CN102483080A - 用于在气动体的包络气流中产生脉冲式排出气流的流体致动器、包含这种流体致动器的喷出装置和装配有这种喷出装置的气动体 - Google Patents

用于在气动体的包络气流中产生脉冲式排出气流的流体致动器、包含这种流体致动器的喷出装置和装配有这种喷出装置的气动体 Download PDF

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Abstract

一种流体致动器(1)，其通过喷射流过所述流体致动器的流体沿着流动面影响流动，所述流体致动器(1)包括至少两条在各自端部处设有排出口的排出通道(21、22；121、122、123)和连接至所述排出通道(21、22；121、122、123)并用于在给进压力下供给流体的供给通道(31；131)，流向偏转装置(50)，所述供给通道(31；131)结合至所述流向偏转装置而所述排出通道(21、22；121、122、123)从所述流向偏转装置中显露出来，和致动装置(60；160)，所述致动装置连接至所述流向偏转装置(50)用来激励所述流向偏转装置，所述流向偏转装置适于使所述流体以循环序列方式被连续地引导至每条所述排出通道(21、22；121、122、123)，用于将流动体中的流体喷射的喷出装置，其包括上述流体致动器(1)和用于激励所述流向偏转装置(50)的致动装置(60；160)，以及流动体，其包括多个喷射口以及上述喷出装置。

Description

用于在气动体的包络气流中产生脉冲式排出气流的流体致动器、包含这种流体致动器的喷出装置和装配有这种喷出装置的气动体
技术领域
本发明涉及用于在气动体(aerodynamic body)的包络流(enveloping flow)中产生脉冲式排出气流(pulsed outlet flow)的流体致动器、包含这种流体致动器的喷出装置(blow-out device)和包括这种喷出装置的气动体。
背景技术
这种流体致动器已知在DE 602006 001 040 T2中。
为了控制机翼或襟翼上的气流分离(flow detachment)，例如，就空气动力学而言发现压缩空气的脉冲式喷射比连续式喷射更有效，这是因为能够利用气流的不稳定性。这可以从1996年Nishiri，B和Wygnanski，I在ECCOMAS中的“On flow separation and its control”中了解到。在1999年6月J.D.McLean等人的NASA研究“Study of the Application of Separation Control byUnsteady Excitation to Civil Transport Aircraft”以及柏林科技大学(Berlin University of Technology)的Ralf Petz和Wofgang Nitsche的研究“Designing Actuators for Active Separation Control Experiments onHigh-Lift Configurations”中，描述了在气动翼外侧空气的脉冲式喷射的可能性。
从普通现有技术可知，为了产生脉冲式气流，使用通过周期性地开启和闭合流道来允许或阻止气流通过的机械阀。为了能够通过这些阀的帮助使脉冲式喷射进行高频率的切换，气流排出通道的横截面必须保持为非常小，这就会产生高的气动损失。这样总的压力损失总共达到90％以上。另外，机械式可移动组件限制了阀的使用寿命和安全性。通常，由以高电力引入量为特性的螺通道管驱动的快速切换阀伴随有强的电磁场，并且这是复杂的电子控制装置所必须的基本规则。因为本文中提供的阀仅仅是大型系列生产中制造的，所以这些产品的另一个缺点是：通常与一些在结构尺寸和性能数据方面的特殊应用无法以有效方式相匹配。
发明内容
本发明的目的是提供一种集成在包覆于流体流内的气动体外部上的流体致动器，用于在气动体的包络流中产生脉冲式排出气流，其中流体致动器具有简单的结构并且能够以有效的方式适应个别用途的特定环境。
这个目的通过权利要求1和权利要求2的特征来实现。其他实施例在附属于它们的从属权利要求中详细说明。
根据本发明提供了一种流体致动器，其通过喷射流过所述流体致动器的流体，以沿着流动表面影响流动，所述流体致动器包括至少两条在各自端部处设有排出口的排出通道和连接至所述排出通道并用于在给进压力下供给流体的供给通道，流向偏转装置，所述供给通道结合至所述流向偏转装置，而所述排出通道从所述流向偏转装置中暴露出来，和致动装置，所述致动装置耦合至所述流向偏转装置用来激励所述流向偏转装置。此外，设有连接至所述流向偏转装置并用来激励所述流向偏转装置的致动装置，所述流向偏转装置适于使所述流体以循环顺序的方式引导至每条所述排出通道。由于使用流向偏转装置和多个排出通道或排出口引入了相同供给源或压力源的流体，本发明的致动器在每一个排出口处都不需要任何产生脉冲式喷射的可移动组件。替代地，在给进压力下供给的流体借助于流向偏转装置交替地引入多条排出通道，可实现脉冲式喷射。
根据本发明原理，还提供了一种流体致动器，其通过喷射流过所述流体致动器的流体，以沿着流动表面影响流动，所述流体致动器包括排出装置，所述排出装置具有至少两条排出通道和至少两个喷射流体用排出口，其中一个排出口与相应的排出通道相连通，所述流体致动器包括：
具有互作用腔结构的流向偏转装置，所述互作用腔通过相应的排出通道与每一个所述排出口连通并且包括布置在所述排出通道的入口处的分流装置；
连接至互作用腔的供给通道(与流体供给装置相连)，用于在给进压力下将流体供给至互作用腔；
至少两条控制通道，每条所述控制通道用于在预定控制压力下供给流体，并且每条所述控制通道的一端连接至所述互作用腔。
这里，所述互作用腔具体被配置成：在预定控制压力下通过所述控制通道中的一条供给流体时，在所述互作用腔的给进压力下通过所述供给通道流进所述互作用腔的流体被偏转至所述排出通道中的一条预定排出通道，从而通过配置所述互作用腔可在所述致动器中或得多种稳定的流状态。
本发明的流体致动器的一个优点是：由于它的流出特性和流入特性是对称的，在流体流出期间和流入期间，提供有理论上相同量级的大量相同质量的气流。相反，在通过周期性地收缩和扩张腔室体积(例如，利用压电效应)而在机翼上产生脉冲式排出气流的普通现有技术的方法中，流出特性和流入特性是不对称的，因为流出是在相比于流入口实质上较窄的开口处发生的，从而在排放通道处产生周期性喷射流。
根据本发明的一个实用例，所述流体致动器包括两条排出通道和两条控制通道，并且所述分流装置形成为互作用腔上的穗型壁组件(spike-type wallmember)，该穗型壁组件位于两条排出通道之间。
根据本发明的另一个实用例，所述流体致动器包括三条排出通道和三条控制通道，并且所述分流装置是由位于第一排出通道的入口与第二排出通道的入口之间的第一穗型壁组件和位于第一排出通道的入口与第二排出通道的入口之间的第二穗型壁组件形成的，目的是获得互作用腔中的部分稳定状态。
根据本发明流体致动器的一个实施例，得出连接至所述互作用腔的供给通道包括连接至所述流体供给装置的连接件。
此外，还可以得出两条控制通道通过各自的一端分别连接至压力控制装置，并且分别与流体供给装置连接。
特别地，所述第一排出通道和所述第二排出通道可位于相对于所述致动器的纵轴彼此相对的位置，具体为关于所述纵轴对称，并且所述控制通道相对于所述互作用腔的中心与对应的所述排出通道的一个入口相对。
根据本发明流体致动器的一个实施例得出所述流体致动器包括三条排出通道和三条控制通道，并且所述分流装置是由位于第一排出通道的入口与第二排出通道的入口之间的第一穗型壁组件和位于第一排出通道的入口与第二排出通道的入口之间的第二穗型壁组件形成的。
这里，可以得出所述第一排出通道和所述第三排出通道相对于所述流体致动器的纵轴位于彼此相对的位置并且具体为关于纵轴对称，所述第二排出通道位于所述第一排出通道与所述第三排出通道之间并且具体位于所述流体致动器的所述纵轴的中心。
根据本发明流体致动器的一个实施例得出：所述流体供给通道位于关于所述互作用腔的中心与所述第二排出通道相对的位置，并且每条所述控制通道位于关于所述互作用腔的中心与相应的所述第一或第二排出通道各自的入口相对的位置。此外，还可以得出：所述流体致动器包括第三控制通道，所述第一、第二和第三控制通道相对于空间中心具有星形布置，从而使得每条控制通道和每一条排出通道均位于相对于所述互作用腔的空间中心而彼此相对的位置。
一般情况下可以得出：所述排出通道端部的宽度增大而深度减小，从而使各条排出通道的截面面积在相对于所述排出通道排出口的各个截面面积为10％的偏差范围内保持不变。
一般情况下可以得出：为了控制和改变通过各条控制通道的流体流入，致动装置中转换装置的相应的控制阀分别与用于操作所述控制阀的每条控制通道相连接。
本发明的另一个目的是提供一种用于将流动体中的流体喷射的喷出装置，所述喷出装置包括这种流体致动器。
这一目的通过权利要求5的特征实现。其他实施例在所附的从属权利要求中详细说明。
根据本发明具体提供了一种喷出装置，其用于将流动体中的流体喷射，所述喷出装置包括流体致动器，所述流体致动器具有至少两条在各自端部处设有排出口的排出通道和连接至所述排出通道并用于在给进压力下供给流体的供给通道，流向偏转装置，所述供给通道结合至所述流向偏转装置，而所述排出通道从所述流向偏转装置中暴露出来，和致动装置，所述致动装置耦合至所述流向偏转装置并激励所述流向偏转装置。所述致动装置包括致动功能，从而所述流向偏转装置将预定体积流的流体实行偏转，所述流体为通过所述供给通道供给至相应的排出通道的流体，所述流体被以循环顺序的方式引导至每条所述排出通道。
根据本发明的又一实用例，提供了一种喷出装置，其用于将流动体中的流体喷射，所述喷出装置包括本发明实施例的流体致动器和致动装置。所述致动装置包括：具有在控制压力下用于供给流体的开口的互作用腔，分别与各条控制通道相连的多个转换阀，以及转换装置，所述转换装置用于设定所述转换阀的转换状态，其中，所述多个转换阀中的一个阀是打开的，并且所述多个转换阀中的至少另一个阀是关闭的。所述致动装置包括转换装置致动器件，所述转换装置致动器件通过用于传输转换指令的连接通道与所述转换装置进行功能连通并且激励所述转换装置，从而使所述转换阀呈现一系列顺序循环的转换状态，使得一个所述转换阀处于打开状态，而所述多个转换阀中至少另一个转换阀处于关闭状态。这里，特别是可以提供所述控制压力从而在每个转换状态下，在给进压力下引入所述互作用腔的流体以至少75％的比率准确地流入与所述转换状态相关的一条排出通道。
所述转换装置致动器件可用于调节转换状态的循环设置的频率。
根据再一实用例可以得出：在各条排出通道上布置有用于检测流状态的传感器，各所述传感器与各转换装置致动器件功能性耦合，从而传输所述各传感器产生的传感信号，所述转换装置致动器件包括校正功能，所述校正功能基于相应的接收到的传感器信号和目标规格而产生激励指令，并将该指令传输至所述转换装置以便对所述转换装置进行操作。
另外，本发明的又一个目的是提供一种气动体，其包括具有上文中提到的流体致动器的喷出装置。
这一目的通过独立权利要求的特征实现。其他实施例在所附从属权利要求中详细说明。
根据本发明，提供了流动体特别是包括多个排出口及适于本发明的喷出装置的气动体。
这里，可以得出：本发明的致动装置与多个互作用腔的每一者相关联。与每个互作用腔相关联的例如有所述流动体上的两个或三个排出口，从而使所述流动体上的多个排出口通过致动装置而被激励。这样做的结果可能利用一个致动装置就能影响所述流动体上较大的流动区域。
由于根据本发明在气动体上产生了脉冲式排出流，所以在其表面的纵向方向上阻止了气动体上包络流的分离，由此优化了它的包络流。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明流体致动器的实施例的示意性截面图，该流体致动器包括两条排出通道和两条控制通道，并具有用于对流过排出通道的排出流进行控制的致动装置；
图2是表示在本发明提供的流体致动器的致动装置的一个转换周期内，图1的实用例的第一控制通道中压力与时间的关系图；
图3是表示在图2所示的转换周期内图1的实用例的第二控制通道中压力与时间的关系图；
图4是本发明流体致动器的另一实施例的示意性截面图，该流体致动器包括两条排出通道和两条控制通道；
图5是沿着图4所示的本发明流体致动器的实施例中线5-5得到的截面图；
图6是沿着图4所示的本发明流体致动器的实施例中线6-6得到的截面图；
图7是本发明流体致动器的又一实施例的示意性截面图，该流体致动器包括三条排出通道和三条控制通道，并具有用于对流过排出通道的排出流进行控制的致动装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明，提供了流体致动器或流体性致动器1，其通过喷射流过所述流体致动器1的流体，以沿着流动表面影响流动。流动体通常是在流体或者诸如空气或水等介质中起流变作用的体。例如，流动体可以是安装在飞机或陆地交通工具上的气动体，可以是安装在水上交通工具或船上的气动体或者形成水上交通工具或船的一部分的气动体。因此，流体致动器设置为集成在被流体流所包覆的流动体K的外部，从而产生进入包络流特别是流动体K的边界层的脉冲式排出气流。通过将脉冲式排出气流引入包络流特别是流动体K的边界层，在特定流动状态下可以弥补或降低与流动体的流动表面的分离。
流体致动器1包括：排出装置20，其具有至少两条在各自端部设有排出口(在图1～图7中未示出)的排出通道；流体供给装置30，其连接至排出通道并具有在预定给进压力下供给流体的供给通道31；流向偏转装置50，供给通道31结合至该流向偏转装置50而所述排出通道从该流向偏转装置50中暴露出来；以及致动装置60，其连接至流向偏转装置50并用来控制该流向偏转装置50。因此，根据本发明，在预定压力或最小压力下通过供给装置30供给至流向偏转装置50的流体通常被以循环顺序的方式偏转至多条排出通道中的一条中。利用致动装置60(为此可假设相应的转换条件)将流向偏转装置50设成不同的状态，其中将供给的流体引入多条排出通道中的一条，而没有或仅仅相当少量的流体流过至少另一条排出通道，以循环顺序的方式将流体引入多条排出通道的每一条中。改变各条排出通道以将供给流体的主要部分流出的结果是：在与各条排出通道相关联的各个排出口处产生脉冲式排出气流。
根据本发明通常可以得出：全部供给流体量或其主要部分(例如特别是全部的90％)被引入根据各自转换状态而设置的排出通道。这里，不需要将全部供给流体量供给至一条排出通道。根据本发明可以得出：在给进压力下供给的流体流出时，流体供给量(即通过供给装置30供给的流体的输送量)的至少50％流过一条排出通道。然而，优选的是，对应于转换装置65的转换状态，流体供给量的至少75％流过一条排出通道，特别是由转换装置65激励的一条排出通道。
由于根据本发明的技术方案，同一致动器1可用在极其不同的应用中，可在很宽的范围内变化：在不需要调整致动器1的情况下，可以改变通过供给装置30供给的流体的给进压力及输送量。此外，流向偏转装置50和排出装置20可以一体形成，从而能够以非常经济的方式制造致动器1。因此，致动器1的这部分占有极高度的可靠性。另外，流出特性和流入特性是对称的，从而使致动器1的流动效率非常高。
可以通过多种方式实现流向偏转装置50。根据本发明的优选实用例可以得出，特别是通过供给装置30供给的流体的流动方向在流向偏转装置50中被以流过相应布置的控制通道流体的方式所影响，从而得到本发明中引入各条排出通道所带来的上述效果。
图1～图3以及图4～图6图示了本发明的包括两条排出通道21、22的致动器1的实用例，而在图7中图示了本发明的包括三条排出通道121、122、123的致动器1的实用例。与各排出通道相应的各开口优选以并排横切流向的方式布置。
图1～图3的实用例示出了两条分别具有与之相对应的一个排出口41、42的排出通道21、22。图4～图6示出了图1所示的致动器1的具体实现。在图4～图6中，起到与图1中所示部件相同功能的部件具有相同的附图标记。图4与沿图4的线6-6得到的图6的截面图相比可以看出，排出通道21、22的宽度B21、B22在端部处增大，而它们的深度T22(图6中未示出排出通道21的深度)减小，从而使各条排出通道21和22的截面积保持不变。以此方式，在该区域内流体的质量吞吐量也保持不变。由于排出通道端部宽度的增加，因而该端部形成了致动器腔或排出腔45或46，在排出腔45或46中实现了想要设置的排出口宽度的调节。在本发明的一个实施例中得出排出通道21、22端部的宽度B21、B22增大但其深度减小，从而使各排出通道21或22的截面面积在相对于相对应的各个截面面积在10％的偏差幅度内保持不变。
根据流体致动器1的实用例特别是气动体的应用例，得到例如深度为0.2cm～0.8cm且宽度为20cm～100cm的缝隙型排出口41、42。
为了定向的目的，图1中的致动器坐标系统KS-1定义致动器纵向方向X、致动器宽度方向Y和致动器深度方向Z。以优选的方式，图4中的宽度B21或B22在或者至少沿着流动的方向的垂直方向上延伸，该流动是根据预期目的在布置有各排出口的流动体的位置处发生的。例如，对于在飞机的机翼或副翼上设有排出口的情况而言，宽度B21或B22在或者至少沿着机翼或副翼的深度方向上延伸。
图7中所示的流体致动器100的实用例包括三条排出通道121、122、123以及在排出通道121、122、123的各个端部145、146和147上的排出口141、142和143。在图7的实用例中同样设有参照图1～图6所述的特征。
排出通道21、22或121、122、123构成了作为流向偏转装置50或150的实施例的一部分的互作用腔51或151的排放口。一方面，互作用腔51或151连接至流体供给装置30或130以及具有一组控制通道的致动装置60或160，流体供给装置30或130具有流体供给通道31或131和连接至压力源或供给源的连接件35或135。
在图1～图6的实用例中，两条控制通道或加压通道11、12结合至互作用腔51中，且流体供给通道31在它们之间延伸，这样使得流体供给通道31的进入互作用腔51的入口31a位于两条控制通道11和12的入口11a、12a之间。另外，两条控制通道11和12以一定角度结合至互作用腔51，该角度优选为相对于流体供给通道31的纵向方向L31或流体供给通道31的入口31a呈20度至70度。这样，与在相应的时间点执行控制动作的控制通道相对的另一条或至少另一条控制通道中，当流过的流体流量减少时和没有流体流动时，该执行控制动作的控制通道11、12中的一条可以使从流体供给通道31流入互作用腔的流体的流动方向偏转至相对于互作用腔51的中心与该执行控制动作的控制通道相对的排出通道22和21的各入口22a或21a。
在根据图7的实用例中，设有两条控制通道或加压通道111、112，且流体供给通道131在这两条通道之间延伸。流体供给通道131的进入互作用腔151的入口131a位于两条控制通道111和112的入口111a、112a之间。这里，优选得到两条控制通道111、112分别以一定角度并入互作用腔151，该角度优选为相对于流体供给通道131的纵向方向或流体供给通道131的入口131a呈20度至70度，从而根据该流体流进排出通道121、122和123的入口121a、122a或123a的流入方向，从控制通道111、112流入互作用腔151的流体流，使得从流体供给通道131流入互作用腔151的流体的流动方向发生偏转。这里，第三排出通道123位于第一排出通道121与第二排出通道122之间。另外，在优选实施例中，第三排出通道123位于纵轴L131的中心，第一排出通道121和第二排出通道122相对于纵轴L131对称地布置着。以此方式，如果对同时通过控制通道111、112的控制流进行相应的分配，那么控制通道111、112中的一条可以使从流体供给通道131流进互作用腔的流体的流动方向偏转至排出通道122和121的入口122a或121a，或者偏转至相对于互作用腔151的中心与排出通道122和121相对的第三排出通道123的入口123a。
为了实现流体从流体供给通道131流进互作用腔151的偏转，可通过使经过两条控制通道111、112引入互作用腔151的控制流进入三条排出通道121、122和123中的一条图7象征性地示出了转换装置165所提供的三种转换状态165a、165b、165c。这些转换状态以如下方式进行调节：
·在第一转换状态165a下，从第一控制通道111中出来的控制流以最大速度流入互作用腔151，同时从第二控制通道112中出来的控制流以最小速度流入互作用腔151，或者没有控制流从第二控制通道112中出来并流入互作用腔151；
·在第二转换状态165b下，从第一控制通道111中出来的控制流和从第二控制通道112中出来的控制流分别以中间速度流入互作用腔151，该中间速度的大小介于最小速度与最大速度之间；
·在第三转换状态165c下，从第一控制通道111中出来的控制流以最小速度流入互作用腔151，或者没有控制流从第一控制通道111中出来并流入互作用腔151；同时从第二控制通道112中出来的控制流以最大速度流入互作用腔151。
在第一转换状态165a下，从流体供给通道131流进互作用腔151的流体流入相对于互作用腔125的几何中心或空间中心Z与第一控制通道111的入口111a相对的第三排出通道123中。在第三转换状态165c下，从流体供给通道131流进互作用腔151的流体流入相对于互作用腔125的空间中心Z与第二控制通道112的入口112a相对的第一排出通道121中。在第二转换状态165b下，从第二流体供给通道132流进互作用腔151的流体流入位于第一排出通道121与第三排出通道123之间的致动器1的纵轴L131上的第二排出通道122中。
致动器100优选以以下方式被调节：使从第一控制通道111或第二控制通道112中出来的控制流的最小速度和最大速度具有预设的相同的变化幅度。
将图4所示的实施例与图6中所示的沿图4的剖面线6-6得到的截面图进行比较，可以得出在图7的实施例和这些实施例的变形例或者这些实施例的替代实施例中，排出通道121、122、123端部的宽度B121、B122增大而深度(未示出)减小，从而使各排出通道121或122或123的截面面积保持不变。这里，特别是可以得出排出通道121、122、123端部的宽度B121、B122和B123增大而深度减小，从而使各排出通道121或122或123的截面面积在相对于各个截面面积为10％的偏差范围内保持不变。
在图7所示实施例的致动器1的替换例中，也可包括第三控制通道(在图7中未示出)，该控制通道关于空间中心Z具有星形布置，从而使各条控制通道和各条排出通道121、122或123分别相对于互作用腔125的空间中心位于彼此相对的位置。这里，也可以在转换装置165中设定三种转换状态，在预定控制压力下流体从处于这些转换状态的三条控制通道中的一条和另一条中流出。这里，优选可以得出，三条控制通道分别以一定角度结合至互作用腔151，该角度优选为：相对于流体供给通道131的纵向方向或流体供给通道131的入口131a呈20度至70度，这样，与在相应的时间点执行控制动作的控制通道相对的另一条或至少另一条控制通道中，当流过的流体流量减少时和没有流体流动时，该执行控制动作的控制通道使得从流体供给通道131流进互作用腔151的流体的流动方向偏转至相对于互作用腔151的中心与该执行控制动作的控制通道相对的排出通道121、122或123的各入口121a、122a或123a。
为了实现各个状态(即，从流体供给通道31或131流进互作用腔51或151的流体偏转至一条排出通道)在流体致动器1内是稳定的流状态，只要在预定控制压力下通过相应的控制通道向互作用腔51、151供给流体即可，各个分流装置位于排出通道的两个入口21a、22a或121a、122a、123a之间的互作用腔51和151中。在图1-图6的具有两个入口21a、22a的实施例中，在这两个入口之间形成有一个分流装置55，而在图7的具有三个入口121a、122a、123a的实施例中，在每两个入口121a、122a、123a之间形成有一个分流装置155、156。在图7所示的实施例的替换例中，三条排出通道121、122和123构成的三维星形结构中设置有总共三个分流装置，它们相对于纵轴L具有相同角分布，并且一个分流装置设置在每两条排出通道之间。
各分流装置是互作用腔的壁的三维构造的壁前部分，对流进相邻排出通道的一者或两者的相应流动进行划分。分流装置可以是尖的或圆的。在图1～图6的实施例或者在图7的实施例中，分流装置55以及分流装置155、156均形成为尖的或者近似尖的。借助分流装置，能够在致动器1中产生部分稳定的流动状态，因而，通过可设定的转换状态配置互作用腔51；151能够得到流体致动器1中的多个稳定的流动状态。
从图4～图6和图7所示的流体致动器可以看出，本发明的一个优点是：例如可通过模塑方法或者压膜成型法由机械组件2或102(特别是一体形成)来制造供给装置30或130，流动偏转装置50或150以及排出装置20或120。
在相邻排出通道21、22或121、122、123的相互接触的壁面之间的分流装置处的角度优选在2度与25度之间，由此得到对应于转换阀的开口的稳定流动状态。该角度是在分流装置的最前面位置后的、沿流动方向上一定距离(等于排出通道21、22、121、122、123的各入口的最大直径)处，相邻排出通道21、22、121、122、123的分支壁轮廓线间的角度。该角度特别是根据经由被看到的相邻排出通道的一部分而被确定的，该部分被如此选择：使得这些排出通道的方向位于各自相应的入口在截平面处的位置。
为了控制并改变流过各控制通道11、12或111、112、113的流体的流入，致动装置60或160中转换装置65或165的各转换阀或控制阀61、62或161、162、163连接至控制通道11、12和111、112、113中的一条，由此操作阀61、62或161、162、163。
为此，可以设置在期望的控制压力下引入流体的转换腔66或166。转换腔设有与控制通道11、12中一条进行流体连通的排出口，并且在每个排出口处布置有一个转换阀。
为了激励转换阀，设有转换装置致动器件70(图7中未示出)，该转换装置致动器件70包括用于向各相关转换阀发出指令的相应致动功能。转换装置致动器件70或170可通过连接通道11a、12a或111a、112a经由控制端口11b、12b与供给通道11、12或111、112、113连通，并且一条连接通道11a、12a或111a、112a与一条控制通道连接。
在下文中，将参照图1～图6和图7的实用例解释本发明的操作：通过供给通道31、131供给流体。如果连接在各条控制通道处的转换阀61、62或161、162、163是打开的，那么利用转换装置致动器件70能够将控制通道11、12或111、112、113中的一条连接至储压器。另一个转换阀被设定成处于闭合位置或者至少部分闭合状态。无法通过一个或多个关闭的转换阀进行用控制流储存容器(图中未示出)为各条相关控制通道提供压力补偿，在控制流储存容器中有供控制通道使用的流体，并且在供给通道31或131中流动的流体流或空气流的静态压力在被相应控制阀关闭的控制分支中建立起来。这里，控制流储存容器中的静态压力略高于从流体供给通道31或131出来的流体流的静态压力。
转换装置65或165特别适于使致动装置69或160中多个控制阀61、62或161、162、163中的一个完全打开，而另一个转换阀61、62或161、162、163是关闭的，或者与完全打开的控制阀相比打开一个十分小的角度。结果，具有所提供的控制压力的流体仅流过一条控制通道或者主要流过致动装置60、160的一条控制通道。
在图2和图3中，图1～图6的流体致动器1的实用例示出了两个控制阀61和62的转换状态S1、S2的激励周期，其中，值“1”表示各个控制阀61或62的打开状态，值“0“表示各个控制阀61或62的关闭状态。因此，存在控制阀61、62的打开状态相对于t的状态函数。
例如，如果在图1～图6的实用例中，控制阀61是关闭的而控制阀62是打开的，那么供给通道31中主要流体流的静态压力会在控制通道11中建立起来，特别是控制流体储存容器的压力很大程度会存在于控制通道12中。控制流从控制通道的出口11a流出的结果是，向从供给通道31的出口31a出射的喷射式流施加与其流动方向相反的力，在此情况下偏转向较低压力即排出通道21的方向。由于相互作用区55的配置，流体致动器1的结构是双稳定的，因此通过排出通道21喷射的情况及通过排出通道22喷射的情况都可以看作是稳定状态。基于转换阀61、62的转换状态并且基于从供给通道31侧向流出的控制通道11、12中的流动引起的压力差，在给定时间内通过流体致动器内的流动假设两种状态之中的一种，由此得到从供给通道31流出的流体的相应偏转。如果从供给通道31喷射流出的流体偏转至排出通道21、22的一侧或另一侧，那么附壁效应会将它保持为指向那一侧直到转换状态改变为止。因此，这些是流体致动器1内的双稳定流动状态。供给通道31中的流动量优选实质上多于通过控制通道11或12的流动量，因此能够获得通过已知致动器例如特别是基于螺线管的致动器所不能获得的高效率。
图7的流体致动器1的实用例是用代替图1～图6的两条控制通道11、12和两条排出通道31、32的三条控制通道111、112、113和三条排出通道131、132、133进行类似操作的。
致动装置60、160特别是包括具有用于激励转换阀的相应致动功能的转换装置致动器件70或170。转换装置致动器件70或170通过连接通道71或171与转换装置65或165进行功能性通信，以传输转换装置致动器件70或170所产生的转换指令。致动功能可以使转换阀61、62；161、162、163处于连续的本发明提到的转换状态，其中在一个周期性序列中，一个转换阀61、62或161、162、163处于打开状态，而多个转换阀61、62；161、162、163中的至少另一个转换阀处于关闭状态。
用来改变转换状态的频率是通过致动功能规定或者根据从相关系统接收到的参数设定的。通过反复地改变转换状态，在排出口45、46或145、146、147处得到了脉冲式喷射。特别地，这里可以设置500Hz～0.01kHz的频率。因此，致动功能固定了各转换状态被激活的时间点。这里，特别是可以得出转换状态在恒等时间间隔下发生变化，从而能够生成在流体中周期性出现的脉冲。可选择地或附加地，还可以得出：控制装置能够以不规则的方式来指挥转换状态。
在本发明的致动器1对于气动体的应用中，为了在气动体开口处提供空气动力学有效的脉冲式喷射，特别地频率范围可以设置在20Hz与70Hz之间。
用于检测排出通道的流状态(例如，压力或速度)的流动传感器71、72(仅在图1中示出)可以任意地设置在排出通道处并且具体设置在致动器排出腔31、32或131、132、133处，为了传输根据各检测到的流状态而通过传感器71、72产生传感器信号，传感器71、72功能性地连接至转换装置致动器件70。上述传感器71、72可被用来监视功能性。特别地，可在转换装置致动器件70中设置监视功能，以用来将传感器71、72传输来的传感器信号与对应于最小流量值的目标值进行比较，在没有获得最小流量值时可将流体致动器评估为存在错误。在此情况下还可以得出：监视功能向供给单元发送相应的指令信号从而使其处于闲置状态，例如不将流体引导至互作用腔。或者，转换装置致动器件70可包括根据接收到的传感器信号和目标规格产生激活指令并将该指令传输至转换装置以便激励该转换装置的校正功能。
根据本发明的实用例，致动装置可与多个互作用腔相连接。每个互作用腔与流动体上的两个或三个排出口相连，从而使流动体上的多个排出口可以被一个致动装置激励。因此，一个致动装置可以对流动体上的更大流动区域产生影响。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种流体致动器(1)，其通过喷射流过所述流体致动器(1)的流体沿着流动面影响流动，所述流体致动器包括：至少两条在各自端部处设有排出口的排出通道(21、22；121、122、123)和连接至所述排出通道(21、22；121、122、123)并用于在给进压力下供给流体的供给通道(31；131)；流向偏转装置(50)，所述供给通道(31；131)结合至所述流向偏转装置而所述排出通道(21、22；121、122、123)从所述流向偏转装置中显露出来；和致动装置(60；160)，所述致动装置连接至所述流向偏转装置(50)以用来激励所述流向偏转装置，所述流向偏转装置适于使所述流体以循环序列被连续地引导至每条所述排出通道(21、22；121、122、123)。
2.一种流体致动器(1)，其通过喷射流过所述流体致动器(1)的流体沿着流动面影响流动，所述流体致动器包括排出装置，所述排出装置具有至少两条排出通道(21、22；121、122、123)和至少两个喷射流体用开口(35，36；135，136，137)，其中一个开口与各自的排出通道(21、22；121、122、123)相连通，所述流体致动器(1)包括：
互作用腔(51；151)，通过各条流体通道与每一个所述排出口连通并且包括布置在所述排出通道(21、22；121、122、123)的入口处的分流装置；
在给进压力下将流体供给至互作用腔(51；151)以及连接至互作用腔(51；151)的供给通道(31；131)；
至少两条控制通道(11、12；111、112、113)，每条所述控制通道在预定控制压力下供给流体，并且每条所述控制通道通过其一端连接至所述互作用腔(51；151)；
其中，所述互作用腔(51；151)被配置成在预定控制压力下通过所述控制通道(11、12；111、112、113)中一条供给流体时，在给进压力下通过连接至所述互作用腔(51；151)的所述供给通道(31；131)流进所述互作用腔(51；151)的流体被偏转至所述排出通道(21、22；121、122、123)中的一条预定排出通道，从而利用所述互作用腔(51；151)的结构在所述致动器中得到了多稳定流动状态。
3.根据权利要求2所述的流体致动器(1)，其特征在于，所述流体致动器(1)包括两条排出通道(21、22；121、122、123)和两条控制通道(11、12；111、112、113)，并且所述分流装置是位于两条排出通道(21、22；121、122、123)之间的互作用腔(51；151)的穗型壁组件。
4.根据权利要求2或3所述的流体致动器(1)，其特征在于，所述互作用腔(51；151)的所述供给通道(31；131)包括连接至流体供给装置的连接件。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的流体致动器(1)，其特征在于，所述两条控制通道(11、12；111、112、113)通过各自的一端分别连接至压力控制装置，并且分别显示出与流体供给装置连接。
6.根据权利要求2～5中任一项所述的流体致动器(1)，其特征在于，所述第一排出通道(121)和所述第二排出通道(122)位于相对于所述致动器的纵轴(L31)彼此相对的位置，具体为关于所述纵轴(L31)对称，并且所述控制通道(111、112)相对于所述互作用腔(151)的中心与所述排出通道(122或121)的每个进入口(122a或121a)相对。
7.根据权利要求2所述的流体致动器(1)，其特征在于，所述流体致动器(1)包括三条排出通道(21、22；121、122、123)和三条控制通道(11、12；111、112、113)，并且所述分流装置包括位于第一排出通道的入口与第二排出通道的入口之间的第一穗型壁组件和位于第一排出通道的入口与第二排出通道的入口之间的第二穗型壁组件。
8.根据权利要求7所述的流体致动器(1)，其特征在于，所述第一排出通道(121)和所述第三排出通道(123)相对于所述流体致动器(1)的纵轴(L131)位于彼此相对的位置并且具体为关于纵轴(L131)对称，所述第二排出通道(122)位于所述第一排出通道(121)与所述第三排出通道(123)之间并且具体位于所述流体致动器(1)的所述纵轴(L131)的中心。
9.根据权利要求7或8所述的流体致动器(1)，其特征在于，所述流体供给通道(131)位于关于所述互作用腔(151)的中心与所述第二排出通道(122)相对的位置，并且每条所述控制通道(111、112)位于关于所述互作用腔(151)的中心与所述第一或第二排出通道(123、121)各自的进入口(123a、121a)相对的位置。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的流体致动器(1)，其特征在于，所述流体致动器(1)包括第三控制通道，所述第一、第二和第三控制通道相对于空间中心(Z)具有星形布置，从而使得每条控制通道和相应的一条排出通道(121、122、123)均位于相对于所述互作用腔(125)的空间中心(Z)而彼此相对的位置。
11.根据前述权利要求2～10中任一项所述的流体致动器(1)，其特征在于，在所述排出通道(121、122、123)的端部中，所述排出通道的宽度(B121，B122，B123)增大而深度减小，从而使各条排出通道(121、122、123)的截面面积在相对于所述排出通道(121、122、123)的排出口(141，142，143)的各个截面面积为10％的偏差范围内保持不变。
12.根据前述权利要求2～11中任一项所述的流体致动器(1)，其特征在于，为了控制和改变通过各条控制通道(11、12；111、112、113)的流体流入，致动装置(60；160)中转换装置(65；165)的各个控制阀(61，62；161，162，163)分别与用于操作所述阀(61，62；161，162，163)的每一条控制通道(11、12；111、112、113)相连接。
13.一种喷出装置，其用于将流动体中的流体喷射，所述喷出装置包括流体致动器(1)，所述流体致动器具有：至少两条在各自端部处设有排出口的排出通道(21、22；121、122、123)和连接至所述排出通道(21、22；121、122、123)用于在给进压力下供给流体的供给通道(31；131)；流向偏转装置(50)，所述供给通道(31；131)结合至所述流向偏转装置而所述排出通道(21、22；121、122、123)从所述流向偏转装置中显露出来；和致动装置(60；160)，所述致动装置连接至所述流向偏转装置(50)用来激励所述流向偏转装置；
其中，所述致动装置(60；160)包括致动功能，从而所述流向偏转装置(50)向通过所述供给通道(31；131)供给的预定体积流的流体实行偏转使其进入各所述排出通道(21、22；121、122、123)，所述流体以循环序列被连续地引导至每条所述排出通道(21、22；121、122、123)。
14.一种喷出装置，其用于将流动体中的流体喷射，所述喷出装置包括权利要求1～12中任一项所述的流体致动器(1)和致动装置(60；160)；
其中，所述致动装置(60；160)包括：具有在控制压力下用于供给流体的开口的腔；分别与各条控制通道(11、12；111、112、113)相连的多个控制阀(61，62；161，162，163)；以及转换装置，所述转换装置适于设定所述控制阀(61，62；161，162，163)的转换状态，其中，所述多个控制阀(61，62；161，162，163)中的一个阀是打开的，并且所述多个控制阀(61，62；161，162，163)中的至少另一个阀是关闭的；
其中，所述致动装置(60；160)包括转换装置致动器件(70)，所述转换装置致动器件通过用于传输转换指令的连接通道与所述转换装置进行功能性通信并且激励所述转换装置，从而使所述控制阀(61，62；161，162，163)以循环序列的方式呈现一系列的转换状态，所述控制阀(61，62；161，162，163)中的一个处于打开状态，而所述多个控制阀(61，62；161，162，163)中至少另一个控制阀处于关闭状态；
其中，设有所述控制压力使得在每个转换状态下，在给进压力下引入所述互作用腔(51；151)的流体以至少75％的比率准确地流入与所述转换状态相关的一条排出通道(21、22；121、122、123)。
15.根据权利要求13或14所述的喷出装置，其特征在于，所述转换装置致动器件(70)可用于调节转换状态的周期性设定的频率。
16.根据权利要求13～15中任一项所述的喷出装置，其特征在于，在各条排出通道上布置有用于检测流状态的传感器，各所述传感器与相应的所述转换装置致动器件(70)功能性结合从而传输所述各传感器产生的传感信号，所述转换装置致动器件(70)包括校正功能，所述校正功能基于各个接收到的传感器信号和目标规格而产生激励指令，并将该指令传输至所述转换装置以便对所述转换装置进行操作。
17.一种流动体，其包括多个喷射口和根据权利要求13～16中任一项所述的喷出装置。
18.根据权利要求17所述的流动体，其特征在于，一个致动装置(60；160)与多个互作用腔(51；151)相关联。
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