DE1700139A1 - Fluidum-Diffusionsverstaerker - Google Patents

Description

Foxboro» Mass,₀ V.St„A_e

Fluidum-Diffusionsverstärker

Die Erfindung betrifft Fluidumverstärker der üblicher« weise als Nur-Fluidum-Vorrichtuögen, logische Fluldumvorriohtungen ο»dgl. bezeichneten Art und insbesondere einen Fluidum-Dlffusionsverstärker. Obgleich zahlreiche Flulden brauchbar sind, handelt e» sich beim Arbeite«? fluidum üblicherweise um Luft₀ · .

Genauer gesagt_r bezieht sich die Erfindung auf einen Fluidum»Diffusionsverstärker mit mehr als einem Arbeite» fluidurastrom, der in einen einzigen Ausgang austritt, wobei ein gegen den einen Strom gerichteter Steuerflui» dumstrahl eine Diffusion bzw« Auftrennung dieses Stroms, und zumindest eines weiteren Arbeitsfluidumstroms bewirkt» ·.

Bei einem Fluldum-Diffuslonsverstärker wird ein Arbeitsfluidumstrom von einem Eintrittskanal aus über einen offenen Raum hinweg in einen Austrittskanal gerichtete Bin regelnd beeinflussender Steuerfluidumstrahl wird quer gegen den Arbeitsfluidumstrom gerichtet, während sich dieser im offenen Raum befindet. Dfts Ergebnis lit eine

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Diffusion bzw. Auftrennung des Arbeitsfluidunetrone sowie eine hiervon herrührende beträchtliche Verminderung der Menge an Arbeitsfluidum, welche in den Auetrittskanal gelangt, so daß diese Menge beispielsweise im Sinne eines Rechners als Ziffer Eins oder Null benutzt werden kann, wenn das Steuersignal Hull oder'Eins beträgt.

Die übliche Bauforn eines Diffusioneverstärkers verwen* det einen geraden Eintrittekanal Bit für die Herstellung einer laninaren Strömung solcher Starte ausreichender Länge, daß der Arbeitsfluiduastrom ohne wesentlichen Verlust seiner Form oder Eigenschaften über einen offenen Baum beträchtlicher Größe hinweggesehleudert wird. Der Einlauf zum Austrittskanäl fluchtet mit den Eintritts· kanal an der gegenüberliegenden Seite des offenen Baums, und zwar an einer Stelle, die am freiatrömenden Arbeite« fluldumstrom unmittelbar vor dem natürlichen Aufbreche punkt liegt, d.h. vor dem Punkt, an welchem sich der Strom infolge fehlender Kohäsionskraft von selbst aufteilen würde.

Diese Anordnung bietet einen sehr vorteilhaften Zustand für die Beaufschlagung des freiströmenden Arbeltefluidumströme mit einer kleinen steuernden Auslöeungekmft» Auf diese Weise kann vor dem Eintreten des Arbeitefluidum-

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BAD ORIGIiSiAL

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ströme in die AuBtnttsöTfnung alt Hilfe eines durch -einen zweiten, ■ la offenen Raua quer gegen den frelströraenden Arbeiterluiduaefcroa gerichteten Pluldumstrahl erzeugten kleinen Steuersignals nach Belleben eine DIf* fusion bzw« Auftrennung des Arbeiterluldumetroes hervor* gerufen werden.

Der kritischste Bereich fur die Einführung des Steuer- '

strahl* liegt neben den Austrittspunkt des ArbeltefluidUM- stroas aus dea Eintritt»kanal, da an dieser Stelle der kleinste Steuerstrahl die gröSe Dlffueionewirkung her-

Yorzurufen Teraag* Pur versohledenartlge Anwendungexwe«rt»

kann Jedoch ein Steuerstrahl an Jeden beliebigen Funkt der Länge des frelstrdaenden Arbeltsfluldunstroas gegen diesen gerlohtet werden. Heiterhin kann Je nach Iffunsäh mehr als ein Steuerstrahl bsw_e ein ÄquiTalent desselben für verschiedene Begier-, Beohner oder Koebinatlonazwecke j verwendet werden*

Bin kritischer Parameter besteht bei elnea Pluldua-DlffUBlonsveretärker In nmr länge der Eintritteleitung, in Ihre« Durchmesser, ihrer Gereal Irrigkeit, ihrer Innenflächen-Glattheit uai dgl» Heitere Faraiaeter sind die Lange und Größe aes offenen Bauras, die Abmessungen, Lage und Stellung des Austrittskanale, die Größe, Lage und die

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Kraft des Steuerfluidumeingangs, die Stärke des Arbeite-* fluldunstroms sowie die Art des verwendeten Pluiduma·

Diese Parameter werden in einer speziellen Konstruktion unter Gewährleistung des gewünschten Verstärkungsgrads aufeinander abgestimmt. Wie bei jedem Verstärker stellt die Erwägung des Verhältnisses zwisohen dem regelnden Steuersignal und dem Ausgangseignais einen Verstärkungsfaktor größter Wichtigkeit dar«. Bei einem Fluldum-Diffuslonsveretärker ist die maximale Verstärkung von der möglichen oder gewünschten Kombination der obigen Parameter abhängig.

Die Erfindung gewährleistet einen hohen Verstärkungegrad in einem einzigen Bauteil unter Verwendung mehr als eines Arbeitsfluidumstroms und eines einzigen Steuerfluidum~ strahle zur Ablenkung dieser Arbeiteströme. Normalerwelse ist es vorteilhaft„ den Steuerfluldumstrahl gegen einen Arbeitsfluldumstrom zu richten und die hierbei erzeugte Diffusion auf einen weiteren Arbeltsfluidumstrom zu über» tragen_f um eine oder mehrere weitere Diffusionen bzw„ Auftrennungen der Arbeitsfluidumströrae hervorzurufen«. Andererseits können aber auch alle Arbeitsfluiduraströme gleichzeitig von dem einzigen Steuerfluidumstrahl beaufschlagt werden.

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BADORJßlNAU ; ^

Aufgabe der Erfindung ist mithin die Schaffung eines neuartigen und brauchbaren Pluidum-Diffusionsverstärkere, der sich für eine Vielfalt von Anwendungsgebieten eignet und welcher in einem einzigen Bauteil schnell einen hohen Verstärkungsgrad zu erreichen gestattet«

Im folgenden sind einige bevorzugte Ausführungsforaen

der Erfindung anhand der Zeichnungen genauer erläutert, " Ee zeigen:

Figo I eine Darstellung eines Plulduo-Diffueionsver-, stärkers mit den Merkmalen der Erfindung, In welcher der Deutlichkeit halber das Gehäuse nur gestrichelt umrissen und eine AusfUhrungsforai des Pluidumdurchgangs funktionell in ausgezogenen Linien angedeutet ist,

Pig. II eine Seitenkantenansloht der Anordnung gemäß Pig. I zur Darstellung einer aus zwei platten bestehenden Anordnung,,

Pig. Ill, IV, V und Vl Absichten dor Plafctenanortlnungen gemäß den Flg. I und Ll₉

Pig« VtI eine eoheiaatlaohe Darstellung des erflndungsge»

,6, ! O ■) 6 ;·: i / η *) β 3

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mäßen Diffusioneverstärkers bei fehlende« Steuersignal ,

Pig.VIII eine soheoatisohe Aneicht zur Veranschauliehung der Wirkung eines Steuersignale auf die Anordnung gemäß Pig. VIII₁

Flg. IX eine ßchematische Darstellung einer abgewandelt ten AusfUhrungsform der Erfindung mit drei in einer einzigen Ebene liegenden Arbeltsfluidu»*» eingängen,

Fig. X eine schemabische Darstellung einer weiter abgewandelten Ausführungsforai der Erfindung mit drei Arbeitsfluidumeingängen, welche einen Kegelstumpf umreißen, und

FLg. XI eine schematische Darstellung, welche die in alle Richtungen erfolgende Diffusion veranschaulicht.

Die in den Flg. I bis VI dargestellte AusfUhrungsform dea erftndungagemüßen Pluidum DIffuslonaverstärkers weist ein dünnea, rechteckiges Gehäuse 10 geringer Größe und belaplelaualse etwa 2.5*'?· mm Länge auf, das aus zwei dünnen Platten 11 und \2 Jewaila gleicher ürööe und Gestalt zu-

1 0 )'') -> λ /038 3 ,
BAD ORIGINAL.

?aramengesetzt ist, welche, wie in Pig* II In Seitenkantenanelcht veranschaulicht, mittels eines Epoxyharz-Klebslttels fläohig aufeinanderliegend miteinander verbunden sind·

In Pig. I ist dae Gehäuse 10 durch den gestrichelten Uta» riß dargestellt, während die Arbeitsflulduakanäle roll d

ausgesogen eingezeichnet sind. Diese Darstellungswelse soll jedoch nur der beispielhaften Veransohaullchung die· neHL_a Die tatsächlichen ober« und unterseitigen Ansichten der einseinen Platten sind in den Pig» III bis VI dargestellt. Die einzelnen Öffnungen und Kanäle sind durch Ätzen ausgebildet α Wie aus Pig ο II hervorgeht, sind je« wells dieselben Kanäle In die Oberseite der unteren Plat« te 12 und in die Unterseite der oberen Platte 11 eingeätzt, so dae die Kanäle nach entsprechender Ausrichtung und Verbindung der Platten den für eine laminare Strömung * wünschenswerten, in wesentlichen runden Querschnitt erhalten.

An der geaäB PIg₀ I linken Seite der Anordnung befindet sich ein die obere Platte durchsetzender, verhältnismäßig weiter Einlaß 13 _t durch den die erforderliche Menge an Arbeitsfluidum in die Vorrichtung eintreten kann.

Ah

BADORlGJNAi.

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Der Einlaß I3 führt in einen querverlaufenden, weiten Verteilerkanal Ik₁ der das Arbeitsflulduin nach beiden Seiten quer über die Vorrichtung ablenkt, wie dies durch Pfeile 15 und 16 angedeutet ist«. Von den Enden dec Verteilerkanalo 1Ί erstrecken eich zwei engere Eintritts kanäle 17 und 18 Im Winkel zueinander in GehSuoelängcl·. richtung.

Die FliitrittflkanHle I7 und 10 münden in dse M tie Und« einer großen zentralen öffnung J9 von praktisch r< «'hteckiger (iestalt ein, wo lohe den ganzen J'örpnr JO dur'.-hsetzt \xn& duroh welche daß Arbeitafltildura eun dew Ge häuße 3.0 austreten kann* wenn en abgelenkt worden lnt<

Da« geraijß Figo I linke Ende der Öffnung l<) bildet nine konkavt? Krümmung 20 zwischen der? Avuilänoen der Kintrittn·- kanäle J? und IB₁, die no ausgebildet Ißt, daß eie di.o Al) leltuug des abgelenkten Fluldumn non¹ /iunl.aß den EäntrHtc fi tV, i-uim /luolufj dos Eintrittolitmßln 1-7

Da» T'eclH.r; Knde de" öi'fmn-.g ^9 ν»·;ίι.ί *.. I usin. ^enn^a.Kn^ /nta laß in Fon' eint"» AustrJ <;li;konfii r ^-.1 uu< ₍ der i??j*rn r,· ··. glelöhBWei.i'c engen, Uur-i-r.n Kiniai'f ';^ f?ui'weifJ , bei 'l"\ ei"weii;Gri infc und einen die· ab^/i Γ'· ' ic U c! in-ohr. t tuenden Außlafä ?.Ψ aufweist«, Anßerriern 3 r 1 das rechli« Ewdo dtr

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BAD ORIGINAL

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Öffnung 19 zu beiden Selten des

22 mit konkaven Krümmungen 25, 26 versehen» welche den DiffusIonsstrom unterstützen und Ihn quer sum Einlauf 22 statt In diesen hinein ableiten·

Der AuBtrlbtakanal Einlauf 22 ist vorzugsweise bezüglich

seiner Lage, seiner Grüße und seines Abstands von den

Auslässen der Eintrittskanäle 17 und 18 Über die Öffnung 19 hinweg genau festgelegt«

Das System ist so ausgeLegt, OaB in den Eintrittskanälen 17 und 10 jeweils laminare Arbeitsfluidumströee 27 bew*, 28 solcher Stärke gebildet werden, daß sie über die Länge der öffnung I9 hinweg freiströmend laminare Charakteristik behalten, und die Elnfcrlfcbskanäle I7 und 18 sind so gegenelnander abgewinkelt₉ daß sich diese beiden Arbeitefluidumströiae unmittelbar am Einlauf 22 des Austritts« (

kanals 21 schneiden, Der Einlauf 22 besitzt solche GröSe, daß er beide Arbeitsfluldumsbröme mit laminarer Ströaung zu gleicher Zeit aufzunehmen vermag. Falls eine Vorrioh·» tung mit mehr als zwei ArbeltsfluidumstrÖmen verwendet wird, muß der Austrlttukanal 00 weit sein, daß er alle ; ArbeitBfluidumatröme gleichzeitig aufzunehmen vermag«,

( VJenn die Arbeltsflulduraafcrörae 27, 20 von keinem Steuer«

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BAD

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signal beaufschlagt werden, zerstreuen sie sich von selbst im erweiterten Abschnitt 23 des Austrittskanale 21. Obgleich die ArbeitBfluidumstrome 27, 28 zusammenhängend und in ihrem frei über die Öffnung 19 hinweg strömenden Abschnitt einwandfrei gerichtet sind, sind sie sehr genau ausgewogen, so daß sie sich beim Erreichen des Einlaufe 22 In den Austrittskanal 21 nahezu am Punkt der natürlichen Diffusion befinden· Dieser Punkt der natürlichen Auftrennung ist eine Funktion des Eingangsdruoks·

Unter diesen Verhältnissen ist ein sehr kleines Steuersignal in Form eines Pluldumstrahls In der Lage, die Ar» beitsfluidumstrome 27 und 28 zu sturen und abzulenken, wenn es quer zu den Arbeltsfluidumströmen gerichtet wird» Der kritischste Bereich dieser Einführung des Steuer«* fluldums liegt neben den Auslässen der Eintrittskanäle und 18a Die erfindungegemäße Vorrichtung kann somit mit einen Steuerfluldumdruck von wenigen Zentimetern Wassersäule arbeiten·

Das Steuerfluidum tritt über einen In der oberen Platte H vorgesehenen Einlaß 29 In das Gehäuse ein und wird über einen Kanal 30 einer Düse 31 zugeführt, welche in die Öffnung 19 mündet und neben dem Auslas dee Eintritte-

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-H-

kanalβ 18 gegen den Arbeitefluidumetroa 28 gerichtet ist.

Das Steuerfluidum kann jedooh, wie in Pig. I bei 32, 33 und 3** gestrichelt angedeutet ist, auch auf andere Weise in die Öffnung 19 eingeführt werden, da der grundsätzliche Betrieb der erfindungsgemäSen Vorrichtung «ehrere Arbeitsfluidumströme umfaßt, durch deren Diffusion die jeweils benachbarten Arboltßf 1 uidun»ströme in DIf* fusionssuötand versetzt werden, wobei der ganze Vorgang durch die Einführung eines Steuerfluidums gegen einen Arbeitsfluidumstrom eingeleitet wird. Dennooh können andere Steuerfluiduoelngänge für verschiedene Begieroder Rechnerkombinationen vorteilhaft sein, wobei für diesen Zweck die Steuerfluldumeinlässe 32, 33 und 3^ herangezogen werden können.,

Die Fig. VII und VIII veranschaulichen die Arbeltswelse des erfindungsgenäßen Pluldura-Diffuflionsverstärkers, wobei Pig. VII den Zustand ohne Steuersignal und ohne Diffusion mit Austritt des gesamten Arheltsfluidums über den Austrittokanal 21 und PIg₈ VIII die bei angelegtem Steuersignal entstehende kaskadenartige Diffusion bzw. Auftrennung mit entsprechend verringertem Austritt über den Austrittskanal 21 veranschaulichen»

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Fig. IX zeigt eine Vorrichtung mit drei In einer eineigen Ebene liegenden Arbeit Bf luldumströinen, die durch einen einzigen Steuerfluldumetrahl beeinflußbar sind« Hierbei berührt der erste abgelenkte Arbeitsfluldumstrom den zweiten Arbeitsfluidumetrom und lenkt Ihn ab, der seinereeltβ wiederum den dritten Arbeitflfluldumatrom berührt und ablenkt. Wie erwähnt, muß bei dieser Aus» führungsforra der Einlauf in den Auetrittekanal eo groß sein, daß er alle drei Arbeltsfluiduraströme aufzunehmen vermag, wenn diese nicht abgelenkt werden.

Zur Veranschaulichung der entstehenden Wirkung 1st die Diffusion als In einer einzigen Richtung erfolgend dargestellte In der Praxis zerstreut sloh Jedoch der Arbeite fluidumstrom gemäß Pig. XI nach einem kurzen Stück auf der Grundlage einer geringen Störkraft in alle Richtungen ο

Pig» X ist ein Beispiel für eine mehrere Arbeitsfluidumströme verwendende Vorrichtung, deren einzelne Arbeitsfluiduraströme nicht auf eine einzige Ebene beschränkt sind. Dir- Arbeitsfluidumströrae können hierbei Jedi· beliebige Rotationaflgur, beispielsweise einen Kegelstumpf,, umreißen.

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Ersichtliche »reise schafft die Brf lndung einea neuartigen und nützlichen Pluidum-Diffuaioneverstärker, welcher den Vorteil eines hohen Veratärkungsgrade in einen ein· zigen Bauteil bietet. Dieser Verstärker läSt eich ohne Schwierigkeiten in Miniaturausführung bauen, was bei modernen Reohneranlagen von größter Bedeutung ist.

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Claims (2)

1. I/UU139

   Patentansprüche

   Pluldum-Diffusionsverstärker, gekennzeichnet duroh getrennte Eintrittskanäle für ein Arbeltsfluidum, die so gerichtet sind, daß sich einander annähernde Arbeitefluidumströme gebildet werden, einen gemein» samen Auslas zur Aufnahme der Arbeitefluidumströme ™ sowie einen Einlaß für ein Steuerfluldum, der so an« geordnet 1st, daß er einen quergerlohteten Steuer« fluldumstrom gegen mindestens einen Arbeitsfluidum» strom riohfcet, so daß eine Diffusionswirkung in mehr als einem Arbeitsfluidumstrom entsteht» wodurch der Austritt von Arbeitsfluidum durch den Auslaß be» träohtiioh vermindort wird.
2. 2. Fluldum-Dlffuslonsverstärker, gekennzeichnet duroh k zwei Eintritbskanäle (17»18) für ein Arbeitsfluidum, die so gerichtet sind, daß zwei konvergierende Arbeitenfluldumströme (27,28) gebildet werden, einen einstigen Auslaß (21) zur Aufnahme beider Arbeitefluidumströiae sowie einen Einlaß (29-31) für ein Steuerfluidum, der so angeordnet 1st, daß er einen quergerlohteten Steuerfluidiunetrom gegen den einen Arbeitsfluidum" strom (2Θ) richtet, wobei dieser duroh die entstehende

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   DIffusions*irkung in eine eine Diffusion bewirkende Berührung mit de« anderen Arbeltsfluidumstrom (27) abgelenkt wird, wodurah der Austritt von Arbeitsfluldum durch den Auslaß (21) beträchtlich vermindert wird.

   3· Verstärker nach Anspruch 2, daduroh gekennzeichnet, das der Auslaß im wesentlichen auf dem proVisierten J Schnittpunkt der Bahnen der beiden konvergierenden Arbeitefluidumströme (2?,28) liegt und daß die beiden Arbeitsfluidumströme (27,28) über einen offenen Baum (19) hinweg gegen den Auslaß (21) gerlohtet sind_e

   Μ· _β Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittskanäle für das Arbeiteflul&um so angeordnet sind, daß die Arbeitsfluidumströme einen s Kegel umreißen und sämtlich über einen offenen Baum hinweg auf den gemeinsamen Auslaß gerichtet sind, der im wesentlichen auf dem projlzierten Schnittpunkt der Bahnen der Arbel.kflflylduraströiim liegt«.

   5b Verstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß aus einem Austrittskanal (21) mit einem kurzen,, engen Einlauf (22)

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   besteht, an den eich ein erweiterter Abschnitt (22) zur Aufnahme von Turbulenz anschließt.

   6, Hohen Verstärkungsgrad besitzender, nur mit Fluidum arbeitender Diffusionsverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse (lO) eine im wesentlichen rechteckige, einen Arbeitsbereich bildende Öffnung (19) vorgesehen ist, daß am einen Ende des Gehäuses ein Einlaß (13) für ein Arbeltefluldum vorgesehen ist, von welchem aus zwei konvergierende getrennte Arbeitsfluidum-Eintrittßkanäle (17,18) abgehen, die an voneinander getrennten Stellen in das eine Ende des Arbeitsbereichs einmünden und deren projizierte Schnittpunkte in Längsrichtung über den Arbeitsbereich hinweg an dessen anderem Ende liegen, daß an diesem Schnittpunkt ein in einen Austritts« kanal (21) führender Auslaß aus dem Arbeitsbereich vorgesehen ist und daß neben dem HUndungspunkt eines der Eintrittskanäle in den Arbeitsbereich ein quer verlaufender Einlaß (29-31) für ein Steuerfluidum in den Arbeitsbereich einmündete

   7«, Verstärker nach Anspruch 6_f dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus zwei aufelnanderllegenden Platten (11,12) gebildet int, in welchen die einzelnen Kanäle durch aus jeder Platte ausgeätzte, zusammengepaßt«» Hütest baw. Profile auegearbeifc^fc »Iod»

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