CS218286B1

CS218286B1 - Fluid Commutator Connection

Info

Publication number: CS218286B1
Application number: CS663980A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Tesar
Original assignee: Vaclav Tesar
Priority date: 1980-10-01
Filing date: 1980-10-01
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Vynález se týká zapojení k převádění dvou průtoků tekutin, které pracuje tak, že po určitý čas vede tekutinu z prvého přívodu do prvého vývodu a současně tekutinu z druhého přívodu do druhého vývodu, zatímco v následujícím časovém úseku vede tekutinu z prvého přívodu do druhého vý vodu a současně z druhého přívodu do prvé ho vývodu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že je tvořen dvěma bistabilními fluidickými proudovými rozváděčům prvky, jejichž napájecí trysky jsou spojeny s přívody a jejichž výstupy jsou spojeny navzájem a dále na vývodu komutátoru. Řídicí trysky obou prvků jsou po dvou spolu spojeny a současně připojeny na jeden z přívodů řídicích signálů. Komutátor podle vynálezu lze využit v chemickém průmyslu a u spalovacích zaří zení.The invention relates to a circuit for transferring two fluid flows, which operates in such a way that for a certain time it conducts fluid from the first inlet to the first outlet and simultaneously fluid from the second inlet to the second outlet, while in the following time period it conducts fluid from the first inlet to the second outlet and simultaneously from the second inlet to the first outlet. The essence of the invention lies in the fact that it consists of two bistable fluidic flow distributor elements, the supply nozzles of which are connected to the inlets and the outputs of which are connected to each other and further to the output of the commutator. The control nozzles of both elements are connected together in pairs and simultaneously connected to one of the control signal inputs. The commutator according to the invention can be used in the chemical industry and in combustion plants.

Description

Vynález se týká zapojení k převádění dvou průtoků tekutin ze dvou přívodů do dvou vývodů, které pracuje tak, že po určitý časový úsek vede tekutinu z prvého přívodu do prvého· vývodu a současně tekutinu ze druhého přívodu do druhého vývodu, zatímco v následujícím časovém úseku dojde k vystřídání: tekutina z prvého přívodu je vedena do druhého vývodu a tekutina ze druhého přívodu do prvého vývodu. Pro použití při náročnějších podmínkách, např. při vyšší frekvenci komutace, kde by docházelo k rychlému opotřebení klasických •ventilů, resp. k jejich pohonu by bylo zapotřebí poměrně značného mechanického příkonu, nebo například při práci s agresivními tekutinami či při vyšších teplotách apod. jsou v poslední době navrhována řešení s čistě fluidickými prvky, pracujícími bez pohyblivých součástek.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a circuit for converting two fluid flows from two inlets to two outlets, which operates for a certain period of time to conduct fluid from the first inlet to the first outlet while simultaneously fluid from the second inlet to the second outlet. to alternate: fluid from the first inlet is directed to the second outlet and fluid from the second inlet to the first outlet. For use in harsh environments, such as higher commutation frequency, where conventional valves and / or valves will wear rapidly. to drive them would require a relatively high mechanical power input, or, for example, when working with aggressive fluids or at higher temperatures, etc. solutions with purely fluid elements operating without moving parts have recently been proposed.

Jednou z důležitých aplikací takových komutátorů v miniaturním provedení je použití v analyzátorech složení kapalných a plynných směsí, kde k čidlu analyzátoru je komutátorem střídavě přiváděna analyzovaná směs a referenční tekutina. Požadavkem pro funkci komutátoru potom je, aby nedocházelo ke kontaminaci analyzované směsi referenční tekutinou ani naopak kontaminaci referenční tekutiny analyzovanou směsí. U klasických komutátorů s mechanickými rozváděčům ventily a uzávěry tento požadavek nebylo obtížné splnit. Naproti tomu čistě fluidické prvky bez pohyblivých součástí fungují ve valné většině tak, že rozváděči nebo uzavírací efekt je dosažen účinkem řídicího průtoku tekutiny, která se ovšem nezbytně mísí s tekutinou přicházející do komutátoru.One important application of such commutators in a miniature embodiment is the use in liquid and gaseous composition analyzers, where the analyte sensor and the reference fluid are alternately supplied to the analyzer sensor by the commutator. The requirement for the commutator function is then to avoid contamination of the analyzed mixture with reference fluid or, on the contrary, contamination of the reference fluid with the analyzed mixture. For classic commutators with mechanical valves and valves, this requirement was not difficult to meet. On the other hand, purely fluidic elements without moving parts operate in the vast majority so that the distribution or closing effect is achieved by the effect of a control flow of the fluid, which, however, necessarily mixes with the fluid coming into the commutator.

Uvedená nevýhoda je odstraněna zapojením fluidického komutátoru k převádění dvou průtoků tekutin ze dvou přívodů do dvou vývodů podle tohoto vynálezu, jehož podstatou je, že obsahuje dva bistabilní fluidické proudové rozváděči prvky založené na využití Coandova jevu přilnutí tekutinového proudu k přídržné stěně, první prvek a druhý prvek, jejichž napájecí trysky jsou spojeny s přívody a to· první napájecí tryska v prvém prvku je spojena s prvním přívodem, zatímco druhá napájecí tryska ve druhém prvku je spojena se druhým přívodem, jejichž výstupy jsou spojeny spolu navzájem a současně jsou napojeny na vývodu komutátoru tak, že první kolektor v •prvém prvku je spojen s prvním kolektorem druhého prvku a oba jsou napojeny na první vývod, zatímco- druhý kolektor v prvním prvku je spojen se druhým kolektorem druhého prvku a oba jsou napojeny na druhý vývod!. Také řídicí trysky obou prvků •jsou po dvou spolu spojeny a vždy současně připojeny na jeden z přívodů řídicích signálů, a to první řídicí tryska prvého prvku je spojena se druhou řídicí tryskou druhého prvku a obě jsou napojeny na druhý řídicí přívod, zatímco druhá řídicí tryska prvého prvku je spojena « první řídicí tryskou druhého prvku a tyto jsou obě napojeny na první řídicí přívod.This disadvantage is overcome by engaging a fluid commutator for transferring two fluid flows from two inlets to two outlets according to the present invention which comprises two bistable fluid flow distributors based on the use of the Coanda effect of adhering the fluid flow to the retaining wall, the first element and the second element whose supply nozzles are connected to the inlets, namely the first supply nozzle in the first element is connected to the first inlet, while the second supply nozzle in the second element is connected to the second inlet, whose outlets are connected to each other and simultaneously connected to the commutator outlet such that the first collector in the first element is connected to the first collector of the second element and both are connected to the first outlet, while the second collector in the first element is connected to the second collector of the second element and both are connected to the second outlet. Also, the control nozzles of the two elements are coupled to each other and simultaneously connected to one of the control signal inputs, the first control nozzle of the first element is connected to the second control nozzle of the second element and both are connected to the second control inlet, while the second control nozzle The first element is connected by a first control nozzle of the second element and both are connected to the first control lead.

V obou prvcích jsou po stranách dráhy od napájecí trysky ke kolektorům uspořádány přídržné stěny. K nim proud tekutiny vytékající z napájecí trysky přilne, a je tak směrován do jednoho z obou kolektorů prvku. K překlopení tohoto proudu tak, aby směřoval do druhého· kolektoru, postačí jen krátký průtokový impuls přivedený do řídicí trysky, jímž se proud oddání od přídržné stěny a přilne k přídržné stěně protilehlé. Dále již řídicí průtok přicházet do· prvku nemusí. Tyto prvky byly vyvinuty pro miniaturní fluidické řídicí systémy jako prvky paměťové. Při jejich použití v komutátoru podle vynálezu však tato jejich vlastnost přináší tu výhodu, že tím, že po dobu •jedné funkční fáze komutátoru odpadá přivádění řídicího průtoku, nedochází ani k míšení analyzované nebo referenčí tekutiny s tekutinou přiváděnou do řídicích trysek.In both elements, retaining walls are arranged on the sides of the track from the feed nozzle to the collectors. The fluid flow from the feed nozzle adheres thereto and is thus directed to one of the two collectors of the element. A short flow pulse applied to the control nozzle is sufficient to flip this current to the second collector, by which the current is disengaged from the holding wall and adheres to the holding wall opposite. Furthermore, the control flow no longer has to come to the element. These elements have been developed for miniature fluid control systems as memory elements. However, when used in a commutator according to the invention, this feature of the present invention has the advantage that by eliminating control flow for one functional phase of the commutator, neither the analyte or reference fluid is mixed with the fluid supplied to the control nozzles.

Na výkresu je uspořádání komutátoru podle tohoto vynálezu znázorněno· schematicky tak, že v horní části jsou znázorněny oba přívody, první přívod 1 a druhý přívod 2. Jedním z nich může být například přiváděna analyzovaná směs, druhým referenční tekutina. V dolní části jsou znázorněny oba vývody komutátoru, první vývod 3 a druhý vývod 4. Jeden z nich například povede k čidlu analyzátoru, druhý mimo čidlo.In the drawing, the commutator arrangement according to the invention is shown schematically in such a way that at the top the two inlets, the first inlet 1 and the second inlet 2 are shown. In the lower part are shown both the commutator terminals, the first terminal 3 and the second terminal 4. For example, one of them leads to the analyzer sensor, the other outside the sensor.

Uprostřed jsou pod sebou znázorněny oba aktivní prvky, první prvek 10 a druhý prvek 20. Oba jsou zcela identické. Každý má napájecí trýsku připojenou na jeden z přívodů — například na první prvek 10 má takovou první napájecí trysku 11 připojenu na první přívod 1 — a dvě trysky řídicí. Dále ve směru výtoku tekutiny z napájecích trysek jsou u každého prvku dvojice přídržných stěn. U prvního prvku 10 je např. pod první řídicí tryskou 15 naznačena druhá prídržná stěna 18 prvého prvku 10, zatímco pod druhou řídicí tryskou 16 prvého prvku 10 je znázorněna první přídržná stěna 17 prvého prvku 10. Tekutina přiváděná do prvního přívodu 1, vytékající první napájecí tryskou 11, přilne například k první přídržné stěně 17 prvého prvku 10 a je jí vedena do prvního kolektoru 13. Zde se zachycený proud zpomalí a jeho kinetická energie se přemění na energii tlakovou.The two active elements, the first element 10 and the second element 20, are shown below each other in the center. Each has a power nozzle connected to one of the inlets - for example, to the first element 10 has such a first power nozzle 11 connected to the first inlet 1 - and two control nozzles. Further, in the direction of fluid flow from the feed nozzles, there are pairs of retaining walls for each element. In the first element 10, for example, a second retaining wall 18 of the first element 10 is indicated below the first control nozzle 15, while a first retaining wall 17 of the first element 10 is shown below the second control nozzle 16 of the first element 10. For example, the nozzle 11 adheres, for example, to the first retaining wall 17 of the first element 10 and is fed to the first collector 13. Here, the captured current is decelerated and its kinetic energy is converted to compressive energy.

Funkce kolektoru je tedy opačná k funkci napájecí trysky. Přivede-li se nyní krátký průtokový impuls do druhé řídicí trysky •16 prvého prvku 10, dojde k odchýlení proudu z první napájecí trysky 11 od první přídržné stěny 17 prvního prvku 10 a k jeho přilnutí ke druhé přídržné stěně 18 prvního prvku 10, která vede proud do druhého kolektoru 14.Thus, the function of the collector is opposite to that of the feed nozzle. If a short flow pulse is now applied to the second control nozzle 16 of the first element 10, the current from the first supply nozzle 11 is diverted from the first retaining wall 17 of the first element 10 and adheres to the second retaining wall 18 of the first element 10 carrying the current. to the second collector 14.

¹ Řídicí trysky obou prvků 10 a 20 jsou spolu propojeny, např. druhá řídicí tryska 16 ¹ Control of both nozzle members 10 and 20 are connected together, e.g. the second steering nozzle 16

218 prvého prvku 10 je připojena na první řídicí přívod 5 společně s první řídicí tryskou 25 druhého prvku 20. Jakmile je v prvém prvku ÍDI tekutinový proud překlopen do druhého kolektoru 14 a tekutina z prvního přívodu 1 prochází komutátorem do druhého vývodu 4, dojde současně ve druhém prvku 20 k překlopení tekutinového proudu vytékajícího ze druhé napájecí (trysky 21 od druhé přídržné stěny 28 druhého prvku 20 k první přídržné stěně 27 druhého prvku 20.218 of the first element 10 is connected to the first control inlet 5 together with the first control nozzle 25 of the second element 20. Once in the first element 11 the fluid flow is switched to the second collector 14 and the fluid from the first inlet 1 passes through the commutator to the second outlet 4 a second element 20 for flipping a fluid stream flowing from the second supply (nozzle 21 from the second retaining wall 28 of the second element 20 to the first retaining wall 27 of the second element 20.

' Tekutina ze druhého přívodu 2 prochází druhým prvkem 20 do prvního vývodu 3. Kdyby došlo za této situace k přivedení dalšího průtokového impulsu do prvního řídicího přívodu 5, na stavu komutátoru se nic nezmění. Jakmile je však přiveden průtokový impuls do druhého řídicího přívodu 6, v prvém prvku 10 se proud překlopí k první přídržné stěně prvého prvku 17 a ve druhém prvku 20 se proud ze druhé napájecí trysky 21 překlopí od první přídržné stěny 27 druhého prvku 20 ke druhé přídržné stěně 28 druhého prvku 20 a dopadá zde do čtvrtého kolektoru 24. Tekutina z prvního přívodu 1 potom vychází prvním vývodem 3 a tekutina ze druhého přívodu 2 vychází druhým vývodem 4. Tento stav se dále nezmění až do přivedení řídicího impulsu zase do prvého řídicího přívodu 5.The fluid from the second inlet 2 passes through the second element 20 to the first outlet 3. If, in this situation, a further flow pulse was applied to the first control inlet 5, nothing would change on the commutator state. However, once the flow pulse is applied to the second control lead 6, in the first element 10 the current is flipped to the first holding wall of the first element 17 and in the second element 20 the current from the second supply nozzle 21 is flipped from the first holding wall 27 of the second element 20 to the second holding wall. The fluid from the first inlet 1 then exits through the first outlet 3 and the fluid from the second inlet 2 exits through the second outlet 4. This condition does not change further until the control pulse is applied to the first control inlet 5 again. .

Předpokládá se uplatnění komutátoru podle vynálezu v chemickém průmyslu a u spalovacích zařízení.The commutator according to the invention is envisaged in the chemical industry and in combustion plants.

Claims

A fluid commutator circuit for converting two fluid flows from two inlets to two outlets, characterized in that it comprises two bistable fluid flow distribution elements, a first element (10) and a second element (20), whose supply nozzles are connected with the inlets, namely the first supply nozzle (11i in the first element (10) is connected to the first supply (1), while the dirty supply nozzle (21) in the second element (20) is connected to the second supply (2j), the outlets of which are connected They are connected to each other and simultaneously (to the commutator terminals, namely the first collector (13) in the first element (10) is connected to the first collector (23) of the second element (20)

And both are connected to the first outlet (3) while the second collector (14) in the first element ^; (10) is connected to the second collector (24) of the second element (20) and both are connected to the second outlet (4), the control nozzles of the two elements being coupled to each other and simultaneously connected to one of the control signal inputs; that is, the first control nozzle (15) of the first element (10) is connected to the second control nozzle (26) of the second element (20) and both are connected to the second control inlet (6), while the second control nozzle (16) of the first element (10) is connected to the first control nozzle (25) of the second element (20) and both are connected to the first control lead (5).