DE1675399A1 - Elektrolytischer Fluidistor - Google Patents

Description

1BERLIN33 8 MÜNCHEN

Augutte-Viktoria-StraHe 65 Dl*.- ΙΠΟ. HAKS RUSCHKE Pienzenauer Stn*· 2

Pat.-Anw. Dr. Ruschke ^β ιι,,ιι, .>.,. _ln Pat.-Anwal» Agirtar

n:«1/332 Dipl.-Ing. HEINZ AGULAR _Te(efoni^«κ«

PATENTANWÄLTE

K_0nT₀? TTi

Bank f. Handel u. Induttrie Bankkonto: Depoaitenkasae 32 Dresdner Bank Berlin S3 München Tepliteer StraBe 42 Dep.-Kasee Uopoldstrage

Kto. 827Θ08 Kto. 69615

Telegramm-Adrette: «I #■* ·"» r» λ λ ä Telegramm-Adreete: Quadratur Berlin 1 D /5399 Quadratur München

0? 945

lelefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm 32, Schweden

Elektrolytischer Pluidistor

Es sind zahlreiche Methoden zur Steuerung eines mit Flüssigkeit betriebenen Fluidistors mit Hilfe eines elektrischen Stromes bekanntgeworden. Der elektrische Strom kann beispielsweise piezoelektrische Kristalle beeinflussen, eine Magnetostriktionswirkung hervorrufen oder auf eine Membran elektromagnetisch einwirken, so daß der Flüssigkeitsstrom auf mechanische Weise beeinflußt wird. Die Vorrichtungen zur Ausführung derartiger Verfahren erfordern aber nicht nur sehr viel Platz, sondern sind auch verhältnismäßig teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen elektrisch gesteuerten und mit Flüssigkeit betriebenen Fluidistor zu schaffen, der einen einfachen Aufbau hat, wenig Platz beansprucht und billiger in der Herstellung ist als die bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen dieser Art. Der Fluidistor nach der Erfindung ist im wesentlichen

109831/0513

dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit, die durch den Fluidistor hindurchströmt, ein Elektrolyt ist, und mindestens eine Elektrode in Richtung des Flüssigkeitsstroms in einem Kanal mit verengtem Querschnitt angeordnet ist und beim Anschluß eines elektrischen Stroms in der Flüssigkeit durch Gasbildung ein Hindernis in Richtung'des

- FlüssigkeitsStroms an dem Teil der Wandung des Kanals in

der Nähe der Elektrode hervorruft, derart, daß der Flüssigkeitsstrom von diesem Teil der Wandung abgelenkt wird und einen spitzen Winkel mit der zentralen Achse in dem Abschnitt mit verengtem Querschnitt bildet, so daß bei Anordnung mehrerer Elektroden in dem vermengten Kanalabschnitt rings um diese zentrale Achse und bei Anschluß einer ausgewählten Elektrode an eine Spannungsquelle der Flüssigkeitsstrom von der zentralen Achse weg in eine Richtung gelenkt werden kann, die durch die ausgewählte φ Elektrode bestimmt ist.

In der nun folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen näher erläutert werden.

Inder Zeichnung ist ι

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer abgeänderten Aueführungsform der Vorrichtung nach Fig« 1.

109831/0513

Fig. 1 zeigt das Prinzip eines elektrolytischen Fluidistors, mit dessen Hilfe der Flüssigkeitsstrom in zwei wählbaren Richtungen gelenkt werden kann» Er arbeitet nach folgendem der Erfindung zu Grunde liegenden Prinzipt Ein Elektrolyt E fließt durch einen Kanal Bj dieser führt durch einen Bereich mit eingeschnürtem Querschnitt P. Der Elektrolyt kann seinen Weg wahlweise durch zwei divergie- a rende Kanäle C. und G₂ nehmen. Quer durch den Kanal B ist ein Gitter A gestellt, durch welches der Elektrolyt fließen kann und welches an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle V angeschlossen ist, so daß das Gitter eine Anode darstellt. In dem eingeschnürten Querschnitt des Kanals sind an Teilen der Kanalwandung, die einander gegenüber liegen, Platten K₁ und K₂ angeordnet j die Platten können an den negativen Pol der Spannungsquelle V angeschlossen sein und stellen somit zwei Kathoden der Vorrichtung dar. Außerdem sind die Kathoden so angeordnet, daß ^ sie auf je einer Seite der Teilungsebene der divergierenden Kanäle angeordnet sind; ihre Symmetrie-Ebene geht durch die Mittellinien der Kanäle hindurch. Die Kathoden K- und K₂ können mit Hilfe eines Schalters S abwechselnd an den negativen Pol der Spannungsquelle Y angelegt werden, so daß abwechselnd eine dieser Kathoden die Rolle einer Kathode in der strömenden Flüssigkeit übernimmt und die andere Kathode Tsährend dieser Zeit unwirksam ist. Der Anschluß der

1 0 98 3 t/05 13

Spannung an eine der beiden Kathoden verursacht eine Gasbildung an der betreffenden Kathode; hieraus ergibt sich eine weitere Verengung des eingeschnürten leils des Kanals in Eichtung von dieser Kathode weg. Ist beispielsweise die Kathode K- angeschlossen, dann ergibt sich der freie Strömungsquerschnitt in der Nähe des gegenüberliegenden Wand- ^ teils ι dies hat zur Folge, daß der Flüssigkeitsstrom aus

dem Kanal B seinen Lauf in Richtung auf einen der divergierenden Kanäle, nämlich Cp nimmt, während der Kanal Cj keinerlei Flüssigkeit enthält, bis der elektrische Strom unterbrochen wird, wie dies bei Fluidistoren an sich bekannt ist. Wünscht man den Flüssigkeitsstrom dagegen in den Kanal C-zu lenken, dann legt man den Schalter S in die Stellung III. Dadurch wird die Kathode K₂ an die Spannungsquelle angeschlossen und die sich hieraus ergebende Gasbildung beschränkt den Flüssigkeitsstrom auf die Kathode K^. α Der Flüssigkeitsstrom fließt jefftzt durch den Kanal Cj, während die Strömung in den Kanal Cp hinein aufhört, auch nachdem der Strom unterbrochen worden ist. Der Fluidistor ist auf diese Weise mit Hilfe kurzer elektrischer Impulse, die fciüf die Elektroden gegeben werden, steuerbar.

Zum besseren Verständnis der Wirkung des Erfindungsgegens■andes soll im folgenden ein Berechnungsbeispiel ge-'geben wurden. Dabei ist angenommen, daß der benutzte Elektrolyt Schwefelsäure und das entwickelte Gas Wasserstoff ist.

109831/0513

Nach dem elektrolytischen Gesetz von Faraday ergibt sich, die aus einem Elektrolyten niedergeschlagene Gewiohtsmenge einer Substanz aus folgender Gleichung ;

^{m =} η WWI
in dieser Gleichung ist ι

m die Anzahl der Gewichtsteile in Gramm A das Atomgewicht der entsprechenden Substanz η die Atomziffer der Substanz

Q die durchgegangene Elektrizitätsmenge in As (Ampere-Sekunden)

Das Gewicht des durch die Zersetzung der Schwefelsäure gewonnenen Wasserstoffs ergibt sich aus folgender Gleichung :

mg/As = I^ ^_{7 g/As}

Das Gewicht des Wasserstoffs ist s

0.08869 kg/m⁵ bei O⁰G und einem Druck von 1 bar.

Die sich daraus ergebende Größe des .Volumens beträgt t

1.008 IQ"³ _m3 „

^{β 118}

Aus dieser Berechnung geht hervor, daß mit Hilfe eine©

•x

Stromes von 1 Amp. etwa 1 mnr Gas in 10 ms entwickelt wird und diese Gasmenge ist ausreichend, um den Fluidistor zu betätigen.

Wie in Fig. 1 durch die beiden kurzen gestrichelten Linienzüge angedeutet ist, kann man auch in jedem Kanal C*

109831 /0513

bzw. Cp eine Anode Α~ "bzw. k. anordnen. Der Vorteil dieser Ausführungsform "besteht darin, daß nach der Umlenkung des Flüssigkeitsstromes in einen der beiden Kanäle der elektrische Strom nicht abgeschaltet zu werden braucht, vielmehr wird der Strom automatisch unterbrochen, wenn der betreffende Kanal frei von Flüssigkeit ist.

Fig. 2 der Zeichnung zeigt eine weitere Ausführungsform eines elektrolytischen Fluidistors nach der Erfindung, mit dessen Hilfe der Flüssigkeitsstrom ebenfalls wahlweise in zwei verschiedene Eichtungen gelenkt werden kannj die Kanäle haben die gleichen Abmessungen und Richtungen wie in der Ausführungsform nach Fig. 1. Der Unterschied der Anordnung nach Fig. 2 gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 besteht im wesentlichen darin, daß die Anoden in unmittelbarer Näh* der entsprechenden Kathoden angeordnet sind, so daß die Spannungsquelle zwischen eine Anode und eine Kathode auf der Seite und in der Richtung angeschlossen ist, aus der eine Änderung des Flüssigkeitsstromes gewünscht wird.

Der Elektrolyt in den Kanälen C₁ und C₂ kann in an sich bekannter Weise zur Betätigung, beispielsweise mechanischer Anordnungen, benutzt werden, man kann aber ebensogut den Elektrolyten dadurch unmittelbar einen elektrischen Strom führen lassen, daß man in den Kanälen, duroh die der Elektrolyt fließt, Eontaktoberflächen anordnet. Der Elektrolyt ist dann ein elektrischer Leiter zwisohen den Kontaktflächen.

109831/0513

Selbstverständlieh ist die Erfindung" nicht auf die dargestellten und "beschriebenen Ausführungsformen beschränkt* so kann beispielsweise eine willkürliche Anzahl von Kanälen mit einer entsprechenden Anzahl von Elektroden gewählt werden· Beispielsweise kann die Vorrichtung nach Fig. 1 zusätzlich zu den Kanälen C. und C« mit zwei weiteren Kanälen ausgestattet werden, die in einer Ebene liegen« die senkrecht zu der Ebene der Kanäle Cj und C 2 verläuft. In diesem Falle ist es naturlich erforderlich, daß zwei weitere Kathoden zusätzlich zu den Kathoden K- und K2 eingebaut werden, so daß man eine der vier Kathoden mit dem negativen Pol der Spannungsquelle mit Hilfe eines entsprechenden vierpoligen Schalters an den negativen Pol der Spannungsquelle anschließen kann. Es ist auch ohne weiteres einzusehen, daß die Anzahl der Kanäle beliebig gewählt werden kann, und daß die Kanäle nicht notwendigerweise symmetrisch verteilt um eine zentrale Achse angeordnet zu sein brauchen. Wesentlich ist, daß die Steuerung des durchfließenden Flüssigkeitsstromes mit Hilfe eines elektrolytisehen Prozesses so vor sich geht, daß jeweils die Kathode, die jenseits der Mittelachse relativ zu dem Kanal liegt, in den der Flüssigkeitsstrom in der gleichen Ebene hineingelenkt wird, die durch die Mittelachse und den Kanal hindurchgeht, an den negativen Pol der Spannungsquellβ angeschlossen ist, damit im lege der Gaserzeugung der Flüssigkeitsstrom in den Kanal hineingesteuert werden kann.

- Patentanspruch -

109831/0513

Claims (1)

1. Patentanspruch :

   Mit Flüssigkeit betriebener Fluidistor, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit, die durch den Fluidistor hindurchströmt, ein Elektrolyt ist und mindestens eine Elektrode (K, bzw. Kg) in Richtung des Flüssigkeitsstromes in einem Kanal mit verengtem Querschnitt (F) angeordnet ist, und "beim Anschluß eines elektrischen Stromes in der Flüssigkeit durch Gasbildung ein Hindernis in Richtung des Flüssigkeitsstromes an dem Teil der Wandung des Kanals in der Nähe der Elektrode hervorruft, derart, daß der Flüssigkeitsstrom von diesem Teil der Wandung abgelenkt wird und einen spitzen Winkel mit der zentralen Achse in dem Abschnitt mit verengtem Querschnitt bildet, so daß bei Anordnung mehrerer Elektroden in dem verengten Kanalabschnitt und bei Anschluß einer ausgewählten Elektrode an eine Spannungsquelle (V) der Flüssigkeitsstrom von der zentralen Achse weg in die Richtung eines der beiden Kanäle (C- bzw. Cp) gelenkt werden kann, die durch die ausgewählte Elektrode bestimmt ist.

   Dr.Sk/Wr

   1 0 9 3 Π / 0 5 1 3 ^{RIG1NAL INSPE0TED}