DE1523451B2 - Stroemungsmittelkomparator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungsmittelkomparator mit einer Wechselwirkungskammer, in welcher zwei symmetrisch zu einer Mittellinie durclrjdie Wechselwirkungskammer liegende, durch ekren keilförmigen Strömungsteiler getrennte Auslaßleitungen sowie zwei beidseits der Mittellinie liegende, ihre Strömung in die Auslaßleitungen abgebende Eingangssignalleitungen mit Einlaßdüsen angeordnet sind.

Ein derartiger Strömungsmittelkomparator ist aus der französischen Patentschrift 1 323 784 bekannt; desgleichen sind ähnliche Anordnungen aus Control Engineering, Mai 1960, S. 26, 28, 30, bekannt. Diesen bekannten Anordnungen haftet der Nachteil an, daß die Größe des Ausgangssignals wesentlich unter dem Pegel der Eingangssignale liegt, weshalb starke Eingangssignale erforderlich sind.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Strömungsmittelkomparator zu schaffen, bei welchem sich die Ausgangssignalstärke der Stärke der Eingangssignale annähert.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Achse jeder Einlaßdüse mit der Mittellinie einen Winkel kleiner als 90° einschließt.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß jede der Einlaßdüsen die aus ihr austretende Strömung in eine der beiden Auslaßleitungen richtet, wenn aus der jeweils anderen Einlaßdüse keine Strömung austritt, d.h., es wird eindeutig-festgestellt, ob überhaupt und in welcher Stärke Eingangssignale vorhanden sind. Durch die Anordnung der beiden Einlaßdüsen im Winkel zueinander werden die auftretenden Energieverluste verringert, weil die beiden Eingangssignalströme nicht frontal aufeinandertreffen.

An Hand der Figuren wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es stellt dar

F i g. 1 eine Ansicht des Strömungsmittelkomparators von oben und

F i g. 2 und 3 Verteilungen von Strömungsmittel in einem Strömungsmittelkomparator bei vorbestimmten Arbeitsbedingungen.

Gemäß Fig. 1 ist ein Strömungsmittelkomparator 10 in einer ebenen Platte 11 durch Ausformung, Fräsen, Gießen hergestellt, durch welche die nötigen Durchführungen und Aushöhlungen in demselben gebildet werden.

Die Platte 11 ist durch eine weitere ebene Platte 12 abgedeckt, welche mit der Platte 11 durch Maschinenschrauben, Klemmen oder Klebstoff abgedichtet ist. Es ist wichtig, daß die Verbindung zwischen den Platten strömungsmitteldicht ist, so daß das Strömungsmittel eingeschlossen ist und lediglich in einer Ebene innerhalb der Leitungen und Aushöhlungen

ίο strömen kann, welche in der Platte 11 ausgebildet sind. Die Platten 11 und 12 können aus jedem mit dem verwendeten Strömungsmittel verträglichen Material bestehen, und zwar beispielsweise aus Metall, Kunststoff, Keramik. Das verwendete Strömungsmittel kann gasförmig oder flüssig oder eine Verbindung aus beidem sein.

Der Strömungsmittelkomparator 10 enthält zwei Eingangssignalleitungen 14 und 15, welche in Einlaßdüsen 14 α bzw. 15 α enden, die mit zwei gegenüberliegenden Wandabschnitten 16 einer Wechselwirkungskammer 17 verbunden sind. Die Eingangssignalleitungen 14 und 15 weisen gleiche Größe und Form auf. Die Einlaßdüsen 14 a und 15 a besitzen gleiche Querschnittsflächen, und je eine Seitenwand der Einlaßdüsen 14 a bzw. 15 a trifft die entsprechende andere, um eine gemeinsame Kante 18 zu bilden, welche in bezug auf die Seitenwände 20 ünd-2i der Wechselwirkungskammer 17 symmetrisch angeordnet ist. Die Wechselwirkungskarrtmer 17 wird durch die ebene Platte 12 abgeschlossen, und die Bodenfläche der Wechselwirkungskammer 17 ist ebenfalls eben, so daß die Strömung in der Wechselwirkungskammer 17 einen rechtwinkligen Querschnitt besitzt. Die Kante 18 liegt mit den Spitzen der gegenüberliegenden Wandabschnitte 16 auf einer Linie. Die Seitenwände 20 und 21 sind von den Einlaßdüsen 14 α und 15 α entfernt angeordnet, so daß keine daraus sich ergebende Grenzschicht-Anlegung zwischen den aus den Eingangssignalleitungen 14 und 15 tretenden Strömungen und den Seitenwänden 21 bzw. 20 auftritt.

Stromab der Einlaßdüsen 14 α und 15 α ist ein Strömungsteiler 22 angeordnet, dessen Scheitel 23 mit einer Mittellinie CD zusammenfällt, wobei die Mittellinie CD symmetrisch durch die Wechselwirkungskammer 17 gelegt ist und die Kante 18 durchschneidet. Die Achsen der Eingangssignalleitungen 14 bzw. 15 sind mit L und R_ bezeichnet. Die Achsen L und R schneiden einander sowie die Mittellinie CD im Punkt 0. Ein Winkel Θ wird zwischen den Achsen L und R gebildet, und die Mittellinie CD halbiert diesen Winkel. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand von der Kante 18 bis zum Scheitel 23 etwa drei Düsenbreiten, und der Winkel Θ ist 90°. Es werden Auslaßleitungen 25 und 26 zwischen den Seitenwänden 20 und 21 und den gegenüberliegenden Seiten des divergierenden Strömungsteiles 22 gebildet. Die durch die Linien COi? und COL gebildeten Winkel Φ und Φ' sind größer als 90°. Die Winkelstellung der Eingangssignalleitungen 14 und 15 in Bezug aufeinander und in bezug auf die Wechselwirkungskammer 17 stellt sicher, daß die Auslaßleitungen 25 und 26 Strömungsmittel auch dann aus den Eingangssignalleitungen 15 bzw. 14 in dem Fall aufnehmen, wenn nur aus einer der Signalleitungen ein Strömungsmittel austritt und somit keiner aus zwei Signalen resultierender Strömung vorhanden ist. Strömungsmitteldrucksignale werden in

3 4

den Komparator 10 aus einer nicht dargestellten Der Strömungsmittelkomparator 10 kann vorbela-

Quelle durch Rohre 30 und 31 gegeben, welche in stet, d. h. einseitig zugunsten des einen oder des ande-

der Platte 12 angeschlossen sind und mit den Ein- ren Eingangssignals durch Veränderung der Win-

gangssignalleitungen 14 bzw. 15 kommunizieren. kel Φ oder Φ' in Bezug aufeinander voreingestellt wer-

Auslässe 33 und 34 lassen das Strömungsmittel in ein 5 den. Wenn beispielsweise der Winkel Φ kleiner als der

unter Umgebungsdruck oder einem vorgegebenen Winkel Φ' gemacht wird, so wird der Wechselwir-

Druck stehenden System ausströmen und halten da- kungsbereich zwischen den Strömungen von der Mit-

durch den Druck in der Kammer 17 auf beiden Seiten tellinie CD in einen Bereich rechts vom Scheitel 23

der Strömungen gleich. : verschoben, und infolge der Verschiebung des Wech-

Für die Erläuterung der Wirkungsweise des Strö- io selwirkungsbereiches auf die rechte Seite des Scheimungsmittelkomparators 10 sei angenommen, daß tels 23 tritt mehr Strömungsmittel aus der Eingangsdas Eingangssignal, welches in das Rohr 31 gegeben signalleitung 14 in den Eingang der Leitungen 26 vor wird, auf einem konstanten Bezugsdruck gehalten der Wechselwirkung. Die Wechselwirkung, welche wird und daß das Rohr 30 ein veränderliches Ein- bei Austreten von Strömungsmittel aus der Eingangsgangssignal aufnimmt. Das Eingangssignal kann bei- 15 signalleitung 15 auftritt, ist nicht in der Lage, eine spielsweise durch übliche, auf einen Zustand anspre- Ablenkung des ganzen Strömungsmittels von dem chende Strömungsmittelvorrichtungen, beispielsweise Eingang der Auslaßleitung 26 zu bewirken, wenn einen Druckbalg oder eine Schwenkdüse hervorgeru- nicht das der Eingangssignalleitung 15 zugeführte Sifen werden, welche veränderliche Mengen von unter gnal eine beträchtlich größere Stärke aufweist als das Druck stehendem Strömungsmittel in das Rohr 30 so der Eingangssignalleitung 14 zugeführte Signal. Daeinleitet. her wird der Strömungsmittelkomparator 10 gegen

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß, wenn der schwan- die Auslaßleitung 26 hin voreingestellt und entsprekende Strömungsmitteldruck im Rohr 30 dem Strö- chend zugunsten der Eingangssignalleitung 14 veränmungsmitteldruck im Rohr 31 gleich ist, die zwei aus dert. Wenn umgekehrt der Winkel Φ kleiner gemacht den Eingangssignalleitungen 14 und 15 tretenden 25 wird als der Winkel Φ', so wird der Komparator gegen Strömungen gegenseitig durch Strömungswechselwir- die Auslaßleitung 25 hin voreingestellt und zugunsten kung um gleiche Winkel abgelenkt werden und sich- der Eingangssignalleitung 15 verändert, vereinigen, um eine zusammengesetzte, gegen^^derf* Die Winkel Φ und Φ' können durch Verschiebung'" Scheitel 23 längs der Mittellinie CD des Strömungs- der Lage des Strömungsteilers 22 in bezjig^äuf die mittelkomparators 10 gerichtete Strömung zu bilden. 30 Kante 18 und durch Veränderung derJVyirikelstellung Diese Strömung wird durch den Strömungsteiler 22 in einer Eingangsdüse in bezug auf die andere im Vergleiche Teile geteilt, und die Strömung in den Auslaß- hältnis zur Mittellinie CD verändert werden, leitungen 25 und 26 ist daher symmetrisch. Dieser Der Strömungsmittelkomparator 10 ist zwar als Strömungszustand kann als Nullzustand angesehen Strömungsmittelanordnung mit Impulsaustausch darwerden, da im wesentlichen keine Bewegung der in 35 gestellt, wie oben erläutert, wenn jedoch die Seiten-Wechselwirkung tretenden Strömungsmittelströme wände 20 und 21 ausreichend nahe an den in Wechquer zur Mittellinie CD stattfindet, und es ist kein selwirkung tretenden Strömungsmittelströmen anDifferential-Ausgangssignal vorhanden. geordnet werden, so werden Grenzschichtwirkungen

Wenn der Druck des Strömungsmittels im Rohr 30 hervorgerufen, und die resultierende Strömungsmitteletwas größer wird als der Bezugsdruck des Strö- 40 strömung tritt zwar wieder in Abhängigkeit von den mungsmittels im Rohr 31, so lenkt das größere Strö- relativen Stärken der in die Eingangssignalleitungen mungsmittelsignal, welches aus der Eingangssignallei- 15 bzw. 14 gegebenen Signale in einer der Auslaßleitung 14 tritt, die Strömung aus der Eingangssignallei- tungen 25 oder 26, jedoch tritt hierbei keine »Nulltung 15, wie in F i g. 3 dargestellt ist, gegen die Sei- stellung« auf, da die Strömung entweder in die Austenwand 21 ab, und eine kleine Strömungsmittel- 45 laßleitung 25 oder in die Auslaßleitung 26 strömt, und menge aus der Eingangssignalleitung 14 überquert es sind natürlich keine Auslässe, wie die Auslässe 33 die Mittellinie CD und tritt zusammen mit dem gan- und 34, zum Ausgleich der Drücke zwischen den Seizen aus der Eingangssignalleitung 15 austretenden tenwänden 20 und 21 und den in Wechselwirkung Strömungsmittel in die Auslaßleitung 26. Die zusatz- tretenden Strömungsmittelströmen- vorhanden, woliche Strömungsmittelströmung in der Auslaßleitung 50 durch die Erzeugung von Grenzschichtwirkungen 26 erzeugt eine unsymmetrische Strömungsverteilung verhindert würde.

in den Auslaßleitungen 25 und 26, welche eine Funk- Der Winkel Φ ist zwar mit annähernd 90° darge-

tion der Unterschiede zwischen den in die Eingangs- stellt, er kann jedoch innerhalb von Grenzen verän-

signalleitungen 14 bzw. 15 gegebenen Signalen ist. dert werden. Wenn der Winkel Φ auf annähernd

Wenn der Druck in der Eingangssignalleitung 14 55 180° vergrößert wird, fällt die Ausgangssignalhöhe geringer ist als der Druck in der Eingangssignallei- für eine gegebene Eingangssignalhöhe beträchtlich tung 15, so bewirkt dieser Druckunterschied ebenfalls unter den Wert, den die Ausgangssignalhöhe besitzt, einen unsymmetrischen Strömungszustand, wobei das wenn der Winkel Φ annähernd 90° ist. Der Abfall in ganze aus der Eingangssignalleitung 14 austretende der Ausgangssignalhöhe kann auf die Energieverluste Strömungsmittel in die Auslaßleitung 25 zusammen 60 zurückgeführt werden, welche auftreten, wenn die mit einem Teil des aus der Eingangssignalleitung 15 Strömungseingänge von den Eingangssignalleitungen tretenden Strömungsmittels eintritt. Dadurch hat das direkt aufeinandertreffen. Weiter wurde beobachtet, aus der Auslaßleitung 25 tretende Strömungsmittel daß bei etwa entgegengesetzter Anordnung der Eineinen größeren Druck als das aus der Auslaßleitung gangssignalleitungen die Eingangssignalleitung, 26 tretende Strömungsmittel, wobei der Druckunter- 65 welche das Strömungsmittelsignal größerer Stärke schied zwischen den Strömungen eine Funktion der ausstößt, eine Strömung aus der entgegengesetzten Unterschiede in den Parametern ist, wie oben ausge- Eingangssignalleitung, welche das Strömungsmittelführt. signal geringerer Stärke abgibt, verhindert und die

Strömung größerer Stärke in die entgegengesetzte Einlaßdüse eindringen kann. Daher wird bevorzugt, daß der Winkel Φ zwischen den Eingangssignalleitungen beträchtlich geringer als 180° ist, um Energieverluste zu vermindern und den Eintritt von Strömungsmittel in eine Eingangssignalleitung aus der anderen Eingangssignalleitung, welche eine Strömung größerer Stärke ausstößt, zu verhindern. Der Minimalwert des Winkels Φ wird allgemein durch die Ausbildung der Wechselwirkungskammer und durch die Eigenschaften des Eingangssignals vorgeschrieben, wie dem Fachmann verständlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

•c. **

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Strömungsmittelkomparator mit einer Wechselwirkungskammer, in welcher zwei symmetrisch zu einer Mittellinie durch die Wechselwirkungskammer liegende, durch einen keilförmigen Strömungsteiler getrennte Auslaßleitungen sowie zwei beidseits der Mittellinie liegende, ihre Strömung in die Auslaßleitungen abgebende Eingangssignalleitungen mit Einlaßdüsen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (R, L) jeder Einlaßdüse (14 a, 15 a) mit der Mittellinie (C-D) einen Winkel kleiner als 90° einschließt.

2. Strömungsmittelkomparator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Einlaßdüsen symmetrisch zur Mittellinie angeordnet sind.