-
Die Erfindung betrifft einen Fluid-Aktuator zur Beeinflussung der Strömung entlang einer Strömungsoberfläche durch Ausstoßen eines durch den Fluid-Aktuator strömenden Fluids. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine Ausblasvorrichtung mit zumindest einem Fluid-Aktuator sowie einen Strömungskörper mit einer Mehrzahl von Auslassöffnungen.
-
Derartige Fluid-Aktuatoren sind grundsätzlich bekannt, um die Strömung entlang einer Strömungsoberfläche beispielsweise eines Strömungskörpers zu beeinflussen. Solche Fluid-Aktuatoren werden zum Beispiel eingesetzt, um Strömungen entlang eines Strömungskörpers länger anliegen zu lassen beziehungsweise eine von einem Strömungskörper abgelöste oder abgerissene Strömung wieder an diesen anzulegen. Dies ist zum Beispiel sinnvoll und vorteilhaft, wenn die bekannten Fluid-Aktuatoren bei Strömungskörpern in Form von Stellklappen, Steuerklappen oder anderen Teilen eines Tragflügels eines Flugzeuges zum Einsatz kommen.
-
Um bereits abgelöste Strömungen wieder an einem Strömungskörper zum Anliegen zu bringen, ist es bekannt, die Fluid-Aktuatoren derart auszuführen, dass ein pulsweises Ausstoßen aus den Öffnungen eines Fluid-Aktuators erfolgt. Das pulsweise Ausstoßen von Fluid aus den Öffnungen eines Fluid-Aktuators hat zur Folge, dass bereits abgelöste Strömung durch Verwirbelung des ausgestoßenen Fluidstromes wieder an die Oberseite des Strömungskörpers angelegt wird. Mit anderen Worten wird damit vom Strömungskörper beabstandete energiereiche Strömung wieder an den Strömungskörper herangebracht und damit wieder an den Strömungskörper angelegt.
-
Um das pulsweise Ausstoßen des Fluids zu ermöglichen, ist bereits bekannt, dass miteinander korrespondierende Öffnungen, beispielsweise Öffnungspaare eines Fluid-Aktuators, in der Weise zusammen wirken, dass durch diese Öffnungen abwechselnd ein Fluidpuls, also ein stoßweises Ausströmen des Fluids erfolgt. Auf diese Weise kann aus einem kontinuierlichen Fluidstrom ein Aufteilen auf zwei Öffnungen – also auf ein Öffnungspaar – eines Fluid-Aktuators erfolgen, so dass ein kontinuierlicher Fluidstrom ohne Unterbrechung zum Erzeugen eines pulsweisen Ausstoßens verwendet werden kann. Die bekannten Fluid-Aktuatoren verwenden zum Aufteilen zwischen den beiden Öffnungen des Fluid-Aktuators Ventile. Solche Ventile weisen eine Vielzahl von mechanischen Komponenten auf, die bewegbar sein müssen, um zwischen den beiden Auslassöffnungen des Fluid-Aktuators hin und her zu schalten. Diese mechanischen Komponenten und damit die Ventile sind dementsprechend in Abhängigkeit von der Frequenz der Pulsation zwischen den beiden Auslassöffnungen des Fluidkörpers hohen mechanischen Belastungen unterworfen. Aufgrund dieser hohen mechanischen Belastungen handelt es sich bei den Ventilen um Verschleißteile, die zum einen in relativ kurzfristigen Intervallen ausgetauscht werden müssen, zum anderen in noch kürzeren Intervallen auf ihre notwendige Funktionalität überprüft werden müssen. Das Risiko eines Ausfalls von solchen Ventilen ist somit ein Problem, das hinsichtlich der Zulassung eines derartigen Fluid-Aktuators in der Luftfahrt problematisch ist. Darüber hinaus handelt es sich durch die einzelnen mechanischen Komponenten des Ventils um eine relativ komplexe Konstruktion, die aufgrund einer Vielzahl einzelner Teile hohe Fertigungskosten mit sich bringt. Die Masse der Teile und die Komplexität der Konstruktion führen neben hohen Kosten auch zu einem erhöhten Gewicht, was bei Luftfahrzeugen aufgrund des damit einhergehenden erhöhten Treibstoffverbrauchs nachteilig ist.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die voranstehend erläuterten Nachteile zu lösen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Fluid-Aktuator zur Verfügung zu stellen, der in der Lage ist mit möglichst wenigen mechanischen Komponenten, insbesondere mit möglichst wenig bewegbaren Komponenten auszukommen, um die Ausfallwahrscheinlichkeit des Fluid-Aktuators gering zu halten und dessen Kosten zu reduzieren sowie die Wartungsintervalle zu verlängern.
-
Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch einen Fluid-Aktuator mit den Merkmalen der unabhängigen Anspruche 1 und 12 sowie durch eine Ausblasvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 15 und durch einen Strömungskörper mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 17. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen ergeben sich unter anderem aus den an die jeweiligen unabhängigen Ansprüche anschließenden Unteransprüchen.
-
Ein erfindungsgemäßer Fluid-Aktuator zur Beeinflussung der Strömung entlang einer Strömungsoberfläche durch insbesondere pulsierendes Ausstoßen eines durch den Fluid-Aktuator strömenden Fluids weist eine Auslassvorrichtung mit zumindest zwei Auslassöffnungen sowie zumindest zwei in den Auslassöffnungen mündende Auslassleitungen auf. Dabei können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch mehr als zwei Auslassöffnungen vorgesehen sein, die mit einer entsprechenden größeren Anzahl von Auslassleitungen korrespondieren.
-
Weiter weist der erfindungsgemäße Fluid-Aktuator eine Interaktionskammer auf, die über Strömungsleitung mit jeweils einer Auslassöffnung in fluidkommunizierender Verbindung steht. Darüber hinaus ist in der Interaktionskammer eine Strömungsteilungsvorrichtung vorhanden, die vorteilhafter Weise am Einlass der Auslassleitungen angeordnet ist. Die Strömungsteilungsvorrichtung dient dazu aus der einzigen Interaktionskammer über die Strömungsleitungen strömendes Fluid in die einzelnen Auslassleitungen und damit zu den einzelnen Auslassöffnungen zu leiten, also die von einer Zufuhrleitung in die Interaktionskammer einmündende Strömung zu teilen. Die Strömungsteilungsvorrichtung teilt also die ankommende Strömung in der Interaktionskammer auf, verteilt sie auf diese Weise in die Strömungsleitungen bzw. die Auslassleitungen und erzeugt damit die gewünschten Pulse an den Auslassöffnungen.
-
Darüber hinaus kann bei einem erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator vorteilhafter Weise eine Zufuhrleitung vorgesehen sein, die zur Zufuhr von Fluid mit einem Versorgungsdruck in die Interaktionskammer ausgebildet ist. Die Zufuhrleitung kann dabei beispielsweise von externen Vorrichtungen, wie beispielsweise vom Triebwerk eines Luftfahrzeuges, Druckluft erhalten und in die Interaktionskammer führen. Der Versorgungsdruck entspricht dabei einer im Wesentlichen kontinuierlichen Fluidströmung, die über die Zufuhrleitung in die Interaktionskammer einströmt. Diese im Wesentlichen kontinuierliche Strömung aus der Zufuhrleitung wird durch die Strömungsteilungsvorrichtung in der Interaktionskammer aufgeteilt, so dass aus einem einzelnen Fluidstrom ein Aufteilen auf die Mehrzahl der Auslassleitungen und damit auf die Mehrzahl der Auslassöffnungen erfolgt.
-
Weiter sind bei einem erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator zumindest zwei Steuerleitungen für die Zufuhr von Fluid mit jeweils unterschiedlichem Steuerdruck in die Interaktionskammer, insbesondere über jeweils wenigstens eine in der Interaktionskammer mündende Steueröffnung, vorhanden, um die Strömung des Fluids wechselweise zumindest mehrheitlich in eine der Strömungsleitungen zu bewirken. Die Steuerleitungen münden in der jeweiligen Steueröffnung und damit in der Interaktionskammer. An jeder Steueröffnung liegt ein anderer Steuerdruck an, also ein entsprechender statischer Druck der in der in der Steuerleitung vorhandenen Strömung. Diese unterschiedlichen Steuerdrücke dienen, wie nachfolgend beschrieben wird, der Interaktion mit der Fluidströmung aus der Zufuhrleitung in die Interaktionskammer, um die Aufteilung mit der Strömungsteilungsvorrichtung in der Interaktionskammer vorzunehmen.
-
Weiter ist eine Steuer-Strömungsteilungsvorrichtung vorgesehen, die eine Steuerdruck-Variationsvorrichtung aufweist, an die zur gegenseitigen Beeinflussung der Strömung die Steuerleitungen angeschlossen sind. Jede Steuerleitung weist dabei eine in die Steuerleitung einmündende Rückkopplungsleitung auf. Auf diese Weise wird bei Zufuhr einer Fluid-Strömung in die Steuer-Strömungsteilungsvorrichtung eine abwechselnde Steuerströmung aus jeweils einer Steuerleitung und dadurch eine pulsierende Strömung in den Strömungsleitungen bewirkt.
-
Für die Aufteilung der Strömung ist die Interaktionskammer eines erfindungsgemäßen Fluid-Aktuators vorteilhafter Weise derart gestaltet, dass bei Zufuhr von Fluid über die Steuerleitung mit jeweils abwechselnd unterschiedlichen Steuerdrücken an den Steueröffnungen das durch die Zufuhrleitung strömende Fluid in der Interaktionskammer entsprechend wechselweise mehrheitlich in jeweils eine Auslassleitung abgelenkt wird. Mit anderen Worten ist die Interaktionskammer derart ausgestaltet, dass durch abwechselnde Unterschiede in den Steuerdrücken an den Steueröffnungen über die Strömungsleitungen unterschiedliche Auslassleitungen mit Fluidströmung aus der Zufuhrleitung bedient werden und damit die mit der jeweiligen Auslassöffnung in fluidkommunizierender Weise verbundene Auslassöffnung mit einem Fluidpuls versorgt wird. Damit entspricht das Abwechseln des unterschiedlichen Steuerdrucks an den Steueröffnungen in der Interaktionskammer dem abwechselnden Aufteilen des Fluids der Strömung aus der Zufuhrleitung in die Interaktionskammer und damit dem abwechselnden Auslassen von Fluidpulsen aus der jeweiligen Auslassöffnung der Auslassvorrichtung. Das abwechselnde Auslassen und die voranstehenden Notwendigkeiten, also insbesondere das Abwechseln der Steuerdrücke können dabei periodisch, also mit einer harmonischen Frequenz erfolgen. Jedoch ist es auch möglich, dass die Pulse aus den Auslassöffnungen und damit auch die Pulse der Steuerdrücke in unregelmäßiger Weise erzeugt werden, d. h. einer Kombination von harmonischen Frequenzen folgen.
-
Bei einem erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator wird zur Erzeugung der unterschiedlichen Steuerdrücke ein Minimum mechanischer Teile verwendet. In besonders einfachen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind dabei überhaupt keine mechanischen Komponenten notwendig. Dafür weist ein erfindungsgemäßer Fluid-Aktuator eine Steuerdruck-Variationsvorrichtung auf, die mit einer Steuer-Zufuhrleitung und einer Steuer-Strömungsteilungsvorrichtung ausgestattet ist. Die Steuer-Strömungsteilungsvorrichtung ist mit der Steuer-Zufuhrleitung sowie mit den Steuerleitungen in fluidkommunizierender Verbindung und damit in der Lage die Strömung aus der Steuer-Zufuhrleitung auf die Steuerleitungen zu verteilen.
-
Mit anderen Worten ist bei einem erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator die zumindest Interaktionskammer vorteilhafter Weise derart gestaltet, dass die Zufuhr von Fluid durch eine der Steuerleitungen in einem stärkeren Maße als durch die anderen Steuerleitungen das durch die Zufuhrleitung strömende Fluid entsprechend wechselweise mehrheitlich in jeweils eine dieser Steuerleitungen zugeordneten Auslassleitungen abgelenkt wird. Auch weist ein erfindungsgemäßer Fluid-Aktuator eine Steuerdruck-Variationsvorrichtung auf, die eine Steuer-Zufuhrleitung, die Steuerleitungen und eine Steuer-Strömungsteilungsvorrichtung aufweist. Die Steuer-Strömungsteilungsvorrichtung ist mit einem Verzweigungsabschnitt zur Verzweigung der Strömung aus der Steuer-Zufuhrleitung in die Steuerleitungen versehen. Weiter sind zumindest zwei Rückkopplungsleitungen vorgesehen, die jeweils mit wenigstens einer stromabwärts des Verzweigungsabschnittes gelegenen Steuerleitungs-Auslassvorrichtung und wenigstens einer im Bereich des Verzweigungsabschnitts gelegenen Steuerleitungs-Einlassvorrichtung an der jeweiligen Steuerleitung angeschlossen sind. Dabei ist die Steuerdruck-Variationsvorrichtung vorteilhafter Weise derart ausgestaltet, dass aus der jeweiligen Steuerleitungs-Einlassvorrichtung eine quer zur Strömung in der Steuer-Zufuhrleitung gerichtete Steuerströmung austritt, um die Strömung in der Steuer-Zufuhrleitung mehrheitlich in eine der Steuerleitungs-Einlassvorrichtung jeweils gegenüberliegende Steuerleitung umzulenken. Weiter ist die Steuerdruck-Variationsvorrichtung vorteilhafter Weise derart ausgestaltet, dass die Umlenkung in die Steuerleitungen und aufgrund dessen auch auf die Auslassleitungen nacheinander und wechselseitig erfolgt.
-
Unter der Umlenkung der Strömung in der Zufuhrleitung in eine der Steuerleitungs-Einlassvorrichtung jeweils gegenüberliegende Steuerleitung ist zu verstehen, dass durch das Ausströmen von Fluid aus der Steuer-Zufuhrleitung ein zumindest teilweises Umklappen der jeweiligen Strömung erfolgt. Mit anderen Worten ist jeder Steuerleitung zumindest eine Rückkopplungsleitung zugeordnet, wobei die Steuerleitungs-Einlassvorrichtung die Strömung aus dieser Rückkopplungsleitung und damit dieser Steuerleitungs-Einlassvorrichtung zugeordneten Steuerleitung in die gegenüberliegende, also in die andere Steuerleitung umklappen lässt. Auf diese Weise wird die grundsätzliche Funktionsweise der vorliegenden Erfindung erzeugt. Diese grundsätzliche Funktionsweise wird nachfolgend näher erläutert.
-
Um unterschiedliche Steuerdrücke an den Steueröffnungen in der Interaktionskammer anlegen zu können, muss ein Umschalten des jeweiligen Fluidstroms in der Steuerdruck-Variationsvorrichtung erfolgen. Dieses Umschalten erfolgt erfindungsgemäß ohne mechanische Komponenten. Um dies zu gewährleisten wird das Umschalten rein durch eine sozusagen fluidische Steuerung durchgeführt. Dabei wird dem jeweiligen Steuerstrom, also dem Fluidstrom, welcher aus der Steuer-Zufuhrleitung durch eine der beiden Steuerleitungen bis in die beiden Steueröffnungen strömt, ein Teil der Fluidströmung entnommen. Diese Entnahme findet über die Steuerleitungs-Auslassvorrichtung statt, die insbesondere eine Steuerleitungs-Auslassöffnung aufweist, um aus der Fluidströmung in der jeweiligen Steuerleitung einen Teil dieser Fluidströmung zu entnehmen.
-
Der entnommene Teil der Steuerfluidströmung wird durch die Rückkopplungsleitung der jeweiligen Steuerleitung zugeordnet zurückgeführt, also mit Bezug auf die Strömungsrichtung in der jeweiligen Steuerleitung entgegengesetzt transportiert. Der Transport erfolgt dabei durch die in der Steuerströmung enthaltene kinetische Energie, also den entsprechenden Steuerdruck in dieser Steuerleitung. Erreicht die Rückströmung in der Rückkopplungsleitung deren Ende tritt sie dort aus der Steuerleitungs-Auslassvorrichtung aus. Das Austreten erfolgt an einer Position, die mit Bezug auf die Strömungsrichtung in der jeweiligen Steuerleitung vor der Steuerleitungs-Einlassvorrichtung liegt.
-
Dabei ist die jeweilige Steuerleitungs-Auslassvorrichtung derart ausgestaltet, dass sie insbesondere eine Steuerleitungs-Auslassöffnung aufweist, die das Fluid, also die Fluidströmung, aus der jeweiligen Rückkopplungsleitung im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung am Auslassort der Steuerleitungs-Auslassvorrichtung auslässt. Insbesondere ist dabei ein winkliges Auslassen der Fluidströmung aus der Rückkopplungsleitung vorteilhaft, die damit quer zur Strömung in der Strömungsteilungsvorrichtung, beziehungsweise dem Verzweigungsabschnitt eintritt, so dass die Strömung in diesem Bereich beeinflusst wird. Die Beeinflussung ist dergestalt, dass sich die beiden Strömungsvektoren, der aus der Steuerleitungs-Auslassvorrichtung strömenden Fluidströmung und der Fluidströmung aus der Steuer-Zufuhrleitung zu einem Strömungsvektor addieren, der die Strömung aus der Steuer-Zufuhrleitung in die andere Steuerleitung, also in die Steuerleitung umlenkt, die der entsprechenden Steuerleitungs-Auslassvorrichtung gegenüber liegt.
-
Das Umlenken der Strömung hat im Wesentlichen zwei entscheidende Konsequenzen für die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Fluid-Aktuators. Zum einen wird damit der Fluidstrom in der ersten Steuerleitung signifikant verringert. Damit wird auch der Fluidstrom in der entsprechenden Rückkopplungsleitung zur ersten Steuerleitung signifikant verringert, so dass die Rückkopplung auf ein Minimum reduziert, beziehungsweise vollständig eliminiert wird. Gleichzeitig wird durch das Vergrößern der Strömung, beziehungsweise durch einen höheren Volumenstrom in der zweiten Steuerleitung, die Funktion der Rückkopplung dort in Gang gesetzt, wie es vorher in der ersten Strömungsleitung beschrieben worden ist. Insbesondere gelangt auf diese Weise nun ein Teil der Strömung aus der zweiten Steuerleitung über die entsprechende zweite Steuerleitungs-Einlassvorrichtung in die entsprechende zweite Rückkopplungsleitung und strömt im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung in der Steuer-Zufuhrleitung, insbesondere in deren Verzweigungsabschnitt, aus der entsprechend zweiten Steuerleitungs-Auslassvorrichtung der zweiten Rückkopplungsleitung aus. Durch dieses Ausströmen wird die Strömung in dem Verzweigungsabschnitt wieder auf die gegenüberliegende Steuerleitung, also bei dieser beispielhaften Ausführung in die erste Steuerleitung, umgelenkt.
-
Ab dieser Situation wiederholt sich der gesamte Vorgang, so dass ein periodischer Wechselbetrieb zwischen den beiden Steuerleitungen erfolgt. Die Zeitdauer, welche dieser Wechselbetrieb benötigt, um zwischen den einzelnen Steuerleitungen umzuschalten, also die Wechselfrequenz oder auch im reinen harmonischen Fall die Pulsationsfrequenz, kann durch die Längs- und Querschnittsgeometrien der Steuerleitungen, die Längs- und Querschnittsgeometrien der jeweiligen Steuerleitungs-Einlassvorrichtungen und Steuerleitungs-Auslassvorrichtungen sowie die Längs- und Querschnittsgeometrien der Rückkopplungsleitungen beeinflusst werden. Dabei kann es von Vorteil sein, wenn diese Längs- und Querschnittsgeometrien zwischen den einzelnen Steuerleitungen zueinander im Wesentlichen identisch sind, so dass letztlich im Wesentlichen eine einheitliche Frequenz für das Hin- und Herpendeln des Hauptfluidstromes bzw. der Hauptfluidströme an den Auslassöffnungen im Wechselbetrieb zwischen den jeweiligen zugehörigen beiden Steuerleitungen entsteht. Jedoch kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Umlenkung von der zugehörigen ersten Steuerleitung in die zweite Steuerleitung mit einer anderen Geschwindigkeit geschieht, als dies umgekehrt der Fall ist. Damit kann sozusagen eine andere zeitliche Verteilung der Pulsation auf den zugeordneten Auslass des zugehörigen Hauptfluidstroms, aber auch für zu jeder Auslassöffnung zugehörigen Hauptfluidstrom indiviuell eingestellt werden, d. h. also, dass eine auf alle Auslässe zeitlich nicht gleich verteilte bzw. für die Auslassöffnungen eine spezifisch zeitlich gewichtete Pulsation erzeugt werden kann bzw. wird.
-
Mit Bezug auf die Strömungsrichtung in jeder Steuerleitung befindet sich jede Steuerleitungs-Einlassvorrichtung sozusagen stromabwärts von jeder Steuerleitungs-Auslassvorrichtung. Auf diese Weise kann die jeweilige Rückkopplungsleitung dann durch das Aufnehmen von Fluidströmung aktiviert werden, wenn die entsprechende Steuerleitung mit der größeren Fluidmenge aus dem Fluidstrom aus der Steuer-Zufuhrleitung belegt ist. Auf diese Weise entsteht das voranstehend im Detail erläuterte Abwechseln der Hauptfluidströmung je Auslassöffnung im Wechselbetrieb.
-
Die jeweiligen Öffnungen der Steuerleitungs-Auslassvorrichtungen sowie der Steuerleitungs-Einlassvorrichtungen können dabei unterschiedlichste geometrische Formen aufweisen. So können die Öffnungsquerschnitte zum Beispiel einen im Wesentlichen ebenen Querschnitt aufweisen, oder aber auch gekrümmte Öffnungsflächen aufweisen. Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Steuerleitungs-Einlassvorrichtungen, insbesondere deren Steuerleitungs-Einlassöffnungen, einen Querschnitt aufweisen, der im Wesentlichen entgegen der Strömung in der Steuerleitung gerichtet ist. Eine Ausrichtung entgegen dieser Strömung ermöglicht es, einen signifikanten Teil dieser Fluidströmung einzufangen und automatisch, also ohne jegliche Pumpe oder Verdichter in die entsprechende Rückkopplungsleitung zu führen.
-
Für den erfindungsgemäßen Betrieb, wie er voranstehend erläutert worden ist, ist es unerheblich welche der beiden Steuerleitungen zuerst mit dem größeren Anteil der Fluidströmung aus der Steuer-Zufuhrleitung versorgt wird. Ausschlaggebend ist, dass eine der beiden Steuerleitungen eine solche Startposition beinhaltet. Da solche Fluid-Aktuatoren in der Fertigung nie hundertprozentig identisch, also nie hundertprozentig symmetrisch bezüglich ihrer Steuerleitungen gefertigt werden können, entsteht automatisch eine fertigungsbedingte Asymmetrie, also eine fertigungsbedingte ungleiche Ausbildung der einzelnen Steuerleitungen, insbesondere des Verzweigungsabschnitts. Aufgrund dieser fertigungsbedingten Asymmetrie ist eine der beiden Steuerleitungen grundsätzlich immer fluiddynamisch bevorzugt. Diese bevorzugte Steuerleitung bildet den Startpunkt für den voranstehend erläuterten Wechselbetrieb zwischen den beiden Steuerleitungen. Dabei kann es geschehen, dass insbesondere bei kleinen Fertigungsungenauigkeiten die Pulsationsrate, also der Grad der Aufteilung auf die einzelnen Steuerleitungen über die Anzahl der Wechsel zunimmt. Mit anderen Worten schwingt sich der Wechselbetrieb zwischen den beiden Steuerleitungen über eine Anlaufphase ein, bis sie einen quasi stationären Zustand für das Wechseln zwischen den beiden Steuerleitungen erreicht. Dieses Einschwingen kann sich sowohl auf die Frequenz, als auch auf die Aufteilrate zwischen den Steuerleitungen beziehen.
-
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator die Steuerleitungs-Einlassvorrichtung zumindest teilweise entgegen der Strömungsrichtung des Fluids gerichtet ist, das von der Steuer-Zufuhrleitung zu der jeweiligen Rückkopplungsleitung zugehörigen Steuerleitung fließt. Weiter ist diese Steuerleitungs-Einlassvorrichtung in dieser Strömung gelegen, so dass ein Teil dieser Strömung in die jeweilige Rückkopplungsleitung gelangt. Mit anderen Worten erfolgt auf diese Weise sozusagen ein Auffangen eines Teils der Strömung für die Rückkopplungsleitung, so dass die Steuerleitungs-Einlassvorrichtung mit der entsprechenden Steuerleitungs-Einlassöffnung sozusagen als Auffangvorrichtung für die Rückkopplungsströmung verstanden werden kann. Die Ausrichtung der entsprechenden Steuerleitungs-Einlassöffnung der Steuerleitungs-Einlassvorrichtung ist dabei beispielsweise über dessen Normalenvektor im Öffnungsquerschnitt definiert. Dieser kann im Wesentlichen entgegen der Strömungsrichtung in der jeweiligen Steuerleitung gerichtet sein. Eine solche Ausrichtung entgegen der Strömungsrichtung kann dabei grundsätzlich im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung, aber auch winklig zu dieser ausgestaltet sein. Ausgeschlossen ist bei solch einer Ausführungsform die Möglichkeit, dass die Steuerleitungs-Einlassöffnung einen Querschnitt aufweist mit einem Normalenvektor, der im Wesentlichen quer, also im Wesentlichen senkrecht auf der Strömungsrichtung steht. In einem solchen Fall wäre der Anteil der Strömung, welche aus der Steuerleitung in die jeweilige Rückkopplungsleitung gelangt zu gering, um den gewünschten Wechselbetrieb zu erzeugen.
-
Weiter kann es von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator in zumindest einer der Rückkopplungsleitungen ein Drosselventil angeordnet ist, um die Geschwindigkeit der Strömung in dieser Rückkopplungsleitung zu beeinflussen. Die Beeinflussung der Geschwindigkeit in der Rückkopplungsleitung hat zur Folge, dass die Zeit, die die Fluidströmung benötigt, um von der Steuerleitungs-Auslassvorrichtung zu der Steuerleitungs-Einlassvorrichtung zu gelangen, variiert werden kann. Diese Variation ist durch die Drosselung der Strömung innerhalb der Rückkopplungsleitung mittels des Drosselventils möglich. Auf diese Weise wird die Zeitdauer bis zum Umklappen der Strömung im Verzweigungsabschnitt auf die der Steuerleitungs-Auslassvorrichtung gegenüberliegende Steuerleitung variiert. Damit kann direkt die Wechselfrequenz zwischen den Steuerleitungen und damit indirekt die Pulsationsfrequenz an den Auslassöffnungen der Auslassvorrichtung variierter werden. Die Flexibilität einer solchen Ausführungsform ist damit deutlich gesteigert.
-
Auch kann es von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator in der Steuer-Zufuhrleitung zumindest ein Drosselventil zur Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit der Strömung in der Steuer-Zufuhrleitung und damit des auf die Steuerleitungen aufgeteilten Fluids angeordnet ist. Ein solches Drosselventil dient dazu die Geschwindigkeit der Strömung in der Steuer-Zufuhrleitung zu reduzieren. Insbesondere bei konstanten Volumenströmen, die beispielsweise von der Zapfluft eines Triebwerks herrühren, kann auf diese Weise von einer maximalen Eingangsgeschwindigkeit über das Drosselventil eine definierte Strömungsgeschwindigkeit in der Steuer-Zufuhrleitung eingestellt werden.
-
Beim Vorsehen einer Vielzahl von Fluid-Aktuatoren in einem Strömungskörper kann jedes Drosselventil auch für jeden Fluid-Aktuator fest eingestellt sein. Beispielsweise kann das Drosselventil durch eine Blende ausgebildet sein, die bei ankommendem Volumenstrom diesen auf einen gewissen Prozentsatz seiner ankommenden Strömungsgeschwindigkeit abbremst. Beim Vorsehen einer Vielzahl von Fluid-Aktuatoren gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf diese Weise besonders einfach, insbesondere bei der Ausbildung des Drosselventils als Blende ohne jegliche mechanisch bewegbare Komponente, ein Fluidstromverlauf über den Verlauf der erfindungsgemäßen Fluid-Aktuatoren eingestellt werden. Für jeden Fluid-Aktuator ist dabei über die Blendenöffnung, also über die Öffnungsweite des Drosselventils, ein separater Volumenstrom für die Fluidströmung voreingestellt. Wird der Gesamtdruck der Versorgung erhöht, steigt zwar bei jedem einzelnen Fluid-Aktuator der Volumenstrom an, jedoch bleibt das relative Verhältnis zwischen den Volumenströmen der einzelnen Fluid-Aktuatoren erhalten. Damit können Volumenstromverläufe über eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Fluid-Aktuatoren in erfinderischer Weise besonders einfach voreingestellt werden.
-
Weiter kann es von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator die Interaktionskammer in Richtung der Auslassleitungen vom Inneren der Interaktionskammer ausgesehen konvex gekrümmte Wandungen aufweist. Durch Anlegen der Strömung an jeweils eine dieser Wandungen kann sich eine stabile Strömung entlang dieser Wandung in die jeweilige Auslassleitung ergeben, wenn in der Steuerleitung, die an der jeweiligen Wandung mündet, der geringste Steuerdruck aller Steuerleitungen anliegt. Solch konvex gekrümmte Wandungen sind insbesondere Coanda-Wandungen, die eine Coanda-Strömung entlang dieser Wandung ausbilden. Die Coanda-Strömung zeichnet sich dadurch aus, dass nach dem einmaligem Anlegen an eine solche Wand, die Strömung stabil an dieser entlang strömt bis eine Auslenkung der Strömung, also ein Abreißen der angelegten Strömung von dieser Wand aktiv erzeugt wird. Damit reicht es aus, dass kleine und/oder zeitlich kurze Änderungen der Steuerdruckdifferenz, insbesondere in wechselnder Steuerdruckdifferenzrichtung, ein Umschlagen der Hauptströmung aus der Zufuhrleitung in die andere Auslassleitung entlang und in Richtung der gegenüberliegenden Wandung erzwingen.
-
Ein weiterer Vorteil auf diese Weise gekrümmter Wandungen ist es, dass der Anteil der in die anliegende Auslassleitung geführten Strömung ansteigt. Während es bei den Steuerleitungen ausreicht, dass grundsätzlich eine Mindestdruckdifferenz vorhanden ist, kann es vorteilhaft sein, um die Effizienz des Fluid-Aktuators zu erhöhen, dass ein möglichst großer Anteil der Fluidströmung aus der Zufuhrleitung in jeweils eine der Auslassleitungen geleitet wird, so dass aus einer der Auslassöffnungen der Hauptteil der Strömung während einer Pulsphase ausgegeben wird, während aus der oder den anderen Auslassöffnungen im Wesentlichen kaum Fluid ausströmt. Mit anderen Worten ist eine Aufteilung von mehr als 80%, insbesondere mehr als 85%, bevorzugt mehr als 90% auf eine einzige Auslassleitung und damit auf eine einzige Auslassöffnung vorteilhaft. Auf diese Weise entstehen stärkere Pulsunterschiede zwischen den Auslassöffnungen, so dass der Effekt der Pulsation und damit der Effekt des Beeinflussens der Strömung durch den Fluid-Aktuator der vorliegenden Erfindung optimiert wird.
-
Es kann auch vorteilhaft sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator die Steuer-Zufuhrleitung der Steuerdruck-Variationsvorrichtung in Richtung der Steuerleitungen vom Inneren der Steuer-Zufuhrleitung aus gesehen konvex gekrümmte Wandungen aufweist. Auf diese Weise bildet sich durch Anlegen der Strömung an jeweils einer der Wandungen, in gleicher Weise wie voranstehend für die Interaktionskammer beschrieben, eine stabile Strömung entlang dieser Wandung in die jeweilige Steuerleitung aus, wenn durch die abwechselnd mehrheitlich aufgeteilte Strömung aus der Steuer-Zufuhrleitung mehrheitlich eine an dieser Wandung anschließend gelegene Steuerleitung mit Strömung versorgt wird. Diese gekrümmte Wandung ist insbesondere eine Coanda-Wandung, und damit die entstehende Strömung entlang dieser Wandung eine Coanda-Strömung in der Steuerdruck-Variationsvorrichtung. Auf diese Weise können auch mit geringer Aufteilleistung durch die Steuerleitungs-Auslassvorrichtungen relativ große Anteile der ankommenden Strömung aus der Steuer-Zufuhrleitung mehrheitlich auf eine der Steuerleitungen verteilt werden, so dass auch bei geringem Gesamtvolumenstrom aus der Steuer-Zufuhrleitung ein relativ großer Steuerdruck an einer Steuerleitung und ein entsprechend geringerer Steuerdruck an der anderen Steuerleitung erzeugt werden kann. Auf diese Weise kann auch mit relativ geringem Volumenstrom aus der Steuer-Zufuhrleitung ein ausreichender Relativdruck zwischen den einzelnen Steuerdrücken an den Steueröffnungen erzeugt werden.
-
Weiter kann es von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator zumindest zwei Interaktionskammern über jeweils eigene Auslassleitungen mit eigenen Auslassöffnungen in fluidkommunizierender Verbindung stehen und wenn die Steuerleitungen Abzweigungen aufweisen, die über entsprechende Steueröffnungen in allen Interaktionskammern münden, um dort jeweils unterschiedlichen Steuerdruck zur Verfügung zu stellen. Mit anderen Worten ist ein derartiger erfindungsgemäßer Fluid-Aktuator komplexer ausgebildet, wobei er durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Steuerdruck-Variationsvorrichtung besonders einfach hinsichtlich der Regelbarkeit ist. Eine Vielzahl von Interaktionskammern und damit auch eine Vielzahl von Auslassöffnungen kann durch eine einzige Steuerdruck-Variationsvorrichtung gesteuert werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass über eine Vielzahl von Auslassöffnungen die im Wesentlichen identische Pulsfrequenz angelegt werden kann, da die Steuerung sämtlicher Auslassöffnungen über eine gemeinsame Steuerdruck-Variationsvorrichtung erfolgt. In Einsatzsituationen, in denen eine im Wesentlichen gleiche Pulsationsverteilung über eine Vielzahl von Auslassöffnungen erwünscht ist, kann auf diese Weise ein konstruktiv einfaches System zur Verfügung gestellt werden.
-
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Fluid-Aktuator zur Beeinflussung der Strömung entlang einer Strömungsoberfläche durch das Ausstoßen eines durch den Fluid-Aktuator strömenden Fluids. Ein solcher Fluid-Aktuator weist eine Auslassvorrichtung mit zumindest zwei Auslassöffnungen und zumindest zwei in den Auslassöffnungen mündenden Auslassöffnungen auf. Weiter ist eine Variationsvorrichtung vorgesehen, aufweisend eine Zufuhrleitung, die Auslassleitungen, eine Strömungsteilungsvorrichtung mit einem Verzweigungsabschnitt zur Verzweigung der Strömung aus der Zufuhrleitung in die Auslassleitungen und zumindest zwei Rückkopplungsleitungen. Die Rückkopplungsleitungen sind mit jeweils wenigstens einer stromabwärts des Verzweigungsabschnitts gelegenen Auslassleitungs-Auslassvorrichtung und wenigstens einer im Bereich des Verzweigungsabschnitts gelegenen Auslassleitungs-Einlassvorrichtung an der jeweiligen Auslassleitung angeschlossen. Weiter ist die Variationsvorrichtung vorteilhafter Weise derart gestaltet, dass aus der jeweiligen Auslassleitungs-Auslassvorrichtung eine quer zur Strömung in der Zufuhrleitung gerichtete Steuerströmung austritt zur mehrheitlichen Umlenkung der Strömung in der Zufuhrleitung in eine der Auslassleitungs-Einlassvorrichtung jeweils gegenüberliegende Auslassleitungen und dass die Umlenkung in die Auslassleitungen vorteilhafter Weise nacheinander und/oder wechselseitig erfolgt.
-
Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Fluid-Aktuator dieses Gegenstandes um eine Ausführungsform, die der Steuerdruck-Variationsvorrichtung gemäß dem ersten Gegenstand der vorliegenden Erfindung stark ähnelt. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch die Nutzung des Wechselbetriebs zwischen den einzelnen Auslassleitungen direkt für die Erzeugung der Pulse an den Auslassöffnungen verantwortlich. Im Gegensatz dazu wird beim ersten Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Pulsation an den jeweiligen Auslassöffnungen indirekt durch den erfindungsgemäßen Wechselbetrieb zwischen den Steuerleitungen erzeugt.
-
Ein Vorteil des zweiten Gegenstands der vorliegenden Erfindung ist die noch einfachere geometrische, beziehungsweise konstruktive Ausgestaltungsform, da auf die weiteren Merkmale einer Interaktionskammer und der nachfolgenden Strömungsleitungen und Auslassleitungen verzichtet werden kann. Damit wird eine solche Ausführungsform insbesondere in Einsatzsituationen interessant, welche eine relativ geringe Menge an Volumenstrom über die Auslassöffnungen pulsierend transportieren muss und auf kleine sowie leichte Komponenten angewiesen ist. Dies ist wesentlich, da aufgrund der Rückkopplungsleitungen Verluste im Inneren des Fluid-Aktuators auftreten. Wird nun in diesem Fall aus dem gesamten Volumenstrom, welcher für die Pulsation zur Verfügung gestellt werden soll, über die Rückkopplungsleitungen zumindest Teile abgeführt, so beinhalten die Rückkopplungsleitungen gleichzeitig eine Verlustleistung für die Pulsation an den Auslassöffnungen. Je größer der Volumenstrom wird, der als Pulsation an den Auslassöffnungen gewünscht ist, umso wahrscheinlicher ist, dass ein Fluid-Aktuator gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der effizientere von beiden ist. Je wichtiger eine kompakte und einfache Bauform ist, umso effizienter ist der Fluid-Aktuator der zweiten Ausführungsform.
-
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Ausblasvorrichtung, die wenigstens einen erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator aufweist. Weiter ist bei einer solchen Ausblasvorrichtung eine Druckluft-Versorgungsvorrichtung vorgesehen, die eine Steuer-Versorgungsleitung aufweist, die mit der Steuer-Zufuhrleitung in fluidkommunizierender Verbindung steht und/oder die eine Versorgungsleitung aufweist, die mit der Zufuhrleitung in fluidkommunizierender Verbindung steht. Die Druckluft-Versorgungsvorrichtung kann dabei beispielsweise ein Anschluss an das Triebwerk eines Luftfahrzeugs sein, von welchem über die Versorgungsleitung, beziehungsweise die Steuer-Versorgungsleitung Zapfluft zur Zufuhrleitung, beziehungsweise zur Steuer-Zufuhrleitung geführt wird. Jedoch ist es in einfacheren Ausgestaltungen auch möglich, dass die Druckluft-Versorgungsvorrichtung eine einfache Öffnung an einem Strömungskörper ist, die als Lufteinlass dient, damit Umströmung des Strömungskörpers aufnimmt und auf diese Weise als Druckluft-Versorgungsvorrichtung dient. Bei der Verwendung für Strömungskörper und der Beeinflussung der Strömung an der Oberseite solcher Strömungskörper kann eine solche Öffnung beispielsweise an der Unterseite eines Strömungskörpers angeordnet sein. Bei einer solchen Variante ist das Vorsehen eines Drosselventils, insbesondere eines variablen Drosselventils von Vorteil, da aufgrund von Luftdruckveränderungen, beziehungsweise von Geschwindigkeitsveränderungen des Luftfahrzeugs unterschiedliche Vordrücke in der jeweiligen Versorgungsleitung zu erwarten sind.
-
Es kann vorteilhaft sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Ausblasvorrichtung in der Steuer-Versorgungsleitung und/oder der Versorgungsleitung ein Drosselventil zur Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit in der Steuer-Versorgungsleitung und/oder der Versorgungsleitung angeordnet ist. Insbesondere bei zu erwartenden Schwankungen der Druckluftversorgung aus der Druckluft-Versorgungsvorrichtung ist ein solches Drosselventil sinnvoll. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Pulsation an den Auslassöffnungen, beziehungsweise die durch die Steuer-Zufuhrleitung und die darin anliegende Strömungsgeschwindigkeit gesteuerte Pulsationsfrequenz unkontrolliert variiert. Mit anderen Worten dienen die Drosselventile dazu bei einem Überangebot an Druckluft aus der Druckluft-Versorgungsvorrichtung die entsprechende Strömungsgeschwindigkeit, die für den gewünschten, insbesondere den optimalen Betrieb des erfindungsgemäßen Fluid-Aktuators notwendig ist, einzustellen. Bei einem sehr großen Überangebot an Druckluft aus der Druckluft-Versorgungsvorrichtung wird auf diese Weise auch eine mechanische Beschädigung oder sogar eine mechanische Zerstörung des Fluid-Aktuators verhindert.
-
Auch kann es von Vorteil sein, wenn einer erfindungsgemäßen Ausblasvorrichtung in der Steuer-Versorgungsleitung und/oder der Versorgungsleitung ein Verdichter zur Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit in der Steuer-Versorgungsleitung und/oder der Versorgungsleitung angeordnet ist. Der Verdichter hat die gegenteilige Wirkung wie das Drosselventil. Er dient dazu die Strömungsgeschwindigkeit nicht zu drosseln, also zu verringern, sondern die Strömungsgeschwindigkeit in der jeweiligen Versorgungsleitung zu erhöhen. Insbesondere in langsamen Flugsituationen eines Luftfahrzeugs, oder beispielsweise im Reiseflug eines Luftfahrzeugs mit geringem Aussendruck aufgrund hoher Flughöhen, kann es vorteilhaft sein, wenn durch die Drucklufterzeugung in Form einer Öffnung an der Unterseite eines Strömungskörpers zu wenig Druckluft zur Verfügung gestellt wird, diese zu unterstützen. Ein Zusammenspiel von Drosselventil und Verdichter ermöglicht dabei die höchste Variabilität bei einer erfindungsgemäßen Ausblasvorrichtung, da sowohl ein Abbremsen der Strömung, wie auch ein Beschleunigen der Strömung möglich werden. Auf diese Weise kann ein im Wesentlichen kontinuierliches Strömungsprofil sowohl in der Steuer-Versorgungsleitung, als auch in der Versorgungsleitung, und damit in der Steuer-Zufuhrleitung, wie auch in der Zufuhrleitung erzielt werden. Somit ist auch ein kontinuierlicher Betrieb der Pulsation und damit eine im Wesentlichen eindeutig definierte Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Fluid-Aktuators erzielbar.
-
Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass mehr als ein Fluid-Aktuator in der erfindungsgemäßen Ausblasvorrichtung angeordnet ist. Insbesondere sind zumindest zwei Fluid-Aktuatoren gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, und die Steuer-Versorgungsleitung mit den Steuer-Zufuhrleitungen der Fluid-Aktuatoren und/oder die Versorgungsleitung mit den Zufuhrleitungen der Fluid-Aktuatoren in fluidkommunizierender Verbindung. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Versorgungsleitung und/oder der Steuer-Versorgungsleitung um Zentralversorgungsleitungen für alle Fluid-Aktuatoren. Dies reduziert die Komplexität und den Installationsaufwand für eine erfindungsgemäße Ausblasvorrichtung beträchtlich. Es müssen für jeden Fluid-Aktuator nur noch die Anschlüsse an die jeweilige Versorgungsvorrichtung vorgesehen werden. Sollen beispielsweise eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Fluid-Aktuatoren über die Spannweitenrichtung eines Tragflügels eines Luftfahrzeuges verteilt sein, so muss nicht jeder Fluid-Aktuator einzeln angeschlossen werden. Vielmehr genügt es, dass jeweils eine Versorgungsleitung für die Steuerdruck-Variationsvorrichtung und die Integrationskammer entlang der Spannweitenrichtung des Tragflügels verläuft. An jedem gewünschten Ort eines erfindungsgemäßen Fluid-Aktuators sind an der Versorgungsleitung, beziehungsweise der Steuer-Versorgungsleitung Anschlüsse vorgesehen, mit welchen der jeweilige Fluid-Aktuator in fluidkommunizierende Verbindung gebracht werden kann.
-
Eine derartige Ausführungsform kann noch weiter vereinfacht werden, wenn bei einer erfindungsgemäßen Ausblasvorrichtung die Steuer-Versorgungsleitung und die Versorgungsleitung durch eine gemeinsame Versorgungsleitung gebildet sind. Mit anderen Worten reduziert sich die gesamte Versorgungsleitung in Spannweitenrichtung auf eine einzige Leitung, die Druckluft für sämtliche Komponenten aller Fluid-Aktuatoren zur Verfügung stellt. Von dieser einzigen Leitung gehen damit für jeden Fluid-Aktuator zumindest zwei Leitungen ab, welche zum einen über die Zufuhrleitung in die Interaktionskammer und zum anderen über die Steuer-Zufuhrleitung in die Steuerdruck-Variationsvorrichtung führen. Auf diese Weise ist besonders einfach sicher gestellt, dass eine kostengünstige und einfach zu installierende Verteilung über die Spannweitenrichtung eines Flügels eines Luftfahrzeugs erfolgt, und trotzdem die erfinderische Funktionalität eines erfindungsgemäßen Fluid-Aktuators an jeder Position für jeden erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator gewährleistet ist.
-
Bei einer solchen Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest in der Steuer-Zufuhrleitung noch ein Drosselventil und/oder in der Zufuhrleitung für die Interaktionskammer ein Verdichter vorgesehen ist. Üblicherweise wird in der Zufuhrleitung ein deutlich größerer Druck beziehungsweise eine größerer Volumenstrom benötigt, um die notwendigen Volumenströme der Volumenpulse an den Auslassöffnungen erzeugen, als dies in der Steuer-Zufuhrleitung für die Steuerung der Interaktionskammer der Fall ist. Wenn nun eine gemeinsame Leitung verwendet wird, kann eine Variation der notwendigen Volumenströme dadurch erfolgen, dass jeder erfindungsgemäße Fluid-Aktuator in seiner Steuer-Zufuhrleitung den ankommenden hohen Vordruck, beziehungsweise hohen Volumenstrom, drosselt um auf ein notwendiges Maximalmaß für die Geschwindigkeit in der Steuerdruck-Variationsvorrichtung zu kommen. Alternativ ist es auch möglich über den Verdichter in der Zufuhrleitung in die Interaktionskammer die Geschwindigkeit in der Zufuhrleitung beziehungsweise den Druck zu erhöhen. Auch eine Kombination eines Drosselventils in der Steuer-Zufuhrleitung und eines Verdichters in der Zufuhrleitung in die Interaktionskammer sind in der vorliegenden Erfindung selbstverständlich denkbar.
-
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Strömungskörper, der eine Mehrzahl von Auslassöffnungen und zumindest einen erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator oder zumindest eine erfindungsgemäße Ausblasvorrichtung aufweist. So kann der Strömungskörper beispielsweise der Hauptflügel eines Luftfahrzeuges sein und die Auslassöffnungen an der auf die Strömungsrichtung bezogenen Hinterkante vor anschließenden Steuerklappen am Hauptflügel vorgesehen sein. Auch Auslassöffnungen eines erfindungsgemäßen Fluid-Aktuators an den Steuerklappen selbst sind denkbar, um dort vorhandene Strömung zu stabilisieren, beziehungsweise in diesem Bereich bereits abgerissene Strömung wieder an die Steuerklappen anzulegen.
-
Mit einer erfindungsgemäßen Ausblasvorrichtung, beziehungsweise mit einem erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator kann also ein erfindungsgemäßer Strömungskörper gebildet werden, der hinsichtlich seiner aerodynamischen Eigenschaften optimiert ist. Diese Optimierung bezieht sich auf Wölbungen des Tragflügels auch, bei denen sonst Strömungen abreißen würden, beziehungsweise auf weite Ausfahrwege von Steuerklappen. Da die entsprechende Strömung durch einen erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator unterstützt wird, kann die aerodynamische Effizienz gesteigert werden und damit beispielsweise das Gewicht und die Größe und damit auch der Luftwiderstand der Steuerklappen, beziehungsweise eines Flügels reduziert werden. Damit tragen erfindungsgemäße Fluid-Aktuatoren, beziehungsweise erfindungsgemäße Ausblasvorrichtungen zu einem optimierten Strömungskörper bei, der ein Luftfahrzeug hinsichtlich seiner Effizienz optimiert.
-
Die Erfindung wird näher erläutert anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren. Dabei beziehen sich die verwendeten Begriffe „links”, „rechts”, „oben” und „unten” auf die Zeichnungsfiguren mit einer Ausrichtung mit normal lesbaren Bezugszeichen. Es zeigen
-
1 eine Ausführungsform eines Fluid-Aktuators gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fluid-Aktuators;
-
3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fluid-Aktuators;
-
4a die Steuerdruck-Variationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
4b die Steuerdruck-Variationsvorrichtung der 4a mit umgelenkter Steuerströmung;
-
5 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ausblasvorrichtung;
-
6 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ausblasvorrichtung;
-
7 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ausblasvorrichtung;
-
8 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ausblasvorrichtung;
-
9 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ausblasvorrichtung; und
-
10a–10c unterschiedliche Ausführungsformen für die Steuerleitungs-Auslassvorrichtung
-
In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fluid-Aktuators 10 dargestellt. Der Fluid-Aktuator 10 der Ausführungsform der 1 weist eine Auslassvorrichtung 20 mit zwei Auslassöffnungen 24a und 24b auf. Mit dem Fluid-Aktuator 10 dieser Ausführungsform wird demnach eine Pulsation durch die Aufteilung eines Fluidstroms zwischen den beiden Auslassöffnungen 24a und 24b erzielt.
-
Um Luft auf die beiden Auslassöffnungen 24a und 24b zu verteilen, ist in dem Fluid-Aktuator 10 der 1 eine Zufuhrleitung 40 angeordnet, die Luft, also strömendes Fluid in die Interaktionskammer 30 einführt. In der Interaktionskammer wird, wie später noch beschrieben, eine Strömungsteilung durchführt, also die zugeführte Fluidströmung aus der Zufuhrleitung 40 wechselseitig mehrheitlich auf eine der beiden Auslassleitungen 22a und 22b aufgeteilt. Dafür weist die Interaktionskammer 30 zwei Strömungsleitungen 32a und 32b auf, die mit den Auslassleitungen 22a und 22b und über diese mit den Auslassöffnungen 24a und 24b in fluidkommunizierender Verbindung stehen. Mit anderen Worten wird also die Fluidströmung aus der Zufuhrleitung 40 wechselseitig mehrheitlich einmal über die obere Steuerleitung 30a in die obere Auslassleitung 22a und damit in obere Auslassleitung 24a geleitet. Nach dem Beenden des ersten Pulses durch diese Auslassöffnung 24a wechselt die Strömungsteilungsvorrichtung 36 die Verteilung der Fluidströmung, so dass der Fluidstrom aus der Zufuhrleitung 40 umgeleitet wird und über die untere Strömungsleitung 32b in die untere Auslassleitung 22b strömt, und aus der unteren Auslassöffnung 24b austritt. Wird dieser zweite Puls beendet, beginnt dieses Verfahren von vorne.
-
Das Umlenken beziehungsweise das Umschalten zwischen den beiden Strömungsleitungen 32a und 32b und damit das Umschalten zwischen den beiden Auslassleitungen 22a und 22b beziehungsweise den Auslassöffnungen 24a und 24b erfolgt dabei nachfolgend beschrieben.
-
In der Interaktionskammer 30 münden zwei Steuerleitungen 62a und 62b über Steueröffnungen 64a und 64b. Wird an diesen Steueröffnungen 64a und 64b jeweils ein unterschiedlicher Steuerdruck angelegt, so folgt die Strömung in der Interaktionskammer 30 die von der Zufuhrleitung 40 zur Verfügung gestellt wird, der Seite der Interaktionskammer 30, die die Steueröffnung 64a oder 64b mit dem relativ geringeren Steuerdruck aufweist. Mit anderen Worten besteht eine Steuerdruckdifferenz, beziehungsweise ein Druckgefälle zwischen den beiden Steueröffnungen 64a und 64b, welche in einer Richtungsgebung der Fluidströmung aus der Zufuhrleitung 40 resultiert. Befindet sich also der geringere Steuerdruck an der unteren Steueröffnung 64b so wird die Fluidströmung aus der Zufuhrleitung 40 mehrheitlich in die untere Strömungsleitung 32b und damit in die untere Auslassleitung 22b geführt, wodurch sie aus der unteren Auslassöffnung 24b austritt. Wird dem gegenüber der geringere Steuerdruck an der Steueröffnung 64a oberhalb in der Interaktionskammer 30 angelegt, so folgt die Strömung aus der Zufuhrleitung 40 der oberen Strömungsleitung 32a in die obere Auslassleitung 22a und tritt aus der oberen Auslassöffnung 24a aus. Diese Funktionalität ergibt sich aus der Vektoraddition zwischen dem Strömungsvektor der Strömung aus der Zufuhrleitung 40 und dem Strömungsvektor der Strömung aus der Steueröffnung 64a bzw. 64b mit dem höheren Steuerdruck. Der sich ergebende Summenvektor drückt sozusagen die Strömung aus der Zufuhrleitung 40 auf die gegenüberliegende Seite der Interaktionskammer 40.
-
Zur Steuerung über die Interaktionskammer 30 sind über die Steuerleitungen 62a und 62b die Steueröffnungen 64a und 64b vorgesehen die in der Interaktionskammer 30 münden. Um die unterschiedlichen Drücke an den beiden Steuerleitungen abwechselnd erzeugen zu können ist eine Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60 ausgebildet. Diese Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60 weist zwei Steuerleitungen 62a und 62b auf, welchen jeweils eine Rückkopplungsleitung 72a und 72b zugeordnet ist. In der jeweiligen Steuerleitung 62a und 62b ist jeweils eine Steuerleitungs-Auslassvorrichtung 74a und 74b angeordnet, welche Fluidströmung aus der jeweiligen Steuerleitung 62a und 62b entnimmt und der jeweiligen Rückkopplungsleitung 72a und 72b zuführt. Weiter weist jede Rückkopplungsleitung 72a und 72b eine Steuerleitungs-Einlassvorrichtung 76a und 76b auf, welche in dem Verzweigungsabschnitt 65 der Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60 angeordnet ist. Die Anordnung der Steuerleitungs-Einlassvorrichtungen 76a und 76b ist derart gewählt, dass die Strömung aus der Rückkopplungsleitung 72a und 72b im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung in der Steuer-Zufuhrleitung 68 und damit auch quer zur Strömungsrichtung in dem Verzweigungsabschnitt 65 aus der jeweiligen Steuerleitungs-Einlassvorrichtung 76a und 76b strömt. Die Funktionsweise der dadurch gebildeten Steuerung ist nachfolgend mit Bezug auf die 4a und 4b erläutert.
-
4a zeigt einen möglichen Ausgangszustand, in welchem der größere Anteil der Strömung aus der Steuer-Zufuhrleitung 68 auf die obere Steuerleitung 62b verteilt ist. Die Strömung aus der Steuer-Zufuhrleitung 68 wird also über den Verzweigungsabschnitt 65 der Steuer-Strömungsteilungsvorrichtung 66 auf die obere Steuerleitung 62b verteilt. Innerhalb dieser Steuerleitung 62b ist die Steuerleitungs-Auslassvorrichtung 74b angeordnet, welche einen Teil dieser Fluidströmung in der Steuerleitung entnimmt. Die entnommene Strömung wird über die Rückkopplungsleitung 72b zurückgeführt, also entgegen der Strömungsrichtung in der Steuerleitung 62b geführt. Am Ende der Rückkopplungsleitung 72 erfolgt ein Auslassen der rückgeführten Strömung aus der Rückkopplungsleitung 74b über die Steuerleitungs-Einlassvorrichtung 76b.
-
Das Einlassen in die Steuerleitung 62b, beziehungsweise in den Verzweigungsabschnitt 65 erfolgt quer zur Strömungsrichtung in dieser Position. Auf diese Weise wird die Strömung aus der Steuer-Zufuhrleitung 68 derart beeinflusst, dass sie in 4a nach unten, also in die gegenüberliegende Steuerleitung 62a gedrückt wird. Nachdem die Strömung mehrheitlich in die untere Steuerleitung 62a strömt nimmt die Strömung in der Rückkopplungsleitung 72b im stark ab, und auf der gegenüberliegenden Seite bildet sich über die Steuerleitungs-Auslassvorrichtung 74a, die Rückkopplungsleitung 72a und die Steuerleitungs-Einlassvorrichtung 76a eine gegenüberliegende Rückkopplungsströmung aus. Sobald die Rückkopplungsströmung in der Rückkopplungsleitung 72a vollständig ausgebildet ist, tritt die entsprechende Strömung quer zur Strömungsrichtung in den Verzweigungsabschnitt 65 aus der unteren Steuerleitungs-Auslassvorrichtung 76a aus und drückt die entsprechende Strömung im Verzweigungsabschnitt 65a wiederum in die gegenüberliegende nun obere Steuerleitung 62b. Die Strömung in der Rückkopplungsleitung 72a im unteren Bereich der Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60 nimmt ab und es bildet sich die Situation aus, wie sie in 4a dargestellt ist. Mit anderen Worten wechselt in der Betriebssituation die Strömung zwischen den beiden Steuerleitungen 62a und 62b durch das wechselseitige Beeinflussen der Strömung in dem Verzweigungsabschnitt 65 aus den Steuerleitungs-Auslassvorrichtungen 76a und 76b.
-
In 2 ist eine Variation eines erfindungsgemäßen Fluid-Aktuators 10 dargestellt. Als Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60 ist eine Vorrichtung vorgesehen, wie sie beispielsweise der 1 oder den 4a und 4b zu entnehmen ist. Jedoch ist hier nicht eine einzige Auslassvorrichtung 20 mit einer einzigen Interaktionskammer 30 nachgeordnet, sondern vielmehr eine Vielzahl, insbesondere drei Auslassvorrichtungen 20 mit drei Interaktionskammern 30. Jede dieser Interaktionskammern 30 weist eine Mündung von jeweils zwei Steuerleitungen 62a und 62b über entsprechende Steueröffnungen 64a und 64b auf. Jedoch ist für jede der Steueröffnungen 64a und 64b eine Verbindung zu den gemeinsamen Steuerleitungen 62a und 62b der gemeinsamen Steuerdruck-Variationsvorrichtungen 60 vorgesehen. Mit anderen Worten wird die Komplexität eines solchen Systems trotz der Verwendung einer Vielzahl von Auslässen 24a und 24b auf ein Minimum beschränkt, da eine gemeinsame Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60 zum Einsatz kommen kann. Darüber hinaus wird auch eine gemeinsame Zufuhrleitung 40 verwendet, die Fluidströmung in jede der Interaktionskammern 30 führt. Auch diese Maßnahme reduziert die Komplexität eines solchen Systems.
-
3 zeigt eine Variante gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung, bei welcher die Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60 als Variationsvorrichtung 460 für den weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung, nämlich ein Fluid-Aktuator 410 verwendet wird. Der Fluid-Aktuator 410 ist dabei derart ausgestaltet, dass er im Wesentlichen eine Kombination der Auslassvorrichtung 20 und der Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60 in einem gemeinsamen und damit kompakteren Fluid-Aktuator 410 aufweist.
-
Der Fluid-Aktuator 410 dieser Ausführungsform weist zwei Auslassöffnungen 424a und 424b auf. Diese werden mit Fluidströmung über die jeweilige Auslassleitung 422a und 422b gespeist. Um nun Fluidströmung aus einer gemeinsamen Zufuhrleitung 440 auf die beiden Auslassleitungen 422a und 422b aufzuteilen ist eine Vorrichtung, also eine Variationsvorrichtung 460 vorgesehen, wie sie in ihrer Funktionsweise der Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60 der voranstehend erläuterten Ausführungsformen im Wesentlichen entspricht. Mit anderen Worten ist ein Verzweigungsabschnitt 465 in Strömungsrichtung der Zufuhrleitung 440 nachgeordnet. Zur Aufteilung ist eine Strömungsteilungsvorrichtung 466 vorgesehen. Um die Strömungsteilung durchzuführen sind für jede Auslassleitung 422a und 422b jeweils eine Rückkopplungsleitung 472a und 472b vorgesehen. Jede dieser Rückkopplungsleitungen 472a und 472b weist jeweils eine Auslassleitungs-Auslassvorrichtung 474a und 474b sowie eine Auslassleitungs-Einlassvorrichtung 476a und 476b auf. Die Funktionsweise ist dabei identisch mit der Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60 der voranstehend beschriebenen Ausführungsform.
-
Insbesondere wird über die jeweilige Auslassleitungs-Auslassvorrichtung 474a und 474b Strömung aus der jeweiligen Auslassleitung 422a und 422b entnommen. Die entnommene Strömung wird im jeweiligen Zustand, also mal in der einen Auslassleitung 422a und mal in der anderen Auslassleitung 422b über die zugehörige Rückkopplungsleitung 472a und 472b entgegen der Strömungsrichtung in der Auslassleitung 422a und 422b zurückgeführt. Die rückgeführte Strömung wird über eine Auslassleitungs-Einlassvorrichtung 476a und 476b im Wesentlichen quer zur Strömung in dem Verzweigungsabschnitt 465 ausgestoßen. Das diesbezügliche Ausstoßen bewirkt das Umschlagen der Strömung auf die gegenüberliegende Auslassleitung 422a und 422b. Damit ist ein Wechselbetrieb einstellbar, wie er bereits voranstehend zu der Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60 der voranstehenden Ausführungsformen erläutert worden ist.
-
Mit anderen Worten kann ein erfindungsgemäßer Fluidaktuator 410 der 3 verwendet werden, um direkt eine Pulsation an den Auslassöffnungen 424a und 424b zu erzeugen. Der Umweg über eine Interaktionskammer ist bei dieser Ausführungsform nicht notwendig. Jedoch ist diese Ausführungsform beschränkt auf eine Maximalmenge an Volumenstrom, da über die Rückkopplungsleitungen eine Verlustleistung im Inneren des Fluid-Aktuators 410 entsteht. Ab einem gewissen Mindestvolumenstrom für den Durchsatz aus den Auslassöffnungen 424a und 424b ist ein Fluid-Aktuator 10 der zuerst erläuterten Ausführungsform mit einer höheren Effizienz versehen.
-
Weiter sind in 1 besondere Ausgestaltungen der Wandungen in den Steuerleitungen 62a und 62b sowie in den Strömungsleitungen 32a und 32b zu erkennen. Die Wandungen der Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60 sind als konvex gekrümmte Wandungen 60a und 60b ausgebildet. Durch diese konvexe Krümmung legt sich eine Strömung, die durch periodisches Umklappen der Strömung aus der Steuer-Zufuhrleitung die eine Wandung 60a oder die andere Wandung 60b angelegt wird, stabil an die entsprechende Wandung 60a oder 60b an. Damit stabilisiert diese Ausbildung der jeweiligen Wandung 60a und 60b die auf diese Weise angelegte Strömung.
-
In gleicher Weise funktioniert die konvex gekrümmte Ausbildung der Wandungen 30a und 30b der Interaktionskammer 30. Hier erfolgt das Anlegen jedoch nicht durch das Umklappen mittels der Steuerleitungs-Einlassvorrichtungen 76a und 76b, sondern durch die Druckdifferenz an den Steueröffnungen 64a und 64b. Die kleine Druckdifferenz zwischen den Steueröffnungen 64a und 64b drückt sozusagen die ankommende Fluidströmung aus der Zufuhrleitung 40, mal an die eine Wandung 30a, mal an die andere Wandung 30b. An der jeweiligen Wandung 30a oder 30b angelegt stabilisiert sich die Strömung entlang der konvexen Krümmung der Wandung 30a oder 30b und wird damit mehrheitlich in die entsprechende Strömungsleitung 32a und 32b geführt. Mit anderen Worten kann sowohl in der Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60, wie auch in der Interaktionskammer 30 durch entsprechend ausgebildete Wandungen 60a, 60b, 30a und 30b die Stabilisierung der jeweils angelegten und abgelenkten Strömung erfolgen, wodurch der Anteil der Aufteilung auf die jeweils bevorzugte Steuerleitung 62a oder 62b beziehungsweise die jeweils bevorzugte Strömungsleitung 32a oder 32b, vergrößert werden kann.
-
5 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ausblasvorrichtung 200. Hier ist schematisch ein Fluid-Aktuator 10 der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieser Fluid-Aktuator 10 mit Interaktionskammer 30, Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60 und entsprechenden Steuerkanälen 62a, 62b und Auslassleitungen 22a und 22b sowie Steueröffnungen 64a und 64b und Auslassöffnungen 24a und 24b kann beispielsweise durch eine Ausführungsform der 1 ausgebildet sein. Die Zufuhrleitung 40 ist mit einer Versorgungsleitung 310 verbunden, die wiederum mit einer Druckluft-Versorgungseinrichtung 300 in fluidkommunizierender Verbindung steht. Gleiches gilt für die Steuer-Zufuhrleitung 68, die mit einer Steuer-Versorgungsleitung 320 in Verbindung steht, die wiederum ihre Druckluft ebenfalls von der Druckluft-Versorgungsvorrichtung 300 erhält. Die Druckluft-Versorgungsvorrichtung 300 kann dabei beispielsweise die Turbine eines Luftfahrzeugs sein, welche Zapfluft für die beiden Versorgungsleitungen 310 und 320 zur Verfügung stellt. Alternativ kann die Druckluft-Versorgungsvorrichtung 300 auch in anderer Weise ausgebildet sein, beispielsweise durch Öffnungen an der Unterseite eines Strömungskörpers, durch die Luft in die entsprechende Versorgungsleitung 310 und/oder 320 gelangen kann.
-
Bei der besonders einfachen und kostengünstigen sowie wartungsarmen Ausführungsform der 5 ist kein einziges bewegbares Teil notwendig um die Funktionalität des erfindungsgemäßen Fluid-Aktuators 10 zu gewährleisten. Weiter ist es ausreichend, wenn die Versorgungsleitung 310 einen ausreichend großen Querschnitt für das zur Verfügung Stellen eines Volumenstroms der Pulsation an den Auslassöffnungen 24a und 24b ermöglicht. Die Steuer-Versorgungsleitung 320 kann einen deutlich geringeren Querschnitt aufweisen, da für die Erzeugung unterschiedlicher Steuerdrücke an den Steueröffnungen 64a und 64b mit deutlich geringeren Volumenströmen gearbeitet werden kann.
-
Für Einsatzgebiete, bei denen die Druckluft-Versorgungseinrichtung 300 keine eigene Aktivität beziehungsweise keine regelbare Aktivität aufweist, ist eine Ausführungsform der 6 vorteilhaft. So ist es beispielsweise bei einer Druckluft-Versorgungsvorrichtung 300, die in Form einer Öffnung einer Umströmung eines Strömungskörpers Druckluft entnimmt, vorteilhaft, wenn die variable Strömung, die nicht aktiv beeinflussbar ist, innerhalb der Ausblasvorrichtung 200 aktiv regelbar ist. Die aktive Regelung bei der Ausführungsform der 6 erfolgt auf zwei Arten beziehungsweise in zwei Richtungen.
-
Zum einen sind in beiden Versorgungsleitungen 310 und 320 Drosselventile 69a und 69b vorgesehen. Mit Hilfe dieser Drosselventile 69a und 69b ist es möglich die ankommende Fluidströmung zu drosseln, also deren Geschwindigkeit abzubremsen, beziehungsweise den Volumenstrom zu minimieren. Umgekehrt ist es über hinter, oder entgegen der Darstellung der 6 vor den Drosselventilen 69a und 69b angeordnete Verdichter 67a und 67b möglich auch möglich die Geschwindigkeit des Fluidstroms zu erhöhen beziehungsweise den Volumenstrom zu vergrößern. Über diese Verdichter 67a und 67b kann eine Druckerhöhung beziehungsweise eine Erhöhung des Volumenstroms durchgeführt werden. Mit entsprechenden Sensoren kann auf diese Weise ein im Wesentlichen konstanter Status sowohl in der Steuerdruck-Variationsvorrichtung 60, als auch in der Interaktionskammer 30 eingestellt sein und eingestellt bleiben, indem sozusagen die Variation der Druckluft-Versorgungsvorrichtung 300 über die Kombination von Verdichtern 67a und 67b mit den Drosselventilen 69a und 69b ausgeglichen werden kann.
-
7 zeigt eine alternative Ausführungsform zur 6. Hier befindet sich ein Drosselventil 69c in der Steuer-Zufuhrleitung 68 des Fluid-Aktuators 10. Damit ist die gesamte Komplexität, inklusive dem Drosselventil 69c, in dem Fluid-Aktuator 10 vorgesehen. Die Versorgungsleitungen 310 und 320 sind entsprechend einfach ausgestaltbar. Selbstverständlich können die beiden Ausführungsformen der 6 und 7 auch miteinander kombiniert werden, so dass Drosselventile sowohl in den Versorgungsleitungen 310 und 320, wie auch in der Steuer-Zufuhrleitung 68 und/oder der Zufuhrleitung 40 vorgesehen sein können.
-
Wird nun ein komplexeres System für eine erfindungsgemäße Ausblasvorrichtung 200 gewünscht, insbesondere ein System, welches eine Vielzahl von Fluid-Aktuatoren 10 der vorliegenden Erfindung aufweist, so kann durch das Vorsehen von zentralen Versorgungsleitungen 310 und 320 ein solches System beliebig erweitert werden.
-
Ein Beispiel für eine entsprechende Auslassvorrichtung 200 ist in der 8 dargestellt. Hier sind als Beispiel für eine Vielzahl von Fluid-Aktuatoren 10 zwei Fluid-Aktuatoren 10 angeordnet, wobei beide Fluid-Aktuatoren 10 durch gemeinsam genutzte Versorgungsleitungen 310 und 320 mit Druckluft versorgt werden. Die Versorgungsleitung 310 bietet dabei Abzweigungen in sämtliche Zufuhrleitungen 40, so dass alle Interaktionskammern 30 aller Fluid-Aktuatoren 10 mit Druckluft aus einer gemeinsamen Versorgungsleitung 310 versorgt werden. In gleicher Weise bietet die Steuer-Versorgungsleitung 320 Abzweigungen in alle Steuer-Zufuhrleitungen 68 aller Fluid-Aktuatoren 10, so dass auch alle Steuerdruck-Variationsvorrichtungen mit Druckluft aus einer gemeinsamen Steuer-Versorgungsleitung 320 versorgt werden.
-
Diese Ausführungsform der 8 kann noch weiter vereinfacht werden, wie es in 9 dargestellt ist. Hier wurden die beiden separaten Versorgungsleitungen 310 und 320 zu einer gemeinsamen Versorgungsleitung 315 kombiniert. Von dieser zweigen pro erfindungsgemäßen Fluid-Aktuator 10 zwei Abzweigungen ab, wobei eine die Zufuhrleitung 40 und die andere die Steuer-Zufuhrleitung 68 des jeweiligen Fluid-Aktuators 10 ist. Da in einem solchen Fall die Fluidströmung hinsichtlich Druck und Geschwindigkeit in der gemeinsamen Versorgungsleitung 315 auch nur gemeinsam über eine gemeinsame Drossel 69b und/oder einen gemeinsamen Verdichter 67b gesteuert, beziehungsweise geregelt werden kann, ist es vorteilhaft wenn in einem solchen Fall die einzelnen Zufuhrleitungen noch eigene Regelmöglichkeiten bieten.
-
In der 9 ist für diese Regelmöglichkeit in jeder Steuer-Zufuhrleitung 68 ein Drosselventil 69c vorgesehen. Damit kann trotz großem Volumendurchsatz und großem Druck in der gemeinsamen Versorgungsleitung 315, die ausreichen, um den notwendigen Durchsatz in der Zufuhrleitung 40 zu erzeugen, die Steuer-Zufuhrleitung 68 über das Drosselventil 69c mit einem deutlich geringerem Druck und einem deutlich geringerem Volumenstrom beaufschlagt werden. Damit ist der Verlust für die Zufuhrleitung 40 durch die gemeinsame Versorgung der gemeinsamen Versorgungsleitung 315 minimiert.
-
Die 10a und 10b zeigen unterschiedliche Varianten der Steuerleitungs-Auslassvorrichtung 74a. Diese kann in unterschiedlicher Weise in der jeweiligen Steuerleitung 62 angeordnet sein. 10a zeigt eine Variante, bei welcher eine Öffnung der Steuerleitungs-Auslassvorrichtung 74a im Wesentlichen konzentrisch mit der Steuerleitung 62a ausgebildet ist. Darüber hinaus ist bei dieser Ausführungsform die Öffnung der Steuerleitungs-Auslassvorrichtung 74a im Wesentlichen mittig in der Steuerleitung 62a angeordnet. Auf diese Weise kann die Strömung für die Rückkopplungsleitung 74a im Wesentlichen zentral der Strömung in der Steuerleitung 62a entnommen werden, so dass eventuelle Randeffekte in der Steuerleitung 62a bei der Beaufschlagung der Rückkopplungsleitung 72a mit Strömung unberücksichtigt bleiben können. Für diese Ausführungsform ist jedoch eine Leitung notwendig, die von der Rückkopplungsleitung bis in die Mitte, also das Zentrum der Steuerleitung 62a ragt, wie dies der 10a zu entnehmen ist.
-
10b zeigt eine Variante, bei welcher die Steuerleitungs-Auslassvorrichtung 74a in einem Randabschnitt der Steuerleitung 62a angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass nur ein geringer zusätzlicher Widerstand entsteht, da außer der Wandung der Steuerleitungs-Auslassvorrichtung 74a kein zusätzlicher Widerstand im Inneren der Steuerleitung 62a erforderlich ist. Die Variante der 10b kann dahingehend weiter entwickelt werden, dass die Umströmung der Öffnung der Steuerleitungs-Einlassvorrichtung 74a weiter an die Aerodynamik in der Steuerleitung 62a angepasst ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Querschnittsfläche der Öffnung der Steuerleitungs-Auslassvorrichtung 74a auf ein Minimum beschränkt wird und spaltförmige Bereiche, wie an den Rändern der Öffnung der Steuerleitungs-Auslassvorrichtung 74a der Version der 10b vermieden werden.
-
Es ist selbstverständlich, dass es sich bei den beschriebenen Ausführungsformen nur um Beispiele handelt, die den Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht beschränken. Vielmehr ist es möglich, sofern technisch sinnvoll, die zu den einzelnen Ausführungsformen beschriebenen technischen Ausführungsmöglichkeiten frei miteinander zu kombinieren, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Fluid-Aktuator
- 20
- Auslassvorrichtung
- 22a
- Auslassleitung
- 22b
- Auslassleitung
- 24a
- Auslassöffnung
- 24b
- Auslassöffnung
- 30
- Interaktionskammer
- 30a
- konvex gekrümmte Wandung
- 30b
- konvex gekrümmte Wandung
- 32
- Strömungsleitung
- 36
- Strömungsteilungsvorrichtung
- 40
- Zufuhrleitung
- 60
- Steuerdruck-Variationsvorrichtung
- 62a
- Steuerleitung
- 62b
- Steuerleitung
- 62c
- Steuerleitung
- 64a
- Steueröffnung
- 64b
- Steueröffnung
- 65
- Verzweigungsabschnitt
- 66
- Steuer-Strömungsteilungsvorrichtung
- 67a
- Verdichter
- 67b
- Verdichter
- 68
- Steuer-Zufuhrleitung
- 69a
- Drosselventil
- 69b
- Drosselventil
- 72a
- Rückkopplungsleitung
- 72b
- Rückkopplungsleitung
- 74a
- Steuerleitungs-Auslassvorrichtung
- 74b
- Steuerleitungs-Auslassvorrichtung
- 76a
- Steuerleitungs-Einlassvorrichtung
- 76b
- Steuerleitungs-Einlassvorrichtung
- 200
- Ausblasvorrichtung
- 300
- Druckluftversorgungs-Vorrichtung
- 410
- Fluid-Aktuator
- 420
- Auslassvorrichtung
- 422a
- Auslassleitung
- 422b
- Auslassleitung
- 424a
- Auslassöffnung
- 424b
- Auslassöffnung
- 440
- Zufuhrleitung
- 460
- Variationsvorrichtung
- 465
- Verzweigungsabschnitt
- 466
- Strömungsteilungsvorrichtung
- 472a
- Rückkopplungsleitung
- 472b
- Rückkopplungsleitung
- 474a
- Auslassleitungs-Auslassvorrichtung
- 474b
- Auslassleitungs-Auslassvorrichtung
- 476a
- Auslassleitungs-Einlassvorrichtung
- 476b
- Auslassleitungs-Einlassvorrichtung
