DE1300446B

DE1300446B - Device for throttling a gas flow

Info

Publication number: DE1300446B
Application number: DE1964I0026134
Authority: DE
Inventors: Fudim Efrem W
Original assignee: INST AUTOMATIKI I TELEMECHANIK
Current assignee: INST AUTOMATIKI I TELEMECHANIK
Priority date: 1964-07-01
Filing date: 1964-07-01
Publication date: 1969-07-31

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Drosselung eines Gasstromes für die pneumatische Signaltechnik, insbesondere für die pneumatische Rechentechnik.The invention relates to a device for throttling a Gas flow for pneumatic signaling technology, especially for pneumatic Computing technology.

Als Einrichtungen zur Drosselung eines Gasstromes sind Bauelemente, wie Blenden und Kapillaren, bekannt, bei denen jedoch den Gesetzen der Strömungsmechanik entsprechend die in der Zeiteinheit durchfließende Menge keine lineare Funktion der anliegenden Druckdifferenz ist.As devices for throttling a gas flow, components are known as orifices and capillaries, but which follow the laws of fluid mechanics accordingly, the amount flowing through in the unit of time is not a linear function is the applied pressure difference.

In der pneumatischen Signaltechnik, insbesondere in der pneumatischen Rechentechnik, besteht jedoch zur Durchführung bestimmter Operationen, wie Summationen, Multiplikationen, Divisionen usw., mit der erforderlichen Genauigkeit seit langem ein Bedürfnis, eine Einrichtung zur Drosselung eines Gasstromes zu besitzen, bei der die in der Zeiteinheit durchfließende Menge eine streng lineare Funktion der anliegenden Druckdifferenz ist.In pneumatic signaling technology, especially in pneumatic Computing technology, but exists to perform certain operations, such as summations, Multiplications, divisions, etc., with the required accuracy for a long time a need to have a device for throttling a gas flow in which the quantity flowing through in the unit of time is a strictly linear function of applied pressure difference.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zur Drosselung eines Gasstromes zu schaffen, bei der die Durchflußmenge in der Zeiteinheit eine lineare Funktion der an der Drosseleinrichtung liegenden Druckdifferenz ist.The object of the invention is therefore to provide a device for throttling to create a gas stream in which the flow rate in the unit of time is a is a linear function of the pressure difference across the throttle device.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß, in Strömungsrichtung gesehen, ein erstes Absperrventil, eine Kammer und ein zweites Absperrventil hintereinandergeschaltet sind und daß die beiden Absperrventile je über einen Antrieb mit Hilfe pulsierender Fremdsignale im Takt der Pulsfrequenz dieser Signale im Wechsel miteinander geöffnet werden.According to the invention, this object is achieved in that, in the direction of flow seen, a first shut-off valve, a chamber and a second shut-off valve connected in series are and that the two shut-off valves each have a drive with the help of pulsating External signals in the cycle of the pulse frequency of these signals opened alternately with one another will.

Die erfindungsgemäße Drosseleinrichtung läßt das Gas portionsweise durch, wobei die Genauigkeit der Linearität durch die Genauigkeit der Linearität des Gasgesetzes selbst gegeben ist. Durch Veränderung der Pulsfrequenz des die Absperrventile steuernden Signals ist bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zudem der Vorteil gegeben, daß der Leitwert der Drosseleinrichtung auf einfache Weise steuerbar ist. All dies ermöglicht es, pneumatische Schaltungs- und Recheneinrichtungen anzugeben, die ohne Druckwandler und mechanische Einrichtungen eine Vielzahl von Regel- und Rechenoperationen mit hoher Genauigkeit-durchzuführen gestatten.The throttle device according to the invention lets the gas in portions by taking the accuracy of linearity by the accuracy of linearity of the Gas Act itself is given. By changing the pulse frequency of the shut-off valves controlling signal, the device according to the invention also has the advantage of that the conductance of the throttle device can be controlled in a simple manner. All this makes it possible to specify pneumatic switching and computing devices that can be used without Pressure transducers and mechanical devices perform a multitude of control and arithmetic operations to be carried out with high accuracy.

Die Erfindung wird nun an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will now be illustrated schematically with reference to one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt die Einrichtung zur Drosselung eines Gasstromes, in Strömungsrichtung gesehen, ein erstes Absperrventil 2, das normalerweise geöffnet ist, eine Kammer 1 und ein zweites normalerweise geschlossenes Absperrventil 3 in Reihenschaltun£, wobei das Absperrventil 2 mit einer einen Druck P, führenden äußeren Verbindungsleitung 4 und das Ventil 3 mit einer einen Druck P2 führenden äußeren Verbindungsleitung 5 verbunden ist.In this embodiment of the invention, the device for throttling a gas flow, seen in the direction of flow, has a first shut-off valve 2, which is normally open, a chamber 1 and a second normally closed shut-off valve 3 in series, the shut-off valve 2 having a pressure P , leading outer connecting line 4 and the valve 3 is connected to an outer connecting line 5 carrying a pressure P2.

Jedes der Ventile enthält eine Düse 6 und eine Klappe 7, die mit einer durch die Dichtung 9 gehenden Stange 8 fest verbunden ist, welche vom Antrieb 10 betätigt wird. Das öffnen und Schließen der Ventile 2 und 3 erfolgt im Wechsel miteinander mit Hilfe eines die Antriebe 10 steuernden pulsierenden Fremdsignals im Takt der Pulsfrequenz dieses Signals P,. Wenn kein Impuls erfolgt, ist das Ventil 2 geöffnet (die Klappe 7 befindet sich in ihrer oberen- Lage), und das Ventil 3 ist geschlossen (dessen Klappe 7 befindet sich in der unteren Lage). Bei Auftreten eines Impulses im Signal P, wird das Ventil 2 geschlossen und das Ventil 3 geöffnet. Federn 11 halten die Ventile 2, 3 in ihrer Ausgangsstellung. Das die Ventile steuernde Fremdsignal P, wird über die Leitung 12 den Antrieben 10 zugeführt.Each of the valves contains a nozzle 6 and a flap 7 which is firmly connected to a rod 8 which extends through the seal 9 and which is actuated by the drive 10. The opening and closing of the valves 2 and 3 takes place alternately with the aid of a pulsating external signal controlling the drives 10 at the rate of the pulse frequency of this signal P 1. If there is no pulse, valve 2 is open (flap 7 is in its upper position) and valve 3 is closed (its flap 7 is in the lower position). When a pulse occurs in signal P, valve 2 is closed and valve 3 is opened. Springs 11 hold the valves 2, 3 in their initial position. The external signal P controlling the valves is fed to the drives 10 via the line 12.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Wie sich aus der Zeichnung ergibt, wird die Kammer 1 bei Nichtvorhandensein eines Impulses im Signal P, über das Absperrventil 2 mit der den Absolutdruck P, führenden Leitung 4 verbunden, wobei nach dem Gasgesetz die Gasmenge durch die Gleichung gegeben ist: Go = Gasmenge, die sich in der Kammer 1 ohne Impuls im Signal P, befindet, V = Volumen der Kammer 1, R = Gaskonstante, l-) = absolute Temperatur.The device works as follows: As can be seen from the drawing, in the absence of a pulse in the signal P, the chamber 1 is connected via the shut-off valve 2 to the line 4 carrying the absolute pressure P, the gas quantity being given by the equation according to the gas law : Go = amount of gas in chamber 1 without a pulse in signal P, V = volume of chamber 1, R = gas constant, l-) = absolute temperature.

Bei einem Impuls im Signal P, wird die Kammer 1 von der Leitung 4 abgetrennt und über das Ventil 3 mit der den Absolutdruck P2 führenden Leitung 5 verbunden. Für die Gasmenge in der Kammer 1 gilt nun: Durch den Impuls im Signal P, wird somit die Gasmenge in der Kammer 1 um d G verändert, d. h., eine Gasmenge (eine Portion), die gleich ist: ist von einer Verbindungsleitung in die andere geflossen. Wenn die Impulsfrequenz des Signals P, = f ist, beträgt der Gasverbrauch g während einer Zeiteinheit: worin P1 und PZ_die Überdrücke, die den Absolutdrücken P1 und P2 entsprechen, und der Leitwert der Drosseleinrichtung ist.In the event of a pulse in the signal P, the chamber 1 is separated from the line 4 and connected via the valve 3 to the line 5 carrying the absolute pressure P2. The following applies to the amount of gas in chamber 1: Due to the pulse in signal P, the amount of gas in chamber 1 is changed by d G, that is, an amount of gas (one portion) that is equal to: flowed from one connection line into the other. If the pulse frequency of the signal P, = f , the gas consumption g during a unit of time is: where P1 and PZ_ are the gauge pressures corresponding to the absolute pressures P1 and P2, and is the conductance of the throttle device.

Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung besitzt also eine lineare Charakteristik. Die Durchflußmenge in der Zeiteinheit ist mit der Genauigkeit des Gasgesetzes der an der Drosseleinrichtung liegenden Druckdifferenz proportional. Der Gasdurchfluß erfolgt portionsweise mit der Frequenz f des Signals P,.The device shown in the drawing thus has a linear one Characteristic. The flow rate in the unit of time is with the accuracy of Gas law proportional to the pressure difference at the throttle device. The gas flow takes place in portions with the frequency f of the signal P i.

Bei einer genügend hohen Frequenz kann man einen kontinuierlichen Gasdurchfluß mit der notwendigen Approximation erhalten.If the frequency is high enough, one can have a continuous one Get gas flow with the necessary approximation.

Wie sich aus den Gleichungen (4) und (5) ergibt, ist der Leitwert (x der Drosseleinrichtung proportional der Frequenz f des Signals P,. Dies bietet die Möglichkeit, sowohl eine Drosselung mit konstantem Leitwert (wenn die Ventile mit konstanter Frequenz gesteuert werden) als auch eine Drosselung mit veränderbarem linearem Leitwert (wenn die Ventile mit veränderlicher Frequenz gesteuert werden) zu bilden. Die Gasmenge, die durch die Drosseleinrichtung durchgeht, ist impliziert eine Funktion der Zeit und der in dem Signal vorhandenen Pulszahl proportional. Dadurch besteht die Möglichkeit, ein aperiodisches Glied zu bilden, das nicht durch die Zeit, sondern durch die Pulszahl gesteuert wird, und die Möglichkeit zu integrieren.As can be seen from equations (4) and (5), the conductance is (x of the throttle device proportional to the frequency f of the signal P ,. This offers the possibility of both a throttling with constant conductance (if the valves can be controlled with constant frequency) as well as a throttling with changeable linear Conductance (if the valves are controlled with variable frequency). The amount of gas that passes through the throttle device is implied as a function proportional to the time and the number of pulses present in the signal. Thereby exists the possibility of forming an aperiodic link that does not go through time, but rather is controlled by the number of pulses, and the possibility of integrating.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Drosselung eines Gasstroms ermöglicht es somit dank ihrer steuerbaren linearen Charakteristik dem Fachmann, auf dem Gebiet der pneumatischen Signal- und Rechentechnik eine Vielzahl von Operationen, wie Summationen, Multiplikationen, Divisionen, Integrationen, Differentiationen usw., in einfacher Weise durchzuführen.The device according to the invention for throttling a gas flow enables it is therefore known to those skilled in the art thanks to their controllable linear characteristics pneumatic signaling and computing technology performs a multitude of operations, such as summations, Multiplications, divisions, integrations, differentiations, etc., in simpler terms Way to perform.

Wenn beispielsweise die Leitfähigkeit des Widerstandes im Rechenprozeß nicht gesteuert wird, können analog arbeitende lineare pneumatische Rechenanlagen gebildet werden (algebraische Summatoren mit einer unbegrenzten Eingangszahl, Multiplikatoren mit konstanten Koeffizienten, Integratoren, Differenzierschaltungen); wenn die Leitfähigkeit des Widerstandes von einem Signal mit veränderbarer Frequenz gesteuert wird, analog arbeitende pneumatische Multiplikations- und Divisionsanlagen (Proportionenbildung, Multiplikation und Division von zwei Variablen, Quadratwurzelziehen, Quadrieren und Bildung von Ableitungen); und wenn die Ventile durch ein nach der Impulszahl moduliertes Steuersignal gesteuert werden und der Widerstand in einem aperiodischen Glied arbeitet, diskret arbeitende Einrichtungen, die eine Reihe von linearen und nicht linearen Operationen ausführen (Umsetzung der Impulszahl in Druckwerte und umgekehrt, Multiplizieren, Dividieren, Potenzieren, logarithmische Operationen u. dgl.). Es können auch Integrationen über die Operationsvariable und auf deren Grundlage verschiedene mathematische Operationen nach Differentialanalysatorschaltungen durchgeführt werden.For example, if the conductivity of the resistor in the arithmetic process is not controlled, analog linear pneumatic computing systems can be used (algebraic summators with an unlimited input number, multipliers with constant coefficients, integrators, differentiating circuits); when the conductivity of the resistance is controlled by a signal with a variable frequency, analog working pneumatic multiplication and division systems (formation of proportions, Multiplication and division of two variables, taking square roots, squaring and formation of derivatives); and when the valves by one after the pulse count modulated control signal and the resistance in an aperiodic Limb works, discreetly working bodies that have a range of linear and perform non-linear operations (converting the number of pulses into pressure values and vice versa, multiply, divide, exponentiate, logarithmic operations and the like. like). There can also be integrations via the operational variable and based on it performed various mathematical operations according to differential analyzer circuits will.

Claims

Claim: Device for throttling a gas flow, characterized in that, viewed in the direction of flow; a first shut-off valve (21, a chamber (1) and a second shut-off valve (3) are connected in series and that the two shut-off valves are opened alternately with one another via a drive (10) with the help of pulsating external signals at the rate of the pulse frequency of these signals.