DE2104400A1 - Fluidumspeicher - Google Patents

Description

PHN. 4620.

Dr. H ei kerf Seiiol»

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towld«: N. Y. Philips' Gloeitampetifabrieken

Akt.No.. PHN- 4620 Anmeldung vom« ₂9. Jan. 1971

Fluidumspeicher.

Die Erfindung betrifft ein durch Fluidumdruck arbeitendes logisches Element, das mit mindestens drei Fluidumtore und mit auf den Druckunterschied ansprechenden Mitteln versehen ist, die die Verbindung zwischen je einem von zwei Eingangstore und einem Ausgangstor sperren können. J

Aus der französischen Patentschrift 1.421.167 ist ein mit Fluidumdruck arbeitendes, logisches Element bekannt, das im wesentlichen aus zwei gleichen Teilen zusammengebaut ist, die durch einen Kanal miteinander in Verbindung stehen und die je drei Fluidumtore aufweisen, von denen eines an den erwähnten Verbindungskanal angeschlossen ist. Die zwei übrigen Tore werden bei dem einen (ersten) Teil als Eingangstore und bei dem anderen (zweiten) Teil als Eingangs- bzw. Ausgangs-

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tore verwendet. Beide Teile enthalten eine Kammer, die durch eine mit einer öffnung versehene Membrane in zwei Abteilungen aufgeteilt ist. Je nachdem ob der Druck auf einer oder auf der anderen Seite grosser ist, wirkt die Membrane mit einem von zwei Anschlägen zusammen, die auf je einer Seite der Membrane angeordnet sind. Dabei wird beim ersten Teil die Verbindung zwischen dem einen oder dem anderen Eingangstor· mit dem Verbindungskanal gesperrt und beim zweiten Teil die Verbindung zwischen dem Verbindungskanal und dem Ausgangstor bzw. zwischen Eingangs- und Ausgangstore abgeschlossen. Insgesamt hat das vorstehend beschriebene logische Element somit vier Fluidumtore d.h. drei Eingangstore und ein Ausgangstor; je für sich haben die Teile zwei Eingangs tore und ein Ausgangstor.

Die Wirkungsweise dieses logischen Elementes ist die eines Oder-Tores, bei dem der höchste der dem Element zugeführten Fluidumdrücke am Ausgangstore des zweiten Teiles auftritt. Dies bedeutet, dass mittels dieses logischen Elementes keine Speicherwirkung erzielt werden kann, da dies bedeutet, dass ein durch einen einem Eingangstor zugeführten, bestimmten Druck (Steuersignal) erhaltener, entsprechender Druck an einem Ausgang nach der Wegnahme dieses Steuersignals unbeschränkt bestehen bleibt wobei erst durch ein besonders dazu bestimmtes Wiederherstellungssignal der ursprüngrlicli^ Zustand wieder hergestellt wird.

Die Erfindung bezweckt, ein logisches EI. rient zu schaffen, durch welches eine Speicherwirkuiig ei-zi^lbsr i^t =

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Ein logisches Element nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Mittel zwei selbsttätig wirkende Rückschlagventile aufweisen, von denen zum Erzielen der Speicherwirkung eines in der Verbindung zwischen einem Eingangstor und einem Ausgangstor und ein anderes in der Verbindung zwischen einem anderen Eingangstor und dem Ausgangstor untergebracht ist, wobei von dem Ausgangstor ab gesehen die erwähnten Rückschlagventile entgegengesetzte Wirkrichtungen aufweisen, während in der neutralen Lage der beiden ^ Rückschlagventile die Verbindung zwischen dem zugehörenden Eingangstor und dem Ausgangstor geöffnet ist.

Es sei bemerkt, dass aus der niederländischen Patentanmeldung 650820** eine Fluidumspeichervorrichtung bekannt ist, bei der eine Speicherwirkung mittels einer unter der Wirkung von zwei in entgegengesetzten Richtungen wirkenden Drücken umklappbaren Grube in einer Membrane erzielt wird. Die Lage der Grube ergibt einen hohen oder einen niedrigen Druck in einer an eine der Druckleitungen angeschlossenen Ausgangsleitung« Soll diese Vorrichtung Speieherwirkung aufweisen, |

wie dies vorstehend erörtert ist, so· sind drei Druckpegel notwendig« Ein weiterer Nachteil ist der, dass die Vorrichtung dauernd eine Zufuhr von Druck braucht, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die Lage der Membrane angibt, was besonders bei Verwendung einer grosses Anzahl dieser Elemente dauernd Energie erfordert.

Die Erfindung wird an Hand der- Zeichnung näher erläutert . Es zeigen;

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Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines durch Fluidurndruck arbeitendes, logisches Element nach der Erfindung in einer Lage, in der der Fluidumdruck im ganzen logischen Element der gleiche ist;

die Fig. 2 und 3 das logische Element nach Fig. 1 in verschiedenen, aufeinanderfolgenden Arbeitsstufen;

Fig. k einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines durch Fluidumdruck arbeitenden, logischen Elementes nach der Erfindung.

Das in Fig. 1 dargestellte, logische Element enthält ein aus drei plattenförmigen Teilen (nachstehend kurz Platten genannt) 1, 3» 5 und 7 zusammengebautes Gehäuse, wobei zwischen den plattenförmigen Teilen 1 und 3 eine.Membrane 9 und zwischen den plattenförmigen Teilen 3 und 5 eine Membrane 11 festgeklemmt ist. Die Membranen 9 und 11 sind mit zentralen Öffnungen 13 und 15 versehen. In der Platte 1 ist eine kreiszylindrische Kammer 17 ausgespart, Die Platten 3 und 5 sind praktisch identisch und nehmen in bezug auf die Membranen Q und 11 die gleiche Lage ein. In den Platten 3 und 5 sind auf einer Seite (in der Figur Unterseite) kreiszvlindrische Kammern 19 und 21 und auf der gegenüber liegenden Seite kreiszyliiidrische Kammern 23 und 25 mit ringförmigen Versenkungen 27 und 29 vorgesehen, so dass als Anschlag dienende, scheibenförmige Erhöhungen 31 und 33 stehen bleiben. Die erwähnten, -selbsttätig arbeitenden Rückschlagventile werden somit durch die Membranen 9 und 11 bzw. die damit zusammenwirkenden Anschläge 31 und 33 gebildet. Die beiderseits der Platten 3 und 3 ^ore.äaelieren Kammern stehen durch Bohrungen 35 und 37 mit-

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einander in Verbindung. Die Offnungen 13 und 15 in den Membranen 9 und 11 liegen gegenüber der Mitte der Erhöhungen 31 und 33 der Platten 3 und 5. Die Platte 7 sperrt die Kammer in der Platte 5 gegen die freie Luft.

Die Kammer 17 in der Platte 1 ist mit einem Fluidumeingang 39 und die Kammer 21 in der Platte 5 ist mit einem Fluidumeingang 41 und die Kammer 19 in der Platte 3 ist mit einem Fluidumausgang k-3 versehen.

Die Wirkungsweise des vorstehend geschilderten, logischen Elementes wird an Hand der Fig. 1, 2 und 3 erläutert, l| die entsprechende Bezugsziffern aufweisen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten, logischen Element ist der Fluidumeingang 39 in der Praxis an einen nicht dargestellten Behälter mit einem Druck eines verhältnismässig hohen Pegels angeschlossen, nachstehend Druckpegel "1" genannt) und während des ganzen zu erörtenden Arbeitszyklus wird diese offene Verbindung mit diesem Behälter beibehalten. Wenn der Eingang 41 auf den Druckpegel "1" gebracht wird, mittels eines sogenannten Befehlssignals des Druckpegels "1", tritt durch'die öffnung 15 in der Membrane 11 ein Druck des Pegels "1" am Ausgang ^3 auf. Die Membranen 9 und 11 stehen dann in der in Fig. 1 dargestellten Lage. Diese Lage unterscheidet sich nicht vor der Lage, die die Membranen 9 und 11 einnehmen würden, wenn im ganzen logischen Element ein Druck eines verhältnismässig niedrigen Pegels (weiter unten Druckpegel "0" genannt) vorherrscht, und wird daher die neutrale Lage genannt, Während der den Druckpegei ^!! 1" führende Behälter in offener Verbindung mit der

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Kammer 17 in. der Platte 1 bleibt, wird der Signaldruck des Pegels "1" auf den Pegel "O" zurückgebracht. Infolge des dann auftretenden Druckunterschieds zwischen der Ober- und Unterseite der Membrane 11, der durch die Öffnung 13 in der in der neutralen Lage stehenden Membrane 9 mittels des Behälters aufrechterhalten wird, stösst die Membrane 11 gegen die als Anschlag wirkende Erhöhung 33 und schliesst die offene Verbindung zwischen der den Druckpegel "1" führenden Kammer 19 und dem den Druckpegel "0" führenden Eingang 4i febwu&er Ausgang k3 bleibt daher auf Idem Druckpegel "1" bei Abwesenheit eines Steuersignals des Pegeis "1".am Eingang *H. Dies ist somit die beabsichtigte Speicherwirkung. Durch den Druck des Pegels "1" des Ausgangs k3 wird z.B. eine fluidumgesteuerte Vorrichtung betätigt und durch Aufrechterhalten dieses Drucks in dem betreffenden Zustand gehalten. Der betreffende Zustand des logischen Elementes wird in Fig. 2 dargestellt. Zum Ausgleich des im allgemeinen unvermeidlich wegleckendeu Fluidums z.B. aud der an den Ausgang 43 angeschlossenen fluidumgesteuerten Vorrichtung muss die Verbindung zwischen dem Behälter und dem Ausgang k3 offen bleiben, auch wenn der Druck in der Kammer 19 etwas herabsinkt. Zu diesem Zweck ist der Abstand zwischen dem Anschlag 31 und der Membrane 9 in der neutralen Lage derart gewählt, dass bei dem in der Praxis auftretenden Leck und der infolgedessen auftretenden Verringerur^' des Drucks in der Kammer 19 die Membrane 9 nicrit gr;ge._v- ien Anschlag 31 stösst, so dass Ergänzung yon wegledcendsyi Pluidiisi möglleia ist* Indem für die Kammer 19» den Ausgang ^-3 und de»

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auf dem Druckpegel "1" zu haltenden Raum der fluidumgesteuerten Vorrichtung eine hinreichend grosse Inhaltskapazität (Pufferwirkung) vorgesehen wird, wird vermieden, dass beim Zurückführen des Steuersignals auf den Pegel "O" der Druck in der Kammer 19 so weit herabsinkt, dass die Membrane 9 gegen den Anschlag 31 stösst, wodurch Ergänzung von wegleckenden Fluidura unmöglich wäre. Es sei bemerkt, dass die Grosse der öffnung 13 in der Membrane 9 und die Steifheit dieser Membrane bei dem etwaigen Kontakt zwischen Anschlag 31 und Membrane 9»im Falle eines Lecks auch eine Rolle spielen. \

Das Zurückführen des am Ausgang k3 vorherrschenden Drucks des Pegels "1" auf den Pegel "O" erfolgt z.B. dadurch, dass Eingang 39 kurzzeitig auf den Druckpegel "0" gebracht wird. Dies lässt sich z.B. mittels eines Dreiweghahns (nicht dargestellt) zwischen dem Behälter und de« Eingang 39 durchführen. Durch die Öffnung 13 in der Membrane 9 leckt dann eine solche Menge Fluidum aus der Kammer 19 und dem Ausgang k3 weg, dass dei Ausgang ^3'wieder auf den Druckpegel "0" gelangt. Die Membrane 11 kehrt dann in ihre neutrale Lage zurück. Sobald J der Atisgang 4 3 den Druckpegel "0" aufweist, wird der Eingang 39 wieder auf den Druckpegel "1" gebracht mittels des Dreiweghahns. Da infolgedessen ein Druckunterschied zwischen der Ober- und der Unterseite der Membrane9eaiebeilk* , stösst diese Membrane gegen d&n Anschlag 311 so dass die offene Verbindung zwischen dem den Druckpegel "1" führenden Behälter und der den Druckpegel 10" führenden Kammer 19 gesperrt wird. Der Au·*· gang ^3 bleibt somit auf dem Druc. egel "0" (Speicherwirkung),

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bis wieder ein Signal des Druckpegels "1" am Eingang 41 erscheint. Da in der Praxis die Membrane 9 die Verbindung zwischen dem Behälter und derrlden Druckpegel "O" führenden Kammer 19 und dem Ausgang 43 niemals vollkommen sperrt tritt stets ein geringer Fluidumdruck vom Druckpegel "1" durch die öffnung 13 in der Membrane 9 zu der den Druckpegel "O" führenden Kammer 19 und dem Ausgang 43 auf. Um die infolge dieses Lecks auftretenden Druckerhöhung in der Kammer 19 und am Aus-

^ gang 43 zu beseitigen, ist die Membrane 11 in der neutralen Lage in einem solchen Abstand vom Anschlag 33» dass diese Membrane bei dem auftretenden Leck aus dem Behälter zur Kammer 39 sich nicht an den Anschlag 33 legt, so dass Abfuhr von Fluidum an den den Druckpegel "O" führenden Steuereingang möglich ist.

In einer weiteren Ausführungsform eines logischen Elementes nach der Erfindung liegen die öffnungen 13 und 15 in den Membranen 9 und 11 exzentrisch, während die Bohrungen 35 und 37 aeiitral in den scheibenartigen Erhöhungen 31 und 33

W liegen. Dei* um die öffnungen 13 und 15 liegende Teil der Membranen 9 und f! wirkt dann nicht mit den Anschlägen 31 und 33 zusammen, Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist identisch mit der des logischen Elementes nach den Fig. 1, 2 und 3»

Es sei bemerkt, dass der vorstehend beschriebene Fluidumspe&ehsr grundsätzlich auf gleiche Weise wirksam ist, wenn alle Druckpeg-el von hoch in niedrig bzw, von niedrig in noch invertiert werden, in welchem Falle im dargestellten Beispiel der 71:,,;.«« 4i an einen Behälter eines verhäitnismässig·

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niedrigen Druckpegels (Pegel "0") angeschlossen werden muss, während der Eingang 39 der Steuereingang wird.

Es sei schliesslich erwähnt, dass es durchaus möglich ist, ein logisches Element nach der Erfindung mit federbelasteten Kugeln oder federbelasteten Kolben auszubilden, die mit Anschlägen zusammenwirken. In diesem Falle werden die selbsttätig arbeitenden Rückschlagventile alsoddurch die erwähnten Elemente mit den zugehörigen Anschlägen gebildet.

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Claims (2)

1. PHN. 4620. - 10 PATENTANSPRÜCHE .

   (1/ · Durch Fluidumdruck arbeitendes, logisches Element, das mit mindestens drei Fluidumtore und mit auf* Druckunterschied ansprechenden Mittein versehen ist, die die Verbindung zwischen je einem von zwei Eingangstoren und einem Ausgangstor sperren können, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Mittel zwei selbsttätig arbeitende Rückschlagventile aufweisen, von denen zum Erzielen einer Speicherwirkung eines in der Verbindung zwischen einem Eingangstor und einem Ausgangstor und ein anderes in der Verbindung zwischen einem anderen Eingangstor und dem Ausgangstor untergebracht sind, wobei von dem Ausgangstor ab gesehen die erwähnten Rückschlagventile in entgegengesetzten Richtungen wirksam sind, während in der neutralen Lage der beiden Rückschlagventile die Verbindung zwischen dem zugehSrenden Eingangstor und dem Ausgangstor geöffnet ist.
2. 2. Logisches Element nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil durch eine mit einer Öffnung versehene Membrane gebildet wird, die durch Druck auf einer Seite mit einem Anschlag für diese Membrane auf der anderen Seite zusammenwirken kann, welche Zusammenwirkung derart ist, dassbbeim Anliegen der Membrane an diesem Anschlag die die Membrane enthaltende Verbindung zwischen einem Eingangstor und einem Ausgangstor gesperrt ist.

   3· Logisches Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Öffnung umgebende Membranentail gegenüber dem Ansahlag liegt.

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