DE2153877A1

DE2153877A1 - Flüssigkeitsgesteuerter Verstärker

Info

Publication number: DE2153877A1
Application number: DE19712153877
Authority: DE
Inventors: George B. Lake Forest 111. Richards (V.St.A.)
Original assignee: Fluid Device Corp., Highland Park, IU. (V.StA.)
Priority date: 1970-10-30
Filing date: 1971-10-28
Publication date: 1972-05-04
Also published as: NL172982C; DE2153877C3; AU465009B2; GB1344302A; JPS57161308A; CH527372A; FR2111973B1; NL172982B; IT940975B; NL7113764A; JPS6038563B2; FR2111973A1; DE2153877B2; CA936806A; JPS5749764B1; US3703907A; AU3408771A; ZA716464B; BE774095A

Description

betreffend Flüssigkeitsgesteuerter Verstärker

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf flüssigkeitsgesteuerte Verstärker und betrifft insbesondere flüssigkeitsgesteuerte Verstärker einer neuartigen Bauart, die insbesondere geeignet sind, als Vorrichtungen zum Fühlen der Standhöhe einer flüssigkeit verwendet zu werden. Im folgenden werden daher flüssigkeitsgesteuerte Verstärker beschrieben, die diesem Zweck dienen, doch ergeben sich für jeden Sachmann weitere Anwendungsmöglichkeiten für die Grundgedanken der Erfindung.

Genauer gesagt ist die Erfindung auf einen flüssigkeitsgesteuerten Verstärker gerichtet, der eine Einlaßzone und eine Auslaßzone umfaßt und in einem Flüssigkeitsbehälter dazu benutzt werden kann, die Standhöhe der Flüssigkeit in dem Behälter zu fühlen. Insbesondere umfaßt der Verstärker eine EJ.nlaßanordnung mit einem Einlaßkanal, der nahe dem zu fühlenden Flüssigkeitsspiegel in einem Behälter angeordnet werden kann und geeignet ist, einen im wesentlichen laminaren Hauptstrom von vorbestimmter Querschnittsform so zu leiten, daß er sich im wesentlichen im rechten Winkel zur Oberfläche der Flüssigkeit isTii Behälter bewegt. Die Einlaßanordnung ist so einge-

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richtet, daß der Flüssigkeitshauptstrom plötzlich so verändert wird, daß er einen im wesentlichen turbulenten Strom bildet, dessen Querschnittsfläche erheblich größer ist als seine ursprüngliche vorbestimmte Querschnittsfläche, wenn die flüssigkeit in dem Behälter bis zu dem zu fühlenden Pegel ansteigt. Ferner ist eine Auslaßanordnung vorgesehen, die durch einen Abstand von der JSiniaßanordnung getrennt ist unc einen in Fluchtung mit dem Einlaßkanal steilenden ersten AuslaB umfaßt. Die aus dem Einlaßkanal austretende Flüssigkeit entwickelt ein Flüssigkeitsdrucksignal mit einem ersten vorbestimmten Wert an dem ersten Auslaß der Auslaßanordnung, wenn sich der fc Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter unter dem zn fühlenden Pegel befindet, und ein Signal mit einem zweiten kleineren Wert, wenn die Flüssigkeit den zu fühlenden Pegel erreicht.

Gemäß einem weiteren Merkmal umfaßt ein erfinduagsgemäßer flüssigkeitsgesteuerter Verstärker eine Einlaßanoronung mit einem Strömungskanal von vcrbestimmter Querscfcnittsfläche zum Erzeugen eines im wesentlichen laminaren Hauptstroms mit einer entsprechenden Querschnittsfläche und zum Sichten dieses Hauptstroms längs einer vorbestimmten Achse. Ferner umfaßt der Verstärker eine Steuereinrichtung mit einer Wandanordnung, die gegenüber dem Plüssiglreitshauptärom um eine vorbestimmte Strecke seitlich nach außen versetzt ist und den P Flüssigkeitshauptstrom mindestens teilweise umschließt. Die Wandanordnung umfaßt einen Füfcrungsfiäeheiia'Dschnitfc, der von der vorbestimmter. Achse weg nach außen gekrümmt ist, sowie eine sich zu dem Flüssigkeitshauptstrom ersbceekende Zugangsöffnung, die auf der von dem Führungsflächenabschnitt abgewandten Seite des Hauptstroms angeordnet ist. Diese Sugangsöffnung dient zum Zuführen eines Störungssignals, das dazu dient, den Hauptstrom zu veranlassen, nicht mehr im wesentlichen laminar zu strörcen, sondere eine im wesentlichen turbulente Strömung zu bilden, deren Querschnittsflache erheblich größer ist als die erwähnte vorbestimmte Quersctmitts-

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fläche. Die Wandanordnung ist so angeordnet, daß ein im wesentlichen abgeschlossener Kaum zwischen dem turbulenten Hauptstrom und der V/andanordnung vorhanden ist, so daß sich zwischen der Wandanordnung und dem Hauptstrom ein Unterdruck aufbaut, der bewirkt, daß sich der Hauptstrom an die Führungsfläche anheftet und gegenüber der vorbestimmten Achse umgelenkt wird. Somit wird einer auf der vorbestimmten Achse angeordneten Steuer- oder Betätigungsvorrichtung ein Flüssigkeitsdrucksignal von erheblicher Große zugeführt^ solange kein Störsignal auftritt, während dieser Vorrichtung ein Flüssigkeitsdrucksignal mit dem Wert l\ull zugeführt wird, wenn ein Störsignal vorhanden ist. Dieses Störsignal kann z. B. dadurch erzeugt uerden, daß die Flüssigkeit in einem Behälter bis zu einer solchen Standhöhe ansteigt, daß Flüssigkeit durch die Zugangsöffnung strömt und in innige Berührung mit dem Hauptstrom tritt.

Somit umfaßt ein flüssigkeitsgesteuerter Verstärker nach der Erfindung einen Einlaß, durch den ein laminarer Flüssigkeifchauptstrom längs einer vorbestimmten Achse fortgeleitet wird, ferner eine Steuereinrichtung, die in der Strömungsrichtung hinter dem Einlaß angeordnet ist und eine Wand umfaßt, welche gegenüber dem Hauptstrom seitlich nach außen versetzt ist, den Hauptstrom mindestens teilweise umschließt und einen Führungsflachenabscnnitt umfaßt, der von der vorbestimmten Achse weg nach au..en gekrümmt ist, sowie eine in der Wand der Steuereinrichtung vorgesehene Öffnung, über die der Hauptstrom zugänglich ist, so daß ihm ein Störsignal zugeführt werden kann, das bewirkt, daß der Hauptstrom aus einer laminaren Strömung in eine im wesentlichen turbulente Strömung übergeht und einen erheblich größeren Querschnitt annimmt. Dieser Übergang führt dazu, daß sich zwischen dem Strom und der FührungLflache der Wand ein Unterdruck aufbaut, der den Strom veranlaßt, sich an üie Führungsfläche anzulegen, so daß er von der vorbestimmten

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Achse weg umgelenkt wird.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 teilweise in einer Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt eine Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 perspektivisch eine bevorzugte Ausführungsform eines flüssigkeitsgesteuerten Verstärkers;

Fig. 2a in einer perspektivischen Teilansicht eine abgeänderte Ausführungsform der Steuereinrichtung des flüssigkeit Egesteuerten Verstärkers nach Fig. 2;

Fig.3a und Jb jeweils in einem Schnitt längs der Linie 3a-3a in Fig. 2 das Betriebsverhalten des flüssigkeitsgesteuerten Verstärkers nach Fig. 2 bei seiner Verwendung in einem Flüssigkeitsbehälter;

Fig. 4- teilweise schematisch und teilweise im Schnitt einen flüssigkeitsgesteuerten Verstärker ähnlich demjenigen nach Fig. 2, der jedoch so ausgebildet ist, daß er als flüssigkeitsgesteuerter Oszilator arbeitet;

Fig. 5 in einer teilweise weggebrochen gezeichneten perspektivischen Darstellung eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5a bis 5c in Querschnitten längs der Linie 5a-5a in Fig, 5 das Betriebsverhalten des flüssigkeitsgesteuerten Vestärkers beim Fühlen der Standhöhe einer Flüssigkeit in einem Behälter;

Fig. 6 in einer teilweise weggebrochen gezeichneten perspektivischen Darstellung eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6a bis 6c in Querschnitten längs der Linie 6a-6a

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in Fig. 6 das Betriebsverhalten des Verstärkers nach Fig. 6 für den Fall seiner Verwendung als Vorrichtung zum Fühlen der Standhöhe einer Flüssigkeit;

Fig. 7 in einem senkrechten Schnitt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer Betätigungseinrichtung, die durch den Flüssigkeitsgesteuerten Verstärker nach Bedarf betätigt werden kannj

Fig. 7a einen Schnitt längs der Linie 7a-7a in Fig.7} und

Fig. 7b in einer Fig. 7 ähnelnden Darstellung das Betriebsverhalten des Verstärkers nach Fig. 7·

Der in Fig. 1 dargestellte flüssigkeitsgesteuerte Verstärker 10 ist von gleicher Konstruktion wie der in der U.S.A. Patentanmeldung 840 119 beschriebene. Gemäß dieser U.S.A.Patentanmeldung umfaßt der Verstärker 10 hintereinandergeschaltete Einlaß-, Wechselwirkungs- und Auslaßzonen mit einer Einlaßanordnung 12, einem die Einlaßanordnung von der Auslaßanordnung trennenden freien Raum 14 und einer Auslaßanordnung 16, Gemäß Fig, 1 umfaßt die Auslaßanordnung 16 zwei Rohrleitungsabschnitte, die parallel zueinander angeordnet sind, und ein hohles Verbindungsstück, das die beiden Leitungsabschnitte so verbindet, daß ein Flüssigkeitsströmungsweg von einer Aufnahmeöffnung der Auslaßanordnung zu einem Auslaßkanal einer Einlaß-, und Auslaßkopfkonstruktion 18 des Verstärkers führt. Der Einlaß 12 umfaßt auf ähnliche Weise einen Rohrleitungsabschnitt, der an einem Ende mit der Kopfkonstruktion 18 verbunden ist. Das entgegengesetzte Ende der Einlaßleitung 12 ist durch ein Stopfenteil eingeschnürt, das eine düsenähnliche Öffnung abgrenzt, durch die der austretende Strom so gerichtet wird, daß_;er den freien Raum der Wechselwirkungszone 14 durchsetzt und sich zu einem ähnlichen, mit einer Droeselöffnung versehenen Stopfenteil bewegt, das gleichachsig mit dem zuerst genannten Stopfenteil angeordnet

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und in die Auslaßleitung 16 eingebaut ist·

Wie in der genannten U.S,A.-Patentanmeldung erläutert, ermöglicht es die Kopf konstruktion 18, den Verstärker auf bequeme Weise in einen geschlossenen, einem Innendruck ausgesetzten Behälter, z. B. den Kühlbehälter einer Einrichtung zum Abgeben eines kohlensäurehaltigen Getränks, einzubauen. Das Kopfstück 13 bildet jedoch nicht einen Gegenstand der Erfindung, sondern es dient lediglich dazu, die Benutzung des Verstärkers in dem als Beispiel genannten Fall zu ermöglichen. In anderen Anwendungsfällen kann es zweckmäßig sein, völlig voneinander getrennte Konstruktionen als Unterstützungen für die Einlaß- und Auslaßleitungen vorzusehen«

Bei der Konstruktion nach I¹Ig* 1 ist das untere Ende des Kopfstücks 18 pit einem Außengewinde versehen, so daß es mit abdichtender Wirkung in eine dazu passende Gewindebohrung eines nicht dargestellten geschlossenen Behälters eingeschraubt werden kann· Nicht dargestellte Einlaß- und Auslaß-Druckflüssigkeitsleitungen sind an Gewindebohrungen bzw. einen Einlaß 18a und einen Auslaß 18b dee Kopfstücks 18 angeschloseen, so daß sich durch den Verstärker IO ein Strfyaungsveg erstreckt, dessen Verlauf in I¹Ig. 1 durch Pfeile angedeutet ist. Wie in Big, 1 durch nach unten divergierende Linien, die sich zwischen der Einlaßdüse und der Auslaßdüse erstrecken, angedeutet, divergiert der aus dem Einlaßkanal 12 austretende Hauptülüssigkeitsstrahl in einem begrenzten Ausmaß nach unten, so daß er normalerweise eine konische 5Orm annimmt, bevor er auf den Düsenstopfen der Auslaßleitung 16 auftritt. Der Einheitsdruck in dem Auslaßkanal 16 wird im Vergleich zu dem Druck an der Düse des Einlaßkanals 12 entsprechend der Zunahme der Querschnittsfläche des ilüssigkeitsStrahls herabgesetzt·

Der bis jetzt beschriebene Verstärker 10 ist auf be-

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kannte Weise ausgebildet; nunmehr wurde jedoch festgestellt, daß sich bestimmte überraschende und sehr erwünschte Wirkungen erzielen lassen, wenn man den Verstärker 10 auf neuartige Weise einem Flüssigkeitsbehälter zuordnet. Gemäß der Erfindung ist der flüssigkeitsgesteuerte Versfirker 10 in einem Flüssigkeitsbehälter oder dergleichen so angeordnet, daß die Achse des Flüssigkeitsstrahls im rechten Winkel zur Oberfläche der Flüssigkeit in dem Behälter verläuft. Außerdem ist das freie Ende des Einlaßkanals 12 an einem Punkt angeordnet, der unmittelbar über einer gewünschten Standhöhe der Flüssigkeit in dem Behälter liegt, die gefühlt werden soll. Der gewünschte, durch den Verstärker 10 zu fühlende Flüssigkeitspegel ist in Fig. 1 durch eine waagerechte gestrichelte Linie angedeutet, die unmittelbar unterhalb des unteren Endes des Einlaßkanals 12 verläuft.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung hat es sich gezeigt, daß der Flüssigkeitsstrahl zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung die dargestellte konische Form bei jeder Standhöhe der Flüssigkeit in dem Behälter unterhalb des vorbestimmten Fühlpegels, d. h·, unterhalb der waagerechten gestrichelten Linie, im wesentlichen beibehält. Mt anderen Worten, der Flüssigkeitsdruck in dem Auslaßkanal ist innerhalb vernünftiger Grenzen konstant, während sich der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter von einem Punkt, der senkrecht über dem Düsenstopfen des Auslaßkanals 16 liegt, durch den freien Saum der Wechselwirkungszone 14- hindurch in Richtung auf den Fühlpegel nach oben bewegt.

Wenn der Flüssigkeitspegel bis zu dem Fühlpegel ansteigt, läßt sich jedoch beobachten, daß die Fokuszone des Strahls, d. h., die Querschnittsfläche des Strahls am Punkt des Auftreffens auf den Dü^enstopfen des Auslaßkanals 16, in einem erheblichen Ausmaß zunimmt, wodurch eine entsprechende Verringerung des Drucks in dem Auslaßkanal 16 her-

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vorgerufen wird.

Bei einer paktischen Ausführungsform des flüssigkeitsgesteuerten Verstärker 10, bei der der Durchmesser der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung Jeweils etwa 2,4 mm betrug, bei der die Wechselwirkungszone 14 eine Länge von 25,4 mm hatte, und bei der als Flüssigkeit Wasser unter einem Druck von etwa 0,35 atü verwendet wurde, zeigte es sich beispielsweise, daß der Flüssigkeitsstrahl normalerweise bis zu einer Fokusfläche mit einem Durchmesser von etwa 4,8 mm divergierte, daß jedoch der Durchmesser der Fokuefläche nahezu augenblicklich auf etwa 9,5 nun zunahm, wenn die Flüssigkeit in " dem Behälter den Fühlpegel erreichte. Diese Zunahme der Fo kusTläche führte zu einer relativen Änderung des Flüssigkeitsdrucksignals in der Größenordnung des Vier- bis Fünffachen. Ferner wurde beobachtet, daß der Fühlpegel in einem Abstand von etwa 0,25 nun unter dem Ende des Düsenstopfens in dem Einlaßkanal 12 lag.

Bis jetzt wird angenommen, daß das vorstehend beschriebene Betriebsverhalten in einer Beziehung zu dem andersartigen Verhalten steht, das die Flüssigkeit zeigt, wenn sie von dem Strahl des Verstärkers mitgerissen wird, während der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter unter dem Fühlpegel oder auf gleicher Höhe mit dem Fühlpegel liegt. Genauer gesagt reißt bei allen Standhöhen der Flüssigkeit unter dem Fühlpegel der aus der Düsenöffnung des Verstärkereinlasses 12 austretende Strahl bei der beschriebenen Anordnung nur das den Strahl umgebende Gas bzw. die Luft mit. Wenn jedoch die Flüssigkeit den Fühlpegel erreicht, wird das den Strahl umgebende Gas bzw. die Luft im wesentlichen daran gehindert, zu dem Strahl zu gelangen. Infolgedessen wird die den Strahl umgebende Flüssigkeit in Richtung auf den Strahl angesaugt und mitgerissen. Da somit die Masse des Strahls zunimmt, bewegt sich die Flüssigkeit langsamer als das Gas, und infolge-

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dessen tritt eine erhebliche Verringerung des Drucks am Umfang des Strahls ein, was bewirkt, daß der Strahl gegenüber seiner normalen Form konisch divergiert, wie es in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien schematisch angedeutet ist.

Die plötzliche Änderung des Flüssigkeitsdrucks an dem Auslaßkanal 16, die eintritt, wenn der Flüssigkeitsspiegel ansteigt und den Fühlpegel erreicht, liefert ein Flüssigkeitsdrucksignal, das benutzt werden kann, um ein Ventil oder dergleichen zu betätigen, das eine vorbestimmte Steuerfunktion ausübt und z. B. die Zufuhr von Flüssigkeit zu dem Behälter unterbricht. Auf diese Weise ist es möglich, die Zufuhr von Chemikalien oder Kraftstoffen zu Behältern automatisch zu beenden, sobald der Behälter bis zu einer vorbestimmten Standhöhe gefüllt worden ist, und das Nachfüllen eines solchen Behälters kann automatisch dadurch eingeleitet werden, daß sich die Flüssigkeitsmenge in dem Behälter nur in einem sehr geringfügigen Ausmaß ändert.

Zwar liefert der Verstärker nach Fig. 1 eine erhebliche Änderung des Flüssigkeitssignaldrucks, sobald die Standhöhe der Flüssigkeit gegenüber dem Fühlpegel zu- oder abnimmt, doch wird an dem Auslaßkanal 16 ständig ein positives Flüssigkeitsdrucksignal erzeugt. In manchen Anwendungsfällen ist es jedoch sehr erwünscht, daß an dem Auslaß kein Signal irgendeiner Art erzeugt wird, wenn sich das zu fühlende Ereignis abspielt. Ein in dieser Weise arbeitender flüssigkeitsgesteuerter Verstärker ist in Fig. 2 dargestellt. Zwar ähnelt der Verstärker nach Fig. 2 äußerlich weitgehend dem anhand von Fig. 1 beschriebenen, doch geht aus der folgenden Erläuterung hervor, daß er in verschiedenen Beziehungen auf eine erheblich andere V/eise arbeitet.

Der flüssigkeitsgesteuerte Verstärker 20 nach Fig. 2 ist für einen ähnlichen Anwendungsfall bestimmt wie der Ver-

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stärker 10, d. h., zum Fühlen der Standhöhe einer Flüssigkeit in einem abgeschlossenen, einem Innendruck ausgesetzten Behälter. Tatsächlich kann der Verstärker 20 unmittelbar anstelle des Verstärkers 10 bei der Anordnung benutzt werden, die in der eingangs genannten U.S.A.-Patentanmeldung beschrieben ist. Wenn ein solcher Austausch vorgenommen wird, kann die soeben genannte Anordnung auf bestimmte Weise vereinfacht werden, wie es für jeden Fachmann anhand der genannten U.S.A.-Patentanmeldung möglich ist.

Zu dem genannten Zweck umfaßt der flüssigkeitsgesteuer-" te Verstärker 20 eine gemeinsame Einlaß- und Auslaß-Kopfkonstruktion 22, die mit einer Einlaßflüssigkeitsdruckleitung 24 und einer Auslaßflüssigkeitsdruckleitung 26 verbunden ist. Das untere Ende des Kopfstücks 22 ist mit Außengewinde versehen, damit es mit abdichtender Wirkung in eine Gewindeöffnung eines Druckbehälters eingeschraubt werden kann. Der Verstärker 20 umfaßt ferner eine Einlaßanordnung in Form einer Rohrleitung 28, die mit der Einlaßdruckleitung 24- durch die Kopf konstruktion 22 verbunden ist. Das untere Ende der Einlaßleitung 28 ist unter einem Winkel von 180° so gekrümmt, daß ein llüssigkeitshauptstrom einer Auslaßanordnung 30 zugeführt werden kann, die gleichachsig mit dem Einlaßkanal, 3edoch in einem Abstand davon angeordnet ist. Im vorliegenden Fall umfaßt die Auslaßanordnung eine Rohrleitung 30, die durch das Kopfstück 22 mit einer Auslaßrohrleitung 26 verbunden ist, welche ihrerseits an eine nicht dargestellte Betätigungs- oder Steuervorrichtung angeschlossen ist. Natürlich kann die Auslaßanordnung eine Betätigungs- oder Steuervorrichtung umfassen, die in der Nähe des aus der Einlaßleitung 28 austretenden Flüssigkeitstroms angeordnet ist, während im Gegensatz hierzu bei der Ausführungsform nach Fig. 2 die Steuer- oder Betätigungsvorrichtung an einer entfernten Stelle angeordnet ist, wobei ihr das Flüssigkeiusdrucksignal über die Leitungen 30 und 26 zugeführt wird.

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Die Ausführungsform nach Pig. 2 unterscheidet sich von der bekannten Konstruktion nach Fig. 1 durch das Vorhandensein einer Steuereinrichtung, die einen Teil eines Bauteils 32 umfaßt, das am freien Ende der Einlaßleitung 28 befestigt ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, hat das Bauteil $2 eine sich glockenförmig erweiternde Mündung, die der Auslaßleitung 30 zugewandt ist, sowie eine Zugangsöffnung 32a, die zu dem Flüssigkeitshauptstrom führt und sich durch die Seitenwand des Bauteils 32 erstreckt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 hat die Zugangsöffnung 32a die Form einer in der Seitenwand des Bauteils 32 ausgebildeten waagerechten zylindrischen Bohrung. Es wurde jedoch festgestellt, daß eine zweckmäßige Zugangsöffnung auch in der verschiedensten Weise anders ausgebildet sein kann. Eine der überraschendsten Alternativen besteht gemäß Fig. 2a darin, daß es möglich ist, einen Teil der Seitenwand des Bauteils 32 derart wegzuschneiden, daß ein vollständiger Umfangsabschnitt des Flüssigkeitshauptstroms zugänglich gemacht wird. Abgesehen von dem beschriebenen Ausschnitt kann das Bauteil 3^ nach Fig. 2a ebenso ausgebildet sein wie das Bauteil 32 nach Fig. 2. In der Praxis kann das Bauteil 32 nach Fig^ 2a als Formstück ausgebildet sein, d. h., seine Wand wird nicht mit einem Ausschnitt versehen, sondern dieser Ausschnitt entsteht lediglich durch das Fortlassen von werkstoff an der betreffenden Stelle. Ferner hat es sich gezeigt, daß sich der forgelassene Teil der Wand vorzugsweise nicht über mehr als 25 % bis 30 % des Umiangs der Wand erstrecken darf, wenn ein einwandfreies Arbeiten des Verstärkers gewährleistet werden soll.

Weitere Einzelheiten der Konstruktion der Steuereinrichtung und der Wirkungsweise des Verstärkers 20 sind aus Fig. 3a und 3b ersichtlich. Gemäß Fig. 3a ist das untere Ende des Bauteils 32 mit einer zentralen Bohrung versehen, die mit enger Passung das benachbarte Ende der Einlaßrohrleitung 28 aufnimmt. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit ist eine düsen-

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ähnliche Öffnung zum Abgrenzen des Hauptstroms in Form einer einen kleineren Durchmesser aufweisenden zentralen Bohrung von kreisrundem Querschnitt in dem Bauteil $2 ausgebildet. Diese enge Bohrung des Bauteils 32 ist dem Düsenstopfen der Konstruktion nach Fig. 1 gleichwertig, und sie dient dazu, einen im wesentlichen laminaren Flüssigkeitshauptstrom zu erzeugen, dessen Querschnittsform und Querschnittsfläche der Querschnittsform und Querschnittsfläche der Düse entspricht; der durch die Bohrung erzeugte Hauptstrom bewegt sich längs einer vorbestimmten Achse in Richtung auf die gleichachsig mit der Bohrung angeordnete Auslaßleitung 30.

P Das Bauteil 32 umfaßt einen Wandabschnitt 32b, der gegenüber dem Flüssigkeitshauptstrom um eine vorbestimmte Strecke seitlich nach außen versetzt ist und den Hauptstrom mindestens teilweise umgibt. Die Wand 32b beginnt an einer äußeren Stufe nahe dem Ende der Bohrung oder Düse im unteren Ende des Bauteils 32. "Von diesem Punkt aus erstreckt sich die Wand 32b nach oben über einen Teil ihrer Länge als eine zylindrische Wand, die sich dann allmählich nach außen zu einer glockenförmigen Mündung erweitert. Die geometrische Form der Wand 32b kann je nach dem Verwendungszweck des Verstärkers, dem gewünschten Betriebsverhalten und dergleichen abgeändert werden. Beispielsweise kann der Flüssigkeits-

fc strahl eine rechteckige Querschnittsform erhalten, und in diesem Fall erhält die Wand 32b eine entsprechende Form.

Während des Betriebs des Verstärkers erzeugt die düsenähnliche öffnung im unteren Abschnitt des Bauteils 32 einen zylindrischen laminaren Hauptstrahl, der sich längs einer Achse bewegt, die mit der Achse einer einen kleineren Durchmesser aufweisenden zentralen Düse in dem Auslaßkanal 30 zusammenfällt. Der hierbei in dem Auslaßkanal 30 erzeugte Flüssigkeitsdruck kann als Signal benutzt werden, um ein druckempfindliches Ventil oder eine andere öteuervorrichtung bekannter Art zu betätigen, damit in der schon erläuterten Weise eine vorbestimmte Steuerfunktion durchgeführt

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wird. Der Hauptstaäal fährt fort, in der beschriebenen Weise zu strömen, bis über die Zugangsöffnung 32a ein Störsignal zugeführt wird, um zu bewirken, daß der Flüssigkeitshauptstrom aus seinem normalen laminaren Strömungszustand in einen im wesentlichen turbulenten otrömungszustand übergeht, und daß er eine (^uerschnittsf lache einnimmt, die erheblich größer ist als diejenige des ursprünglichen Hauptstroms. In dieser Beziehung wurde festgestellt, daß das Verhältnis zwischen den Abmessungen des tux'bulenten Hauptstroms und der Wand bewirkt, daß im wesentlichen verhindert wird, daß Luft oder ein anderes sekundäres Flud zwischen der Wand und dem Hauptstrom nach unten strömt, um das Flud zu ersetzen, das durch den Hauptstrom nahe dem Einlaß mitgerissen wird. Infolgedessen baut sich zwischen dem turbulenten Hauptstrom und der Wand 52b und insbesondere an dem der Zugangsöffnung 32a gegenüberliegenden Teil der Wand 32b ein Unterdruck auf. Dieser Unterdruck bewirkt, daß der Hauptstrom gegenüber seiner zentralen Achse umgelenkt wird und sich an die Führungsflache der Wand 32b anlegt.

Ein Störsignal der genannten Art tritt z. B. dann auf, wenn die Standhöhe der Flüssigkeit in einem Behälter oder dergleichen ansteigt, bis der Flüssigkeitsspiegel die Zugangsöffnung 32a mindestens teilweise überlappt. Es hat sich gezeigt, daß die genaue Standhöhe, bei welcher der Übergang aus einer laminaren Strömung in eine turbulente Strömung erfolgt, bei einem gegebenen Verstärker sehr scharf ausgeprägt ist, und daß man ihn bei jeder Verstärkerkonstruktion empirisch ermitteln kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 hat es sich gezeigt, daß der Flüssigkeitshauptstrom seinen laminaren Strömungszustand bei allen Standhöhen der Flüssigkeit in dem Behälter beibehält, die unter der Zugangsöffnun^ liegen, und sogar

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nach oben bis zu dem in Fig. 3a gezeigten Punkt, bei dem ein kleiner iL'eil der Zugangsöffnung durch die Flüssigkeit verschlossen ist. Wenn jedoch gemäß Fig· 3b die Standhöhe der Flüssigkeit bis zu einem Funkt ansteigt, der kurz über der Oberkante der Zugangsöffnung 32a liegt, geht der Flüssigkeit shaupt strom plötzlich in eine turbulente Strömung über, und der Hauptstrom legt sich analog dem bekannten Coanda-Effekt an den Führungsflächenteil der wand 32b an.

Bei einer praktisch ausgeführten Konstruktion hatte die zentrale Bohrung des Bauteils 32 zum Abgrenzen des laminaren Hauptstroms ebenso wie die Düse in der ihr gegenüberliegenden Auslaßanordnung 30 einen Durchmesser von etwa 2,4 mm· Der Durchmesser des unteren Teils der Wand 32b betrug etwa 3»2 mm, und diese Wand erweiterte sich in der in Fig. 3a gezeigten Weise allmählich nach oben und außen bis auf einen Durchmesser von 6,35 mm. Bei den angegebenen Abmessungen und bei einem Flüssigkeitsdurcksatz des Verstärkereinlasses von etwa 3»δ Itr/min wurde im Ruhezustand ein Drucksignal von etwa 0,7 atü am Auslaß erzeugt. Wenn dagegen der Hauptstrom gegenüber der Achse des Auslaßkanals 30 umgelenkt wurde, ging der Signaldruck in dem Auslaß plötzlich auf Null zurück.

Somit arbeitet diese Ausführungsform im echten Sinne digital, und ein sehr erwünschtes Merkmal dieser Ausführungsform besteht darin, daß sie auf das Erreichen einer einzigen bestimmten Standhöhe der Flüssigkeit in dem Behälter anspricht. Ferner hat es sich überraschenderweise gezeigt, daß ein einfaches Verschließen oder Verdecken der Zugangsöffnung 32a keinen Einfluß auf die Art oder die Kichtung des Strömens des Flüssigkeitshauptstroms ausübt. Mit anderen Worten, ein Öffnen und Schließen der Zugangsöffnung 32a hat praktisch keinen Einfluß auf die Größe des an dem Auslaß 30 erscheinenden Flüssigkeitsdrucksignals. Ein weiteres

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neuartiges Merkmal des Betriebsverhaltens dieses Verstärkers besteht darin, daß sich der Hauptstrom an einen Teil der Wand 32b anlegt, der der Zugangsöffnung 32a gegenüber liegt.

Bezüglich der Theorie der Wirkungsweise wird bis jetzt angenommen, daß der übergang des Hauptstroms aus der normalen laminaren Strömung in eine turbulente Strömung durch die gleiche Erscheinung herbeigeführt wird, die weiter oben bezüglich der Ausführungsform nach Pig. I erläutert wurde. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 hat jedoch der Übergang die weitere Wirkung, daß das Strömen des sekundären Eludes längs der Wand 32b nach unten zu einem tunkt nahe der Basis des Hauptstroms zum Ersetzen des durch den Hauptstrom mitgerissenen Fludes erheblich verzögert wird. Infolgedessen besteht eine Neigung dazu, daß sich nahe der Basis des Hauptstroms ein Unterdruck aufbaut, doch spielt sich dieser Vorgang auf der der Zugangsöffnung gegenüberliegenden Seite des Hauptstroms schneller ab, da sich die Flüssigkeit und ein kleiner Teil des sekundären Fluo.es mindestens teilweise dem auf dieser Seite des Stroms erzeugten Unterdruck anpassen können. Daher wird der Haup"ustrom stets in Richtung auf eine Führungswand abgelenkt, die von der Zugangsöffnung 32a durch einen Winkelabstand von etwa 180° getrennt ist.

Der Orientierung des Verstärkers 20 gegenüber der Oberfläche der Flüssigkeit in dem Behälter kommt bezüglich seiner wirkungsweise keine kritische Bedeutung zu; wenn der Verstärker dazu dient, die Standhöhe der Flüssigkeit zu fühlen, ist es jedoch vorzuziehen, den Verstärker so anzuordnen, daß er sich annähernd im rechten Winkel zum Flüssigkeitsspiegel erstreckt. Außerdem arbeitet der Verstärker 20 grundsätzlich ähnlich, wie es soeben beschrieben wurde, wenn man den Verstärker in dem Behälter in umgekehrter Lage anordnet, d. h., so, daß die Einlaßleitung 28 über dem Flüssigkeitsspiegel

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liegt und die Auslaßleitung darunter angeordnet ist. Eine ähnliche Wirkung läßt sich auch erzielen, wenn man das Bauteil 32 mit dem freien Ende der !Rohrleitung; 30 verbindet und die Flüssigkeit in der entgegengesetzten Bichtnng durßh den Verstärker strömen läßt.

Ein Störsignal kann dem Flüssigkeitshauptstrom auch auf andere V/eise zugeführt werden als durch die Verlagerung eines Flüssi^keitsspiegels in einem Behälter. Ein Beispiel für eine solche Anordnung bilaet der in Fig. 4 dargestellte flüssigkeitsgesteuerte Verstärker. Dieser Verstärker ähnelt grundsätzlich dem anhand von Fig. 2 beschriebenen. Er ist mit einem Einlaßkanal 42 versehen, dessen Ende in einer Aufnahmebohrung eines ringförmigen Bauteils MA- angeordnet ist. Das Bauteil MA- weist eine Bohrung von kleinerem Durchmesser auf, die gleichachsig mit dem Einlaßkanal M-2 angeordnet ist und eine zylindrische Düt,e bildet, die dem Flüssigkeitshanptstrom die gewählte Querschnittsform verleiht. Eine Bohrung 44a, die sich durch die Seitenwand des Bauteils 44 erstreckt, bildet die Zugangsöffnung, über die dem Hauptstrom das Störsignal zugeführt wird. Ein innerer Wandabschnitt 44b des Bauteils 44 ist in unmittelbarer Nähe der Einlaßdüse für den Flüssigkeitshauptstrahl nach außen abgestuft und erstreckt sich über eine kurze Strecke als zylindrischer Kanal, der sich dann allmählich nach außen zu einer konischen oder glockenförmigen fründung erweitert.

Die Einrichtung zum Zuführen des Störsignals zu dem Verstärker 40 ist so ausgebildet, daß sie den Verstärker veranlaßt, als flüssigkeitsgesteuerter Oszillator zu arbeiten. Zu diesem Zweck ist das untere Ende einer .Rohrleitung 46 in die Zugangsöffnung 44a eingebaut, und das obere Ende dieser Rohrleitung ist über ein Zumeßventil 41 mit einem Flüssigkeitsbehälter 48 oaer dergleichen verbunden, hit hilfe des Zumeßventils 41 werden einzelne getrennte I'eilmengen oder

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l'ropf en einer Flüssigkeit aus dem Behälter 48 dem Flüssigkeitshauptstrom zugeführt, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, wo getrennte 'I'x'opSten von dem Zumeßventil 41 aus durch die Rohrleitung 46 zu dem Hauptstrom gelangen. Wie in Fig. 4 schematisch angedeutet, führt das Auftreffen eines Tropfens auf den Eauptstrom dazu, daß der Hauptstrom plötzlich aus der laminaren Strömung in eine turbulente Strömung übergeht, was zur Folge hat, daß sich der Hauptstrom an den der tfohrleitung 46 gegenüberliegenden Teil der Seitenwand 44b des Bauteils 44 anlegt und daher gegenüber seinem normalen geraden Strömungsweg abgelenkt wird. Die in Fig. 4 durch die Strecke χ bezeichneten Abstände zwischen den durch die Rohrleitung 46 herabfallenden l'ropfen bestimmen die Schwingungsfrequenz des Verstärkers 40. Für den Fachmann liegt es auf der Hand, daß man auch andere Arten von Störsignalen verwenden kann, um die verschiedenen hier beschriebenen Verstärker zu triggern.

In Fig. 5 ist ein flüssigkeitsgesteuerter Verstärker dargestellt, der allgemein dem in Fig. 2 gezeigten ähnelt, bei dem jedoch der Flüssigkeitshauptstrom keine kreisrunde, sonderen eine rechteckige Querschnittsform hat. Der Verstärker 5® umfaßt zwei schichtförmige Platten 52 und 54, welche die obere und die untere Wand des Verstärkers bilden. Zwischen den Platten 52 und 54 ist ein Bauteil 56 angeordnet, das so profiliert ist, daß es die benötigten Strömungskanäle sowie die Steuer- und Führungsflächen für den Flüssigkeitshauptstrom bildet. Gemäß Fig. 5 ist in dem Bauteil 56 eine kreisrunde Bohrung 56a ausgebildet, die in Verbindung mit einer durch die Platte 52 ragenden Flüssigkeitseinlaßleitung 58 steht. Ein in dem Bauteil 56 ausgebildeter schlitzförmiger Kanal steht in Verbindung mit dem Einlaß und bildet zusammen mit den Platten 52 und 54 eine Düse von rechteckigem Querschnitt. Unmittelbar über dieser Düse und auf ihrer rechten Seite ist das Bauteil 56 mit einer Einkerbung versehen, 3en-

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seits welcher das Bauteil längs eines Kreisbogens gekrümmt ist, um eine Führungsfläche 56e zu bilden. Auf der linken Seite der Düse ist das Bauteil 56 mit einer waagerechten Fläche 56b versehen. Das Bauteil 56 und die Platten 52 und 54 umschließen den Haupt strom auf drei Seiten, während die vierte Seite oberhalb der Fläche 56b offen ist, um die erforderliche, zu dem Hauptstrom führende Zugangsöffnung zu bilden.

In Fig. 5a ist der flüssigkeitsgesteuerte Verstärker 50 in Verbindung mit einem Flüssigkeitsbehälter dargestellt, wobei der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter tiefer liegt als die waagerechte Fläche 56a des Verstärkers, Unter diesen Umständen bewegt sich der vom Einlaß des Verstärkers abgegebene Flüssigkeitshauptstrom von rechteckigem Querschnitt in senkrechter Richtung längs einer vorbestimmten Achse und im wesentlichen in Form einer laminaren Strömung. Gemäß Fig_e 5a ist der gekrümmte Führungsflächenabschnitt 5Sc gegenüber dem Flüssigkeitshauptstrahl seitlich versetzt, so daß die Luft, die durch den Flüssigkeitshaupt strahl in der Nähe der Einkerbung unterhalb der gekrümmten Führungsfläche 56s mitgerissen wird, durch Luft ersetzt wird, die in diese Zone längs des engen Kaums zwischen dem Hauptstrom und der gekrümmten Führungsfläche einströmt. Ferner sind eine nicht dargestellte Auslaßanordnung und eine Steuervorrichtung VO3>gesehen, die so angeordnet sind, daß sie den Flüssigkeitshaupt strahl aufnehmen.

Wenn die Standhöhe der Flüssigkeit in dem Behälter über die Fläche 56b hinaus bis zu dem vorbestimmten FühJL-pegel ansteigt, wie es in Fig. 5b gezeigt ist, geht der laminare Haupt strom in eine turbulente Strömung über, und er nimmt einen so großen Querschnitt an, daß er in Berührung mit der gekrümmten Führungsfläche 56c kommt* Unter diesen Bedingungen wird verhindert, daß Luft oder ein anderes

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sekundäres Flud innerhalb der Anordnung zu der Einkerbung unter der Führungsflache 56c gelangt, so daß sich in dieser Zone ein Unterdruck aufbaut. Der hierbei längs des Hauptstroms entstehende Druckgradient führt dazu, daß sich der Flüssigkeitsstrahl an die gekrümmte Führungswand 56c anlegt und gemäß Fig. 5c gegenüber seiner senkrechten Achse abgelenkt wird. Auch in diesem Fall ist bei einer gegebenen Verstarkerkonstruktion der Flüssigkeitspegel, bei dessen lirreichen der Hauptstrom umgeschaltet wird, mit sehr hoher Genauigkeit bestimmt. Für den Fachmann liegt es auf der Hand, daß man den Umschaltzeitpunkt bei dem Verstärker dadurch einstellen kann, daß man die Abmessungen des umschlossenen Kaums, die Profilform der Führungswand 56c sowie andere Parameter, z. B. die Viskosität der Flüssigkeit, entsprechend wählt.

Ein flüssigkeitsgesteuerter Verstärker, der grundsätzlich dem soeben beschriebenen ähnelt, ist in Fig. 6 dargestellt. Der insgesamt mit 60 bezeichnete Verstärker umfaßt zwei einander gegenüberliegende Platten 62 und 64, welche die obere und die untere Wand des Verstärkers bilden. Die inneren ötrömungskanäle des Verstärkers sind durch zwei durch einen Abstand getrennte Bauteile 66 und 68 abgegrenzt. Das Bauteil 66 hat eine zylindrische Bohrung 6ba, die mit einer Flüssigkeitseinlaßleitung 70 durch eine Öffnung in der Platte 62 verbunden ist. Ein schlitzförmiger Kanal in dem Bauteil 66 steht in Verbindung mit der zylindrischen Bohrung 66a, um zusammen mit den Platten 62 und 64 eine Einlaßdüse von rechteckigem Querschnitt zu bilden. In der Strömungsrichtung unmittelbar hinter der Einlaßdüse ist das Bauteil 66 auf seiner linken Seite mit einer waagerechten Fläche 66b versehen, während das Bauteil auf seiner rechten Seite auf gleicher Höhe mit der Fläche 66b eine Stufe aufweist, an die sich eine senkrecht nach oben ragende Führungs-

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säule 66c anschließt· Die Führungssäule 66c und die Platten 62 und 64 umschließen zusammen einen Teil des Hauptstroms; ferner ist eine zu dem Hauptstrom führende Zugangsöffnung vorgesehen, die durch die Lücke zwischen den Platten 62 und 64- oberhalb der waagerechten Fläche 66b gebildet ist.

Das Bauteil 68 dient auf der Auslaßseite als Strömungsunterteiler, und zu diesem Zweck ist das Bauteil allgemein dreieckig ausgebildet, wobei ein Scheitel dieses Bauteils dem Flüssigkeitshauptetrom zugewandt ist, der von dem rechteckigen Einlaßkanal abgegeben wird. Wie am besten aus Fig. 6a ersichtlich, ist dieser Scheitel des dreieckigen Bauteils r 68 gegenüber der Achse des Flüssigkeitshauptstroms nach rechts um einen kleinen Betrag derart versetzt, daß sich der Hauptstrom normalerweise an der linken Seite des Scheitels vorbei bewegt, um vollständig zu einem auf der linken Seite liegenden Flüssigkeitsauslaßkanal zu strömen, Auf der rechten Seite ist ein weiterer Flüssigkeitskanal durch ein e andere Seitenwand des dreieckigen Bauteils 68 und das senkrecht stehende Säulenteil 66c abgegrenzt.

Während des Betriebs des Verstärkers bewegt sich ein im wesentlichen laminarer Flüssigkeitshauptstrom mit einer vorbestimmten Querschnittsfläche von dem Einlaßkanal aus in Richtung auf das dreieckige Strömungsumlenkteil 68. Da das Umlenkteil 68 gegenüber dem Flüssigkeitshauptstrom seitlich versetzt ist, wird der Hauptstrom gemäß Fig. 6a vollständig zu dem Flüssigkeitskanal des Verstärkers auf der linken Seite umgelenkt. Wenn Jedoch dem Flüssigkeitshauptstrom über die Zugangsöffnung ein Störsignal zugeführt wird, geht der Hauptstrom in eine turbulente Strömung über, so daß sich sein Querschnitt vergrößert, und daß der Hauptstrom ^&tzt durch den Scheitel des Bauteils 68 aufgeteilt wird, woraufhin ein Teil des Stroms in jeden der beiden Auslaßkanäle eintritt. Gemäß Fig. 6b kann dieses Störsignal dadurch hervor-

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gerufen werden, daß der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter über die waagerechte Fläche 66b hinaus ansteigt, und daß die Flüssigkeit in Berührung mit dem Hauptstrom kommt. Die über den rechten Kanal des Verstärkers gemäß Fig. 6 abströmende Flüssigkeit verhindert im wesentlichen, daß ein sekundäres Flud, z. B. Luft, längs des Kanals nach unten strömt, um die Luft zu ersetzen, die durch den Strom in dem Bereich zwischen dem Strom und dem senkrechten Säulenteil 66c mitgerissen wird. Infolgedessen baut sich in dieser Zone ein Unterdruck auf, der bewirkt, daß der Flüssigkeitshauptstrom gemäß Fig. 6c vollständig zu dem Auslaß auf der rechten Seite umgelenkt wird. Das Ausströmen der Flüssigkeit über den rechten Kanal setzt sich fort, bis sich der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter bis unterhalb des Fühlpegels senkt j sobald dies geschieht, nimmt der Hauptstrom wieder den in Fig. 6a gezeigten Verlauf an.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Flüssigkeitshauptstrom auf erheblich andere Weise umgelenkt wird als bei den vorstehein beschriebenen Ausführungsformen. Der insgesamt mit 80 bezeichnete Verstärker umfaßt eine Flüssigkeitseinlaßleitung 82 mit einem sich verengenden Endabschnitt 82a, der eine düsenähnliche Öffnung bildet, welche den Flüssigkeitshauptstrom so abgibt, daß er sich durch einen freien Raum in Richtung auf eine Umlenkplatte 84 bewegt; gemäß Fig. 7 ist die Umlenkplatte 84 mit einer öffnung versehen, die in Fluchtung mit dem Flüssigkeitshauptstrahl angeordnet ist und eine solche Querschnittsfläche hat, daß der Strahl normalerweise vollständig durch diese öffnung strömt. Der durch die Düse 82a erzeugte Hauptstrahl kann einen kreisrunden oder rechteckigen oder einen anderen Querschnitt haben, und die Öffnung der Umlenkplatte braucht nur eine etwas größere Querschnittsfläche aufzuweisen; die öffnung der Umlenkplatte hat vorzugsweise eine

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ähnliche Querschnittsform wie der Hauptstrahl.

Ferner umfaßt der Verstärker 80 eine Betätigungsvorrichtung 86, die gemäß Fig. 7a zwischen zwei parallelen ü?ragplatten gelagert ist. Die Betätigungsvorrichtung 86 umfaßt eine in den beiden Tragplatten drehbar gelagerte Welle 86a, die ein Ringteil trägt, das mittels einer Klemmschraube befestigt und gegenüber der Welle winkelverstellbar ist. Das Ringteil trägt zwei durch einen Winkelabstand getrennte, radial nach außen ragende Kraftübertragungsteile 86c und 86d. Die Welle 86a ist mit einer Steuereinrichtung, z. B. einem Ventil 88 oder dergleichen gekuppelt, die dazu dienen kann, einen Flüssigkeitsstrom in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Weile 86a zu regeln· Der Drehbereich der Welle 86a ist durch zwei durch einen Winkalabstand getrennte Anschläge 92 und 94 begrenzt, die so angeordnet sind, daß sie mit einem gegenüber dem Ringteil radial nach außen ragenden Stift zusammenarbeiten können.

Der Einfachheit halber wird die Wirkungsweise des flüssigkeitsgesteuerten Verstärkers wiederum für den Fall beschrieben, daß er dazu dient, die Standhöhe einer Flüssigkeit zu fühlen; jedoch läßt sich der Verstärker nach Eig. 7 auch in anderen Fällen benutzen. Gemäß Fig. 7 liegt der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter tiefer als die Einlaßöffnung 82a. Infolgedessen behält der Flüssigkeitshaupt strom seine genau bestimmte Querschnittsform bei, während er sich durch den freien Raum in Richtung auf die öffnung der Umlenkplatte 84 bewegt. Somit bewegt sich der Hauptstrom vollständig durch diese öffnung hindurch, so daß er auf das Kraftübertragungsglied 86c trifft, wodurch die Welle 86a entgegen dem Uhrzeigersinne gedreht wird, bis der Stift 86e sur Anlage an dem Anschlag 92 kommt.

Wenn die Standhöhe der Flüssigkeit in dem Behälter zunimmt, bis die Flüssigkeit in Berührung mit dem Flüssigkeits-

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hauptstrom kommt, wie es in Fig. 7b gezeigt ist, geht der Hauptstrom aus einer laminaren Strömung in eine turbulente Strömung über, so daß sich sein Querschnitt erheblich vergrößert. Infolgedessen trifft der Hauptstrom ^etzt auf die gekrümmte ümlenkplatte 84-. Es hat sich gezeigt, daß die unterhalb der Öffnung auf die Umlenkplatte treffende Flüssigkeit mit einer solchen Kraft nach oben umgelenkt wird, daß sie den gesamten Strom von der Öffnung weg längs der gekrümmten Umleukplatte so umlenkt, daß der Strom auf das Kraftübertragungsglied 86d trifft· Hunmehr wird die Welle 86a gemäß Fig. ?b im Uhrzeigersinne gedreht, bis der Stift 86e zur Anlage an dem Anschlag 94- kommt, und hierbei wird das Ventil 88 betätigt. Dieser Strömungszustand bleibt erhalten, bis der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter bis unterhalb des Fühlpegels zurückgeht, so daß der Hauptstrom wieder eine laminare Strömung bildet. Sobald dies geschieht, arbeitet der Verstärker wieder in der in Fig. 7 dargestellten Weise.

Ansprüche r

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Claims

·» 24 — SCIIWEIGERSTRASSE 2

TELEFON (0811) 60 20 51 TELEX 5 24 070 TEXiEdHAMME :

lA-40 390

ANSPRÜCHE

Flüssigkeitsgesteuerter Verstärker mit einer Einlaßzone und einer Auslaßzone, der in einem Flüssigkeitsbehälter dazu dienen kann, eine Änderung der Standhöhe der Flüssigkeit in dem Behälter zu fühlen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einlaßanordnung (28; 42; 58; 70; 82) vorgesehen ist, die einen Einlaßströmungskanal abgrenzt, der nahe dem gewünschten Flüssigkeitsfühlpegel in dem Behälter angeordnet werden kann und geeigent ist, einen im wesentlichen laminaren Flüssigkeitshauptstrom ion vorbestimmter Querschnittsform im wesentlichen quer zur Oberfläche der Flüssigkeit in dem Behälter fortzuleiten, daß die Einlaßanordnung so ausgebildet und angeordnet ist, daß der im wesentlichen laminare Flüssigkeitshauptstrom veranlaßt wird, plötzlich in einen im wesentlichen turbulenten Strom überzugehen, der eine erheblich größere Querschnittsfläche hat als der laminare Strom, wenn die Standhöhe der Flüssigkeit in dem Behälter den Fühlpegel erreicht, und daß in einem Abstand von der Einlaßanordnung eine Auslaßanordnung (30; 44) vorgesehen ist, die einen gleichachsig mit dem Einlaßströmungskanal angeordneten ersten Auslaß umfaßt, und daß die aus dem Einlaßströmungskanal austretende Flüssigkeit ein Flüssigkeitsdrucksignal mit einem ersten vorbestimmten Wert an dem ersten Auslaß der Auslaßanordnung erzeugt, wenn der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter tiefer liegt als der Fühlpegel, und ein zweites Signal mit einem kleineren Wert, wenn der Flüssigkeitsspiegel den Fühlpegel erreicht.

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ORIGINAL INSPECTED
2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einlaßanordnung über dem gewünschten Flüssigkeitsfühlpegel angeordnet ist und einen zylindrischen Hauptstrom erzeugt, und daß das freie Ende der Einlaßanordnung annähernd auf gleicher Höhe mit dem gewünschten Flüssigkeitsfühlpegel angeordnet ist.

3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßanordnung eine Umlenkplatte (84) umfaßt, die dem Hauptstrom zugewandt ist und eine gleichachsig mit dem Hauptstrom angeordnete Öffnung aufweist, die den ersten Auslaß bildet und genügend groß ist, um den im wesentlichen laminaren Hauptstrom durchzulassen, jedoch kleiner ist als die Querschnittsfläche des turbulenten Hauptstronis, so daß der turbulente Hauptstrom auf die Umlenkplatte trifft, und daß der Hauptstrom vollständig längs der Umlenkplatte und von dem ersten Auslaß weg um^elengt wird.

4. Verstärker nach Anspruch 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Einlaßanordnung einen Strömungskanal zum Erzeugen des imvßsentlichen lamineren Hauptstroms mit einer vorbestimmten Querschnittsfläche umiaßt, und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die einen in der Strömungsrichtung hinter dem Strömungskanal der Einlaßanordnung vorgesehenen Strömungskanalabschnitt (32a; 46) umfaßt, der eine größere Querschnittsfläche hat als der Strömungskanal der Einlaßanordnung, und der außerdem einen von dem Flüssigkeitshauptstrom weg nach außen gekrümmten Inihrungswandabschnitt (32b; 44b; 56c; 66e) umfaßt.

5. Verstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung eine zu dem Flüssigkeitshauptstrom führende Zugangsöffnung (32a; 44a) auf einer Seite des FlüssigkeitskanalabSchnitts umfaßt, und daß der Hauptstrom veranlaßt wird, aus einer im wesentlichen

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laminaren Strömung in die turbulente Strömung überzugehen, wenn der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter ansteigt, so daß Flüssigkeit in die Zugangsöffnung eintritt.

6. Verstärker nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung so ausgebildet und gegenüber dem Hauptstrom so angeordnet ist, daß der Übergang des Hauptstroms aus der laminaren Strömung in eine turbulente Strömung bewirkt, daß sich ein Unterdruck zwischen dem Führungswandabschnitt und dem Hauptstrom aufbaut, so daß sich der Hauptstrom an den Führungswandabschnitt anlegt*und

| längs dieses Führungswandabschriitts von dem ersten Auslaß der Auslaßanordnung weg umgelenkt wird.

7. Verstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Kanäle der Einlaßanordnng und der Steuereinrichtung eine kreisrunde Querschnittsform haben.

8. Verstärker nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Zugangsöffnung einen Kanal umfaßt, der sich durch eine Seitenwand des Kanals der Steuereinrichtung (32) erstreckt.

9. Verstärker nach Anspruch 7i dadurch g e k e η η zeichnet, daß bei der Steuereinrichtung (32) ein

™ sich in der Längsrichtung erstreckender Seil der wand des zweiten Kanalabschniits weggeschnitten ist, um die Zugangsöffnung auszubilden. ■

10. Flüssigkeitsgesteuerter Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 9» -gekennzeichn et ■ äurcfc eine Einlabanordnung zum Erzeugen eines im wesentlichen-laminar -.·. strömenden Flüssigkeitshauptstroms einer vorbestimmten Querschnittsfläche, eine in einem Abstand von aer üiiilaßanordnung vorgesehene Auslaßanordnung mit einem ersten Auslas zum Aufnehmen des Flüssig^eitshauptstroms, eine Anordnung, die eine

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Zugangszone zu dem Flüssigkeitshauptstrom bildet und es ermöglicht, ein btörsignal zuzuführen, um den im wesentlichen laminaren Hauptstrom zu veranlassen, im wesentlichen turbulent zu strömen und eine Querschnittsfläche anzunehmen, die erheblich größer ist als die genannte vorbestimnrce Querschnittsfläche, sowie durch eine Steuereinrichtung, die auf den Übergang des Hauptstxms aus der im wesentlichen laminaren Strömung in die im wesentlichen turbulente Strömung anspricht, um den Hauptstrom vom ersten Auslaß der Auslaiianordnung weg umzulenken.

11. Verstärker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung eine in einem Abstand von der Einlaßanordnung angeordnete, ihr zugewandte Umlenkplatte (84) umfaßt, die eine öffnung auf v/eist, welche gleichachsig mit dem laminaren Hauptstrom angeordnet und so bemessen ist, daß der laminare Hauptstrom die Öffnung passieren kann, die jedoch eine kleinere Querschnittsfläche hat als der turbulente Hauptstrom, so daß ein Teil des turbulenten Hauptströme auf die Umlenkplatte trifft, und bewirkt, daß der Hauptstrom als Ganzes längs der Umlenkplatte umgelenkt wird.

12. Verstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßanordnung eine Düse (82a) zum Erzeugen eines Hauptstroms mit einen kreisrunden Querschnitt umfaßt, und daß die Umlenkplatte (84) gleichmäßig gekrümmt ist und ihre Öffnung kreisrund ist.

13. Verstärker nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Betätigungseinrichtung mit einem ersten gleichachsig mit dem Plüssigkeitshauptstrom angeordneten Kraftübertragungsglied (86c), das auf der von der Einlaßanordnung abgewandten Seite der Umlenkplatte (84) angeordnet ist und betätigt wird, wenn der laminare Hauptstrom auf es auftrifft,

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um ein Betätigungssignal zu erzeugen.

14. Verstärker nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung ein zweites Kraftübertragungsglied (86d) umfaßt, das auf das Auftreffen des Hauptstroms anspricht, um ein Betätigungssignal zu erzeugen, und das so angeordnet ist, daß es von dem Hauptstrom getroffen wird, wenn dieser längs der Umlenkplatte (84) umgelenkt wird.

15· Verstärker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßanordnung einen Flüssigkeitskanal zum Erzeugen des im wesentlichen laminaren HauptStroms

fc mit einer vorbestimmten Querschnittßfläche umfaßt, und daß aie Steuereinrichtung einen Flüssigkeitskanalabschnitt umfaßt, der in der Strömungsrichtung hinter dem Kanal der Einlaßanordnung angeordnet ist, jedoch eine erheblich größere Querschnittsfläche hat als dieser und einen Führungswandabschnitt umfaßt, der von dem Flüssigkeitshauptstrom weg nach außen gekrümmt ist, und daß dieser Iiihrungswandabschnitt gegenüber dem Hauptstrom so angeordnet ist, daß sich beim Übergang des Hauptstroms aus der laminaren Strömung in die turbulente Strömung zwischen dem Hauptstrom und dem Führungswandabschnitt ein Unterdruck aufbaut, der den Hauptstrom veranlaßt, sich an den Führungswandabschnitt anzulegen, und

_ seiner Krümmung zu folgen.

16. Verstärker nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle der Einlaßanordnung und der Steuereinrichtung einen kreisrunden Querschnitt haben, und daß die den Zugang bildende Anordnung einen Kanal umfaßt, der sich durch eine Seitenwand des Kanalabschnitts der Steuereinrichtung (32) erstreckt.

17· Verstärker nach Anspruch 16, gekennzeich-

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net? durch eine Osziilationssteuereinrichtung (4-8, 4-1) zum Erzeugen eines Störsignals und zum Zuführen des Störsignals zu dem Hauptstrom mit einer vorbestimmten Frequenz, derart, daß eine schwingende Bewegung des Hauptstroms mit einer entsprechenden !Frequenz hervorgerufen wird.

18. Verstärker nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Kanäle der Einlaßanordnung und der Steuereinrichung einen rechteckigen Querschnitt haben, daß der Führungswandabschnitt (56c) eine der Seitenwände des Kanals der Steuereinrichtung bildet, und daß die dieser Seitenwand gegenüberliegende Seitenwand mit einer den Zugang bildenfen Anordnung versehen ist.

19. Flüssigkeitsgesteuerter Verstärker nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einlaßanordnung mit einem Flüssigkeitskanal von vorbestimmter Querschnittsfläche zum Erzeugen eines im wesentlichen laminaren FlüssigkeitshauptStroms mit einer entsprechenden Querschnitt sf la ehe und zum Fortleiten des Haupt Stroms längs einer vorbestimmten Achse vorgesehen ist, und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die eine Wandanordnung umfaßt, welche gegenüber dem Flüssigkeitshauptstrom längs einer vorbestimmten Strecke seitlich nach außen versetzt ist und den Flüssigkeitshauptstrom mindestens teilweise umgibt, daß die Wandanordnung einen Führungsflächenabschnitt umfaßt, der von der vorbestimmten Achse weg nach außen gekrümmt ist, und daß die Sfeiereinrichtung ferner eine zu dem Flüssigkeitshauptstrom führende Zugangsöffnung umfaßt, die auf der von dem Führungsflächenabschnitt abgewandten Seite des Hauptstroms angeordnet ist unu dazu dient, ein Störsignal zuzuführen, das den hauptstrom veranlaßt, aus der im wesentlichen laminaren. Strömung in eiae im wesentlichen turbulente btrömung überzugehen und eine /uersohnittsflache anzunehmen, die erheblich größer ist als die vorbestimmte Querschniwtsflache, mi4 daß

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die Wandanordnung gegenüber dem turbulenten JFlüssigkeitshauptstrom so angeordnet ist, daß ein im wesentlichen abgeschlossener Raum zwischen dem turbulenten Hauptstroin und der Wandanordnung vorhanden ist, der bewirkt, daß sich zwischen αem Hauptstrom und der Wandanordnung ein Unterdruck aurbaut, welcher bewirkt, daß sich der Hauptstrom an die liührungsf lache anlegt und von der vorbestimmten Achse weg umgelenkt wird.

20. Verstärker nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugangsöffnung der steuereinrichtung zuläßt, daß ein Flüssigkeitsstrom in innige physikalische Berührung mit dem im wesentlichen laminaren Flüssigkeitshauptstrom tritt, um den Hauptstrom zu veranlassen, in eine im wesentlichen turbulente Strömung überzugehen.

21. Verstärker nach Anspruch 19 oder 20, gekennzeichnet durch eine Oszillationssteuereinrichtung (4-8, 41) zum Erzeugen eines Störsiyials und zum Zuführen dieses Störsignals zu dem Hauptstrom mit einer vorbestimmten frequenz derart, daß eine schwingende Bewegung des HauptStroms mit einer entsprechenden Frequenz hervorgerufen wird.

22. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßanoranung einen Flüssigkeitskanal von kreisrundem ^uei"schnitt zum Erzeugen eines FlüsEigkeitshauptstroms mit einem ähnlichen Qüerschnict und zum Fortleiten des Hauptstroms längs eint-r vorbestimmten Achse umi'aßt, und daw die steuereinrichtung eine "vvandanoi'unung umfaßt, die gegenüber dem UusEiykeicshaU; t,strom um eine vörbeötiiiimte Strecke seitlich nach außen v&vsetzt ist und. dan i'Iüs-

ti'om ininde^tens teilweise umgibt, und daß die einen von der vovuestim-ten Ach^e weg ru.eh""außen • ;eki/üiiiii-t"en Fülirun^^i'lächenabEcltalti; uiiur.ßt, und daß die fotsüeroiiu'ioiiüui;;, aui.erdejii eine zu dein i/Lüsel; _£;oitshaiir tstrom füh- ' !.-ende 7a\-ji::,"-,söri'miii.-;-; urufaut, ;lio at.tf rioo von -ien· 'tiüirunpsx"La-"

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chenabschnitt abgewandten Seite des Hauptstroms angeordnet ist.

23. Verstärker nach Anspruch 1 mit einem Einlaß, einer Wechselwirkungszone und einer Auslaüzone, der geeignet ist, in einem Flüssigkeitsbehälter verwendet zu werden, um eine Änderung der Standhöhe der Flüssigkeit zu fühlen, gekennzeichnet durch eine Einlaßanordnung mit einem Einlaß strömungskaiaL, der über dem zu fühlenden Flüssigkeitspegel in dem Behälter so angeordnet werden kann, daß das freie Ende des Strömungskanals dem zu fühlenden Pegel nahe benachbart und so orientiert ist, daß ein Flüssigkeitsstrom quer zur Oberfläche der Flüssigkeit in dem Behälter gerichtet wird, und daß eine durch den freien Raum der V/echselwirkungszone von der Einlaßanordnung getrennte Auslaßanordnung unter dem zu fühlenden Pegel gleichachsig mit dem Einlaßströmungirkanal angeordnet ist, so daß die aus dem Einlaßsströmungskanal austretende Flüssigkeit mit einem ersten vorbestimmten Druck auf die Auslaßanordnung auftrifft, wenn der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter unter dem Fühlpegel liegt, und daß die Flüssigkeit mit einem erheblich geringeren Druck auftritt, wenn die Standhöhe der Flüssigkeit in dem Behälter über den Fühlpegel hinaus ansteigt.

24. Verstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einlaßanordnung zum Erzeugen eines Flüssigkeitsstroms, der im wesentlichen laminar strömt, wenn der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter gegenüber einem gewünschten Pegel in dem Behälter in einer bestimmten Richtung verlagert ist, eine Signalerzeugungseinrichtung, die den Flüssigkeitsstrom veradaßt, sich plötzlich zu verändern, und in eine im wesentlichen turbulente Strömung überzugehen, wenn die Standhöhe der Flüssigkeit in dem Behälter den gewünschten Pegel erreicht, und daß die Auslaßanordnung in einem Abstand von der Einlaßanordnung angeordnet und so aus-

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gebildet ist, daß ihr ein Flüssigkeitsdrucksignal mit einer bestimmten Größe zugeführt wird, wenn der Flüssigkeitsstrom im wesentlichen laminar strömt, und daß sie ein Flüssigkeitssignal einer erheblich geänderten Größe fühlt, wenn der Flüssigkeitsstrom im wesentlichen turbulent strömt.

25. Verstärker nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugungseinrichtung den Flüssigkeitsstrom veranlaßt, plötzlich aus einer laminaren Strömung in eine turbulente Strömung überzugehen, ohne daß irgendein Steuerstrom vorhanden ist.

26. Verstärker nach Anspruch 25, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Signalerzeugungseinrichtung die zu fühlende Flüssigkeit und ein Element umfaßt, das nahe dem gewünschten Fühlpegel angeordnet ist, und daß der Flüssigkeitsstrom ausschließlich durch die Wechselwirkung zwischen der Flüssigkeit und dem Element veranlaßt wird, plötzlich aus einer laminaren Strömung in eine turbulente Strömung überzugehen.

27. Verstärker nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßanordnung mindestens einen Auslaßkanal umfaßt, und daß ferner eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die auf den Übergang des Flüssigkeitsstroms

W aus der laminaren Strömung in die turbulente Strömung anspricht, um den Flüssigkeitsstrom von dem einen Auslaßkanal 6 umzulenken.

28. Verstärker nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Signalerzeugungseinrichtung so ausgebildet ist, daß sie dem Flüssigkeitsstrom ein Störsignal an einem Punkt in der Strömungsrichtung unmittelbar hinter der Einlaßanordnung zuzuführen, um zu bewirken, daß der Flüssigkeitsstrom aus der laminaren Strömung in die turbulente Strömung übergeht.

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29. Verstärker nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Störsignal cmrch das Vorhandensein der im !Ruhezustand befindlichen, zu fühlenden Flüssigkeit erzeugt wird.

30· Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Fühlen einer Trennfläche zwischen zwei unähnlichen Fluden und zum Erzeugen eines Fluddrucksignals in Abhängigkeit von dem Vorhandensein der im Ruhezustand befindlichen Trennfläche an einem vorbestimmten Fühlpegel, gekennzeichn et durch eine Einlaßanordnung zum Erzeugen eines im wesentlichen laminar strömenden FlüssigkeitshauptStroms mit einer vorbestimmten Querschnittsfläche und zum Fortleiten des Hauptstroms längs einer vorbestimmten Achse, wenn die Trennfläche in einer bestimmten Richtung durch einen Abstand von dem Fühlpegel getrennt ist, eine Signalerzeugungseinrichtung, die an dem vorbestimmten Fühlpegel mit der Trennfläche zwischen den unähnlichen Fluden zusammenarbeitet, um den Flüssigkeitshauptstrom zu veranlassen, in eine im wesentlichen turbulente Strömung überzugehen und eine Querschnittsfläche anzunehmen, die erheblich größer ist als die vorbestimmte Querschnittsfläche, sowie durch eine in einem Abstand von der Einlaßanordnung angeordnete Auslaßanordnung zum Aufnehmen eines Flüssigkeitsdrucksignals einer bestimmten Größe, wenn der Hauptstrom laminar strömt und zum Aufnehmen eines zweiten, erheblich kleineren Flüssigkeitsdrucksignals, wenn der Hauptstroin turbulent ntrömt.

31. Verstärker nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßanordnung eine düsenähnliche Öffnung zum Erzeugen des Haupt Stroms umfaßt, und daß die Bignalerzeu^urifjfieinrichtung einen wandabschnitt umfaßt, der die düsenähnliche Öffnung umgibt und mib einer ebenen Fläche (556b; 66b) vereinen ist, die sich im wesentlichen parallel zu dei> Treruifläciie zv/iaohen den unähnlichen !''luden erstreckt,

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32. Verstärker nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet , daß die Signalerzeugungseinrichtung den in ßuhe befindlichen Flüssigkeitsspiegel der zu fühlenden Flüsigkeit umfaßt.

33. Verstärker nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet , daß die Signalerzeugungseinrichtung ein Element umfaßt, das an dem gewünschten Fühlpegel angeordnet ist, und daß der Flüssigkeitsstrom ausschließlich durch aie Wechselwirkung zwischen der Flüssigkeit und diesem Element veranlaßt wird, plötzlich aus der laminaren Strömung in eine turbulente Strömung überzugehen.

34. Verstärker nach Anspruch 30, dao.urch gekennzeichnet , daß die Auslaivanordnung mindenscens einen Auslaßkanal umfaßt, und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die auf den Übergang des Flüssigkeitsstroms aus der laminaren Strömung in die turbulente Strömung anspricht, um den Flüssigkeitsstrom von dem einen Auslaßkanal weg umzulenken,

35- Verstärker nach Anspruch 3^ZS dadurch gekennzeichnet , daß die Signalerzeugungseinrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie dem Flüssigkeitsstrom ein Störsignal an einem Punkt in der Strömungsriclvfcung unmittelbar hinter der Einlaßanordnung anführt, um den Flüssigkeitsstrom au veranlassen, aus der laminaren Strömung in die turbulente Strömung überzugehen.

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