DE1806198A1

DE1806198A1 - Variabler Fluessigkeitswiderstand

Info

Publication number: DE1806198A1
Application number: DE19681806198
Authority: DE
Inventors: Vogelsang Tomas Henry; Salvatore Bottone Jun
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-11-01
Filing date: 1968-10-31
Publication date: 1969-06-04
Also published as: FR1602122A; GB1233107A; US3532127A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur Erzeugung eines variablen Widerstandes für einen Flüssigkeitsstrom und insbesondere auf eine Vorrichtung, in der ein variabler Widerstand mittels Veränderung der Weglänge von Kapillarkanälen erhalten wird.

In reinen Flüssigkeitssystemen der Art₃ die die kürzlich entwickelten Flüssigkeitsregelgeräte verwenden, die als Flüssigkeitsverstärker bekannt sind, ist eine laminare Strömungsbegrenzung oft ein wesentliches Element, die einen vorbestimmten Widerstand für eine unter

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Druck gesetzte Flüssigkeitsströmung erzeugt. Das Erfordernis für diese Flüssigkeitswiderstände ist besonders wichtig, um vorbestimmte Verstärkungen und Zeitkonstanten innerhalb von Flüssigkeitsregelsystemen zu erhalten, in denen Analog-Rechenkreise, wie z. B. der Flüssigkeitsintegrator, Rechenverstärker und andere, verwendet werden. Ein übliches Mittel zur Veränderung eines Flüssigkeitswiderstandes in einem Kreis besteht in einer Substitution der Widerstände. Eine derartige Technik ist offensichtlich zeitraubend und erhöht das Risiko, daß in dem Flüssigkeitskreis undichte Verbindungen erzeugt werden.

Deshalb beinhaltet diese Erfindung im wesentlichen eine Vorrichtung mit variablem Flüssigkeitswiderstand, in der ein genauer Widerstandswert verändert werden kann, ohne daß die Vorrichtung aus dem zugehörigen Flüssigkeitskreis herausgenommen wird.

Viele der analogen Flüssigkeitskreise enthalten in Aufbau und Wirkungsweise das Gegentaktprlnzip, d, h. sie verwenden veränderliche Eingangssignale einer unter Druck gesetzten Flüssigkeit und erzeugen veränderliche Ausgangssignale. Derartige Gegentaktkreise_s wie z. B. der■Rechenverstärker und Integrator, erfordern in jedem Paar der Eingangs- und Rückkopplungsnetzwerke angepaßte Flüssigkeitswiderstandspaare, wobei die Widerstandswerte bei der Veränderung angepaßt bleiben.

Die Erfindung beinhaltet deshalb ferner eine Vorrichtung₉ die zwei genau im Gleichlauf verbundene Flüssigkeitswiderstände enthält, deren Widerstände bei der Veränderung gleichbleiben.

Kurz gesagt, enthält diese Erfindung eine flüssigkeitsdiehte Vorrichtung mit einem Ober- und Unterteil und einem dazwischen angeordneten dünnen Blättchen. Dieses Blättchen enthält für die Ausführungsform eines einzelnen variablen Flüssigkeitswiderstandes ein Paar im Abstand angeordneter Schlitze, die durch dieses Blättchen hindurchführen, und zwei Schlitzpaare für eine verbundene Anordnung zweier variabler Flüssigkeitswiderstände. Die Unterseite des Oberteiles und die Oberseite des Unterteiles umschließen die

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BAD ORIGINAL

Schlitze des dünnen Blättchens und bilden dadurch getrennte Kanäle für den Flüssigkeitsstrom nach Art von Kapillaren, In dem Unterteil sind Einlaß- und Auslaßkanäle vorgesehen, die flüssigkeitsmäßig mit den ersten Enden der kapillarartigen Flüssigkeitskanäle in Verbindung stehen. Das Oberteil weist auf dessen Unterseite einen (oder zwei) Schlitze auf, der derart ausgerichtet ist, daß das Paar (oder die zwei Paare) der kapillaren Flüssigkeitskanäle, die zum Teil durch die Schlitze in dem dünnen Blättchen begrenzt sind, miteinander verbunden ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schlitze in dem Blättchen konzentrisch und der verbindende Schlitz in dem Oberteil ist hierzu radial angeordnet. Es sind geeignete Mittel, vorgesehen, um die Stellung des radial überbrückenden Schlitzes ä entlang der Längen der Blättchenschlitze zu verändern, so daß dadurch die effektive Länge der verbundenen Flüssigkeitskanalpaare regulierbar zu variieren ist, und dadurch der Widerstand auf die hindurchtretende, unter Druck gesetzte Flüssigkeitsströmung veränderbar ist.

Es wird nun der Aufbau und die Wirkungsweise dieser Erfindung anhand der Beschreibung und der Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen sind in jeder der verschiedenen Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.

Die Figuren la und Ib sind jeweils perspektivische Ansichten einer f Vorrichtung für einen einzelnen variablen Flüssigkeitswiderstand gemäß der Erfindung vor dem Zusammenbau.

Die Figuren 2a und 2b sind jeweils perspektivische Ansichten der in Figur 1 gezeigten variablen Widerstandsvorrichtung, die zusätzlich in der Mitte einen Anzapfungsauslaß aufweist.

Die Figuren 3a und 3b sind jeweils perspektivische Ansichten einer Vorrichtung mit zwei gleichlaufenden variablen Flüssigkeitswiderständen.

In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform nach der Erfindung und insbesondere eine Vorrichtung mit einem einzelnen variablen Flüssig-

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keitswiderstand gezeigt, in der deren Elemente übereinander angeordnet sind, um die Elemente vor dem Einbau klarer darzustellen, Insbesondere enthält die Vorrichtung ein Unterteil 4, das die Vorrichtung stützt und auch dessen Einlaß- und Auslaßanschlüsse enthält, ein Oberteil 5, welches eine Vorrichtung zur Veränderung der effektiven Länge der Flüssigkeitskanäle umfaßt, und schließlich ein dünnes Blättchen 6, das diese Kanäle teilweise begrenzt. Das Blättchen 6 ist durchgehend geschlitzt, und die Schlitze 7 und 8 bestimmen die Seiten der Flüssigkeitskanäle, die durch die Oberseite des Unterteiles 4 und die Unterseite des Oberteiles 5 eingeschlossen sind. Das Blättchen 6 ist mit dem Unterteil 4 verkeilt und in flüssigkeitsdichter Verbindung mit den Ober- und Unterteilen gehalten. Es sei erwähnt, daß die Vorrichtung nach dem Zusammenbau je nach Wunsch in Irgendeiner Lage orientiert sein kann. Die verschiedenen Einzelteile der Vorrichtung sind vorzugsweise aus Metall hergestellt, und als Beispiel sind die Ober- und Unterteile aus eloxiertem Aluminium hergestellt, und das Blättchen 6 ist aus rostfreiem Stahl gefertigt. Die Materialien, aus denen die verschiedenen Elemente hergestellt werden, hängen von der Umgebung ab, iri der die Vorrichtungen· arbeiten sollen, und die Materialien müssen notwendigerweise gegenüber dem verwendeten Flüssigkeitsmedium nicht-porös sein und dürfen auch nicht mit dem verwendeten Flüssigkeitsmedium reagieren. Sie müssen auch für eine sehr genaue Verarbeitung geeignet sein, · um genau dimensionierte Schlitze innerhalb des Blättchens 6 und der gut zusammenpassenden Oberflächen der Teile 4, 5 und 6 zu erhalten, damit während des Betriebes der zusammengesetzten Anordnung ein Flüssigkeitsleck verhindert ist. Für eine leichte und billige Herstellung weisen die den Flüssigkeitswiderstand enthaltenden Flüssigkeitskanäle einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf. Es sei jedoch erwähnt, daß bei höheren Herstellungskosten auch andere Querschnittsformen verwendet werden können, falls dies wünschenswert ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, die in Figur la dargestellt ist, sind das Blättchen 6 und das Oberteil rund, und das Unterteil 4 hat eine quadratische Form, wenn man von oben auf die Vorrichtung blickt. Selbstverständlich können auch

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andere Formen verwendet werden, wenn dies erwünscht oder aufgrund der besonderen Anwendung erforderlich ist. Die Schlitze 7 und 8 in dem Blättchen 6 sind konzentrisch und werden durch irgendein geeignetes Verfahren wie z. B. Photoätzen hergestellt, das die erforderliche Maßgenauigkeit der Schlitze gewährleistet. Eine kreisförmige Anordnung der Schlitze ist gegenüber geraden Schlitzen vorteilhaft, um eine Fläche (des Blattchens 6) bei möglichst geringen Gesamtabmessungen am wirksamsten auszunutzen, und somit in der Vorrichtung möglichst große Kanallängen bei sehr geringen GesamfÄessungeÄ^uerhalten. Die Querschnittabmessungen der Schlitze 7 und 8 sind genügend klein, und die Längen sind genügend groß, um kapillarartige | Kanäle zu erhalten, die eine laminare Strömungsbegrenzung für die hindurchtretendeFlüssigkeitsströmung erzeugen. Die Schlitzbreiten liegen im allgemeinen in dem Bereich zwischen 0,1 mm bis 1,5 mm (0,004 inch bis 0,060 inch), und sie sind im allgemeinen größer als die Tiefe (Blättchendicke). Die spezielle Breite, Tiefe und kreisr förmige Bogenlänge der Schlitze werden durch den Bereich der Strömungswiderstände der unter Druck gesetzten Flüssigkeit bestimmt, für den die Vorrichtung ausgelegt ist. Die konzentrischen Schlitze 7 und 8 werden notwendigerweise von kreisförmigen Bögen begrenzt, die Winkel von weniger als 360° einschließen. Zur leichteren Herstellung weisen sie einen maximalen Winkel von etwa 320° auf. Aus Gründen, die nachfolgend noch zu beschreiben sind, weisen die Schlitze 7 und 8 jeweils erste Enden 7a und 8a auf, die entlang einer ge- ™ meinsamen radialen Linie, die von der Mitte des Blattchens 6 ausgeht, angeordnet sind. Weiterhin enthalten sie vorzugsweise zweite Enden7b und 8b, die auf dem Umfang mit Abstand voneinander angeordnet sind, damit zweckmäßigerweise ein Abstand gegenüber den Einlaß- und Auslaßkanälen (Anschlüssen) 9 und 10 in dem Unterteil 4 besteht.

Das dünne Blättchen 6 ist auf irgendeine geeignete Weise mit dem Unterteil 4 verkeilt (als ein Beispiel ist eine Stift-Nutanordnung gezeipt), um derartige Elemente in einer festen Lage zueinander zu halten, wobei die Einlaß- und Auslaßkanäle 9 und 10 entsprechend ausgerichtet sind und flüssigkeitsmäßig mit den zweiten Enden 7b und Hb der Schlitze 7 und H in Verbindung stehen, wie es durch die gestrichelten Fluchtlinien angedeutet ist, Der Durchmesser der

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durch das Unterteil M hindurchgeführten Kanäle 9 und 10 ist mindestens genauso breit wie die Schlitze 7 und 8 und sie weisen vorzugsweise eine größere Querschnittsfläche auf, so daß die Widerstandsstrecke der Vorrichtung nahezu ausschließlich durch die Schlitze bestimmt ist. In dem einfachsten Widerstand weisen die Schlitze 7 und 8 jeweils einen gleichen und konstanten Querschnitt auf, um dadurch einen Flüssigkeitswiderstand mit einer linearen Gewichtsfluß-Gegendruck-Kennlinie (weight flow versus pressure characteristic) zu schaffen. Die zweiten Enden 7b, 8b können erweitert sein (wie gezeigt), um eine ausgewählte Lage der Kanäle 9 und 10 in dem Teil 4 zu erhalten, und um den Wechsel von der kleineren Querschnittsfläche der eingeschlossenen Schlitze 7, 8 zu der größeren Querschnitts· fläche der Kanäle 9, 10 zu modifizieren, wobei das erweiterte Ende 7b auch die Verwendung der gesamten Länge der engen Strömungsstrecke erlaubt, der durch den Schlitz 8 begrenzt ist. Die erfindungsgemäße Widerstandvorrichtung kann weiterhin für eine nichtlineare Gewicht sfluß-Gegeridruck-Kennlinie sorgen und dadurch als ein Funktionsgenerator arbeiten, indem die Schlitze 7 und 8 mit variablem Querschnitt versehen werden, wobei die besondere nichtlineare Kennlinie durch die spezielle Geometrie der Schlitze bestimmt wird.

Die Schlitze 7 und 8, die im folgenden als Flüssigkeitskanäle 7 und 8 bezeichnet werden (die vollständig durch die Schlitze und die gegenüberliegenden Oberflächen der Teile M und 5 begrenzt werden), sind mittels eines kurzen, radial angeordneten Schlitzes (Kanales) 13 miteinander verbunden, der in der unteren Oberfläche des Oberteiles 5 gebildet ist. Die Anordnung dieses Schlitzes ist dafür geeignet, die Schlitze 7 und 8 verstellbar zu überbrücken, so daß dadurch deren effektive Länge relativ zu den Kanälen 9 und 10 veränderbar ist. Dieser Schlitz 13 ist deutlicher in Figur Ib in der Ansicht von unten auf das Teil 5 zu sehen. Deshalb schafft der Kanal 13 eine Kreuzungsstelle zur Verbindung der Kanäle 7 und 8 an einer wählbaren Stelle auf den kreisförmigen Schlitzstrecken. Eine Drehbewegung des Oberteiles 5, das auch als verstellbarer Knopf 5 bezeichnet wird, kann auf irgendeine geeignete Weise erzielt werden. Eine zweckmäßige Anordnung ist in Fig. la gezeigt, in der ein Knopf 5 von Hand gedreht werden kann, wenn eine Halteschraube I¹I,

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die in einer Linie mit der Mittelachse der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt und in eine zylindrische Bohrung 20 in dem Unterteil H. eingeschraubt ist, gelöst wird. Die Halteschraube 14 umfaßt eine Kopfschraube aus rostfreiem Stahl (als ein Beispiel) mit einem oberen Schaftteil l4a ohne Gewinde, der in das Unterteil 4 hineinragt, und einen mit Gewinde versehenen unteren Teil I¹Jb, der mit einem unteren Teil 20a mit Innengewinde der Bohrung 20 in Eingriff steht. Auf gleiche Weise ist der Knopf 5 mit einer koaxialen zylindrischen Bohrung 16 versehen, die Jedoch kein Gewinde aufweisen muß, und die auf beiden Enden eine Senkbohrung besitzen kann. Falls eine derar- * tige Senkbohrung verwendet wird, ist der obere Teil der Bohrung 16 dazu bestimmt, den Kopf der Schraube 14 und geeignete Mittel aufzunehmen, die einen flüssigkeitsdichten Zusammenbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung sicherstellen sollen. Hierfür kann beispielsweise ein Federring 15 verwendet werden. Das dünne Blättchen 6 ist weiterhin mit einer kreisförmigen öffnung 17 versehen, die auf einer Linie mit den Bohrungen 16 und 20 liegt, und deren Durchmesser gleich dem Durchmesser des nicht versenkten Teiles der Bohrung 16 ist. Das Blättchen 6 weist ferner eine Keilnut 22 auf, und das Unterteil H ist mit einem Zapfen oder Stift 21 versehen, um diese beiden Teile zusammen zu verkeilen und sie dadurch in einer festen Stellung zueinander zu halten. Die besondere Stift-Keilnut-Stellung auf dem Umfang gewährleistet eine Flüssigkeitsverbindung der Ein- έ laß- und Auslaßkanäle 9, 10 mit den zweiten Enden 7b und 8b der Kanäle 7 und 8. Für eine einfache Herstellung ist der Zapfen 21 ein Stift, der mit Preßsitz in eine geeignet angeordnete Bohrung in dem Teil 1 nahe der Bohrung 20 eingepaßt ist. Der Stift 21 ragt durch die Keilnut 22 hindurch und teilweise in den Raum, der durch den unteren versenkten Teil der Bohrung 16 gebildet ist, um eine Relativbewegung zwischen den Elementen ¹J und 6 zu verhindern, während sich der Knopf 5 bei Lösung der Schraube I¹I drehen kann. Es ist offensichtlich, daß auch irgendeine andere Vorrichtung verwendet werden kann, um eine Drehbewegung der Elemente 4 und 6 relativ zueinander zu vermeiden.

Die Unterseite des Knopfes 5 und die Oberseite des Unterteiles k

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sind derart bearbeitet, daß sie innerhalb eines Toleranzbereiches von 0,025 mm (0,001 inch) eben sind, um ein flüssigkeitsdichtes Zusammenpassen dieser Oberflächen mit dem dünnen Blättchen 6 beim Zusammenbau der Vorrichtung sicherzustellen. Die zusammengesetzte Vorrichtung nach dieser Ausfuhrungsform ist ein flüssigkeitsdichtes Gebilde, in dem die Elemente 4, 5 und 6 in einer Richtung liegen, das dünne Plättchen mit dem Unterteil 4 verkeilt ist, und die Kanäle 9 und 10 Jeweils mit den zweiten Enden 7b, 8b der Kanäle 7 und 8 in Verbindung stehen. Die unteren Enden der Kanäle 9 und 10 können für eine Verbindung mit einem Flüssigkeitskreis, von dem die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Element ist, mit geeigneten Kupplungsstücken versehen sein. Schließlich können eine oder mehrere Bohrungen 23 nahe den Ecken durch das Unterteil 4 hindurchgebohrt oder auf andere Weise hergestellt sein, um die zusammengesetzte Vorrichtung auf einem geeigneten Stützorgan zu befestigen.

Nach dem Zusammenbau der verschiedenen vorstehend beschriebenen Elemente schafft die erfindungsgemäße Vorrichtung eines Flüssigkeitswiderstandes einen laminaren Strömungswiderstand gegenüber einer "durchtretenden, unter Druck gesetzten Flüssigkeitsströmung, wobei der spezielle Widerstand gegenüber der Flüssigkeitsströmung durch die Abmessungen der Kanäle 7 und 8 und die relative Stellung des überbrückungskanales 13 bestimmt ist. Der Widerstandswert wird durch Lösung der Schraube 14, Drehung des Knopfes 15 bis zu einer neuen Einstellung, die der neuen gewünschten Stellung des Schlitzes 13 entspricht, und durch darauffolgendes Anziehen die Schraube 14 verändert. Der verstellbare Knopf 5 kann auf Wunsch mit einem Anschlagmechanismus, der nicht gezeigt ist, versehen sein, um den Drehweg des Knopfes 5 in einer oder beiden Richtungen zu begrenzen. Somit kann der Knopf 5 für eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn an den ersten Enden 7a, 8a der Kanäle 7 und 8 und weiterhin für eine Drehung im Uhrzeigersinn an dem zweiten Ende 8b des Kanales 8 begrenzt werden. Ein Umklappen des Blattchens 6 kehrt die Drehrichtung des Knopfes 5 für steigenden und fallenden Widerstand um. Es ist aus Fig. la der Zeichnung ersichtlich, daß ein maximaler Widerstand für die Flüssigkeitsströmung an der äussersten Einstellung des Knopfes 5 entgegen dem Uhrzeigersinn er-

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zielt wird (in der der Kanal 13 noch die Kanäle 7 und 8 überbrückt), da hierdurch die maximale effektive Weglänge der Flüssigkeitsströmung von dem Einlaß 9 zu dem Auslaß 10 einschließlich der gesamten Längen der Kanäle 7 und 8 geschaffen wird. Der minimale Widerstand wird erhalten, wenn der überbrückungskanal 13 im Uhrzeigersinn auf seine äußerste Einstellung gebracht wird, in der eine minimale effektive Weglänge der Flüssigkeitsströmung zwischen dem Einlaß 9 und dem Auslaß 10 den erweiterten Teil des Kanales 8 einschließt. Dieser minimale Widerstand kann, wie ersichtlich, erhöht oder vermindert werden, indem die Lage der zweiten Enden 7b, 8b der Kanäle 7 und 8 auf dem Umfang relativ zueinander verändert wird. Man kann einen ™ Widerstand nahe null erreichen, indem beide solcher zweiten Enden (ohne die erweiterten Teile) auf einer gemeinsamen radialen Linie angeordnet werden. Ein derartiger Widerstand ist der Widerstand des Überbrückungskanales 13 und irgendeines geringen Widerstandes in den Kanälen 9 und 10. Ein Verhältnis des maximalen Widerstandes zu dem minimalen von etwa 10 : 1 ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung leicht zu erhalten und es sind auch Verhältnisse über 50 : 1 erzielt worden. Da die Kanäle 7 und 8 vorbestimmte Abmessungen besitzen, kann der Wert des Strömungswiderstandes ermittelt werden und die maximalen und minimalen Widerstandswerte sind somit bekannt. Auf gleiche Weise können Widerstandswerte zwischen dem Maximum und dem Minimum leicht bestimmt werden und es können ver- ä schiedene Widerstandswerte (oder zumindest die Extremwerte oder die äußersten Stellungen des Knopfes 5) mit einer zweckmäßigen Anordnung von Anzeigemarken und einem Zeiger angezeigt werden, die auf Wunsch an dem Unterteil 4 und dem Knopf 5 vorgesehen sind. Für kleine Widerstandswerte, bei denen die effektiven Längen der Kanäle 7 und 8 sehr kurz sind, erscheinen derartige Kanäle als düsenartige Begrenzungen und der durchtretende Flüssigkeitsstrom kann nicht laminar werden. Dieses ist jedoch keine Begrenzung dieser Erfindung.

Somit 1st ersichtlich, daß der relativ einfache Aufbau der Ausführungsform nach Fig. la eine kompakte Vorrichtung eines variablen Flüsslp;keitswiderstandes schafft, der infolge der geringen Anzahl der Elemente nur sehr geringe Herstellungskosten erfordert. Ferner

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sorgt die Geschlossenheit der Vorrichtung und die sehr geringe Anzahl der Einzelteile für eine zuverlässige Vorrichtung mit nur sehr wenig Möglichkeiten von Flüssigkeitsleckstellen. Die erzielbare Genauigkeit der Widerstandswerte ist sehr hoch und wird offensichtlich durch die Präzision bestimmt, mit der die Schlitze 7 und 8 hergestellt werden.

Eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung ist in Pig. 2a gezeigt, die außerdem einen Ausgangsanschluß über eine Mittelanzapfung aufweist, wodurch die Vorrichtung die Funktion zweier variabler Widerstände übernimmt. Die Vorrichtung nach Fig. 2a enthält gleichartige Elemente wie die Ausführungsform nach Fig. la. Die Anwandlung zeigt sich in dem Zusatz eines MittelanzapTungsauslaßkanals (Anschluß) 25, der durch das Unterteil 4 hindurchführt, sowie eines zylindrischen versenkten Bereiches 26, der auf der unteren Oberfläche des Knopfes 5 gebildet 1st und flüssigkeitsmäßig mit dem Kanal 13 in Verbindung steht. Dieser Bereich 26 ist in der Ansicht von unten auf dem Knopf 5 in Fig. 2b deutlich gezeigt. Eine zusätzliche öffnung 27 ist in dem dünnen Blättchen 6 vorgesehen, die mit dem Kanal 25 auf einer Linie liegt und flüssigkeitsmäßig mit dem zylindrischen Bereich 26 in Verbindung steht» Somit steht die unter Druck gesetzte Flüssigkeit, die durch den überbrückungskanal hindurchtritt, an dem Mittelanzapfungsauslaß 25 zur Verfügung. Die ersten Enden 7a, 8a der Kanäle 7 und 8 sind auf einer gemeinsamen radialen Linie auf dem Blättchen 6 angeordnet. Um jedoch eine relativ genaue Mittelanzapfung zu erhalten, können die zweiten Enden 7b und 8b notwendigerweise nicht auf einer gemeinsamen radialen Linie angeordnet sein. Es ist klar erkennbar, daß für eine konzentrische Anordnung der Kanäle 7 und 8 die gleiche Abmessungen und einen konstanten Querschnitt besitzen, nur eine bestimmte Einstellung des Knopfes 5 genau die Hälfte des Widerstandswertes an der Mittelanzapfung erhalten kann. Eine in der Mitte angezapfte Vorrichtung eines variablen Flüssigkeitswiderstandes, die exakte Werte eines halben Widerstandes für alle Einstellungen des Knopfes liefert, wird (1) erhalten, indem mindestens einer der Schlitze 7 und 8 mit einem vorbestimmten variablen Querschnitt versehen ist oder (2) die Schlitze 7 und 8 statt der gezeigten konzentri-

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sehen Anordnung gerade und parallel orientiert werden. Die Wirkungsweise und die Verstellung der effektiven Kanallänge der Ausführungsform nach Fig. 2a ist die gleiche wie in Pig, la und braucht deshalb nicht weiter erklärt zu werden. Eine in gleicher Weise auf die Figuren la und 3a anwendbare zweite Vorrichtung, die zur Halterung der verschiedenen Elemente der Vorrichtung auf einer Linie und in flOssigkeitsdichter Verbindung dient, ist in der Ausführungsform nach Fig. 2a gezeigt, in der eine in der Mitte angeordnete hohle und mit Innengewinden versehene Welle 18 angeordnet ist, Diese kann mit dem Unterteil 4 aus einem Stück bestehen, oder auch in dieses Unterteil eingeschraubt oder mit Preßsitz eingepaßt sein ,¹^ ^f diese Welle 18 wird eine Halteschraube 14 eingeschraubt, nachdem sie durch den Federring 29 und die Dichtungsscheibe 28 hindurchgesteckt worden ist, die auf die oberste Oberfläche des Knopfes 5 passen.

Fig. 3a zeigt eine Vorrichtung für zwei im Gleichlauf verbundene variable Flüssigkeitswiderstände, die gemäß dieser Erfindung aufgebaut ist. Wiederum werden in dieser Ausführungsform gleichartige Elemente verwendet, wie in den Ausführungsformen eines einzelnen Widerstandes nach den Figuren la und 2a. Der wesentliche Unterschied liegt in einem zusätzlichen Paar konzentrischer Flüssigkeitskanäle in dem Blättchen 6, einem zweiten Oberbrückungskanal in dem stellbaren Knopf 5 zur gegenseitigen Verbindung der Kanäle des zusatz- " liehen Paares und einem zusätzlichen Einlaß- und Auslaßkanal in dem Unterteil 4, die mit diesem zweiten Paar konzentrischer Kanäle in Verbindung stehen. Insbesondere enthält das Blättchen 6 vier konzentrische Flüssigkeitskanäle, die kreisförmig sind, wenn man senkrecht auf die Ebene des Blättchens 6 sieht, und der Querschnitt ist rechteckig oder quadratisch. Die innersten und äußersten Kanäle 30 bzw. 31 sind mittels eines ersten überbrückungskanales 32 miteinander verbunden, der auf der Unterseite des verstellbaren Knopfes gebildet ist, und die zwei dazwischenliegenden Kanäle 33 und 34 sind mittels eines zweiten kürzeren überbrückungskanales 35 in dem stellbaren Knopf 5 miteinander verbunden, wie es deutlich in der Ansicht von unten in Fig. 3b gezeigt ist. Der verstellbare Knopf 5 ist mit dem dünnen Blättchen 6 verkeilt, um eine gemeinsame Dre-

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hung des Knopfes 5 und des Blättchens 6 relativ zu dem festen Unterteil 4 zu erzeugen. Dieses Unterschiedsmerkmal 1st im Vergleich zu dem mit dem Unterteil 4 verkeilten Blättchen 6 in Fig. la und 2a notwendig, um einen einfachen Aufbau der überbrückungskanäle beizubehalten und auf diese Weise eine Vereinfachung in der Herstellung zu erzielen. Der Stift 21 ist durch Preßsitz in eine geeignet angeordnete Bohrung in dem Schulterteil eines unteren versenkten Teiles der Bohrung 16 in dem Knopf 5 eingepaßt. Die Bohrung 20 in dem Teil 4 1st an dem oberen Teil versenkt, um freien Raum für den Stift 21 zu schaffen. Die vier konzentrischen Flüssigkeitskanäle 30, 31» 33 und 34 besitzen im allgemeinsten Fall jeweils gleiche Breiten, und die verbundenen Gesamtlängen der Kanäle 30 . und 31 sind gleich den verbundenen Gesamtlängen der Kanäle 33 und 34. Unter derartigen Umständen erzeugt die Vorrichtung zweier im Gleichlauf verbundener variabler Flüssigkeitswiderstände über jedem Anschlußpaar 36 - 37 und 38 - 39 in dem Teil 4 für alle Einstellungen des Knopfes 5 variable aber gleiche Widerstände. Die ersten Enden 30a, 31a der Kanäle 30 und 31 sind entlang einer ersten gemeinsamen radialen Linie auf dem Blättchen 6 angeordnet und die entsprechenden ersten Enden 33a und 34a der Kanäle 33 und 34 sind entlang einer zweiten gemeinsamen radialen Linie angeordnet, die auf der Umfangslinie in einem Abstand zu der ersten radialen Linie liegt. Die zweiten Enden der Kanäle 30, 31» 33 und ·

34 sind im allgemeinsten Falle auf dem Umfang mit gegenseitigem Abstand verteilt. Der überbrückungskanal 32 ist ein radialer Schlitz, der in einer festen Flüssigkeitsverbindung mit den ersten Enden 30a und 31a der Kanäle 30 und 31 in der zusammengesetzten Vorrichtung steht. Auf gleiche Weise ist der überbrückungskanal

35 ein zweiter radialer Schlitz, der auf einer Umfangslinie mit Abstand zu dem Schlitz 32 angeordnet ist und eine kürzere Länge aufweist, da er dazu bestimmt ist, in fester Flüssigkeitsverbindung mit den ersten Enden 33a und 34a der näher beieinanderliegenden Kanäle 33 und 34 zu stehen. Die Einlaß- und Auslaßanschlüsse (Flüssigkeitskanäle) 36 - 39 in dem Unterteil 4 sind zwar derart dargestellt, daß eine Flüssigkeitsverbindung mit den zweiten Enden der Kanäle 30, 31,33 bzw. 34 besteht. Es ist aber verständlich, daß dieses die Punkte für die maximalen Widerstands-

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werte auf der Strecke des Knopfes 5 sind. Eine Drehung des Knopfes 5 (und des damit verkeilten Blättchen6) entgegen dem Uhrzeigersinn verringert die effektiven Längen der überbrückten Kanäle 30 - 31 und der überbrückten Kanäle 33 - 3^ um gleiche Anteile, wie es an den Anschlüssen 36 - 39 des Unterteiles zu ersehen ist, aufgrund der Relativbewegung dieser Anschlüsse entlang der Wegstrecken der Kanäle 30, 31, 33, 3*.

Somit wird in der Ausführungsform nach Fig. 3a der gleiche Effekt erzielt wie in den Ausführungsformen nach den Figuren la und 2a, ^ daß nämlich die effektive Länge der miteinander verbundenen Flüssigkeitskanäle in dem Blättchen 6 kontrollierbar zu verändern sind. Bei den Vorrichtungen entsprechend den Figuren la und 2a wird diese Veränderung der effektiven Länge dadurch erhalten, daß die Flüssigkeitskanäle des Blättchens und die Einlaß- sowie Auslaßanschlüsse in einer festen Lage zueinander gehalten werden und die Stellung des überbrückungskanales verändert wird. Dagegen wird in der Ausführungsform nach Fig. 3a die Stellung der überbrückungskanäle in einer festen Lage relativ zu den Kanälen des Blättchens beibehalten, aber die Stellung der Einlaß- und Auslaßanschlüsse wird relativ zu den Kanälen des Blättchens verändert. Selbstverständlich kann die verkeilte Anordnung der Kanäle 5 und 6 in der Ausführungsform nach Fig. 3a auf Wunsch auch in den Vorrichtungen für einzelne variable ä Flüssigkeitswiderstände nach den Figuren la und 2a benutzt werden. Weiterhin können die verbundenen Längen der Kanäle 30, 31 gegenüber den verbundenen Kanälen 33 und 3^ ungleich sein, um ein bestimmtes Verhältnis der Flüssigkeitswiderstände zu bilden. Ferner können die Schlitze 30, 31, 33, 3*J mit variablem Querschnitt versehen sein, um nicht-lineare Oewichtsfluß-Gegendruck-Kennlinien zu erhalten. Schließlich können die Einlaß- und Auslaßanschlüsse 36, 37 in einer Linie mit den ersten Enden 30a, 31a der entsprechenden Kanäle angeordnet sein, um dadurch eine Vorrichtung für zwei im Gleichlauf verbundene V/iderstände zu erhalten, in der eine Drehung des Knopfes 5 einen Widerstand erhöht und den anderen Widerstand um den gleichen Betrag vermindert.

Als ein spezielles Beispiel seien die Abmessungen genannt, die

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in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eines variablen Widerstandes verwendet wurden. Es wurde eine. Vorrichtung eines einzelnen variablen Plüssigkeitswiderstandes der in Pig, la gezeigten Art mit einem maximalen und minimalen Strömungswiderstand von 75,75/3,31· 4,3 P? see (75,75/3,31 Ib. see.) cm^{5 (} in? >

aus einem Blättchen mit einer Dicke von 0,1 mm (0,004 inch) und einem Durchmesser von 20 mm (0,812 inch) hergestellt. Die Flüssigkeitskanäle 7 und 8 waren jeweils etwa 38 mm (1,5 inch) lang und 0,5 mm (0,020 inch) breit, der überbrückungskanal 13 war 0,81 mm (0,032 inch) breit sowie 0,38 mm (0,015 inch) tief und die Anschlüsse 9 und 10 besaßen Durchmesser von 1,92 mm (0,076 inch).

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß diese Erfindung eine neue Vorrichtung eines variablen Plüssigkeitswiderstandes zur Verfügung stellt, der zur leichteren Herstellung aus möglichst wenigen Einzelteilen zusammengesetzt ist und geringe Herstellungskosten bei einem minimalen Risiko einer Flüssigkeitsleckstelle während des Betriebes verursacht. Die Vorrichtung kann in Flüssigkeitskreisen verwendet werden und der Widerstand kann ohne Herausnahme der Vorrichtung aus dem Kreis verändert werden, da eine Änderung des Widerstandswertes allein durch Lösen einer Schraube 14 und ein darauffolgendes Drehen des Knopfes 5 bis zu einer gewünschten Stellung des erforderlichen Widerstandes erreicht wird. Die Ausführungsform eines im Gleichlauf verbundenen variablen Flüssigkeitswiderstandes 1st besonders gut für eine Verwendung in Kreisen geeignet, in denen unterschiedliche Druckflüssigkeitssignale verwendet werden, da durch die vorliegende Erfindung zwei sehr genaue Flüssigkeitswiderstände angepaßt und dann in sehr genauer verbundener Relation verändert werden können.

Es sind zwar nur drei Ausführungsformen dieser Vorrichtungen eines variablen Plüssigkeitswiderstandes beschreiben worden, es erscheint aber offensichtlich, daß Modifikationen und Veränderungen dieser Erfindung entsprechend der oben angegebenen Lehren möglich sind. Es können beispielsweise irgendwelche Mittel dazu verwendet werden, den verstellbaren Knopf 5, das Blättchen 6 und das Unterteil 4

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bezüglich der Flüssigkeit in irgendeiner Stellung zu halten, so daß die hier gezeigte Schraubenanordnung nur eine Möglichkeit für eine derartige alte Vorrichtung ist·. Weiterhin können die überbrükkungskanäle und die Anschlüsse auf Wunsch entsprechend in dem Unterteil und dem verstellbaren Knopf ausgebildet sein,

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Claims

ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung für einen variablen Flüssigkeitswiderstand mit einem Ober- und Unterteil sowie einem dazwischen angeordneten Blättchen, dadurch gekennzeichnet, daß das dünne Blättchen (6) einen ersten Flüssigkeitskanal (7, 7a, 7b) zur Erzeugung einer ersten Begrenzung für einen hindurchfließenden, unter Druck gesetzten Flüssigkeitsstrom und einen zweiten mit Abstand zu dem ersten Kanal angeordneten Flüssigkeitskanal (8, 8a, 8b) zur Erzeugung einer zweiten Begrenzung für einen hindurchfließenden, unter Druck gesetzten Flüssigkeitsstrom aufweist, das Oberteil (5) einen dritten Flüssigkeitskanal (13) enthält, der derart verstellbar angeordnet ist, daß die ersten und zweiten Flüssigkeit skanäle überbrückbar sind, so daß die ersten und zweiten Flüssigkeitskanäle auf ihren Längen miteinander zu verbinden sind und der Widerstand auf die hindurchfließenden Flüssigkeitsströmung veränderbar ist.

2. Vorrichtung für einen variablen Flüssigkeitswiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (¹I) einen Mittelanzapfungsanschluß (25, Fig. 2), die Unterseite des Oberteiles (5) einen versenkten Bereich (26) enthält, der flüssigkeitsmäßig mit dem Flüssigkeitskanal (13) in · Verbindung steht, und das dünne Blättchen (6) eine zusätzliche öffnung (27) aufweist, die flüssigkeitsmäßig mit dem zylindrischen Bereich (26) in Verbindung steht.

3. Vorrichtung für einen variablen Flüssigkeitswiderstand nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dünne Blättchen (6) vier konzentrische Flüssigkeit skanäle (30, 31, 33, 3¹O enthält, der innerste Kanal (30) und der äußerste Kanal (31) durch einen ersten überbrückungskanal (32) miteinander verbunden sind und die zwei dazwischenliegenden Kanäle (33. 3*0 durch einen zweiten überbrückungskanal (35) in Verbindung stehen und beide Überbrückungskanäle auf der Unterseite des verstellbaren Oberteiles (5, Fig. 3B) angeordnet sind.

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W 1 Ij¹Ui

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4. Vorrichtung für einen variablen Flüssigkeitswiderstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Knopf (5) mit dem Blättchen (6) verkeilt ist (22) und eine Bohrung (20) in dem Unterteil (4) auf ihrem oberen Teil versenkt ist, so daß freier Raum für einen Stift (2.1) erzeugt ist, der mit Preßsitz in dem Schulterteil eines unteren versenkten Teiles der Bohrung (16) in dem verstellbaren Knopf (5) eingepaßt ist.

5. Vorrichtung für einen variablen Flüssigkeitswiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Flüssigkeitskanäle gleiche Abmessungen besitzen.

6. Vorrichtung für einen variablen Flüssigkeitswiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Flüssigkeitskanäle ungleiche Abmessungen besitzen.

7. Vorrichtung für einen variablen Flüssigkeitswiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Flüssigkeitskanäle jeweils einen konstanten Querschnitt aufweisen, so daß ein variabler Flüssigkeitswiderstand mit einer linearen Gewichtsfluß-Gegendruck-Kennlinie gebildet ist.

8. Vorrichtung für einen variablen Flüssigkeitswiderstand nach Anspruch l_s dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Flüssigkeitskanäle jeweils einen variablen Querschnitt aufweisen, so daß ein variabler Flüssigkeitswiderstand mit einer nicht-linearen Gewichtsfluß-Gegendruck-Kennlinie gebildet ist, wobei die besondere nicht-lineare Kennlinie durch die spezielle Geometrie der ersten und zweiten Flüssigkeitskanäle bestimmt ist.

9. Vorrichtung für einen variablen Flüssigkeitswiderstand nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß

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- 18 - die ersten und zweiten Flüssigkeitskanäle jeweils kreisförmig sind.

10. Vorrichtung für einen variablen Flüssigkeitswiderstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Flüssigkeitskanäle konzentrisch angeordnet sind.

11. Vorrichtung für einen variablen Flüssigkeitswiderstand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Flüssigkeitskanäle im Querschnitt rechteckig sind.

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L e e r s e i t e