DE2124162A1 - Purely fluidic device - Google Patents
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Description
unser Zeichen: P 2108our reference: P 2108
PLESSEY HANDEL UND INVESTMENTS AG
6300 Zug, Schweiz PLESSEY HANDEL UND INVESTMENTS AG
6300 Zug, Switzerland
Gartenstrasse 2Gartenstrasse 2
Rein fluidische VorrichtungPurely fluidic device
Die Erfindung besieht sich auf rein fluidische Vorrichtungen, und sie bezweckt die Schaffung einer verbesserten rein fluidisohen Vorrichtung, die als Oszillator arbeiten kann.The invention relates to purely fluidic devices, and it aims to create an improved one purely fluidic device that works as an oscillator can.
Nach der Erfindung wird diea dadurch erreicht, daß die beiden Auslaßsweige eines bistabilen fluidischen Schalters vom Coanda-Typ jeweils über eine Venturi-Düse mit einer Kapazitätskammer verbunden sind, und daß die Einschnürung der Venturi-Diise in ;jedea Zweig mit demjenigen Steuereinlaß des Goanda-Schalters verbunden ist, der bei Druckzuführung die Auf;gang38t;rö'iDung auf den anderen Auslaßzweig umzuschalten sucht.According to the invention, this is achieved in that the two outlet branches of a bistable fluidic switch of the Coanda type each via a Venturi nozzle with a Capacity chamber are connected, and that the constriction of the Venturi-Diise in; each branch with that control inlet of the Goanda switch, which is connected when pressure is applied the rise to the other outlet branch to switch seeks.
Dio Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigen:The invention is exemplified with reference to the drawing described. Show in it:
J?ig.1 das ScIiGtDa eines fluidischen Oszillators nach der Erfindung,J? Ig.1 the ScIiGtDa of a fluidic oscillator according to the Invention,
Fig.2 ein Teileohoiaa sur Erläuterung der Arbeitsweise eines dor Zweig*,·,Fig.2 a Teilohoiaa sur explanation of the operation of a dor branch *, ·,
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Pig.3a und 3b zweiKurven, die an der Einschnürung der Venturi-Düse von Pig.2 erhalten werden, wenn ein positiv gerichteter Eingangssprung nach Fig.3c bzw. ein negativ gerichteter Eingangssprung nach Fig.3d zugeführt werden,Pig.3a and 3b have two curves that follow the constriction of the Venturi nozzle can be obtained from Pig.2 if a positive input jump according to Fig.3c or a negative directed input jump according to Fig.3d are fed,
Fig.4 drei verschiedene Ausgangsk:urven A, B, C, die an der Einschnürung der Venturi-Düse von Fig.2 bei Zuführung eines rechteckigen Eingangssignals 0 bei verschiedenen Lagen des Abgriffs an der Yenturi-Düse erhalten werden, undFig. 4 three different starting points: curves A, B, C, those at the Constriction of the Venturi nozzle of Fig. 2 when feeding a rectangular input signal 0 can be obtained at different positions of the tap on the Yenturi nozzle, and
Fig.5 zwei Druck-Kurven Pol und Po2, die an den Anzapfungen der Venturi-Düseη in jedem Zweig verfügbar sind, und eine Sägezahnkurve , die für dde Druckdifferenz zwischen diesen beiden Anzapfungen erhalten wird, wenn eine Rechteckkurve der bei O in Fig.4 gezeigten Art als Druckdifferenz zwischen den Einlaßenden der beiden Venturi-Düsen verfügbar ist.Fig. 5 two pressure curves Pol and Po2, which are at the taps the Venturi nozzle are available in each branch, and a sawtooth curve obtained for the pressure difference between these two taps when one Rectangular curve of the type shown at O in Fig. 4 as Pressure difference between the inlet ends of the two Venturi nozzles is available.
Die in Fig.1 dargestellte Ossillatoranordnung besteht aus rein fluid ischen Beatandteilen, die zur Bildung eines integrierten fluidischen Kreises in der gezeigten Weise miteinander verbunden sind. Unter dem Begriff "integrierter ) fluidischer Kreis" ist hier ein fluid isolier Kreis zuThe oscillator arrangement shown in Figure 1 consists of purely fluidic Beatand parts, which lead to the formation of a integrated fluidic circuit in the manner shown are connected to each other. The term “integrated fluidic circuit” here refers to a fluid-isolating circuit
verstehen, dessen Bestandteile alle in sinera gemeinsamen einstüclcigen Materialblock gebildet sind. Ein biatabiler fluidischer Schalter 1 vom Goanda-Typ ist an seinen beiden Auslaßzweige η 7 und 8 jeweils über eins Vonturi-Düse 3 mit einer Kammer 4 verbunden, die eine fluidiocue Kapazität darstellt. Die Einschnürung der Venturi-Düse 3 in 3 «de in Aublaßzweig ist über eine Leitung 10 bzw. 11 mit demjenigenunderstand whose components are all common in sinera One piece block of material are formed. A biatable one Goanda-type fluidic switch 1 is on both of them Outlet branches η 7 and 8 each via a Vonturi nozzle 3 connected to a chamber 4 which has a fluidiocue capacity represents. The constriction of the Venturi nozzle 3 in 3 "de in Outlet branch is via a line 10 or 11 with that
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Steuereinlaß äes Schalters 1 verbunden, der die vom Einlaß 9 kommendeHauptströmung auf den anderen Auslaßzweig umzuschalten sucht.Control inlet connected to the switch 1, the main flow coming from inlet 9 to the other outlet branch to switch seeks.
Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist leichter zu verstehen, wenn zunächst die Eigenschaften einer unter dem Einfluß von pulsierenden Eingangssignalen stehenden Serienschaltung einer Venturi-Düse und einer Kapazität untersucht werden.The operation of this arrangement is easier to understand if first the properties of a under the influence of pulsating input signals a series connection of a Venturi nozzle and a Capacity to be investigated.
Die Grundstruktur einer solchen Kombination ist in Fig.2 gezeigt. Dem Einlaß 5 der Venturi-Düse 3 wird ein Eingangssignal P„ zugeführt, und ein Ausgangssignal P_ wird an e β The basic structure of such a combination is shown in Fig.2. An input signal P "is fed to the inlet 5 of the Venturi nozzle 3, and an output signal P_ is applied to e β
einer Stelle 6 abgegriffen, die nahe bei der Einschnürung der Venturi-Düse 3 liegte. Die Kurven 7 und 8 von Pig.3a und 3b zeigen die Ausgangssignale P0, die an der Anordnung bei einem Sprung des Eingangssigna'J.s P6 erhalten werden, 3e nachdem, ob dieser Sprung positiv ist, wie in I"ig.3c gezeigt ist, oder ob er negativ ist, wie in Fig.3d gezeigt ist.a point 6 tapped, which was close to the constriction of the Venturi nozzle 3. Curves 7 and 8 of Pig.3a and 3b show the output signals P 0 , which are obtained at the arrangement in the event of a jump in the input signal P 6 , 3e after whether this jump is positive, as shown in I "ig.3c is, or whether it is negative, as shown in Fig.3d.
Ein Vergleich der Kurven von Fig.3a und 3b zeigt, daß zwei verschiedene Z^itkonstanten T* und Tp für positive bzw. negative Änderungen von gleicher Grüße in dem zugeführten Druck P erhalten werden können, so daß verschiodene Ausgangs kurven dadurch erzeugt werden können, daß der Anordnung ein pulsierendem Signal zugeführt wird.A comparison of the curves of Fig.3a and 3b shows that two different time constants T * and Tp for positive and negative changes of the same magnitude in the applied pressure P can be obtained, so that different output curves can be generated. that the arrangement is supplied with a pulsating signal.
Die Kurven A, B, und C von Fig.4 werden alle auf Grund einea rechteckigen Eingangcsignals 0 erhalten, wobei die Unterschiede in den Kurvenformen A, B und C auf der Änderung der AbgriffsDtelle 6 entlang der Venturi-Düse 3 beruhen. Die Venturi-Düae hat bei dieser Kombiration die Wirkung, dsß sie auf Grund einesCurves A, B, and C of Figure 4 are all due a rectangular input signal 0 is obtained, where the differences in the curve shapes A, B and C on the change of the tap point 6 along the Venturi nozzle 3 are based. The Venturi Düae has at This combination has the effect that it is based on one thing
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EingangsSprungs ein differenziertes Signal liefert. Die beschriebenen Eigenschaften können dazu benutzt werden, einen fluidischen Oszillator zu bilden, dessen Grund ~ anordnung der Darstellung von Fig.1 entspricht, und dessen Ausgangs kurve η entsprechend den Diagrammen K1 B und C von Pig,4 geändert werden können. Diese Anordnung ergibt einen Sägezahn-Oszillator, der in form der Druckdifferenz zwischen den Tenturi-Abgriffen 10 und 11 eine ausserordentlich genau bestimmte Säge zahnkurve liefert, doch kann daraus auch ein Rechtecksignal-Oszillator gebildet werden, der eine ausserordentlich genau definierte Rechteckkurve liefert, wenn als Ausgangssignal die Druckdifferenz k zwischen den beiden Auslassen des Coanda-Schalters 1 verwendet wird. Die Ausgangsfrequenz von Oszillatoren, die auf dieser Technik beruhen, ist durch das Produkt RO bestimmt, wobei der Wert C durch aas Volumen der Kapazitätskammer bestimmt ist, während der Wert R durch die Abmessungen der ■Einschnürung der Venturi-Düse 3 bestimmt ist.Input jump delivers a differentiated signal. The characteristics described above can be used to form a fluidic oscillator whose basic arrangement ~ the representation of Figure 1 corresponds, and its output curve η K 1 according to the diagrams B and C of Pig, 4 can be changed. This arrangement results in a sawtooth oscillator which, in the form of the pressure difference between the tenturi taps 10 and 11, supplies an extremely precisely defined sawtooth curve, but a square-wave signal oscillator can also be formed from it, which supplies an extremely precisely defined square-wave curve, if as Output signal the pressure difference k between the two outlets of the Coanda switch 1 is used. The output frequency of oscillators based on this technology is determined by the product RO, the value C being determined by the volume of the capacitance chamber, while the value R is determined by the dimensions of the constriction of the Venturi nozzle 3.
Die beschriebenen Anordnungen werden in folgender Weise betrieben: Die Anordnung von Fig.1 ist infolge der positiven Rückkopplung zu dem bistabilen Schalter 1 instabil. Nachdem der aus dem Einlaß 9 kommende Strahl auf einen der beiden Auslaßzweige 7 oder 8 umgeschaltet worden ist, wird er in dieser Lage durch die Wandhaftung gehalten, bis die f Strömung durch diesen Zweig dio zugehörige Kapasitäts-The arrangements described are operated in the following way: The arrangement of FIG. 1 is unstable as a result of the positive feedback to the bistable switch 1. After the jet coming from the inlet 9 has been switched to one of the two outlet branches 7 or 8, it is held in this position by the wall adhesion until the f flow through this branch dio the associated capacitance
kamraer 4 bzw. 5 auf einen Druck aufgeladen hat, bei welchem de^ Steuerdruck an .dem Abgriff 10 bzw. 1 1 der Yenturi-Einschnürung ausreicht, um den Strahl auf den anderen Auss.laßsweig umzuschalten.' Die gleiche Wirkung wiederholt sich dann im anderen Auslaßßweig, und dieser periodische Betrieb hält sich seibat aufrecht. Somit wird eine Ausgangsschwingung erhalten» wobei &er Oszillator bei höheren Druck-Verhältnissen arbeiten kann, als dies üblicherweise bei fluidischen Vorrichtungen möglich ist.Kamraer 4 or 5 has charged to a pressure at which the control pressure at the tap 10 or 1 1 of the Yenturi constriction is sufficient to switch the jet to the other outer branch. The same effect is then repeated in the other outlet branch, and this periodic operation is maintained independently. Thus, an output swing will get "where & er oscillator at higher pressure ratios can work than is usually possible in fluidic devices.
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Die Einfügung einer Venturi-Düse in jeden Auslaßzweig ergibt sozusagen die Hinzufügung eines induktiven Glieds zu dem RC-Kreis, wodurch eine sehr zwangsläufige Umschaltung des bistabilen Schalters verursabht wird, die im Fall eines Rechteck-Oszillators eine sehr klar definierte Rechteckkurve ergibt. Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Oszillatoren besteht darin, daß sie in einem großen Bereich von Druckverhältnissen mit einer nur geringfügigen Verschiebung der Grund frequenz betrieben werden können.The insertion of a venturi nozzle in each outlet branch results so to speak the addition of an inductive element to the RC circuit, creating a very inevitable switchover of the bistable switch is caused in the case of a square-wave oscillator a very clearly defined Square curve results. Another advantage of the oscillators described is that they are in a large Range of pressure ratios can be operated with only a slight shift in the base frequency.
Pig.5 zeigt drei verschiedene Kurven D, E und P, die bei der Anordnung von Pig.1 erhalten werden können. Die beiden ersten Kurven D und E zeigen die Drücke, die an den Abgriffen 10 bzw. 11 der beiden Venturi-Düsen 3 erhalten werden, während die dritte Kurve P durch die Differenz dieser beiden Drücke erhalten wird. Ein weiteres Ausgangssignal mit Rechteckform kann durch die Differenz zwischen den Drücken an zwei Abgriffen 12 und 13 erhalten werden, die jeweils am Einlaß einer der beiden Venturi-Düsen 3 angeordnet sind.Pig.5 shows three different curves D, E and P, the can be obtained with the arrangement of Pig.1. the the first two curves D and E show the pressures at the taps 10 and 11 of the two Venturi nozzles 3 while the third curve P is obtained by the difference between these two pressures. Another one Output signal with a rectangular shape can be obtained by the difference between the pressures obtained at two taps 12 and 13, each at the inlet of one of the two Venturi nozzles 3 are arranged.
Durch Abgreifen der Ausgangssignale von Abgriffen für den statischen Druck an geeignet gewählten Punkten entlang den Venturi-Düsen 3 ist ea möglich, von der in Pig.1 gezeigten Anordnung Ausgangssignale mit genau rechteckiger Kurvenform, Sägezahnform oder Dreiecksform zu erhalten, die sehr nützlich für fluidische frequenzverarbeitende Anordnungen und Pühlanordnungen sind, bei denen ein Signaloßzillator benötigt wird.By tapping the output signals from taps for the static pressure along suitably chosen points the Venturi nozzles 3 is possible, from the one in Pig.1 The arrangement shown has output signals with an exactly rectangular curve shape, sawtooth shape or triangular shape which is very useful for fluidic frequency processing Arrangements and Pühlanrichtungen are where a signal oscillator is required.
PulDbEeitenmodulationsanordnungen sind ein unmittelbarer Anwendungsfall für eine Anordnung, bei der eine sehr genaue Sägezahn-oder Dreieckskurvenform ein H «ω. pt er for derni3 ist.Powder side modulation arrangements are immediate Use case for an arrangement in which a very exact sawtooth or triangular waveform an H «ω. pt he for derni3 is.
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Ea ist im allgemeinen zweckmäßig, die beschriebene Anordnung in einem einstückigen Materialblock zu bilden, doch ist dies nicht wesentlich.Ea is generally appropriate to the arrangement described in a one-piece block of material form, but this is not essential.
PatentansprücheP at entansprüche
T09848/U28T09848 / U28
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Owner name: PLESSEY OVERSEAS LTD., ILFORD, ESSEX, GB |
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