DE2012859A1

DE2012859A1 - Strömungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2012859A1
Application number: DE19702012859
Authority: DE
Inventors: Donald Andrews Castine Me. Small (V.St.A.)
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1969-04-03
Filing date: 1970-03-18
Publication date: 1970-10-15
Also published as: US3552415A; FR2038217A7; NL7004714A; DE2012859B2; GB1292105A; DE2012859C3

Description

Anmelderin: Corning Glass Works

Corning, New York, USA

Strömungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine mit einer festen, flüssigen oder gasförmigen Strömungsphase arbeitende Strömungsvorrichtung.

Bekannte, eine eine Kraftströmung in eine Wechselwirkungskammer speisende Düse und zwei oder mehrere, an die Kammer angeschlossene Ausgangskanäle enthaltende Strömungsvorrichtungen werden meist durch Anlegen einer Regelströmung an den Kraftstrom, gegebenenfalls durch eine an die Ausgangskanäle angeschlossene Rückkopplung geschaltet, wobei im letztgenannten Fall aber keine willkürlich durch ein Regelsignal gesteuerte Umschaltung erfolgt, vielmehr der Kraftstrom ständig zwischen den beiden Ausgangskanälen hin- und hergeschaltet wird, also oszilliert.

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Die Erfindung hat eine Strömimgevorrichtung mit verbesserter Ausgangsleistung, insbesondere Verstärkung und willkürlich steuerbarer Schaltwirkung zur Aufgabe.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass wenigstens ein, auf einer Seite der Kraftstromdüse geführter, in die Wechselwirkungskammer mündender Strömungsmitnehmerkanal vorgesehen ist, und wenigstens ein Mitnehmerregelkanal entgegengesetzt zum Mitnehmerstrom in den Mitnehmerkanal mündet und zwischen dem Kraftstrom und dem Regelstrom einen Niederdruckbereich erzeugt.

In den der weiteren Erläuterung dienenden Zeichnungen zeigen

die Figuren 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel der Strömungsvorrichtung mit doppeltem Strömungsmitnehmerstrom, wobei in der Figur 1 ein Regelsignal fehlt und in der Figur 2 ein Regelsignal an den einen Mitnehmerstrom angelegt ist;

die Figuren 3 und M- ein weiteres Ausführungsbeispiel, in dem die Mitnehmerregelkanäle als Rückkopplung ausgebildet sind; in der Figur 3 fehlt ein Regelsignal, während in der Figur 4 ein Regelsignal an einen der Mitnehmerkanäle angelegt ist;

die Figuren 5 und 6 ein Ausführungsbeispiel mit mehreren Regelkanälen und einer Rückkopplung, das z. B. als ODER/WEDER NOGH-Gerät arbeitet; in der Figur 5 fehlt ein Regelsignal, während in der Fig. 6 ein bzw. mehrere Regelsignale auftreten.

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Die Strettungsvorrichtung 10, ζ, B. ein Verstärker, ist in bekannter ;Weise aus einem (hier abgenommenen) Deckel,- einer mittleren, mit Strömungskanälen versehenen Platte,12 und dem Boden 14· aufgebaut. Die Platten können aus Metall oder durchsichtigem Material, z. B. Glas bestehen und sind so verbunden, dass abgedichtete Strömungskanäle entstehen. Die Kanäle bestehen zunächst wie bekannt aus einer Kraftstromdüse 16, die in die Wechselwifkungskammer 18 mit den gegenüberliegenden, leicht gekrümmten Seitenwänden und dem Strahlungsteiler | 24 mündet. Am entgegengesetzten Ende sind zu beiden Seiten des Strömungsteilers die Ausgangskanäle 26 und 28 angeschlossen. Die grundsätzliche Strömungsrichtung des Kraftstroms ist durch den Pfeil 30 angedeutet.

Erfindungsgemäss ist auf eiaex· oder beiden Seiten der Düse 16 je ein Strömungsmitnehmerkanal 32 \mn 'jA vorgesehen« Das stromaufwärts gelegene Ende ist an ein Strömungsmittel, z. B. Atmosphäre angeschlossen, das durch den Kraftstrom in der Düse 16 in Richtung der Pfeile 36 mitgenommen bzw. mitgeris- f sen wird und über die Wechselwirkungskammer in die Ausgangskanäle 26, 28 fliesst. Jeder Mitnehmerregelkanal 38, 40 ist mit den nahe der Wechselwirkungskammer gelegenen Mündungen 42, verbunden.

Bei Verwendung z« B. als Proportionalverstärker fliesst ein ständiger Kraftstrom aus der Düse und tritt bei Fehlen eines

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Regelsignals zusammen mit der mitgerissenen Strömung 46, 48 in gleichen Mengen in die Ausgangskanäle 26 und 28. Dabei wird Strömungsmittel von Aussen in Pfeilrichtung 36 durch die öffnungen 46 und 48 mitgeführt.

In der Figur 2 ist z. B. an den Regelkanal 40 ein Regelsignal gelegt. Der aus der öffnung 44 fliessende Regelstrom 50 wirkt der Strömung im Mitnehmerkanal 34- entgegen, so dass zwischen dem Kraftstrom 30 und dem Regelstrom 50 ein Niederdruckbereich A entsteht. Da auf der gegenüberliegenden Seite des Kraftstroms praktisch atmosphärische Druckverhältnisse vorliegen, wird der Kraftstrom zum Auslasskanal 28 umgelenkt, und es entsteht hier ein wesentlich stärkeres Ausgangssignal als in dem Auslasskanal 26. Da die Differenz der Ausgangssignale weit grosser ist als die Druckdifferenz der Regelströme in den Regelkanälen 40 und 38» ist der Verstärkungsfaktor grosser als 1. Im Einzelfall hängt der Verstärkungsfaktor ab von der Auslegung, dem Abstand des Strömungsteilers, Auslegung und Anordnung der Düse, den Auslassöffnungen, usw. Die Regelströme können auch umgekehrt werden, und verlaufen dann parallel zu und in gleicher Richtung mit dem Krafetrom 30·

Die Regelöffnungen 42 und 44 können auch mit dem Kraftstrom einen Winkel bilden, so dass ein Kraftmomentaustausch stattfindet. Üur Verbesserung der Stabilität bei Belastung können

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an der gezeigten Stelle oder auch zentral gelegene Ableitöffnungen «52 vorgesehen sein.

Ein digital arbeitendes Strömungselement ist beispielsweise in den Figuren 3 und 4 gezeigt. Hierbei sind die Auslasskanäle an Rückkopplungsschleifen angeschlossen. Wie zuvor sind zu beiden Seiten einer Kraftstromdüse 116 die Mitnehmerkanäle 132, 134- mit den öffnungen 146, 148 angeordnet, so dass durch die die Wechselwirkurigskammer 118 durchströ- t| mende Kraftströmung 13O Strömungsmittel mitgerissen wird. Durch entsprechende, z. B. asymmetrische Auslegung legt sich der Kraftstrom an eine der Wandflächen, z. B. die Wandung 120 an, so, dass der grössere Teil des Kraftstroms bei Fehlen eines Regelsignals in den Auslasskanal 126 flieset. Ein Teil der Strömung wird aber in die Rückkopplungsschleife, z. B. den dem Regelkanal 38 des Proportionalgeräts der Figur 1 entsprechenden Rückkopplungskanal 138 in Pfeilrichtung 160 umgelenkt und strömt entgegen der Strömung I36 in den Mitnehmerkanal 132. Hierdurch wird zwischen dem Kraftstrom 13O und dem Rückkopplungssignal 160 ein Niederdruckbereich A^f erzeugt, der den Kraftstrom im Auslasskanal 126 hält* Eine zweite Rückkopplungsschleife 140 ist zwischen dem gegenüberliegenden Auslasskanal und dem Mitnehmerkanal 134 mit der mit dem letzteren gleichachsigen öffnung 144 vorgesehen.

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Zusätzlich zu diesen Rückkopplungskanälen sind weitere, an sich bekannte Regelkanäle 162 und 164 mit den Öffnungen 166, 168 stromaufwärts von den Rückkopplungsöffnungen 142, 144 an den Mitnehmerkanal 132 bzw. 134 gelegt. Diese zusätzlichen Regelkanäle können auch stromabwärts von den Regelöffnungen 166, 168 an den mit 170 und 172 bezeichneten Stellen vorgesehen sein. Diese, mit den öffnungen 174 und 176 in den Haftwandungen 120 versehenen Regelkanäle 170, 172 wirken in grundsätzlich der gleichen Weise wie die Regelkanäle 162, 164 und können an Stelle dieser gebraucht werden. Sie können auch an anderer, geeigneter Stelle angebracht werden.

Wird beispielsweise an Regelkanal 162 in Pfeilrichtung 178 ein Regelsignal gelegt (s. Fig. 4), so wird der Rückkopplungsstrom 160 zum Kraftstrom I30 hingelenkt und der Niederdruckbereich A¹ aufgehoben. Dadurch wird der Kraftstrom seinerseits vom Auslasskanal 126 in den Auslasskanal 128 umgelenkt. Die Rückkopplung 138 wird damit unterbrochen und durch die Rückkopplung 16O¹ in dem zweiten Rückkopplungskanal 140 ersetzt. Dadurch fliesst der Kraftstrom auch nach Unterbrechung des Regelsignals 178 im Regelkanal 162 durch den Auslasskanal 128. Die Vorrichtung arbeitet also als Flip-Flop, d. h. die durch das vergleichsweise schwache Signal 178 gesteuerte Ausgangsströmung bleibt auch nach Unterbrechung des Regelsignals bestehen. Durch geeignete Anordnung kann auch ein Kraftmomentaustausch erzielt werden.

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Nach weiterer günstiger Ausgestaltung kann der Digitalver- , stärker der Fig· 3 und 4 auch für spezifische Logikfunktionen eingesetzt werden. Als Beispiel zeigen die Figuren 5 und 6 eine als ODER/WEDER NOCH-Tor arbeitende Strömungsvorrichtung.

Infolge, entsprechender Auslegung der Wechselwirkungskammer 218 fliesst hier der aus der Düse 216 tretende Kraftstrom am Strömungsteiler 224 normalerweise nicht in den der ODER-Funktion entsprechenden Auslasskanal 228, sondern in den der ~* WEDER NOOH-Funktion entsprechenden Auslasskanal 226. Ein "

Teil 260 des Kraftstroms fliesst durch den Rückkopplungskanal 238 über die öffnung 242 in den Mitnehmerkanal 236 entgegen der von der öffnung 246 her kommenden Strömung. An Stelle eines einzelnen RegeXksnals auf einer Seite eines Mitnehmerkanals wie in der Ausbildung der Figuren 3 und 4 sind hier mehrere, z. B. drei im gegenseitigen Laagsabstand angeordnete Regelkanäle 262, 272, 282 mit den in den Mitnehmerkanal 232 führenden Öffnungen 266, 276, 286 vorgesehen. Fehlt ein ODER-Signal, so fliesst die Strömung weiter durch den Auslasskanal 226. Sobald jedoch ein Regelsignal in irgend einem der Regelkanäle 262, 272, 282 oder in mehreren oder allen (vgl. die Fig. 6) auftritt, wird die Rückkopplungsströmung 260 zum Kraftstrom 230 hingelenkt und schaltet diesen vom Ausgangskanal 226 zu dem der ODER-Funktion entsprechenden Ausgangskanal 228 um. Bei Unterbrechung des Regelsignals

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kehrt die Strömung jedoch zum Ausgangskanal zurück, da nur dieser mit der einen Niederdruckbereich A' erzeugenden Rückkopplungsschleife versehen ist.

Die Vorspannung wird entweder durch die gezeigte Ausbildung oder, bei Fortfall der Rückkopplungsschleife z. B. dadurch erreicht, dass der Kraftstrom auf den der WEDER NOCH-Funktion entsprechenden Ausgangskanal gerichtet wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Strömungsvorrichtung mit einer, einen Kraftstrom in eine mit Ausgangskanälen verbundene Wechselwirkungskammer richtenden KräüBtromdüse,dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, auf einer Seite der Kraftstromdüse (16) geführter, in die Wechselwirkungskammer (18) mündender Strömungsmitnehmerkanal (32) vorgesehen ist, und wenigstens ein Mitnehmerregelkanal (38) entgegengesetzt zum Mitnehmer st rom in den Mitnehmerkanal mündet und zwischen dem Kraftstrom und dem Regel- | strom einen Niederdruekbereich (A) erzeugt.

2. Strömungsvorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten der Kraftstromdüse je ein Mitnehmerkanal (32, 34) vorgesehen ist.

3. Strömungsvorrichtung gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass der Mitnehmerkanal oder die Mitnehmerkanäle (132» 134) an je einen als Mitnehmerregelkanal wirken- g den, seitlich zum Kraftstrom versetzten und mit seinem anderen Ende in je einen der KraftStromausgangskanäle (126, 128) mündenden Rückkopplungskanal (I38, 140) angeschlossen ist bzw. sind. '

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4. StrÖaungsvorricbtung g^atäas iuippntch 1, 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer, im wesentlichen rechtwinklig zum Mitnehmerregelkanal stromabwärts vom Auslassende der Kraftstromdüse verlaufender Regelkanal (162, 164) vorgesehen, ist.

5. Strömungsvorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere im gegenseitigen Abstand verlaufende Hegelkanälfc (2f?>, 2?2, 232) in einen der Mitnehmerkanäle (232) münden, wobex ein Regelsignal in einem oder allen der Regelkanäle den Er&ffcstrom in den auf der entgegengesetzten Seite liegenden Ausgangskatu?! (228) umlenkt»

6. Strömungpvorrichtun-g gemäas Änsprnch 5, dadurch gekennzeichnet, dasa ein HücekoppJ .»gskanal (238) auf der gleichen Seite wie die mehreren Eegelkanäle an den Mitnehmerkanal (232) und gleichachsig mit diesem angeschlossen und mit dem anderen Ende mit dem Ausgangskanal (226) verbunden ist.

7. Strömungsvorrichtung gemäss Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet duroii die Verwendung im Analogbetrieb, insbesondere z. B. als Proportionalverstärker·

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8, Strömungsvorrichtung gemäss Ansprüchen 3 und. 4, gekennzeichnet durch die Verwendung im Digitalbetriebe

9. Strömungsvorrichtung gemäss Ansprüchen 5 und 6, gekennzeichnet durch die Verwendung als Logikelement mit ODEB/ WEDER NOOH-Funktion.

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