Verstärker und der Motor können elektrisch, pneumatisch oder sogar hydraulisch betätigt werden. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform wird der Motor 36 durch das Steuerwerk 20 gesteuert, in diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Steuerwerk den erforderlichen Verstärker. Dem Steuerwerk schliessen sich Sollsignalbilder 39 und 40 an, in denen die gewünschten Regelungssollsignale einstellbar sind. Zwischen dem Schalter 38 und dem Behälter 13 sind hier ebenfalls beispielsweise fünf Leitungen vorgesehen. In Fig. 6 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Steuerwerkes 20 dargestellt. Beidiesem Steuerwerksollen der Verbrauchsdruck /Sekundmrdruck/,der verwendete Tarif und die verbrauchbare grössteMenge von aussen auch beeinflusst werden können, ausserdem ist die Fernmeldung des augenblicklichen /innerhalb einer Zeiteinheit erfolgenden/ Gasverbraucheserwünscht. An einen Differenzbilder 41 sind der den Verbrauchsdruck /SekundSrdruck/detektierende Druckfühler 26, der den gewünschten Wert des Verbrauchsdruckes bestimmende Sollsignalbilder 39 und die Wirkungslinie 51 des fernvorgehbaren Steuersignals angeschlossen. Das Ausgangssignal des Differenzbilders 41 ist an einen Kodegenerator 42 geführt. Der Differenzbilder 52 ist mit dem, den Versorgungsdruck detektierenden Druckfühler 29, und dem zur Einstellung des gewünschten Druckwertes dienenden Sollsignalbilder 40 in Verbindung, während das Ausgangssignal des Differenzbilders 52 an den Kodegenerator 42 geführt ist. Die durch eine Differenziereinheit 43 erzeugte Ableitung /Derivat/ des Ausgangssignals des Differenzbilders 41 ist gemeinsam mit dem Ausgangssignal des Differenzbilders 52 an den Kodegenerator 42 geführt. An diesen ist ebenfalls die Ableitung /Derivat/ des Ausgangssignals des Druckfühlers 29 über ein Verzögerungsglied 49 geführt, wobei diese Ableitung durch die Differenziereinheit 48 erzeugt wird. An den Differenzbilder 54 sind die Signale der Druckfühler 26 und 29 geschaltet, dessen Ausgangssignal an eine arithmetische Einheit 44 geführt ist. Das Ausgangssignal des Temperaturfühlers 31 ist ebenfalls an die arithmetische Einheit 44 geführt, wobei das Ausgangs signal der arithmetischen Einheit 44 das Eingangssignal einer weiteren arithmetischen Einheit 45 bildet, deren Ausgangssignal sowie das Aus ancssi naleines Taktgenerators 46 an einen Zähler 47 geführt sind. An den Zähler 47 sind weiterhin eins der Ausgangssignale des Kodegenerators42, sowie die Wirkungslinie 53des Tarifwechselsignalsgeschaltet. Zur Fernmeldung des Wertes des Zählers 47 ist die Wirkungslinie 55mit dem Zähler 47 verbunden. An den Kodegenerator 42 ist weiterhin als Eingang die Wirkungslinie 50 des Leistungsbegrenzungssign alsgeschaltet, wmhrenddie weiteren Ausgänge des Kodegenerators 42 durch die Wirkungs linien 16-19gebildet werden, die die Rohrverschlüsse 1-4 steuern /Fig.1-3/. Entsprechend den obigen Erläuterungen ist bei dem Betrieb der Einrichtung folgenderweisevorzugehen: Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung ist der Hauptverschluss /in der Fig. nicht dargestellt/ vor dem sich an die Versorgungsleitung anschliessendem Rohr 15 zu öffnen. In dem Steuerwerk 20 wird die aufzunehmen gewünschte Gasmenge eingestellt, und der Verbrauch kann ungestört vonstatten gehen. Bei manueller Einstellung ist der von dem Druckmesser, welcher an dem Behälter 13 befestigt ist, gezeigte Wert der Ausgangswert der Einstellung, es kann jedoch - insbesondere bei chemischen Technologieverfahren auch ein anderer bestimmter Wert den Ausgangswert bilden. Die Gasdurchlassfähigkeitder Rohre 9-12 wird mit Hilfe der Drosseln 5-8 gemässeiner vorgegebenen Funktion stufenweise eingeregelt, wobei das Steuerwerk 20 vorgibt, welche der Rohrverschlüsse 1-4 in geöffnetem Zustand und welche im geschlossenen Zustand zu sein haben. Wie bereits erwähnt wurde, ist bei der Funktion der Durchlassfähigkeitdie Anwendung einer binären Funktion am naheliegendsten, in diesem Falle beträgt die Durchlassfähigkeiteines jeden Rohres 9-12 gerade das Doppelte der Durchlassfähigkeitdes jeweils vorhergehenden Rohres, als Programm des Steuerwerkes 20 ist die Anwendung des binären kordesebenfalls naheliegend.Bei Anwendung der Rohre mit einer Anzahl n sind 2n verschiedene Zustände der Einrichtung möglich. Da darunter ein möglicher Zustand die geschlossene /d.h. "zero"/Stellung ist, ergibt sich, dass die Durchlassfähigkeitdes ersten Rohres dasEMI12.1 <tb> (<SEP>2n-l<SEP>J<SEP> <tb> -fache der gesamten durchzulassenden Gas menge betragen muss, wobei dieser Wert gleichzeitig die Stufe der Regelung bildet. In diesem Falle ergibt die entsprechend der Stellung der Rohrverschlüsse /geschlossen = 0, geöffnet = 1/ von hinten abgelesene binäre Zahl den Multiplikationsfaktor, mit welchem die Durchlassfähigkeit des kleinsten Rohres multipliziert der der augenblicklichen Stellung der Einrichtung entsprechende Durchlass erhalten wird. Wenn die Durchlassfähigkeitder Rohre 9-12 gemäss einer anderen Funktion gestuft wird, ist natürlich auch das Programm des Steuerwerkes 20 zu ändern, und es ergibt sich eine andere Rechenmethode. Dadurch ergibt sich jedoch die Möglichkeit, die Regelung entsprechend der durch den Charakter des Verbrauches geforderten Charakteristik vorzunehmen. Unabhängig davon, welche Funktion und welches Programm verwendet werden, bleibt ein eindeutiger funktioneller Zusammenhang zwischen der durch die Rohrverschlüsse vorgegebenen binären Zahl und der tatsächlichen augenblicklichen Durchlassfähigkeit bestehen. Bei der Funktion der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung vergleicht das Steuerwerk 20 das auf der Wirkungslinie 27 ankommende Signal des Druckfühlers 26 mit einem im voraus einprogrammierten gewünschten Wert und beginnt entsprechend dem Vorzeichen der Abweichung dieser Werte voneinander gemässdem vorgegebenen Programm die Rohrverschlüsse 1-4 der Reihe nach so lange zu b'ffnenoder zu schliessen wie lange die Abweichung besteht. Sollte sich der Verbrauch Ynern,so ändert sich auch der Druck im 3ehm1-er13, Jedoch im entgegengesetzten Sinne und das Steuerwerk 13 setzt sich erneut in 3etrieb. Der Verbrauchsdruck ist entweder vorgegeben oder durch Prosrammierungdes Steuerwerkes 20 veränderbar. Die Regelung kann auch hierbei gemässeiner binären Funktion und eines Programmes oder entsprechend irgendeiner anderen gewünschten Charakteristik erfolgen. Die Funktion der Konstruktionselemente 21-25 ist allgemein bekannt, darum wird darauf nur der Vollständigkeit halber hingewiesen; bei der in der Figur dargestellten Stellung des Wechselventils 25 erfolgt der Verbrauch aus den parallel geschalteten Behältern 21 und 22. Bei Leerwerden dieser Behälter 21 und 22 schaltet das Wechselventil 25 auf die Behälter 23 und 24 um, und meldet den Umstand des Umschaltens auf sichtbare Weise. Somit besteht die Möglichkeit des Austausches der Behälter 21 und 22 während des Betriebes, wodurch ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet werden kann. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ermöglichen das Signal des Druckfühlers 29 und des Temperaturfühlers 31 eine solche Ausbildung des Steuerwerkes 20, in welcher diese ihre Funktion in der die Grundlage der Gebührenbemessung bildenden Einheit des "Kubikmeter" durchführt. Somit entspricht die durch den augenblicklichen Zustand der Rohrverschlüsse 1-4 bestimmte 11binäreZahl" hinsichtlich der Gebührenbemessung dem augenblicklichen Verbrauch. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, dass bei Fernmeldung dieser Zahl über die Wirkungslinie 33 der hinsichtl-hder Gebühren richtige Verbrauchswertan dem anderen Ende der Wirkungslinieabgelesen werdenkann, oder wenn dieses Signal zeitlich integriert an eine Summiereinheit /Zähler/ weitergeleitet wird, kann an dem Zählwerk der hinsichtlich der Gebührenbemessung auswertbare Verbrauch abgelesen werden. ein einen bestimmtenWert überschreitender Wert der Ableitung /Derivats/ des Signales des Druckfühlers 26 stellt ein Fehlersignal dar, da ein plötzlich abfallender sekundärer Druck auf eine in der Einrichtung entstandene Undichtheit /Rohrbruch/ hinweist. Daraufhin schaltet das Steuerwerk 20 die Rohrverschlüsse 1-4 ab, dann erfüllt die Einrichtung ohne weitere gesonderte Organe die Funktion des oberen Schnellverschlusses. Der Druckfühler 29 meldet den im Rohr 15 herrschenden Druck. Wenn dieser Druck kleiner als der durch die Sicherheitsvorschriften vorgeschriebene Druck ist, und das Steuerwerk 20 daraufhin die Rohrverschlüsse 1-4 schliesst, erfüllt die Einrichtung die Funktion des unteren Schnellverschlusses. Die Wirkungslinie 34 kann spitzenbegrenzende, leistungsbegrenzende oder tarifwechsende Steuersignale /oder alle drei/ an das Steuerwerk 20 leiten. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemässenEinrichtung wurde die Tatsache ausgenutzt, dass solche, in einem Block vereinigte Rohrverschluss-Serien bekannt sind, welche zur programmgemässen Schaltung von sich einer gemeinsamen Anschlussleitung anschliessenden Rohren mit einer von ihrem Typ abhängigen Anzahl dienen, wobei die augenblickliche Stellung des gesamten Blockes eine Funktion der Lage der Achse 37 /Verdrehungswinkel/ darstellt. Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform funktioniert mit Anwendung einer solchen Einrichtung, wobei das Signal des Druckfühlers 26 mit Hilfe des Verstärkers 35 und des Motors 36 die Achse 37 des Schalters 38 antreibt. Zur entsprechenden Funktion ist natürlich dem Druckfühler 26 ein Signal mit richtigen Vorzeichen zu geben, und dieses ist vorzeichenrichtigvom Verstärker 35 zu verstärken, /d.h. ein im Verhältnis zu einem Signal, welches zu einem gewünschten Wert proportional ist, positives oder negatives Signal ist erforderlich, dass verstärkt wird und die Drehrichtung des Motors bestimmt/. Diese Ausführungsform ist in erster Linie mit Hilfe von pneumatischen Elementen realisierbar. Bei der Funktion der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform wird der die Achse des Schalters 38 antreibende Motor 36 von dem Steuerwerk 20 betätigt. In diesem Falle enthält das Steuerwerk den Verstärker auch. An einem Sollwertgeber 39 kann der Verbrauchsdruck /SekundGrdruck/und an dem Sollwertgeber 40 der noch zugelassene minimale Primärdruckeingestellt werden. Bei der Funktion der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform wird an dem Sollwertgeber 39 der Wert des bei Normalbetrieb erforderlichen Verbrauchsdruckes /SekundGrdruck/eingestellt, dessen Anderung in Ausnahmsfällendurch ein über die Wirkungslinie 51 ankommendes Steuersignal erfolgen kann /z.B. wird dadurch in Spitzenverbrauchszeiten der eingestellte Wert des Druckes erhöht/. Der Druckfühler 26 erzeugt ein zu dem augenblicklichen Druck proportionales Signal. Das vorzeichenrichtige Befehlssignal des Differenzbilders 41 betätigt den Kodegenerator 42, d.h. aktivisiertdiesen bei Druckfall des im Behälter 13 herrschenden Druckes dazu, gemässdem eingegebenen Programm zur Öffnung von weiteren Rohrverschlüssen 1-4 über die Wirkungslinien16-19 ein Signal zu liefern, bei Erhöhung des Druckes dagegen im entgegengesetzten Sinne. Auf ein über die Wirkungslinie 50 ankommendes s-egrenzungssignalerreicht die Öffnung dagegen nur einen bestimmten Wert /Spitzenbegrenzung, bzw. Leistuns-begrenzung als Steuerung/.Die jeweilige /augenblickliche/ Stellung des Kodegenerators 42 und damit gleichzeitig der Rohrverschlüsse 1-4 gelangt ebenfalls an den Zähler 47. Im Normalbetrieb wird das Signal des Druckfühlers 29 und des Druckfühlers 26 an den Differenzbilder 54 geleitet, dessen Ausgangssignal sowie das Ausgangssignal des Temperaturfühlers 31 als Grundlage dazu dienen, dass die arithmetische Einheit 44 eine Funktionskorrektur durchführt, welche anhand des Signals des Kodegenerators 42 zur Umrechnung zwischen der physikalischen Menge und der Gebührenbemessungsmenge /Normalkubikmeter/ erforderlich ist. Die arithmetische Einheit 45 bringt den transformierten Funktionswert in einen solchen Zustand, dass anhand dessen durch Vergleich mit dem Signal des Kodegenerators 42 die tatsächliche Gebührenberechnungsverbrauchseinheit erhalten werden kann /bzw. ein dazu proportionales Signal, deren digitalen Wert der Zähler 47 mit dem Signal des Taktgenerators 46 addiert. Die Häufigkeit der Addierung ist anhand der Dynamik der Schwankungen des Verbrauches zu ermitteln. Auf ein über die Wirkungslinie 53 ankommendes Signal vollführt der Zähler 47 den eventuellen Tarifwechsel. Bei Betriebsstörungen gibt es folgende Möglichkeiten: Wenn der Verbrauchsdruck /SekundMrdruck/plötzlich fällt, d.h. in der Verbrauchseinrichtung ist ein Defekt zu verzeichnen, z.B. Rohrbruch,ändert sich das Signal des Differenzbilders 41 sprungartig, somit wird das AusgangsSignal der Differenziereinheit 43 grösser. Dieses schaltet den Kodegenerator 42 derart ab, dass über die Wirkungslinien16-19 alle Rohrverschlüsse 1-4 geschlossen werden. Ein ähnlicher Eingriff wird durch den Umstandhervorgerufen, wenn der Druckfühler 29 einen gegenüber dem an dem Sollsignalbilder 40 eingestellten minimalen Wert geringeren Druck in der Versorgungsleitung 15 detektiert. Die in der Versorgungsleitung 15 ankommenden Druckwellen /Stösse/ werden von der Differenziereinheit 48 detektiert, deren Signal jedoch nur über das Verzögerungsglied 49 auf den Kodegenerator 42 einwirken kann, um zu gewährleisten, dass nur kurzzeitig auftretende /ungefährliche/ Druckwellen den Betrieb der Einrichtung nicht unnötigerweise. stören, gegen langanhaltende Druckerhöhung dagegen die Verbraucher durch die Einrichtung geschützt werden. Über die Wirkungslinie 55 kann je nach Wunsch der augenblickliche Verbrauchsdruck oder die addierte Menge /d.h. die Stellung des Zählers/ ferngemeldet werden. Die gemäss den obigen Ausführungen ausgebildete Einrichtung ermöglicht, dass bei Anwendung des gleichen Eingriffsorganes - durch die den jeweiligen Ansprüchen entsprechende Ausbildung des Steuerwerkes 20 - solche Vorrichtungen ausgebildet werden können, die die mit dem Gasverbrauch verbundenen erforderlichen ungenügenden regeltechnischen Aufgaben versehen und den Anforderungen der Betriebssicherheit und der Lebensund Vermögenssicherheit genügen, sowie an grössere regelungstechnische Systeme anschliessbar sind.
    权利要求:
    Claims- 19 -P a t e n t a n s p r ü c h e
    1. Einrichtung zur Regelung des Gasverbrauchs,
    5 die mit einem an die Gasquelle angeschlossenen Rohr /15/f einem an die zu versorgende Verbrauchseinrichtung an¬ geschlossenen Rohr /14/, und gegebenenfalls einem daran angeschlossenen Behälter /13/ versehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 0 dass zwischen dem Rohr /15/ mit höherem Druck und dem
    Rohr /14/ mit niederem Druck und/oder dem Behälter /13/ n Rohre /9-12/ mit gemäss einem bestimmten funktionellen Zusammenhang vorgeschriebener Durchlassfähigkeit vorgesehen sind, welche mit gemäss durch einem Steuer- 5 werk /20/ vorgegebenen Programm steuerbaren Rohr¬ verschlüssen /1-4/ versehen sind. /Fig. 1/
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 0 dass in den Rohren /9-12/ regelbare Drosseln /5-8/ und Magnetventile /1-4/ in Reihe geschaltet sind.
    3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e e n n z e i c h n e t , dass das Steuerwerk /20/ mit dem Ausgang eines den 5 Druck des Behälters /13/ detektierenden Druckfühlers /26/ verbunden ist. /Fig. 2/
    4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , : 0 dass das Steuerwerk /20/ mit den Ausgängen des an' den Innenraum des Rohres /15/ angeschlossenen Druck¬ fühlers /29/ und Temperaturfühlers /31/ verbunden ist.
    5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 5 dass das Steuerwerk /20/ mit einer ein äusseres S-teuer- Signal tragenden Eingangswirkungslinie /34/ und einer ein Informationssignal von dem Steuerwerk /20/ tragenden Ausgangswirkungslinie /33/ in Verbindung ist.
    6. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen dem an die Gasquelle angeschlossenen Rohr /15/ und dem Behälter /13/ ein an sich bekannter, die n Rohre gemäss einem bestimmten Programm in Abhängigkeit von der Verdrehung der Achse /37/ an das Rohr /15/ schaltender, in einem Block vereinigter
    Schalter /38/ angeordnet ist, an dessen Ausgangsrohre in den Behälter /13/ führende, vorzugsweise mit regel¬ baren Drosseln /5-8/ versehene n Rohre angeschlossen sind. /Fig. 4/
    7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein an den Behälter /13/ geschalteter Druckfühler /26/, ein daran angeschlossener Verstärker /35/ und daran angeschlossener, die Achse /37/ des Schalters /38/ antreibender Motor /36/ vorgesehen sind. /Fig. 4/
    8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , dass ein Steuerwerk /20/, an dessen Eingänge geschaltete zwei Druckfühler /26 und 29/, ein Temperaturfühler /31/, zwei Sollwertgeber /39 und 40/, sowie an den Ausgang des Steuerwerkes /20/ geschalteter, die Achse des Schalters /38/ antreibender Motor /36/ vorgesehen sind. /Fig. 5/
    9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die sich dem Behälter /13/ anschliessenden n Rohre /9-12/ derart ausgebildet sind, dass die Gasdurchlass- fähigkeit der einzelnen Rohre jeweils das Doppelte der Durchlassfähigkeit des jeweils vorangehenden Rohres beträgt.
    /Fig. 1./ 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass das Programm des Steuerwerkes /20/ in Form eines Binärsystems der einander folgenden Zahlen ausgebildet ist /binärer Kode/. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
    10, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass in dem Steuerwerk /20/ an die Eingänge eines Differenzbilders /41/ ein den Druck des Behälters /13/ detektierender Druckfühler /26/, ein Sollwertgeber /39/, und eine von Aussen ankommende Wirkungslinie angeschlossen sind, während an den Ausgang des Differenzbilders /41/ ein Kodegenerator /42/ und an den Eingängen eines zweiten Differenzbilders /52/ der Ausgang des den Druck des von der Gasquelle ankommenden Rohres /15/ detektierenden Druckfühlers /29/ und ein Sollwertgeber /40/ angeschlossen sind, dass weiterhin der Ausgang des zweiten Differenzbilders /52/ mit dem Kodegenerator /42/ verbunden ist, während die Eingänge eines dritten Differenzbilders /54/ mit den Ausgängen der beiden Druckfühler /26 und 29/ in
    Verbindung sind, desweiteren der Ausgang des dritten Differenzbilders /54/ mit einer arithmetischen Einheit /44/ verbunden ist, welche ausserdem mit dem Ausgang eines Temperaturfühlers /31/ in Verbindung steht, dass weiterhin der Ausgang der arithmetischen Einheit /44/ mit einer weiteren arithmetischen Einheit /45/ verbunden ist, deren Ausgang an einen Zähler /47 / geführt ist, dass an die Eingänge des Kodegenerators /42/ eine von Aussen ankommende Wirkungslinie /50/ geführt ist, während an die Ausgänge des Kodegenerators /42/ die Wirkungslinien /16-19/ der Rohrverschlüsse /1-4/ sowie der Zähler /47/ angelegt sind, dass weiterhin die weiteren Eingänge des Zählers /47/ mit einem Taktgenerator /46/ und einer von Aussen ankommenden Wirkungslinie /53/ in Verbindung sind, während sich vom Ausgang des Zählers /47/ eine Wirkungslinie /55/ entfernt, weiterhin zwischen den Ausgängen des ersten und zweiten Differenzbilders /41 und 52/ ein Differenzierelement /43/ geschaltet ist, während der Ausgang des den Druck des an der Gasquelle angeschlossenen Rohres /15/ detektierenden Druck¬ fühlers /29/ ein weiteres Differenzierelement /48/ und ein Verzögerungsglied /49/ angeschlossen sind, wobei der Ausgang des Verzögerungsgliedes /49/ gemeinsam mit dem Ausgang des zweiten Differenzbilders /52/ an den Kodegenerator /42/ geschaltet ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    HUT40270A|1986-11-28|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1986-11-06| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT CH DE JP LU NL SE SU US |
    1986-11-06| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BE FR IT |
    1987-08-20| REG| Reference to national code|Ref country code: DE Ref legal event code: 8642 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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