CZ303758B6 - Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovacem proudového typu - Google Patents

Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovacem proudového typu Download PDF

Info

Publication number
CZ303758B6
CZ303758B6 CZ20110477A CZ2011477A CZ303758B6 CZ 303758 B6 CZ303758 B6 CZ 303758B6 CZ 20110477 A CZ20110477 A CZ 20110477A CZ 2011477 A CZ2011477 A CZ 2011477A CZ 303758 B6 CZ303758 B6 CZ 303758B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
nozzle
oscillator
control nozzle
outlet
cavities
Prior art date
Application number
CZ20110477A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2011477A3 (cs
Inventor
Tesar@Václav
Original Assignee
Ústav termomechaniky AV CR, v.v.i.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ústav termomechaniky AV CR, v.v.i. filed Critical Ústav termomechaniky AV CR, v.v.i.
Priority to CZ20110477A priority Critical patent/CZ303758B6/cs
Priority to EP12173904.9A priority patent/EP2554854A3/en
Publication of CZ2011477A3 publication Critical patent/CZ2011477A3/cs
Publication of CZ303758B6 publication Critical patent/CZ303758B6/cs

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15DFLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00Influencing flow of fluids
    • F15D1/08Influencing flow of fluids of jets leaving an orifice
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15DFLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00Influencing flow of fluids
    • F15D1/002Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer
    • F15D1/0065Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer using active means, e.g. supplying external energy or injecting fluid
    • F15D1/008Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer using active means, e.g. supplying external energy or injecting fluid comprising fluid injection or suction means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

Fluidický oscilátor obsahuje bistabilní zesilovac (10) proudového typu, jenz obsahuje dutiny, a to napájecí trysku (16), první rídicí trysku (11), druhou rídicí trysku (12), dutinu s první prídrznou stenou (13) a druhou prídrznou stenou (14), první výstupní vývod (17) a druhý výstupní vývod (18). Na jedné strane napájecí trysky (16) je umístena první rídicí tryska (11) a na druhé protilehlé strane napájecí trysky (16) je umístena druhá rídicí tryska (12) a první rídicí tryska (11) a druhá rídicí tryska (12) jsou vzájemne usporádány tak, ze jejich ústí smerují naproti sobe. Za první rídicí tryskou (11) je umístena druhá prídrzná stena (14), za níz následuje druhý výstupní vývod (18), a za druhou rídicí tryskou (12) je umístena první prídrzná stena (13), za kterou navazuje první výstupní vývod (17). První prídrzná stena (13) a druhá prídrzná stena (14) jsou vzájemne usporádány proti sobe vzhledem k ose napájecí trysky (16). Fluidický oscilátor dále zahrnuje rezonancní kanál (1), který je napojen na první rídicí trysku (11) a jehoz volný konec (101) je otevren do prostoru, a druhá rídicí tryska (12) je otevrena do téhoz nebo jiného prostoru.

Description

Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovačem proudového typu
Oblast techniky
Předmětem tohoto vynálezu je zařízení generující v protékající tekutině tlakové a/nebo průtokové periodické nestacionární děje. Najde uplatnění ve všech těch oborech techniky, v nichž se pracuje s prouděním tekutin, zejména plynů, například v letectví a v technice větrných elektráren.
Dosavadní stav techniky
Oscilátory jakožto zařízení generující v protékající tekutině tlakové a/nebo průtokové periodické nestacionární děje jsou dnes vyvíjeny pro řadu účelů, z nichž zejména lze uvést použití k řízení obtékání těles. Tak je účinkem oscilací řízeno odtrhávání mezní vrstvy od povrchu těla. Při tomto uplatnění vývod z dutiny oscilátoru, umístěného zpravidla uvnitř tělesa, vede periodicky pulzující tekutinu do aktuátorové trysky ústící do takových míst na povrhu tělesa, v nichž je mezní vrstva obzvláště citlivá na působící rozruchy. Je tedy možné výtokem z aktuátorové trysky s poměrně malými výkonovými úrovněmi ovlivnit mezní vrstvu tak, že se potlačí její tendence k odtržení od povrchu tělesa, jaká se projevuje například při překročení určité hodnoty úhlu náběhu obtékaného tělesa. Naopak ovšem lze takovým způsobem dosáhnout předčasného odtržení. Odstraní se tedy omezení funkčních režimů, jaké odtržení mezní vrstvy jinak způsobuje. To umožňuje větší volnost pokud jde o návrh a provoz takových strojů a zařízení s proudícími tekutinami. Je důležité, že byla prokázána skutečnost, že pokud výtok z aktuátorové trysky pulzuje, zejména právě účinkem oscilací generovaných v oscilátoru, pak jeho působení na mezní vrstvuje účinnější, než když je výtok z aktuátorové trysky stacionární, v čase neměnný.
Současná provedení fluidických oscilátorů použitelných k popsanému účelu obsahují fluidický bistabilní zesilovač proudového typu a nejméně jeden kanálek připojený k řídicím tryskám zesilovače a zavádějící do nich zpětnovazební signál. Bistabilní zesilovače jsou vesměs založeny na využití Coandova jevu přilnutí tekutinového proudu ke stěně. Nejsou sice příliš známy, ale existují o nich, o jejich principu, uspořádání a funkci, dostatečné informace v literatuře, např. jejím věnována část „4.4 Switching valves based on the Coanda effecť str. 185-199, v monografii Tesař V.: „Pressure-Driven Microfluidics“, vyd. Artech House, lne., Norwood, MA., U.S.A. Dnes běžná provedení bistabilních zesilovačů proudového typu jsou planámí, kdy dutiny oscilátoru jsou vytvořeny vybráním materiálu, například fotochemickým postupem, odleptáním podle fotograficky přenesené masky, do všude stejné hloubky na povrchu rovinné desky. Dutiny jsou pak uzavřeny překrytím rovinnou krycí deskou.
Tekutina, v níž se generují oscilace, je přiváděna v zesilovači do napájecí trysky, z jejíhož ústí vytéká jako tekutinový proud. Po obou stranách ústí napájecí trysky jsou umístěny symetricky proti sobě ležící přídržné stěny a proud má proto stejnou možnost přilnout účinkem Coandova jevu k jedné nebo druhé z nich. Přilnutí vede ke změně směru proudu, který nemůže proudit v původním přímém směru výtoku. Jedna přídržná stěna vede k ní přilnutý tekutinový proud do prvního výstupního vývodu, kdežto protilehlá přídržná stěna vede k ní přilnutý tekutinový proud do prvního výstupního vývodu, kdežto protilehlá přídržná stěna jej vede do druhého výstupního vývodu. Na oba výstupní vývody jsou pak při použití oscilátoru k řízenému obtékání těles napojeny aktuátorové trysky. Ovšem jiná známá použití nemusí pracovat s aktuátorovými tryskami a oscilátor může generovanými oscilacemi v tekutině ovlivňovat v na něj napojené zátěži jiné průmyslové pochody. Proudění v oscilátoru je řízeno řídicími tryskami, které ústí naproti sobě v místech mezi přídržnou stěnou a ústí napájecí trysky. Výtokem zřídící trysky lze překlopit proud vytékající z napájecí trysky od jedné přídržné stěny ke druhé a tak změnit směr proudění. O zesilovači se hovoří proto, že této změny směru proudění se docílí poměrně slabým výtokem z řídicí trysky, mnohem menším než je hlavní proudění, které je v zesilovači ovládáno. Oscilátor se vytvoří využitím této zesilovací schopnosti po zavedení zpětné vazby. U dosud známých pro- 1 CZ 303758 B6 vedení fluidických oscilátorů je podstatné to, že využívají k vyvození oscilací zpětnou vazbu zavedenou zpětnovazebními kanálkem do řídicích trysek. Známá jsou dvě uspořádání takové zpětné vazby. Starší je provedení podle patentu US 3 158 166, Warren R.W.: „Negative Feedback Oscillator“, z r. 1962. Vyznačuje se dvěma zpětnovazebními kanálky. Každý z nich vede po jedné straně zesilovače z jeho výstupního vývodu k řídicí trysce. Jednodušší provedení zpětné vazby se vyznačuje jediným zpětnovazebním kanálkem spojujícím obě řídicí trysky. Toto uspořádání poprvé použil C.E. Spyropoulos a publikoval o tom příspěvek na str. 27 v Proceedeings of the Fluid Amplification Symposium, organizovaného Hyrry Diamond Laboratories, Washington D.C., v r. 1964. Příbuzné provedení s jedním zpětnovazebním kanálkem je uspořádání podle patentu US 4 232 519, Bauer P.: „Fluidic Oscillator with Resonant Inertance and Dynamic Compliance Circuit“, z r. 1980.
Významnou vlastností obou těchto známých uspořádání je, že frekvence generovaných oscilací je prakticky přímo úměrná intenzitě průtoku tekutiny oscilátorem. V mnoha aplikacích, zejména ve výše zmíněném řízení separace mezní vrstvy, se požadují značně vysoké frekvence generovaných oscilací. Tento požadavek nutí pracovat s vysokými rychlostmi proudění jak ve vlastním oscilátoru, tak i v užitečné zátěži na něm napojené, jakou mohou být aktuátorové trysky, nebo oboje, oscilátor i zátěž, jsou navzájem vázány podmínkami vzájemné přizpůsobení. Ty jsou například popsány v práci Tesař V.: „Fluidic Control of Reactor Flow - Pressure Drop Matching“. Chemical Engineering Research and Design, Vol. 87, p. 817, 2009. Tato práce se zabývá situací, kdy připojenou zátěží je chemický reaktor, ale popsané podmínky vzájemného přizpůsobení platí pro jakoukoliv zátěž, tedy i pro aktuátorové trysky k řízení proudění, neboť ty jsou také připojovány k oscilátoru jako zátěž a platí pro ni shodné zákonitosti.
S velkými rychlostmi proudění jsou však potíže. Jednou z nich vyplývajících nevýhod jsou nevyhnutelně vysoké disipativní ztráty, neboť velikost energetických ztrát v proudící tekutině prudce roste s rychlostí proudění, zhruba s druhou mocninou rychlosti. Jiným problémem je, že v mnoha případech možného použití není k dispozici zdroj tekutiny o tak vysokém tlaku, jaký by byl nezbytný k vyvození dostatečně velkých rychlostí. Například k řízení mezní vrstvy na křídlech nebo na lopatkách kompresoru v motoru proudového letadla nemusí postačit tlak vzduchu, jenž je k dispozici na výstupu kompresoru. Konečně nejvýznamnější nevýhodou je, že tekutinové proudy o vysokých rychlostech nepůsobí tak účinně na řízenou mezní vrstvu jako aktuátorový efekt tekutinového proudu o menší rychlosti.
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení podle předmětu tohoto vynálezu, tedy fluidický oscilátor s bistabilním zesilovačem proudového typu, který obsahuje bistabilní zesilovač proudového typu a rezonanční kanál, přičemž bistabilní zesilovač proudového typu obsahuje dutiny, a to napájecí trysku, první řídicí trysku, druhou řídicí trysku, dutinu s první přídržnou stěnou a druhou přídržnou stěnou, první výstupní vývod a druhý výstupní vývod, přičemž na jedné straně napájecí trysky je umístěna první řídicí tryska a na druhé protilehlé straně napájecí trysky je umístěna druhá řídicí tryska, první a druhá řídicí tryska jsou vzájemně uspořádány tak, že jejich ústí směřuje naproti sobě, za první řídicí tryskou je umístěna druhá přídržná stěna, za níž následuje druhý výstupní vývod, za druhou řídicí tryskou je umístěna první přídržná stěna, za kterou navazuje první výstupní vývod, přičemž první a druhá přídržná stěna jsou vzájemně uspořádány proti sobě vzhledem k ose napájecí trysky, přičemž rezonanční kanál je napojen na první řídicí trysku ajeho volný konec je otevřen do prostoru a druhá řídicí tryskaje otevřena do téhož nebo jiného prostoru.
Prostorem je volná atmosféra nebo uzavřený prostor, jakým je například vnitřní dutina tlakové nádrže. Rozměry takového prostoru jsou přitom takové, že se do něj zavedené vývody z fluidického oscilátoru navzájem hydromechanicky neovlivňují, což prakticky znamená, že jde o rozměry několikanásobně, například alespoň dvojnásobně, převyšující délkové rozměry použitého fluiCZ 303758 B6 dického bistabilního zesilovače. Pokud ovšem jsou volný konec rezonančního kanálu a druhá řídicí tryska otevřeny do různých prostorů, pak jejich velikost není takto omezena.
Mezi vstupem do prvního výstupního vývodu a druhého výstupního vývodu může být umístěn různě tvarovaný dělič, obvykle klínovitého tvaru.
Rezonanční kanál je s výhodou umístěn ve stejné desce jako dutiny bistabilního zesilovače proudového typu aje vytvořen odebráním materiálu z této desky do stejné hloubky, jakou mají dutiny zmíněného bistabilního zesilovače, načež jsou všechny takto vytvořené dutiny uzavřeny tím, že je přes ně upevněna krycí deska. Dutiny rovněž mohou být vytvořeny v tenké desce tak, že tvar dutiny je v nich např. vyříznut naskrz. Potom jsou nezbytné dvě krycí desky uzavírající takto vytvořené dutiny zobou stran. Krycí deska může zahrnovat samostatnou část kryjící bistabilní zesilovač a jinou část kryjící rezonanční kanál, anebo mohou být všechny dutiny společně zakryty jedinou krycí deskou. Existují ovšem i metody zhotovování dutiny oscilátorem a rezonančního kanálku, při kterých vzniklé těleso oscilátoru je vytvořeno v jednom kuse, může jít např. o známou metodu „ztraceného vosku“, a pak ovšem nejsou žádné krycí desky zapotřebí.
Fluidický oscilátor může také s výhodou zahrnovat přívod druhého plynu, který je veden prostřednictvím nejméně jedné skloněné trysky dovnitř rezonančního kanálu, a to až tak, že například druhý plyn z volného konce rezonančního kanálu vytéká. Pak je frekvence generovaných oscilací určena vlastnostmi tohoto druhého plynu aje zřejmé, že má-li se taková změna vlastností projevit co nejvíce, je namístě, aby skloněná tryska ústila do rezonančního kanálu co nejblíže k první řídicí trysce bistabilního zesilovače.
Přívod druhého plynuje veden do rezonančního kanálu skrze alespoň jednu skloněnou trysku.
Je vhodné, aby oscilátor zahrnoval i senzor umožňující zjišťovat frekvenci v oscilátoru generovaných oscilací. Zejména je to výhodné v případě, kdy oscilátor zahrnuje přívod druhého plynu, neboť pak je frekvence generovaných oscilací závislá na druhu a stavu přiváděného druhého plynu a oscilátor podle předmětu tohoto vynálezu může pak mít užitečnou funkci měřidla buď složení binárních plynových směsí, nebo detektoru změny koncentrace příměsi, anebo funkci měřidla teploty. Senzor může být umístěn kdekoliv v dutinách fluidického oscilátoru tam, kde dochází k periodickému proudění, nicméně umístění v jednom z výstupních vývodů je obzvlášť výhodné, neboť tam v průběhu každé oscilační periody dochází k největším změnám těch veličin, jakými jsou tlak nebo okamžitá rychlost proudění, kteréjsou senzorem zjišťovány.
Přívod druhého plynu může být však připojený i k napájecí trysce, je-li do nějakého jiného místa oscilátoru zaveden ještě přívod chladného vzduchu, cožje účelné v případě, kdy oscilátor slouží k zjišťování teploty velmi horkého plynu využitím závislosti frekvence generovaných oscilací na teplotě aje přitom použit senzor k měření frekvence, který nemůže fungovat při teplotě jakou má velmi horký plyn přivedený do napájecí trysky. Přívodem chladného vzduchu se teplota senzoru omezí na přijatelnou hodnotu. Přívod chladného vzduchu může být využit k zvětšení výstupního signálu tím, že chladným vzduchem je napájen druhý zesilovač, v jehož vývodech, druhého zesilovače, je teprve umístěn senzor.
V případě, že je přívod druhého plynu připojený k napájecí trysce, fluidický oscilátor pak s výhodou dále zahrnuje senzor a přívod chladného vzduchu, přičemž přívod chladného vzduchu je zaveden do dutin oscilátoru, a to mezi napájecí trysku a senzor.
Fluidický oscilátor určený k řízení separace mezní vrstvy na obtékaných tělesech s výhodou má na každý svůj výstupní vývod napojenu aktuátorovou trysku.
Fluidický oscilátor sloužící k vyhodnocování vlastností plynů může s výhodou mít na každý svůj výstupní vývoj napojen fluidický odpor. Může jít zejména o fluidické odpory s manuálně přistavitelnými vlastnostmi, kde se nastavitelnými hodnotami hydraulické ztráty na plynem protéká- D CZ 303758 B6 ném fluidickém odporu nastaví vhodné tlakové poměry uvnitř oscilátoru. Funkci odporů mohou zastoupit i nějaké trysky, například v příkladu 6 jsou to řídicí trysky dalšího zesilovače.
Rezonanční kanál může být rovný i zakřivený a jeho délka může být známými konstrukčními úpravami nastavitelná nebo i spojitě měněna v průběhu činnosti oscilátoru. V případě, že s ohledem na často žádanou kompaktnost provedení celého oscilátoru je osa rezonančního kanálu zakřivená, například je rezonanční kanál meandrovitě tvarován neboje tvořen trubicí svinutou do tvaru spirály, pak poloměry zakřivení tohoto tvarování by neměly být malé, například by neměly být menší než zhruba polovina celkového délkového rozměru fluidického bistabilního zesilovače, neboť malé poloměry zakřivení rezonančního kanálu by vedly k deformacím prostorového tvaru tlakových vln šířících se uvnitř tohoto kanálu, a to by mohlo vést k nepravidelné funkci oscilátoru.
Podstatné je, že fluidický oscilátor podle předmětu tohoto vynálezu obsahuje dvě části, a sice jednak známý fluidický bistabilní zesilovač proudového typu, jednak rezonanční kanál. Bistabilní zesilovač obsahuje dutiny, jako je především napájecí tryska, první řídicí tryska, druhá řídicí tryska, dutina pro výtok z napájecí trysky s první přídržnou stěnou a proti ní umístěnou druhou přídržnou stěnou, první výstupní vývod a druhý výstupní vývod.
Prostorové uspořádání bistabilního zesilovače je takové, že na jedné straně napájecí trysky je umístěna první řídicí tryska a na druhé protilehlé straně napájecí trysky je umístěna druhá řídicí tryska, přičemž první a druhá řídicí tryska jsou vzájemně uspořádány tak, žejejich ústí směřují naproti sobě. Za první řídicí tryskou je umístěna druhá přídržná stěna, za níž následuje druhý výstupní vývod. Naproti tomu za druhou řídicí tryskou je umístěna první přídržná stěna, za kterou navazuje první výstupní vývod, přičemž první a druhá přídržná stěna jsou vzájemně uspořádány proti sobě vzhledem k ose napájecí trysky. Mezi dvěma vstupy do výstupních vývodů může být umístěn různě tvarovaný dělič, obvykle klínovitého tvaru. Druhou základní částí oscilátoru podle předmětu tohoto vynálezu je rezonanční kanál, který je napojen na první řídicí trysku bistabilního zesilovače a jeho opačný volný konec je otevřen do prostoru. Druhá řídicí tryska bistabilního zesilovače je otevřena do téhož nebo jiného prostoru. V obvyklém planámím provedení jsou všechny části zesilovače vytvořeny například odebráním materiálu na povrchu rovinné desky. Všechny dutiny jsou pak uzavřeny proti atmosféře tím, že jsou překryty krycí deskou. Zmíněným prostorem je buď atmosféra, nebo jakýkoli jiný dostatečně velký uzavřený prostor obsahující vzduch či jiný plyn či kapalinu či plynnou či kapalnou směs. Provoz fluidického oscilátoru s kapalinami nebo kapalinovou směsí však vzhledem k malé stlačitelnosti obvyklých kapalin vede k velké rychlosti šíření zvuku a znamená pro dosažení obvyklých frekvencí generovaných oscilací neprakticky velké délky rezonančního kanálu. Je však možné pracovat s kapalinou, která obsahuje v dostatečně velkém množství drobné plynové bublinky, jejichž stlačitelnost ve spojení s velkou hustotou kapaliny vede k nízkým rychlostem šíření tlakových změn v rezonančním kanálu.
Na materiálu desky, v níž jsou vytvořeny dutiny fluidického zesilovače, nijak nezáleží a rozhodující roli vjeho výběru při zhotovování oscilátoru mají praktické výrobní a provozní ohledy. Podobně nijak nezáleží na materiálu případné krycí desky překrývající dutiny zesilovače, neboť funkcí této desky je jen to, aby tekutina, zejména plyn, nemohla dutiny libovolně opouštět. Materiál desky bude volen zejména s ohledem na technologii vytváření těchto dutin, zejména budou-li použity málo běžné postupy jako je např. fotochemická technologie, vyžadující určité vlastnosti pokud jde o odstraňování materiálu leptáním. Nicméně tyto okolnosti jsou dnes běžné v oboru fluidiky a nepřestavují nějaké nové vlastnosti použitých konfigurací fluidických bistabilních zesilovačů.
Podle předmětu tohoto vynálezu může být výhodné, aby fluidický oscilátor s dutinami bistabilního zesilovače proudového typu vytvořenými, např. fotochemickým postupem nebo například řezáním laserem na numericky řízeném stroji, jako vybrání v desce o všude stejné hloubce byl
-4CZ 303758 B6 proveden tak, že rezonanční kanál je vytvořen při tomtéž postupu ve stejné desce jako vybrání o stejné hloubce jako dutiny bistabilního zesilovače proudového typu.
Od dosud známých provedení fluidických oscilátorů se tak uspořádání podle předmětu tohoto vynálezu liší pouze absencí zpětnovazebního či zpětnovazebních kanálků, namísto nichž zde k vyvolání oscilací slouží rezonanční kanálek jedním svým koncem otevřený do atmosféry nebo jiného velkého prostoru, a tím, že druhá řídicí tryskaje také otevřena do prostoru.
Základní výhodou provedení fluidického oscilátoru podle předmětu tohoto vynálezu pak je, že frekvence generovaných oscilací je v zásadě závislá pouze na délce rezonančního kanálu a na rychlosti šíření zvuku v tomto rezonančním kanálu. Nezávisí tedy na intenzitě průtoku tekutiny oscilátorem. Je tak možné dosáhnout zejména značně vysoké frekvence generovaných oscilací aniž by bylo nutné pracovat s velkými rychlostmi průtoku oscilátorem. Tím se lze vyhnout odpovídajícím velkým energetickým ztrátám. Zamezí se také změnám frekvence oscilací způsobovaných u dosavadních uspořádání takovými náhodnými příčinami, jako jsou změny v napájení tlakovým plynem.
Uspořádání podle předmětu tohoto vynálezu umožňuje alternativní aplikaci fluidického oscilátoru k měření vlastností tekutin, zejména plynů, přivedených do rezonančního kanálu. Výhodou je zejména to, že se změna vlastností jako je teplota nebo chemické složení projeví jako změna frekvence oscilací. Tu lze velmi snadno přesně měřit i relativně hrubým a tedy levným senzorem. Výstupní hodnoty zakódované ve frekvenci oscilací lze velmi snadno a výhodně převádět na signál digitální, kteiý je velmi vhodný pro následné počítačové zpracování získaných informací.
Přehled obrázků na výkresech
Na připojených pěti obrázcích je znázorněno pět různých příkladů provedení fluidických oscilátorů podle předmětu tohoto vynálezu.
Na obr. 1, obr. 2 a obr. 3 je fluidický oscilátor určený ktomu, aby střídavým průtokem napájel aktuátorové trysky potlačující odtržení mezní vrstvy na lopatkách větrné turbíny. Na obr. 1 je perspektivní pohled na dutiny vlastního oscilátoru před jejich překrytím krycí deskou. Na obr. 2 je výkres nakreslený v měřítku. Jde tam o dutiny oscilátoru, se kterým byly provedeny ověřovací laboratorní vyšetřování. Geometrie použitého fluidického bistabilního zesilovače je známa a byla již použita v několika jiných aplikacích popsaných v literatuře. Tvary dutin jsou z obr. 2 díky kreslení v měřítku a k tomu uvedenými údaji některých rozměrů detailně určeny. S touto geometrií byla experimentálně naměřena závislost frekvence generovaných oscilací na délce přímého rezonančního kanálu zakreslená v diagramu na obr. 3. Lze ovšem očekávat, že s jiným, než na obr. 2 uvedeným, tvarem dutin bude taková závislosti poněkud odlišná, popřípadě oscilátor bude fungovat v menším rozmezí frekvencí, jaké jsou uvedeny na obr. 3.
Na obr. 4 je znázorněno uspořádání pro aplikaci mimořádně vyžadují nízkou frekvenci generovaných oscilací, ale přitom co možná kompaktní provedení oscilátoru.
Na obr. 5 je fluidický oscilátor podle předmětu tohoto vynálezu určený k digitálnímu měření teploty vysoce ohřátého plynu.
Na obr. 6 je znázorněno uspořádání umožňující nastavovat frekvenci oscilací popřípadě i frekvenčně modulovat generovaný fluidický signál.
Na posledním obr. 7 je pak alternativní úprava vstupní části digitálního měřidla teploty plynu.
- 9 CZ 303758 B6
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
V provedení podle příkladu 1, jež je zobrazeno na obr. 1 až 3, je oscilátor zhotoven z plastu. Jde přitom o jeden z velkého počtu relativně malých oscilátorů umístěných jeden vedle druhého uvnitř lopatky větrné turbíny. Každý z nich je napojen na dvě z řady aktuátorových trysek vyúsťujících z povrchu lopatky. Výtokem z těchto trysek se dosáhne řízení charakteru obtékání lopatky přizpůsobující funkci větrné turbíny okamžité rychlosti větru, aniž by bylo nutné komplikované a nákladné mechanické natáčení lopatky. Okamžitá a rychlá změna charakteru obtékání může také být využita ktomu, aby se potlačil vliv aerodynamických poměrů při přechodu lopatky kolem stožáru turbíny. Jde sice o relativně malý vliv, ale protože jde o změny silových poměrů, která se nevyhnutelně periodicky opakuje při každé otáčce hřídele turbíny, může vést k únavovým lomům lopatky a jeho potlačení účinkem aktuátorových trysek může přinést významné výhody pokud jde o dimenzování a tím i cenu větrné elektrárny.
Oscilátor obsahuje jednak fluidický bistabilní zesilovač 10 proudového typu, jednak rezonanční kanál i. Dutiny tvořící oscilátor jsou vytvořeny fotochemicky jako zahloubení o všude stejné hloubce do plastové desky. Takto vytvořené dutiny jsou pak uzavřeny, aby z nich nemohl vzduch unikat, překrytím rovinnou krycí deskou 100. Z ní je na obr. 1 zakreslena jen malá část, kryjící konec rezonančního kanálu i, ovšem stejné rozměrné překrytí plastové desky s dutinami je provedeno po celém jejím povrchu desky.
Pracovní tekutinou je vzduch přiváděný do napájecí trysky 16. Po jedné straně ústí této napájecí trysky 16 je první řídicí tryska 11, kdežto po druhé straně je druhá řídicí tryska 12. Vedle ústí první řídicí trysky i je umístěna druhá přídržná stěna 14 a symetricky na protilehlé straně je vedle ústí druhé řídicí trysky 12 umístěna první přídržná stěna 13. Dále ve směru výtoku z napájecí trysky 16 jsou vedle sebe umístěny za první přídržnou stěnou J3. první výstupní vývod 17 a za druhou přídržnou stěnou 14 druhý výstupní vývod j_8. Mezi oběma vstupy do výstupních vývodů 17, 18 je dělič 6 klínového tvaru, u kterého se ukázalo účelné, aby měl na vrcholu klínu malé žlábkovité vybrání, jak je detailně patrné z následujícího obr. 2.
Obr. 2 podává představu o konkrétním provedení dutin. Jde tam o provedení, u něhož všechny dutiny jsou zahloubeny do hloubky 2 mm. Přitom šířka ústí napájecí trysky 16 je také 2 mm. Obě proti sobě postavené řídicí trysky, první řídicí tryska 11 a druhá řídicí tryska 12 mají šířku svého ústí 1,4 mm. Zmíněné žlábkovité vybrání v děliči 6 má poloměr 2,85 mm a vrchol tohoto zaoblení je od os obou řídicích trysek 11, 12 vzhledem 13,78 mm. Obě přídržné stěny 13, 14 jsou provedeny jako symetrické vzhledem k ose napájecí trysky 16, vzhledem ke které jsou obklopeny každá o 20°, což znamená, že spolu svírají úhel 40°.
Jak ukazuje obr. 2 je první výstupní vývod 17 vyveden do první aktuátorové trysky 40 vyúsťující z povrchu lopatky 20 větrné turbíny a druhý výstupní vývod 18 je veden do obdobně provedené druhé aktuátorové trysky 50. Druhá řídicí tryska 12 je otevřena do volného prostoru, jímž je v tomto případě atmosféra. Na protilehlou první řídicí trysku JT je napojen rezonanční kanál 1. Ten je zhotoven spolu s dutinami fluidického bistabilního zesilovače 10 v téže plastové desce jako přímý kanál konstantního obdélníkového průřezu o délce L. Volný konec 101 rezonančního kanálu i, tedy opačný konec než ten, jenž je napojen na první řídicí trysku 11, je otevřen do volného prostoru atmosféry.
Oscilátor provedený podle obr. 1 a 2 se po připojení na zdroj vzduchu sám uvede do samobuzených oscilací, při nichž je proud vzduchu vytékají z napájecí trysky 16 střídavě překládán od první přídržné stěny 13 ke druhé přídržné stěně 14 a zase naopak. Toto překlápění se děje účinkem tlakových vln, které procházejí rezonančním kanálem i, odrážejí se nazpět od jeho volného konce 101 a vstupují do první řídicí trysky TT·
-6CZ 303758 B6
Při návrhu tohoto oscilátoru bylo požadováno, aby v aktuátorových tryskách 40, 50 byly generovány výtokové pulzace s frekvencí 300 Hz. Přitom k napájení oscilátorů byl k dispozici jen vzduch o relativně malém přetlaku, který v klasických zapojeních fluidických oscilátorů se zpětnou vazbou jak Warrenova tak Spyropoulosova typu nepostačil ke generaci pulzací o takto vysoké frekvenci. Naproti tomu u provedení podle vynálezu s rezonančním kanálem I je možné dosáhnout i při malých rychlostech proudění požadované hodnoty frekvence, neboť ty jsou zde určeny pouze délkou L rezonančního kanálu I. Experimentálně byla shledána závislost vynesená v diagramu na obr. 3. požadované frekvence 300 Hz bylo v tomto případě dosaženo s délkou L rezonančního kanálu 1 rovnou 140 mm, což je rovněž umožňující bezproblémové umístění celého oscilátoru uvnitř lopatky turbíny.
V zásadě stejné provedení fluidického oscilátoru, ke kterému jsou připojeny aktuátorové trysky 40, 50 může být použito k jiným účelům, než je právě řízení mezní vrstvy. Může být například použito k agitaci proudění v prostorách, ve kterých by jinak sedimentovaly vzduchem unášené pevné částice. Agitací se tomuto usazování zabrání. Aktuátorové trysky 40, 50 mohou být také umístěny proti horkému povrchu, který má být ochlazován. Výtok vzduchu z trysek 40, 50, s oscilacemi vytékajícího vzduchu se ochlazuje intenzivněji, než je možné dosáhnout při jednoduchém ustáleném nepulzujícím výtoku. Také pro účely sušení mokrých povrchů se ukazuje, že s pulzacemi je proces odstraňování vlhkosti intenzivnější. Oscilace také mohou urychlit nebo intenzifikovat proces míchání různých látek, např. reagentů při chemických procesech. Protože některé chemické reakce mohou probíhat rychleji při pulzujícím proudění reagentů v malých chemických reaktorech, mohou být k oscilátoru podle předmětu tohoto vynálezu namísto aktuátorových trysek 40, 50 na výstupní vývody 17,18 přímo připojeny chemické reaktory. Pro případ, kdy je třeba znát frekvenci oscilací, může být k oscilátoru připojen i senzor 3, umístěný kdekoliv v dutinách oscilátoru, kde dochází k periodickému proudění, s výhodou v prvním výstupním vývodu 17 nebo druhém výstupním vývodu 18.
Příklad 2
U původně zkoušených provedení oscilátorů podle předmětu tohoto vynálezu byl rezonanční kanál I vždy zhotovován jako přímý. Pokud je požadovaná nízká frekvence generovaných oscilací, je ovšem odpovídající délka L rezonančního kanálu 1 značná, a to v některých situacích vede k potížím s umístěním. Může to případně vést i k výrobním problémům, neboť rozměry oscilátoru mohou přesahovat pracovní délku výrobních zařízení. Na obr. 4 je znázorněno alternativní provedení oscilátoru podle předmětu tohoto vynálezu, u kterého byla požadována poměrně nízká frekvence oscilací a přitom byl zhotovován řezáním laserem v kovové desce na číslicově řízeném stroji s poměrně malými rozměry pracovního stolu.
Pracovní tekutinou i u tohoto příkladu provedení je vzduch přiváděný do napájecí trysky 16. Jako u ostatních příkladů je po jedné straně ústí této napájecí trysky 16 první řídicí tryska 11, kdežto po druhé straně je druhá řídicí tryska 12. Dále ve směru výtoku z napájecí trysky 16 jsou i zde vedle sebe umístěny za první přídržnou stěnou 13 první výstupní vývod 17 a za druhou přídržnou stěnou 14 druhý výstupní vývod 18. Tyto součásti jsou vytvořeny v kovové desce konstantní tloušťky jako dutiny překryté z obou stran na obrázku nekreslenými plochými kovovými krycími deskami 100, obdobnými těm, které u příkladu provedení z obr. 1 uzavíraly dutiny oscilátoru z jedné strany. Rezonanční kanál Ije i zde napojený na první řídicí trysku 11, přičemž jeho volný konec 101 je otevřen do atmosféry.
Zvláštností tohoto příkladu provedení je, že k dosažení požadované kompaktnosti i při relativně značné délce L rezonančního kanálu I zde není rezonanční kanál 1 přímý, ale meadrovitě zakřivený. Byly obavy z toho, že při šíření tlakových vln v takto zakřiveném rezonančním kanálu I se budou čela tlakových vln během jejich pohybu deformovat, což by mohlo vést až k nepravidelné funkci oscilátoru, zejména při některých extrémních funkčních režimech. Experimenty však proCZ 303758 B6 kázaly, že pokud poloměry zakřivení osy rezonančního kanálu I nejsou menší než charakteristické rozměry fluidického bistabilního zesilovače 10, nemá taková úprava nepříznivý vliv na funkci oscilátoru. V tomto případě se rezonanční kanál I o celkové délce 317 mm vešel i se zesilovačem na kovovou desku s rozměry 97 mm x 160 mm, přičemž poloměr zakřivení jeho osy byl 35 mm a v místech tvořících smyčku byl tedy pouhý 3,5 násobek šířky rezonančního kanálu a 0,58 násobek celkové délky bistabilního fluidického zesilovače 10 měřené mezi osami jeho vývodů.
V tomto případě byly aktuátorové trysky 40, 50, umístěny ve větší vzdálenosti od nakreslené desky s bistabilním zesilovačem 10 a vystupující pulzující průtoky k nim byly vedeny na obrázku nekreslenými kovovými trubkami.
Příklad 3
Protože frekvence oscilací u fluidického oscilátoru podle tohoto vynálezu závisí na rychlosti šíření tlakových vln v rezonančním kanálu 1 a tato rychlost zase závisí na teplotě plynu v rezonančním kanálu I, je možné s výhodou použití oscilátoru podle tohoto vynálezu ve funkci snímače teploty zplodin hoření s frekvenčně modulovaným výstupním signálem. Jde o teploty natolik vysoké, že běžné teplotní snímače by je vydržely jen po dobu zlomků sekundy. Naproti tomu v provedení z vhodného teplotně odolného materiálu, např. zde ze slitin molybdenu, ale může jít případně i o keramický materiál, funguje snímač bez omezení.
Takové provedení je znázorněno na obr. 5, přičemž kompletní fluidický bistabilní zesilovač 10 je tvarově zcela shodný s tím, který je detailně popsán v příkladu 1 souvislosti s obr. 1. Odlišnost je jednak v tom, že dutiny jsou v tomto případě zhotoveny v destičce z molybdenové slitiny, jednak v tom, že ze je navíc přívod 2 druhého plynu vyvedený prostřednictvím tří skloněných trysek 22 do rezonančního kanálu I. K. fluidickému oscilátoru je dále namísto první aktuátorové trysky 40 k prvnímu výstupnímu vývodu T7 napojen první odpor 4. Obdobně je přitom druhý odpor 5 k druhému výstupnímu vývodu 18. V prvním výstupním vývodu 17 je umístěn senzor 3 reagující na rychlost proudění vzduchu. V zásadě senzor 3 může být umístěn i kdekoliv jinde v dutinách oscilátoru, kde dochází k periodickému proudění, nicméně umístění v jednom z výstupních vývodů 17, 18 je obzvlášť výhodné.
Také tento oscilátor při připojení napájecí trysky 16 na zdroj vzduchu se sám uvede do samobuzených oscilací. Jejich frekvence závisí na rychlosti, kterou mezi oběma konci rezonančního kanálu 1 probíhají tlakové vlny. Do přívodu 2 druhého plynu jsou přiváděny zplodiny hoření. Jejich přítok je nasměrován skloněnými tryskami 22 tak, že zplodiny procházejí rezonančním kanálem 1 a vytékají jeho volným koncem 101 do atmosféry. Vyplňují tedy dráhu, kterou procházejí tlakové vlny. také ve zplodinách hoření jako v jiných plynech závisí rychlost šíření tlakových vln na teplotě a v důsledku této závislosti se s teplotou mění frekvence generovaných oscilací. Senzor 3 by neměl být vystaven tak vysokým teplotám, jakou mají zplodiny hoření, a to je v tomto případě zajištěno tím, že kolem něj proudí chladný vzduch přiváděný do napájecí trysky j6. Také nastavení prvního a druhého odporu 4, 5, přes které chladný vzduch vytéká do atmosféry, zajišťuje, že na těchto fluidických odporech 4, 5 dochází k výraznému tlakovému spádu. To zajistí, že v dutinách bistabilního zesilovače 10 je přetlak oproti atmosféře a ten brání, aby do nich vstupovaly zplodiny hoření.
Příklad 4
Fluidický oscilátor podle předmětu tohoto vynálezu může být s výhodou použit i k měření jiných vlastností plynů, pokud jsou takové, že se jejich změnou změní rychlost šíření tlakových vln. Jako další příklad je zde uvedeno měření chemického složení binárních směsí plynů, jejichž složky se vyznačují různou rychlostí šíření tlakových vln. Uspořádání oscilátoru v tomto příkladu zcela odpovídá příkladu 1 dle obr. 1. K. fluidickému oscilátoru je však místo aktuátorových trysek
40, 50 připojen první a druhý odpor 4, 5 jako dle příkladu 3 na obr. 5. Rovněž jako dle příkladu 3 na obr. 5 je zde senzor 3 reagující na změnu rychlosti proudění v prvním výstupním vývodu 17. Vyšetřovaná binární směs, v tomto případě směs vodíku a oxidu uhličitého, nijak senzor 3 neohrožuje, a proto je zde tato směs přímo zaváděna do napájecí trysky J6. Nastavením prvního a druhého odporu 4, 5 tak, aby na nich vznikal tlakový spád se i zde zajišťuje, aby v dutinách bistabilního zesilovače JO byl přetlak oproti atmosféře. Tím se zabrání eventuálnímu míšení vyšetřovaného plynu s atmosférickým vzduchem, který by jinak mohl být přisáván do dutin oscilátoru a mohl měnit vlastnosti vyšetřované směsi plynů. Naopak se nastavením prvního a druhého odporu 4, 5 dosáhne, aby vyšetřovaná směs vytékala v daném případě rezonančním kanálem J. do atmosféry. Podle charakteru směsi, jejíž složení a jejíž případná škodlivost je vyšetřována, bude rezonančním kanálkem i směs přiváděna do napájecí trysky 16 vytékat do uzavřené nádrže, v níž je případný agresivní plyn chemicky nebo jiným způsobem likvidován.
Příklad 5
Oscilátor podle tohoto vynálezu v provedení podle příkladu 1 generuje oscilace o prakticky neměnné frekvenci. Řízení výstupních účinků o aktuátorových trysek 40, 50 je tak pak ovšem pouze dvoustavové, buď je nebo není do fluidického zesilovače 10 oscilátoru přiváděn vzduch a řídicí účinek výtoku z aktuátorových trysek 40, 50 se tedy buď uplatní, nebo nikoliv. Jsou však aplikace fluidických oscilátorů, v nichž je žádoucí možnost nastavování frekvence oscilací, například podle lokálních poměrů, anebo může být požadovaná spojitá změna frekvence za chodu oscilátoru v závislosti na nějakém vstupním signálu,kterým pak jsou generované oscilace frekvenčně modulovány. Příklad naznačený na obr. 6 představuje jedno z možných uspořádání oscilátoru podle tohoto vynálezu s měnitelnou frekvencí. Využívá toho, že frekvence generovaných oscilací je závislá na délce rezonančního kanálu L Její změny jsou dosaženy změnou této délky.
Vlastností fluidický bistabilní zesilovač 10 proudového typu na obr. 6 je v zásadě shodný s příkladem provedení na předcházejícím obr. 2. Pracovní tekutinou je vzduch přiváděný do napájecí trysky 16. Po jedné straně ústí napájecí trysky J6 je první řídicí tryska JJ. a po druhé straně je také zde druhá řídicí tryska 12. Vedle ústí první řídicí trysky 11 je umístěna druhá přídržná stěna 14 a symetricky na protilehlé straně je vedle ústí druhé řídicí trysky 12 umístěna první přídržná stěna JJ. Dále ve směru výtoku z napájecí trysky 16 jsou vedle sebe umístěny první výstupní vývod 17 a druhý výstupní vývod JJ. Mezi oběma vstupy do výstupních vývodů 17, 18 je jako na obr. 2 dělič 6 klínového tvaru, opět se žlábkem se vrcholu. První výstupní vývod J7 vede k první aktuátorové trysce 40, kdežto druhá aktuátorová tryska 50 je napojena na druhý výstupní vývod JJ. Oba výstupní vývody 17, 18 jsou zde delší než na obr. 2, neboť aktuátorové trysky 40, 50 jsou v tomto případě dále od bistabilního zesilovače 10, ale to nemá na funkci žádný podstatný vliv. Druhá řídicí tryska 12 je otevřena do prostoru, jímž je v tomto případě atmosféra. Na protilehlou první řídicí trysku 11 je napojen rezonanční kanál i, který není v tomto případě přímý, ale v jisté příbuznosti k příkladu z obr. 4 je jeho osa zakřivena. Volný konec 101 rezonančního kanálu i je také zde otevřen do volného prostoru atmosféry.
Aby byla možná změna délky L rezonančního kanálu i, je tento kanál veden obloukem vytvořeným v posuvníku 120. Ten je utvářen tak, že působením na oka 125 může být přesunut ve směru šipek S aniž se rezonanční kanál 1 přeruší. Je to provedeno tak, že pevná část rezonančního kanálu i končí dvěma výstupky 122, které zasahují do protilehlých vybrání v posuvníku 120. Výstupky 122 jsou tenkostěnné, aby se při vysunutí posuvníku 120 neměnil podstatnou měrou v těchto místech průřez rezonančního kanálu T U nastavitelného provedení oscilátoru je změny polohy posuvníku 120 provedena například otáčením šroubu a jeho následným zajištěním. U provedení s modulací nosné oscilační frekvence je posuvník 120 přemísťován elektromechanickým převodníkem, například založeným na piezoelektrickém principu.
-9CZ 303758 B6
Příklad 6
Podobně jako předcházející příklad provedení na obr. 7 slouží i další příklad, zobrazený na obr. 7, k digitálnímu měření vysoké teploty plynů. Odlišnost je v tom, že zde přívod 2 druhého plynu není veden skloněnými tryskami 22 do rezonančního kanálu i, ale je zaveden do napájecí trysky 16, takže v tomto případě nejsou zapotřebí skloněné trysky 22. Provedení dutin na tuto napájecí trysku 16 bezprostředně navazujících je shodné s již popsanými uspořádáními ostatních příkladů, je zde opět první řídicí tryska 11, naproti ní druhá řídicí tryska 12 otevřená do atmosféry a dále ve směru výtoku z napájecí trysky 16 jsou i zde vedle sebe umístěny první výstupní vývod 17 a druhý výstupní vývod 18. Rezonanční kanál lje i zde napojen na první řídicí trysku 11, přičemž jeho volný konec 101 je otevřen do atmosféry.
Odlišnost je v tom, že v nyní popisovaném provedení není jen jeden fluidický zesilovač, a tak je první výstupní vývod 17 zde zaveden do druhé řídicí trysky 212 druhého zesilovače a symetricky k tomu je druhý výstupní vývod J_8 zaveden do první řídicí trysky 211 druhého zesilovače. Napájecí tryska 216 druhého zesilovače je připojena na přívod 202 chladného vzduchu. Naproti napájecí trysce 216 druhého zesilovače jsou zde dva vývody, první výstupní vývod 217 druhého zesilovače a druhý výstupní vývod 218 druhého zesilovače. Do prvního výstupního vývodu 217 druhého zesilovače je umístěn senzor 3 reagující na místní změny tlaku. Oba dva vývody, první výstupní vývod 217 druhého zesilovače a druhý výstupní vývod 218 druhého zesilovače, se o něco dále ve směru proudění spolu spojují do společného vývodu 220.
Problémy řešení při konstrukci této vstupní části digitálního měřidla teploty plynu byly dva. V prvé řadě teplota v přívodu 2 druhého plynu je zde natolik vysoká, že aby ji senzor 3 mohl trvale odolávat, byla by jeho cena velmi vysoká. Druhým problémem byl poměrně nízký tlak v přívodu 2 druhého plynu, neboť měřený plyn již před přívodem do měřidla prodělal expanzi. S nízkým přiváděným tlakem je i amplituda generovaných oscilací malá a senzor 3 by proto musel být značně citlivý, což opět znamená jeho vyšší cenu. Oba tyto problémy jsou vyřešeny uspořádáním s druhým zesilovačem, který protéká a k senzoru 3 tak přichází chladný vzduch. Současně jsou tím generované oscilace zesíleny na vyšší amplitudy tlaku. Senzor 3 tedy může být i málo citlivý a málo teplotně odolný, tedy levnější. V tomto popsaném provedení nemusí být fluidické odpory, neboť jejich úlohu zde zastupují řídicí trysky 211, 212 druhého zesilovače. Spád tlaku na nich zajišťuje, aby přiváděný druhý plyn protékal rezonančním kanálem i.
Průmyslová využitelnost
Fluidické oscilátory všeobecně v současné době nahrazují dosud většinou používané mechanické pulzátory sloužící k vyvolání oscilací v tekutinách, například pro účely zvýšení intenzity transportních procesů jako je přestup tepla, tedy ohřívání, či chlazení, nebo přestup hmoty při sušení. Především se však počítá s využitím předmětu tohoto vynálezu k řízení odtrhávání mezní vrstvy od povrchu obtékání těles a přechodu do turbulence. Tímto způsobem lze zejména dosáhnout zvýšení efektivnosti nosných ploch letadel, ale při použití v plynových, parních nebo větrných turbínách i zvýšení účinnosti takových lopatkových strojů.

Claims (7)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovačem proudového typu, který zahrnuje bistabilní zesilovač (10) proudového typu, jenž obsahuje dutiny, a to napájecí trysku (16), první řídicí trysku (11), druhou řídicí trysku (12), dutinu s první přídržnou stěnou (13) a druhou přídržnou stěnou (14), první výstupní vývod (17) a druhý výstupní vývod (18), přičemž na jedné straně
    - 10CZ 303758 B6 napájecí trysky (16) je umístěna první řídicí tryska (11) a na druhé protilehlé straně napájecí trysky (16) je umístěna druhá řídicí tryska (12), první řídicí tryska (11) a druhá řídicí tryska (12) jsou vzájemně uspořádány tak, že jejich ústí směřují naproti sobě, za první řídicí tryskou (11) je umístěna druhá přídržná stěna (14), za níž následuje druhý výstupní vývod (18), za druhou řídicí tryskou (12) je umístěna první přídržná stěna (13), za kterou navazuje první výstupní vývod (17), přičemž první přídržná stěna (13) a druhá přídržná stěna (14) jsou vzájemně uspořádány proti sobě vzhledem kose napájecí trysky (16), vyznačující se tím, že dále zahrnuje rezonanční kanál (1), který je napojen na první řídicí trysku (11) ajehož volný konec (101) je otevřen do prostoru, a druhá řídicí tryska (12) je otevřena do téhož nebo jiného prostoru.
  2. 2. Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovačem proudového typu podle nároku 1, vyznačující se tím, že prostor je volná atmosféra nebo uzavřený prostor, s výhodou vnitřní prostor tlakové nádrže.
  3. 3. Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovačem proudového typu podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že rezonanční kanál (1) je umístěn ve stejné desce jako dutiny bistabilního zesilovače (10) proudového typu a je vytvořen odebráním materiálu do stejné hloubky, jakou mají dutiny bistabilního zesilovače (10) proudového typu.
  4. 4. Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovačem proudového typu podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačující se tím, že dále zahrnuje senzor (3) pro zjištění frekvence v oscilátoru generovaných oscilací, který je umístěn kdekoliv v dutinách oscilátoru, kde dochází k periodickému proudění, s výhodou v prvním výstupním vývodu (17) nebo druhém výstupním vývodu (18).
  5. 5. Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovačem proudového typu podle kteréhokoliv z nároků laž4, vyznačující se tím, že dále zahrnuje přívod (2) druhého plynu, který je připojen k rezonančnímu kanálu (1) prostřednictvím alespoň jedné skloněné trysky (22).
  6. 6. Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovačem proudového typu podle nároku 4, vyznačující se tím, že dále zahrnuje přívod (2) druhého plynu, který je připojen k napájecí trysce (16), a přívod (202) chladného vzduchu, který je zaveden do dutin oscilátoru mezi napájecí tryskou (16) a senzorem (3).
  7. 7. Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovačem proudového typu podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že rezonanční kanál (1) je rovný nebo zakřivený, přičemž poloměr zakřivení je větší než polovina celkové délky fluidického bistabilního zesilovače (10) proudového typu.
CZ20110477A 2011-08-05 2011-08-05 Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovacem proudového typu CZ303758B6 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20110477A CZ303758B6 (cs) 2011-08-05 2011-08-05 Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovacem proudového typu
EP12173904.9A EP2554854A3 (en) 2011-08-05 2012-06-27 Fluidic oscillator with bistable jet-type amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20110477A CZ303758B6 (cs) 2011-08-05 2011-08-05 Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovacem proudového typu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2011477A3 CZ2011477A3 (cs) 2013-04-24
CZ303758B6 true CZ303758B6 (cs) 2013-04-24

Family

ID=46690370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20110477A CZ303758B6 (cs) 2011-08-05 2011-08-05 Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovacem proudového typu

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2554854A3 (cs)
CZ (1) CZ303758B6 (cs)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9339825B2 (en) 2013-03-06 2016-05-17 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Fluidic oscillator having decoupled frequency and amplitude control
US9333517B2 (en) 2013-03-06 2016-05-10 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Fluidic oscillator array for synchronized oscillating jet generation
WO2016060736A1 (en) 2014-10-15 2016-04-21 Illinois Tool Works Inc. Fluidic chip for spray nozzles
EP3717784B1 (en) 2017-11-28 2024-03-06 Ohio State Innovation Foundation Variable characteristics fluidic oscillator and fluidic oscillator with three dimensional output jet and associated methods
EP3976975A4 (en) 2019-05-29 2023-06-21 Ohio State Innovation Foundation OUT OF PLANE CURVED FLUID OSCILLATOR
CN110668522A (zh) * 2019-10-17 2020-01-10 中南大学 微纳米气泡发生装置和含油废水的微纳米气泡处理方法
US11624240B2 (en) 2020-08-25 2023-04-11 Saudi Arabian Oil Company Fluidic pulse activated agitator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1230752A (cs) * 1965-06-30 1971-05-05
US4231519A (en) * 1979-03-09 1980-11-04 Peter Bauer Fluidic oscillator with resonant inertance and dynamic compliance circuit
US4260106A (en) * 1980-03-07 1981-04-07 Peter Bauer Fluidic oscillator with resonant inertance and dynamic compliance circuit

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3185166A (en) * 1960-04-08 1965-05-25 Billy M Horton Fluid oscillator
US3158166A (en) 1962-08-07 1964-11-24 Raymond W Warren Negative feedback oscillator
US3275015A (en) * 1963-10-29 1966-09-27 Ibm Tuning fork oscillator
US3486518A (en) * 1964-06-15 1969-12-30 Bendix Corp Control apparatus utilizing pure fluid logic control and nutating stepping motor
US3451411A (en) * 1966-06-28 1969-06-24 Honeywell Inc Pressure responsive apparatus
GB8719782D0 (en) * 1987-08-21 1987-09-30 Shell Int Research Pressure variations in drilling fluids

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1230752A (cs) * 1965-06-30 1971-05-05
US4231519A (en) * 1979-03-09 1980-11-04 Peter Bauer Fluidic oscillator with resonant inertance and dynamic compliance circuit
US4260106A (en) * 1980-03-07 1981-04-07 Peter Bauer Fluidic oscillator with resonant inertance and dynamic compliance circuit

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2011477A3 (cs) 2013-04-24
EP2554854A2 (en) 2013-02-06
EP2554854A3 (en) 2013-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ303758B6 (cs) Fluidický oscilátor s bistabilním zesilovacem proudového typu
Arwatz et al. Suction and oscillatory blowing actuator modeling and validation
Park et al. On-demand acoustic droplet splitting and steering in a disposable microfluidic chip
EP2175974B1 (en) Hughes molecular mixer and catalytic reactor
Schneider et al. Hydrodynamic cavitation and boiling in refrigerant (R-123) flow inside microchannels
JPH01145523A (ja) 流体振動子
Wang et al. Experimental and numerical study of the frequency response of a fluidic oscillator for active flow control
Dvorak et al. Transonic instability in entrance part of mixing chamber of high-speed ejector
US7055541B2 (en) Method and mechanism for producing suction and periodic excitation flow
CA1325734C (en) Trapped-vortex pair flowmeter
Favre-Marinet et al. Generation of oscillating jets
Chung Three-dimensional effect on transonic rectangular cavity flows
Tesař et al. Fluidic low-frequency oscillator consisting of load-switched diverter and a pair of vortex chambers
Kumar et al. Experimental investigation of cavity dynamics in convergent-divergent nozzle in sheet mode
van der Wijngaart et al. A seat microvalve nozzle for optimal gas-flow capacity at large-controlled pressure
Simões et al. Numerical analysis of a microfluidic oscillator flowmeter operating with gases or liquids
Otto et al. Connection Between Flow Structure and Separation Control for Various Fluidic Oscillator Spacings
Namura et al. Experimental study on aerodynamics of microelectromechanical systems based single-crystal-silicon microscale supersonic nozzle
Aubert et al. Unsteady gaseous flows in tapered microchannels
Tesar et al. Subdynamic asymptotic behavior of microfluidic valves
Tesař et al. Development of a microfluidic unit for sequencing fluid samples for composition analysis
Kim et al. Large Amplitude Pneumatic Oscillator for Flow Control Actuators
US20220168697A1 (en) Fluidic oscilators
Szwaba et al. Transpiration effects in perforated plate aerodynamics
Arthurs et al. Self-Sustained Oscillations of High Speed Impinging Planar Jets

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20140805