DE1523453A1 - Reines Stroemungsmittelsystem - Google Patents

Description

Patentanwälte . . .. _..

D R.-l N G. WALTER ABlTZ "^'

DR. DIETER MORF 1523453

München

S, BOWLES

Ι27ί2 Meadowood Drive« Silver Springs Maryland» V

Stromungsmittelsys kern

Die Erfindung besieht sich allgemein au:? reino ßtx'öimmgsniittelsysteine und insbesondere auf o±n sich selbsttätig anpassejidaa reines Strömungsmittelsystsm_s wolches oinen reinan Ströniungsmittelverstäx'ker entliälfc_s

Sin typischer rainar Stcömiingsmittelverstärker, welcher vorzugsweise bei dstn sich selbst anpassenden Strömungsmittelsystem gemäß der Erfindung vax'wafielet wird, enthält eine Wechselwirkungskamrnor, welche beispielsvreiso durch eine Endxvand und zwei nach außen divergierend© Seitenwände begrenzt wird, die nachfolgend als die linke und rechte Seitenwand bezeichnet werden. Eine Düse mit einer Mündung in der Endwand ist vorgesehen, um eine genau

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definierte und verhältnismäßig starke Energieströmung, welche nachfolgend als Leistungsströmung bezeichnet wird, in die Wochselwirkungskar.imer auszustoßen. Ein im wesentlichen V-förmiger Strömungsteiler ist mit einem Ende desselben in einem vorbestimmten Abstand von der Endvand angeordnet, wobei die Seiten des Teilers im allgemeinen parallel zur linken und rechten Seitenwand der Kammer verlaufen. Die Bereiche zwischen den Seiten des Teilers und der linken und rechten Seitenwand bilden eine linke bzw_o rechte Auslaßleitung₀

Strönmrig'srüittelsfceuersignale in Form von Steuerströmungen werden durch eine Steuerdüse in die ¥echselwirkungskammer gegeben, wobei die Steuerdüse al!.gemein rachtwinklig zur Leistungsdüse angeordnet ist« 3>ie Laistungsströmung wird in der I/echselwirkungskanimer durch Wechselwirkung mit dem Strömungsmittel der Steuerströmung abgelenkt, wobei die kleinere Energie der Steuerstromung.die größere Energie der Leistungsströmung steuert, so e.aß eine Verstärkung erzielt wird. Da keine bewegten m©chanischen Teile zum Betrieb derartiger Verstärker erforderlich sind,- sind sie in der Fachwelt als "reins Strö'nmngsmitteiverstärka?" bekannt und bezeichnet.

Erfindungsgemäß können die folgenden Typen von reinen Strömunge« .mittelverstärkarn gebaut und izi das erfindungsgemäße Strömung«*·

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inittel-Druckgewinnungssystem eingebaut werden.

Strömungsmittelverstärker, bei welchen die Steuer- und Lei3tungsströmung derart in Wechselwirkung treten, daß die sich ergebende Strömungsverteilung und Druckverteilung in den Aualaßleitungen durch die Einzelheiten der Ausbildung der Seitenwände stark beeinflußt werden. Die Wirkung der Seitenwandform auf die zu erzielende Strömungsverteilung und Druckverteilung hängt ab von: der Beziehung zwischen der Breite der Leistungsdüse, welche die Strömungsmittelströmung in die Kammer leitet, und dem Abstand zwischen den gegenüberliegenden Seitonwänden der Wechselwirkungskaimner nahe der Mündung der Leistungsdüse; dem Winkel, den die Seitenwände in bezug auf die Mittellinie der Leistungsströmung bildent der Länge der Seitenwand (wann kein Strömungsteiler verwendet wird); dem Abstand zwischen der Leistungsdüee und dom Strömungsteiler (wenn er verwendet wird) ; und der Dicht·, Viskosität, Kompressibilität und Gleichförmigkeit der StrUtnuagsmitte^ströiaung in der Kammer. Sie hängt weiter su einem gewissen Ausmaß von der Dickflüssigkeit des Strömungs-Bittole.lomenta ab« Allgemein können Strömungsmittelvorrichtungen welche GrenzSchichtwirkungen verwenden, d_oh. Wirkungen, welche von Einzelheiten dor Seitenwandform abhängen, in drei Gruppen unterteilt werden: "

a) Grenz α chi ent «leiae nt e_c bei welchen keine merkliche

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"Anleg"-Wirkung besteht. Eine derartig© Einheit besitzt eine Leistungeverstärkung, welche durch Grenzschichtwirkungen erhöht werden kann, diese Wirkungen sind jedoch nicht vorherrschendj

b) Grenzschichteinheiten, bei welchen "Anleg"-Wirkungen vorherrschend und ausreichend sind, um die Leistungsetrömung in einer bestimmten Strömungeverteilung durch Einwirkung der aus den Grenzschichtwirkungen entstehenden Druckverteilung zu halten, und welche keine anderen Strömungen als die Leistungsströmung erfordern, um diese einmal erzeugte Strömungeverteilung aufrechtzuerhalten, welche jedoch eine Strömungeverteilung besitzen, die durch eine Steuerströmung in eine neue stabile Strömungsverteilung oder durch Veränderung der Drucke an einer oder mehreren der Auslaßleitungen abgeändert werden kann;

c) Grenzschichteinheiten, bei welchen die Strömungsverteilung durch die Wirkung der Leistungsströmung ohne kontinuierliche Steuerung durch eine Steuerströmung aufrechterhalten werden kann. Die Strömungsverteilung dieser Art von Einheit kann durch Anwendung einer Steuerströmung verändert werden, hält jedoch sonst die Strömungsverteilung der Leistungsströmung einschließlich eines "Anlegens" an der Seitenwand aufrecht, auch bei Steigerung der Druckverteilung an den Auslaßleitungen

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Die oben genannte Anlegerscheinung beruht auf einer Grenssechlchtwirkung, welche zwischen der Strömung und einer Seltenwandung besteht_o Es sei zunächst angenommen, daß die Strömungsmittelströmung aus dex* Leistungsdüse austritt und gegen den Scheitel des Teilers gerichtet ist_o Das aus der Mündung der ^Leistungsdüse austretende Strömungsmittel reißt während der Durch»trömung der Kammer Strömungsmittel in derselben mit und entfernt dieses Strömungsmittel aus der Kammer. Wenn die Leistungsströmung beispielsweise etwas näher an der linken Seltenwand als an der rechten Seitenwand verläuft, ist sie wirksamer bei der Entfernung von Strömungsmittel im Bereich zwischen der Strömung und der linken Seitenwand als bei der Entfernung von Strömungsmittel zwischen der Strömung und der rechten Wand« Daher 1st der Druck im linken Bereich zwischen der linken Wand und der Strömung geringer als der Druck im rechten Bereich der Kammer und es wird ein Druckunterschied quer zur Leistungentrömung erzeugt, welcher dieselbe gegen die linke Seitenwand abzulenken sucht₀ Wenn die Leistungsströmung weiter gegen die linke Wand abgelenkt wird, wird sie noch wirksamer beim Mitreißen von Luft im linken Bereich und der Druck in diesen; Bereich wird weiter vermindert. Diese Wirkung verstärkt sich selbst und es ergibt sich ein· Ablenkung der Leistungsströmung gegen die linke Wand und ein Eintreten derselben in die linke Auslaßleitungo Die Strömung schneidet die linke Wand in einem vorgegebenen Abstand stromab

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des Auslasses der Hauptmündung. Diese Stelle wird normalerweise als Anlegstelle bezeichnet. Die Erscheinung wird als Grenzschichtanlegung bezeichnet. Die Wirkungsweise dieser Art von Vorrichtung kann vollständig symmetrisch sein, indem, wenn die Strömung anfänglich leicht mehr gegen die recht· Wand als gegen die linke Wand abgelenkt wird, eine Grenzechichtanlegung gegen die rechte Wandung auftritt.

Nachfolgend werden die drei Gruppen der zweiten Klasse von Strömungsmittelstralilverstärkern näher erläutert. Die oben genannt© Grenzschichteinheit a) verwendet eine Kombination von GrenzschichtWirkungen und Impulswechselwirkung zwischen Strömungen, um eine LeistungsverStärkung zu erzielen, welche durch die Grenzschichtwirkungen verbessert wird, da jedoch Grenzschichtwirkungen beim Typ a) nicht vorherrschen, haftet die LeistungaströMung nicht dauernd an der Seitenwand_β Die Leistungsströmung bleibt von ihrer anfänglichen Richtung ledig· lieh dann abgelenkt, wenn eine kontinuierliche Steuerströmung vorhanden ist, welche damit in Wechselwirkung tritt, um die Ablenkung der Leistungsströmung aufrechtzuerhalten. Die Grenzschichteinheit b) besitzt eine ausreichende ⁿAnlegⁿ-Wirkun«j, daß die LeIstungsströmung kontinuierlich ohne jedes Strömungsmittelsteuersignal aus einer Leitung strömt. Eine Grenzschichteinheit b) kann als bistabile Einheit ausgeführt werden, sie kann jedoch aus einem ihrer stabilen Zustände durch eine Steuer-

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strömung oder durch Blockierung der mit der den größeren Teil der Leietungsströmung aufnehmenden Öffnung verbundenen Auslaßleitung versetzt werden. Grenzschichteinheiten ο), besitzen eine sehr starke Neigung, die Strömungsrichtung der Leiβtungsströmung durch die Wechselwirkungskammer beizubehalten, wobei diese Neigung so stark ist, daß eine rollständige Blockierung der mit einer der Auslaßöffnungen, gegen welche die Leistungsströmung gerichtet ist, verbundenen Leitung die Lelstungsströmung nicht aus ihrem "Anleg"-Zustand versetzt. Grenzschiehteinheiten c) sind daher Speichereinheiten, weiche zwar für in Wechselwirkung tretende Steueratrömungen empfindlich sind, jedoch verhältnismäßig unempfindlich gegen positive Belastungssuatände an ihren Auslaßleitungen sind« -

Es läßt sich folgendes Beispiel geben: Es hat »ich herausgestellt! daß Grenzechichtwirkungeη den Betrieb eines Strömungsmittelverstärker β beeinflussen, wenn dieser folgendermaßen aufgebaut istι die Breite der Wechselwirkungskammer an der Stelle, wo die LeistungsdÜse ihre Strömung ausstößt, beträgt das zwei- bis dreifache der Breite W der Leistungadüse, d_eh., die Breite der Kammer an dieser Stelle ist 3W, und die Seitenwände der Kammer divergieren derart, daß jede Seitenwand einen Winkel von 12° mit der Mittellinie der Leistungsströmung bildet. In einer derartig ausgebildeten Einheit erzeugt ein Abstand zwischen der LeistungsdUse und dem Mittelteiler, welcher etwa zwei LeistungsdUsenbreiten ZV gleich ist, eine erhöhte Verstärkung

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infolge von Grehzschichtwirkungan, die Strömung bleibt jedoch nicht an einer Seite angelegt. Diese Einheit mit einem Teilerabstand von 2W ist eine Grenzse lichteinheit der Art a), welche, wenn der Abstand kleiner ale ZW ist, einen Verstärker der ersten Klasse, d„h„ einen Proportionalverstärker, ergibt. Wenn der Teiler in einem Abstand von mehr als dem dreifachen der Leistungsdüsenbreite 3W, je loch in einem geringeren Abstand als acht Leistungsdüsenbralten 8V von der Leistungsdüse angeordnet ist, dann bleibt die Leistungsströmung an einer der Kammerwandungen angelegt uni die Einheit ist eine Orenzschichteinheit der Art b). Einer wesentliche Blockierung der Auslaßleitung einer derartigen Einheit bewirkt im allgemeinen, daß die Leistungsströmung eine neue Strömungsverteilung in der benachbarten Auslaßleitung einnimmt, wenn diese Leitung nicht blockiert ist. '^:

Eine Grenzschichtoinheit mit einem Teiler, welcher um mehr, als das Zwölffache der Leistungsdüsenbreite 12W von der Leistungedüse entfernt 1st, verbleibt im ^flAnleg^H-Zuetand an der Kammerwandung, auch wenn eine nahezu vollständige Blockierung der Auslaßleitung entsteht, in welche die Leistungsströmung gerichtet ist, und somit ergibt sich eine Grenzschichteinheit der Art c). Ein weiterer Paktor welche die Art der von diesen Einheiten erzielten Yfirkungsweise beeinflußt, ist der Druck des der Leistungsdüse zugoführten Scrömungsmlttels in bezug auf

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die Breite der Kammer. In den obigen Beispielen werden die beschriebenen Wirkungsweisen erzielt, wenn der Druck des Strömungsmittel unterhalb 4,218 at (60 psi) liegt. Venn der Druck jedoch 5,625 at (80 psi). übersteigt, ist die Auffächerung der Strömungsmittelströmung beim Vorlassen der Leistungsdüse ausreichend groß, um eine Berührung der Strömung mit beiden Seitenwänden der Kammer zu bewirken und ein Anlegen wird verhindert. Sin Anlegen kann bei den höheren Drucken durch Steigerung der Breite der Wechselwirkungskammer erzielt werden₀

Im allgemeinen sind die Auslaßleitungen der beschriebenen reinen Strömungsmittelverstärker mit Antriebsbelastungen verbunden, beispielsweise mit Kolben oder verschiedenen Arten von reinen Strömungsmittelsystemen, welche dem Fachmann bekannt sind. Da viele Arten von die Belastung ausnützenden Vorrichtungen zum Betrieb oder Steuerung derselben Druck erfordern, muß die Strömungsmittelströmung aus dem reinen Strömungsmittelverstärker in einen Strömungsmittelstaudruck umgewandelt werden, welcher vorzugsweise mit Erhöhung der Belastung ansteigt»

Mit Erhöhung der Belastung, gegen welche die Auslaßströmung der beschriebenen reinen St'römungsmittelverstärker gerichtet ist, tritt bei der Gruppe c) von Verstärkern ein Anlegen auf und besteht weiter in der Gruppe b) von Verstärkern in Abhängigkeit von der Stärke der Gegenbelastung der Auslaßleitung. Der Druck baut sich jedoch nicht so rasch auf, wie gewünscht,

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da das Strömungsmittel aus dor Leistung«strömung bei erhöhter Gegenbelastung zurück und rund um den Scheitel de· Strömungstoilers und in die benachbarte Auslaßleitung strömt· Daher ist, je größer die Gegenbelastung beispielsweise der linken Auslaßleitung ist, desto größer die Strömung aus der rechten Auslaßleitung und im allgemeinen erhöht der gegen die Belastung ausgeübte Druck sieh nicht schnell genug, um einen konstanten Auegangsdruck gegen die Belastung auszuüben.

Erfindungsgemäß wird ein sich selbst anpassendes Ströraungsmlttolsystein geschaffen, welches einen reinen Strömungsmittelverstärker vorzugsweise der oben beschriebenen Art enthält. Das System erzielt eine maximale Druckgewinnung aus dem in eine Auslallleitung durch die Leistungsströmung geleiteten Strömungsmittel, wenn die auf die Auslaßleitung, in welche die Leistungsströmung durch eine Steuerströmung abgelenkt wurde, ausgeübte Belastung maximal wird. Das System ist zusätzlich dazu, daß es maximalen Druck oder maximale Strömung erzeugt, wenn maximaler Druck bzw. maximale Strömung erforderlich ist, dazu geeignet, eine Widerstandeanpassung zwischen der Belastungsvorrichtung und dem reinen Strömungsmittelverstärker, welcher in der Anlage eingebaut ist, zu bewirken.

Allgemein ist es daher ein Ziel der Erfindung, ein sich selbst anpassendes reines Strömungsmittelsysteoi zu schaffen.

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Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, ein reines Strömungsmittelsystem zu schaffon, welches einen reinen Ströraungsmittelverstärker enthält und sich selbst anpaßt, maximalen Druck oder maximale Strömung gegen eine Belastung zu erzeugen, wenn maximaler Druck oder maximale Strömung erwünscht ist, und zwar ohne Auf strömung aus der gegenüberliegenden Auslaßleitung.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer reinen Strömungsmittel-Druckgewinnungsanlage, welche eine selbsttätige Widerstandsanpassung zwischen der Gewinnungsanlage und ihrer betriebemäßigen Umgebung bewirkt.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 dae erflndungsgemäße, sich seibat anpassende reine Ströraungsmittelayetera und die Strömungsverteilung des Strömungsmittel in dem System, wenn 3ina Auslaßleitung leicht gegenbelastet ist,

Figur 2 die Strömungsverteilung in dem sich selbst anpassenden System gemäß dar Erfindung, vren:i eine Auelaßleitung teilweise gegenbelastet ist,

Figur 3 die Strbmungsverteilüng in dem sich selbst anpassenden

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Strb'raungsmittelsystem gemäß der Erfindung, wenn die Auslaßleitung nahezu vollständig durch Gegenbslastung blockiert ist;, und

Figur 4 ein Ausführungsbeispiel eines Teilers, welcher in dem erfindungsgemäßen System verwendet wird.

In Figur 1 ist ein sich selbst anpassendes reines Strömungsmittelsystem dargestellt, welches zwischen zwei ebenen Platten und 12 ausgebildet ist, die aneinander durch Klebstoffe, Maschinenschrauben oder andere geeignete Mittel abgedichtet sind. Die Platten 11 und 12 können aus jedem mit dem in dem Druckgewinnungseystem 10 verwendeten Strömungsmittel verträglichen Material bestehen und zum Zweck der Erläuterung sind sie ale aus durchsichtigem Kunststoffmaterial bestehend dargestellt· Die zur Auebildung dee Systeme 10 erforderliche Anordnung ist in der unteren Platte 11 durch Formung, Ätzung oder andere geeignete Verfahren ausgebildet und die Platte 11 wird eodann mit der Platte 12 abgedeckt, so daß die verschiedenen Leitungen, Durchführungen und Düsen eingeschlossen und strömungsmitteldicht zwischen den zwei Platten abgedichtet sinde

Das System 10 enthält einen reinen Strömungsmittelverstärker, welcher durch die gestrichelte linie 13 in Figur 1 angedeutet ist und eine Leistungsdüse 14, Steuerdüsen 15 und 16 und eine Wechselwirkungskaramer 17 aufweist» Rohro 20, 21 bzw. 22 sind

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jeweils an die Düsen Ik, 15 baw_e 16 angeschraubt und mit Strömungsinitteiquellen zur Zuführung einer Leistungsströmung zur Loistungsdüee 14 und von Ste iers i;römungen zu den SteuerdÜ8©n 21 und 22 verbunden,, Der S iröraungsteiler 27 weist sieh symmetrisch verjüngende Seitenwäide 30 und 3"i auf, welche in bezug auf eine Mittellinie du:.*ch die Leistungsdüsa 20 symmetrisch und in gleichen Abstanden von den divergierenden Seitenwänden 25 und 26 der Wechsilwirkungskaimner 17 angeordnet sind.

3>er Strömungsteiler 27* endet in ο inert* Jceilförmigen Spitze oder oinoni Scheitel. 32_f welcher so angeordnet ist, daß er direkt, die Leistungssi röstung z.us der L®istung:sdü8e 1^ft aufnimmt. Die Sjitenwände, welchö gegenüb© · den Seitenwänden 30 und 3*¹ des Sti-»ömungsteileri3 27 angeordnet sind, sind, nicht kontinuierlich wobei die Seiterwandabsehnr-tte 23 und 26 in Scheiteln 33 bzw ο 3^ end©n„ Die 3eitenwc;nd ibschnitte 25a bzw_e 26a werden von Scheiteln 35 baw. 36 gebildet, welche in einem verhältnismäßig kleinen Äbstard -troirial: der Scheitel 33 und angeojrdnat sind, wio dargestellt. Wie in Figur 1 dargestellt äst, s±nä die Saitenwand&bsctait^e 2;ja und 26a von den 33 bzw, 3h der SeitsnW^ndabschirriitta 25 bzw,> 26

i;::.t and daher ist der sei"l:tcha Abstand zwischen v.em Seiteawariiiabschnitt 25 und dir S- i>;ea?.wand 30 kleiner als i'ar seitliche Abstand swisch'-T dom. Sf i'iei'wandabschnitt 25a

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und der Seitenwand 30. Entsprechend ist der seitliche Abstand zwischen dem Seitonwandabschnitt 25 und der Seitenwand 31 des Strömungsteilere 27 kleiner als der seitliche Abstand zwischen dem Seitenwandabschnitt 26a und der Seitenwand Die Scheitel 33 und 35 bilden gegenüberliegende Seiten des Einganges in eine Leitung oder Durchführung 40 und die Scheitel 34 und 36 bilden gegenüberliegende Seiten des Einganges in eine Leitung oder Durchführung 41. Die Seitenwände 42 und 43 der Leitung 40 divergieren wie die Seitenwände 44 und der Leitung 41. Die Seitenwände 30 und 31 und die Seitenwandabschnitte 25abzw_o 26a bilden die Seitenwände von Auslaßleitungen 47 bzwυ 48 der Druckgewinnungsanlage 10.

Die Seitenwände 25 und 26 sind von der Mündung der Leistv.ngsdüse 14 um eine derartige Strecke zurückversetzt, daß die Leistungsströmung zum Anlegen an den Seitenwänden 25 und an Stellen B 'bzwe B neigt, wein Steuerströmungen aus den Sfceuerdüsen 16 bzw₀ 15 die Leiatungsströmung in der Wechselwirkungskammer 17 ablenken_o Im allgemeinen werden Hochdruckbereiche oder Stellen der Grenzschichtanlegung durch die mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit auf eine Oberfläche auf treffende Lsistungs strömung erzeugt <, Solche Hochdruckbereiche neigen zur Abdichtung d<3s stromab liegenden Teiles der Strömung von ©iner Zurückströnmng durch den Hochdruckbereich. Wenn daher einmal ein Hcchdrucsberoieh durch Ablenkung einer

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Strömung mit hoher Geschwindigkeit auegebildet ist, muß der Druok der stromab des Bereiches gelegenen Strömung den Druck des Bereiches übersteigen, bevor der Anlegpunkt gestört wird. Wenn der Druck stromab dor Anlegstelle ansteigt und den Druck des Anlegpunktes übersteigt, bewegt sich der Funkt tatsächlich stromauf an eine neue Stelle, bis der Druok zwischen der Anlegstelle und der Oberfläche den erhöhten, stromab vorhandenen Druok übersteigt« So ist es möglich, daß sich der Anlegpunkt längs den Seitenwänden entweder der Kammer 1? oder des Strömungeteilers 27 Infolge einer Erhöhung oder Erniedrigung des Druckes stromab des Anlegpunkte· bewegt.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des in Figur 1 dargestellten reinen Strömungsmittelsystems 10 sei angenommen, daß die Lelstungsdüse Ik eine Leietungsströmung in die Vechselwirkungskammer 17 ausstößt. Wenn eine Steueretrömung aus der Steuerdüse 15 In die Weohselwirkungskammer gerichtet wird, suoht dieselbe die Leistungsströmung in die Auslaßleitung k8 abzulenken. Die Seitenwand 26 ist ausreichend nahe an der Mündung der Leistungsdüse 14 angeordnet, so daß eine Orβnzschichtanlegung an dor Stelle B auftritt und an der Stelle C in Abhängigkeit von der Menge oder Stärke der Strömung aus der Leistungsdüse 1k und der Breite der Leitung zwischen dem Seitenwandabschnitt 26 und dem gegenüberliegenden Abschnitt der Seiten-

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kann
wand 31 auftretoi/» Wenn die Strömungsmenge aus der Düse 14 nicht zur vollständigen Ausfüllung der Leitung zwischen dem Abschnitt 26 und der Seitenwand 31 ausreicht, so legt sich die Loistungsströmung an den am nächsten am Rand der Strömung gelegenen Wundabschnitt an. So bilden die Stellen 3 und C oder anstatt dessen die Stelle B oder die Stelle C jeweils Anlegpunkts der Leistungeströmung und der in der Leistungsströmung mitgerissenen Steuerstrcmung,

Ein Teil der kombinierten Leistungs- und Steuerströmung wird auch gegen den keilförmigen Scheitel 32 gerichtet, welcher an der Stell© E des Teilers 27 liegt. Die S.eile E 1st eben-

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falls ein Hochdruckbereich„ da die Kuppe 32 so angeordnet ist',, daß die Leistungsströmung direkt auf sie auftrifft_e Ein Wirbel V bildet einen Hochdruckbereich in der Wechselwirkungskaramer und entsteht Infolge des Auftrsffens des Strömungsmittels auf die Spitze des Scheitels 32. Dar Wirbel V dreht sich im Uhrzeigersinn, wie in Figur 1 dargestellt und sucht Strömungsmittel aus der Leitung kO und aus der Auslaßleitung 47 in den Eingang der Auslaßleitung kB zu saugen» Die Strömungsmifcteletrömung über den Scheitel 3^ dee Seitenwandabschnittes 26 legt sich an der Stelle D wieder an den Seitexxwandabschnitt 26a an und tritt aus der Auslaßleitung ^8 zusammon mit dem aus der

gesaugten Strömungsmittel
Leitung 4i/in die Strömung, wolcbe um die Scheitel 3k und 36 mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit strömt. So tritt

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ohne jade Gegenbelastung der Auslaßleitung kB eine maximale Strömung aus dieser Leitung, da Strömungsmittel aus den Leitungen kO und 41 und aus dar Auslaßleitung 47 mitgerissen wird ο

In Figur 2 ist die Strömungsverteilung dargestellt, welche sich bei ansteigender Gegenbelastung in der Auslaßleitung k8 infolge einer Erhöhung der Belastung ergibt, die beispielsweise in Form eines Kolbens 50 ausgeübt wird. Infolge des erhöhten Druckes in der Auslaßleitung k8 bewegt sich die Anlegetolle D tatsächlich stromauf zu einer näher dem Scheitel J6 gelegenen Stelle, wie in Figur 2 dargestellt, und die Anlegstellen B und C bewegen sich stromab, wobei die Stelle- B zuletzt mit dem Scheitel 3k des Seitenwandabschnittes Z6 zusammen^ fällt. Es kann nun ein Rückführungswirbel V₁ zwischen den Scheiteln 3k und 36 durch Strömung quer zum Eintritt der keitung 41 von der Anlegstella D zum Scheitel 3^ erzeugt worden und der Druck des Wirbais V₁ kann ausreichen, um das Eintreten jeglicher Flüssigkeit in die Auslaßleitung k& aus der Leitung kl zu verhindern, wobei sich der Druck des ¥irbels V. erhöht, wenn sich die Stelle D stromauf gegen den Scheitel zu bewegt. Der durch den Wirbel V erzeugte Hochdruckbereich reicht nun aus, jede merkliche Strömung von der Auslaßleitung '*7 oder der Leitung kO in die Weciiselwirkungskammer 17 zu unterbindenβ

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In Figur 3 ist die Strömungsverteilung dargestellt, welch« sich ergibt, wenn die Auslaßleitung 48 nahezu vollständig beispielsweise durch Gegenbelastung der Auslaßleitung 48 mit dem Kolben 50 blockiert ist, welcher in einem geschlossenen Auslaßsystem beweglich ist, das zur Aufnahm« von Strömungsmittel aus einer der Auelaßleitungen 47 oder 48 angeschlossen ist. Der stark erhöhte Druck in der Auslaßleitung 48, welcher entsprechend durch die starke Gegenbelastung dieser Auslaßleitung erzeugt wird, bewirkt eine Bewegung der Anlegstelle D in eine Lage am Scheitel 36. Dadurch dreht sich das Strömungsmittel aus der Leistungsströmung mit einem im wesentlichen um den.Scheitel 34 führenden Krümmungsradius und trifft gegen die Seitenwand 44 am Scheitel 36» wodurch ein Hochdruckbereich an dieser Stelle erzeugt wird. Ein Teil des Strömungsmittels aus der Leistungsströmung tritt nun aus der Leitung 41 infolge der Bewegung der Anlegstelle D in diese Leitung, wie in Figur 3 dargestellt. Der Punkt D, welcher in der Leitung 41 angeordnet ist, bildet die stromab gelegene Anlegstalle und verhindert tatsächlich eine stromauf gerichtete Strömung des Strömungsmittels zur Stelle B.

Die verringerte Ausströmung aus der Leitung 48 erhöht die Strömung aus der Leitung 41 und es 'srltt mehr Strömung in die Kuppe 32, welche den Wirbel V verstärkt und den Druck im Wechselwirkungsbereich 17 und den Sveuerdüsen 15 und 16 erhöht. Dieser Wirbel drückt den Leistungsstrahl gegen die Wand

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. Bel der Ausbildung dar Leitungen kO und kl sind die Winkel 0 und Θ, Figur 1, kritisch, dajbei Vergrößerung des Winkele θ der Druck an der Anlegstelle an der Wand kk ansteigt, so daß bevorzugt wird« daß der Winkel θ 90 oder mehr beträgt. Der Winkel 0, welcher zwischen den Seitenwänden 26 und k5 gebildet wird, soll klein genug sein, so daß vorzugsweise eine Divergenz in Strcmungsrlchtung zwischen den Seitenwänden 42, kj bzw. kk_t k5 besteht. Eine Divergenz der Seitenwände der Leitungen, wie oben erwähnt, vermindert die Möglichkeit von Schwingungen in der Leitung durch plötzliche Diskontinuitäten zwischen dem Einlaßende und Auslaßende der Belüftungsleitungen» welche Schwingungen erzeugen.

Aus der vorangehenden Beschreibung der Wirkungsweise kann der Fachmann entnehmen» daß vom System 10 ein maximaler Druck erzeugt wird, wenn eine maximale Belastung auf die Auslaßleitung ausgeübt wird, und daß -sine maximale Strömung sich ergibt, wenn die Gegenbelastung der Ausiaßleitung minimal ist. Wie in der Zeichnung dargestellt, sind die Seitenwandabschnitte 25a und ?.6a vor. den Seltenwandaaschnitten 23 und 26 zurückversetzt. Eine derartige Rückversefczung wird bevorzugt, da die Möglichkeit von unerwünschten Schwingungen des Systems 10 minimal gemacht wird uad die au3 den Leitungen kO und hi austretende Strömungsmenge vermindert wirdc Zusätzlich sind die Leitungen kO und hl mit divergierenden Seitenwänden h2, 43, kk bzwο k5 verschon, um eine Widerstandsanpassung zwischen der

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Belastung 50 und dem Strömungsmittelverstärker 13 au bewirken.

Wenn die Leitung 48 veiter eingeengt wird, tritt mehr Strömung aus der Leitung 41 und um den Soheltel 32 und auβ der Leitung 40. Somit wird der Wirbel ^V₅ nicht sehr verstärkt und es erfolgt lediglieh ein geringer Druckanstieg im Weehselwirkungsbereioh I7 und den Steuerdüsen 15 und 16. Dies ist ein Vorteil, wenn die Steuerdüsen 15 und 16 mit dem Ausgang von anderen logischen Strömungsmittelelementen verbunden sind und es ist erwünscht, daß die Belastung der Auelaßleitungen des Strömungsmittelverstärkers 10 die angeschlossenen logischen Strömungsmitteleinheiten nicht beeinflußt.

In bezug auf die Widerstandsanpassung im allgemeinen ist es dem Fachmann bekannt, daß beim Auftreffen einer bewegten StrÖmungsmittelsäule auf eine plötzliche Diskontinuität im System eine reflektierte Welle erzeugt wird, welche über die Längserstreckung der Strömungsmittelaäule als sinusförmige Schwingungswelle wandert. Bine plötzliche Diskontinuität kann beispielsweise die Form eines verhältnismäßig plötzlichen Wechsels der Strömungerichtung, beispielsweise eine rechtwinklige Abbiegung zwischen einer Durchführung und einer Leitung oder einem Rohr, oder eines plötzlichen Druckwechsels zwischen dem Strömungsmittel in der Leitung oder dem Rohr und einem Druck des Bereiches, in welchen das Strömungsmittel aus-

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tritt, einnehmenο Eine* plötzliche Diskontinuität in einem reinen Strömungsmittelsystem reflektiert «Ine Stoßwelle, welche Schwingungen in dem in der Leitung, oder Durchführung strömenden Strömungsmittel in der gleichen Weise erzeugt, wie eine Pfeifenorgel stehende Wellen in den Luftsäulen jeder Pfeife erzeugt, d.h., es werden Knoten oder Wellenbäuche von der plötzlichen Diskontinuität, erzeugt, welche Grund- und Oberschwingungen in den Luftsäulen erzeugen· Wie dem Fachmann bekannt ist, sind durch plötzliche Diskontinuitäten erzeugte schwingende Stoßwellen allgemein in.reinen Strömungsmittelsystemen unerwünscht, da sie einen hohen Rauschpegel erzeugen und eine unerwünschte Schwingung der Einheit bewirken. Indem eine divergierende Leitung für die Ausläßströmung aus dem System 10 vorgesehen wird, wird ein verhältnismäßig glatter Übergang zwischen dem Strömungsmitteldruck im System und dem Umgebungsdruck des austretenden Strömungsmittel erzeugt. Dadurch wird der Widerstand der Umgebungsdruekbedingungen und der Widerstand des Auslesses aus dem System 10 in gewisser Weise durch die Divergenz der Leitungen 40 und hl angepaßt und die Möglichkeit von unerwünschter Schwingung im System 10 entsprechend vermindert«

Die Eingänge in die Leitungen kO und *t1 sind zwar in der Zeichnung stromab des Scheitels 32 dargestellt, die Eingänge

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können anstatt dessen jedoch auch stromauf des Scheitels 32 angeordnet werden, solange sie stromab der Anlegstellen B und B₁ verbleiben. Wenn die Eingänge stromauf der Anlegstellen B und B₁ angeordnet sind, dann tritt Strömung in das Niederdruck» Ablösungegebiet direkt aus den Leitungen kO oder 41 ein und es entsteht Instabilität. Die Anordnung der Eingänge der Leitungen 4o und kl ist hauptsächlich durch die an der Anlegstelle B vorbestimmte Geschwindigkeit der Leistungsströmung festgelegt. Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, ist es wichtig, daß die Anlegstelle D Strömungsmittel mit einer Geschwindigkeit empfängt, welche groß genug ist, gagen den Druck stromab der Stelle D abzudichten.

Die Lage des Scheitels 32 in bezug auf die Mündung der Leistungsdüse 14 wird ebenfalls durch die Geschwindigkeit des auf die Kuppe 32 auftreffenden Strömungsmittel bestimmt. Eine optimale Abdichtung ergibt eich;, wenn die Kuppe 32 in dem Teil der Wietungeströmung mit hoher Geschwindigkeit angeordnet wird.

Ss ist zwar nur ein Ausführungebeispiel der Erfindung dargestellt worden, es ist jedoch klar, daß Abänderungen von Einzelheiten der Bauweise innerhalb des Rahmens der Erfindung möglich sind»

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Claims (2)

1. I ν» ί, \J *t \J «J

   Patentanspruch»

   Reines Strömungsaittelsystem, gekennzeichnet durch eine WechselwUrkungakammer aur Aufnahme und Einschließung von Strömungsmittel·trömung, einer Leistungsdüse »um Ausstoßen einer Leistungsströmung in ein Ende der Kammer, eine Steuerdüae «um Ausstoßen einer Steuerströmung in Wechselwirkung mit der Lei«tungeströmung, um einen verstärkten Richtungswechsel derselben au bewirken, mehrere stromab der Weoheelwirkungekameer angeordnete Durchführungen zur Aufnahme von Ströraungsmittelströmung aus derselben, einen im wesentlichen keilförmigen Strömungsteiler, welcher zwischen den Durchführungen zur Aufspaltung der Strömung in die genannten Durchführungen angeordnet ist, eine Leitung, welche eich seitlich aus mindestens einer der Durchführungen stromab des Scheitels des Strömungsteilere erstreckt und mit einer vorgegebenen Strömungsmittelumgebung kommuniziert.
2. 2. Reines Strömungsmittelsystem, gekennzeichnet durch eine Wechselwirkungekaramer zur Aufnahme und Einschließung einer Strömungsmittelströraung, eine Leistungsdüse zum Ausstoßen einer Leistungsströmung in ein Ende der Kammer, eine Steuerdüse zum Ausstoßen einer Steueretrömung in Wechselwirkung

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   mit der Leistungeströmung, um einen verstärkten Richtungswechsel derselben zu bewirken, mehrere stromab der Wechsel-Wirkungskammer angeordnete Durchführungen zur Aufnahme von Strömungsniltteletröniung aus derselben, einen im wesentlichen keilförmigen Strömungsteiler, welcher zwischen den genannten Durchführungen zur Aufspaltung der Strömung in die genannten Durchführungen angeordnet ist, eine ^Leitung, weloho sich seit» lieh aus mindestens einer der Durchführungen stromab des Scheitele des Strömungsteilers erstreckt und mit einer vorgegebenen Strömungsmittelumgebung kommuniziert, wobei die Leitung zwei gegenüberliegende Seitenwände aufweist, welche mit dem Abstand der leitung von einer der genannten Durchführungen divergieren.

   3» Reines Strömungemittelsystem, gekennzeichnet durch eine

   Wechselwirkungskammer zur Aufnahme und Einschließung von Strömungsmittel in derselben, eine Leistungsdüse zum Ausstoßen einer ^Leistungsströmung in ein Ende der Kammer, eine Steuerdüse zum Ausstoßen einer Steuerströmung in Wechselwirkung mit der Leistungsströmung, um einen verstärkten Richtungswechsel derselben zu bewirken, zwei stromab der Wechselwirkungskammer angeordnete Durchführungen zur Aufnahme von Strömungsmittel aus derselben, eine Leitung, welche sich aus jeder der Durchführungen stromab des Wechselwirkungsbereiches zwischen der Steuer- und Leistungeströmung erstreckt,

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   wobei jede Leitung mit einer vorgegebenen StrSmungsraittelumgebung kommuniziert und zwei gegenüberliegende Seitenwände aufweist, welche mit dem Abstand jeder Leitung von jeder durchführung divergieren»

   4ο Reines Strömungemltteleystem, gekennzeichnet durch eine Wechselwirkungskammer zur Aufnahme und Einschließung von Strömungsmittelströmung in derselben, weiche von zwei divergierenden Seitanwänden und ISndwänden gebildet wird, eine Leistungsdüse, welche mit dar Endwandtmg kommuniziert, um eine Leistungsetrömung aus derselben auszustoßen, mindestens ein© Steuerdüs®, welcho mit einer der Seitenwände kommuniziert _s um eine Steuerströßiung in Wechselwirkung mit der Leistungsströmung auszustoßen, um eine Ablenkung derselben in der WechselwlifcuigijkaiEiiier su bewirken, einen im wesentlichen V-förmigen Teiler, reicher stromab der Leistungsdu.se angeordnet ist und dive/^gierende Ränder aufweist, welche zwischen den Sßiteiiwänden angeordnet sind, wobei jede sich aus dör "Kamnisr erstreckende Seitenwand mindestens zwoi getx'eante Abschnitt© aufvreist, die mit einer vorgegebenen Strömungs3iittelurngob*mg kinua-,inizieren, und wobei der Abstand zwischen den Rändern de3 Teilers und dem stromab gelegenen Abschritt jader Seitenwand g 'ößer ist als der Abstand zwischen den Rändex'n des Tellers ua.d -iinein stromauf gelegenen Abschnitt doi- Seitenwand.

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   5· Reines Strömungsmittelsystem nach "nspruch k_t dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen V-förmige Leitung zwischen den Seitenwandabschnltten ausgebildet ist, welche Leitung divergiert, um mit der vorgegebenen Strömungsmittel* Umgebung zu kommunizieren·

   6« Reines Strömungsmittelsystem nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler einen abgerundeten Scheitel aufweist, welcher so angeordnet ist, daß der Strömungsmittel· strahl aus der Leistungsdüse auf ihn auftrifft.

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