DE1523454A1 - Strahlverstaerker - Google Patents

Description

dr. K. R. EIKENBERG dipl.-chem. W. RÜCKER DipK-Ing. S. LEINE _PAtentanwälte 1523454

Patentanwälte Dr. Eikenberg*Rüder,3 Hannover, Am KIagesmarkr 10/11 . 3 HANNOVER, AM KLAGESMARKT 1O-11

7. August 1964

TELEFON 1 24 O2 UND 1 24

BOWLES ENGIKEERING CORPORATION

KABELi BIPAT HANNOVER Unter· Zeichen ι

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Strahlverstärker

Die Erfindung "bezieilt sich auf ein reines, mit einem Pluidum arbeitendes Verstärkersystem und insbesondere auf eine Lesevorrichtung, die zusammen mit einem Vortexverstärker verwandt wird. In der Fluidumsverstärkertechnik sind Vortexverstärker entwickelt worden, die Tangential- oder Umfangsgeschwindigkeitskomponenten eines Fluidumsausgangssignala-oder eines Steuersignals, welches dem Vortexverstärker zugeführt wird, verstärken. Wie in der belgischen Patentschrift 614 978 "beschrieben, besteht ein Vortexverstärker in seiner einfachsten Ausführungsform aus einer im wesentlichen zylindrischen Kammer und zwei Stirnplatten, die die Kammer verschließen. Eine Auslaßöffnung ist in einer der Stirnplatten angeordnet, und deren Mittelpunkt liegt konzentrisch zur Symmetrieachse der Kammer. Da die Auslaßöffnung einen Durchmesser hat, der beträchlich kleiner ist als der Durchmesser der zylindrischen Vortexkammer, wird die Umfangsgeschwindigkeitskomponente des rotierenden Stromes in der zylindrischen

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Kammer verstärkt, wenn dieser durch die Aualaßöffriung hindurchfließt. Somit wird bei einem Fluidumseingangs- oder Steuersignal, das der zylindrischen Kammer zugeführt wird, die Umfangegeschwindigkeitskomponente durch den Vortexverslärker verstärkt.

Wenn zwei oder mehr FluidumsSteuersignale in gleicher Richtung einer Seite der zylindrischen Kammer zugeführt werden, hängt die Rotationsrichtung des Stromes in der zylindrischen Kammer von den relativen Größen der Eingangssignale ab und damit die Richtung und Größe des rotierenden Stromes in der Vortexkammer, und der Rotationsetrom, der aus der Auslaßöffnung austritt, ist eine Funktion der Differenz in den Größen der beiden oder mehrerer Fluidumseingangssignale, die der Vortexkammer zugeführt werden.

Aus diesem Grund wurde es notwendig, ein System zu schaffen, welches den Fluidumsausgang, der aus der Austrittsöffnung des Vortexverstärkers austritt, abliest, um eine Anzeige dafür zu erhalten, wie groß Größe und Richtung der resultierenden Amplitude der Steuerfluidumseingänge, die der Vortexkammer zugeführt werden, sind. Da der Vortexverstärker keine beweglichen mechanischen Teile für seinen Betrieb benötigt, wäre es vorteilhaft, wenn auch die Lesevorrichtung in ähnlicher Weise für ihren Betrieb ohne bewegliche mechanische Teile auskäme. Weiterhin wäre es aus Raumersparnisgründen vorteilhaft, wenn die Lesevorrichtung direkt mit dem Vortexverstärker vereinigt werden könnte, so daß die gesamte Einheit, bestehend aus Vortexverstärker und Lesevorrichtung, ein kompaktes und relativ kleines Gebilde würde.

Die vorliegende Erfindung baiweckt daher die Schaffung eines

Lesesystems zur Verwendung mit einem Vortexverstärker, das keine

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beweglichen mechanischen Teile für den Betrieb erfordert.

Genauer gesagt beeweckt die vorliegende Erfindung die Schaffung einer nur durch ein Fluidum betriebene Lesevorrichtung, die direkt an die Auslaßöffnung des Vortexverstärkers angesetzt werden kann und so die Richtung und die Winkelgeschwindigkeit des Pluidums abliest, das aus der Auslaßöffnung austritt.

Bin weiteres Merkmal der Erfindung bezieht sich auf eine Leeevorrichtung zur Feststellung des Rotationsstromes eines Vortexverstärkere, die im wesentlichen unempfindlich gegen Beschleunigungskräfte in einer Ebene ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Schaffung einer durch ein Fluidum betriebenen Lesevorrichtung zur Umwandlung eines Rotationsstromes, der zugeführt wird, in einen linearen Ausgangsstrom, wobei die Größe des linearen Ausgangsstromes eine Punktion der Winkelgeschwindigkeit und der Rotationsrichtung des der Lesevorrichtung zugeführten Pluidums ist. Die Lesevorrichtung ist im wesentlichen unempfindlich für Beschleunigungskräfte in einer Ebene.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Schaffung einer Lesevorrichtung zur Peststellung der Winkelgeschwindigkeit und der Rotationsrichtung des Pluidums, welches aus dem Vortexverstärker austritt und die mit dem Vortexverstärker derart verbunden ist, daß das entstehende System im wesentlichen unempfindlich für Beschleunigungskräfte ist, die in Richtungen auftreten, die im wesentlichen parallel zur Ebene des Rotationsstromes des Vortexverstärkers verlaufen.

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Nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Stirnplatte, die das eine Ende der Vortexkammer des Ver-■tärkers verschließt, die biiher mit einer konzentrischen Auelaßöffnung für den Durchtritt des Rotationsstromes aus der zylindrischen Verstärkerkammer versehen war, durch Anordnung einer Auslaßdüse abgeändert, wobei die Symmetrieachse der Düse exzentrisch zur Symmetrieachse der Stirnplatte und der Vortexkammer liegt. Sie Diis enöf fnung ist die Auslaßdüse für die Lesevorrichtung, die mit der Stirnplatte verbunden ist, und die wenigstens zwei Auslaßkanäle enthält, die mit der Düse über eine Kammer in Verbindung stehen, wobei die Kammer den diffusen, im wesentlichen * linearen Strom empfängt, der sich durch den Austritt des Fluidums über die Düse aus der Vortexkammer ergibt. Die Lesevorrichtung kann im wesentlichen als ein Analog- oder Proportionalfluidumsverstärker angesehen werden, dessen übliche Steuerdüsen entfernt oder blockiert sind. Der Rotationsstrom in der Vortexkammer wird durch die Lesevorrichtung in einen im wesentlichen linearen Strom verwandelt und der Anteil des linearen Stromes, der aus den Auslaßkanälen der Lesevorrichtung austritt,.ist eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit und der Rotationsrichtung des Stromes in dem Verstärker.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schlägt die Verwendung mehrerer durch Fluiden betriebene Lesevorrichtungen vor, die mit der Stirnplatte des Verstärkers außerhalb des Mittelpunktes d. h. der Symmetrieachse der Kammer verbunden sind. Die Ausgangsöffnungen der beiden Vorrichtungen sind derart miteinander gekoppelt, daß die Größe des Ausgangssignals,

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das aus der kombinierten Vorrichtung austritt, im wesentlichen den doppelten Wert von jenem, das von einer Vorrichtung erzeugt wird, besitzt. Das gesamte System ist im wesentlichen unempfindlich für Beschleunigungskräfte, die im wesentlichen parallel zur Ebene der Stirnplatte oder des Rotationsstromes der Vortexkammer wirken.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele beschreibt, in der sich anschließenden Beschreibung erläutert.

Es zeigen:

Pig. 1 einen Grundriß eines Vortexverstärkers, dessen

Lesevorrichtung von der Stirnplatte abgenommen ist,

Fig. 2 einen Grundriß einer durch ein Fluidum betriebenen Lesevorrichtung, die mit der Stirnplatte des Vortexverstärkers verbunden ist,

Fig. 3 einen Schnitt auf der Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 einen Fluidumsverstärker, der von einer Lesevorrichtung, die mit einem Vortexverstärker verbunden ist, gesteuert wird,

Fig. 5 einen Grundriß eines Vortexverstärkers, dessen Auslaßkammer dadurch abgeändert ist, daß sie sich von der Stirnplatte erstreckt, die das eine Ende der Vortexkammer des Verstärkers versehließt,

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. Γ-

Pig. 6 einen Teilquerschnitt auf der Linie 6-6 der Pig. 5,

Pig. 7 eine Draufsicht auf einen Vortexverstärker mit zwei durch ein Pluidum betriebener Lesevorrichtungen, die an der Stirnplatte des Vortexverstärkers befestigt sind, wobei die Auslaßkanäle der Leaevorrichtungen so miteinander verbunden sind, daß das System im wesentlichen unempfindlich gegen Beachleunigungakräfte ist, die parallel zur Horizontalebene der Stirnplatte wirken,

Pig. 8 eine Seitenansicht dea Systems nach Fig. 7,

Pig. 9 die Kopplung der Ausgänge von zwei Lesevorrichtungen mit den Steuerdüsen eines reinen Pluidumsverstärkers und

Pig. 10 zwei Paare von Leaevorrichtungen, die ao geschaltet sind, daß sie Ausgangssignale eines rotierenden Pluidums empfangen, die von beiden Enden eines Vortexverstärkera abgegeben werden und die Fluidumssignale als Eingänge einem summierenden Verstärker, der nur durch ein Pluidum betrieben wird, zuführen.

In den Figuren 1 und 3 der Zeichnung ist ein Vortexveratärker 10 dargestellt. Zum Zwecke der Erläuterung und der Darstellung der Prinzipien der Erfindung kann ea sich dabei um einen üblichen Vortexverstärker handeln, wie er beispielsweise in der belgischen

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Patentschrift 614 978 beschrieben ist, oder der Verstärker 10 kann tin Differential-Vortexverstärker sein. Zum Zwecke der Beschreibung der vorliegenden Erfindung soll der Vortexveratärker 10 ein Diffeantial-Vortexverstärker sein, bei dem die beiden Rohre 12 und 13 ao angeordnet sind, daß sie entgegengesetzt gerichtete Fluidumseingangssignale in die im wesentlichen zylindrische Tortexkammer 16 schicken. Die beiden Rohre 12 und empfangen diese Steuersignale von einer nicht dargestellten Quelle.

Aus Fig. 3 ist besonders au erkennen, daß die Vortexkammer 16 durch flache, kreisförmige Stirnplatten 18, 19 verschlossen ist, die mit den Rändern der Kammer 16 z. B. durch Maschinenschrauben 20, Klebstoff oder andere geeignete Verbindungsmittel verbunden sind. Eine düsenförmige Ausbildung ist in der Stirnplatte 18 angeordnet, und stellt eine Auslaßdüse 21 dar, durch die Fluidum aus der Vortexkammer 16 austreten kann. Die Düse wird durch die konvergierenden Wände 21a und 21b, wie in Fig. gezeigt, gebildet, sowie durch die parallelen Wände 21c und 21d, welch letztere im wesentlichen senkrecht zu den geneigten Ebenen verlaufen, die durch die konvergierenden beitenwände 21a und 21b gebildet werden. Das Auslaßende der Düse 21 hat, wie Fig. 1 zeigt, rechteckige Gestalt. Die Seitenwände 21a und 21b verlaufen im wesentlichen parallel zu Linien, die radial von der Symmetrieachse des Vortexverstärkers 10 gezeichnet sind, wobei die Symmetrieachse durch die Mittellinie CL in Fig. 3 wiedergegeben ist. Der geometrische Mittelpunkt der rechteckigen Öffnung der Düse 21 liegt

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ein kureee Stück von der Symmetrieachse der Vorterkammer 16 entfernt. Die Düse 21 dient auch als Eingängedüse für die durch ein Fluidum allein betriebene Lesevorrichtung 23» die mit der Stirnplatte 18 des Verstärkers durch Maschinenschrauben, Klebstoff oder dergl. befestigt ist.

Sie Lesevorrichtung 23 umfaßt eine Aufnahmekammer 24 für das aus der Düse 21 austretende Fluidum, und fünf Kanäle 25, 26, 27» 28'und 29 münden stromabwärts in die Kammer 24 ein. Die Kanäle 25₉ 26, 27, 28 und 29 sind in der mittleren Platte 31 gebildet, die zwischen zwei Seitenplatten 32 und 33, die mit der Mittelplatte dicht verbunden sind, eingeschlossen. Die Lesevorrichtung 23 ist im Grunde genommen ein reiner Fluidumsverstärker des Proportionaltyps, dessen Steuerdüsen entfernt oder verschlossen sind, und in dem die Wände der Leitungen 25 und 29 ein ausreichendes Stück von der Düsenöffnung 21 zurückgesetzt sind, so daß keine Tendenz besteht, daß das aus der Düse 21 austretende Fluidum an irgendeiner der Wände, die die Leitungen 25 und 29 begrenzen, haften bleibt. Außerdem geben die Leitungen 25 und 29 Fluidum an die Atmosphäre oder an einen Umgebungsdruck ab, so daß die Drücke auf den Seitenwänden der Leitungen 25 und 29 ausgeglichen sind und im wesentlichen auf Atmosphärendruckwerte verringert sind.

Wie oben erwähnt, liegt der Mittelpunkt der durch die Seitenwände 21a, 21b, 21c und 21d gebildeten Düse 21 auf der Stirnplatte 19 exzentrisch zur Symmetrieachse CL der Vortexkammer 16,

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während die Platte 18, die Seitenwände 21a und 21b im wesentlichen parallel zu den Radiallinien verlaufen, die von der Symmetrieachse OL der Stirnplatte 18 gezogen werden können.

Da die Richtung und Winkelgeschwindigkeit des in der Vortexkammer 16 rotierenden Pluidums eine Funktion der resultierenden Größe der Pluidumssignale ist, die aus den Eingangsrohren 12 und 13 austreten. Palls der Mittelpunkt der Düse 21 konzentrisch zur Symmetrieachse CL der Vortexkammer 16 liegt, ist der durch die Düse stattfindende Strom im wesentlichen ein rotierender Strom, da der Rotationsmittelpunkt des Pluidums in der Kammer 16 konzentrisch zur Mitte der Düsenöffnung liegt.

angeordnet ist Wenn jedoch die Düse 21, wie in Pig. 1 gezeigt/und angenommen der Strom des Pluidums in der Vortexkammer 1ό erfolgt in Uhrzeigerrichtung unter Zugrundelegung der Pig. 1, trifft das rotierende Pluidum gegen die Seitenwand 21a und wird durch die schräge Seitenwand 21b als diffuser, aber im wesentlichen linearer Strom durch die Düse 21 hindurchgedrückt. Die Vektoren A geben die allgemeine Strömungsrichtung aus der Düse 21 an. ■ Die Winkel θ zwischen der Horizontalebene der Stirnplatte 18 und den Vektoren A sind normalerweise und vorzugsweise spitze Winkel.

Wenn umgekehrt der Vortexstrom in der Kammer 16 im Gegenuhrzeigersinn rotiert, trifft das Pluidum gegen die Seitenwand 21b der Düse 21 und wird durch die geneigte Seitenwand 21a durch I die Düse 21 in einer Richtung hindurchgedrückt, die durch die Vektoren B mit spitzen Winkeln Θ' angegeben ist. Die Winkel β¹ >

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werden bestimmt durch die Richtung der Vektoren B und der Horizontalebene der Platte 18. Die Austrittsrichtung dee Pluiduma aus der Düse 21 wird somit bestimmt von der Rotationsrichtung des Fluidums in der Vortexkammer 16.

Da außerdem die Größe der Öffnung der Düse 21 beträchtlich kleiner ist als der Durchmesser der Vortexkammer 16 und da die Düse 21 nur ein kurzes Stück von der Symmetrieachse OL der Vortexkammer 16 abgelegen ist, wird die Umfangsrotationskomponente des Stromes aus der Kammer 16, wenn sie aus der Düse 21 austritt, in der Geschwindigkeit verstärkt. Es ist also aus Fig. 2 der Zeichnung zu ersehen, daß die Auslaßleitung 34 der Vorrichtung einen größeren Anteil oder alles des im. wesentlichen linearen Plüidumsströmes empfängt, der aus der Düse 21 austritt, wenn der Strom in der Kammer 16 im Gegenuhrzeigersinn rotiert. Im umgekehrten Fall empfängt die Auaiaßleitung 23 einen größeren Anteil oder alles des im wesentlichen linearen, aus der Düse 21 austiebenden Stromes, wenn der Strom in der Vortexkammer 16 in Uhrzeigerrichtung rotiert.

Die Menge des Fluidums, die von der Auslaßleitung 34 aufgenommen wird, hängt in erster Linie von der Menge des Fluidumsstromes, der diffus die Auslaßdüse verläßt, ab. Der Anteil oder die Masse des diffusen Stromes ist eine Funktion der Rotationswinkelgeschwindigkeit, die dem Fluidum in der Kammer 16 erteilt worden ist, als auch der Größe der Düsenöffnung, was weiter unten ausführlich besprochen werden wird.

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Aus Fig· 3 geht hervor, daß, wenn das Fluidum aus der Düe· 21 austritt, es dazu neigt, sich fächerförmig zu verbreitern oder diffus in die Kammer 24 einzuströmen und in die ver- «chiedenen Kanäle einzutreten, die mit der Kammer in Verbindung stehen· Die Breite der Platte 18 bestimmt die Länge der Düse 21, und diese Länge ist im gewissen Sinne kritisch, denn wenn die Düse mit Bezug auf die Breite der öffnung zu lang ist, wird das aus der Düsenöffnung austretende Fluidum nicht ausreichend diffus oder verbreitert und folglich ist das Strömungsmuster in der Kammer 24 im wesentlichen das eines eingeengten Stromes, der lediglich in die Auslaßleitung 27 eintritt, falls diese Leitung mit der Düse 21 fluchtet. Unter diesen Bedingungen würden die Auslaßleitungen 33 und 34, wenn überhaupt, nur einen sehr kleinen Anteil des Fluidums der Düse 21 empfangen. Die entgegengesetzte extreme Bedingung tritt ein, wenn die Länge der Düse relativ zur Breite sehr kurz ist, so daß der Fluidumsstrom,der aus der Düse 21 austritt, in die Kammer 24 gesprüht wird und sich von der Düsenöffnung unter erheblichen Winkeln bezogen auf die Symmetrieachse der Kammer 24 verteilt. Daraus resultiert ein Ausgangssignal kleiner Amplitude an den Ausgangsleitungen 33 und 34, und es wäre nur ein sehr geringer, oder überhaupt kein Differentialdruck- oder strom zwischen den Leitungen 33 und 34 vorhanden. Unter diesen Bedingungen gäben die Fluidumsausgänge an den Leitungen 33 und 34 keine richtige Anzeige hinsichtlich

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Winkelgeachwindigkeit oder Strb'mungarichtung in der Kammer 16. Aua dieaem Grunde muß ein richtigea Verhältnia zwischen der Länge und der Breite der Düae atfrechterhalten werden, damit die gewünachte Diffusion dea Stromea in der Kammer 24 auftritt. Die Ablenkung dea Strahlea aua der Düae 21 wird beatimmt durch die axialen und tangentialen G-eachwindigkeitakomponenten dea rotierenden Stromea in der Vortex-Kammer. Die Axialgeachwindigkeitakomponente hängt ab von der axialen Strömungageachwindigkeit durch die Vortexkammer, die ihreraeita wieder durch den Druck dea Fluidums, mit dem ea dem Veratärker zugeführt wird, beatimmt wird. Die Tangentialgeschwindigkeitakomponente wird beatimmt durch daa Verhältnia der Radien der Vortexkammer und der Düae 21. Der Bereich der Eingangssignal läßt aich durch Veränderung dea Druckea dea Fluiduma, welchea dem Vortexveratärker zugeführt wird, variieren.

•Für die meiaten Anwendungsfälle aollte daa optimale Strömungamuater in der Kammer 24 in ausreichendem Maße beachränkt aein, ao daß für eine beatimmte minimale Winkelgeachwindigkeit in einer Richtung· in der Vortexkammer 16 die Auagangaleitung 28 im weaentlichen daa geaamte Fluidum aufnimmt , daa aua der Düae 21 auatritt. Irgendwelche Randteile der Strömung, die sich aua der Diffuaion ergibt, sollten in die Kanäle 27 und 29 eintreten und von der Vorrichtung 23 wegführen, ohne ein Signal in dem Kanal 26 zu erzeugen. Im umgekehrten Fall aollte bei einer be~

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stimmten minimalen Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Stromes in entgegengesetzter Richtung der Auegangakanal 26 im weaentlichen den gesamten Strom, der aus der Düse 21 austritt, empfangen, während Strömungsrandteile von den Kanälen 25 bzw. 27 aufgenommen werden und aus der Vorrichtung 23 austreten, ohne dafl ale in den Kanal 28 eintreten.

Pur ein im wesentlichen lineares Strömungemuster in der Kammer 24 bei optimaler Diffusion, wie oben beschrieben, und für beträchtliche Rotationsgeschwindigkeitsbereiche beträgt die Tiefe D, Pig. 3, der Düsenöffnung vorzugsweise ungefähr das Ein- bis Anderthalbfache der Breite W, wobei der 'Eintritt zu den Auslaßkanälen im wesentlichen um die sechs- bis zehnfache Breite eines Aualaßkanales stromabwärts von der Düaenöffnung liegt. Indessen wird ein Fachmann in der Lage sein, die Düse 21 und die Aualaßkanäle 26, 27 und 28 richtig zu konstruieren, so daß für einen bestimmten Winkelgeschwindigkeitsbereich des Stromes in der Kammer 16 die Diffusion des Pluiduma in der Kammer 24 eintritt und ein Differentialausgangssignal in den Ausgangskanälen erzeugt.

Die Vorrichtung 23 kann mit einem Grenzachichteneffekt arbeiten, wobei die Kanäle 25 und 29 weggelassen aind und die Kammer 24 mit geneigten Seitenwänden versehen ist, die die Kanäle 26 und 28 mit den Seitenwänden 21a bzw. 21b verbindet, so daß der Grenzachichteneffekt auf diesen Seitenwänden erzeugt wird, so daß das Pluidum gegen die eine oder die andere Seiten-

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wand gedrückt wird und aus dem entsprechenden Ausgangekanal der Leeerorrichtung 23 ausströmt. Bei einem solchen System könnte der Kanal 27 wegfallen, da das gesamte Pluidua entweder in den Ausgangskanal 27 oder 26 eintritt, was von der Rotationsrichtung des Pluidums in der Kammer 16 abhängt.

In 71g. 4 ist gezeigt, daß die Ausgangsleitungen 33 und 34 an die Steuerdüsen eines weiteren reinen Strahlverstärkers, der mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnetist, angeschlossen werden können, um die Verlagerung des Arbeitsstrahles, der aus der Düse 37 austritt, in die Auslaßkanäle 38 oder 39 zu bewirken. Die Auslaßkanäle 38 und 39 können mit stufenförmig aufeinanderfolgend angeordneten Verstärkern oder mit einer Vorrichtung versehen sein, die das Fluidum für eine Arbeitsweise oder eine Steuerung ausnutzt und eine optische Anzeige erzeugt, aus der Größe und Richtung das in dem Vortexverstärker 10 resultierenden. Vortexstrimes hervorgehen. Der Verstärker 36 kann entweder ein analoger Verstärker sein in der Art eines reinen Pluidumsverstärkers, in dem die Verlagerung des Arbeitsstrahles in der Wechselwirkungskammer des Verstärkers proportional dem zugeführten Steuersignal ist oder der Verstärker 36 kann so konstruiert sein, daß er mit dem Grenzschichteneffekt arbeitet, so daß der Arbeitsstrahl zwischen den Ausgangskanälen 38, 39 in Abhängigkeit von dem, von dem Verstärker 36 der lesevorrichtung 23 empfangenen Steuersignal hin- und herklappt.

Die Figuren 5 und 6 der beiliegenden Zeichnungen zeigen

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eine abgewandelte Form eines Vortexverstärkers 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungaform ist die Stirnplatte 18 mit einer kreisförmigen Öffnung 42 versehen, durch die ein Fluidumsstrom aus der Vortexkammer 16 in eine Auslaßkammer 43 strömen kann. Der Durchmesser der Kammer 43 ist beträchtlich Heiner als der Durchmesser der Vortexkammer 16, so daß die Umfangsgeschwindigkeitskomponente des rotierenden Stromes in ihrer Geschwindigkeit vergrößert wird, wenn das Fluidum in die Kammer 43 einströmt. Eine flache, runde Platte 44 deckt das untere Ende der Kammer 43 ab und ist mit wenigstens einer Düsenöffnung versehen, obwohl in der Zeichnung zwei Düsenöffnungen, die mit 45 und 46 bezeichnet sind, dargestellt sind. Irgendeine der Düsenöffnungen 45 oder 46 kann selbst als Austrittsöffnung für das in der Kammer 43 befindliche Pluidum benutzt werden. Da, wie aus Fig. 5 hervorgeht, der Durchmesser der Kammer 43 beträchtlich -Kleiner ist als der der Kammer 16, wird die tangentiale G-eschwindigkeitakomponente eines in Uhrzeigerrichtung rotierenden Stromes in der Kammer 16, wie durch den Pfeil E angedeutet, in seiner Geschwindigkeit erhöht werden und gegen die beitenwände 45a und 46a der Düsen 45 bzw. 46 strömen. Durch uie geneigten Seitenwände 45b und 46b der Platte 44 tritt der Strom, wie die Pfeile C andeuten, als-im wesentlichen linearer Strom aus den Düsen 45 und 46 aus. Findet der Strom im Gegenuhrzeigersinn, wie durch den Pfeil E angedeutet, in der Kammer 16 statt, trifft der Strom in der Kammer 44 gegen die

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Seitenwände, die die Düsen 45 und 46 bilden und tritt als im wesentlichen linearer Strom aus der Kammer 43 etwa in Eichtung der Pfeile D aus den Düsen aus.

Die Diffusion der aus den Düsen 45 und 46 austretenden Ströme ist eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit des in der Kammer 43 rotierenden Fluidums und auch eine Funktion der Konstruktion der Düse 21. Die Tiefe der Düse läßt sich auf die Breite beziehen» so daß sieh das gewünschte Diffusionsmuster für einen bestimmten Winkelgeschwindigkeitsbereich des Fluidums in der Kammer 16 ergibt. Die Winkel, die von den Pfeilen · 0 und D in der Horizontalebene der Stirnplatte 44 gebildet werden, sind im wesentlichen spitze Winkel, was von der Düsenkonstruktion und der Winkelgeschwindigkeit des Fluiduma in der Kammer 43 abhängt.

In den Figuren 7 und 8 sind zwei, durch ein Fluidum betriebene Lesevorrichtungen 50 und 51 gezeigt, die durch Schrauben, Klebstoff oder dergl. senkrecht zur Horizontalebene der Platte 44 befestigt sind, und zwar derart, daß sie Fluidum von der Düse 45 bzw. 46 empfangen, so daß die Ausgangsleitungen 52 und 53 im wesentlichen das gesamte Fluidum aufnehmen, welches aus den Düsen 45 und 46 in Richtung der Pfeile C austritt, während die leitungen 54 und 55 im wesentlichen das gesamte Fliidum aufnehmen, wenn die Düsen 45 und 46 Fluidum in Richtung der Pfeile D abgeben. Es ist einem Fachmann verständ-

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lieh, daß die Fluidumsanteile, die von den Ausgangaleitungen einer jeden Lesevorrichtung aufgenommen werden, von dem Diffuaionamuater der Ströme abhängen, die aua den Düsen der Kammer' 43 auatreten. Die Ausgangsleitungen 52 und 53 aind durch ein Verbindungastück 61 mit einer Leitung 62 verbunden, und die Auagangsleitungen 54· und 55 führen über ein Verbindungastück 58 ebenfalls in eine Leitung 63. Dadurch aind die in den Leitungen 62 und 63 ;jeweila vorhandenen Ausgangs signale die Summen der Fluidumssignale, die von den Ausgangaleitungen 52, 53 und 54» 55 aufgenommen werden. Daa Druck- oder strömungadifferential, welches in den Leitungen 62 und 63 vorhanden ist, sind mithin Punktionen der Richtung und der Winkelgeschwindigkeit des in der Kammer 43 rotierenden Stromes.

Die Verstärkung eines Vortexverstärkera nimmt zu in dem Maße wie die Differenz zwischen dem Durchmesser der Vortexkammer und der Auslaßkammer zunimmt und wie die Abstände zwischen den Mittelpunkten der Düsenöffnungen und der Symmetrieachse CL abnehmen. Für eine maximale Verstärkung müßten daher die Lesevorrichtungen 50 und 51 so nahe wie möglich nebeneinander angeordnet sein. Es wird aber für einen Fachmann verständlich sein, daß die Anzahl der Düsen, die in der Stirnplatte 44 angeordnet sind, gewählt werden kann, und die Düsen haben deshalb rechteckigen Querschnitt, weil die Lesevorrichtungen, die das Fluidum von den Düsen aufnehmen, rechteckig konstruiert sind. Die

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Düsen können auch rund, oval oder eine sonatige Form haben, wenn nur die Kammer aer Lesevorrichtung so ausgeführt ist, daß das Fluidum von den Düsen ohne stärkeres Auslecken zwischen der Düsenöffnung und der Kammer stattfindet.

Das in Figuren 7 und 8 der Zeichnung dargestellte Lesesystem ist im wesentlichen unempfindlich gegen Beschleunigungairäfte, die in Richtungen parallel zu jenen wirken, die durch die Bezugszeichen X und Y angedeutet sind. Zum Zwecke der Darstellung dieses Merkmals der Erfindung soll angenommen werden, daß der Strom in Uhrzeigerrichtung, wie durch den Pfeil E angedeutet, strömt, sodaß das Fluidum aus den Düsen 45 und 46 in Richtung von Vektoren C,in Fig. 5, abströmt und die Auslaßleitungen 52 und 53 im wesentlichen das gesamte Fludium empfangen, während in die Leitungen 54 und 55 im wesentlichen kein Fluidum eintritt.

Wenn Beschleunigungskräfte dem System in Richtung von links nach rechts unter Betrachtung von Fig. 7 parallel des Pfeiles X zugeführt werden, wird weniger Fluidum aus der Düse 45» Fig. 5, in Richtung des Pfeiles C austreten, sondern eine gleiche und entgegengesetzt gerichtete Fluidumsmenge wird in Richtung des Pfeiles 0 der Düse 46 austreten.. Auf diese Weise findet in der Verbindungsleitung 61, die die Düsen 45 und 46 verbindet, ein Druck- und Strömungsausgleich durch gleiche und entgegengesetzt gerichtete Strömungen aus den Düsen 45 und 46 statt. Das Fluidum, welches, falls überhaupt, in die Auslaß-

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leitungen 54 und 55 eintritt, wird während der Beschleunigung aufgrund der gleichen Vorgänge ausgeglichen d. h. es kann ein größerer Fluidumsstrom in Richtung, des Pfeiles D, Fig. 5» aus der Düse 45 stattfinden, aber dann erfolgt eine Verringerung durch eine gleiche und entgegengesetzt gerichtete Strömung in Richtung des Pfeiles D der Düse 46. Somit ist die Strömung und der Druck des Fluidums, der von dem Rohr 63 aufgenommen wird, nach der Beschleunigung des Systems der gleiche wie vor der Beschleunigung und die Differenzen zwischen den Ausgängen der Rohre 62 und 63 werden während der Beschleunigung des Systems konstant gehalten.

»Beschleunigungskrafte in Richtung Y parallel zur Horizontalebene der Platte 44 berühren die zwischen den Rohren 62 und 63 vorhandenen Differenzen, wie ohne weiteres ersichtlich, ebenfalls nicht.

Pig. 9 zeigt die Kupplung zweier Lesevorrichtungen 50 und 51 mit einem konventionellen, analogen Strahlverstärker 68, der nur durch ein Fluidum betrieben wird. Wie aus Fig. 9 hervorgeht, empfangen die Ausgangsleitungen 70 und 71 lineare Fluidumsströme von der Lesevorrichtung 51 und die Ausgangsleitungen 72 und 73 solche von der Lesevorrichtung 50. Die Rohre 70, 71, 72 und 73 sind an die Steuerdüsen'74, 75, 76 bzw. 77 des Verstärkers 68 angeschlossen. Fluiduzas3trahlen, die aus den Steuerdüsen 74 und76 austreten, verlagern den Arbeitsstrahl

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der Düse 78 in die Ausgangsleitung 82, wogegen Fluidumsstrahlen, die aus den Düsen 75 und 77 austreten, den Arbeitsstrahl in die Ausgangsleitung 81 ablenken. Die Ausgangsleitung 81 empfängt Pluidum deshalb, weil die Rohre 71 und 72 eine größere Fluidumsmenge empfangen als die Rohre 70 und 73.

Fig. 10 zeigt ein System mit zwei Paaren von Lesevorrichtungen 50, 51, '50' und 51', die Eingangssignale von Düsen wie beispielsweise der Düse 21, Fig. 1 und 3» empfangen, welche in gegenüberliegenden Stirnplatten eines Vortexverstäriers 10 gebildet sind, so daß die Rotationssignale des Fluidums aus beiden Enden des Verstärkers 10 austreten und in lineare Signale durch die Düsen der beiden Lesevorrichtungspaare umgewandelt werden. Die Ausgangssignale der Lesevorrichtungen werden reinen Strahlverstärkern 68 und 68' zugeführt, deren Ausgangsleitungen 81, 82 und 81' und 82' an die Steuerdüsen eines reinen Strahlverstärkers 86 angeschlossen sind. Die Kupplung zwischen den Lesevorrichtungspaaren und dem Verstärker 86 ist in Fig. 10 dargestellt, so daß die Ausgangs signale der Lesevorrichtungen,die in Richtung und Größe des rotierenden Stromes in dem Vortexverstärker 10 einander entsprechen, durch die Verstärker 68 und 68' verstärkt werden und als Steuersignal dem summierenden Verstärker 86 zur Verlagerung des Arbeitsstrahles, der aus der Arbeitsdüse 85 austritt, zugeführt werden, so daß sich ein Fluidumsausgangssignal in den Leitungen 90 und 91 ergjtt, das die Summe der Signale darstellt, welche durch jede Lesevorrichtung empfangen wird. Die FluidumBsignale, die aus den Rohren 90 und 91 austreten,

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können zum Betrieb oder zur Steuerung der Arbeitsweise anderer, mit einem Fluidum arbeitender Systeme benutzt werden, was für einen Fachmann ohne weiteres verständlich sein wird.

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Claims (12)

1. Ansprüche

   ί 1. JBtrahlverstärker, insbesondere Vortexverstärker, mit einer zylindrisehen Vortexkammer, die auf wenigstens einer Seite durch eine Platte verschlossen ist, die mit einer Auslaßöffnung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (21) so ausgebildet ist, daß der austretende Strahl des Fluidums diffus und unter einem Winkel zur Ebene der die Vortexkammer verschließenden Platte austritt, der von der Strömungsrichtung in der Kammer abhängt,J wobei das austretende Fluidum von einer Lesevorrichtung (23) aufgenommen wird, die mit Auslaßleitungen (25, 26, 27, 28 und 29) versehen ist.
2. 2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (21) in der Stirnwandplatte (18) im wesentlichen rechteckige Gestalt hat.
3. 3. Verstärker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (21) der Platte (18) durch zwei einander gegenüberliegende Seitenwände und zwei Stirnwände gebildet wird» von denen die Seitenwände im wesentlichen gerade durch die Stirnwand verlaufen.
4. 4. Verstärker nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (21) in der Platte (18) außermittig angeordnet ist.

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5. 5. Verstärker nach Anspruch 1 bia 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Vortexkammer verschließenden Wand (18) eine zentriache Öffnung (4-2) angeordnet ist, auf der eine Kammer (43) sitzt, in deren Bodenwand (44) Auatrittsöffnungen (45, 46) angeordnet sind.
6. 6. Verstärker nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Austrittsöffnung (21) bzw. (45 od. 46) in Verbindung stehende Lesevorrichtung (23) einen Raum (24) umfaßt, ,dessen eines Ende mit dem Austrittsende der Öffnung (21) in Verbindung steht, während die stromabwärts gelegene Wand wenigstens zwei getrennt zueinander liegende Auslaßleitungen enthält, in die das Fluidum ;je nach Rotationsrichtung des Vortexstromes eintritt.
7. 7. Verstärker nach Anspruch 1 bia6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der auf die konzentrische Öffnung (42) der Stirnwand (18) aufgesetzten Kammer bezogen auf den Durchmesser der Vortexkammer-(16) klein ist.
8. 8. Verstärker nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (21, 45, 46) mit Seitenwänden versehen sind, die in Richtung des austretenden Fluidums geneigt sind.

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9. 9. Verstärker nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide AustrittsÖffnungen (45, 46) mit einer Lesevorrichtung (50 bzw. 51) versehen sind, die zwei Ausgangsleitungen (52, 54) bzw. (53, 55) besitzt, die so miteinander verbunden sind, daß die je nach der Rotationsrichtung des Fluiduma in der Yortexkammer aus den beiden Austrittsöffnungen (45, 46) austretenden Ströme einer Ausgangsleitung (62 bzw. 63) vereint zugeführt werden.
10. 10. Verstärker nach Anspruch 1 bis 91 dadurch gekennzeichnet, daß beide Öffnungen der zylindrischen Vortexkammer (16) durch Stirnplatten (18, 19) mit AustrittsÖffnungen (21) bzw. zentrischen Öffnungen (42) und aufgesetzten Kammern (43) mit Austritts öffnungen (45 und 46) versehen sind, die ihrerseits an Lesevorrichtungen (23 bzw. 50, 51) angeschlossen sind.
11. 11. Verstärker nach Anspruch 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsleitungen (70, 71, 72 und 73) der Lesevorrichtungen (50, 51) mit den Steuerdüsen (74, 75» 76, 77) eines Strahlverstärkers (68) verbunden sind.
12. 12. Verstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (81, 82) des Strahlverstärkers (68) mit den Steuer-

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    düsen eines weiteren Strahlverstärkers (86) verbunden sind« 13· Verstärker nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet,

    daß die auf beiden Seiten der Stirnwandplatten der Vortexkammer angeordneten Lesevorrichtungen (50, 51) bzw. (50^f, 51') mit ihren Ausgängen mit den Steuerdüsen von Strahlverstärkern (68, 68·) verbunden sind, deren Ausgänge (81, 82) bzw. (81', 82¹) mit den Steuerdüsen eines weiteren StrahlVerstärkers (86) verbunden sind.

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