DE1948322B2

DE1948322B2 - FLUID OSCILLATOR

Info

Publication number: DE1948322B2
Application number: DE19691948322
Authority: DE
Inventors: Trevor George Tempe Anz Sutton (V St A)
Original assignee: The Garrett Corp, Phoenix, Ariz (V St A )
Priority date: 1969-09-24
Filing date: 1969-09-24
Publication date: 1973-02-01
Also published as: DE1948322A1

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strömungsfitteloszillator mit zwei hintereinandergeschalteten, von einem Versorgungsdruck gespeisten bistabilen Strömungsmittelverstärkern, bei welchen die Ausgänge des ersten Strömungsmittelverstärkers über je eine Blindwiderstände enthaltende Verbindungsleitung mit je einem Steuereingang des zweiten Strömungsmittelverstärkers verbunden sind, während von jedem Ausgang des zweiten Strömungsmittelverstärkers je eine, Blindwiderstände enthaltende Verbindungsleitung, einander kreuzend an die Steuereingänge des ersten Strömungsmittelverstärkers geführt ist.The present invention relates to a fluid oscillator with two bistables connected in series and fed by a supply pressure Fluid amplifiers, in which the outputs of the first fluid amplifier over each a connecting line containing reactances, each with a control input of the second fluid amplifier are connected while from each output of the second fluid amplifier one connecting line each, containing reactances, crossing each other to the control inputs of the first fluid amplifier is performed.

Ein derartiger Strömungsmitteloszillator ist bereits bekannt (s. USA.-Patentschrift 3 277 913). Es zeigt sich jedoch, daß die Frequenz derartiger Strömungsmitteloszillatoren relativ stark von dem Versorgungsdruck abhängt, so daß bei auftretenden Änderungen des Versorgungsdruckes ungewünschte Frequenzverschiebungen der von dem Strömungsmitteloszillator abgegebenen Signale auftreten.Such a fluid oscillator is already known (see US Pat. No. 3,277,913). It shows however, that the frequency of such fluid oscillators depends relatively strongly on the supply pressure, so that when changes occur the supply pressure undesired frequency shifts of the fluid oscillator given signals occur.

Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Strömungsmitteloszillator der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Ausgangsfrequenz im wesentlichen von dem Versorgungsdruck unabhängig ist.Accordingly, it is the object of the present invention to provide a fluid oscillator of the initially mentioned to create said type, the output frequency of which is essentially independent of the supply pressure is.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die einen Verbindungsleitungen kapazitiv und die anderen Verbindungsleitungen induktiv sind, derart, daß die Frequenz des Strömungsmittel-Oszillators im wesentlichen unabhängig von Versorgungsdruck istThis object is achieved in that according to the invention one connection lines capacitive and the other connection lines inductive are such that the frequency of the fluid oscillator is substantially independent of supply pressure is

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß beide Sätze von Verbindungsleitungen gleichen Querschnitt und unterschiedliche Länge aufweisen.An advantageous embodiment of the invention is characterized in that both sets of Connecting lines have the same cross-section and different lengths.

Eint optimale Frequenzstabilität läßt sich dadurr'i erreichen, daß die Länge der einen Verbindungsleitungen zur Länge der anderen Verbindungsleitungen im Verhältnis 1:6 steht.An optimal frequency stability can be dadurr'i achieve that the length of one connecting lines to the length of the other connecting lines has a ratio of 1: 6.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand eine* Ausfuhrungsbeispieles näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist. Es stellt darThe invention will now be based on an * exemplary embodiment will be explained and described in more detail, reference being made to the drawing. It shows

F i g. i eine schematische Ansicht sraes bistabilen Strömungsmittelverstärkers mit einem Satz von Rückkopplungsleitungen, weiche kapazitiv wirken,F i g. i a schematic view sraes bistable Fluid amplifier with a set of feedback lines that act capacitively,

F i g. 2 eine schetnatische Ansicht eines bistabilen Strömungsmittelverstärkers, dessen Rückkopplungsleitungen ein kleines I/ängen-Querschnitt-Verhältnis aufweisen, d. h. induktiv «virken,F i g. 2 is a schematic view of a bistable Fluid amplifier whose feedback lines have a small I / length-to-cross-section ratio have, d. H. inductively «virken,

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Frequenz abhängigkeit von dem Veisorgungsdruck bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Stromungsmittelverstürkern, F i g. 3 shows a graph of the frequency dependence on the supply pressure for the in 1 and 2 shown flow medium amplifiers,

F i g 4 ein; -.,chematische Ansicht des Strömung>mitteloszillators nach der F rfindung,F i g 4 a; -., chemical view of the flow> central oscillator after the discovery,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Frequenzabhängigkeit von dem Versorgungsdruck für den in Fig. 4 dargestellten Strömungsmitteloszillator, und5 shows a graph of the frequency dependency the supply pressure for the fluid oscillator shown in Fig. 4, and

F i g. 6 graphische Darstellungen der Frequenz in Abhängigkeit des Versorgungsdruckes für verschiedene Längen-Querschnitt-Verhältnisse der beiden Verbindungsleitungen bei dem in F i g. 4 dargestellten Strömungsmitteloszillaior.F i g. 6 graphical representations of the frequency as a function of the supply pressure for various Length-cross-section ratios of the two connecting lines in the case of the FIG. 4 shown Fluid oscillator.

Bei einem bekannten Strömungsmitteloszillator gemäß Fig. 1 sind die Rückkoppljngsleitungen 16 und 17 so ausgebildet, daß sie ein großes Längen-Querschnitt-Verhältnis besitzen, c*. h. kapazitiv wirken. Diese Eigenschaft wird noch dadurch verstärkt, daß in den Rückkopplungsleitungtn 16,17 kapazitive Kammern 18 angeordnet sind. Die Ausgänge des Strömungsmitteloszillators sind über Ausgangsleitungen 20 mit Wandlern 23 oder einem anderen Verbraucher verbunden. Bei dem in F i g. 2 dargestellten bekannten Strömungsmitteluszillator besitzen die Rückkopplungsleitungen 21 und 22 ein kleines Längen-Querschnitt-Verhältnis, d. h. wirken induktiv. Zur Einstellung dieser Induktivität kann bei gleicher Bohrung die Länge dieser Rückkopplungsleitungen geändert werden. Die Rückkopplungsleitungen führen wie bei dem Strömungsmitteloszillator nach F i g. 1 von den Ausgängen zu den Steuereingängen. Die Ausgangsleitungen 20 führen ebenfalls zu Wandlern 23 oder einem anderen Verbraucher.In a known fluid oscillator according to FIG. 1, the feedback lines 16 are and 17 formed so that they have a large aspect ratio, c *. H. act capacitive. This property is further enhanced by the fact that the feedback lines 16, 17 are capacitive Chambers 18 are arranged. The outputs of the fluid oscillator are via output lines 20 connected to transducers 23 or another consumer. In the case of the FIG. 2 shown have known fluid oscillator the feedback lines 21 and 22 have a small aspect ratio, i. H. act inductively. To set this inductance, the length of these feedback lines can be used for the same bore to be changed. The feedback lines run as in the fluid oscillator according to FIG. 1 from the outputs to the control inputs. The output lines 20 also lead to converters 23 or another consumer.

Die in F i g. 3 dargestellten Kurven α und b veranschaulichen die Frequenzabhängigkeit der Ausgangssignale der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Strömungsniitteloszillatoren in Abhängigkeit vom Versorgungsdruck, und zwar ist auf der linken Ordinate die Frequenz des Oszillators gemäß F i g. 1 und auf der rechten Ordinate diejenige gemäß F i g. 2 aufgetragen. Aus F i g. 3 ist erkennbar, daß sich bei Änderungen des Versorgungsdruckes, aufgetragen auf der Abszisse, die Frequenz der Ausgangssignale der beiden Strömungsmitteloszillatoren stark ändert. Die Frequenz der Ausgangssignale jenes Strömungsmitteloszillators, dessen Rückkopplungsleitungen gemäß F i g. 1 ein großes Längen-Querschnitt-Verhältnis besitzen, ist bei einem niedrigen Versorgungsdruck klein und steigt bei wachsendem Versorgungs-The in F i g. Curves α and b shown in FIG. 3 illustrate the frequency dependence of the output signals of the fluidic medium oscillators shown in FIGS. 1 and 2 as a function of the supply pressure, namely on the left ordinate the frequency of the oscillator according to FIG. 1 and on the right ordinate that according to FIG. 2 applied. From Fig. 3 it can be seen that when the supply pressure changes, plotted on the abscissa, the frequency of the output signals of the two fluid oscillators changes greatly. The frequency of the output signals of that fluid oscillator whose feedback lines according to FIG. 1 have a large length-to-cross-section ratio, is small at a low supply pressure and increases as the supply pressure increases

druck bis zu einem bestimmten Maximum an und sinkt dann wieder ab. Beim anderen Strömungsmitteloszillator erhält man ein etwa entgegengesetztes Verhalten, denn die Frequenz des Ausgangssignals ist bei einem niedrigen Versorgungsdruck hoch und sinkt mit wachsendem Druck ab.pressure up to a certain maximum and then decreases again. The other fluid oscillator the opposite behavior is obtained because the frequency of the output signal is at low supply pressure and decreases with increasing pressure.

In Fig.4 ist ein Strömungsmitteloszillator nach der Erfinaung veranschaulicht, welcher diese Nachteile der Frequenzänderung in Abhängigkeit vom Versorgungsdruck nicht mehr aufweist. Dieser be- ίο steht aus zwei bistabilen Strömungsmittelverstärkern 24 und 25. Jeder Strömungsmittelverstärker 24, 25 wird mit einem unter einem Versorgungsdruck P_s stehenden Strömungsmittel bei 26 gespeist. Jeder Strömungsmittelverstärker 24, 25 enthält zwei Ausgänge, 27, 28 bzw. 29, 30 sowie zwei Steuereingänge 31, 32 bzw. 33, 34. Die Steuereingänge des Strömungsmittelversiärkers 24 sind über Verbindungsleitungen 35 und 36 mit den Ausgängen 29 bzw. 30 des Strömungsmittelverstärkers25 kreuzweise verbunden, während die Steuereingänge 33 und 34 dieses Strömungsmittelverstärkers 25 über Verbindungsleitungen 37 und 38 mit den Ausgängen 27 und 28 des Strömungsmittelverstärkers 24 verbunden sind.In Figure 4, a fluid oscillator according to the invention is illustrated, which no longer has these disadvantages of the frequency change as a function of the supply pressure. This consists of two bistable fluid amplifiers 24 and 25. Each fluid amplifier 24, 25 is fed with a fluid at 26 which is _{under a supply pressure P s.} Each fluid amplifier 24, 25 contains two outputs, 27, 28 and 29, 30 and two control inputs 31, 32 and 33, 34. The control inputs of the fluid amplifier 24 are crossed via connecting lines 35 and 36 with the outputs 29 and 30 of the fluid amplifier 25 while the control inputs 33 and 34 of this fluid amplifier 25 are connected to the outputs 27 and 28 of the fluid amplifier 24 via connecting lines 37 and 38.

Die Verbindungsleitungen 37 und 38 besitzen ein anderes (gegensätzliches) Längen-Querschnitt-Verhältnis als die Verbindungsleitungen 35, 36. Auf diese Weise wird die gewünschte Kompensation der Frequenzabhängigkeit von dem VersorgungsJruck erzielt.The connecting lines 37 and 38 have a different (opposite) length-cross-section ratio than the connecting lines 35, 36. In this way, the desired compensation of the Frequency dependence on the supply pressure achieved.

Die Ausgangssignale werden über Ausgangsleitungen 39 und 40 abgeleitet Die Frequenz der Ausgangssignale ist Habei im wesentlichen unabhängig von Änderungen des Verso-.^ungsdruckes, mit dem die Eingänge der beiden Strömungsmittelverstärker 24, 25 versorgt werden.The output signals are derived via output lines 39 and 40. The frequency of the output signals is essentially independent of changes in the verso -. ^ ungsdruckes with which the Inputs of the two fluid amplifiers 24, 25 are supplied.

Die in Fig. 5 dargestellte Kurvec veranschaulicht den praktisch konstanten Verlauf der Frequenz des Ausgangssignals bei dem in Fig. 4 dargestellten StSSgtmTttelosziHator. bei welchem te beulen Sätze von Verbindungsleitungen 35, 36, 37, 3» em gegensätzliches Verhältnis der Länge zur wirksamen Querschnittsrläche aufweisen. Bei emer genauen Auswertung der Fig. 5 ergibt sich, daß FrequenzanderZefvon nur ungefähr ±0,5·/* auftreten. Diese Stabilität ist ausschließlich auf oe Auslegung der Verbindungsleitungen 35, 36; 37, 38 zurockzu- Curve c shown in FIG. 5 illustrates the practically constant course of the frequency of the output signal in the case of the StSSgtmTttelosziHator shown in FIG. in which te buckling sets of connecting lines 35, 36, 37, 3 »em have the opposite ratio of the length to the effective cross-sectional area. A detailed evaluation of FIG. 5 shows that frequencies other than Zef of only approximately ± 0.5 · / * occur. This stability is exclusively due to the above design of the connecting lines 35, 36; 37, 38 back to

in t ig. 6 sind eine Mehrzahl von Kurven dargest« Ut, die sich bei Verbindungsleitungen 35 bis 38 m verschiedenen Längen-Querschnitt-Verhaltnissen ergeben. Fig. 6 stellt die prozentuale Abweichung IF der Frequenz des Ausgangssignals von der Frequenz dar, die sich bei einem Versorgungsdruck von 1,378 bar ergibt. Die dargestellten Kurven entsprechen verschiedenen Längen-Uuerschnrtt-Verha tr,«ssen der Verbindungsleitungen 35 bis 38 wobei die Verbindungsleitungen 37. 38 mit .Λ* und1 die Ver-■undungsleitungen3S, 36 mit .ß« bezeichnet sind. _A5e Verbindungsleitungen 35 bis 38 besitzen die gleiche Querschnittsfläche und haben entsprechend ihrer Länge entweder kapazitive oder induküve Eigenschaften. .in t ig. 6 a plurality of curves are shown, which result in connection lines 35 to 38 m with different length-cross-section ratios. FIG. 6 shows the percentage deviation IF of the frequency of the output signal from the frequency which results at a supply pressure of 1.378 bar. The curves shown correspond to different length / width ratios of the connecting lines 35 to 38, the connecting lines 37, 38 with. Λ * and1 the connecting lines3S, 36 are designated with .ß «. _A 5e connecting lines 35 to 38 have the same cross-sectional area and, depending on their length, have either capacitive or inductive properties. .

Die den verschiedenen Kurven beigefugten Zahlen kennzeichnen das Längen-Querschnitt-Verhältnis der einen Verbindungsleitungen *A* zum Langen-Querschnitt-Verhältnis der anderen Verbindungslei-The numbers added to the various curves indicate the length-to-cross-section ratio of one connecting line * A * to the length-to-cross-section ratio of the other connecting line.

^tU Aus den'Kurven ist ersichtlich, daß die auftretenden Frequenzabweichungen von einem festgelegten Mittelwert gering sind, sobald ein vorgegebener Versorgungsdruck erreicht ist. ^tU from den'Kurven is seen that the frequency deviations that occur are low from a fixed average value as soon as a predetermined supply pressure is reached.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Fluid oscillator with two serially connected bistable fluid amplifiers fed by a supply S pressure, in which the outputs of the first fluid amplifier are connected to a respective control input of the second fluid amplifier via a connecting line containing reactances, while one of each output of the second fluid amplifier is connected Connecting line containing reactances, crossing one another, to the control inputs of the first flow means; is led. characterized in that d x ¹ ^ having a Vcrbindungsleitungen (37, 38) capacitively and the other connecting lines (35, 36) are inductive, so that the frequency of the oscillator in the fluid GR ao sentlichcn is independent of supply pressure.

2. Fluid oscillator according to claim 1, characterized in that the two connecting lines (35, 36; 37, 38) have the same cross-section and different lengths. »5

3. Fluid oscillator according to claim 2, characterized in that the length of one connecting line (37, 38) to the length of the other Connection lines (35, 36) have a ratio of 1: 6.