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Bauelement für pneumatische Steuerungssysteme
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauelement für pneumatische Steuerungssysteme, insbesondere Wandstrahlelement, das aus Platten zusammengesetzt ist, in denen die Strömungs-und die Steuerdüsen sowie die zugehörigen Anschluss-und Verbindungskanäle vorgesehen sind, wobei die Platten vorzugsweise aus Glas oder Kunststoff bestehen und miteinander luftdicht verschweisst oder verklebt sind.
Die bekannten Bauelemente dieser Art bestehen aus zwei oder mehreren übereinandergeklebten oder verschweissten Glas-oder Kunststoffplatten, in deren Berührungsflächen die Strömungs-und die Steuerkanäle sowie die erforderlichen Düsen ausgespart sind. Je nach Ausbildung und Anordnung der Düsen und der zugehörigen Kanäle kann jedes dieser Bauelemente bestimmte Steuerungsfunktionen erfüllen. Diese Einzelelemente werden über Leitungen, meist Schlauchverbindungen, zu der gewünschten Schaltung zusammengeschlossen. Es ist auch schon bekannt, mehrere solcher Einzelelemente zu einem gemeinsamen Bauelement zusammenzufassen, wobei mehrere Düsensysteme samt den zugehörigen Kanälen in derselben Platte ausgespart oder mehrere, mit ausgesparten Kanälen versehene Platten übereinandergeschichtet und luftdicht miteinander verbunden sind.
Die Herstellung dieser Luftstrahl-oder Strömungselemente ist trotz ihres einfachen Aufbaues verhältnismässig schwierig, weil hiebei eine hohe Präzision erforderlich ist, vor allem im Bereich der Strömungsdüsen, welche nicht geradlinig verlaufen, sondern die unterschiedlichsten Umrissformen aufweisen. Das Betriebsverhalten der Bauelemente wird von der Herstellgenauigkeit, insbesondere vom symmetrischen Aufbau, stark beeinflusst, wobei Massabweichungen von wenigen hundertstel Millimetern bereits in Erscheinung treten. Die erforderliche Genauigkeit kann in vielen Fällen durch herkömmliche Bearbeitungsverfahren wie Fräsen nicht erreicht werden, weshalb die Herstellung meist durch komplizierte und entsprechend kostspielige Ätzverfahren vorgenommen wird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, derartige Bauelemente für pneumatische Steuerungssysteme zu vereinfachen und ihre Herstellung zu verbilligen. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Bauelement aus einem Rahmen und aus wenigstens einem in eine Ausnehmung des Rahmens eingeschweissten oder eingeklebten Steuereinsatz besteht, in welchem die Strömungs-und die Steuerdüsen vorgesehen sind, wobei der Rahmen lediglich die Anschlusskanäle für die Düsen und allfällige Verbindungskanäle aufweist.
Bei diesem Aufbau des Elements sind lediglich die im Steuereinsatz vorgesehenen Düsen sowie die daran unmittelbar anschliessenden Kanalabschnitte mit der hohen Präzision herzustellen, die bei den bekannten Ausführungen für das gesamte Element notwendig ist, wogegen für die Herstellung des Rahmens eine erheblich geringere Genauigkeit ausreicht.
Der Rahmen kann daher entsprechend billig hergestellt werden, wobei auch beim Zusammenschweissen der Platten keine besondere Sorgfalt angewendet werden muss. Das Einsetzen und Einschweissen der Steuereinsätze in den Rahmen muss zwar mit entsprechender Genauigkeit vorgenommen werden, ist hingegen einfacher als bei den bekannten Ausführungen, weil die zu verschweissenden Flächen wesentlich kleiner sind und die den Steuereinsatz weitgehend umschliessende Ausnehmung des Rahmens das Einsetzen erleichtert.
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Die erfindungsgemässen Steuereinsätze bestehen vorzugsweise nur aus einer einzigen, verhältnismässig kleinen Platte, die in eine einseitig offene Ausnehmung des Rahmens einsetzbar ist. Die Düsen sind dabei in der auf dem Boden der Ausnehmung aufliegenden Fläche des Einsatzes ausgespart und werden vom Boden der Ausnehmung abgedeckt. Um einen unrichtigen Einbau der Steuereinsätze in die zugehörigen Ausnehmungen des Rahmens zu verhindern, kann am Umfang des Steuereinsatzes ein nasenartiger Vorsprung od. dgl. vorgesehen sein, der in eine dazu passende Einkerbung in der Umfangsfläche der Ausnehmung eingreift.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können Steuereinsätze mit unterschiedlicher Düsenanordnung vorgesehen sein, die die gleiche Grösse und an den gleichen Stellen liegende Anschlüsse für die Anschlusskanäle aufweisen, wobei sie in gleich ausgebildete Rahmen einsetzbar sind. In der Praxis ist es dadurch möglich, dieselbe Rahmenausführung für die verschiedensten Elementtypen zu verwenden, die sich nur durch die Steuereinsätze voneinander unterscheiden. Die Serienherstellung von Bauelementen mit unterschiedlichen Steuerungsfunktionen wird dadurch erheblich verbilligt.
Der Rahmen des erfindungsgemässen Bauelements besteht vorteilhaft in an sich bekannter Weise aus einer Grundplatte mit ausgesparten Kanälen und einer die Kanäle abdeckenden ebenen Deckplatte.
Die Ausnehmungen für die Steuereinsätze können von fensterartigen Ausschnitten in der Grundplatte gebildet sein. Dabei ist nur die Bearbeitung einer einzigen Platte erforderlich.
Die erfmdungsgemässe Ausbildung bietet schliesslich die vorteilhafte Möglichkeit, mehrere Steuereinsätze in demselben Rahmen zu einer integrierten Schaltung zusammenzufassen. Der hiefür vorgesehene Rahmen braucht lediglich mehrere Ausnehmungen aufzuweisen, in die dann die einzelnen Steuereinsätze mit den für die auszuführende Funktion geeigneten Düsenanordnungen eingesetzt werden.
Auf Grund der vielfachen Verwendbarkeit eines solchen Rahmens mit mehreren Ausnehmungen und der verhältnismässig geringen Anforderungen an die Herstellgenauigkeit ist eine damit aufgebaute integrierte Schaltung erheblich billiger als die bekannten Ausführungen, bei denen sowohl die Düsen als auch die Verbindungskanäle zwischen den einzelnen Düsensystemen in demselben Bauteil angeordnet sind, welcher deshalb nur für eine einzige Aufgabe verwendet werden kann und als Ganzes mit hoher Präzision hergestellt werden muss.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen zu entnehmen, die in den Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigt Fig. l eine Draufsicht auf das erfindungsgemässe Bauelement bei abgenommener Deckplatte und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. l durch das gesamte Bauelement. In Fig. 3 bis 5 sind Ausführungsformen des erfindungsgemässen Steuereinsatzes in Draufsicht dargestellt.
Das erfmdungsgemässe Bauelement ist aus Platten zusammengesetzt und besteht gemäss Fig. l und
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und- fensterartig ausgesparten Ausnehmung --12-- führen, in welche der Steuereinsatz-2-eingesetzt ist. Der Steuereinsatz --2-- weist Düsen --13-- auf, von denen kurze Kanalabschnitte - zum Rand des Steuereinsatzes führen, wo sie an die Anschluss-und Verbindungskanäle --5-- im Rahmen --1-- anschliessen. In der Grundplatte --3-- des Rahmens --1-- sind ferner zwei seitlich der Ausnehmung --12-- liegende Öffnungen --15 und 16-ausgespart, die ins Freie münden und zur Entlüftung dienen.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht der Steuereinsatz --2-- aus einer einzigen Platte, in der die
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mit den Düsen-13-versehene Fläche des Steuereinsatzes --2-- dem Boden der Ausnehmung - -12-- zugekehrt ist, wobei die Düsen--13--von der Deckplatte --4-- des Rahmens --1--
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Rahmens-l-luftdichtIn die Ausnehmung-12-des Rahmens-l-können verschiedene Steuereinsätze --2-- mit unterschiedlicher Düsenanordnung eingesetzt werden. In Fig. 3 bis 5 sind drei mögliche Ausführungsbeispiele für den Steuereinsatz--2--gezeigt, die alle aus einer Platte bestehen, in der die verschiedenen Düsen --13-- mit den zugehörigen Kanalabschnitten --14-- ausgespart sind.
Allen Steuereinsätzen --2-- ist gemeinsam, dass die Kanalabschnitte --14-- an den gleichen Stellen des Umfanges des Steuereinsatzes münden, so dass alle Steuereinsätze --2-- in denselben Rahmen
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einfacher Weise durch einen am Umfang der Steuereinsätze vorgesehenen nasenartigen Vorsprung - verhindert, der in eine dazu passende Einkerbung --18-- in der Umfangsfläche der Ausnehmung --12-- im Rahmen eingreift.
Jeder der gezeigten Steuereinsätze --2-- weist einen Zulufteingang-19--, zwei Signalausgänge --20-- und eine Anzahl von Steuereingängen --21-- auf. Der Verlauf der Kanalabschnitte-14-, ihr Querschnitt und die Düsen --13-- sind hingegen verschieden ausgebildet, je nach der Elementtype, die vom jeweiligen Steuereinsatz gebildet wird. Beim Steuereinsatz nach Fig. 3 handelt es sich um einen sogenannten Flip-flop, der zu den bistabilen Strömungselementen zählt und als Speicherelement verwendet werden kann.
Die Funktionsweise dieser Elementtype beruht darauf, dass der durch den Zulufteingang-19-eintretende Hauptstrahl durch Zuführung eines Steuerimpulses durch einen der Steuereingänge-21-von einem Signalausgang --20-- auf den andern umgeschaltet werden kann, wobei er so lange in seiner neuen Lage verbleibt, bis er durch einen von der gegenüberliegenden Eingangsseite gegebenen Steuerimpuls wieder in seine frühere Stellung zurückgelenkt wird.
In Fig. 4 ist ein OR/NOR-Element dargestellt, welches monostabil ist und von einem Signalausgang --20-- auf den andern nur so lange umschaltet, als durch einen von zwei Steuereingängen-21-ein Steuerimpuls zugeführt wird. Bei dem in Fig. 5 gezeigten UND-Element, welches ebenfalls monostabil ist, muss gleichzeitig durch beide in der in Fig. 5 mit--21-- bezeichneten Steuereingänge ein Steuerimpuls zugeführt werden, um eine Umschaltung von einem Signalâusgang --20-- auf den andern zu erhalten. Wie aus Fig. 5 ferner zu erkennen ist, sind bei diesem Element im Bereich der an die mit--21--bezeichneten Steuereingänge anschliessenden Kanäle zwei ins Freie führende Bohrungen--22--vorgesehen.
An Stelle der beispielsweise gezeigten Ausführungsformen der Steuereinsätze kann durch entsprechende Ausbildung derselben jede beliebige Elementtype unter Verwendung des gleichen Rahmens hergestellt werden. Mit einer einzigen Rahmenbauart und verschiedenen, in den Rahmen nach Bedarf einbaubaren Steuereinsätzen, die einfach hergestellt werden können, kann somit eine komplette Typenreihe von Bauelementen zusammengestellt werden, die die unterschiedlichsten Steuerfunktionen ausführen können. Unter Verwendung des Grundgedankens der Erfindung können auch integrierte Schaltungen in einfacher Weise dadurch aufgebaut werden, dass in einen Rahmen mehrere gleiche oder verschiedene Steuereinsätze eingebaut werden, wobei die erforderlichen Verbindungen zwischen den einzelnen Steuereinsätzen im Rahmen vorgesehen sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Bauelement für pneumatische Steuerungssysteme, insbesondere Wandstrahlelement, das aus Platten zusammengesetzt ist, in denen die Strömungs-und die Steuerdüsen sowie die zugehörigen Anschluss-und Verbindungskanäle vorgesehen sind, wobei die Platten vorzugsweise aus Glas oder Kunststoff bestehen und miteinander luftdicht verschweisst oder verklebt sind, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Bauelement aus einem Rahmen (1) und aus wenigstens einem in eine Ausnehmung (12) des Rahmens eingeschweissten oder eingeklebten Steuereinsatz (2) besteht, in welchem die Strömungs-und die Steuerdüsen (13) vorgesehen sind, wobei der Rahmen lediglich die Anschlusskanäle (5) für die Düsen und allfällige Verbindungskanäle aufweist.
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