DE2424696C3

DE2424696C3 - Device for controlling a flow medium

Info

Publication number: DE2424696C3
Application number: DE2424696A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Henry Fischbeck; Eric Mcphail Leyton
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1973-05-21
Filing date: 1974-05-21
Publication date: 1979-10-04
Also published as: CA1008909A; US3924974A; JPS5028946A; DE2424696A1; GB1470388A; DE2424696B2; FR2230879A1; FR2230879B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Es ist bekannt, durch Änderung des Querschnitts eines Rohres eine Flüidströmung in dem Rohr zu h> steuern oder das Fluid durch Volumenänderungen aus einer Düse auszustoßen. Die Änderungen werden in der Regel durch elektrische Signale bewirkt, doch können auch andere, zum Beispiel mechanische Signale verwendet werden.It is known to h> a fluid flow in the pipe by changing the cross section of a pipe control or expel the fluid from a nozzle by volume changes. The changes are made in the Usually caused by electrical signals, but other signals can also be used, for example mechanical signals be used.

Eine Einrichtung, bei der ein Rohr unter Verwendung von piezoelektrischem Material in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal in radialer Richtung nach innen zusammengezogen wird, also seinen Querschnitt und folglich sein Volumen verkleinert, ist aus der US-PS 32 15 078 bekanntA device in which a tube is made using piezoelectric material as a function of an electrical signal is contracted inward in the radial direction, i.e. its cross section and consequently reduced its volume is known from US Pat. No. 3,215,078

Statt dessen kann man auch magnetostrictive Werkstoffe verwenden. So ziehen sich bekanntlich bestimmte ferromagnetische Metalle und Legierungen wie z. B. Nickel und Nickel-Eisen-Legierungen in Richtung eines im Metall induzierten magnetischen Feldes zusammen, und zwar unabhängig von der Polarität des magnetischen Feldes. Andere ferromagnetische Metalle und Legierungen wie z. B. Eisen und Eisen-Nickel-Legierungen dehnen sich in Richtung des im Metall induzierten magnetischen Feldes ebenfalls unabhängig von dessen Polarität aus. Eine ausführliche Beschreibung der magnetostriktiven Eigenschaften von Metallen findet sich beispielsweise in dem Handbuch »Magnetostriction Transducers«, International Nickel Company, Juli 1968.Instead, you can also use magnetostrictive Use materials. As is well known, certain ferromagnetic metals and alloys attract themselves such as B. nickel and nickel-iron alloys in the direction of a magnetic induced in the metal Field together, regardless of the polarity of the magnetic field. Other ferromagnetic Metals and alloys such as B. Iron and iron-nickel alloys stretch in the direction of the magnetic field induced in the metal, regardless of its polarity. A detailed one Description of the magnetostrictive properties of metals can be found in the manual, for example "Magnetostriction Transducers," International Nickel Company, July 1968.

Bekannte magnetosiriktive Fluidsteuereinrichtungen (US-PS 23 17 166 und 33 34 350) weisen ein zylindrisches Rohr aus magnetostriktivem Werkstoff mit einer darum gewickelten elektrischen Spule auf. Die Enden des Rohres sind weitgehend geschlossen; am einen Ende befindet sich nur eine kleine öffnung, aus der das Fluid unter Druck ausgestoßen werden kann, wenn das zylindrische Rohr sich beim Anlegen eines axialen magnetischen Feldes zusammenzieht, das von einem durch die Spule fließenden Steuerstrom erzeugt wird. Eine dieser bekannten Einrichtungen (US-PS 23 17 166) enthält ferner eine zweite magnetostriktive Anordnung, die eine ähnliche Form wie das zylindrische Rohr hat, konzentrisch in diesem angeordnet ist und so ausgelegt ist, daß sie sich in Axialrichtung ausdehnt. Das zu steuernde Fluid wird zwischen den beiden Zylinderkörpern hindurchgeleitet.Known magneto-directional fluid control devices (US-PS 23 17 166 and 33 34 350) have a cylindrical A tube made of magnetostrictive material with an electrical coil wound around it. The ends the pipe are largely closed; at one end there is only a small opening from which the fluid can flow can be ejected under pressure when the cylindrical tube is when applying an axial magnetic field that is generated by a control current flowing through the coil. One of these known facilities (US-PS 23 17 166) also includes a second magnetostrictive assembly that is similar in shape to the cylindrical tube, is arranged concentrically in this and is designed so that it expands in the axial direction. That too controlling fluid is passed between the two cylinder bodies.

Diese sich axial zusammenziehenden magnetostriktiven Anordnungen liefern zwar einen hohen Druck, jedoch keine so großen Volumenänderungen wie sie in vielen Fällen erwünscht sind. Außerdem haben die bekannten magnetostriktiven Anordnungen keine guten magnetischen Flußwege, so daß man Steuersignale mit unerwünscht hoher Leistung anlegen muß. Schließlich haben magnetostriktive Anordnungen, die auf axiale Magnetfelder ansprechen, relativ kurze Wirbelstromwege, wodurch die Ansprechzeit auf das Steuersignal unerwünscht lang wird.Although these axially contracting magnetostrictive arrangements deliver a high pressure, however, not as large a volume change as is desirable in many cases. They also have known magnetostrictive arrangements do not have good magnetic flux paths, so that you have control signals with must create undesirably high power. Finally, have magnetostrictive arrangements based on axial Address magnetic fields, relatively short eddy current paths, whereby the response time to the control signal becomes undesirably long.

Es sind an sich, nämlich zur Schwingungserzeugung insbesondere für Sonar-Zwecke. auch schon magnetostriktive Strukturen rohrförmiger Gestalt zur Erzeugung radial gerichteter Wellen als Reaktion auf oszillierende radiale Kontraktionen und Expansionen der rohrförmigen Struktur bekannt. Die Wellen werden durch in der rohrförmigen Struktur oszillierende, in Umfangsrichtung verlaufende Magnetfelder (azimutale Felder) erzeugt. F.inc solche Struktur ist in der F 1 g. 7 des obenerwähnten Handbuchs »Magnetostriction Transducers« gezeigt; bisher wurden sie jedoch auf dem Gebiet der Fluidsteuerung nicht angewendet.They are in themselves, namely to generate vibrations especially for sonar purposes. even magnetostrictive structures of tubular shape for generation radially directed waves in response to oscillating radial contractions and expansions known of the tubular structure. The waves are generated by oscillating in the tubular structure Circumferential magnetic fields (azimuthal fields) are generated. F.inc such structure is in the F 1 g. 7th of the manual "Magnetostriction Transducers" mentioned above; so far, however, they have been on the Fluid control field not applied.

Aus der US-PS 35 15 965 ist es hei einem magnetostriktiven Wandler zur Erzeugung mechanischer Schwingungen im Hör- und Ultraschallbereich an sich auch schon bekannt, relativ starke Schwingbewegungen der vier Seitenschenkcl eines parallelogram™- oderFrom US-PS 35 15 965 it is a magnetostrictive hot Converter for generating mechanical vibrations in the auditory and ultrasound range per se also already known, relatively strong swinging movements of the four side legs of a parallelogram ™ - or

rhambusförmigen Blechpaketes durch geringe Längsbewegungen eines in der längeren Achse liegenden Diagonalschenkels hervorzurufen. Es erfolgt also eine Bewegungsverstärkung in der zu dem Diagonalschenkel senkrechten Richtung. Der bekannte Wandler dient aber nicht zur Steuerung eines Strömungsmediums in einem Rohr.rhambus-shaped sheet metal package due to slight longitudinal movements to cause a diagonal leg lying in the longer axis. So there is a Increased movement in the direction perpendicular to the diagonal leg. The well-known converter is used but not for controlling a flow medium in a pipe.

Der Erfindung liegt — ausgehend von einer Einrichtung nach der erwähnten US-PS 32 15 078 - die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung anzugeben, die ihr Volumen bei einem gegebenen Steuersignal wesentlich stärker ändert als bisher.The invention is - based on a device according to the aforementioned US-PS 32 15 078 - the The object of the invention is to specify a device that significantly reduces its volume for a given control signal changes more than before.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing feature of claim 1.

Die Erfindung hat den überraschenden Vorteil, daß das für das Strömungsmedium wirksame Rohrvolumen eine Änderung erfahren kann, die um mehr als 40mal größer ist als bei bekannten Einrichtungen.The invention has the surprising advantage that the effective pipe volume for the flow medium can experience a change that is more than 40 times greater than that of known devices.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung ausführlich erläutertThe invention is explained in detail below with reference to the drawing

F i g. 1 ist eine isometrische Darstellung eines bekannten magnetostriktiven Fluidsteuerger"ts (vgl. US-PS23 17 166),F i g. 1 is an isometric view of a known magnetostrictive fluid controller (see FIG. US-PS 23 17 166),

F i g. 2 ist eine isometrische Darstellung eines bekannten magnetostriktiven Schwingungswandlers für Sonar-Zwecke u. dgl,F i g. 2 is an isometric view of a known magnetostrictive vibration transducer for Sonar purposes and the like,

F i g. 3 zeigt in isometrischer Darstellung und teilweise im Querschnitt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zur Steuerung eines Fluidstrahls, F i g. 3 shows, in an isometric view and partially in cross section, a preferred embodiment of the invention for controlling a fluid jet,

F i g. 4 zeigt in einem Querschnitt, der ähnlich wie der Querschnitt nach F i g. 3 gelegt ist, eine andere Ausführungsform der Erfindung,F i g. 4 shows in a cross section which, similar to the cross section according to FIG. 3 is placed, another Embodiment of the invention,

F i g. 5 zeigt in einem Querschnitt, der ähnlich wie der Querschnitt nach F i g. 3 gelegt ist, eine dritte Ausführungsform der Erfindung,F i g. 5 shows in a cross section which, similar to the cross section according to FIG. 3 is a third embodiment the invention,

F i g. 6 zeigt in einem Querschnitt, der quer zu dem in Fig. 3 sichtbaren Querschnitt gelegt ist, eine weitere Ausführungsform der Erfindung zur Bildung eines Fluidgleichrichters, der in einem Tintenstrahl-Registriergerät verwendet werden kann.F i g. 6 shows in a cross section which is placed transversely to the cross section visible in FIG. 3, another Embodiment of the invention to form a fluid rectifier used in an inkjet recorder can be used.

Bevor im einzelnen auf die erfindungsgemäßen Ausführungsformen eingegangen wird, sei der vorstehend erwähnte Stand der Technik noch einmal etwas ausführlicher erläutert.Before the embodiments according to the invention are discussed in detail, the above should be noted mentioned prior art explained again in somewhat more detail.

Das in Fig. 1 gezeigte bekannte magnetostriktive Gerät zur Steuerung von FluidströTien besteht aus einem zylindrischen Rohr 10, um welches eine elektrische Spule 12 schraubenförmig gewickelt ist. Das zylindrische Rohr 10 besteht aus einem magnetostriktiven Stoff wie z. B. Nickel. ?iner Nickel-Eisen-Legierung, Kobalt oder einer Kobalt-Eisen-Legierung. Wenn Strom durch die Spule 12 fließt, dann wird ein axiales Magnetfeld erzeugt, welches das zylindrische Rohr 10 in axialer Richtung zusammenzieht. Es sei noch einmal darauf hingewiesen, daß der magnetostriktive Effekt bei Beaufschlagung eines magnetostriktiven Materials mi; einem Magnetfeld unabhängig von der Polarität bzw. dem Richtungssinn des Magnetfeldes ist (in Richtung des Pfeils 17 oder in Richtung des Pfeils 19). leder Strom durch die Spule 12 ob er nun ein negatives oder positives Vorzeichen hat, führi daher zu einer axialen Kontraktion des zylindrischen Rohrs 10. Wenn sich das zylindrische Rohr 10 in Axialrichtung zusammenzieht, wird sein Volumen kleiner, weil seine Länge L kleiner wird. ₍ The known magnetostrictive device shown in Fig. 1 for controlling FluidströTien consists of a cylindrical tube 10 around which an electrical coil 12 is helically wound. The cylindrical tube 10 is made of a magnetostrictive material such as. B. Nickel. A nickel-iron alloy, cobalt or a cobalt-iron alloy. When current flows through the coil 12, an axial magnetic field is generated which contracts the cylindrical tube 10 in the axial direction. It should be pointed out again that the magnetostrictive effect when a magnetostrictive material mi; a magnetic field is independent of the polarity or the direction of the magnetic field (in the direction of arrow 17 or in the direction of arrow 19). The current through the coil 12, whether it has a negative or positive sign, therefore leads to an axial contraction of the cylindrical tube 10. When the cylindrical tube 10 contracts in the axial direction, its volume becomes smaller because its length L becomes smaller. ₍

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung wird zu einem Fluidstrahlgerät, wenn ein Ende des zylindrischen Rohres 10 effektiv gegenüber der FluidströmungThe arrangement shown in Fig. 1 becomes one Fluid jet device when one end of the cylindrical tube 10 is effective against the fluid flow

abgeschlossen wird, und wenn man am anderen Ende des Rohrs 10 eine Düse 13 oder eine ähnliche Vorrichtung anbringt Sei einer derart abgewandelten Anordnung führt eine Volumenverkleinerung des Rohrs 10 zu einem Druckanstieg im Rohr. Der erhöhte Druck innerhalb des Rohrs 10 führt wiederum dazu, daß aus der Düse 13 ein Fluidstrahl ausgestoßen wird.is completed, and if you have a nozzle 13 or a similar at the other end of the tube 10 Attaching the device. Such a modified arrangement leads to a reduction in volume of the pipe 10 to an increase in pressure in the pipe. The increased pressure within the tube 10 in turn leads to that the nozzle 13 a fluid jet is ejected.

Die Volumenänderung im zylindrischen Rohr 10 beim Anlegen eines axialen Magnetfeldes folgt der Gleichung: The change in volume in the cylindrical tube 10 when an axial magnetic field is applied follows the equation:

WW. VV

\L\ L LL.

In dieser Gleichung ist Vdas ursprüngliche Volumen innerhalb des zylindrischen Rohrs 10, Δ Vdie Volumenänderung innerhalb des Rohrs 10 bei Beaufschlagung des Rohrs mit einem axialen Magnetfeld, L die ursprüngliche Länge des zylindrischen Rohrs 10, AL die Längenänderung des zylindrischen Rohrs 10 bei Beaufschlagung des Rohrs mit einem Magnetfeld, a_p der Kontraktionskoeffizient (Poisson-Zahl) des das Rohr bildenden magnetostriktiven Materials (diese Zahl habe annähernd den Wert 0,3). Wenn also die Länge des zylindrischen Rohrs 10 um 30 ppm (Teile je Million) verringert wird, dann nimmt gemäß Gleichung (1) das Volumen des Rohrs 10 um 12 ppm ab. Dieses sehr kleine Ausmaß der Volumenänderung läßt sich besser erkennen, wenn man bedenkt, daß mit einer Längenabnahme von 30 ppm eine Zunahme des Rohrumfangs um 9 ppm einhergeht, die der Volumenabnahme entgegenwirkt. Das heißt, während die Höhe des Zylinders zur Verkleinerung des Volumens abnimmt, wächst die Querschnittsfläche Ges Rohrs, was der Volumenverkleinerung entgegenwirkt.In this equation, V is the original volume within the cylindrical tube 10, Δ V is the change in volume within the tube 10 when the tube is exposed to an axial magnetic field, L is the original length of the cylindrical tube 10, AL is the change in length of the cylindrical tube 10 when the tube is exposed with a magnetic field, a _{p is} the coefficient of contraction (Poisson's number) of the magnetostrictive material forming the tube (this number is approximately 0.3). Thus, according to equation (1), if the length of the cylindrical tube 10 is decreased by 30 ppm (parts per million), the volume of the tube 10 decreases by 12 ppm. This very small amount of change in volume can be better recognized when one considers that a decrease in length of 30 ppm is accompanied by an increase in the pipe circumference of 9 ppm, which counteracts the decrease in volume. That is, while the height of the cylinder decreases to reduce the volume, the cross-sectional area Ges pipe increases, which counteracts the volume reduction.

Die Leistungsfähigkeit der bekannten Anordnung nach F i g. I kann dadurch erhöht werden, daß man koaxial innerhalb des magnetostriktiven zylindrischen Rohrs 10 ein zweites magnetostriktives zylindrisches Rohr 16 kleineren Durchmessers einsetzt, welches an beifien Enden geschlossen ist und sich bei Beaufschlagung mit einem axialen Magnetfeld in axialer Richtung ausdehnt. Dieses zweite Rohr 16 ist in F i g. 1 gestrichelt dargestellt. Wenn man an diese mit dem zweiten zylindrischen Rohr 16 versehene Anordnung ein axiales Magnetfeld legt, dann wird das Volumen zwischen den Rohren 10 und 16 kleiner, wenn sich das Rohr 16 in Längsrichtung ausdehnt und das Rohr 10 zusammenzieht. Dies führt zu einem relativ starken Druckanstieg des Fluids 14.The performance of the known arrangement according to FIG. I can be increased by coaxially within the magnetostrictive cylindrical tube 10, a second magnetostrictive cylindrical Tube 16 of smaller diameter is used, which is closed at both ends and is when acted upon expands in the axial direction with an axial magnetic field. This second tube 16 is shown in FIG. 1 dashed shown. If one of this provided with the second cylindrical tube 16 arrangement, an axial Magnetic field then the volume between the tubes 10 and 16 becomes smaller when the tube 16 is in The longitudinal direction expands and the tube 10 contracts. This leads to a relatively large increase in pressure of the fluid 14.

Die in F i g. 2 dargestellte bekannte magnetostriktive Anordnung wird für Sor.ar-Zwecke u.dgl. verwendet. D'e A.ioidnung nach Fi g. 2 ist ähnlich wie die in F i g. 7 des obenerwähnten Handbuchs »Magnetostriction Transducers« gezeigte Anordnung. Sie be.steht aus einem zylindrischen Rohr 20 und einem flachen Magnetkern 22. Das Rohr 20 besteht aus einem magnetostriktiveri Material wie z. B. Nickel oder einer Nickel-Eisen-Legierung, so daß der Umfang des Rohrs 20 abnimmt und sich das Rohr radial zusammenzieht, wenn ein in Umfangsrichtung verlsufendes »azimutales« Magnetfeld angelegt wird, welches (wie mit den Pfeilen 24a und 246 dargestellt) in Umfangsrichtung durch die zylindrische Wand des Rohrs 20 verläuft. Wenn also das Rohr 20 einem solchen azimutalen Magnetfeld ausgesetzt wird, dann zieht sich das Rohr in Umfangsrichtung zusammen, wodurch sich gleichzeitigThe in F i g. The known magnetostrictive arrangement shown in Fig. 2 is used for Sor.ar purposes and the like. D'e A.ioidnung according to Fi g. 2 is similar to that in FIG. 7 of the above-mentioned manual »Magnetostriction Transducers«. You be.stand from a cylindrical tube 20 and a flat magnetic core 22. The tube 20 consists of a magnetostrictive material such as. B. nickel or a nickel-iron alloy, so that the circumference of the tube 20 decreases and the tube contracts radially when a circumferential "azimuthal" magnetic field is applied, which (as shown by arrows 24a and 246) in FIG The circumferential direction extends through the cylindrical wall of the tube 20. If the tube 20 is exposed to such an azimuthal magnetic field, then the tube contracts in the circumferential direction, whereby at the same time

jeder Punkt am Rohrumfang radial nach innen bewegt. Der Kern 22 besteht aus einem (laminierten oder unlaminierten) Material, in welchem sich leicht ein magnetisches Feld induzieren läßt. Er ist mit einer elektrischen Spule 26 umwickelt, deren Achse quer zur Längsachse des Rohrs 20 liegt. Wenn ein Strom durch die Spule 26 fließt, dann wird im Kern 22 ein Magnetfeld erzeugt, wie es mit den Pfeilen 24a angedeutet ist. Der Kern 22 ist über einen Luftspalt 23 mit der zylindrischen Wand des Rohrs 20 magnetisch gekoppelt, so daß in dieser Wand der mit den Pfeilen 24b angedeutete azimutale Magnetfeldverlauf induziert wird. Dieses in der Zylinderwand verlaufende azimutale Magnetfeld führt dazu, daß das Rohr 20 radial nach innen vibriert.every point on the pipe circumference moves radially inwards. The core 22 consists of a (laminated or unlaminated) material in which a magnetic field can easily be induced. It is wound with an electrical coil 26, the axis of which is transverse to the longitudinal axis of the tube 20. When a current flows through the coil 26, a magnetic field is generated in the core 22, as indicated by the arrows 24a. The core 22 is magnetically coupled to the cylindrical wall of the tube 20 via an air gap 23, so that the azimuthal magnetic field profile indicated by the arrows 24b is induced in this wall. This azimuthal magnetic field running in the cylinder wall causes the tube 20 to vibrate radially inward.

Im Falle der Anwendung beim Sonar wird das kreisrunde Rohr 20 ins Wasser getaucht, wobei das Innere des Zylinders vorzugsweise gegenüber dem Wasser abgedichtet wird. Die Spule 26 wird periodisch erregt, so daß das Rohr 20 in Radialrichtung vibriert und dadurch Sonar-Wellen in Radialrichtung abstrahlt.In the case of application in the case of sonar, the circular tube 20 is immersed in the water, with the Interior of the cylinder is preferably sealed against the water. The coil 26 becomes periodic excited so that the tube 20 vibrates in the radial direction and thereby radiates sonar waves in the radial direction.

Die bei Beaufschlagung des Rohrs 20 mit einem azimutalen Magnetfeld auftretende Volumenänderung innerhalb des Rohrs ist durch folgende Gleichung bestimmt:The change in volume that occurs when the tube 20 is subjected to an azimuthal magnetic field inside the pipe is determined by the following equation:

2525th

IF
Γ IF
Γ

IP
P IP
P.

(2 - «„) (2 - «")

(2)(2)

In dieser Gleichung bedeutet V das ursprüngliche ω Innenvolumen des Rohrs 20, Δ V die Volumenänderung im Inneren des Rohrs 20 bei dessen Beaufschlagung mit einem azimutalen Magnetfeld, P die ursprüngliche Umfangslänge des Rohrs 20, APdie Umfangsänderung des Rohrs bei dessen Beaufschlagung mit einem azimutalen Magnetfeld, a_p die Poisson-Zahl des das zylindrische Rohr 20 bildenden magnetostriktiven Materials, die zu annähernd 03 angenommen wird. Wenn die Umfangslänge des zylindrischen Rohrs 20 um 30 ppm abnimmt, dann ergibt sich daraus gemäß Gleichung \2/ cmc Vo'iunicnauimhiuc *1"ϊθϊϊ 51 ppm.In this equation, V means the original ω internal volume of the pipe 20, Δ V the change in volume inside the pipe 20 when it is subjected to an azimuthal magnetic field, P the original circumferential length of the pipe 20, AP the change in circumference of the pipe when it is subjected to an azimuthal magnetic field, a _{p is} the Poisson's number of the magnetostrictive material forming the cylindrical tube 20, which is assumed to be approximately 03. If the circumferential length of the cylindrical tube 20 decreases by 30 ppm, then according to the equation \ 2 / cmc Vo'iunicnauimhiuc * 1 "ϊθϊϊ 51 ppm.

Diese Volumenabnahme ist im Vergleich zu der 12-ppm-Volumenabnahme bei der bekannten Anordnung nach F i g. 1 viel größer, was sich daraus erklärt, daß sich die Querschnittsfläche des zylindrischen Rohrs 20 mit dem Quadrat der Umfangslänge ändert. Ein auf ein zylindrisches magnetostriktives Rohr wirkendes azimutales Magnetfeld führt somit zu einer 4¹AnIaI so großen Volumenänderung als sie ein axiales Magnetfeld bei einem zylindrischen Rohr gleicher Abmessung bewirken kann.This decrease in volume is in comparison to the 12 ppm decrease in volume in the known arrangement according to FIG. 1 is much larger, which is explained by the fact that the cross-sectional area of the cylindrical tube 20 changes with the square of the circumferential length. Thus an acting on a cylindrical magnetostrictive tube azimuthal magnetic field leads to a 4 ¹ AnIaI such a large volume change as it can bring about the same size, an axial magnetic field in a cylindrical tube.

Die in F i g. 3 gezeigte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung stellt eine Einrichtung dar, mit welcher sich Fluidstrahlen erzeugen lassen. Die F i g. 3 zeigt auch eine Schnittansicht aus der Richtung der Längsachse des Fluidstrahlgeräts, um den Querschnitt des Geräts darzustellen. Das in F i g. 3 gezeigte Fluidstrahlgerät ist besonders geeignet für Tintenstrahlschreiber, Kraftstoffeinspritzvorrichtungen u.dgl. Es wird durch ein Rohr 30 gebildet, welches eine krummlinig begrenzte Querschnittsform hat Der mit 34 bezeichnete Querschnitt setzt sich zusammen aus zwei bogenförmigen Abschnitten 34a und 346 sowie aus einem flachen oder ebenen Element 32. welches sich längs der Achse des Rohrs 30 erstreckt Das flache Element 32 spannt sich zwischen gegenüberliegenden Wandabschnitten des Rohrs 30 längs des Hauptdurchmessers des krummlinigen Querschnitts 34 wie eine Sehne für die beiden bogenförmigen Abschnitte. Das Gerät enthält ferner eine Düse 36, die an der Schnittlinie 37 zwischen dem Rohr 30 und der Düse 36 mit dem Rohr 30 verbunden ist. Das flache Element 32 unterteilt das Rohr 30 in zwei Kammern oder Kanäle 35a und 35b für das Fluid. Jede Kammer hat eine Querschnittsfläche, die von jeweils einem bogenförmigen Abschnitt und der sich zwischen den bogenförmigen Abschnitten spannenden Sehne umschlossen wird. Die als »bogenförmig« gekennzeichneten Abschnitte haben vorzugsweise die Form eines gewölbten Bogens.The in F i g. The preferred embodiment of the invention shown in FIG. 3 illustrates a device with which fluid jets can be generated. The F i g. 3 also shows a sectional view from the direction of the longitudinal axis of FIG Fluid jet device to show the cross section of the device. The in Fig. 3 is the fluid jet device shown particularly suitable for inkjet pens, fuel injectors, etc. It is made by a Tube 30 is formed, which has a curvilinearly limited cross-sectional shape. The cross-section denoted by 34 is composed of two arcuate sections 34a and 346 and a flat or planar element 32. which extends along the axis of the tube 30. The flat element 32 spans between opposing wall sections of the tube 30 along the major diameter of the curvilinear Cross-section 34 like a chord for the two arcuate sections. The device also contains a nozzle 36 connected to tube 30 at intersection 37 between tube 30 and nozzle 36. The flat member 32 divides the tube 30 into two chambers or channels 35a and 35b for the fluid. Every Chamber has a cross-sectional area formed by each of an arcuate section and the one between the bow-shaped sections tensioning tendon is enclosed. Those marked as "arched" Sections are preferably in the form of an arched arc.

Das Rohr 30 besteht aus irgendeinem geeigneten magnetostriktiven Material wie z. B. aus Nickel oder aus einer Nickel-Eisen-Legierung, welches so gewählt ist, daß der bogenförmige Abschnitt in Umfangsrichtung eine Längenverminderung erfährt, wenn ein azimutales Magnetfeld in Umfangsrichtung durch den krummlinigen Querschnitt 34 verläuft. Das heiüt, das Rohr 3ö besteht aus einem solchen magnetostriktiven Material, daß sich sein Umfang beim Anlegen eines in Umfangsrichtung verlaufenden Magnetfeldes zusammenzieht, wodurch einzelne Punkte des Umfangs radial nach innen rücken, so daß sich das Rohr 30 im Endeffekt radial nach innen zusammenzieht Die gebogenen Abschnitte können irgendeinen geeigneten krummlinigen Verlauf haben, z. B. kreisförmig, elliptisch, parabolisch, hyperbolisch od. dgl. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind diese Abschnitte Bogen von Kreisen, deren Durchmesser größer als die Hauptachse des Querschnitts 34 sind.The tube 30 is made of any suitable magnetostrictive material such as. B. made of nickel or from a nickel-iron alloy, which is chosen so that the arcuate section in the circumferential direction experiences a reduction in length when an azimuthal magnetic field in the circumferential direction through the curvilinear Cross section 34 runs. That is, the tube 3ö consists of such a magnetostrictive material, that its circumference contracts when a magnetic field running in the circumferential direction is applied, whereby individual points of the circumference move radially inward, so that the tube 30 in the end contracts radially inward. The curved sections can be any suitable curvilinear Have course, e.g. B. circular, elliptical, parabolic, hyperbolic or the like. In a preferred Embodiment of the invention, these sections are arcs of circles whose diameter is greater than that Major axis of cross-section 34 are.

Das sich in Richtung des Hauptdurchmessers des Querschnitts 34 spannende flache Element 32 besteht aus irgendeinem geeigneten magnetostriktiven Material wie z. B. aus Eisen oder aus einer Eisen-Nickel-Legierung, die so gewählt ist, daß der geradlinige Abschnitt eine seitliche Längenausdehnung in der Spannrichtung des sehnenförmigen Elements 32 erfährt wenn ein längs der Hauptachse des Querschnitts 34 gerichtetes seitliches Magnetfeld angelegt wird.The flat element 32, which extends in the direction of the main diameter of the cross section 34, consists of any suitable magnetostrictive material such as e.g. B. made of iron or an iron-nickel alloy, which is chosen so that the straight section has a lateral longitudinal expansion in the tensioning direction of the tendon-shaped element 32 experiences a direction along the main axis of the cross section 34 lateral magnetic field is applied.

Um das flache Element 32 ist in Axialrichtung des Rohrs 3C c;^c Spule 3S gewickelt, die zur ErTe¹¹S¹¹⁰S Hp« mit den Pfeilen 33 angedeuteten Magnetfeldes dient Zur Vereinfachung ist nur eine Windung dieser Spule 38 gezeigt in der Praxis können natürlich Windungen jeder geeigneten Zahl vorgesehen sein. In einer Ausgestaltung der in Rede stehenden Ausführungsform ist die Spule eine mit dem flachen Element 32 verbundene gedruckte Schaltung.To the flat element 32 c in the axial direction of the tube 3C; ^ c coil 3S wound, which for ERTE ¹¹ S ¹¹⁰ S Hp "with the arrows 33 indicated magnetic field is used for simplicity, only one turn of the coil 38 shown in practice can of course Turns of any suitable number may be provided. In one embodiment of the embodiment in question, the coil is a printed circuit connected to the flat element 32.

Das flache Element ist in geeigneter Weise mit den gegenüberliegenden Wandabschnitten des Querschnitts 34 verbunden, damit ein guter magnetischer Flußweg für ein Magnetfeld gebildet wird, welches beim Fließen eines Stroms durch die Spule 38 entsteht Wenn die Spule 38 von Strom durchflossen wird, dann entsteht ein Magnetfeld, wie es mit den Pfeilen 33 angedeutet ist Dieses Magnetfeld setzt sich zusammen aus einem magnetischen Querfeld, welches innerhalb des flachen Elements 32 in der Spannrichtung der durch dieses Element gebildeten Sehne verläuft und aus einem azimutalen Magnetfeld, welches innerhalb des Rohrs 34 in Umfangsrichtung verläuftThe flat element is suitably connected to the opposing wall portions of the cross-section 34 connected so that a good magnetic flux path for a magnetic field is formed, which when flowing of a current through the coil 38 arises When the coil 38 is flowed through by current, then a Magnetic field, as indicated by arrows 33. This magnetic field is made up of one magnetic transverse field, which within the flat element 32 in the direction of tension through this Element formed chord runs and from an azimuthal magnetic field, which within the tube 34 runs in the circumferential direction

Der steuernde Signalstrom kann irgendeinen geeigneten zeitlichen Verlauf haben, es kann z.B. ein Gleichstrom, ein einzelner Stromimpuls oder eine Impulskette sein, je nach dem speziellen Anwendungsfall. Wenn man beispielsweise das Rohr 30 (ohne die Düse 36) zur Steuerung der Menge des hindurchfließenden Fluids verwenden will, dann kann der durch dieThe controlling signal stream can have any suitable time course, e.g. Direct current, a single current pulse or a pulse train, depending on the particular application. For example, if you put the pipe 30 (without the If you want to use nozzle 36) to control the amount of fluid flowing through it, the through the

Spule 38 geschickte Strom ein kontinuierliches Gleichstromsignal sein. Die augenblickliche Stromstärke bestimmt die augenblickliche Querschnittsfläche des Rohrs 30 und somit den Augenblickswert der hindurchfließenden Strömung. Falls man das Rohr 30 (mit der Düse 36) zum Ausstoßen eines Fluidstfahls verwenden will, £venn wird man dem durch die Spule 38 geschickten Strom Üie Form einer Impulskette od. dgl. geben.The current sent to coil 38 will be a continuous direct current signal. The current strength of the current determines the instantaneous cross-sectional area of the pipe 30 and thus the instantaneous value of the flow through it Flow. If one uses the tube 30 (with the nozzle 36) for ejecting a fluid jet will, if one will be sent through the coil 38 to him Electricity in the form of a pulse chain or the like.

Beim Anlegen des Magnetfeldes dehnt sich das flache Element 32 quer in Richtung seiner Spannweite aus. Gleichzeitig zieht sich das Rohr 30 in Umfangsrichtung zusammen. Die Folge ist eine geometrische Verzerrung der Querschnittsform des Rohrs 30 und eine entsprechende Verminderung des Volumens innerhalb des Rohrs. Wie oben erwähnt, ist der magnetostriktive Effekt unabhängig vom Richtungssinn des Magnetfeldes. In der Fig.3 ist zwar mit den Pfeilen 33 eine ursprünglichen Querschnittsfläche, d.h. die Größe '^4- ist dann 28,53 XlO-⁴. Der Ausdruck:When the magnetic field is applied, the flat element 32 expands transversely in the direction of its span. At the same time, the tube 30 contracts in the circumferential direction. The result is a geometric distortion of the cross-sectional shape of the tube 30 and a corresponding reduction in the volume within the tube. As mentioned above, the magnetostrictive effect is independent of the direction of the magnetic field. Namely, in the Figure 3 by the arrows 33 an original cross-sectional area, ie, the size '^ 4-is then 28.53 XlO-. ⁴ The expression:

AVAV

AAAA

AlAl

mannptn.manptn.

aa.a~Q..v~waa.a ~ Q..v ~ w

gibt die relative Voiumenänderung als Funktion der Änderung der Querschnittsfläche einer magnetostriktiven Anordnung des in F i g. 3 gezeigten Typs wieder, wenn diese Anordnung einem Magnetfeld ausgesetzt wird, welches aus einem Querfeld und einem azimutalen Feld besteht. Wenn das in F i g. 3 gezeigte magnetostriktive Fluidsteuergerät die oben angegebenen ursprünglichen Abmessungen hat und die oben angegebenen njimf-ncinncanHpriincTpn erfährt rlann prcriht Q.ph crpmaft gives the relative change in volume as a function of the change in the cross-sectional area of a magnetostrictive arrangement of the in FIG. 3 again when this arrangement is exposed to a magnetic field which consists of a transverse field and an azimuthal field. If the in Fig. 3, the magnetostrictive fluid control device shown has the original dimensions given above and the njimf-ncinncanHpriincTpn given above is prcriht Q.ph crpmaft

striktive Effekt wäre jedoch der gleiche, wenn das Feld in umgekehrter Richtung verlaufen würde.however, the strict effect would be the same if the field were reversed.

Die mit der öffnung 39 versehene Düse 36 ist mit dem Ende 31a des Rohrs 30 verbunden. Das Ende 316 des Rohrs 30 wird an irgendeine geeignete Fluidquelle angeschlossen, die einen ausreichenden Druck liefert, inn das Fluid in das Rohr 30 zu schicken und ein Zurückfließen durch das Ende 31 ύ zu verhindern. Die öffnung 39 ist klein im Vergleich zum Querschnitt 34 des Rohrs 30. Wenn der Querschnitt 34 als Reaktion auf das Magnetfeld geometrisch verzerrt wird (und somit das 'Olumen des Rohrs 30 vermindert wird), dann wird «in Fluidstrahl durch die Öffnung 39 aus dem Rohr 30 ausgestoßen.The nozzle 36 provided with the opening 39 is connected to the End 31a of tube 30 connected. End 316 of tube 30 is connected to any suitable source of fluid connected, which provides sufficient pressure to send the fluid in the tube 30 and a Prevent flowing back through the end 31 ύ. The opening 39 is small compared to the cross section 34 of the tube 30. If the cross-section 34 is geometrically distorted in response to the magnetic field (and thus the 'olumen of the tube 30 is reduced), then «In fluid jet through the opening 39 from the tube 30 pushed out.

Zur Realisierung der Erfindung ist nicht unbedingt eine Düse 36 erforderlich, d.h. die Anordnung nach Fig.3 kann auch ohne die Düse 36 überall dort ■verwendet werden, wo es gilt, die Strömung eines Fluids zu steuern. Man kann somit durch Anlegen eines geeigneten Steuerstroms an die Spule 38 die Querschnittsfläche des Rohrs 30 und somit das Rohrvolumen beeinflussen, um den Fluiddurchsatz durch das Rohr 30 zu steuern. Wie erwähnt, kann der durch die Spule 38 geschickte Strom je nach der Anwendungsart ein Wechselstrom (z. B. ein Impuls oder eine Impulskette) oder ein Gleichstrom sein.A nozzle 36 is not absolutely necessary for the implementation of the invention, i.e. the arrangement according to FIG 3 can also be used without the nozzle 36 wherever the flow of a fluid applies to control. Thus, by applying a suitable control current to the coil 38, the cross-sectional area of the pipe 30 and thus the pipe volume in order to influence the fluid throughput through the pipe 30 to control. As mentioned, the current sent through the coil 38 may vary depending on the type of application Alternating current (e.g. a pulse or a pulse train) or a direct current.

Das in Fig.3 gezeigte Fluidsteuergerät hat gegen-Ober den bekannten Einrichtungen zur Steuerung einer Fluidströmung mehrere wesentliche Vorteile. Um ein Beispiel für die beträchtliche Voiumenänderung zu geben, die durch die Verzerrung des Querschnitts 34 innerhalb des Rohrs 30 stattfindet, sei ein Rohr 30 mit den folgenden ursprünglichen Abmessungen betrachtet:The fluid control device shown in Figure 3 has counter-top the known devices for controlling a fluid flow have several significant advantages. To a To give an example of the considerable change in volume caused by the distortion of the cross-section 34 takes place within the pipe 30, consider a pipe 30 with the following original dimensions:

c = 1,414 χ 10-3 Meter c = 1.414 χ 10-3 meters

/ = 1,475 χ 10-3 Meter/ = 1.475 χ 10-3 meters

A= 2,858 χ 10-3 MeterA = 2.858 10-3 meters

θ = 0,5 Bogeneinheitenθ = 0.5 arc units

Dabei sei c die Länge des Hauptdurchmessers der Querschnittsform 34 bzw. die Breite des Quergliedes 32, R der Radius eines Kreises, dessen Bogenstücke jeweils eine Hälfte des krummlinigen Querschnitts 34 bilden, θ der Mittelpunktswinkel des Kreises mit dem Radius R, der die Bogenstücke für den Querschnitt 34 definiert, und / die Länge dieser Bogenstücke. Es sei angenomws, UUM S^WUU * UHwgMI V₁UIwO III XXtWlIlUlIg \lCl Ά lCttC |AJ Let c be the length of the main diameter of the cross-sectional shape 34 or the width of the cross member 32, R the radius of a circle, the arc pieces of which each form one half of the curvilinear cross section 34, θ the central angle of the circle with the radius R, which the arc pieces for the Cross-section 34 defines, and / the length of these arc pieces. Assume ws, UUM S ^ WUU * UHwgMI V ₁ UIwO III XXtWlIlUlIg \ lCl Ά lCttC | AJ

verlaufenden Magnetfeldes die Größe c um 30 ppm wächst, wenn die Größe / um 30 ppm abnimmt Das Verhältnis der Änderung der Querschnittsfläche zur Gleichung (3) für das Verhältnis der Voiumenänderung zum ursprünglichen Volumen ein Wert von 28,44 χ 10"⁴ (2844 ppm). Bei der bekannten magnetostriktiven Anordnung nach F i g. 1 betrug das Verhältnis der Voiumenänderung zum ursprünglichen Volumen 12xlO"⁶ (12 ppm). Das in Fig.3 gezeigte magnetostriktive Fluidsteuergerät kann somit eine Voiumenänderung entwickeln, die um das 237 fache größer ist als im Falle der bekannten Anordnung nach F i g. 1.The ratio of the change in the cross-sectional area to equation (3) for the ratio of the volume change to the original volume has a value of 28.44 χ 10 " ⁴ (2844 ppm In the known magnetostrictive arrangement according to FIG. 1, the ratio of the volume change to the original volume was 12 × 10 " ⁶ (12 ppm). The magnetostrictive fluid control device shown in FIG. 3 can thus develop a volume change which is 237 times greater than in the case of the known arrangement according to FIG. 1.

Wenn man also ein magnetostriktives Rohr mit krummliniger Querschnittsform und einem flachen magnetostriktiven Element vorsieht, welches sich längs der Hauptachse des Rohrs in Querrichtung spannt, und wenn man an diese Anordnung ein Magnetfeld legt, welches gleichzeitig die Breite des flachen Elementes vergrößert und die Länge der das flache Element überspannenden Bogenstücke vermindert, dann erhält man eine geometrische Verzerrung, die zu einer Voiumenänderung führt, welche mehrere hundertmal größer ist als die mit den bekannten Anordnungen möglichen Volumenänderungen.So if you have a magnetostrictive tube with a curvilinear cross-sectional shape and a flat one provides magnetostrictive element which spans transversely along the main axis of the tube, and if you apply a magnetic field to this arrangement, which at the same time is the width of the flat element increased and the length of the arc pieces spanning the flat element reduced, then obtained a geometric distortion that leads to a change in volume several hundred times is greater than the volume changes possible with the known arrangements.

Auf diese Weise wird außerdem ein magnetischer Flußweg niedrigen magnetischen Widerstands geschaffen, so daß man mit Steuersignalen geringerer Leistung als bei den bekannten Anordnungen auskommt Außerdem wird für einen Wirbelstromweg gesorgt der zu kürzeren Ansprechzeiten als bei den bekannten Anordnungen führtThis also creates a low reluctance magnetic flux path, so that one gets by with control signals of lower power than in the known arrangements In addition, an eddy current path is provided which leads to shorter response times than the known ones Orders leads

Um die Vorteile der Anordnung nach Fig.3 gegenüber dem Stand der Technik nach Fig.! vor Augen zu führen, seien nachstehend einige Betrachtungen hinsichtlich der Leistungserfordernisse und Ansprechzeiten von magnetostriktiven Fluidsteuergeräten angestelltTo the advantages of the arrangement according to Fig.3 compared to the prior art according to Fig.! A few considerations should be made below regarding the performance requirements and response times of magnetostrictive fluid control devices employed

Es läßt sich zeigen, daß die Induktivität je Wicklung der Erregerspule 12 bei der in F i g. 1 gezeigten bekannten Anordnung, die von einem durch die Spule erzeugten axialen Magnetfeld beaufschlagt wird, gegeben ist durch:It can be shown that the inductance per winding of the excitation coil 12 in the case of the FIG. 1 known arrangement shown by one through the coil generated axial magnetic field is applied is given by:

ΡΑμΡΑμ

wobei P der Umfang des Rohrs 10, L die Länge des Rohrs 10_v ö die Dicke des Rohrs 10 und μ die magnetische Permeabilität des Materials ist, aus dem das Rohr 10 hergestellt ist Ähnlich läßt sich zeigen, daß die Induktivität je Windung der Erregerspule 26 in der Anordnung nach Fig.3, die einem von der Spulewhere P is the circumference of the pipe 10, L is the length of the pipe 10, _v ö the thickness of the pipe 10 and μ is the magnetic permeability of the material from which the pipe 10 is made. Similarly, it can be shown that the inductance per turn of the excitation coil 26 in the arrangement according to Figure 3, one of the coil

erzeugten azimutalen Magnetfeld ausgesetzt ist, gegeben ist durch:generated azimuthal magnetic field is given by:

Lfi μLfi μ

(5)(5)

Wobei P der Umfang des Rohrs 30, L die Länge des Rohrs 30, ö die Dicke des Rohrs 30 und μ die magnetische Permeabilität des das Rohr 30 darstellenden Materials ist. Falls die Größen P, L, μ und ό für beide Rohre 10 und 30 gleiche Werte haben, ist das Verhältnis zwischen der Induktivität der in Fig.3 gezeigten Anordnung und der Induktivität der in F i g. 1 gezeigten bekannten Anordnung folgendes:Where P is the circumference of the pipe 30, L is the length of the pipe 30, δ is the thickness of the pipe 30 and μ is the magnetic permeability of the material making up the pipe 30. If the quantities P, L, μ and ό have the same values for both tubes 10 and 30, the ratio between the inductance of the arrangement shown in FIG. 3 and the inductance is that in FIG. 1 shown the following:

L² P¹ L ² P ¹

Da L typischerweise 5- bis lOmal größer ist als P, kann die Induktivität je Windungseinheit bei der erfindungS' gemäßen Anordnung nach Fig.3 etwa lOOmal größer sein als bei der bekannten Anordnung nach Fig. 1. Wegen dieser wesentlich größeren Induktivität benötigt die Anordnung nach F i g. 3 wesentlich weniger Strom als die bekannte Anordnung nach F i g. 1.Since L is typically 5 to 10 times greater than P, the inductance per winding unit in the arrangement according to the invention according to FIG. 3 can be approximately 100 times greater than in the known arrangement according to FIG F i g. 3 significantly less current than the known arrangement according to FIG. 1.

Die Ansprechzeit magnetostriktiver Strukturen hängt bekanntlich teilweise von den Ansprechzeitkonstanten der Stromwege ab, über welche Wirbelströme fließen können. Die den Wirbelstromwegen zugeordnete Zeitkonstante läßt sich durch folgende Gleichung bestimmen:It is well known that the response time of magnetostrictive structures depends in part on the response time constants the current paths through which eddy currents can flow. The one associated with the eddy current paths The time constant can be determined by the following equation:

(7)(7)

undand

r. = r. =

μ Ρ Λ μ Ρ Λ

fTLiifTLii

= μ σ/)² = μ σ /) ²

(9)(9)

Der elektrische Widerstand r_ö der magnetische Widerstand r_m und die Zeitkonstante, die sich in der Anordnung nach F i g. 3 beim Anlegen eines azimutalenThe electrical resistance r _ö the magnetic resistance r _m and the time constant, which are in the arrangement according to FIG. 3 when creating an azimuthal

Feldes ergeben, bestimmen sich in ähnlicher Weise nach folgenden Gleichungen:Field are determined in a similar way according to the following equations:

ILIL

1010 aPt>aPt>

μ Pf)μ Pf)

μ συ²
4 μ συ ²
4th

(10)(10)

(Π) (12)(Π) (12)

Durch Vergleich der Gleichung (12) mit der Gleichung (9) läßt sich erkennen, daß die Anordnung nach F i g. 3 eine Zeitkonstante hat, die nur den vierten Teil der Zeitkonstante der bekannten Anordnung nach F i g. 1 ausmacht.By comparing equation (12) with equation (9), it can be seen that the arrangement according to FIG. 3 has a time constant which is only a fourth part of the time constant of the known arrangement F i g. 1 matters.

Eine nähere Betrachtung des Ausdrucks (5) uiiciiuäf i, daß der vom Fluidsteuergerät nach Fig.3 benötigte Strom sich mit der Umfangslänge Pdes Quenichnitts 34 ändert (weil sich die Induktivität dieser Anordnung umgekehrt mit P ändert). Bei näherer Betrachtung des Ausdrucks (12) erkennt man ferner, daß sich die Ansprechgeschwindigkeit der Anordnung nach Fig.3 umgekehrt mit dem Quadrat der Dicke des Rohre 30 (δ²) ändert. Es ist daher vorteilhaft den Umfang des Rohrs 30 so kurz und dünn wie möglich zu machen.A closer examination of the expression (5) shows that the current required by the fluid control device according to FIG. 3 changes with the circumferential length P of the quench cut 34 (because the inductance of this arrangement changes inversely with P ). On closer inspection of expression (12), it can also be seen that the response speed of the arrangement according to FIG. 3 changes inversely with the square of the thickness of the tube 30 (δ ² ) . It is therefore advantageous to make the circumference of the tube 30 as short and thin as possible.

Man sollte jedoch darauf achten, daß das Rohr 30 dick genug ist, damit es der mechanischen Beanspruchung wiedersteht, die es durch den Druck bei Komprimierung des darin befindlichen Fluids erfährt Als Beispiel sei angenommen, daß das Rohr 30 aus Nicke! besteht,Care should be taken, however, that the tube 30 is thick enough to withstand mechanical stress resists, which it experiences through the pressure when compressing the fluid contained therein. Let us take as an example assumed that the pipe 30 from Nicke! consists,

welches einen Elastizitätsmodul von 21 χ 10'°which has a modulus of elasticity of 21 χ 10 '°

hat Ferner sei angenommen, daß das im Rohr 30 befindliche Fluid Wasser ist dessen ElastizitätsmodulIt is also assumed that the fluid water in the pipe 30 is its modulus of elasticity

für Druck 2,18 χfor pressure 2.18 χ

beträgt Schließlich seiamounts to finally be

wobei r_e der elektrische Widerstand des Wirbelstromweges und r_m der magnetische Widerstand deswhere r _{e is} the electrical resistance of the eddy current path and r _{m is} the magnetic resistance of the

rtiLfgcrgc ict^ Ot'i* elektrische ^Vidcrstand r= und der magnetische Widerstand r_m die bei Beaufschlagung der bekannten in F i g. 1 dargestellten Anordnung mit einem axialen Magnetfeld wirksam sind, richten sich nach folgenden Gleichungen:rtiLfgcrgc ict ^ Ot'i * electrical ^ Vidcrstand r = and the magnetic resistance r _m that when applied to the known in F i g. 1 are effective with an axial magnetic field, are based on the following equations:

angenommen, daß beim Zusammenziehen des Rohrs 30 die auf den Fluiddruck zurückgehende Ma'erialspan-ηηησ in Hpr Rnhru/gnHijna halb ^n frrcifl wip dip magnetostriktive Materialspannung ist und daß die restliche Materialspannung dazu verwendet wird, einenassumed that when the tube 30 is drawn back to the fluid pressure Ma'erialspan- ηηησ in Hpr Rnhru / gnHijna half ^ n frrcifl wip dip magnetostrictive material stress and that the remaining material stress is used to create a

Fluiddruck vonFluid pressure from

_2U erzeugen. Die auf den _2U generate. The on the

(8)(8th)

55 Umfang P bezogene Dicke des Rohrs 30 wird dann bestimmt durch das Verhältnis zwischen dein Elastizitätsmodul für Wasser und dem Elastizitätsmodul des Wandmaterials: 55 Perimeter P -related thickness of the pipe 30 is then determined by the ratio between the elastic modulus for water and the elastic modulus of the wall material:

21 χ 10^21 χ 10 ^

= 10= 10

(13)(13)

2π2π

wobei σ die elektrische Leitfähigkeit des Rohrs 10 ist und alle anderen Symbole dieselbe Bedeutung wie im Ausdruck (4) haben. Somit bestimmt sich die Zeitkonstante für die bekannte Anordnung nach F i g. 1 aus folgender Gleichung:where σ is the electrical conductivity of the pipe 10 and all other symbols have the same meaning as in Have expression (4). The time constant is thus determined for the known arrangement according to FIG. 1 off following equation:

Eine Untersuchung der Gleichung (13) zeigt, daß die Dicke des Rohrs 30 unter diesen Bedingungen größerExamination of equation (13) reveals that the thickness of the tube 30 is greater under these conditions

oder gleich sein sollte. Es sollte auch daraufor should be the same. It should also care

t UU * 2-71 t UU * 2-71

geachtet werden, daß das flache Element 32 dick genug ist, damit es den Kräften, die von den gebogenen Abschnitten des Rohrs 30 auf es ausgeübt werden, ohne Ausbeulung widerstehtCare should be taken that the flat member 32 is thick enough to withstand the forces exerted by the bent Sections of tube 30 are exerted on it without resisting buckling

Schließlich sollte man die Dicke und den magnetischen Widerstand des flachen Elements 32 im Verhältnis zur Dicke und zum magnetischen Widerstand der Wand des Rohrs 30 so wählen, daß das im flachen Element 32Finally you should get the thickness and the magnetic Resistance of flat member 32 in relation to the thickness and reluctance of the wall of the tube 30 so that the flat element 32

induzierte magnetische Querfeld feicht gekoppelt wird und in Umfangsrichtung in der Wand des Rohrs 30 weiterläuft.induced magnetic transverse field is feicht coupled and continues circumferentially in the wall of the tube 30.

Fluidstrahlgeräte des in Fig.3 gezeigten Typs können vielseitig verwendet werden. Die in Fig.3 gezeigte Anordnung eignet sich besonders für einen Tintenstrahlschreiber. In einem Tintenstrahlschreiber kann der Fluidstrahlerzeuger nach Fig.3 leicht aus einem Tank mit Tinte .versorgt werden un'd einen Tintenstrahl auf ein Aufzeichnungsmedium treffen ι ο lassen.Fluid jet devices of the type shown in Figure 3 can be used in many ways. The in Fig.3 The arrangement shown is particularly suitable for an inkjet printer. In an ink jet pen The fluid jet generator according to FIG. 3 can easily be supplied with ink from a tank and a Let the ink jet hit a recording medium.

Fluidstrahlerzeuger des in Fig.3 gezeigten Typs können auch zur Kraftstoffeinspritzung für Verbrennungsmotoren in Automobilen u.dgl. verwendet werden. Ein Automobil mit einem Achtzylindermotor benötigt beispielsweise 12 000 Einspritzungen von jeweils 0,02 cm³ pro Minute, wenn die Tourenzahl des Motors 3000 Umdrehungen je Minute beträgt, dasFluid jet generators of the type shown in Figure 3 can also be used for fuel injection for internal combustion engines in automobiles and the like. An automobile with an eight-cylinder engine, for example, requires 12,000 injections of 0.02 cm ³ per minute each when the number of revolutions of the engine is 3000 revolutions per minute, the

Aülüiiiübii ciwa 97 kii'i piO Siüfiuc \i,v RiTi pfü rviiiluie)Aülüiiiübii ciwa 97 kii'i piO Siüfiuc \ i, v RiTi pfü rviiiluie)

fährt und einen durchschnittlichen Kraftstoffverbrauch von etwa 14,61/100 km hat Für diesen Fall muß der Fluidstrahlerzeuger nach F i g. 3 mit einer Volumenänderung AV von 2χ 10-⁸m³ arbeiten. Dies läßt sich erreichen, wenn der Fluidstrahlerzeuger nach Fig.3 eine Länge von etwa 10 cm und einen Hauptdurchmesser (Durchmesser in Richtung der größeren Querschnittsachse) von etwa 1,3 cm hat Bei einer solchen Dimensionierung wird ein Fluidstrahl mit einem Druck von etwa 67 kg/cm² ausgestoßen.drives and has an average fuel consumption of about 14.61 / 100 km. In this case, the fluid jet generator according to FIG. 3 work with a volume change AV of 2χ 10 ⁸ m ^3. This can be achieved if the fluid jet generator according to FIG. 3 has a length of about 10 cm and a main diameter (diameter in the direction of the larger cross-sectional axis) of about 1.3 cm. With such a dimensioning, a fluid jet with a pressure of about 67 kg is generated / cm ² ejected.

Die Fig.4 zeigt eine andere Ausführungsform in einem Querschnitt, der in derselben Richtung gelegt ist wie der in Fig.3 sichtbare Querschnitt der ersten Ausführungsform. Das in F i g. 4 dargestellte Fluidsteuergerät besteht aus einem magnetostriktiven Rohr 40 (ähnlich dem Rohr 30 nach F i g. 3) mit allgemein ovalem Querschnitt 42 und aus einem kreuzförmigen Glied 44. Dieses Kreuzglied 44 setzt sich aus zwei flachen Quergliedern 44a und 44ύ zusammen, deren eines in Richtung des (kleineren) Nebendurchmessers und deren anderes in Richtung des (größeren Hauptdurchmessers der allgemein elliptischen Querschnittsform gespannt ist Das magnetostriktiv^ Rohr 4fl hesteht 7. R. ans Nickel oder aus einer Nickel-Eisen-Legierung, damit es sich unter der Wirkung eines azimutalen Magnetfeldes in Umfangsrichtung zusammenzieht. Das Kreuzglied 44 besteht aus einem solchen magnetostriktiven Material, z. B. aus einer Eisen-Nickel-Legierung, daß es sich radial nach außen ausdehnt, wenn es einem Magnetfeld ausgesetzt wird, dessen Feldlinien dem Hauptdurchmesser und dem Nebendurchmesser der Querschnittsform 42 folgen. Das Kreuzglied 44 gibt dem Rohr 40 eine gewisse Steifigkeit, damit die allgemeine geometrische Form des Querschnitts 42 eingehalten bleibt Gemäß einer anderen Ausfühningsform kann nur eines der Querglieder (44a oder 44OJ aus magnetostriktivem Material bestehen, während das andere Querglied aus irgendeinem geeigneten Baustoff (z. B. ein Metali oder ein Kunststoff) bestehtFIG. 4 shows another embodiment in a cross section which is laid in the same direction as the cross section of the first embodiment visible in FIG. The in Fig. The fluid control device shown in FIG. 4 consists of a magnetostrictive tube 40 (similar to the tube 30 according to FIG. 3) with a generally oval cross-section 42 and a cross-shaped member 44. This cross member 44 is composed of two flat cross members 44a and 44ύ, one of which is shown in FIG direction of the (smaller) secondary diameter and the other is tensioned in the direction of the (larger major diameter of the generally elliptical cross-sectional shape of the magnetostrictive ^ pipe 4fl hesteht 7th row to the nickel or of a nickel-iron alloy, so that it is under the effect of azimuthal a The cross member 44 is made of such a magnetostrictive material, for example an iron-nickel alloy, that it expands radially outward when it is exposed to a magnetic field whose field lines have the major diameter and the minor diameter Follow cross-sectional shape 42. The cross member 44 gives the tube 40 a certain rigidity so that the al In accordance with another embodiment, only one of the cross members (44a or 44OJ can consist of magnetostrictive material, while the other cross member is made of any suitable building material (e.g. B. a metal or a plastic)

Der elliptische Querschnitt 42 wird durch das Kreuzglied 44 in einzelne Quadranten (48a bis 48<# unterteilt Jeder Quadrant wird außen von einem bogenförmigen Abschnitt des Querschnitts 42 begrenzt Jeder dieser bogenförmigen Abschnitte ist ein Bogenstück einer geeigneten krummlinigen geometrischen Figur, z. B. eines Kreises, einer Ellipse, einer Parabel od. dgl. Vorzugsweise haben die bogenförmigen Abschnitte die Gestalt von Kreisbögen. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Rohr 40 einenThe elliptical cross section 42 is divided into individual quadrants (48a to 48 <# subdivided Each quadrant is delimited on the outside by an arcuate section of the cross section 42 Each of these arcuate sections is an arcuate piece of a suitable curvilinear geometric shape Figure, e.g. B. a circle, an ellipse, a parabola or the like. Preferably, the arcuate sections the shape of circular arcs. According to another embodiment, the tube 40 can be a

allgemein kreisförmigen Querschnitt haben, wobei das Kreuzglied 44 aus flachen Elementen gleicher Länge besteht.generally circular in cross-section, the cross member 44 being made up of flat members of equal length consists.

In Fig.4 ist eine Spule 46 dargestellt, deren Windungen in Richtung der Achse des Rohrs 40 verlaufen. Wenn durch die Spule 46 ein Strom fließt, dann entsteht ein magnetisches Feld, wie es mit dtin Pfeilen 43 angedeutet ist. Dieses Feld setzt sich zusammen aus einem azimutalen Magnetfeld, welches im Rohr 40 in Umfangsrichtung verläuft, und einem magnetischen Querfeld, welches innerhalb des Kreuzgliedes 44 längs der Hauptachse und der Nebenachse des Querschnitts 42 verläuft. Wenn das in Fig.4 gezeigte Fluidsteuergerät diesen Magnetfeldern ausgesetzt wird, dann zieht sich das Rohr 40 in Umfangsrichtung zusammen, während sich die das Kreuzglied 41 bildenden Querglieder 44a und 44Z) radial nach außen ausdehnen, so daß die Querschnittsform des Rohrs 40 eine geometrische Verzerrung erfährt, ähnlich Vric es weiter oben beschrieben ist.In Figure 4, a coil 46 is shown, whose Coils run in the direction of the axis of the tube 40. When a current flows through coil 46, a magnetic field then arises, as indicated by arrows 43. This field continues together of an azimuthal magnetic field, which runs in the tube 40 in the circumferential direction, and one magnetic transverse field, which within the cross member 44 along the major axis and the minor axis of the cross section 42 runs. If that in Fig. 4 Fluid control device shown is exposed to these magnetic fields, then the tube 40 pulls in the circumferential direction together, while the cross members 44a and 44Z) forming the cross member 41 radially outward expand so that the cross-sectional shape of the tube 40 experiences a geometric distortion, similar to Vric es is described above.

Das in Fig.4 gezeigte Fluidsteuergerät kann als Fluidstrahlerzeuger ähnlich dem Fluidstrahlerzeuger nach F i g. 3 ausgestaltet werden, indem man an einem Ende des Rohrs 40 eine Düse (ähnlich der Düse 36 nach F i g. 3) anbringt und das andere Ende des Rohrs 40 an eine Fluiddruckquelle anschließt, um das Rohr 40 mit Fluid zu versorgen.The fluid control device shown in Figure 4 can be used as Fluid jet generator similar to the fluid jet generator according to FIG. 3 can be designed by working on a One end of the tube 40 attaches a nozzle (similar to the nozzle 36 according to FIG. 3) and the other end of the tube 40 attaches it a fluid pressure source connects to supply the tube 40 with fluid.

Je nachdem, ob das Rohr 40 zur Steuerung des Durchflusses oder zur Erzeugung eines Fluidstrahls verwendet wird, fließt entweder eine Fluidströmung in jedem Quadranten des Querschnitts 42 oder jeder Quadrant enthält eine bestimmte Fluidmenge. Wenn der Querschnitt unter dem Einfluß eines geeigneten magnetischen Feldes eine geometrische Verzerrung erfährt dann wird in beiden Fällen das Innenvolumen des Rohrs 40 kleiner. Falls das Rohr 40 zur Durchflußsteuerung verwendet wird, setzt das verminderte Volumen der Fluidströmung einen größeren Widerstand entgegen, so daß der Fluiddurchsatz gesteuert wird. Falls das Rohr 40 jedoch als Fluidstrahlerzeuger ausgelegt ist, bewirkt die Volumenabnahme einpn relativ hohen Druck im Fluid, so daß aus der öffnung der Düse ein Fluidstrahl ausgestoßen wrd. Bei Verwendung des Rohrs 40 als Durchflußregler wird der Spule 46 vorzugsweise ein Gleichstromsignal zugeführt Bei Verwendung des Rohrs 40 zur Fluidstrahlerzeugung wird an die Spule 46 vorzugsweise ein Wechselstromsignal angelegt.Depending on whether the tube 40 is used to control the flow rate or to generate a fluid jet is used, fluid flow will either flow in each quadrant of cross-section 42 or each Quadrant contains a certain amount of fluid. When the cross section is under the influence of a suitable Magnetic field experiences a geometric distortion then in both cases the internal volume of the tube 40 smaller. If the tube 40 is used for flow control, the reduced Volume of the fluid flow opposes a greater resistance, so that the fluid throughput is controlled. However, if the tube 40 is designed as a fluid jet generator, this causes the volume to decrease einpn relatively high pressure in the fluid, so that a fluid jet is ejected from the opening of the nozzle. at When the tube 40 is used as a flow regulator, the coil 46 is preferably supplied with a DC signal When the tube 40 is used to generate fluid jets, an alternating current signal is preferably applied to the coil 46 created.

Die mit der Anordnung nach Fig.4 erzielbaren Volumenänderungen sind nicht so stark wie bei der Anordnung nach F i g. 3. Andererseits ist die strukturelle Festigkeit der Anordnung nach Fig.4 dank des Kreuzgliedes 44 größer als diejenige der Anordnung nach F i g. 3, was in bestimmten Anwendungsfällen, bei denen es auf diese Festigkeit ankommt, von Vorteil sein kann.The achievable with the arrangement according to Figure 4 Changes in volume are not as strong as in the arrangement according to FIG. 3. The other hand is the structural Strength of the arrangement according to Figure 4 thanks to the cross member 44 greater than that of the arrangement according to FIG. 3, which can be advantageous in certain applications where this strength is important can.

Die F i g. 5 zeigt eine wiederum andere Ausfühningsform in einem Querschnitt, der in der gleichen Richtung wie der in F i g. 3 sichtbare Querschnitt gelegt ist Die in Fig.5 gezeigte Anordnung zur Steuerung einer Fluidströmung entspricht der Anordnung nach F i g. 3, nur daß die Spule 38 fehlt Zur Erzeugung eines Magnetfeldes, welches das Rohr 30 in Umfangsrichtung zusammenzieht und das flache Element 32 in seitlicher Richtung ausdehnt, ist anstelle der in F i g. 3 gezeigten Spule 38 ein Magnet vorgesehen, dessen Nordpol (N) mit 506 und dessen Südpol (S) mit 50a bezeichnet ist Zur Bildung des magnetischen Nordpols 506 und desThe F i g. Figure 5 shows yet another embodiment in a cross section looking in the same direction like the one in Fig. 3 visible cross section is placed the arrangement shown in Fig.5 for controlling a Fluid flow corresponds to the arrangement according to FIG. 3, only that the coil 38 is missing To produce a Magnetic field, which contracts the tube 30 in the circumferential direction and the flat element 32 in the lateral Direction extends, instead of the one shown in FIG. 3 coil 38 shown, a magnet is provided whose north pole (N) with 506 and whose south pole (S) is denoted by 50a To form the magnetic north pole 506 and the

magnetischen Südpols 50a kann irgendeine bekannte Magnetstruktur dienen. Vorzugsweise wird hierzu ein Elektromagnet verwendet, damit sich die in Fig.5 gezeigte Fluidsteueranordnung abhängig von einem elektrischen Steuersignal betreiben läßt, welches zwisehen den Polstücken 50b und 50a ein Magnetfeld erzeugt, wie es mit den Pfeilen 52a und 526 angedeutet istmagnetic south pole 50a may serve any known magnetic structure. For this purpose, an electromagnet 50b and 50a, a magnetic field is preferably used so that the fluid control arrangement shown in Figure 5 can be operated depending on an electrical control signal which zwisehen the pole pieces are generated as indicated by the arrows 52a and 526

Die mit den Pfeilen 52a in F i g. 5 gezeigte Richtung des azimutalen Magnetfeldes im Rohr 30 ist der ι ο Richtung des azimutalen Magnetfeldes im Rohr 30 der F i g. 3 zwar entgegengesetzt, jedoch führt der im Falle der F i g. 5 auftretende magnetostriktive Effekt zu einer ähnlichen Querschnittsverzerrung des Rohrs 30 wie der im Falle der F i g. 3 auftretende magnetostriktive Effekt Somit ist die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 5 zur Steuerung der Fluidströmung die gleiche wie die weiter oben beschriebene Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 3.The with the arrows 52a in F i g. 5 shown direction of the azimuthal magnetic field in the tube 30 is the ι ο Direction of the azimuthal magnetic field in tube 30 of FIG. 3 is the opposite, but leads in the case the F i g. 5 occurring magnetostrictive effect to a similar cross-sectional distortion of the tube 30 as the in the case of FIG. 3 occurring magnetostrictive effect. Thus, the mode of operation is according to the arrangement F i g. 5 for controlling the fluid flow is the same as the mode of operation of FIG. 5 described above Arrangement according to FIG. 3.

Die F i g. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform, die als Tintenstrahlerzeuger mit »Fluidgleichrichtung« dienen kann. Der in Fig.6 gezeigte Querschnitt liegt in einer Ebene, die quer zu der in Fig.3 sichtbaren Schnittebene verläuft Der Fluidstrahlerzeuger 60 kann ähnlich ausgebildet sein wie die Anordnungen nach den F i g. 3, 4 oder 5 bzw. deren Abwandlungen. Das der Düse 36 gegenüberliegende Ende 61 des Fluidstrahlerzeugers 60 steht mit einem Tank 68 in Verbindung, der das Rohr 30 des Fluidstrahlerzeugers 60 mit Tinte versorgt. Die gezeigte Platte 62 ist Teil einer Kammer 69, die einen die Düse 36 umgebenden Fluidvorrat enthält Die Platte 62 hat eine öffnung 64, durch welche die von dem Strahlerzeuger 60 erzeugten Fluidstrahlen aus der Kammer 69 ausgestoßen werden können.The F i g. 6 shows a cross section through a Embodiment that can serve as a "fluid rectification" inkjet generator. The one in Fig. 6 The cross-section shown lies in a plane which runs transversely to the sectional plane visible in FIG Fluid jet generator 60 can be designed in a manner similar to the arrangements according to FIGS. 3, 4 or 5 resp. their modifications. The end 61 of the fluid jet generator 60 opposite the nozzle 36 stands with it a tank 68 in communication, which supplies the tube 30 of the fluid jet generator 60 with ink. The one shown Plate 62 is part of a chamber 69 which contains a supply of fluid surrounding nozzle 36. Plate 62 has a Opening 64 through which the fluid jets generated by the jet generator 60 from the chamber 69 can be ejected.

Wenn man Fluidstrahlen oder Strahlen aus Fluidtropfen mit Hilfe einer hin- und hergehenden Pumpanordnung erzeugt dann besteht die Gefahr der Luftblasenbildung. Solche Luftblasen beeinträchtigen die Strahlerzeugung und begrenzen die Betriebsfrequenz, mit der die Strahldüse arbeiten kann. Das heißt wenn aus der Düse des Strahlerzeugers Fluid ausgestoßen wird, dann kann infolge der oszillierenden Wirkung des Strahlerzeugers Luft durch die Düse eingesaugt werden. Diese Luft bildet dann Blasen, weiche die öffnung »verstopfen« können und die Funktion des Strahlerzeugers stören können.When looking at jets of fluid or jets of fluid droplets with the aid of a reciprocating pump arrangement then there is a risk of air bubbles forming. Such air bubbles impair the generation of the jet and limit the operating frequency at which the jet nozzle can operate. That is, if from the Nozzle of the jet generator fluid is ejected, then as a result of the oscillating effect of the jet generator Air can be sucked in through the nozzle. This air then forms bubbles, which "clog" the opening and can disrupt the function of the jet generator.

Wenn bei der Anordnung nach F i g. 6 Tinte aus der Düse 36 ausgestoßen wird und durch die öffnung 64 gelangt dann ersetzt das die Düse 36 umgebende Fluid das durch den Strahlerzeuger ausgestoßene Fluid und verhindert somit daß Luft in die öffnung 39 gezogen wird. Damit werden Funktionsstörungen durch Luftblasen im wesentlichen vermieden. Das Fluid in der äußeren Kammer 69 kann gefiltert und umgewälzt werden, um irgendwelche Partikel und Luftblasen, die sich an der öffnung 39 festsetzen können, zu entfernen und den Betrieb des Fluidgleichrichters zu verbessern. Gemäß der Darstellung nach F i g. 6 ist der Fluidstrahlerzeuger 60 mit einem gesonderten Tintentank 68 verbunden, so daß die aus der Düse 36 durch die Öffnung 64 ausgestoßene Tinte aus dem Tank 68 wieder nachgefüllt werden kann. Der Tank 68 kann jedoch auch fortgelassen werden, da der Fluidstrahlerzeuger so betrieben wird, daß die aus der Düse 36 ausgestoßene Tinte durch Ansaugen durch die Öffnung 39 der Düse 36 wieder nachgefüllt wird, wenn das Rohr 30 beim Nachlassen des magnetostriktiven Effekts sein ursprüngliches Volumen wieder annimmtIf in the arrangement according to FIG. 6 ink is ejected from the nozzle 36 and through the opening 64 then the fluid surrounding the nozzle 36 replaces the fluid ejected by the jet generator and thus prevents air from being drawn into the opening 39. This will cause malfunctions due to air bubbles essentially avoided. The fluid in the outer chamber 69 can be filtered and circulated in order to remove any particles and air bubbles that may adhere to the opening 39 and improve the operation of the fluid rectifier. According to the illustration according to FIG. 6 is the fluid jet generator 60 connected to a separate ink tank 68, so that the from the nozzle 36 through the Opening 64 ejected ink from the tank 68 can be refilled. However, the tank 68 can also can be omitted because the fluid jet generator is operated so that the ejected from the nozzle 36 Ink by suction through the opening 39 of the nozzle 36 is refilled again when the tube 30 is its original when the magnetostrictive effect subsides Resumes volume

Obwohl die vorstehenden speziellen Ausführungsformen der Erfindung als magnetostriktive Einrichtungen beschrieben worden sind, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt Um die erfindungsgemäßen Einrichtungen zur Steuerung einer Fluidströmung bzw. zur Erzeugung von Fluidstrahlen zu realisieren-, können statt der magnetostriktiven Materialien oder in Verbindung mit solchen Materialien auch andere Stoffe wie z. B. piezoelektrische Materialien verwendet werden, die sich unter Einwirkung elektrischer Felder ausdehnen und zusammenziehen.Although the foregoing specific embodiments of the invention are considered magnetostrictive devices have been described, the invention is not limited to the devices according to the invention for controlling a fluid flow or for generating fluid jets can be implemented instead of magnetostrictive materials or in connection with such materials also other substances such as z. B. Piezoelectric materials are used that expand under the action of electric fields and move in together.

Das den bogenförmigen Abschnitten und den anderen Elementen angelegte Signal muß nicht unbedingt elektrisch oder magnetisch sein, sondern kann auch anderer Natur sein. So kann z. B. ein mechanisches Signal dazu herangezogen werden, die Längen der bogenförmigen und flachen Elemente in Richtung der Querschnittsebenen quer zur Längsachse der Kammern zu ändern.The signal applied to the arcuate sections and the other elements need not be necessarily be electric or magnetic, but can also be of a different nature. So z. B. a mechanical signal can be used to determine the lengths of the arcuate and flat elements in To change the direction of the cross-sectional planes transverse to the longitudinal axis of the chambers.

Bei den Ausführungsformen nach den F i g. 3 bis 6 ist ein zweites Element (32 in Fig.3, Querglied 44a in Fig.4 usw.) vorhanden, welches aus einem flachen Materialstück besteht und sich in gleicher Richtung erstreckt und von gleicher Ausdehnung ist wie die »Sehne« zwischen beabstandeten Punkten des bogenförmigen Elements. Dieses zweite Element muß jedoch nicht unbedingt eben sein und auch nicht mit den besagten »Sehnen« zusammenfallen. Das zweite Element kann statt dessen z. B. einen mittleren Krümmungsradius haben, der kleiner ist als der mittlere Krümmungsradius des bogenförmigen Elements. Unter diesen Umständen kann das zweite Element einerseits so angeordnet sein, daß die Enden seiner Querschnittsform mit den obenerwähnten beabstandeten Punkten auf dem bogenförmigen Element zusammenfallen, während es andererseits gegenüber dem bogenförmigen Element so orientiert ist daß die nach innen weisenden Oberflächen der Elemente (die eine das Fluid enthaltende Kammer bilden) einen mondförmigen Querschnitt definieren.In the embodiments according to FIGS. 3 to 6 is a second element (32 in Fig. 3, cross member 44a in Fig. 4 etc.), which consists of a flat piece of material and extends in the same direction extends and is of the same extent as the "tendon" between spaced points of the arcuate Elements. However, this second element does not necessarily have to be flat, nor does it have to be with the said "tendons" collapse. The second element can instead, for. B. a mean radius of curvature which is smaller than the mean radius of curvature of the arcuate element. Under these circumstances, the second element can be arranged on the one hand so that the ends of its cross-sectional shape with the above-mentioned spaced points coincide on the arcuate element, while on the other hand it is opposite to the arcuate Element is oriented so that the inwardly facing surfaces of the elements (one the fluid Form containing chamber) define a moon-shaped cross section.

Hier/u 3 Blatt ZeichnungenHere / u 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for changing the cross-section of a pipe to control one located in the pipe Flow medium, with an arrangement which, in response to an external control signal, the Length of at least part of the arcuate wall of the pipe in a direction transverse to the pipe's longitudinal axis extending cross-sectional plane changed, characterized in that the control arrangement a member (32) which in the general direction of a chord two in the circumferential direction connecting spaced locations of the arcuate wall of the tube (30)

2. Device according to claim I _1, characterized in that the element (32) consists of a magnetostrictive or piezoelectric material.

3. Device according to claim 2, characterized in that.-Las tube (30) and the element (32) from such different materials exist that they are opposite under the influence of the control signal Experience changes.

4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the tube (30) and the element 2; (32) each consist of magnetostrictive material, and that the control signal is a magnetic flux which flows parallel to a cross-sectional plane of the tube (30)

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tube (30) has a nozzle (36) at one end.

6. Establishment according to e.nem d.r preceding Claims, characterized in that a Sp .ie (38) around the r, Element (32) is wound, the turns of which run in the axial direction of the tube (30).

7. Device according to claim 6, characterized in that the coil (38) by one on the Mounted Printed Circuit Element (32) 41) det is.

8. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that for generating the Control signal in the vicinity of the connection points of the element (32) with the pipe (30) each a .r, magnetic pole piece (50a, 50 / ^ is arranged.

9. Device according to claim 5, characterized in that that the nozzle (36) is arranged within a chamber (69) filled with flow medium is opposite to the nozzle opening (39) a -. » opening (64).

10. Device according to one of the preceding Claims, characterized in that the element consists of a cross-shaped member (44), its parts (cross members 44a. 44ty are in -, -, mutually perpendicular radial directions of the tube (40) extend.