DE19500778A1

DE19500778A1 - Lock for transfer of passengers through hostile atmosphere

Info

Publication number: DE19500778A1
Application number: DE1995100778
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Groth
Original assignee: GROTH ANDREAS DIPL ING FH
Current assignee: GROTH ANDREAS DIPL ING FH
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1995-09-14
Anticipated expiration: 2015-01-14
Also published as: DE19500778C2

Abstract

The lock enables people to move from one atmospheric system to another through a hostile environment. Positional variations or uncertainties between the system which the passengers are leaving and the target system are equalised by means of a three-dimensional position matching system. The position matching system controls the position of the lock using electromotor systems via a gearbox. In the moveable area of the lock, the atmospheric systems and the hostile environment are separated by an elastic bellows-like seal. A sensor system is used to monitor the positioning of the lock to ensure accurate positioning and to restrict the range of movement of the lock.

Description

Description of the passenger exchange lock

In vielen Bereichen der wissenschaftlichen Forschung sowie der Umsetzung deren Ergebnisse in der heutigen Technik, begegnet man modifizierten physikalischen Systemen bzw. sind physikalische Systeme Gegenstand für Untersuchungen, deren Zustandsparameter von den natürlichen Umgebungsparametern des Menschen abweichen. Ist der Mensch nicht mehr in der Lage, sich risikolos in oder durch diese Systeme zu bewegen, sind zu seinem Schutz abschirmende Einrichtungen nötig, wie es z. B. aus dem Bereich der Raumfahrt hinlänglich bekannt ist.In many areas of scientific research and the implementation thereof Results in today's technology, one encounters modified physical Systems or are physical systems the subject of investigations, whose state parameters depend on the natural environmental parameters of the People differ. Man is no longer able to risk-free himself or moving through these systems are shielding for its protection Facilities needed, such as. B. sufficient in the field of space is known.

Um Personen vom atmosphärischen System (Ausgangssystem) durch den Zwischenbereich mit abweichenden Zustandsparametern (Zwischensystem) zu befördern, ist eine Kopplung der beiden atmosphärischen Bereiche nötig. Bei einer festen Position zueinander, die keiner Lageveränderung unterliegt, ist eine Kopplung durch eine dauerhafte starre Verbindung leicht zu realisieren. Bei einem bewegten Zielsystem besteht jedoch das Problem des Herstellens einer definierten Bezugslage, da der Personenwechsel nicht an jeder beliebigen Stelle des Systems vollzogen werden kann, sondern nur an den dafür vorbereiteten Kopplungsstellen.To people from the atmospheric system (starting system) through the Intermediate area with different state parameters (intermediate system) too transport, a coupling of the two atmospheric areas is necessary. At a fixed position to each other, which is not subject to a change in position, is a Easy to implement coupling through a permanent rigid connection. At A moving target system, however, has the problem of producing one defined reference position, since the change of person is not at any point of the system can be carried out, but only on those prepared for it Coupling points.

In den bisher bekannten Lösungen wurde die Lageanpassung zwischen Ausgangs- und Zielsystem dadurch realisiert, daß das Zielsystem durch Eigenantrieb oder Unterstützung eines Zugmittels an einer exakt definierten Stelle zum Stillstand kam und dort arretiert wurde (großer konstruktiver Aufwand). Besonders vom automatisierungstechnischen Standpunkt aus gesehen, ist eine solche Lösung mit weitreichenden Problemen verbunden (Realisierung eines exakten Haltepunktes, Zeitaufwand, usw.), eine anzustrebende vollständige Automatisierung kaum zu realisieren.In the previously known solutions, the position adjustment between the initial and target system realized in that the target system by self-propulsion or Support of a traction device at a precisely defined point to a standstill came and was locked there (great design effort). Especially from From an automation point of view, such a solution is also far-reaching problems (realization of an exact stopping point, Expenditure of time, etc.), a complete automation to be aimed for hardly realize.

Diese Lösungsvariante, die vor allem durch einen hohen automatisierungstechnischen Aufwand gekennzeichnet ist, wurde in der DE 41 00 475 dargelegt. Das Zielsystem in Form der Nutzzelle einer Rohrbahn wird durch große mechanische Kräfte (konstruktive Dimensionierung) der Passagierwechselschleuse mittels einer zusätzlichen Rechnersteuerung in eine definierte Lage gebracht. This solution variant, which is mainly characterized by a high automation expenditure was identified in the DE 41 00 475 set out. The target system in the form of the useful cell of a pipe run is caused by large mechanical forces (structural dimensioning) Passenger swap gate into an additional computer control defined location brought.

Anschließend muß die genau vermessene Lage der Fixpunkte von einem Empfänger der Passagierwechselschleuse abgefragt und durch eine Korrekturbewegung ausgeglichen werden.Then the precisely measured position of the fixed points of one The recipient of the passenger change lock is queried and sent by a Correction movement can be compensated.

Embodiment

Anhand des folgenden Beispieles wird ein möglicher Weg der Umsetzung der beanspruchten Erfindung dargestellt. Erläutert wird die Ausführung einer Passagierwechselschleuse für das in der Offenlegungsschrift DE 41 00 475 A1 dargelegte Projekt einer "Condensations - Rohr - Passage (COROPA) als umweltgerechtes Verkehrsmittel". Hierbei bewegt sich ein Vehikel (z. B. Gliederzug) in einer Röhre 2 (Fig. 2) wie der Kolben einer Kondensations- Dampfmaschine im Zylinder während eines Hubes. Die Realisierung des Passagierwechsels innerhalb des Stationsbereiches der Passage muß mittels einer Vorrichtung erfolgen, die in der Lage ist, eine sichere hermetische Verbindung zwischen den einzelnen Nutzzellen des Gliederzuges und dem atmosphärischen Bereich der Station 3 (Fig. 2) herzustellen.The following example illustrates a possible way of implementing the claimed invention. The execution of a passenger change lock is explained for the project of a "condensation pipe passage (COROPA) as environmentally friendly means of transport" as described in the published patent application DE 41 00 475 A1. Here, a vehicle (e.g. articulated train) moves in a tube 2 ( FIG. 2) like the piston of a condensation steam engine in the cylinder during one stroke. The change of passengers within the station area of the passage must be realized by means of a device which is able to establish a secure hermetic connection between the individual useful cells of the articulated train and the atmospheric area of station 3 ( FIG. 2).

Grundprinzip der neugestalteten Passagierwechselschleuse (PWS) ist die Herstellung der Lagebeziehung mittels vollständiger Lageanpassung der Einstiegsröhre 4 (Fig. 1) der PWS an die Einstiegsluke 3 (Fig. 1) des Zielsystems, der Nutzzelle des Gliederzuges 1 (Fig. 1, 2). Such- und Fixiereinrichtung sowie Einstiegsröhre bilden hierbei eine geschlossene Einheit. Diese wird mittels eines elektromotorischen Systems (z. B. durch Steuerung eines entsprechenden Getriebes) translatorisch bewegt und ist über eine elastische, faltenbalgartige Verkleidung 5 (Fig. 1, 2) zum Vakuum-Tunnelbereich abgedichtet.The basic principle of the redesigned passenger exchange lock (PWS) is to establish the positional relationship by completely adjusting the position of the entry tube 4 ( FIG. 1) of the PWS to the entry hatch 3 ( FIG. 1) of the target system, the useful cell of the articulated train 1 ( FIG. 1, 2). Search and fixation device as well as entry tube form a closed unit. This is moved translationally by means of an electromotive system (for example by controlling a corresponding gear) and is sealed off from the vacuum tunnel area by means of an elastic, bellows-like covering 5 (FIGS . 1, 2).

Die Ausgangslage der Einstiegsröhre muß gewährleisten, daß die Startrichtung der Suchbewegung eindeutig bestimmt ist. Möglich wäre so z. B. die Festlegung einer Startbewegung in Fahrtrichtung des Zuges. Dazu müßte die Symmetrie der Einstiegsluke, in Fahrtrichtung gesehen, stets hinter dem Ausgangspunkt der Symmetrie der Einstiegsröhre liegen (Beachten aller auftretenden Toleranzen!).The starting position of the entry tube must ensure that the starting direction the search movement is clearly determined. So would be possible B. the definition a starting movement in the direction of travel of the train. To do this, the symmetry of the Access hatch, seen in the direction of travel, always behind the starting point of the There is symmetry of the entrance tube (note all tolerances!).

Nachdem der Gliederzug seine endgültige Position innerhalb der Station eingenommen hat, beginnt die Einstiegsröhre mit ihrer Suchbewegung in x- Richtung. Diese endet sofort mit dem Empfang eines Kontrollsignals. Dabei kommt ein optisches Sensorsystem zum Einsatz, das die Lagegenauigkeit signalisiert. An einem definierten Bezugspunkt der Stirnseite der Einstiegsröhre ist der Signalgeber, in Form eines Lichtkegels oder Lasers, integriert. After the articulated train its final position within the station the entrance tube begins its search movement in x- Direction. This ends immediately with the receipt of a control signal. Here an optical sensor system is used to determine the positional accuracy signals. At a defined reference point on the face of the entry tube the signal transmitter, in the form of a light cone or laser, is integrated.

Als Gegenstück dazu ist im Nutgrund der Einstiegsluke 2 (Fig. 1) der Nutzzelle ein Signalempfänger angebracht, der in der Lage sein muß, nicht nur das Signal zu empfangen, sondern auch so zu lokalisieren, daß eine Bestimmung der darauffolgenden vertikalen Bewegungsrichtung (y-Richtung) gewährleistet ist. Dabei ist die Gesamtlänge des Empfängers so zu wählen, daß die maximale Höhendifferenz des Zuges die Funktionssicherheit nicht beeinflußt. Die Signalauswertung muß in einem Toleranzbereich liegen, die der geforderten Lagegenauigkeit der Einstiegsröhre vor der Translation in z-Richtung entspricht. Den hier dargestellten Forderungen wird eine Abwandlung einer Fotodiode, die sogenannte Lateraleffektdiode (position sensitive detector; PSD), gerecht. Mit Empfang des Signals wird gleichzeitig die Richtung der darauffolgenden Bewegung festgelegt [y/(-y)-Richtung]. Dazu ist die Lateraleffektdiode so justiert, daß die Signalausgabe über drei mögliche Ausgänge erfolgt. Dabei wird die Position des Leuchtfleckes innerhalb der zulässigen Toleranz bzw. über oder unter diesem Bereich signalisiert. Hat die Einstiegsröhre ihre horizontale und vertikale Endlage erreicht, beginnt sie mit der Translation in z-Richtung. Die Einstiegsröhre ist an der Nutzzellenseite offen und damit vorerst mit der evakuierten Richtungsröhre verbunden, andererseits aber durch einen Wechselverschluß von der Atmosphäre abgesperrt. Die Einstiegsröhre ist so gestaltet, daß sie in eine Ringnut 2 (Fig. 1), die um die Einstiegsluke herum verläuft, einfährt und die Einstiegsluke in der Endlage ihrer Ankopplung umhüllt. Die Einstiegsröhre wird im letzten Abschnitt ihrer Ankopplung an die Einstiegsluke, in ihre endgültige Position geführt. Speziell gestaltete Führungskeile 2, 3 (Fig. 3) an der Einstiegsröhre rasten dabei in für ihre Aufnahme vorgesehene Aussparungen 1 (Fig. 3, 4) im Nutgrund der Einstiegsluke ein. Die Gestalt der Führungskeile muß dabei folgenden Anforderungen gerecht werden: Eine Kollision zwischen Keil und Nutgrund der Einstiegsluke aufgrund auftretender Ungenauigkeiten bei der Lokalisierung der Lageübereinstimmung muß in jedem Fall vermieden werden. Dazu müssen Führungskeil und Aussparung (Führungsnut) mit Einführschrägen ausgestattet werden, die den Maximaltoleranzen der Lageabweichung gerecht werden und diese beim Einfahren der Führungskeile in die Führungsnut ausgleichen. Beim vollständigen Einführen wird die Einstiegsröhre in ihre definierte Lage zur Einstiegsluke gebracht. Weiterhin darf es trotz einer exakten und sicheren Positionierung zu keiner konstruktiven Überbestimmung der Lage kommen, um die in diesem Fall auftretenden kritischen Spannungen innerhalb des Systems auszuschließen. As a counterpart to this, a signal receiver is installed in the groove bottom of the access hatch 2 ( FIG. 1) of the useful cell, which must not only be able to receive the signal but also to localize it in such a way that a determination of the subsequent vertical direction of movement (y- Direction) is guaranteed. The total length of the receiver must be selected so that the maximum height difference of the train does not affect the functional reliability. The signal evaluation must be within a tolerance range that corresponds to the required positional accuracy of the entrance tube before translation in the z direction. A modification of a photodiode, the so-called lateral effect diode (position sensitive detector; PSD), meets the requirements presented here. When the signal is received, the direction of the subsequent movement is determined at the same time [y / (- y) direction]. For this purpose, the lateral effect diode is adjusted so that the signal is output via three possible outputs. The position of the light spot is signaled within the permissible tolerance or above or below this range. When the entry tube has reached its horizontal and vertical end position, it starts translating in the z direction. The entry tube is open on the useful cell side and thus initially connected to the evacuated directional tube, but is also sealed off from the atmosphere by an interchangeable lock. The entry tube is designed so that it enters an annular groove 2 ( FIG. 1) which extends around the entry hatch and envelops the entry hatch in the end position of its coupling. The entry tube is guided into its final position in the last section of its coupling to the entry hatch. Specially designed guide wedges 2 , 3 ( FIG. 3) on the entry tube snap into recesses 1 (FIGS . 3, 4) provided for their reception in the groove bottom of the entry hatch. The shape of the guide wedges must meet the following requirements: A collision between the wedge and the bottom of the entrance hatch due to inaccuracies in the location of the position must be avoided in any case. For this purpose, the guide wedge and recess (guide groove) must be equipped with lead-in chamfers that meet the maximum tolerances of the positional deviation and compensate for this when the guide wedges are inserted into the guide groove. When fully inserted, the entry tube is brought into its defined position to the entry hatch. Furthermore, despite exact and safe positioning, there must be no structural overdetermination of the position in order to exclude the critical stresses that occur in this case within the system.

Um zusätzlich vermeidbare Forderungen an die Fertigungsgenauigkeit des Führungssystems zu unterlassen, ist einer der beiden Führungskeile drehbar gelagert. Ein Arretierbolzen 3 (Fig. 4), der an einer definierten Stelle der Fixiernut integriert ist, schnappt beim Erreichen der Endposition in eine dafür vorgesehene Bohrung in den Führungskeil ein und verhindert so ein Zurückgleiten. Zur Abdichtung der hergestellten Verbindung wölben sich zwei in der Einstiegsröhre integrierte Druckschläuche mittels Wasserdruck heraus und pressen gegen den Außendurchmesser der Einstiegsluke. Der Zwischenraum Wechselverschluß- Einstiegsluke wird mit Luft geflutet und der Passagierwechsel kann vollzogen werden. Der Wechselverschluß wird so angeordnet, daß das Flutvolumen so klein wie möglich gehalten wird, auch um die zur Trennung beider Systeme nötige Flutung mit Wasser zeitlich so kurz wie möglich zu gestalten sowie die Dimensionierung der dazu nötigen Apperaturen zu minimieren. So entfällt beim Trennen ein aufwendiges Absaugen des Wassers, das relativ kleine Volumen von ca. 0,2 m³ kann in die Richtungsröhre abfließen. Prinzipiell erfolgt die Trennung beider Systeme in umgekehrter Reihenfolge. Nachdem der Zwischenraum geflutet wurde und so die in ihm befindliche Luft zur Atmosphäre hin ausgestoßen wurde, werden die Druckschläuche entspannt, die Fixierbolzen der Führungskeile hydraulisch zurückgezogen und die Einstiegsröhre in ihre Ausgangslage zurückgeführt.In order to avoid additional avoidable demands on the manufacturing accuracy of the guide system, one of the two guide wedges is rotatably mounted. A locking bolt 3 ( FIG. 4), which is integrated at a defined point in the fixing groove, snaps into a hole provided in the guide wedge when the end position is reached and thus prevents it from sliding back. To seal the connection made, two pressure hoses integrated in the access tube bulge out using water pressure and press against the outer diameter of the access hatch. The space between the interchangeable lock access hatch is flooded with air and the passenger can be changed. The interchangeable closure is arranged in such a way that the flood volume is kept as small as possible, also in order to make the flooding with water necessary for separating the two systems as short as possible and to minimize the dimensioning of the equipment required for this. This eliminates the need for time-consuming suction of the water, the relatively small volume of approx. 0.2 m³ can flow into the directional tube. In principle, the two systems are separated in the reverse order. After the space has been flooded and the air in it has been expelled to the atmosphere, the pressure hoses are relaxed, the fixing bolts of the guide wedges are pulled back hydraulically and the entry tube is returned to its original position.

Claims

Passenger shuttle lock for transporting people through a system with an air pressure or an atmospheric composition that deviate from a required standard range (intermediate system). Changes in position or positioning uncertainties between the atmospheric source and target system are compensated for by a three-dimensional position adjustment of the passenger change lock to the position of the corresponding target system. The structure and function of the passenger swap gate are characterized by the following features:

1. Adaptation movement of the passenger change lock by means of an electromotive system by controlling an appropriate gear;
2. Separation of the starting and intermediate system in the range of movement of the passenger shuttle lock by an elastic, bellows-like seal;
3. Separation of the output and intermediate system in the passage area of the passenger changeover lock by an electromotive lock, which is arranged at the end of the passage tube of the passenger changeover lock, in order to keep the volume of the medium to be changed within the passage tube as small as possible.
4. Sensor system for monitoring the adaptation movement of the passenger change lock with the following features:
- 4.1 defined symmetrical position between the signal generator and the signal receiver, which are arranged on the passenger swap gate and in the region of the opening of the target system;
- 4.2 Use of a lateral effect diode (position sensitive detector; PSD) as a signal receiver, which is able to determine the end points of the movements and to determine the directions of further adaptation movements.
5. Two guide wedges and the recesses (guide groove) provided for their reception on the passenger shuttle lock and in the area of the opening of the target system for guiding the passenger shuttle lock into their coupling end position and for stabilizing this end position with the following features:
- 5.1 The guide wedge and guide groove are equipped with lead-in chamfers that correspond to the maximum tolerances of the symmetry deviation between the passenger swap gate and the opening of the target system;
- 5.2 To avoid a structural determination of the position, one guide wedge is fixed, the other guide wedge is rotatably mounted;
- 5.3 End position fixing of the guide wedges by means of a locking bolt, which is integrated at a defined position in the fixing groove and which snaps into an intended recess in the guide wedge when reaching the end position and thus prevents sliding back.