DE1523449B2

DE1523449B2 - AND gates for digital fluid flow signals

Info

Publication number: DE1523449B2
Application number: DE19641523449
Authority: DE
Inventors: Donme Roland Silver Spring Jones, Md (V St A )
Original assignee: Bowles Engineering Corp , Silver Spring, Md (V St A)
Priority date: 1963-02-26
Filing date: 1964-02-21
Publication date: 1972-11-09
Also published as: AT251917B; GB1062442A; US3240220A; DE1523449A1; GB1062441A

Description

Die Erfindung betrifft ein UND-Gatter für digitale Strömungsmittelsignale mit einer mittleren Einlaßdüse sowie zwei seitlich davon liegenden (seitlichen) Einlaßdüsen und einem der mittleren Einlaßdüse gegenüberliegenden, von dieser durch einen belüfteten Wechselwirkungsbereich getrennten Auslaßkanal, an dessen Seiten zwei Auslaßkanäle (Signalauslaßkanäle) liegen, wobei nur ein gleichzeitig aus der mittleren Einlaßdüse und einer seitlichen Einlaßdüse austretendes Strömungsmittel in einen Signalauslaßkanal eintritt.The invention relates to an AND gate for digital fluid signals having a central inlet nozzle as well as two laterally lying (lateral) inlet nozzles and one of the central inlet nozzle opposite outlet channel separated from this by a ventilated interaction area, on the sides of which there are two outlet channels (signal outlet channels), only one of which is out at the same time the central inlet nozzle and a side inlet nozzle exiting fluid into a signal outlet channel entry.

Bei Verwendung von logischen Elementen mit UND-Gatter-Charakteristik in nur mit Strömungsmittel arbeitenden Zählwerken oder Schieberegistern kommt es darauf an, eine Information durch ein Takt- oder Schiebesignal in das Schieberegister hinein oder aus dem Schieberegister hinaus oder auch in dem Schieberegister zu verschieben, ohne daß die Information, wenn sie von einer Stufe zur anderen verschoben wird, verlorengeht. Diese Bedingung wird durch zahlreiche bekannte Einrichtungen im Prinzip erfüllt.When using logical elements with AND gate characteristics in only with fluid working counters or shift registers, it is important to pass information through a Clock or shift signal into the shift register or out of the shift register or also into to shift the shift register without affecting the information when shifted from one stage to another is lost. This condition is in principle used by numerous known bodies Fulfills.

Von besonderem Nachteil ist bei diesen bekannten logischen Elementen jedoch die Empfindlichkeit gegenüber der Stärke der Eingangssignale. Diese müssen in einem ganz bestimmten Verhältnis zueinander stehen und außerdem an die gewählte geometrische Ausbildung angepaßt sein. Andererseits muß auch die geometrische Anordnung an die auftretenden Drücke angepaßt sein.However, the sensitivity of these known logic elements is a particular disadvantage versus the strength of the input signals. These have to be in a very specific relationship to one another stand and also be adapted to the chosen geometric design. On the other hand must the geometric arrangement must also be adapted to the pressures occurring.

Durch das »IBM Techn. Disci., Bull.«, Bd. 5, Nr. 6, November 1962, S. 30, ist ein mit einem Strömungsmittel arbeitendes UND-Gatter bekannt, daß auf einem Hafteffekt basiert und nicht mit zeitlich genau zueinander im Takt liegenden Impulsen arbeitet. Es werden ein Hauptstrahl und zwei seitliche Steuerstrahlen verwendet. Bei Vorliegen des Hauptstrahles und einem Steuerstrahl wird der resultierende Strom in einen von zwei Auslaßkanälen geleitet, während bei Vorliegen des Hauptstrahles und des anderen Steuerstrahles die Strömung durch einen anderen Auslaßkanal entweicht, bis auf die Ausnahme, daß bei Abwesenheit eines Strahles von dem anderen Kanal keine Änderung erfolgt und der Ausgang weiterhin durch den gleichen Auslaßkanal erfolgt. Ein Strom aus allen drei Düsen zur gleichen Zeit bewirkt das Entweichen des Stromes durch einen Auslaß, der unter keinen anderen Umständen Strömungsmittel erhält.By the "IBM Techn. Disci., Bull.", Vol. 5, No. 6, Nov. 1962, p. 30, is one with a fluid working AND gate is known to be based on a sticking effect and not with time impulses that are exactly in time with each other works. There will be one main ray and two lateral ones Control beams used. If the main beam and a control beam are present, the resulting Stream passed into one of two outlet channels, while with the main jet and of the other control jet the flow escapes through another outlet channel, with the exception of that in the absence of a beam from the other channel there is no change and the output continues to take place through the same outlet channel. One stream from all three nozzles at the same time Time causes the stream to escape through an outlet, under no other circumstances Receives fluid.

ίο Von besonderem Nachteil bei der bekannten Einrichtung ist die kritische Einhaltung der Fertigungstoleranzen und Betriebswerte. Die Wandungen und die Lage der Düsen müssen sorgfältig gewählt werden, so daß der Hafteffekt bei Abwesenheit von Steuerströmen erzielt und die Ablösung des Hauptstromes von der Wandung bei Anwesenheit eines Steuerstromes bewirkt werden. Darüber hinaus ist ein Strömungsteiler vorgesehen, der sorgfältig angeordnet werden muß, um eine Strömung während des Übergangs von einem Auslaßkanal zu einem anderen durch einen dritten zu verhindern. Darüber hinaus ist die genaue Einhaltung der zeitlichen Folge der Steuerströme sehr schwierig, weil diese an unterschiedlichen Punkten entlang dem Pfad des Haupt-Strahles auftreffen. Die Einrichtung ist somit ru'cht für einen taktmäßigen Betrieb geeignet, wie er in der Regel bei Rechnern angewendet wird. . ■:'ίο Of particular disadvantage with the known device is the critical adherence to manufacturing tolerances and operating values. The walls and the position of the nozzles must be carefully chosen so that the adhesive effect in the absence of Control currents achieved and the detachment of the main flow from the wall in the presence of a Control current are effected. In addition, a flow divider is provided which is carefully positioned must be to maintain a flow during the transition from one outlet duct to another to be prevented by a third party. In addition, the exact adherence to the chronological sequence is essential The control currents are very difficult because these are at different points along the path of the main ray hit. The device is therefore suitable for a clock-wise operation, as it is in the Rule is applied to computers. . ■: '

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, em mit Strömungsmittel arbeitendes UND^G-atteT zu schaffen, das zwei Eingänge aufweist^jihabhängig von den Betriebsparametern und außerdem unkritisch in der Fertigung ist. Es soll außerdem möglichst einfach aufgebaut sein.The invention is based on the object of creating an AND ^ G-atteT that works with fluid, which has two inputs depending on the Operating parameters and is also uncritical in production. It should also be as simple as possible be constructed.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die seitlichen Einlaßdüsen in einem seitlichen Abstand bezüglich der durch die mittlere Einlaßdüse gelegten Mittellinie angeordnet sind.The object on which the invention is based is achieved in that, according to the invention, the lateral Inlet nozzles laterally spaced from the center line passed through the central inlet nozzle are arranged.

Dieses UND-Gatter arbeitet bei nicht allzu stark abweichenden Drücken der Einlaßleitung völlig zuverlässig. Die Strahlen sind gleichwertig, da sie alle im gleichen Punkt auftreffen. Auf diese Weise ist ein taktmäßiger Betrieb, wie er in Rechnern erfordert wird, gewährleistet. Darüber hinaus wird ein Unterdrückungseffekt erzielt, wenn alle drei Strahlen gleichzeitig vorhanden sind. Dadurch ergibt sich die Doppel-UND-Charakteristik, wie das aus der nachfolgenden Beschreibung noch näher hervorgeht.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. This AND gate works completely reliably if the inlet line pressures are not too different. The rays are equivalent because they all hit the same point. In this way, a clock-like operation, as it is required in computers, is guaranteed. In addition, a suppression effect is achieved when all three beams are present at the same time. This results in the double AND characteristic, as can be seen in more detail in the following description.
The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing.

In der Zeichnung ist ein UND-Gatter, das nur ein Strömungsmittel verwendet, in Kanälen in einer Platte 1, die aus Kunststoff, Glas oder einem anderen geeigneten Material hergestellt ist, gebildet. Beim Gebrauch wird die obere Fläche der Platte 1 durch eine weitere Deckplatte flüssigkeitsdicht abgedeckt, und die Oberflächen der Platte 1, die nicht mit Ausnehmungen versehen sind, legen sich gegen die Deckplatte. In the drawing, an AND gate using only one fluid is in channels in one Plate 1, which is made of plastic, glass or other suitable material, is formed. At the In use, the upper surface of the plate 1 is covered in a liquid-tight manner by a further cover plate, and the surfaces of the plate 1 which are not recessed lie against the cover plate.

Das UND-Gatter weist eine erste Einlaßdüse 2 auf, die den Eingang für die Taktimpulse darstellt. Das Strömungsmittel wird der Einlaßdüse 2 über eine Einlaßöffnung 3 zugeführt, und zwar in einem genau festgelegten Takt. Links von der Einlaßdüse 2 ist eine zweite (seitliche) Einlaßdüse 4 unter einem vorbestimmten Winkel zur Mittellinie der Einlaßdüse 2 angeordnet. Die Einlaßdüse 4 wird mit Strömungs-The AND gate has a first inlet nozzle 2, which represents the input for the clock pulses. The fluid is supplied to the inlet nozzle 2 via an inlet port 3, in a precise manner fixed cycle. To the left of the inlet nozzle 2 is a second (lateral) inlet nozzle 4 under a predetermined one Arranged at an angle to the center line of the inlet nozzle 2. The inlet nozzle 4 is with flow

mittel über eine Einlaßöffnung 6 gespeist. Wenn Strömungsmittel durch die Einlaßöffnung 6 strömt, tritt es aus der Einlaßdüse 4 aus und trifft mit dem Strömungsmittel zusammen, das aus der Einlaßdüse 2 zu dieser Zeit austritt. Rechts von der Einlaßdüse 2 ist eine dritte (seitliche) Einlaßdüse 7 angeordnet, der Strömungsmittel über eine Einlaßöffnung 8 in der Platte 1 zugeführt wird. Die Mittellinie der Einlaßdüse 7 schließt mit der Mittellinie der Einlaßdüse 2 etwa den gleichen Winkel wie mit der Mittellinie der Einlaßdüse 4 ein.medium fed via an inlet opening 6. When fluid flows through inlet port 6, it emerges from the inlet nozzle 4 and meets the fluid coming from the inlet nozzle 2 exits at this time. To the right of the inlet nozzle 2 there is a third (lateral) inlet nozzle 7, the fluid is supplied via an inlet opening 8 in the plate 1. The center line of the Inlet nozzle 7 closes with the center line of the inlet nozzle 2 approximately the same angle as with the center line of the inlet nozzle 4.

Zunächst nimmt das Strömungsmittel, welches aus der Einlaßdüse 2 austritt, einen Weg, der durch einen Pfeil 9 dargestellt ist. Strömungsmittel, welches aus der Einlaßdüse 4 austritt, strömt in die Richtung eines Pfeiles 11, während das Strömungsmittel aus der Einlaßdüse 7 in Richtung eines Pfeiles 12 strömt. Das UND-Gatter ist mit fünf Auslaßkanälen versehen; ein mittlerer Auslaßkanal 13 liegt stromabwärts und auf der Mittellinie der Einlaßdüse 2, so daß das Strömungsmittel aus dieser Einlaßdüse, falls es nicht mit einem Strömungsmittel aus den anderen Einlaßdüsen zusammentrifft, in den Auslaßkanal 13 eintritt. Der Auslaßkanal 13 dient als Abführkanal, d. h. Strömungsmittel, welches in diesen Auslaßkanal eintritt, kann direkt in die Atmosphäre über eine Öffnung 14 in der Platte entweichen, oder es kann zu der Pumpe zurückgeführt werden, die unter Druck stehendes Strömungsmittel heranführt, falls die Anordnung als geschlossenes System arbeiten soll. Ein weiterer Auslaßkanal 16 ist auf der rechten Seite des Wechselwirkungsbereichs 5 angeordnet und dient zum Sammeln nicht abgelenkten Strömungsmittels, das aus der Einlaßdüse 4 austritt. Strömungsmittel, welches in den Auslaßkanal 16 einströmt, strömt durch eine Öffnung 17 in der Platte 1 zur Umgebung ab oder zur Saugseite einer Pumpe. Der Auslaßkanal 16 dient auch zur Verhinderung von Grenzschichteffekten, indem die Seitenwände des Wechselwirkungsbereichs 5, die sonst zugegen wären, entfernt sind und die, falls vorhanden, den Strömungsweg der verschiedenen Strömungen in dem UND-Gatter beeinträchtigen könnten. Ein dritter Auslaßkanal 18 ist auf der linken Seite des Wechselwirkungsbereichs 5 angeordnet, er ist im wesentlichen ein Spiegelbild des Auslaßkanals 16 auf der anderen Seite der Mittellinie der Einlaßdüse 2. Der Auslaßkanal 18 dient zur Aufnahme eines nicht abgelenkten Strahles aus der Einlaßdüse 7 und ebenfalls zur Verhinderung von Grenzschichteffekten auf der linken Seite des Wechselwirkungsbereichs. First, the fluid exiting the inlet nozzle 2 takes a path that passes through an arrow 9 is shown. Fluid exiting the inlet nozzle 4 flows in the direction of an arrow 11, while the fluid flows out of the inlet nozzle 7 in the direction of an arrow 12. The AND gate is provided with five outlet channels; a central outlet channel 13 is located downstream and on the center line of the inlet nozzle 2, so that the fluid is out of this inlet nozzle if it does not meets with a fluid from the other inlet nozzles, enters the outlet channel 13. The outlet channel 13 serves as a discharge channel, i. H. Fluid entering this outlet channel, may escape directly into the atmosphere via an opening 14 in the plate, or it may be too the pump supplying pressurized fluid, if the assembly should work as a closed system. Another outlet port 16 is on the right side of the Interaction area 5 arranged and serves to collect undeflected fluid, which emerges from the inlet nozzle 4. Fluid flowing into the outlet channel 16 flows through an opening 17 in the plate 1 to the environment or to the suction side of a pump. The outlet duct 16 also serves to prevent boundary layer effects by removing the side walls of the interaction area 5 that would otherwise be present and which, if any, affect the flow path of the various flows in the AND gate could. A third outlet channel 18 is on the left-hand side of the interaction area 5 arranged, it is essentially a mirror image of the outlet channel 16 on the other side of the center line the inlet nozzle 2. The outlet channel 18 serves to receive an undeflected jet from the inlet nozzle 7 and also to prevent boundary layer effects on the left side of the interaction area.

Von dem Wechselwirkungsbereich führen außerdem zwei Auslaßkanaäle 19 und 21 (Signalauslaßkanäle) weg, an denen Ausgangssignale abgenommen werden. Die Einlaßöffnungen zu den Auslaßkanälen 19 und 21 sind verhältnismäßig schmal, so daß die Möglichkeit, daß Strömungsmittel in diese Auslaßkanäle in Abwesenheit von Strömungsmittelsignalen, die genau auf diese öffnungen gerichtet sind, eintritt, auf ein Minimum reduziert ist. Dieses Merkmal ist nicht unbedingt erforderlich für die Arbeitsweise des UND-Gatters, erhöht aber in außerordentlichem Maße dessen Zuverlässigkeit.Two outlet channels 19 and 21 (signal outlet channels) also lead from the interaction area away from which output signals are picked up. The inlet openings to the outlet channels 19 and 21 are relatively narrow, so that the possibility of fluid in these outlet channels occurs in the absence of fluid signals that are directed precisely at these openings, is reduced to a minimum. This feature is not essential for the AND gate, but increases its reliability to an extraordinary degree.

Beim Betrieb des UND-Gatters sind die Einlaßöffnungen 6 und 8 mit vorhergehenden Strömungsmittelanordnungen, welche digitale Strömungsmittelsignale abgeben, verbunden. Diese digitalen Strömungsmittelsignale, die diesen beiden Einlaßöffnungen zugeführt werden, können auch von Wandlern abgeleitet sein, aus Gründen der Einfachheit ist jedoch angenommen, daß sie Strömungsmittel von mit Strömungsmittel arbeitenden Anordnungen empfangen.
Wenn das Strömungsmittelsignal zunächst der Einlaßdüse 4 während eines Intervalls T₁ zugeführt wird, während welchem der Einlaßdüse 2 der Taktimpuls zugeführt wird, so treten die beiden Strömungsmittel aus den Einlaßdüsen 2 und 4 in Wechselwirkung, und der sich so bildende Strom nimmt einen Weg ein, der durch Pfeil 22 bezeichnet ist. Dieser Weg ist in die Mündung des rechten Auslaßkanals 21 gerichtet, so daß unter diesen Voraussetzun-In operation of the AND gate, the inlet ports 6 and 8 are connected to preceding fluid arrangements which emit digital fluid signals. These digital fluid signals applied to these two inlets may also be derived from transducers, but for the sake of simplicity it is assumed that they receive fluid from fluid assemblies.
If the fluid signal is first supplied to the inlet nozzle 4 during an interval T ₁ during which the inlet nozzle 2 is supplied with the clock pulse, the two fluids from the inlet nozzles 2 and 4 interact and the flow thus formed takes a path which is indicated by arrow 22. This path is directed into the mouth of the right outlet channel 21, so that under these prerequisites

-_j;en Strömungsmittel während- des Intervalls T₁ diesem Auslaßkanal zugeführt wird. Während aller-anderen Intervalle, wenn kein Taktimpuls der-, fiinlaßdüse 2 zugeführt wird, wird das der Einlaßdüse 4 zugeführte Strömungsmittel der Richtung des Pfeiles 11 folgen, durch den Auslaßkanal 16 strömen und das UND-Gatter verlassen. Wenn ein digitales Strömungsmittelsignal während des Intervalls T₁ nicht der Einlaßdüse 4 zugeführt wird, tritt der Strahl der Einlaßdüse 2 in den Auslaßkanal 13 und verläßt das UND-Gatter. Somit bildet diese Anordnung mit den Einlaßdüsen 2 und 4,7 sowie den Auslaßkanälen 19, 21 ein UND-Tor mit zwei Eingängen.-_j; en fluid is supplied to this outlet channel during the interval T _1. During all-other intervals, if no clock pulse is supplied to the inlet nozzle 2, the fluid supplied to the inlet nozzle 4 will follow the direction of the arrow 11, flow through the outlet channel 16 and exit the AND gate. If a digital fluid signal is not supplied to the inlet nozzle 4 during the interval T ₁ , the jet of the inlet nozzle 2 enters the outlet channel 13 and leaves the AND gate. Thus, this arrangement with the inlet nozzles 2 and 4, 7 and the outlet channels 19, 21 forms an AND gate with two inputs.

Wenn während des Intervalls T₁ Strömungsmittel der Einlaßdüse 7 zugeführt wird, werden die aus den Einlaßdüsen 2 und 7 austretenden Strahlen in Wechselwirkung treten und .einen resultierenden Strahl hervorrufen, dessen Strömungsrichtung durch Pfeil 23 angedeutet ist. Diese Strömungsrichtung führt in die Mündung des Auslaßkanals 19, so daß bei einer gleichzeitigen Strömungsmittelzufuhr zu den Einlaßdüsen 2 und 7 Strömungsmittel dem Auslaßkanal 19 zugeführt wird. Wenn Strömungsmittel nur der Einlaßdüse 7 zugeführt wird, folgt es der Richtung des Pfeiles 12 und strömt durch den Auslaßkanal 18. Tritt Strömungsmittel wieder allein aus der Einlaßdüse 2 aus, so tritt es in den Auslaßkanal 13 ein und verläßt das UND-Gatter.If fluid is fed to the inlet nozzle 7 during the interval T _1, the jets emerging from the inlet nozzles 2 and 7 will interact and produce a resulting jet, the direction of flow of which is indicated by arrow 23. This direction of flow leads into the mouth of the outlet channel 19, so that with a simultaneous supply of fluid to the inlet nozzles 2 and 7, fluid is supplied to the outlet channel 19. If fluid is only supplied to the inlet nozzle 7, it follows the direction of the arrow 12 and flows through the outlet channel 18. If fluid again exits only from the inlet nozzle 2, it enters the outlet channel 13 and leaves the AND gate.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. AND gate for digital fluid signals with a center inlet nozzle as well as two laterally lying (lateral) inlet nozzles and one of the central inlet nozzle opposite, from this outlet channel separated by a ventilated interaction area, on the sides of which there are two outlet channels (signal outlet channels), only one of which is out at the same time the middle inlet nozzle and a side inlet nozzle exiting fluid in a signal outlet channel enters, characterized in that the side inlet nozzles (4,7) at a lateral distance with respect to that laid through the central inlet nozzle (2) Center line are arranged.

2. AND gate according to claim 1, characterized in that the through the inlet nozzles (2,4,7) laid center lines a common point of intersection in the interaction area (5) to have.