DE1750318B2 - Turbulenzverstaerker - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Turbulenzverstärker mit einer Vielzahl in einer Verstärkerplatte durch Vertiefungen gebildeter einzelner, getrennter, langgestreckter und nebeneinander parallel zueinander angeordneter Steuerelemente, die jeweils einen Speisekanal, einen Empfangskanal, wenigstens einen Ablaßkanal sowie wenigstens einen Steuerkanal und eine sämtliche Kanäle miteinander verbindende Steuerkammer aufweisen, wobei alle Steuerelemente an eine in der Verstärkerplatte vorgesehene Hauptzuführleitung angeschlossen sind, einer die mit den Vertiefungen versehene Seite der Verstärkerplatte dichtend abdekkenden Deckplatte und mit den Empfangs- und Steuerkanälen kommunizierenden Anschlußnippeln für Fließmittelleitungen.

Bei einem derartigen Turbulenzverstärker sollen in vereinfachter Weise eine Mehrzahl von Strömungsmittel-Steuerelementen wahlweise und veränderlich zusammenschaltbar sein, um verschiedene logische Schaltanordnungen darstellen zu können.

Bei einem aus »Industrie-Anzeiger« 1967, Nr. 9, S. 29 bis 31 bekannten Turbulenzverstärker sind die Anschlußnippel in einer separaten Verdrahtungsplatte vorgesehen. Dies hat den Nachteil, daß einmal zusätzlich zu der Verstärkerplatte und der Deckplatte noch eine weitere Platte erforderlich ist, wobei außerdem die Deckplatte nicht durchgehend und ohne Bohrungen ausgebildet sein kann. Die Herstellungskosten werden hierdurch beträchtlich verteuert.

Bei einem weiteren bekannten Turbulenzverstärker mit allerdings nur einem Steuerelement nach der US-PS 31 71422 sind die Anschlußnippel zwar in der Verstärkerplatte vorgesehen, sie führen aber seitlich aus der Verstärkerplatte heraus. Dies hat zum einen den Nachteil, daß die von den Steuerelementen zu den Anschlußnippeln führenden Kanäle zum Teil über weite Strecken durch die Verstärkerplatte geführt werden müssen, was zu vielen unnützen Hohlräumen in der Verstärkerplatte führt und die Möglichkeit nimmt, der durch die Ablaßkanäle verbrauchten Kaum für weitere Steuerelemente zu nutzen. Diese Anordnung dei Anschlußnippel hat weiter den Nachteil, daß auf denr beschränkten Platz der Seitenflächen nur eine relativ geringe Anzahl von Anschlußnippeln angebracht werden kann. Beide Nachteile verursachen vor allem bei komplizierteren Turbulenzverstärkern einen großen, ofi störenden Raumbedarf. Weiterhin wird der Durchmesser der Ablaßkanäle und der Anschlußnippel durch die Dicke der Verstärkerplatte begrenzt

In der US-PS 31 37 464 ist ein Turbulenzverstärker in bekannter Drei-Platten-Sandwichbauweise beschrieben. Dabei sind die Anschlußnippel in einer der Deckplatten und die Vertiefungen für die Steuerelemente in der mittleren Platte angebracht Die Verstärkerplatte und die mit den Nippeln versehene Platte sind also nicht identisch, was eine relativ komplizierte und teure Herstellung bedeutet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Turbulenzverstärker, insbesondere den aus »Industrieanzeiger« 1967, Nr. 9 bekannten Turbulenzverstärker, dahingehend zu verbessern, daß die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden und durch einen vereinfachten Aufbau eine kostengünstigere Herstellung ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Turbulenzverstärker der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auch die Hauptzuführleitung durch eine Vertiefung gebildet und alle Vertiefungen in einer Deckfläche der Verstärkerplatte vorgesehen sind; und daß die Anschlußnippel an der der einzigen Deckplatte abgewandten Deckfläche der Verstärkerplatte angeordnete, mit dieser einstückig ausgebildete Ansätze sind.

Dies hat vor allem den Vorteil der Möglichkeit eines schnellen Änderns der logischen Funktion des Turbulenzverstärkers. Von besonders vorteilhafter Bedeutung ist, daß nur eine einzige Platte, nämlich die Verstärkerplatte, spritzgegossen und geätzt zu werden braucht, wobei dann alle erforderlichen Kanäle, Kammern und Schlauchnippel vorhanden sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Deckplatte als durchgehende flache, bohrungsfreie Platte ausgebildet ist, da sie lediglich die Aufgabe hat, die Kanäle und Kammern abzudecken. Hierdurch ist einmal gewährleistet, daß der Turbulenzverstärker bei Störungen etc. nur von der Nippelseite aus zugänglich sein muß — auf der anderen Seite ist eine glatte Platte, nämlich die Deckplatte angeordnet —, wobei außerdem sichergestellt ist, daß keine separate Verdrahtungsplatte notwendig ist.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf eine Strömungsmittel-Steuervorrichtung mit gebrochenem Mittelteil;

F i g. 2 eine Schnittansicht gemäß 2-2 der F i g. 1;

F i g. 3 tine Aufsicht auf die Rückseite der Vorrichtung nach Fig. 1, in der Fig. 1 entsprechenden Weise gebrochen dargestellt; und

F i g. 4 eine ebenfalls gebrochene Teilansicht auf eine Vorrichtung gemäß den F i g. 1 bis 3, in der einige logische Schaltungsanordnungen schematisch dargestellt sind.

Im folgenden wird zunächst auf die F i g. 1 und 2 Bezug genommen. Danach weist der Turbulenzverstärker eine flache und im wesentlichen rechtwinklige

Mehrschichtplatte 10 auf, die, wie am besten in F i g. 2 zu sehen ist, mit einer genuteten und gelochten Verstärkerplatte 12 und einer ungelochten Deckplatte, die eine dünne Schicht eines inkompressible Kunststoffilms 14, eine kompressible Dichtungsscheibe 16 und eine starre s Deckplatte 18 aufweist, versehen ist In der Praxis ist der inkompressible Kunststoffilm 14 durchsichtig, während die Dichtungsscheibe 16 aus Kork und daher undurchsichtig ist. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind jedoch in Fig. 1 beide Schichten wie auch die Deckplatte 18 durchsichtig gezeigt, um die Einzelheiten der Strömungsrnittel-Steuerelemente besser darstellen zu können. Der unmittelbar die Kanäle bildenden Nuten der Strömungsmittel-Steuerelemente überdeckende Kunststoffilm 14 ist ausreichend inkompressibel, damit '5 er nicht in die Kanäle eingedrückt wird, wenn er durch die Nieten 22 zusammengedrückt wird; er ist jedoch ausreichend nachgiebig, um den Umrissen bzw. Konturen der Verstärkerplatte 12 folgen zu können, wenn diese nicht absolut eben ausgeführt ist Die Korkschicht 16 ist kompressibel, um eine gute Dichtung zwischen der Verstärkerplatte 12 und der inkompressiblen Schicht 14 für den Fall sicherzustellen, daß die Oberflächen der Verstärkerplatte 12, des Films 14 und der Abdeckplatte 18 nicht genau zusammenpassen.

Die Verstärkerplatte 12 enthält die wesentlichen Elemente des Turbulenzverstärkers. Die Innenfläche 24 der Verstärkerplatte 12 ist genutet, um eine Reihe von Kanälen und Hohlräumen zu bilden, welche eine Mehrzahl von Strömungsmittel-Steuerelementen definieren. Alle Elemente haben eine längliche Form und sind in der Verstärkerplatte 12 in Abstand und etwa parallel zueinander angeordnet Sie sind alle identisch ausgebildet und weisen jeweils eine längliche Strömungs-Steuerkammer 26 auf, welche einen Speisekanal 28 an ihrem einen Ende und einen Empfangskanal 30 axial ausgerichtet mit dem Speisekanal 28 an ihrem entgegengesetzten Ende besitzt Aus Fig.? ergibt sich, daß die Steuerkammer 26 eine wesentlich größere Tiefe in der Platte 12 hat als die Kanäle 28 und 30, und auch als andere Kanäle, auf die noch im folgenden Bezug genommen werden wird. Der Empfangskanal 30 steht mit einer Bohrung 32 in Verbindung, welche seitlich durch die Platte 12 zu deren Außenseite 34 durchgeführt ist

Die Steuerkammer 26 weist ferner zwei Bohrungen 36 und 38 auf, die am Auslaßende der Kammer 26 angeordnet sind. Diese Bohrungen sind ebenfalls seitlich durch die Verstärkerplatte 12 zu deren Außenseite 34 durchgeführt Diese Bohrungen führen zu der umgebenden Atmosphäre.

Eine Mehrzahl von Kanälen 40, 42, 44 und 46 steht seitlich mit der Steuerkammer 26 nahe deren Einlaßende in Verbindung; sie sind ferner mit ihnen jeweils zugeordneten Bohrungen 50, 52, 54 und 56 verbunden, welche sich seitlich durch die Platte 12 zu deren Außenfläche erstrecken. Die Kanäle 40, 42, 44 und 46 sind Steuerkanäle zum Anlegen eines Steuer-Eingangssignals von einem Steuerstromgeber eines Druckmittels. Durch das Anlegen eines Eingangssignals wird der Betriebszustand des zugehörigen Strömungsmittel-Steuerelements geändert.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, sind an der Außenfläche 34 der Platte 12 mehrere durchbohrte Ansäize vorgesehen. Ein Ansatz bzw. Anguß 60 mit einer Bohrung 62 ist so angeordnet, daß die Bohrung mit der zum Empfangskanal 30 führenden Bohrung 32 ausgerichtet ist: die Ansätze 63, 65, 67 und 69 weisen Bohrungen 70, 72, 74 und 76 auf, die jeweils mit den Bohrungen 50, 52,54 und 56 der vier Steuerkanäle 40, 42,44,46 ausgerichtet sind. Die Ansätze sind so geformt daß von außen Strömungsmittelleitungen, z. B. flexible Kunststoffrohre oddgL, lösbar an ihnen befestigt werden können, um verschiedene Teile der Strömungsmittel-Logikelemente miteinander zu verbinden oder andere Vorrichtungen anzuschließen.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, sind alle Strömungsmittel-Steuerelemente von identischer Ausführung, und zwar an beiden Seiten der Verstärkerplatte 12. Ein wesentliches Merkmal des vorliegenden Turbulenzverstärkers ist es, daß eine gemeinsame Hauptzuführleitung in der Platte 12 eingeformt ist, welcher die Speisekanäle 28 aller Strömungsmittel-Steuerelemente mit einer Strömungsquelle verbindet Daher ist die Innenfläche 24 der Verstärkerplatte 12 mit einem länglichen Kanal 80 von im wesentlichen rechteckiger Form versehen, der sich etwa über die gesamte Länge der Tafel 10 erstreckt, wobei der Kanal 80 einen genügend großen Querschnitt hat um alle Strömungsmittel-Steuerelemente gleichzeitig mit einem für ihren Betrieb ausreichend großen Strömungsmittelzustrom zu versorgen. Etwa in der Mitte der Hauptzuführleitung 80 ist eine sich seitlich durch die Verstärkerplatte 12 zur Außenseite erstreckende Bohrung 82 vorgesehen. Auf der Außenseite der Verstärkerplatte 12 ist ein Ansatz 84 mit einer mit der Bohrung 82 ausgerichteten Bohrung 86 angeordnet, an den eine zur Strömungsmittelquelle führende Leitung anschließbar ist

Wie am besten aus F i g. 2 zu entnehmen ist sind zur Verbindung einiger Ansätze mit den äußeren, das Strömungsmittel führenden Leitungen Anschlußstücke vorgesehen, die vorzugsweise die Form von Adaptoren haben. Diese Adaptoren sind so geformt, daß sie auf die Ansätze aufgesetzt werden können, und sie besitzen ein Mundstück geringeren Durchmessers, auf die das Ende der das Strömungsmittel führenden Leitungen aufgesteckt werden kann. Der Adaptor 90, der in F i g. 2 auf den Ansatz 69 einer Hilfssteuerstrom-Eingangsleitung aufgesteckt ist, weist nur ein Mundstück 92 kleineren Durchmessers auf, das mit einer zur Bohrung 86 des Ansatzes 84 führenden Bohrung 94 versehen ist

Bei dem vorliegenden Turbulenzverstärker können auch Adaptoren verwendet werden, die mehrere Mundstücke aufweisen, so daß mehrere Strömungsmittelleitungen an den Empfangskanal 32 eines einzigen Strömungsmittel-Steuerelements angeschlossen werden können. So hat der Adaptor 96, der gemäß F i g. 2 auf dem Ansatz 60 sitzt, zwei Mundstücke 98, von denen jedes eine mit der Ausgangsbohrung 62 kommunizierende Bohrung aufweist Es ergibt sich, daß eine Vielzahl von Anschlußstücken oder Adaptoren vorgesehen ist, welche jeweils über die Ansätze 63, 65, 67 und 69 der Hilfssteuerstrom-Eingangsleitungen 50, 52, 54 und 56 passen. Dabei kann der Empfangskanal 32 irgendeines Steuerelements mit einem Steuerkanal 40, 42, 44, 46 mehrerer anderer Steuerelemente oder mehrerer Turbulenzverstärker verbunden werden. Jedes einzelne Strömungsmittel-Steuerelement arbeitet in der folgenden Weise: Ein Strömungsmittel, sei es ein Gas oder eine Flüssigkeit, wird unter einem geeigneten Druck zum Speisekanal 28, z. B. über die Haupteuführleitung 80, geführt und fließt von dort mit im wesentlichen laminarer Strömungscharakteristik in die Steuerkammer 26 und trifft schließlich mit relativ hohem Druck direkt auf den Empfangskanal 30. Auf diese Weise

erreicht das Strömungsmittel unter relativ hohem Druck den Empfangskanal 30 und wird von dort in der gewünschten Weise durch die Bohrung 62 des Ansatzes 60 geleitet Wenn jedoch ein Steuerstrom-Eingangssignal von einer Steuerquelle an einen der Steuerkanäle 40,42,44 oder 46 gegeben wird, erfolgt eine Änderung des von dem Speisekanal 28 in die Kammer durchströmenden an sich laminaren Luftstroms in einen zur Seite gedrängten turbulenten Luftstrom, so daß das Strömungsmittel nun nur noch mit sehr geringem oder keinem Druck zum Empfangskanal 30 gelangt Die Luft von dem Speisekanal 28 und dem Steuerkanal 40,42,44 und/oder 45 wird über die Bohrungen 36 und 38 in die umgebende Atmosphäre geleitet Daher ändert ein angelegtes Steuersignal den Betrieb des Strömungsmittel-Steuerelements vom laminaren zum turbulenten Strörnungszustand, wodurch sich eine Druckverminderung am Empfangskanal 30 ergibt. Der Druckunterschied am Empfangskanal 30 zwischen dem laminaren und dem gesteuertturbulenten Strömungszustand in der Steuerkammer 26 kann gemessen oder für eine beliebige Steuerfunktion verwendet werden.

Die Strömung in der Kammer 26 bleibt so lange turbulent, wie das Steuers^:gnal durch einen der Steuerkanäle 40, 42, 44 ooar 46 andauert Nach Beendigung des Steuersignals kehrt der Luftstrom in der Steuerkammer 26 wieder in seinen laminaren Strömungszustand zurück, so daß wiederum der Betriebszustand des Strömungsmittel-Steuerelements geändert wird. Der vorliegende Turbulenzverstärker ist daher monostabil und als Logikelement ein NOR-Gatter, da bei Einschaltung eines Signals an einer der Steuerkanäle 40,42, 44 oder 46 der Empfangskanal 30 ausgeschaltet ist

F i g. 3 zeigt eine Aufsicht auf die Außenseite 34 der Verstärkerplatte IZ Wie zu sehen ist, sind der mit dem Empfangskanai 30 ausgerichtete Ansatz 60 und die mit den ihnen zugeordneten Steuerstromeingangsbohrungen 50,52,54 und 56 ausgerichteten Ansätze 63,65,67 und 69 bei jedem Steuerelement in einem von den Linien 102, 104, 106 und 108 begrenzten Feld IfJ der Außenfläche 34 angeordnet wobei hier bezeichnungsmäßig auf das Feld Nr. 1 Bezug genommen wird. Die vier Reihen von Ansätzen 63, 65, 67 und 69, die mit Steuerstrom-Eingangsbohrungen in Verbindung stehen, sind jeweils am Ende "der Platte 12 mit A, B, C und D bezeichnet Diese Bezeichnung erleichtert erheblich die Verbindung der Auslaßbohrung eines oder mehrerer Steuerelemente mit entsprechenden Steuerstrom-Eingangsbohrungen eines oder mehrerer anderer Elemente, wie im einzelnen in Verbindung mit Fig.4 beschrieben werden wird.

Fig.4 zeigt schematisch eine Anzahl von Beispielen für die Zusammenschaltung von einzelnen Steuerelementen, durch welche die Vielzahl der mit dem Turbulenzverstärker dargestellten logischen Schaltungen gezeigt werden soll. In Fig.4 sind die Steuerelemente 1,2,3 und 4 jeweils an der Hauptzuführleitung 80 über die ihnen zugeordneten Speisekanäle 28a, 286, 28c; 28c/ angeschaltet und sind über die ihnen zugeordneten Empfangskanäle 30a, 306, 30c und 3Od über äußere Strömungsmittelleitungen 31a,31 6,31 cund 31 dan vier Steuerstrom-Eingangsleitungen 4OC 42C 44Cund 46C des Steuerelements 5 angeschlossen, wobei der Speisekanal 28e des Steuerelements 5 ebenfalls mit der Hauptzuführleitung 80 in Verbindung steht. Daher erzeugt ein Ausgangssignal an einem der Steuerelemente 1, 2, 3 oder 4 ein Steuersignal am Steuerelement 5. Die Steuersignale für die Steuerelemente 1-4 werden an die Steuerkanäle 46a, 46b, 46c und 46c/ der Steuerelemente 1,2,3 und 4 über äußere Strömungsmittelleitungen 33a, 336, 33c und 33c/ gegeben, wobei die anderen Enden dieser Leitungen 33 an geeignete Vorrichtungen angeschaltet sind, durch die ein Steuerdruck auf die Leitungen gegeben werden kann.

Aus dem in Fig.4 gezeigten Schaltbeispiel ergibt sich* daß dann, wenn die Leitungen 33a, 336, 33c oder 33c/drucklos sind, die Steuerelemente 1, 2, 3 und 4 im laminaren Betriebszustand sind und vier Steuersignale an das Steuerelement 5 geben. Bei Vorhandensein bereits eines dieser Steuersignale wird der Hauptstrom im Steuerelement 5 zur Seite gedrängt und turbulent, wodurch ein »Aus«-Signal an der Auslaßleitung 33e dieses Steuerelements erzeugt wird. Um den Betriebszustand des Steuerelements 5 zu ändern, ist es daher notwendig, die vier Steuersignale zu unterbrechen, was nur df.durch erfolgen kann, daß der Betriebszustand der Steuerelemente 1 bis 4 vom laminaren zum turbulenten Zustand überführt wird, so daß ati jedem der Empfangskanäle 30a, 306,30c und 30c/ein »Aus«-Signal erscheint Dies geschieht dadurch, daß ein Steuersignal an jede der Steuerkanäle 46a, 466, 46c und 46c/gelegt wird. Es ergibt sich aus der obigen Betrachtung, daß die Steuerelemente 1 bis 5 ein UND-Gatter bilden, da «in »Eiriw-Signal an jeder der vier Steuerdruckquellen liegen muß, um ein »Ein«-Signal am Empfangskanal 3Oe des Steuerelements 5 zu erzeugen. ν >

Diis durch die Steuerelemente 1 bis 5 gebildete UND-Gatter kann leicht in ein NAND-Gatter umgewandelt werden, indem der Empfangskanai 3Oe des Steuerelements 5 an einen der Steuerkanäle, z. B. an 42/ des !Steuerelements 6 mittels einer Außenleitung 31 e angeschaltet wird. Hierbei ergibt sich, daß ein »Ein'K-Signäl an allen Steuerdruckquellen, d. h. an den Steuereingangsleitungen 33^ 336, 33c und 33<i ein »Aus«-Signal an dem Empfangskanai 30/ und in der Leitung 31 ί die an eine beliebige Steuerschaltung anschaltbar ist Hegt τ ^

Wiie oben bereits erläutert würde, bildet jedes Strömungsmittel-Steuerefement ein NOR-Gatter, da ein »Ein«-Signal an irgendeinem Steuerkanal ein »Aus«-Signal am Empfangskanai des Steuerelements hervorruft Ein solches NOR-Gaiter kann dadurch zu einem OR-Gatter umgewandelt werden, indem der Empfangskanal eines Steuerelements an einen Steuerkanal eines anderen Steuerelements angeschaltet wird. Wie in F i g. 4 zu sehen ist bildet das Steuerelement 12 ein NOR-Gatter, da ein an einer der Steuerleitungen 33g anliegender Druck den Betriebszustand des Verstärkers vom laminaren zum turbulenten Zustand überfährt, wodurch ein »Aus«-Signal am Empfangskanal 3% erzeugt wird. Wenn jedoch der Empfangskanal 30g des Steuerelements 12 an einen der Steuerkanäle z.B. 40Λ eines weiteren Steuerelements 13 Über die Leitung 3ig angeschaltet wird, wird der entgegengesetzte Betriebszustand an dem Empfangskanal 3OA sowie an einer an diese angeschalteten Außenleitung 31Λ erzeugt so daß ein Steuereingangssignal, das am Steuerelement 12 anliegt in einem »Ein«-Signal an der Ausliißleitung des Steuerelements 13 resultiert Daher bildet! der durch eine derartige Verbindung zweier Steuerelemente entstandene Turbulenzverstärker ein OR-Gatter.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentanspruch:

1. Turbulenzverstärker, mit einer Vielzahl in einer Verstärkerplatte durch Vertiefungen gebildeter einzelner, getrennter, langgestreckter und nebenein ander parallel zueinander angeordneter Steuerelemente, die jeweils einen Speisekanal, einen Empfangskanal, wenigstens einen Ablaßkanal sowie wenigstens einen Steuerkanal und eine sämtliche >o Kanäle miteinander verbindende Steuerkammer aufweisen, wobei alle Steuerelemente an eine in der Verstärkerplatte vorgesehene Hauptzuführleitung angeschlossen sind, einer die mit den Vertiefungen versehene Seite der Verstärkerplatte dichtend abdeckenden Deckplatte und mit den Einpfangs- und Steuerkanälen kommunizierenden Anschlußnippeln für Fließmittelleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Hauptzuführleitung durch eine Vertiefung (80) gebildet und alle Vertiefungen (26, 28, 40, 42, 44, 46, 80) in einer Deckfläche der Verstärkerplatte (12) vorgesehen sind, und daß die Anschlußnippel an der der einzigen Deckplatte (18) abgewandten Deckfläche der Verstärkerplatte (12) angeordnete, mit dieser einstückig ausgebildete Ansätze (60, 63, 65, 67, 69, 84) sind.