DE2333690C3 - Analoger elektrofluidischer Signalumformer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen analogen elektrofluidischen Signalumformer der im Anspruch 1 näher angegebenen Gattung.

Es ist ein derartiger Signalumformer bekannt (FR-PS 21 34 461), bei dem Magnet und fluidischer Verstärker ohne besondere Verbindungselemente und unter Verwendung einer einzigen gemeinsamen Stützstruktur in einem integrierten Bauteil vereint sind. Dabei ermöglicht sein Aufbau aus dünnen Lamellen selbst komplizierte Formgebilde genau und mit geringem Aufwand auszuführen. Wird dieser Signalumformer mit flüssigem Strömungsmittel betrieben, so ist es notwendig, die Leckflüssigkeit bzw. das nicht zu den Signalausgangsleitungen gelangende Strömungsmittel aufzufangen und zum Tank zu leiten. Da die dünnen Lamellen aus ferromagnetischem Material bestehen und Teile eines Magnetsystems bilden, würde ein Abdecken der Lamellen des Magnetsystems mit gleichartigen, geschlossenen Lamellen zu Nebenschlüssen im Magnetsystem führen und die Wirkungsweise des Signalumformers stören.

Es ist zwar bekannt, einen fluidischen Verstärker zum Anpassen an verschiedene Durchflüsse aus dünnen Lamellen aufzubauen und mit äußeren Decklamellen abzuschließen, wobei alle Lamellen miteinander verlötet werden. Dieser Verstärker arbeitet rein fluidisch und weist vor allem kein Magnetsystem auf, so daß bei ihm das Problem eines magnetischen Kurzschlusses nicht auftreten kann. Fernerhin bildet dort die Decklamelle lediglich zwei Anschlüsse für das Steuerdruckmittel sowie einen Eingang und zwei Signalausgänge für das Arbcitsdruckmittel; ein zusätzlicher Anschluß für das /um Tank zurückzuleitende Druckmittel fehlt bei diesen Decklamellcn. Darüber hinaus weist der fluidische Verstärker auch keine beweglichen Teile auf. Dieser Verstärker liegt somit von dem galttingsbildcndcn Signalumformer weil ab (US-PS 34 42 280).

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrofluidischen Signalumformer der angegebenen Art unter Beibehaltung seiner Vorteile so weiterzubilden, daß er gegen den ihn umgebenden Raum vollkommen abgedichtet ist.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 näher angegebenen, kennzeichnenden Merkmale erreicht.

Das hat den Vorteil, daß der zum Auslenken des elastischen Strömungsniittelrohres notwendige magnetische Fluß in den ferromagnetischen Lamellen des Magnetsystems nicht von den zum Abdichten notwendigen Abdecklamellen kurzgeschlossen w>rd. Weiterhin können die Abdecklamellen aus unmagnetischem Material mit den ferromagnetischen Lamellen in einer relativ einfachen Weise verbunden werden, wie sie auch bei Serienfertigung anwendbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt in

Fig. 1 einen elektrofluidischen Signalumformer,

Fi g. 2a bis 2e fünf Blechlamellen, die aufeinandergelegt einen eiektrofluidischen Signalumformer bilden.

Der elektrofluidische Signalumformer besteht aus fünf aufeinandergelegten Blechlamellen, einer mittleren Blechlamelle 1, zwei Blechlamellen 2, 3 und je einer oberen und unteren geschlossenen Blechlamelle 4, 5. Die obere und die untere geschlossene Riechlamelle 4,5 bestehen aus einer Titanlegierung, während die dazwischenliegenden Blechlamellen 1, 2, 3 aus einer Eisen-Nickel-Legierung bestehen, also ferromagnetisch sind. Alle Lamellen und damit der elektrofluidische Signalumformer haben die gleiche Außenkontur: ein längliches Rechteck mit gerundeten Schmalseiten. Oberhalb und unterhalb des Mittelteils 6, der bei den ferromagnetischen Blechlamellcn 1, 2,1 nur aus zwei — um rasche Magnetesättigung zu erhalten — sehr schmalen Stegen 8 besteht, deren Breite allein durch die erforderliche mechanische Festigkeit bestimmt ist, sind an den langen Seiten des elekirofluidischen Signalumformers rechteckige, nach außen wrspringende Fortsätze 7 angeordnet. (Die Begriffe »oberhalb« und »unterhalb« werden in diesem Zusammenhang auf den in Fig. 1 dargestellten elektrofluidischen Signalumformer bezogen). Zwischen den Fortsätzen 7 ist um das Mittelteil 6 die Steuerwicklung 9 des Elektromagneten gewickelt. Innerhalb der das Mittelteil 6 bildenden Stege 8 der ferromagnetischen Blechlamellen 1,2,3 ist ein Teil IO angeordnet, der durch zwei im wesentlichen parallel zur Symmetrieachse des elektrofluidischen Signalumformers verlaufende Einschnitte 11 gebildet ist (F i g. 2b, 2c, 2d). Die Einschnitte 11 gehen von einem im oberen Endbereich im elektrofluidischen Signalumformer angeordneten Durchbruch 12 aus. Das Teil 10 bildet den Anker des Elektromagneten. Um das einseitig fest eingespannte Teil 10 elastisch leicht bewegbar zu machen, ist sein wirksamer Querschnitt an der Einspannung verringert und der so geschwächte, leicht biegbare Bereich verlängert worden. Dies geschieht dadurch, daß die Einschnitte 11 in ihrem innersten Bereich rechtwinklig auf die Symmetrieachse zu abknicken und sich als senkrecht zur Symmetrieachse verlaufende Einschnitte 13 bis in zwei innerhalb der Einschnitte 11, aber parallel zu diesen verlaufende Schlitze Herstrecken.

An seinem freien, aus der .Steuerwicklung 9 herausragenden Ende ist das Teil 10 mit klauenartigen Vorspriingen 15 verschen, die mit entsprechenden Ausnehmungen Ift an den dem Teil 10 zugewandten

Innenseiten der Fortsätze 7 zusammenarbeiten, indem sie in diese eintauchen.

|e zwei Fortsätze 7 links und rechts des Ankers 10 und damit der Symmetrieachse des fluidischen Signalumformers sind durch je ein Weicheisenjoch 17' magnetisch verbunden. Die oberen Fortsätze 7 berühren die Pole des Weicheisenjochs 17', während zwischen den unteren Fortsätzen 7 und den entsprechenden Polen des Weicheisenjochs ein Luftspalt 18, 19 klafft. |edes Weicheisenjoch t7' arbeitet mit je einem Pol eines die Steuerwicklung 9 umgreifenden Permanentmagneten 17 zusammen. Dabei berührt jeder Schenkel des hufeisenförmig gebogenen Permanentmagneten mit seiner ganzen Breite das Weicheisenjoch 17' auf seiner ganzen Länge.

Aus den Fig. 2a bis 2e, in denen die fünf den elektrofluidischen Signalumformer bildenden Blechlamellen 1 bis 5 in einer sogenannten Sprengzeichnung dargestellt sind, wird der Aufbau des fluidischen Verstärkerteils des elektrofluidischen Signalumformers ersichtlich. In der mittleren Blechlamelle 1 sind kanaiartige Ausnehmungen als Schlitze angeordnet. Zusammen mit den Blechlamellen 2, 3, die auf der ganzen Oberfläche druckdicht mit der mittleren Blechlamelle 1 verlötet sind, werden geschlossene, rohrförmige Strömungskanäle als Leiter für das Betriebsmedium gebildet. So ist im unteren Teil der Blechlamelle 1 eine Zuführungsbohrung 20 angeordnet, von der ein Kanal ausgeht, der das auf der Symmetrieachse des elektrofluidischen Signalumformers im Teil 10 verlaufende Strömungsmittelrohr bildet. Das obere, freie Ende des Strömungsmittelrohres 21 ist als Düse 22 ausgebildet und öffnet sich in den von dem Durchbruch 12 gebildeten Raum. Der Düse 22 gegenüber sind zwei durch einen Strömungsmiuelteiler getrennte Ausgängskanäle 23,24 angeordnet, welche als Diffuseren ausgebildet sind. Die Diffusoren gehen am Ende in Anschlußbohrungen 25, 26 über. Sämtliche Bohrungen sind bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel — ebenso wie zwei Befestigungsbohrungen 27,28 — jls den eiektrofluidischen Signalumformer durchsetzenden Bohrungen ausgebildet, die damit in allen Blechlamellen 1,2,3,4,5 angeordnet sind

Auf jeder Seite ist das aus den drei ferromagnetischen Blechlamellen 1,2,3 bestehende Blechpaket mit je einer geschlossenen Blechlamclle 4, 5, die aus einer Titanlegierung bestehen, also unmagnotisch sind, abgedeckt. Die AuQenkontur der unmagnetischen geschlossenen Blechlamellen 4, 5 stimmt mit der Außenkontur der dazwischenliegenden ferromagnetischen Blechlamellen 1, 2, 3 überein. Ebenso enthalten sie die Befestigungsbohrungen 27,28 und die Anschlußbohrungen 20,25,23. Im übrigen enthalten die unmagnetischen Blechlanicllcn 4,5 keine Schlitze oder Durchbrüche, sie sind also geschlossen. Auf den den ferromagnetischen Blechlamellen 2, 3 zugewandten Seiten sind in den Blechlamellcn 4, 5 je eine Ausnehmung 29 von überall gleicher Tiefe. Der Grundriß dieser Ausnehmung 29 ist — wie Fig. 2e zeigt — etwa T-förmig ausgebildet. Im oberen Bereich der Ausnehmung 29 sind jeweils zwei die Blechlamellen 4,5 durchsetzende Abflußbohrungen JO, 31 angeordnet, die etwa auf der Höhe des Durchbruchs 12 der ferromagnetischen Blechlamellen !, 2, 3 liegen. Die Grurdrißfläche der Ausnehmung 29 ist so bestimmt, dall bei zusammengefügten elektrofluidischem Signalumformer sich das Teil 10 in dem eingeschlossenen Raum frei bewegen kann. Über die AbfluQbohrungen 30, 31 kann der gebildete Raum, welcher auch den vom Durchbruch 12 gebildeten Raum mit umfaßt, mit einer Rücklaufleitung zum Tank bzw. mit der freien Atmosphäre verbunden werden.

Die einzelnen Blechiamellen 1 bis 5 sind über ihre gesamte Oberfläche druckdicht miteinander verlötet. Die Löiung wird in zwei Stufen durchgeführt: Die ferromagnetischen, aus einer Eisen-Nickel-Legierung bestehenden Blechlamellen 1, 2, 3 sind mit einem Kupferlot, insbesondere Reinkupier gelötet. In der zweiten Stufe werden dann die unmagnetischen, geschlossenen Blechlamellen 4, 5, die zuvor mit einer Nickelschicht überzogen worden sind, mit einem Loi mit gegenüber dem Lot der Blechlamellen 1, 2, 3 niedrigerem Schmelzpunkt, also etwa einem Silberlot, verlötet.

Diese zweistufige Lotung bringt den Vorteil, daß zuerst die mittleren ferromagnetischen Blechlamellen sauber und maßhaltig miteinander verlötet werden können. Das Auflöten der beiden unmagnetischen Blechlamellen 4, 5 wird dann bei einer Temperatur vorgenommen, die unterhalb des Schmelzpunktes des Lots der Blechlamellen 1,2,3 liegt. Dabei wird ein Lösen der in der ersten Stufe hergestellten Lötung verhindert. Das Aufbringen des Lotes bzw. der Nirkelauflage auf die unmagnetischen Blechlamellen 4, 5 geschieht nach herkömmlichen Verfahren, zum Beispiel in einem galvanischen Bad. Das Aufbringen der Nickelauflage auf die unmagnetischen, aus einer Titanlegierung bestehenden Blechlamellen ist notwendig, um eine aktive, lötbare Oberfläche auf die Blechlamellen aufzubringen.

Der elektrofluidische Signalumformer arbeitet nach dem Strahlrohrprinzip. Ein ankommendes elektrisches Signal wird derart in ein analoges fluidisches Signal umgewandelt, daß das Teil 10 des Elektromagneten mit dem Strömungsmittelrohr 21 entsprechend dem die Stei erwicklung 9 durchfließenden elektrischen Strom ausgelenkt wird. Dabei wird der aus dem Strömungmittelrohr 21 über die Düse 22 austretende Mediumstrahl entsprechend der Auslenkung des Steuerorgans mehr auf einen der beiden Ausgangsteile 2i, 24 geieitet. wodurch ein Ausgangskanal stärker beaufschlagt wird. so daß ein dem elektrischen Signal proportionales Differenzdruck-Ausgangssignal entsteht.

Die Wirkungsweise des Magneten wird als bekannt vorausgesetzt, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen werden muß.

Natürlich kann der elektrofluidische Signalumformer — wenn zum Beispiel größere Strömungsquerschnitte gefordert werden — auch aus einer größeren Anzahl von Blechlamellen aufgebaut werden, als bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispicl. Es ist auch möglich, die Ausnehmung 29 in den unmagnetischen, geschlossenen Blechlamellen 4, 5, die bei dem beschriebenen Ausführungsbeispif', etwa durch chemisches Fräsen entstanden ist, durch mechanisches Fräsen oder durch spanloses Verformen der Blechlamellen herzustellen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1
Patentansprüche:

I. Analoger elektrofluidischer Signalumformer mit einem einseitig fest eingespannten, elastischen Strömungsmittelrohr, dessen freies Ende, den Anker eines Magnetsystems mit einer von einem elektrischen Signal beaufschlagten Steuerwicklung bildend, mit Abstand zwei durch einen Strömungsmittelteiler getrennten Ausgangskanälen in einer Ebene gegenübersteht und durch das elektrische Signal in dieser Ebene auslenkbar ist, und bei dem das Strömungsmittelrohr in einem von dünnen Stegen getrennten Teil wenigstens einer Lamelle und die Ausgangskanäle in dem aus dünnen Lamellen bestehenden Kern des Magneten angeordnet sind, wobei die Lamellen aus ferromagnetischem Werkstoff bestehen, d a durch gekennzeichnet, daß die Lamellen (1, 2, 3) des Magnetsystems aus einer Eisen-Nickel-Legierung bestehen und mit Kupferlot, insbesondere Reinkupfer, miteinander verlötet sind, daß zum Abschluß ats Sytems beidseitig geschlossene Lamellen (4, 5) aus einer unrnagnctischcn Titanlegierung, die mit einer Nickelauflage versehen sind, mit einem Lot mit gegenüber dem Kupferlot niedrigerem Schmelzpunkt, vorzugsweise einem Silberlot, aufgelötet sind und daß wenigstens eine der unmagnetischen Lamellen (4, 5) eine Anschlußöffnung (30, 31) für den Strömungsmittelabfluß aufweist.