DE1523627A1 - Stroemungsgesteuerte Vorrichtung mit mehreren Einsatzmoeglichkeiten - Google Patents

Description

Sperry Rnnd Corporation The Sporry Rand Building 1290 Ave of the Americas New York IOOI9, B.I. USA

Strömungogesteuorte Vorrichtung mit mehreren Einautzmöglichkeiten

Die Erfindung betrifft strönrrunßogesteuerte logieche Vorrichtungen ohne bewegliche Teile und bozieht aich insbesondere auf eine strömungsgeoteuerte Vorrichtung, di· digitale Vorgänge mit grosoer Geschwindigkeit und Verstärkung ausfuhren kann.

Strömungagesteuerte Vorrichtungen» die keine beweglichen Teile mit Ausnahme des Strömungamodiums oolbst haben, sind allgemein bekannt. Sie wer— don ale ströraungsgesteuerte Vorrichtungen bezeichnet. Ein Beispiel dafür ist ein stromungsgesteuerter Verstärker, Diese Verstarker haben verschiedene Ausführungen, von denen insbesondere zwei in den Vordergrund getreten

sind, nämlich der BeweßungsnustauBchverstiirker und der Grenzschichtsteuer«» odor Wnndhaftveretärker. In einem Bewegungaauntauachverstärker wird ein Steuerstrahl gegen die Seite des Arbeitsßtrahles gerichtet, der von jenen i

abgelenkt wird.

Im Greneschichtsteuer- oder Y/andhaftverstürker wird der Arbeitestrahl in einen Zielbereich oder Ausgangr.kanal durch die Druckvorteilung in der Grenzschicht des Arbeitsstiles gelenkt. Diese Druckverteilung wird von der Wandform der Arbeitskammer, vom Energiepegel des ArbeiteStrahles, von den Bewegungsmerkmalon der Strömung, vom Rückstau der Ausgangskanale und vom Fluss der Stouerströraung in den Grenzschichtbereioh gesteuert. Die wahlweise Ablenkung des Arbeltnstrohles in den «inen oder anderon Auegangskanal wird dadurch gesteuert» dass ein Steuerstrahl in die Grenzschicht des Arbeitsstrnhles gebracht wird.

Weiterhin sind atronungsgesteuarte Vorrichtungen bekannt, ι,Β· Oszillatoren, die StrÜBungeimpulse erzeugen können« In ihnen gelangt ein negativer

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ftUckkoppelungaweg von einem Aungnngcknnal oder von mehreren zu einsr entsprechenden Steuoratrahlöffnung zur Anwendung, no dass ein Teil doe Arbeite!otrahleB durch einen Auogangskanal achliooglich einen Steuotv. etrahl ergibt» der dem Arbeltcotrahl in oinen anderen Auogangokanal schaltet. Somit wird der Arboitsstrahl zwischen den Auagangskanälei zyklisch vorwärts und rückwärts geachaltet. Die dadurch erzeugte Frequenz hangt von der Strecke deo negativen RUckkopplungswegos ab» Die Impulsfrequenz kann dadurch vorändert werden, dass die Strecke deo Rickkopplungswegee geändert wird. Andere Mittel zur Steuerung der Frequenz können entweder einzeln oder in Verbindung mit anderen Abmennungen verwendet werden. Beiupielsweiee kann der Druckachwellenpegel im R^;ickkopplungsweg goateuert werden.

Erfindimgogomaaa wird daher eine verbesserte atröraungogesteuerte loglache Vorrichtung vorgesehen, die folgende Einaatzraöglichkeiten hati

■ alß atrömungsgoeteuortcir Oszillator, der in verschiedenen Frequenzbereichen tätig oein kann;

ala ßtrömungsgoßteuerte Vorrichtung, in welcher der Randtoneffekt Bur Anwendung gelangt;

als BtrUnmngagesteuerte Vorrichtung, in welcher der Effekt der Hohlraumresonanz zur Anwendung gelangt;

alß atrömungagfiateuorter Impulsgenerator, der wahlweise eine von mehreren Aubgangsfrequenzen erzeugen kann;

als βtromungagc)steuerte Vorrichtung, die in mehreren vahlweiaen Betriebaarton Impulse erzeugen kann, während in jeder gewählten Betriebsart die Impulse in einem bestimmten Frequenzbereich er» zeugt werden, tier aus mehreren ausgewählt wird)

ala dynamisch stabile Vorrichtung;

ale Impulsgenerator, der Strömungsimpulse mit einer höheren Frequenz erzeugen kann als es bisher möglich warj

ala atromungagosteuertor Verstärker, der eine grbosere Verstärkung und Umschnltgeachwindigkelt hat als bisher möglich war;

alt atrömungagosteuerte Vorrichtung, in der die Schwingunge- und VerstärkungBoezillationen tueammengefaeet werden können;

als atrömungagoateuerte Vorrichtung, dl« in mehreren gesteuerten Frequenzbereichen Strömungaiapuli« «zornige» ^ano;

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- 3■ - ■ ··

als strömungsgost-euerto Vorrichtung, die als ein logisches ODER- und ÜND-Elfimont verwendet worden kfinn;

ala βtrömungagesteuerte Vorrichtungi die als Strömungsoszillator oder logisches Element mit grossor Vorstärkung und Umschalt{;eachwindigkeit verwendet worden kann; und alo Mittel, welohe einen dynamisch »tebilen Schwingarbeitsotrahl erzeugen, so dacs ein kleines Steuersignal eine ümßchaltwirkung erzeugen kann»

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand dor belgegebonen Zeichnungen au» der folgenden Beschreibung«

Es zeigti

Fig. 1 und 2 - graphische Darstellungen der Merkmale der Vorrichtungen)

Flg. 3a - eine Draufnlcht auf eine erfindungsgemässe strömungsgesteuorte Vorrichtung;

Fig, 3b - eine Seitenansicht ^dor Vorrichtung in Fig. 3a;

Fig. Λ - einen Grundriss einer bistabilen Vorrichtung nit mehreren Eingängen als ein weiteres erfindungngemätises AuafUhrungsbeispiel»

Zum besseren Verständnis einiger Morkmale dor Erfindung wird zunächst eine kurze Beschreibung den Rondtonphänomens in Verbindung mit Fin· I und 2 gegeben. Hierbai wird davon ausgegangen, dass ein Luftstrahl aus einer Düse auf einen Keil mit oinem relativ scharfen Rand zur Erzeugung von Schwingungen gerichtet ist.

Eine ausführliche Beschreibung dos Phänomens des Randtones enthält dor Artikel "The Vortex Hotion Cauoing Edge Tones" von G.B. Brown, Proceedings of the Physical Society (London), Α9.Λ93 (1937). In diesem Artikel worden Vorsuche beschrieben, die an einem aus Keil und Düse bestehenden Randtonoysten durchgeführt wurden, wobei der Keil beweglich angebracht ist» so dass der Abstand zwischen dem Rand und der Düse verändert werden kann. Es scheint, das8 eine Änderung der Frequenz des Randtones dadurch herbeigeführt werden kann, dess der Abntand zwischen dem Rand und der Düse verändert wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeit konstant gehalten wird, oder, dass die Strömungsgeschwindigkeit geändert und der Abstand zwischen dei Düse und dem Rand konstant gehalten wird.

Die graphische Darstellung in Fig. 1 zeigt den ersten Fall. Die Abszisse

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den Koordinatonsyoteira ritrsl'.t dm roaiprokon ^crt JL αοα Abattmdon h zwischen dor flino und dem lnnd cnr. Dio Ordinate ntellt die Frequenz .C dos erzeugten Tonoa dar, wenn eino Strömung aus der Düse auf den Rand bei konstanter Geschwindigkeit υ gerichtet wird*

Die graphische Darstellung neigt, dass die Frequonaändorung mit dor Änderung des Abotandes diskontimiorlich ist und in vier gotronnton 0 ph ritten erfolgt, wobei «wischen zwei Schritten oder FrequenzsprUngen eine tftufe gegeben ist, wo die Frequenz linear ,ist.

In der graphischen Deroteilung werden diese Frequenzstufen mit den Zahlen I, II, III und IV angegeben.

In jeder Stufe entspricht beispielsweise bei dem gegebenen Abstand h^ •ine bestimmte Frequenz f.· Wenn auf Stufe I der ßondabstand h, erhöht wird (z.B. wenn-r kleiner wird), tiinkt die Frequenz f. linear auf den Punkt At Wenn der Bandabnt^nd don Punkt A orroiohti epringt die Frequena pl<ttsUch auf einen höheren Wert, den der Punkt J darstellt und beginnt in Stufe II wirksam zu werden·

Durch eine weitere Erhöhung des Randabstandes in Stufe II wird die Frequent erneut vermindert, bis der JVmdabstand h- erreicht ist, wo ein ähnlicher Frequenzsprung von Punkt C nach Punkt K erfolgt» Vom Punkt K vermindert sich die Frequenz wiederum boi ansteigendem h, bis ein anderer kritischer Abstand h, erreioht ist, wo die Frequenz zum Punkt L springt. Von hier sinkt die Frequenz boi ansteigendem h. Beim Abstand h., der den Punkt G entspricht, lit die Frequenz nicht mehr rogelmässig und der Frequenzbereich unter diesem Punkt wird daher in diesem Zusammenhang nicht berücksichtigt.

Folgt man der graphischen Darstellung in Fig. 1, d.h. wenn der Keil nach unten zur Düse gesenkt wird, woduroh der Abstand h kleiner wird, dann ist die F₀Xg₆ der Ereignisse weitgehend dieselbe·

In der graphischen Darstellung der Fig* 2 stellt die Abszisse des Koordinatensystems die Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums dar, das aus einer Düse zu einem Rand flieset; die Ordinate stellt die Frequenz f der Schwingungen an dem Rand dar· Die graphische Darstellung erhält man dadurch, dass •in schraubenartiger Strahl auf den Rand eines Keiles boi verschiedenen Strönungsgiochwindigkeiten U gerichtet wird, während der Abstand zwischen

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der Düse und dem Rand konstant bleibt und die Frequenz f der im Rrnd orzeugten Schwingung graphisch dcrgestollt wird. Die graphische Darr tollung in Fig. 2 zeigt, daan ähnlich wie in Fig. 1 eine Änderung der Frequenz mit der Änderung der Strömungsgeschwindigkeit diokontinuierlich ist und in vier getrennten Schritten erfolgt« wobei zwischen zwei Schritten oder i'requenzaprUngen ein« Stufe gepobon ^₃^ wo die Frequenz linear verläuft. In der graphischen Dtirotollung werden dioee Frequonzetufen mit den Zahlen V, VI, VII und VIII angegeben.

Ähnlich wie bei dem Phänomen in Fig.,1 ist festzustellen, dass bei eines bestimmten Abstand h zwischen Düse und Rand eine bestimmte Frequenz ge- _ geben ist. Wenn die Geschwindigkeit schrittweise erhöht wird, erfolgt ein plötzlicher Sprung der Frequenz.

Bei der Strömungsgeschwindigkeit U, wird beispielsweise die Frequenz f^ erzeugt. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit bedeutet eine lineare Erhöhung der Frequenz. Durch allmähliche Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit erhält man den linearen Frequenzbereich H-N, dor mit der Zahl V gekennzeichnet ist. Wenn die Geschwindigkeit den Wert U^ erreicht, erfolgt ein plötzlicher Frequenzrprung, wobei die Frequenz den Yfert fj" annimmt, der die untere Frequenagrenze 0 des Frequenzbereiches VI ist* Eine Erhöhung der Geschwindigkeit υ i_m Bereich VI bedeutet eine lineare Erhöhung der Frequenz, bis die Geschwindigkeit den Wert U- erreicht. Bei dieser Geschwindigkeit erfolgt dann ein plötzlicher Sprung zum Wert f«, der die untere Grenze Q des Fpequenaboroichea VII darstellt· Daraus geht hervor, dass durch eine allmähliohe Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit Schwingungen in vier getrennten linearen Froquonaboieiohon erzeugt werden. Ver- I suche haben gezeigt, dass die Frequenz ganz vom Abstand h und der Strömungsgeschwindigkeit bestimmt wird.

Bei einer Art des Betriebes der erfindungsgemässen Vorrichtung gelangt dieses Phänomen zur Anwendung«

In Fig. 3a und 3b wird die erfindungsgemässe Vorrichtung 10 von den drei Platten 12, IA und 16 gebildet. Die Platte IA befindet sich zwischon den Platten 12 und 16 und· i3t zwischen ihnen durch geeignete Mittel, z.B. Sohrauben fest verschlossen. Die Platten 12, IA und 16 können aus Metall_# Plastik oder einen anderen geeigneten Material bestehen. Zum Zwecke der Darstellung bestehen die Platten 12, IA und 16 aus einem durchsichtigen Stoff,

909834/0566 Die Platte IA hat einen ausgeschnittenen oder ausgestanzten Ausschnitt·

Dor gesanto Aunoohnitt trüg- die Kennziffor 18. Zu diesem Ausschnitt 13 gehört der G trömun ge eingang iO, die Knnmor 22 und die boidon Auog.· lgnkanäle 24 und 26.

Den Eingang 20 bildet die Düse 25, die in die Kammer 22 fuhrt. Der Quor-BOhnitt der Elise 25 ißt «nnilhernd rechteckig, so dass die hindurch messende Strömung als «in sehr?ubenförmigor Strahl horvortrittt

Dor Eingang 20 führt £«ra Rohr 28, das mit der Platte IA verbunden iat. De,8 Rohr 2Ü ist mit Cav unter Druck stehenden Strömungsquelle 30 verbunden· Die Strömung kann Luft, Gna, Kasser oder ein anderes Medium U9in. Eine Regelvorrichtung, z.B. Ventil 32 dient in Verbindung mit der .>trömungsquello 30 dazu, eine konstante Strömung bei verschiedenen Druckpegelri und Strömungsgerchwindinkelten eii die Vorrichtung 10 zu geben· Eine W derartige StrÖmungaregslvorrichtuftg kann von bokanntor Art sein.

Die Öffnungen 34· und 3o in der Platte 16 bilden die Stouoröffnungen, die in die Karjier 22 führen. Des Rohr 38 verbindet dio öffnung 34 mit der Quellt 36 der Steuers u-öffiong 37. Die Vorrichtung 40, dio z.B. ein Druckwandler sein l:ann_f dient zur wahlwalaen Erzeugung oiner Druckschwankung.oder eines Drucku>iQrsohiiKi3s in der Steuerströmung im Rohr 38. Ebenso wie für die Steueröffnung 3Λ iat für die Steueröffnung 36 eine ähnliche Anordnung vorgesehen*

Keil 42 reicht in die Kanmer 22 hinein und ist swinchen den Platten 12 und 16 verschiebbar«befestigt. Der Keil ist an der Spindel 44 cngebrachtf die ihrerseits in dem Block 46 lagert, der εη einem goeigneten Träger fest angebracht ist. Die Spindel 4Λ ist mit dem Keil 42 drehbar verbunden. Duroh Drehen des Knopfes 48 in die entsprechende Richtung kann der Abstand zwischen dem Rand 50 des Keiles 42 und der Düse 25 genau gesteu ert werden· Die beschriebene Führung des Keiles 42 ist so, daos der Rand 50 parallel zur langen Achse der rechteckigen ^üise 25 verläuft·

Die Strömung von dor Quelle 30, die durch den Eingang 20 in die Vorrichtung gelangt, soll Über dem atmosphärischen Druck liegen« Wenn die Strömung im Querschnittobereioh der Düse 25 reduziert wird, nimmt die Geschwindigkeit zu· Dio Strömung 52 des verminderten Querachnittbercichee, die die Düse 25 verlässt und In die Kammer 22 gelangt * wird als Arbelts-■trahl bezeichnet.

Venn der Arbeitsstrohl 52 auf den Rand 50 um Kailee 42 trifft» wird ein

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ooconanntor Randton erzoußt. ^rr* Bogrlff Randton wird hier wie in c.er Akustik vorwendet, d.h. ungeachtet denoen, ob der Ton hörbar lot or er nicht. In akustischen Versuchen nouie in Untorauchungon, die in Verbindung mit der vorliogondon Erfindung ancestellt vnirden, können die Töne mittels eines Raucherzeuger^ und stroboskopischen Gerätes und/oder mit oiner sich bewegenden Füllvorrichtung vinuell wahrnehmbnr goraacht werden. Das Phänomen der Rondtöno, d.h. Strömuncsnchwin/ningen odor Vibrationen, die entstehen, wonn eine dünne schraubonartige Ströraunc auf einon Rand trifft, iot in der Akustik bekannt. Das Phänomen des Randtonps wirft ein akustisches hydrodynamisches Problem auf, das noch nicht genz gelöst i3t. Allgemein wurde fostROütellt, daou diese Töne Funktionen der Geschwindigkeit der Strömung, die aus dor Düse hervortritt, und des Abotandes zwischen der DUre und dem Rand sind.

Akustische Versuche haben gezoict, dass, wenn die Strömung an dem Scheiderand schwingt, sie zahlreiche verschiedene charakteristische Bewegungen je nach S trömun ge geschwindigkeit und sonstigen Parametern ausfuhrt. Wenn die Parameter verändert worden, öndort sich manchmal die Bewegung plÖtelich von der einen in die andere Form, und die entsprechende Tonfrequenz Tdhrt gleichzeitig eine plötzliche Verschiebung oder einen plötzlichen Sprung aus· Die verschiedenen Schwingungaformen werden allgemein als Stufon des Strömungs- oder Strahlrandsysterao bezeichnet·

Sin Überraschendes Merkmal der festgestellten Strömungsbilder 1st die periodische Ausbreitung von Wirbeln abwechselnd von den Seiten des 3cheiderondes, die von einen Vorwärts- und RUckwärtsschlagen der Ströeung Über die Spiti· (50) des Keiles begleitet wird.

Wenn in FIg* 1 in Verbindung mit Fig» 3 der Arboitsstrahl 52 auf den Hand des Keiles 42 trifft, wird ein Randton erzeugt, dessen Frequenz bei einer bestimmten konstanten Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsstrahles von Abstand des Randes 50 von der Düse 25 abhängt. Bei der gegebenen Strömungsgeschwindigkeit U an der Düne 25 und bei einem bestimmten Abstand h soll die erzeugte Frequena f sein. Dieser Fall entspricht der Operation im Punkt χ in der Stufe III der Fig. 1,

Die Frequenz soll auf den Wert f erhöht werden, der dem Punkt γ In Stufe III entspricht. Zu diesem Zwecke wird der Knopf AB der Spindel 46 ao gedreht, daos der Keilrand 50 eich der Düse 26 nähert. Sobald der Abstand des Keiles den Wert h. erreicht hat, ist die entnprechende Frequenz der sohwlngmgen _n ω gloich f_y. 9 ₀ 9 8 3 4 / 0 5 6 6

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Wonn andorerseita din Frequenz vormindert werden soil, wird der Knopf iß in die umgekehrte Richtung (eclroht, so dase der Rand von dor Diiae wogbowegt wird. Wonn beispielnveioe der Abstand h gegeben ist, i3t die Froquen« auf den Wert f vermindert.

Soll die Vorrichtung in einem meieren Frequenzbereich, z.B. im Bereich II betätigt werden, wird ddr Koil A2 bis zu der Stelle bewegt, wo bei einer be3ti-nten Strömungsgeschwindigkeit die Vorrichtung in dor Fpcquenzetufe Il schwingt. In dieser Stufe kann die Vorrichtung mit dem Knopf Λ8 so eingestellt worden, dasei dio gewünschte Frequenz orzeugt wird, die in Boreich C-D dee Frequenzbereiches II liegt.

Wie bereite erwähnt, kann in cLnora Strahl-Rondsystem eine Xndorung der Frequeni auch dadurch orziolt vrordon, daso die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Düse austretenden Strahles verändert wird, während dor Abstand zwischen Rand und Diine konntont bloibt. Dioaor Fall wird in Fig.2 dargostollt. Hier wird die iitriJmungößoochwindigkeit U schrittweise orhbht_# während der Abstand zwischen dem Rand des Keiles 12 auf einem konstanten Wort gohalten wird. Der Keil 42 wird in dem Träger 46 befestigt, so dass der Abstand von der Düse 25 zum Rand 50 konstant bleibt. Die Geschwindigkeit der Strömung, die aus der Quelle 30 in die Vorrichtung flieest, wird von dem Ventil 32 gesteuert und auf einen Wert eingestellt, der die gewünschte Frequenz erzeugt.

Die Strömungsgeschwindigkeit coil dem Vert U in der graphischen Darstellung in Fig. 2 entsprechen» Aus dieser graphischen Darstellung geht hervor, dass bei dieser Strömungngoschwindigkeit die Frequenz f im Bereich VI erzeugt wird. Wird die ^strömungsgeschwindigkeit vermindert, drain vermindert sich die Frequenz linear, bis der Punkt O erreicht ist. Yfenn die Geschwindigkeit erhöht wird, erhöht sich die Frequenz linear, bis der Wert U, erreicht wird. Wenn dieser V/ort U- erreicht ist, springt di· Froquenz nach obiger Darstellung zum Wert f«. Daraus geht hervor, dass durch eine Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit U eine gewünschte Auagangsfrequens an den Ausgängen 24 und 26 erzielt werden kann, die von der Strömungsgeschwindigkeit U und dem Abstand H abhängt, wobei die*· Wert« sich, nach der graphicchen Darstellung in Fig· 2 zueinander verhalten·

Bei beiden in vorstehender Beschreibung dargelegten Betriebewoisen i«t

dl· erflndungagtmäne» Vorrichtung al· Oszillator tKtig· Die Vorrichtung

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kann wahlweise A getrennte i'ico :enzboroiche or;:ougon, die entveder durch eine konstante Stromiuigsgosclv-indigkolt und einen veränderten Abstund zwischen Rand und Diif.e oder iui-c'.i einen konstanten Abstand zvlschei Rand und Dilse und eir.e veränderte Strömungsgeschwindigkeit bestimmt werden. Diese Arboitcwoiso v/ird in der vorliegenden Beschreibung ala die Arbeitsweise mit dem Randton bezeichnet.

Pie vorstehende Beschreibung, die aich auf Kondtonschwingungen bezieht, zeigt wie ein Oszillator mit elnor variablen Frequenz in einer striraungsgesteuerton Vorrichtung gebildet werden kann. In dor folgenden Beschreibung wird dargelegt, wie dieselbe Vorrichtung dazu vorwendet werden kann, Schwingungen mit verschiedenen Froquenzen zu erzeugen.

Wenn die Vorrichtung Randtonschwingungen erzeugt und ein Steuerstrahl ausreichondor Grosse kurzzoLtic an die ^teuerstrahloingang3Öffnung 3A gelegt wird, wird der ArboitE3trahl 52 in der Vorrichtung nach links bewegt. Zwischen dem Keil A2 und dem Umkehrpunkt 56 entsteht dann eine selbständige Schwinebewogung von geringer Amplitude in Verbindung mit einem Querdruckgefälle, wodurch dor nus der Düse 25 austretende Arbeit3strahl nach links abgelenkt wird. Auf ähnliche Woiso entsteht zwischen dem Keil Λ2 und den Umkehrpunkt 54 eine selbständige Schwingbewegung mit g· ringer Amplitude, wenn ein Steuerstrahl ausreichender Grönse an die Stouerstrahleingangsöffhung 36 golegt wLrd, was wiederum zu einem Querdruckgefälle führt, wodurch dor aus der Dli3e 25 austretende Arbeitsstrahl nach rechts abgelenkt wird«

Dadurch, dass Steueroignale nn die Eingänge 3A und 36 gelegt werden, um an den Umkehrpunkten 56 oder 5Λ Ausgangssignale zu erzeugen, erhält man eine bistabile Vorrichtung. Das Schalten von einem Umkehrpunkt zur. anderen geschieht dadurch, dass oin relativ kleines Steuersignal angelegt vrird» Somit kann gesagt werden, dass die Vorrichtung sehr empfindlich ist, eine groese Verstärkung und kurze Schaltzeit hat·

Das Umschalten erfolgt im allgemeinen wie bei den vorbekannten strömungsgesteuerten Verstärkern· Es wird allgemein als Bewegungsaustauschschalten bezeichnet, d.h. durch die Bowogungagrönse des Steuerstrahles, der mit dem Arboitsstrahl in Berührung komr.it, wird der Arbeitsstrahl aus derjenigen Poeitlon gelenkt, wo er in Bozug auf den Rand schwingt und in der Vorrichtung nach linke bewegt. Wenn der Strahl auf der linken Seite in der Vorrichtung ankommt, bleibt der Arbeltsstrahl auf dieser Seite und in

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der Schwingbewegung. Die Frequenz der Schwingung wird von denneltxn Parametern wie beim Rand ton bontLmnt. Das heiest, die Frequenz kann cntv.-edor durch die kombiniertDn Parameter des konstanten Abstcndes h und die veränderte Strömungsgeschwindigkeit U oder durch die kombinierten Parameter des veränderten Ab3tandes' h und der konstanten Strömungsgeschwindigkeit U bestimmt werden.

Die üchwingbewegung do» Arbeitnntrnhles in Bezug auf den Umkehrpunkt 56 ist nicht dao Resultat einrs ll'ndtoneffektes, Dondern erklärt sich vielmehr aus dom Vorhandensein dor Wirbelkammer 58, die einen Hohlraunresonator darotollt. Ein Hohlraumresonator hat eine Öffnung, aus dor eine Strömung mit einem bestimmten Hindootdruck austritt. Diese Strömung trifft " auf eine scharfe Kantej dio eine Begrenzung des Hohlraumes bildet. Vor-" r.uche haben gezeigt, dnss ein Hohlraumresonator drei verschiedene Arboitawöisen hat, jo nachdem vi·! stark dor Druck dor Strömung ist. Obgleich die grundlegende Theorie über die Schwingungen der Ilohlraumresonatoren nicht ohne weiteres vorotändlich ist| wird hier die vermutliche Theorie dieser Arbeitsweise dargelegt.

Die Wirkungsweise des HR erklärt sich dadurch, dass ein Teil der auf die scharfe Kante auftreffenden Strömung geteilt und en der Wand des benachbarten Hohlraumes ontlanggoführt und von hier an die Hauptstroraun-j zuriickgeben wird. Hier trifft dio zurückgekehrte Strömung auf die Seite des Hauptstrehles auf, und vermutlich infolge des Kraftauatausches der Bcwegungaströmung am Bott der Hauptströmung wird dieser nach rechts von der Kante des Umkehrpunktos weg abgelenkt.

Wenn dies der Fall ist, wird der abgezwoigte Teil der in den Hohlraum eintretenden Strömung etark gemindert und seine BewegungsgrÖsse ist in Bezug auf die Üewegungsgrösse der Hauptströmung nicht ausreichend,.um die Strömung in der abgelenkten Position zu halten« Die Strömung kehrt in die ursprüngliche Bahn zurück, wo sie erneut auf die scharfe Kante trifft, wodurch ein weiterer Arbeitszyklus eingeleitet wird.

Die Schwingung dos Arbeite3trahlos 52 zwischen dem Keil IjL und der Unkehrstelle 56 wird angeblich folgendermassen erzeugt. Wenn beim Umschalten aus der Arbeitsweise mit Randton der Arbeitsstrahl 52 sich dem Uirkehrpunlct 56 nähert, wird ein Toil des Arbeit3Strahles am Umkehrpunkt abgezweigt und «n der Wan* 60 des Teiles 58 der Kammer 22 zurück in richtung 25 geführt. Diese abgezweigte Strömung 62 trifft auf den Arbeite-

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Qtrahl 52 und fihrt dadurch ku don bekannten Kraftaustausch dor bcwefjungsgröooen und zur Ablonkung cc: /rbeits3trahles nach rechts in Richtung des Keilee A2· Infolgedessen wird t.or Arbeitentrnhl vom Unkehrpunkt ^CA nicht mehr getrennt und dio e.bgozi.^ruif;to Strömung 62 hört zu fliesnon aui'. Nun lenkt das QuerdruckgofiLlle den Arboitsstrohl 22 zum Unkehrpunkt 5^ ab, wodurch erneut eine Urtcehrstronung gobildet wird, die den Arbeitactrahl ablenkt. Dor Kamnerteil $8 erfallt die Funktionen eines HR in Dezuf; auf den aus der Djge 25 austretenden Arbeijb3Strahl.

Am Ausßtmgskanal 26 erhält man oino Kette von Str'umungosignaler. o( er Schwingungen. Die Frequenz dor Si^ialo am Ausc&ng hängt von der Abneasutig und den akustischen ^igennchafton ccr ^ononatoron und aus3ordem von der tKrönungageßchwindigkeit dos Arbeitr.atnihlec ab. Vcrnucho zeigen, dass bei einem bootircnten Roeonanzhohlraum dio Froquenz vor allem von dem Ströinungsdruck (^trömunEogeschwindigkeit) ablvingt, und daos bei Veränderung dieooe Drucke» (Gpπchwindigkeit) 3 SchwinfjntuLon entstehen.

Wenn ein Steuersignal auaroichonder Grosse kurzzeitig an don Einging 36

gelegt wird| wird die Ströriung vom Rand 50 weg zur Kante 5U umgo3chaltot, so dass am Ausgang 7K ein Ausßuigsschwingsignal erzeugt wird· In diesem Fall ist die Arbeitsweise weitgehend dieselbe wie beim Umschalten der Strömung in Richtung der Kante 56.

Die Vorrichtung kann somit bei 3 verschiedenen Frequenzen arbeiten« Daher sieht die vorliegende Erfindung eine multlstablle Vorrichtung vor, die in mehr als zwei Arbeitezuständen arbeiten kann* Dieser Vorteil macht die Erfindung vor allem in Rechonanlagen geeignet.

Beispielsweise kann die erfindungegomüsse Vorrichtung durch Verbindungen der Ein- und Au3gongo zur Bildung von logischen ODER-Toren, logischen UND-Toren, Speicherreihon und anderen logischen Schaltungen verwendet werden*

Fig. 4. zeigt ein weiteres Austührungsboispiel der Erfindung, dnc als eine βtrömungsgesteuerte logische Vorrichtung verwendet werden kann» Die Vorrichtung 6a besteht avis einer oberen, mittleren und unteren Platte, die aus durchsichtigem PlastiVimaterial oder aus irgendeinem anderen Stoff bootehen. Die Vorrichtung eignet eich Tür bistabile Vorgänge mit mehrfacher. Eingängen. Die runden Kreise 66 und (A kennzeichnen Steuerleitungen, die sich in der oberen Platte befinden und von oben in die· Wirbelkammer gelangen. Die Linien 70 und 72 kennzeichnen Stouorloitungen, die sich in der mittleren Platte der Vorrichtung befinden und von der Seite in die Wirbelkammerwand führen. Die

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Vorrichtung 64. urafncst cine ,itrüMungsquolle, die mit dom Eingang 78 vorbundon iat, und die. Konstruktion dor Vorrichtung gleicht der in der Fig, 3a und 3b dargestellten.

Zehn Steuerleitungon auf Jcdor Seite der bistabilen Vorrichtung 6/,. sind dargestellt. Ea kann eine fcloinore oder gröasero Anzahl von Stoucrleitungen je nach dem Einsatz der Vorrichtung vorhanden ßoin. Die dargos teilte Vorrichtung lot symmetrisch, ßo-nit bistabil, d.h. dio Strömung kommt entweder aus dom Ausgang 7Λ oder 76 und kein Ausgang überwiegt den anderen.

V/onn die Vorrichtung 7Λ aln OD::R-Tor verwendet wird, bewirkt ein ctarkea Si^ial, das an eino der 3teuorleitungen 66 oder 70 auf der linken Seite der Vorrichtung gologt wird, w<;nn dio Strömung aus dem Ausgang.76 flieset, fc dass die Strömung zu-n Auogrnr; 7Λ umgeschaltet wird. Auf ähnliche Weiso

bewirkt ein starkes 3touorcl:/niil, dao an oine der Steuerloitungen 68 und 72 auf der rechten Seite der Vorrichtung 6Λ angelegt wird, wenn die Strömung am Auugong 7Λ flionot, Ja.u; aie zum Ausgang 76 goochültot wird»

Wenn die otrömuncocostoucrte Vorrichtung alB UND-Tor verwondot wird, können "tcuorr-ifpialo nit relativ kleiner Amplitude verwendet worden. Zur Botiitigung eines UND-Toree nr-iosen Stouorsignalo gleichzeitig an mehrere Stouerloitungen gelegt werden, ehe oine Umschaltung stattfindet. Ein oinzlgee Steuersignal reicht nicht c.ua, um des Serial ten herbeizuführen. Wenn z.B» die Strömung im Ausgang 7Λ fliosst, bowirkoh die Steuoreignale, die an zwei oder mehreren Steuerleitungon 68 und 72 auf der rechton Seite des Elementes gelegt werden, dass die Strömung zum Ausgang 76 geschaltet wird«

Wenn die Vorrichtung als oin logisches Mchrhoitselement vorwendet wird, müssen mindestens auf den meisten Steuerleitungen auf der Seite dor Vorrichtung Steuersignale vorhanden sein, wo die Strömung austritt, ehe die Vorrichtung zum entgegengesetzten Ausgang umgeschaltet wird.

Bei der Vorwendung als logischos Element nach Flg. U werden Schwingungen erzeugt, wenn der Arboltestrahl zviechen dem Umkehrpunkt und dem Hell ■chwingt. Deehalb kann die Vorrichtung durch Verwendung des Rendton-•ffektes ale ströraungssostouorter Oszillator und rait grosser Verstärkung und Schaltgeschwindigkeit als logisches Element verwendet werden. Natürlich würde die Vorrichtung normalerweis· nicht gleichzeitig als Oszillator und logisches Element arbeiten.

Da die Ausgangasignelo sich an den Kanten 5<4 und 56 in Fig. 3a und 3b in Schwingzustanden befinden, wird nur ein kleines Steuersignal benötigt.

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um daa Signal iron der einen Kante zur anderen umzuschalten, ^omit '.st eine Vorrichtung'mit grosser Verstärkung, Empfindlichkeit und Schaltgeschwindigkeit gegeton. Dnissolhe eilt für den Fall in Fig. Ut ^{w0 ci}i-^e Kanten 30 und 82 vorgesehen sin.l.

Aus vorstehender Beschraibunf: fiaht hervor, dass erfindung3gemüss eine atrömun£{3f,oateuQrte Vorrichtung vorgesehen wird, die mindestens auf 3 verschiedene Weisen υπ die Ktnta 50 56 und 54· in Fig·, 3q und 3b 3c'.;win- · gen kann. Die Frequenz an jocer dieser Kuntüii kann über v/oito BeroLche verändert worden, incora die . hyoik&lisci.en Vierte der einzelnen TeiLe vorändert worden oder inuem c.or Eiagangsstrahl gesteuert wird.

Ohne Abweichung vom irfindun^i^'odnnken können natürlich verschiedene Änderungen und Abweichungen vorgenommen v/errden. Beispielsv/eise kann der Xeii Λ2 starr angebracht v/err.en, wenn ein Boreich mit verschiedenen Frequenzen um den Rand 50 nicht erforderlich ist. An die Kanton 5Λ und 56 lcönnten jedoch immer noch verschiedene oder zusätzliche Signalfrequenzen erzeugt werden.

Patentansprüche

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Strbmung3gesteuGrto Vorrichtung'mit einer Quelle einer Strömung, die als Strahl ausgerichtet Ln^, gekennzeichnet durch rcohrere Eler;onto (50, 5Λ> 56) mit Kf.nten, d'.e Schwingungen erzeugen können, wenn der Strahl angelegt wird, und liittol (25, 3Λ, 36) zum vahlweisen /usrichten des Strahlen auf die I'rnte einen dor Elemente, wo Schwingungen erzeugt worden.

ψ 2» Strömungagösteuerto Vorrichtung ntch Anspruch 1_; dadurch gekennzeichnet, dass drei ELenente vorgesehen sind.

3. Str'Jraungaßüatoucpto Vorrichtung nach Anspruch 2, cokonnzoIchnot durch Wirbelknmmom (58) neben zwei Elementen.

4. Strömungsgestouerto Vorrichtung nach Anopruch 1 mit einer Kanrior, einem Strömungeeingang und oinor D^;ine, un die Strömung vom Eingang zur Kammer zu lenkcm, ftckeionscichnet durch ein Trennelemont (Λ2), das in der Kammer in Beziehung zur Düse so angebracht ist, dans zwei Strömungsausgänge (24, 26) entstehen, während die Kammer zwei Fächer umfasst, die sich nach dor aeito und von der Düse weg verlänn^rn und in Bezug auf Jeden Ausgang von einer Trennvrand (5Λ» 56) begrenzt

t 'werden, so dass dia Vorrichtung aln Oszillator oder multistabile Vorrichtung tätig sein kann.

5. Stronungegesteuerte Vorrichtung ncch Anspruch At dadurch gekennzeichnet, dass die Fächer zur Aufnahme von V/irbeln ausgebildet sind, die aus der Strömung entsteinen, wenn diene in Bezug auf eine der Trennwände schwingt.

6· Strömungegesteuerto Vorrichtung nach Anspruch Λ, dadurch gekonnzeich-. net, dass dae Trennolenent zur Düse und von ihr weg bewogt worden kann, so dass der Abstund zwischen der Düse und dem Trennelenont einstellbar Ist.

7* StrÖmunßOgesteuerte Vorrichtung nach Anspruch 6_t dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Schwingung um das Trennelemont vom Abstand

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und von der Strönungnges«'..vlndigkcit lx.:;ti:.i:.rt wird.

8. StrÖmungagcstouorte Vorrichtung nach Anspruch 5i dadurch gekonnzeichnet, ciasrj die Frequenz der Schwingung in Bezug auf die Tronnwände von dor Form und den Abnoacungon dor Fächer und von dor Strömungsgeschwindigkeit bestimmt wird.

9· Strömungsgeatouertc Von·'c" tvnr; mich Anspruch Ut gekennzeichnet durch zwei Stcuc;.'fiTjppc.i, v.cvon joc.o mehrere Steuorstrahleingönge (68, 72, 66, 70) zum UmSc]Ii-ItOn der Strömung von dem einen Ausgang (74) zum anaeron (76) uml'a:: st, wenn dio Stoxierströmung rait einem vorbestimmten DrucV. an -m:\\y αΐε einen der Cteucrctrahleingänge einer bestimmten Gruppu folegt wirü, wobei die Kammer in ihrer Ausbildung und die Trennwände die Strömung dynamisch stabil an dem gewählten Ausgang halten, «ο dass die Vorrichtung als logisches UND-Tor wirk sam ist.

10* Strömung3gesteuerte Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, uasa die Strömung von einem' Auagfmg zu·τ anderon umgesclialtot wird, wenn der Steuerstrahl nit einem gröc3oron Druck an einen der ■ Stouerstrahleingiinge einer bestimmten Gruppe gelegt wird, so dass die Vorrichtung alp 1o(1::c}-.rs ODER-Tor wirksam iet.

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