DE2126165A1 - Logisches Gatter - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE ?1?R 1 DR.I.MAAS · ^C '^^{Q I}

drw. pfeiffe₁r dr.f;voithenleitner ■

8 MÜNCHEN 23 ÜNÖERERSTR.25-Ta, 39(«38 1*183. '

Ondrej B^ychta

und
Christopher· John Chax

Cranfield, Bedfordshire, England

Logisches Satter

Die Erfindung bezieht sich auf logische Heiabrangatter (diaphragm element oder DE-gates). Insbesondere bezieht. , eich die Erfindung auf logische Gatter mit Membranen iri''$■■' Verbindung mit Fluidatrahldüsen oder Einrichtungen zur'⁵,¹ Grenze chic htbeeinf luscung sowie auf Bauteüanordnun^en' solcher Gatter.

Allgemein haben Ipgische Membranelemente oder -bauteile einen sehr

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geringen Leistungsverbrauch und gestatten eine Druck- \, rückgewinnung von etwa 100 % und infolgedessen eine an*\~.-. scheindend unbegrenzte Ausbreitung. Der Aufbau vonlogirsehen Mejabranelementen ist verhältnismäßig einfach und erfordert geringe Toleranzen. Da-jedoch ein einzelnes . Eingangseluaent normal erweis g nur einen einzigen Ausgang aufweisen kann, ist die Ausbildung von Gattern und insbesondere Spexchergattern verhältnismäßig Kompliziert. Auch ist das Ansprechen verhältnismäßig langsam.

die vorliegende Erfindung wird äic Schaffung von logischen Membrangattern vorgeschlagen, welche einen Ausgang mit doppelter Funktion, beispielsweise einen Oder/Nor-Ausgang aufweisen.

Durch die Erfindung wird ein logisches Fluidgatter axt doppelter Funktion geschaffen, welches mehrere Einweg-Membranschalter (SPDE oder single path diaphragm element Switches), die üur Bildung der» Eingangsstufe des Satters miteinander verbunden sind, und eine mit Fluid gespeiste * Ausgangsanordnung aufweist, die ßit der Eingangsstufe des Gatters zup Bildung der Ausgangss+ufu desselben verbunden ist. Die Ausgangsanordnung weist zwei Ausgänge auf, in deren jedem eine unter gleichmäßigem Druck zuge-.führte Fluidströmung auf einen Ausgangskanal geschaltet werden kann, so daß in diesem ein hohes Signal entsteht, und sodann vom AifSgangskanal weggeschaltet werden kann,' so daß in diesem ein niedriges Signal entsteht, und die Ausgangsanordnung ist so ausgebildet, daß in Abhängigkeit vom Zustand eines Eingangssignals der Eingangsstuf β,-welcher die logische Funktion des Gatters erfüllt, ein

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""■ " 1 - ; ©RIÄfNAL IN8PECTED

hohes Signal (Po) in einem ersten Ausgang und ein niedriges Signal (P) ia zweiten Ausgang erzeugt wird.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen . '.'

Figur 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß verwende tes Einweg-Membranelement,

Figur 2 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß verwende tes Zweiweg-Membraneleinent,

Figur 3 einen Schnitt durch einen monostabilen Membranejektor, bei welchem eine zylindrische Strahldüse als Ausführungsform einer Ausgangssignalanordnung verwendet wird,

Figur 1 die Strömungscharakteristik des Auslaßdruckes der in Figur 3 gezeigten Anordnung,

5 die Schaltcharakteristik äc? in Figur 3 gezeigten Anordnung,

Figur 6 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß verwendeten bistabilen Blenden-Εjektorverstärker, welcher auf Grundlage der in Figur 3 gezeigten Anordnung ausge-. bildet ist und eine Anordnung ait zwei Ausgängen bildet»

Figuren 7 und 8 die Schaltcharakteristiken der in 'Figur 6 gezeigten Anordnung, - · «·.. .

Figur 9. einen Schnitt durch ein als Bauteil ausgebildetes

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ORDINAL JNSPECTED

Oder/Nor-£atter mit drei Eingängen und Speiseverteilerleitung gemäß der Erfindung,

Figur 10 einen Schnitt durch ein als Bauteil ausgebildetes Und/Nand-Gatter mit drei Eingängen und Speiseverteilerleitung gemäß der Erfindung, .

Figuren 11, 12 und 13 Aufsicht, Seitenansicht bzw. Untersieht eines logischen Bauteils-mit mehreren Funktionen, welcher bei der in den Figuren 9 und 10 gezeigten Ausführungsform anwendbar ist,

Figur m eine Seitenansicht eines flachen Injektorbauteils, welcher erfindungsgemäS anwendbar ist,

Figur 15 einen Schnitt Iäng3 der Linie X-X in Figur 1^,

Figur 16 die Schaltcharakteristik des in den Figuren 14 und 15 dargestellten Bauteils,

. Figur 17 eine Seitenansicht eines monostabilen Grer.z-

™ Schichtverstärkers, welcher erfindungsgemäß anwendbar ist.

Figur 18 einen Schnitt längs der Linie Y-Y in Figur 17,

Figur 19 eine Seitenansicht eines bistabilen Grenzschichtverstärkers, welcher eirfindun£Sgemäß anwendbar ist,

Figur 20 einen Schnitt längs der Linie Z-Z in Figur 19, . Figur 21 eine Seitenansicht eines geschlossenen flachen

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Ejektorbauteils, welcher erfindungsgemäß anwendbar ist, Figur 22 einen Schnitt längs der Linie X-X in Figur;21, ,:,_v>:

Figur 2 3 die Schaltcharakteristik des in den Figuren 21 _:;i.; \ ;r und 22 gezeigten Bauteils, ' .y-} i_r i-'{

Figur 24 ein Oder/Nor-Gatter mit drei Eingängen gemäß der ■ ·, Erfindung, . ^- ■'■"■·-.'»■

Figur 2 5 ein Ünd/Nand-Gatter mit drei' Eingängen gemäß der Erfindung, ·

Figur 26 ein Flipflop mit vier Eingängen gemäß der_t Erfin-* :,r dung, . . .. , . , -■ _: ρ %· VV/^

Figur 27 einen geschlossenen, flachen Ejektorbauteils Λίβΐ-'-. eher für die Verwendung in den in den Figuren 2U, 25_;. : >-.. und 26 gezeigten Gattern geeignet ist, . :

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Figur 28 ein Oder/Nor-Gatter mit drei Eingängen gemäß der V Erfindung, . ; ...

Figur 29 ein Und/Nand-Gatt er mit drei Eingängen gemäß W-'-^#v der Erfindung- .*-..- ' ■ C5^;^ffi

Figur 30 ein Speichergatter mit einem Eingang gemäß derl^p' Erfindung und _t . ".- V .·

Figur 3i eine aaseinandergezogene Schrägansicht ^iner Bauteilanordnung von logischen Gattern gemäß den in den Figuren 2H bis 26 oder 28 bis 30 dargestellten Ausführungs-/ formen. . ' ' ^; ;^-· ~'"

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Der Eimjeg-Mcmbranbauteil 1 ¹¹SPDE" (Figur 1) ist eine Anordnung mit einer einzigen Hc:.u>ran 2, welche den Innenraum des Bauteils in zwei Hohlräume, einen Signalhohlraum 3 und" einen Entlüftungshohlraüm 4, vollständig dicht unterteilt. Ein Signalkanal 5 mündet in den Signalhohlraum 3. In den Strömungsweghohlraum «♦ mündet der Sitz des Speisekanals 7 und in den Boden des Entlüftungshohlraums t mündet der Auslaßkanal 8·

Wirkungsweise der "SPDE"-Anordnung: Der Speisekanal 7 des Bauteils 1 ist mit einer Druckluftquelle mit innerem Widerstand (Drossel) verbunden und der Auslaßkanal 8 mündet durch eine Entlüftungsdrossel in die äußere Atmosphäre. Durch diese Anordnung wird ein Vorspanndruck im BelüftungshohlrauEi erzeugt und es findet eine Luftströmung durch den Sfcrömungsweghohlraum U statt. Bei Erhöhung des Drucks im Signalhohlrauja 3 auf einen Wert, welcher den VorspanndrUCiC etwas übersteigt, erfolgt eine plötzliche Umschaltung, indem die Membran 2 zum Sitz 6 hin schnappt und auf diesem aufliegt, so daß die Strömung durch den MÜftungshohlrauci U während ihrer Bewegung zum " Sitz 6 hin verringert und aufgehalten und die Öffnung durch die llembran eventuell geschlossen wird. Wenn der Druck im Signalhohlrauni 5 auf einen Wert abfüllt, welcher unter dem Vorepanndruck liegt, bis die auf die Mem-

.:= bran von, der "anderen Seite'wirkende Kraft ausgeglichen und sodann überstiegen wird, erfolgt ein plötzliches Um-

" schalten, indem die Membran 2 voei Sitz 6 Wegschnappt, so daß wieder - eine Strömung erfolgen und der Vorspanndruck ausgebildet werden kann. . -

Der, in Figur 2 gezeigte Zweiweg-Meiabranbauteil 10 ("DPDE")

INSPECTED^'

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ist eine andere Ausführungsfora des Einweg-Membranbauteils nit zwei getrennten Ströaungswegen, die von der einzigen Membran gesteuert werden. Die Ausbildung des ^MDPDE"-Bauteils ist aus Figo? 2 ersichtlich. Die Blende 11 unterteilt den Innenraum des Bauteils 10 in zwei gleiche HohlräuQ3 12, 13, deren jeder in der Mitte des Hohlraums einen Sitz 14, 16 und seitlich Öffnungen 16, 17, aufweist, die den Auslaß des jeweiligen Hohlraums bilden. Entweder der Vorspanndruck im oberen Hohlraum 12 steuert die Strömung durch den unteren Hohlraum 13 oder der Vorspanndruck im unteren Hohlraum 13 steuert die Strömung im oberen Hohlraum 12, beispielsweise durch Schließen des unteren Sitzes 15 bzw. Schließen des oberen Sitzes 14 durch die Membran 3.

Die Erzeugung der logischen Funktion: Verschiedene gegenseitige Verbindungen der Einveg-Membranbauteile ergeben verschiedene logische Funktionen. Durch eine Reihenverbindung der SPDE-Bauteile (siehe Figur 9) kann eine logische Oder-Funktion bewirkt werden und mittels einer Parallelverbindung von SPDE-Dauteilen (siehe Figur 10) kann eine logische Und-Funkticn ausgeführt werden. Die miteinander verbundenen Bauteile bilden dabei die Eingangsstufe des Gatters.

Ein bistabiler Membran-Εjektorverstarker mit zylindrischen Düsen kann als Ausgangsstufe des Gatters für die Digitalübertragung des Druckcignala verwendet werden.

Die Ausgangsanordnung beruht auf den in Figur 6.gezeigten bistabilen Membran-EjtiktoFverstärker 90.

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Grundsätzlich* besteht ein (monostabiler) Membran-Ejektorverstärker 70 (Figur 3) aus einer mit Luft gespeisten zylindrischen Düse 71 und einem Einweg-Membranbau- ... teil (SPDE) 72.

Der Speiseverteiler besteht aus einem Verteilerkörper 73, in welchem ein zylindrischer Düsenkörper 74 und eine Düse 75 in der Mittellinie eines allgemein zylindrische^ Auffängers 76 mit konischer Stirnfläche und einem Mittel-, kanal oder einer Auffcingerkommer 77 angeordnet ist. Zwischen dem Auslaß der Düse 75 und den Einlaß des konzentrischen Körpers 76 ist ein Spalt 84 vorgesehen, welcher nicht größer ist als ein Durchmesser der Düse und welcher die Ejektorkammer 78 bildet. Im Verteilerkörper 73 ist ein Auslaßkanal 79 vorgesehen, welcher aus der Ejektorkammer 78 herausführt und von welchem der positive Ausgang abgenommen wird.

Der SPDE-Bauteil 72 besteht aus einem Körper 80, welcher den Belüftungshohlraum 4 und den den Signalhohlraum 3 enthaltenden Deckel 81 aufweist. Die Membran 2 trennt den Belüftungshohlraum 4 und den Signalhohlraum 3 vollständig dicht. Der Spalt zwischen der Stirnfläche des Sitzes 6 und der Oberfläche der Membran 2 kann zwischen Null und einem Viertel des Düsendurchmessers liegen. Die Membran 2 besteht aus einem flexiblen Material, wie einem Thermoplast oder gummibeschichteter Seide. Die Befestigung der Membran 2 zwischen dem Deckel 8 und dem Körper 80 spannt die Membran nicht, so daß die Bewegung der·Membran 2 zum Sitz 6 hin keinerlei Kraft in der Membran 2 hervorruft .

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In der Mitte "des Belüftungshohlraums U ist der Sitz 6 angeordnet und im Körper des Verstärkers ist eine Belüftungsöffnung 82 vorgesehen, welche den Beluftungshohlraum U mit der umgebenden Atmosphäre, über die Belüftungsdrossel 0 3 verbindet. Der Kanal 8 bildet den Ausgang für das negative Ausgangs signal des Meinbran-Ejektorverstärkers. Im Deckel 8 des Verstärkers ist der Signalkanal 3 für

das Eingangssignal vorgesehen.

Arbeitsweise des monostabilen Membran-Εjektorverstärkers: Die Düse 75 des Verstärkers ist mit einer gleichbleibenden Druckquelle verbunden und die Ausgangskanäle 8 und 79 sind mit den Anschlußvolumen (dead head volume) verbunden.

Die Membran 2 ist durch den Druck im Belüftungshohlraum *» vorgespannt, dessen Größe proportional zum quadrierten Verhältnis der Düsenquerschnittsfläche zur Belüftungsdrossel-Querschnittsfläche ist. Dieser Druck herrscht im Belüftungshohlraum U und im Anschlußvolumen, welches mit diesem durch den Kanal 8 verbunden ist.

In dem durch den Ausgangskanal 79 angeschlossenen Anschlußvolumen herrscht ein Druck, welcher durch die Einspritzwirkung der Strömung an der Düse*75 bestimmt wird. Die Druckdifferenz zwischen dem Belüftungshohlraumdruck ': undcfem Druck im Ausgangskanal 79 wird durch die Formparameter, den Durchmesser und die Länge der konzentrischen öffnung im Auffanger 76, die Form und den Durchmesser der Düse 75 und den Spalt zwischen dem Auslaß der Düse 75 und dem Auffänger 76, gegeben. , ■

Wenn der Verstärker im Digitalbetrieb verwendet wird,

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ist eine Druckdifferenz von Null oder etwas unterhalb Umgebungsdruck im Ausgangskanal 79 wichtig, so daß das Ausgangssignal "Null" klar dargestellt werden kann. Unter diesen Umständen kann durch Optimierung der geometrischen Abmessungen des Auffängers und der Düse eine Druckdifferenz von 25 % bis 35 % des Speisedrucks erzielt werden. Die Beziehung zwischen dem Druck im Ausgangskanal 79 und dem Vorspanndruck ist in Figur U dargestellt. *

Bei Betrieb wird dem Druck im Signalkanal ständig entgegengewirkt. Wenn der Druck im Signalhohlraum 3 geringer ist als der Vorspanndruck im Belüftungshohlraum ¹^, bewegt sich die Membran 2 nicht, da die auf die Oberfläche der Membran 2 wirkende resultierende Kraft die Membran in den Signalhohlraum drückt. -

Wenn der Druck im Signalhohlraum 3 den Druck im Beltiftungshohlraum U leicht übersteigt, beginnt sich die Membran zum Sitz 6 hin mit einer anfänglichen Beschleunigung zu bewegen, welche proportional zur anfänglichen Druck- ^ differens zwischen dem Signaldruck und dem Vorspanndruck im Belüftungshohlraum 4 ist. Die Größe der Beschleunigung ist eine Funktion der effektiven Fläche der Membran 2. Wenn sich die Membran 2 zum Sitz hin bewegt, wird der anfängliche Spalt zwischen der Membran 2 und dem Sitz 6 kleiner, so daß die Strömung durch den Sitz 6 in den Belüftungshohlraum H gedrosselt wird. Da der Belüftungshohlraum ** mit der umgebenden Atmosphäre durch die Belüftungsdrossel 83 verbunden ist, sinkt der Vorspanndruck im Belüftungahohlraum U und die Druckdifferenz zwischen dem Signaldruck und dem Vorspanndruck steigt, wodurch eine größere Beschleunigung der Membran 2 hervor-

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©FMQfNAl INSPECTgD

gerufen wird.' Die Bewegung der Membran 2 wird durch den Sitz 6 angehalten, wodurch der Spalt geschlossen wird. In dieser Stellung der Membran 2 wird der Druck im Belüftungshohlraum t (durch die Belüftungsdrossel 83) gleich dem Druck der umgebenden Atmosphäre und der Druck im Ausgangskanal 79 und dem damit verbundenen Anschlußvolumen wird gleich dem Speisedruck. So erzeugt ein Ein-

gangssignal mit einem Druckwert gleich dem Vorspanndruck im Belüftungshohlraum t ein positives Ausgangssignal im Ausgangskanal 79 gleich dem Speisedruck und ein negatives Ausgangssignal im verbindenden Ausgangskanal 8 gleich dem Druck der umgebenden Atmosphäre. Die Schaltverstärkung des positiven Ausgangs (das Verhältnis des Ausgangsdrucks zum Vorspanndruck) wird durch die von der Einspritzanordnung bewirkte Druckdifferenz gegeben. Die SchaltVerstärkung des negativen Ausgangs hat stets einen Wert Eins.

Die Stabilität der Membran 2 beim Schließen des Sitzes 6 wird durch die im Signalhohlraum U auf die Oberfläche der Membi'an 2 wirkende Kraft gewährleistet. Das Produkt des Signaldrucks mit der effektiven Membranflache sollte.größer sein als das Produkt des Speisedrucks mit der effektiven Fläche de3 Sitzes 6. Wenn diese Kraftdifferenz einen Grenzwert nicht übersteigt, wodurch das Drucksignal nahe dem Vorspanndruck gehalten wird, treten Schwingungen der Membran 2 auf, so daß Schwingungen der positiven und negativen Ausgangsdrücke hervorgeru- ' fen werden. Die Frequenz dieser Schwingungen hängt vom Volumen der an den positiven Ausgang angeschlossenen Last ab und ist außerdem umgekehrt proportional zum

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Speisedruck. Diese Wirkung kann bei der Ausbildung eines Oszillators verwertet werden.

Wenn eine stabile Schaltcharakteristik bei steigendem Eingangsdruck angenommen wirJ, wird die Hysterese der Schaltcharakteristik £ei sinkendem Eingangsdruck annähernd durch die Resultierende der auf die Membran 2 beim

^ Schließen des Sitzes 6 wirkenden Kräfte gegeben. Ein Absinken des Eingangsdruckes von einem Wert, welcher grosser oder gleich dem Vorspanndruck ist, bewirkt ein Abheben der Membran 2 vom Sitz 6. Es ergibt sich eine steigende Beschleunigung der Membran beim Abheben infolge der steigenden Kraft, welche im Beluftungshohlraum 4-auf die Membran 2 wirkt. Diese Abhebekraft ist ein Produkt des steigenden Drucks im Belüftungshohlraum 4 mit der wirksamen Fläche der Membran 2, wodurch das Abheben zusammen mit dem "Schnapp"-Effekt der Membran angetrieben wird. Der sich ergebende Spalt zwischen dem Sitz 6 und der Membran 2 kann sich durch die freie Bewegung der Membran 2 ausbilden. Am negativen Ausgang entsteht der volle Vorspanndruck und der Ausgcngsdruck des positiven Ausgangs 79 fällt auf den durch die Sogwirkung der Düse 75 gegebenen Wert ab.

Der monostabile Membranverstärker führt zwei grundlegende Funktionen aus, die positive und4iegative logische Funktion und die Schaltung durch Schnappwirkung der Membran, wodurch die in Figur 5 gezeigte Relaisdruck-Eingangs-Ausgangs-Char'akteristik erzeugt wird.

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Bistabiler Verstärker

Der bistabile Membran-Injektorverstorker 90 gemäß Figur 6 besteht aus zwei synnnetrischen Teilen, welche durch die Membran 11 getrennt sind* Der untere Teil und der obere Teil bestehen aus einem unteren Körper 9IA bzw. einem oberen Körper 91B, wobei der untere Hohlraum 13 und der obere Hohlraum 12 gleiche Größa aufweisen. In der Mitte jedes Hohlraums ist ein Sits angeordnet, nämlich der untere Sitz 15 und der obere Sits IU. Jeder Kanal der Sitze 15 und IU führt zur Düsenanordnung, welche aus einem unteren Auffängerkörρer 92A mit einem Speisedüsenkörper 93A und einem oberen Auffängerkörρer 92B mit einem Speisedüsenkörper 933 besteht. Die untere Düse 9UA und die obere Düse 9UB sind jeweils in der Mittellinie eines konisch geformten unteren Einlasses 9 5A und eines konisch' geformten oberen Einlasses 95B angeordnet. Die konisch geformten Einlasse 95A, 95B führen in die untere Kammer 96A bzw. die obere Kammer 963, welche konzentrisch zur Mittellinie der Düsen 9UA, 9UB sind. Zwischen dem Auslaß jeder Düse 9UA, QUB und dem Einlaß der entsprechenden Auffänger 93A, 93B sind Spalte vorgesehen, welche die untere Ejektorkarniner 9 7A und die obere Ejektorkammer 97B bilden. Die untere Ejektorkammer 9 7A führt zum unteren Ausgangskanal 17 und die obere Ejektorkammer 97Bführt zum oberen Ausgangskanal 16. Der untere Hohlraum 13 ist mit der umgebenden Atmosphäre durch die untere Belüftungsöffnung 98A über die Belüftungsdrossel 99A verbunden. Der obere Hohlraum 12 ist mit der umgebenden Atmosphäre durch die obere BeIUftungcüffnung S8B über die obere Belüftungsdrossel 99B verbunden. Der untere Hohlraum 13 und der obere Hohlraum 12 sind jeweils mit zwei Signal-

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kanälen verbunden, nämlich dem ersten und zweiten unteren Kanal 100 A und 101A bzw. dem ersten und zweiten oberen Kanal 100 B und 101B. In jedem Signalkanal ist eine Signaldrossel 102 angeordnet.

Die Wirkungsweise des bistabilen Verstärkers: Die Düsen 9UA, 9HB des Verstärkers sind mit einer gleichbleibenden Druckluftquelle verbunden. Der untere und obere Ausgangskanal 16, 17 sind mit den Anschluß- oder Belastungsvolumina verbunden.

Die Signalkanäle sind mit den Druck Null oder mit der umgebenden Atmosphäre verbunden. Unter diesen Umständen dichtet die Membran entweder den unteren Sitz 15 oder den oberen Sitz IU ab und bleibt in dieser Stellung bei geschlossenem Sitz. Wenn man annimmt, daß die Membran 11 den unteren Sitz 15 schließt, wird die stabile Lage durch den Vorspanndruck auf der effektiven Fläche der Membran 11 im oberen Hohlraum 12 aufrechterhalten.

Der Vorspanndruck im oberen Hohlraum 12 wird durch die Wirkung der oberen Belüftungsdrossel 99B und der Eingangsdrosseln 102 bestimmt, so daß die den Sitz geschlossen haltende Kraft größer ist als die auf die Membran 11 vom geschlossenen Sitz 15 her wirkende Kraft. Der Druck im unteren Hohlraum 13 ist gleich dem Druck der umgebenden Atmosphäre. Im unteren Ausgangskanal 17 und dem daran angeschlossenen Anschluß- oder Belastungsvolumen ist der Druck gleich dem Speisedruck. Der obere Ausgangskanal 16 und das damit verbundene Anschluß- oder Bela stungsvolumen befindet sich auf dem Druck der umgebenden

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Atmosphäre, wie in der statischen Ejektorcharakteristik in den Figuren 7 und 8 gezeigt. Figur 7 zeigt die Charakteristik, wenn die Membran 11 vom unteren Sitz 15 zum oberen Sitz 14 umschaltet und Figur 8 zeigt die Charakteristik, wenn die Membran 11 vom oberen Sitz IU zum unteren Sitz 15 umschaltet.

Das Eingcr.gsdruckaignal wird in den oberen ersten oder zweiten Eingangskanal cder in beide obere Eingangskanäle lOOB, 101B gegeben. Der Druck im oberen Hohlraum 12 ist eine Funktion der kombinierten Strömung aus den Eingangsdrosseln 102 und der DUje 94B, wodurch der Ausgangsdruck im oberen Ausgangskanal 16 erhöht wird. Wenn der Druck im oberen Hohlraum 12 nicht höher als etwa 30 % bis HO % des Speisedrucks ist, übersteigt der Ausgangsdruck des oberen Ausgangskanals 16 nicht den Umgebungsdruck und der Ausgangsdruck des unteren Ausgangs 17 ändert sich nicht.

Wenn das Eingangsdrucksignal in den unteren ersten oder zweiten Eingangskanal oder in beide untere Eingangskanäle lOOA, 101A gegeben wird, während das Eingangssignal in den oberen er*sten cder zweiten Eingangskanal oder in beide obere Eingangskanäle lOOB, 101B gegeben wird, ändert sich der Zustand der Verstärkerausgänge infolge des höheren Drucks im oberen Hohlraum 12 aufgrund des auf die ganze Fläche der Membran 11 wirkenden Vorspanndrucks nicht.

Wenn das Eingangsdrucksignal in den ersten oder¹ zweiten unteren Eingangskanal oder in beide untere Eingangs-

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kanäle IOOA, 1O1A gegeben wird, während keine Eingangssignale im ersten oder zweiten oberen Eingangskanal lOOB, 101B vorhanden sind, ergibt sich der Druck im unteren Hohlraum 13 aus der Eingangsströmung durch die Eingangsdrossel oder Eingangsdrosseln 102-und die Ausströmung durch die untere Belüftungsdrossel 99A. Wenn der Druck im unteren Hohlraum 13 den Vorspanndruck im oberen Hohlraum 12 annähert, erfolgt eine Umschaltung der Membran Die Membran wird sodann vom unteren Sitz 15 zum oberen Sitz 1Λ hin infolge der Strömung aus der unteren Düse und der angesaugten Strömung aus dem Anschlußyolumen der unteren Kammer 17A und infolge der fallenden Vorspannkraft im oberen Hohlraum 12 beschleunigt. Die Membran schaltet mit einer Schnappwirkung um, wodurch sich die in Figur 8 gezeigte Schaltrelaischarakteristik des Eingangs-Ausgangsdrucks ergibt.

Aufbau der logischen Anordnung; Eine logische Anordnung unter Verwendung des Membran-Εjektorverstärkers kann aufgebaut werden, indem ein Speiseverteiler mit verschiedenen logischen Gattern (beispielsweise Oder/Nor; Und/ Nand) verwendet wird. Die verschiedenen Gatter werden auf einer Seite des Verteilers angeordnet und auf der gegenüberliegenden Seite des Speiseverteilers sind die Eingangs- und Ausgangs-Anschlußteile der logischen Gatter angeordnet. Die Trennung zwishen dem Speiseverteiler und den Gattern erfolgt durch O-Rxngdichtungen. Beispiele für diese Anordnung sind aus den Figuren 9 und 10 bzw. 11, 12 und 13 ersichtlich.

Innerhalb des Speiseverteilers 110 ist eine Anzahl von

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Ausgangsanordnungen (mit jeweils zwei Ausgängen) angeordnet , deren Anzahl gleich der Anzahl der an den Verteiler anzuschließenden Gatter ist. Jede Ausgangsanordnung weist zwei zylindrische Düsen A, B und die zugehörigen DPDE-Anordnungen auf, wobei die Düsen aus einem Speisehohlraum 111 übei» einen gemeinsamen Kanal im Verteilerkörper 110 gespeist werden, aus dem alle Gatter gespeist werden und dem durch einen von zwei nicht gezeigten Speiseanschlußteilen von einer gleichbleibenden Druckluftquelle Luft zugeführt wird.

Jede Ejektoranordnung weist einen Speisedüsenkörper 7M-A, 74B und einen Auffänger 76A, 76B mit einem konischen Einlaß und einem zylindrischen Kanal 77A, 77B auf, welcher die Ejektormischkammer bildet. Das Verhältnis von Länge zu Kanaldurchmesser hat einen Minimalwert von »*.' Der Düsenkörper 74A, 74B und der Auffängerkörper 76A, 76B sitzen mit Preßsitz in den Bohrungen des Verteilerkörpers 110. Diese Anordnung ergibt eine ausreichende Genauigkeit der konzentrischen Anordnung von Düse und Ejektormischkammer. Zwischen dem Düsenauslaß und dem Rand des zylindrischen Kanals 77A, 77B ist ein Spalt mit einer Maximallänge von einem Düsendurchmesser angeordnet, welcher die Injektionskammer 78A, 78B bildet. Ein radialer Kanal 114A, 114B im Verteilerkörper 110 verbindet die Ejektorkammer 78A, 78B mit dem Ausgangsanschlußteil 79A, 79B.

Drei Bohrungen 116 durchsetzen den Verteilerkörper 110 zur Durchleitung von Eingangs Signalen zu" dem in^? jedem Abschnitt ausgebildeten Gatter, welche zusammen mit der Aus-

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gangsanordnung und den Anschlußteilen 117 im Verteilerkörper die Anschlüsse zum Gatter bilden. Alle Anschlüsse sind auf der Außenfläche der Verteilerplatte ausgeführt. •Auf der Innenfläche des Verteilerkörpers 110 sind Einsenkungen 118 für O-Ringdichtungen 119 aus Gummi ausgebildet.

Das Gatter ist ^ aus mehreren Platten aufeinandergeschichtet und wird durch Schrauben oder Nieten 120 zusammengehalten sowie an einer aus der Signalhohlraum-Platte 24 gebildeten Grundplatte starr festgelegt. Zur besseren Raumausnützung können Platten verwendet werden, in welchen zwei Gatter nebeneinander ausgebildet.sind.

Die in den Figuren 9 und 10 gezeigten Gatter sind Doppelfunktionsgatter mit drei Eingängen, nämlich ein Oder/Nor-Gatter bzw. ein Und/Nand-Gatter, wobei jedes Gatter verdoppelt ist und jeweils zwei Eingangsstufen in einer Anordnung von drei Platten ausgebildet sind. Im Fall der Oder/Nor-Gatter in der Grundplatte 24 sind in bezug ψ auf jedes der nebeneinanderliegenden Gatter Signalhohlräume 27, 28 und 29 ausgebildet, in deren Mitte jeweils ein Eingangskanal 30, 31 bzw. 32 angeordnet ist, welcher den Signalhohlraum mit den Eingangssignal-Anschlußteilen • 117 im Speiseverteiler 110 verbinden. Eine öffnung 122 verbindet das Gatter mit der Speiseejektoranordnung im Speiseverteiler 110. In der Mittellinie der Grundplatte 24,sind vier Gewindebohrungen für Schrauben 120 vorgesehen, welche die Platten zusammenhalten. Zwischen der Grundplatte 24 und einer zweiten, die^Bölüftungshohlraumplatte 25 bildenden Platte ist eine Membran 45 aus

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einer dünnen 'Kunststoff-Folie oder gummibeschichteter Seide oder Nylon angeordnet, welche mit der Grundplatte 24- fest zusammenhängt. Belüftungshohlräume 33, 34 und 35 der Bauteile sind in der zweiten Platte 25 ausgebildet und Sitze 6 sind in der Mitte der Belüftungshohlräume 3 angeordnet. Innerhalb der Sitze sind Öffnungen 39, 40 und 41 durch die zweite Platte 25 zu deren Außenfläche geführt. In jedem Belüftungshohlraum ist eine Belüftungsöffnung 42, 4-3 und 44 vorgesehen, welche die Belüftungshohlräume mit der Außenfläche der Platte verbinden. Eine weitere Speiseöffnung 123B, welche die Speiseöffnung 122B in der Grundplatte 24 mit der Außenfläche der zweiten Platte 25 verbindet, ist in der zweiten Platte 25 in einer entsprechenden Lage angeordnet. In der Innenfläche der dritten Platte 124 ist ein Speisekanal 125 ausgebildet, welcher den Ausgang der Speiseöffnung 123B mit dem Einlaß 39 des ersten Belüftungshohlraums verbindet, In der Innenfläche der dritten Platte 124 verbinden die Verbindungskanäle 126, 127 und 128 die Belüftungsöffnung im Belüftungshohlraum 33, 34 und 35 mit der nächsten Öffnung HO, 41, 123A in der Leitung. Die Öffnung 123A ist der Eingang der Belüftungskammer 36 des bistabilen Verstärkers, dessen andere Belüftungskammer 37 mit dem zylindrischen Ejektor durch eine in der Platte 24 ausgebildeten Öffnung 122A verbunden ist. Die Belüftungskammer des Verstärkers wird jeweils über Drosseln 137 bzw. 134 belüftet.

Wenn bei Betrieb des Gatters irgendein Eingangssignal vorhanden ist, wird die Luftzuführung zum Ejektor· B durch den Auslaßkanal 114B geleitet, wodurch sich das Oder-Aus-

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gangssignal Po ergibt, während infolge der Aufwärtsbewegung der Membr-an des BPDII-Eauteils unter dem Speisedruck die Spoicunj des Ejcktors Λ durch die Belüftungskammer 37 belüftet wird, to daß sich das niedrige oder Nor-AusgangG signal F ergibt, t.'enn das Eingänge signal oder die Eingangssigaale weggenommen werden, schalten die Auegänge um, indem die Speisung des Ejektor3 B durch die Kammer 3C des DPDH-Bauteils und der Speisedurchgang zum ^ Ejektor A durch den Aucgangskanal 114A infolge der Abwärtsbewegung der liembran des DPDE-Bauteils belüftet wird.

Das Und-Nand-Gatter gemäß Figur 10 ist ähnlich aufgebaut, mit der Ausnahme, daß die Platte 124 einen die Kanäle 39, UO, 41 der Eingangsstufe verbindenden Kanal 54 sowie einen Kanal 125 aufweist, welcher alle Entlüftungskanäle 42, 43, 44 mit dem Kanal 122A des Verstärkers verbindet. Das Gatter arbeitet auch in ähnlicher Weise wie das Oder-Nor-Gatter, mit der Ausnahme, daß alle Eingangssignal zur Erzeugung der Und- und Nand-Ausgangssignale vorhanden sein müssen, da die SPDE-Bauteile parallelgeschaltet sind, ψ während nur ein Eingangssignal weggenommen werden muß, um diese Ausgangssignale wegzunehmen.

Infolge der geringen Speisedruckanforder>_J-ingen (500 bis 1000 mm Wassersäule) und der verhältnismäßig kleinen Speisedüsen- und Drosselflächen ist der Leistungsverbrauch gering im Verhältnis zu anderen digitalen Fluidanordnungen.

Da die Signalhohlräume geschlossen oder nichtbelüftet

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sind, wird der Druck an den Ausgängen der Gatter zu 100 % rückgewonnen, führend die jroße Ausbreitung oder Αμί-fächerung die Verwirklichung von komplizierten Netzwerken erleichtert. Die vier Eingangagatter verringern die Anzahl an in der Schaltung erforderlichen Gattern und die Möglichkeit eines minimalen Hohlraumdui^chmessers jedes Bauteils gewährleistet eine gute Raumausnutzung.

Das verhältnismäßig schnelle Ansprechen und die einfache Erzeugung der Spoichergatter sind die Hauptvorteile der Anordnung ohne bewegliche Teile, d. h. solcher Teile, bei welchen die .Wirkungsweisen von flachen Ejektordüsen oder Grenzschichtanordiiungen ausgenützt werden. Die begrenzte Auffächerung, die geringe Druckrückgewinnung, die verhältnismäßig großen Strömungsanforderungen und die hohen Toleranzprobleme sind die Hauptnachteile dieser Anordnungen.

Der Ejektor 150 (Figuren I¹*, 15) ist eine flache E-jektoranordnung (PE oder planar ejector device), welche durch die flache Düse 151 mit einem Seitenverhältnis von Eins oder mehr gespeist wird. Der Ausgang 152 der Düse 151 mündet in den Wechselwirkungsraum 153 innerhalb des Bauteils, welcher durch die Verbindung von drei flachen Kanälen gebildet wird: dem Speisekanal 154, dem Ausgangskanal 155 und dem Entlüftungskanal ,156. Die Außenwand des Speisekanals 154 ist gegen den Düsenauslaß 152 versetzt. Die inneren Seitenwände des Speisekanals 154 und der Ausgangskanal 155 bilden den Strömungsteiler 157, welcher den Speisekanal 154 vom Ausgangskanal 155 trennt. Der Ausgangskanal 155 ist bezüglich der Mittellinie der

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Düse 152 geneigt. Der Entlüütungskanal 156 mündet in den Wechselwirkungeraum 153 von der gleichen Seite wie der Ausgangskanal 155. Eins Wand des Entlüftungskanals 156 bildet mit der Außenwand das Ausgangskanals 155 eine Kante 158, Vielehe bezüglich des Düsenauslasses 152 abseits gelegen ist. Der Entlüftungskanal 156, welcher in den Wechselwirkungsraum 153 mündet, ist nicht weiter als der Speisekanal 154.

Die Wirkungsweise des flachen Ejektors 150; Die Anordnung wird durch die Düse 151 von einer gleichbleibenden Druckluftquelle gespeist und der Ausgangskanal 155 ist mit dem Anschluß- oder Belastungsvolumen verbunden. Die durch den Bernoulli-Effekt mitgerissene Strömung aus dem Entlüftungskanal 156 drängt die Strömung im Wechselwirkungsraum 153 zur äußeren Wand des Speisekanals 154. Daher strömt die Luft durch den Speisekanal 154 und tritt gegebenenfalls in die umgebende Atmosphäre aus und keine Luft tritt in den Ausgangckanal 155 ein. Beim Drosseln der Strömung aus dem Auslaß des Speisekanals 154 steigt fc der statische Druck (P ) im Kanal 154 (wie in Figur 16 gezeigt) und der Ausgangsdruck im Anschlußvolumen bleibt unverändert. Wenn der Druck im Auslaß des Speisekanals 154 einen bestimmten kritischen Wert (0,2 P - 0,3 P) erreicht, schaltet die Strömung aus der Speisedüse 152 zum Ausgangskanal 155 um und ein plötzlicher steiler Anstieg des Drucks tritt in dem mit dem Ausgangskanal 155 verbundenen Anschluß- oder Belastungsvolumen auf. Wenn der Auslaß des Speisekanals 154 geschlossen ist, erreicht der Druck im Ausgangskanal 155 und in dem damit verbundenen Anschlußvolumen einen Wert von 0,7 - 0,8 P und es herrscht

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ein etwas niedrigerer Druck im Speisekanal 154, da die Druckteilerwirkung des Entlüftungskanals 156 den Druck innerhalb des Bauteils senkt. Die öffnung des Auslasses des Speisekanals 154 führt zu einer proportionalen Senkung de3 Drucks im Ausgangskanal 155. Bei bestimmten Werten des Drucks (0,1 - 0,2 P ) im Speisekanal 154 tritt

die Umschaltung der Strömung zum Speisekanal 154 ein, wodurch die Hystereseschleife der statischen Druckcharakteristik dieser Anordnung erzeugt wird.

Der monostabile Grenzschichtverstärker (MWAA oder monostable Wall Attachment Amplifier) 160 (Figuren 17 und 18) ist ein am Ausgang belüfteter monostabiler Grenzschichteffekt-Bauteil mit einem positiven und einem negativen Ausgang 161 bzw. 162 und einem Eingang 163. Auf der dem Eingangskanal 163 gegenüberliegenden Seite ist der Belüftungskanal 164 angeordnet, welcher den MWAA-Bauteil mit der umgebenden Atmosphäre verbindet. Der Speiseeinlaß 165 mündet in den Wechselwirkungsraum 166.

Der bistabile Grenzschichtverstärker (BWAA oder Bistable Wall Attachment Amplifier) 170 (Figuren 19 und 20) ist ein am Ausgang belüfteter bistabiler Grenzschichteffekt-Bauteil mit zwei Ausgängen 171, 172 und zwei Eingängen 173, 174, wobei einer derselben auf jeder Seite des Wechselwirkungsraumes 175 angeordnet ist, so daß die an einer Wand angelegte Strömung einen positiven Druck im entsprechenden Eingangskanal und den Druck Null oder einen negativen Druck im entgegengesetzten Eingangskanal hervorruft.

Der nicht belüftete flache Ejektor 250 (Siehe Figuren

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und 22) ist ähnlich dem flachen Ejektor 150 mit der Ausnahme, daß kein Belüftungskanal vorhanden ist. So führt die Düse 251 zum Wechselwirkungsraum 2 53 über den Auslaß 252 mit der Weite D. Der Ejektor 25 führt vom Raum 253 über einen Kanal 2 5UA mit der Breite E und der Länge V. Der Ausgangskanal 2 55 führt vom Raum 253 über den Kanal 256 mit der Breite F, welcher in den Raum 2 53 rechtwinklig zur LängserStreckung der Kanäle 25UA und 252 mündet. Wie aus Figur 30 ersichtlich, bewirkt der Bernoullieffekt einen negativen Druck im Kanal 255, wenn Fluid aus dem Kanal 251 ausströmt, welcher sinkt, wenn die Strömung durch den Kanal 25U behindert wird, bis die ganze Ausgangsleistung auf den Kanal 255 umschaltet. Vorzugsweise sind F und D gleich, E beträgt das zwei bis 2,5-fache von D und C beträgt das 10- bis 10,5-fache von D.

Die PE- oder Grenzschichteffektbauteile können als Ausgangsstufen für logische Gatter unter Verwendung von SPDE-Bauteilen als Eingangsstufe verwendet werden. Die unten beschriebenen Beispiele bestehen aus einer ersten, den PE-Bauteil 150 (Figuren IU und 15) enthaltenden Anordnung in Kombination mit den SPDE-Bauteilen (Figur 1) und mit den DPDE-Bauteilen 20 (Figur 2). Es ist ersichtlich, daß diese erste Anordnung zu den oben beschriebenen Gattern analog ist, wobei die letzteren zylindrische Ejektordüsen bei einem DPDE-Bauteil zur Bildung der Ausgangsteile verwenden, während die erstere Anordnung flache Ejektoren in Kombination mit einem DPDE-Bauteil verwenden. Die zweite Anordnung beruht auf dem MWAA-Bauteil 160 und dem BWAA-Bauteil 170 und den Membranbauteilen (SPDE-Bauteil 1 und DPDE-Bauteil 10). Die Membranbauteile

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können in der oben beschriebenen Modulform verwendet werden.

Ein Beispiel für ein logisches Oder-Nor-Gatter 18 5 mit drei Eingängen entsprechend der ersten Anordnung ist aus Figur 2t ersichtlich. Das Gatter weist zwei PE-Bauteile 150A, 150B und Oder-verknüpfte SPDE-Bauteile 20 mit einem DPDE-Bauteil 10 auf. Der Eingangskanal 39 des ersten SPDE-Bauteils ist durch einen Kanal 125 mit dem Speisekanal 15UA des Bauteils 150A verbunden, während der Entlüftungskanal tt des dritten SPDE-Bauteils mit der Eingangsöffnung der Entlüftungskammer 189 des DPDE-Bauteils verbunden ist, dessen andere Entlüftungskammer 188 mit dem Speisekanal 15HB des PE-Bauteils 150B verbunden ist. Wenn kein Eingangssignal eingegeben wird, hält der Vorspanndruck im Bauteil 186 die Membran 187 des DPDE-Ausgangsbauteils 10 auf ihrem Sitz 188, so daß ein hohes Signal vom Ausgang des Bauteils 150B und ein niedriges Signal vom Ausgang des Bauteils 150A ausgeht. Wenn auf einen der drei Eingänge ein Signal gegeben wird, fällt der Vorspanndruck im Signalhohlraum 189 des DPDE-Ausgangsbauteils, die Membran 18t wird von ihrem Sitz 188 abgehoben und die Strömung in dem zweiten PE-Bauteil 150B schaltet auf den Speisekanal 15HB um, so daß der Ausgang 150B den Wert Null erhält (das Nor- oder F-Ausgangssignal), während das Ausgangssignal bei etwa 0,7 P (das Oder- oder Po-Signal) am Ausgang des Bauteils 150A ausgelöst wird.

Ein Beispiel für ein logisches Und/Nand-Gatter 190 ist aus Figur 25 ersichtlich. Das Gatter 190 ist genau gleich dem Oder/Nor-Gatter in Figur 2t, mit der Ausnahme, daß

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die SPDE-Bauteile mittels Kanälen 54' und 125' Undverknüpft sind. Wenn daher auf einen oder zwei der drei Eingänge ein Signal gegeben wird, wird der Vorspanndruck im Signalhohlraum 189 des DPDE-Bauteils 10 aufrechterhalten, wodurch der Sitz 188 des Bauteils 10 so geschlossen wird, daß ein hohes Signal im Ausgangskanal des Bauteils ISOB und ein niedriges Signal im Ausgangskanal des Bauteils 150A vorhanden ist. Wenn auf alle Eingänge Signale gegeben werden, fällt der Vorspanndruck im Hohlraum 189 des DPDE-Ausgangsteils, wodurch der Sitz 188 geöffnet und die Strömung im zweiten PE-Bauteil 150B auf den Speisekanal 15HB umschaltet, so daß das Nand-Ausgangssignal im Ausgangskanal dieses Bauteils erzeugt wird, während das Und-Ausgangssignal (bei etwa 0,7 P) im Ausgangskanal des PE-Bauteils 150A erzeugt

Durch Verwendung von zwei PE-Bauteilen 150A, 150B, welche mit einem DPDE-Bauteil 10 gekoppelt sind, kann ein Flipflop 192 mit vier Eingängen gebildet werden (Figur 26). Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird jeder Speisekanal 199, 200 des DPDE-Bauteils 10 durch einen der PE-Bauteile gespeist. Jeder Auslaß 16, 17 des DPDE-Bauteils ist mit einer Entlüftungsdrossel 193 oder 194 und mit zwei anderen Eingangsdrosseln 195 und 196 oder 197 und 198 verbunden. Die Membran 11 kann nur zwei stabile Lagen einnehmen, welche durch das Vorhandensein des Vorspanndrucks entweder im oberen Strömungsweghohlraum 12 oder im unteren Hohlraum 13 bestimmt werden, wodurch entweder der untere Sitz 15 geschlossen und der obere Sitz 14 geöffnet oder der obere Sitz 14 geschlossen und der untere Sitz 15 geöffnet wird.

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Wenn der obere Sitz 14 geschlossen ist, befindet sich der F -Ausgang des PE-Bauteils 150A auf dem hohen Wert, während sich P auf dem niedrigen Wert befindet. Wenn der untere Sitz 15 geschlossen ist, wird jedoch das P-Ausgangssignal Null und das P_Q-Ausgangssignal des PE-Bauteils 150B nimmt den hohen Wert an. Die zum Schalten der Membran 11 entweder vom oberen Sitz 11 zum unteren Sitz 15 oder vom unteren Sitz 15 zum oberen Sitz 14 erforderliche Größe des Eingangssignals ist die Größe des Vorspanndrucks entweder im unteren Hohlraum 13 oder im oberen Hohlraum 12. Infolge der die Sitze 14, 15 verschließenden stabilen Lage der Membran 11, welche auf dem willkürlichen Ausstülpen der Oberfläche der Membran 11 gegen die Oberfläche des Sitzes beruht, kann die Größe des Vorspanndrucks 0,02 - 0,1 P_D betragen, was die geeignete Schaltcharakteristik eines Flipflops mit vier Eingängen ergibt.

Bei den in den Figuren 24, 25 und 26 gezeigten drei Beispielen können die PE-Eingangsteile durch einen der in Figur 27 gezeigten Typen ersetzt werden, welcher einen nicht belüfteten Bauteil 230 darstellt. Der Bauteil 230 arbeitet in der gleichen Weise wie der Bauteil 250 zur Erzeugung von Oder/Nor- oder Und/Nand-Ausgangssignalen oder eines doppelten Flipflop-Ausgangssignals, wobei einer positiven Druck und der anderen negativen Druck entsprechend dem verwendeten Membrangatter aufweist.

Die zweite hybride Anordnung; Die zweite hybride Anordnung beruht auf der Kopplung des monostabilen* Grenzschichtverstärkers "MWAA" 160 mit dem Einweg-Membranbauteil 1 und

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bei einer, anderen Ausführungsfbrm der zweiten Anordnung auf der Kopplung des bistabilen Grenzschichtverstärkers ¹¹BWAA" 170 mit dem Zweiweg-Membranbauteil 10.

Eine erste Ausführungsform der hybriden Anordnung ist ein hybrides Oder/Nor-Gatter mit drei Eingängen, welches in Figur 28 gezeigt.ist. Die Reihenverbindung der SPDE-Bauteile 21, 22 und 23 wird durch die Speisedrossel 200 in den Speisekanal 39 des ersten SPDE-Bauteils 21 gespeist. Der Entlüftungskanal des letzten SPDE-Bauteils 23 in der Reihe ist Über die Entlüftungsdrossel 201 mit dem Eingang 163 des MWAA-Bauteils 160 verbunden. Wenn kein Eingangssignal auf die SPDE-Reihenschaltung 20 gegeben wird, befindet εich der P -Ausgang auf einem niedrigen Wert und der F-Ausgang auf dem hohen Wert. Wenn jedoch auf einen der drei Eingänge ein Signal gegeben wird, wird die Strömung durch die SPDE-Reihenschaltung 20 unterbrochen und die Strömung im HWAA-Bauteil 160 schaltet zur Wand seiner monostabilen Stellung um, wodurch das hohe Oder-Ausgangssignal am Ausgang 161 und das niedrige Nor-Ausgangssignal am Ausgang 162 erzeugt wird.

Eine zweite Ausführungsform besteht aus einem hybriden Und/Nand-Gatter mit drei Eingängen, welches in Figur 29 dargestellt ist. Der gemeinsame Speisekanal Sk der SPDE-Bauteile 21, 22 und 23 wird durch die Speisedrossel 200 in die drei SPDE-Speisekanäle 39, UO, m gespeist und der gemeinsame Auslaß 60 ist über die Auslaßdrossel 201 mit dem Eingang 163 des MWAA-Bauteils 160 verbunden. Alle drei Eingangssignale müssen eingegeben werden, um die die Strömung im MWAA-Bauteil 160 im Auegang 162 haltende

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Strömung zu unterbrechen und dadurch die Umschaltung der Strömung in den Und-Ausgang 161 umzuschalten, wodurch die Und- und Nand-Ausgangssignale des MWAA-BauteiIs ausgelöst werden.

Eine Abänderung der hybriden Basis unter Verwendung eines DPDE-Bauteils 10 ist in Figur 30 gezeigt. Es besteht aus einem "Speicher"-Gatter. Die Kopplung des Zweiweg-Membranbauteils 10 mit dem bistabilen Grenzschiehtverstärker 90 erzeugt ein bistabiles "Speicher"-Gatter mit einem Eingang P_in· Die zwei Eingänge 173, 174 des BWAA-Bauteils sind mit den Speisekanälen 203, 204 des DPDE-Bauteils 10 verbunden, während der eine Eingang auf beide DPDE-Ausgangskanäle 17, 18, welche die Ausgangsdrosseln 205 enthalten, aufgeteilt ist. Wenn das hohe Ausgangssignal P_Q ist, hält der höhere Druck im Eingangskanal 171 die Membran 11 auf dem oberen Sitz 14, wodurch der obere Weg 12 im DPDE-Bauteil 10 geschlossen wird. Wenn das Eingangssignal P. eingegeben wird, kann die Strömung durch den offenen Weg 13 im DPDE-Bauteil 10 zum Eingangskanal fließen. Die Strömung im BWAA-Bauteil 170 wird dadurch in den P_Q-Ausgangskanal 171 umgeschaltet und bleibt in dieser Lage infolge der Wandhaftung oder des Grenzschichteffekts. Während das Eingangssignal bleibt, ändert die Membran ihre Lage nicht, sondern schließt weiterhin den oberen Sitz 14. Wenn jedoch das Eingangssignal aufhört, schaltet der höhere Druck im Eingangskanal 173 die Membran 11 auf den unteren Sitz 15 um. So ist das Gatter für das nächste Eingangssignal vorbereitet und die Aufteilung der Eingangssignalfrequenz wird erzielt.

In Figur 31 ist eine Modulanordnung von logischen Gattern

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gemäß den Figuren 24, 25, 26, 27, 28, 29 oder 30 dargestellt. Die einzelnen Gatter-Eingangsstufen sind aus plattenförmigen Schichten der oben beschriebenen Art gebildet und zwischen Verteilerplatten MPl, MP2 eingeklemmt. Die erstere enthält Ausgangsanordnungen OP und weist einen nicht gezeigten Speiseeingang auf, welcher einen gemeinsamen Speisekanal SP für alle Gatter speist, und die letztere enthält Bohrungen und Kanäle für Signalanschlußteile C. Zwischen den Eingangsstufen und jeder der Platten MPl und MP2 ist je eine Dichtung Gl bzw. G2 angeordnet. Zwischen der Dichtung G2 und den Eingangsstufen ist eine Platte IT angeordnet, welche geeignete Verbindungskanäle für die Eingangsstufen enthält. Das ganze ist durch Schrauben SC zur Bildung einer kompakten Anordnung zusammengeklemmt.

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Claims (18)

1. Patentansprüche

   /ly Logisches Fluidgatter mit Doppelfunktion, gekennzeichnet durch mehrere Exnwegmembranschalter (SPDE oder single path diaphragm element), welche zur Bildung der Eingangsstufe des Gatters miteinander verbunden sind, und eine mit Fluid gespeiste Ausgangsanordnung, welche mit der Eingangsstufe des Gatters zur Bildung der Ausgangsstufe desselben verbunden ist, wobei die Ausgangsanordnung zwei Ausgänge aufweist, in derem jedem eine Strömung von unter gleichbleibendem Druck eingespexstem Fluid in einen Ausgangskanal zur Erzeugung eines hohen Signals in demselben und sodann von dem Ausgangskanal weg zur Erzeugung eines niedrigen Signals in demselben geschaltet werden kann, und wobei die Ausgangsanordnung so ausgebildet ist, daß in Abhängigkeit von einer Eingangssignalbedingung der Eingangsstufe, welche die logische Funktion des Gatters erfüllt, ein hohes Signal (Po) in einem ersten Ausgang und ein niedriges Signal (F) im zweiten Ausgang erzeugt wird.
2. 2. Logisches Gatter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsanordnung aus einer Ejektoranordnung besteht, in welcher jeder Ausgang einen zylindrischen Ejektor aufweist.
3. 3. Logisches Gatter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ejektor zum Speisen der Eingangsstufe des

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   Gatters mit unter gleichbleibendem Druck stehender Luft verwendet' wird und daß der zweite Ejektor durch einen Zweiweg-Membranschalter (DPDE oder double path diaphragm element) betätigt wird, von welchem eine EingangsÖffnung mit dem Luftzuführungsauslaß der Eingangsstufe und die andere Eingangsöffnung mit dem Luftzuführungs-Auffängerkanal des zweiten Ejektors verbunden ist, so daß die Luftzuführung zu diesem Ejektor in den Ausgangskanal desselben zur Erzeugung des Signals Po injiziert wird, wenn die Eingangsstufe des Gatters aufhört, die Luftzuführung vom ersten Ejektor durchzulassen, während die Luftzuführung zum zweiten Ejektor durch den DPDE-Schalter entlüftet wird, so daß Luft aus dem Ausgangskanal des zweiten Ejektors zur Erzeugung des Signals P~ ausgestoßen wird.
4. 4. Logisches Oder/Nor-Gatter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die SPDE-Schalter der Eingangsstufe des Gatters in Reihe geschaltet sind, so daß bei Eingabe eines Eingangssignals in einen der Schalter die Eingangsstufe des Gatters aufhört, die Luftzuführung vom ersten Ejektor durchzulassen.
5. 5. Logisches Und/Nand-Gatter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die SPDE-Schalter der Eingangsstufe parallelgeschaltet sind, so daß bei Eingabe eines Eingangssignals in alle Schalter die Eingangsstufe des Gatters aufhört, die Luftzuführung durchzulassen.
6. 6. Logisches Gatter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsanordnung aus einer Ejektoranordnung be-

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   steht, in welcher jeder Ausgang einen flachen Ejektor (PE oder planar ejector) aufweist.
7. 7. Logisches Oder/Nor-Gatter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die SPDE-Schalterin Reihe geschaltet sind und daß die Exngangsöffnung der Entlüftungskammer des ersten Schalters in der Reihe mit dem Speisekanal des ersten PE-Bauteils und die Entlüftungsöffnung der Entlüftungskammer des letzten Schalters in der Reihe mit einer der Entlüftungskammern eines DPDE-Schalters verbunden ist, wobei die Eingangsöffnung der anderen Entlüftungskammer desselben mit dem Speisekanal des zweiten PE-Bauteils so verbunden ist, daß bei Eingabe eines Eingangssignals in einen der SPDE-Schalter der Reihe der erste PE-Bauteil vom Speisekanal zum Ausgangskanal desselben umgeschaltet wird, um das Oder-Ausgangssignal (Signal Po) des Gatters zu erzeugen, während der zweite PE-Bauteil vom Ausgangskanal zum Speisekanal desselben umgeschaltet wird, um im Ausgangskanal das Nand-Ausgangssignal (Signal F) des Gatters zu erzeugen,
8. 8. Logisches Und/Nand-Gatter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die SPDE-Schalter parallelgeschaltet sind und daß die Eingangsöffnung der Entlüftungskammer jedes Schalters mit dem Speisekanal des ersten PE-Bauteils und die Entlüftungsöffnung der Entlüftungskammer jedes Schalters mit der Eingangsöffnung einer der Entlüftungskammern eines DPDE-Bauteils verbunden ist, wobei die Exngangsöffnung der anderen Entlüftungskammer desselben mit dem Speisekanal des zweiten PE-Bauteils so verbunden ist, daß bei Eingabe eines Eingangssignals

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   in jeden der SPDE-Schalter der erste FE-Bauteil vom Speisekanal zum Ausgangskanal desselben umgeschaltet wird, um das Und-Ausgangssignal (Signal Po) des Gatters zu erzeugen, während der zweite PE-Bauteil vom Ausgangskanal zum Speisekanal desselben umgeschaltet wird, um im Ausgangskanal das Nand-Ausgangssignal (Signal P) des Gatters zu erzeugen.
9. 9. Logisches Gatter nach Anspruch 6, welches als Flipflop ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein DPDE-Schalter als Eingangsstufe des Gatters verwendet wird, wobei jede Entlüftungskammer des DPDE-Schalters mit mindestens einer Eingangssignalöffnung verbunden ist, und daß der Speisekanal jedes der zwei PE-Bauteile mit der Eingangsöffnung jeweils einer der Entlüftungskammern des DPDE-Schalters so verbunden ist, daß immer bei Eingabe eines Eingangssignals oder je nachdem von Eingangssignalen in eine der Entlüftungskammern des DPDE-Schalters zum Auslösen einer Umschaltung von dessen Membran der mit der anderen Entlüftungskammer verbundene PE-Bauteil veranlaßt wird, vom Speisekanal zum Ausgangskanal desselben umzuschalten, um das Ausgangssignal Po zu erzeugen, während der mit der einen Belüftungskammer verbundene PE-Bautei. veranlaßt wird, vom Ausgangskanal zum Speisekanal desselben umzuschalten, um das Signal F zu erzeugen.
10. 10, Logisches Gatter nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die PE-Bauteile eine gemeinsame Speiseleitung aufweisen und zusammen in "einem einheitlichen Bauteil ausgebildet sind.

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11. 11. Logisches Gatter nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder PE-Bauteil einen entlüfteten Ausgangskanal aufweist.
12. 12. Logisches Gatter nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der PE-Bauteile einen nicht entlüfteten Ausgangskanal aufweist.
13. 13. Logisches Gatter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Ausgänge durch einen monostabilen Grenzschichtverstärker (MWAA oder monostable wall attachment amplifier) gebildet öind.
14. 14. Logisches Oder/Nor-Gatter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Mehrzahl von SPDE-Schaltern in Reihe liegen, wobei die Eingangsöffnung der Entlüftungskammer des ersten SPDE-Schalters in der Reihe mit der Speiseöffnung des MWAA-Bauteils und die Entlüftungsöffnung der Entlüftungskammer des letzten SPDE-Schalters in der Reihe mit der Signaleingangsöffnung des MWAA-Bauteils verbunden ist, so daß die Eingabe eines Eingangssignals in einen der SPDE-Schalter zum Umschalten des MWAA-Bauteils vom negativen Kanal zum positiven Kanal desselben führt, um das Oder-Ausgangssignal (Signal Po) des Gatters im positiven Kanal und das Nor-Ausgangssignal (Signal P) des Gatters im negativen Kanal zu erzeugen.
15. 15. Logisches Und/Nand-Gatter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von SPDE-Schaltern parallel liegt , wobei die Eingangsöffnung -der Entlüftungskammer jedes SPDE-Schalters mit der Signaleingangsöffnung

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    des MWAA-Bauteils und die Entlüftungsöffnung der Entlüftung skammer jedes SPDE-Schalters mit der Speisekanalöffnung des MWAA-Bauteils verbunden ist, so daß die Eingabe eines Eingangssignals in alle SPDE-Schalter zum Umschalten des MWAA-Bauteils vom negativen Kanal zum positiven Kanal desselben führt, um das Und-Ausgangssignal (Signal Po) des Gatters im positiven Kanal und das Nand-Ausgangssignal (Signal P~) des Gatters im negativen Kanal zu erzeugen.
16. 16. Logisches Gatter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein DPDE-Schalter als Eingangsstufe des Gatters verwendet wird und die Ausgangsstufe des Gatters aus einem bistabilen Grenzschichtverstärker (BWAA oder bistable wall attachment effect amplifier) besteht, wobei die zwei Signalöffnungen des letzteren jeweils mit den Eingangsöffnungen der Entlüftungskammern des DPDE-Schalters und die Entlüftungsöffnungen der Entlüftungskammern des DPDE-Schalters mit einem gemeinsamen Signaleingang verbunden sind, so daß ein in den gemeinsamen Eingang eingespeistes Eingangssignal auf beide Seiten der Membran des DPDE-Schalters gegeben wird und einen Rückdruck in der einen oder anderen Entlüftungskammer des letzteren in Abhängigkeit von der Stellung der Membran desselben erzeugt, um ein Umschalten des BWAA-Bauteils hervorzurufen und das Signal Po im positiven Kanal desselben und das Signal "P im negativen Kanal desselben zu erzeugen, und daß beim Aufhören des Eingangssignals die Membran des DPDE-Schalters umgeschaltet wird, um den Schalter in einem Zustand zurückzulassen, in welchem das nächstfolgende, in den gemeinsamen Eingang eingespeiste Eingangssignal wiederum ein

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    Umschalten des BWAA-Bauteils und der Membran des DPDE-Schalters hervorruft.
17. 17. Anordnung mit mehreren logischen Gattern nach einem der Ansprüche 6 bis 16, gekennzeichnet durch eine erste Verteilerplatte, in welcher die Ausgangsstufe des Gatters ausgebildet ist und die einen Speisekanal zur Zuführung von Luft unter gleichbleibendem Druck zur Ausgangsstufe aufweist, eine zweite Verteilerplatte mit Anschlüssen für die Signaleingänge und -ausgange der Gatter und einen Satz von plattenförmigen Schichten für jedes logische Gatter oder einen Satz von logischen Gattern, in welchen die Membranschalter des Gatters oder des Satzes von Gattern ausgebildet sind, wobei die Sätze von plattenförmigen Schichten zwischen den zwei Verteilerplatten eingeklemmt sind.
18. 18. Anordnung mit mehreren logischen Gattern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Verteilerplatte für die Gatter, wobei die Verteiierplatte die Durchführungen für die Ausgangsanordnung und für die Signaleingänge und Signalausgänge jedes Gatters enthält, so daß alle äußeren Anschlüsse der Gatter auf der Außenseite der Verteilerplatte ausgebildet sind.

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