DE2452266A1 - Fluidicelement und fluidickreis - Google Patents

Description

HENKEL, KERN, FEILER&I1ÄNZEL

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Leesona Corporation
Warwick, R₀I., V.St₆A.

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Fluidicelement und Fluidickreis

Die Erfindung bezieht sich auf logische Fluidicvorrichtungen bzw. sog. Fluidicelemente und betrifft insbesondere Fluidicelemente mit flexibler Membran, die zur Steuerung von Signalwellen(formen) als SignalStrömungsnetze geschaltet sind«,

Derartige Fluidicelemente zur Durchführung vorgeschriebener Funktionen mit digitalen Ein-Aus-Strömungsmitteldruckwellen sind beispielsweise in den USA-Patentanmeldungen Nr. 165 446 und Nr. 349 635 beschrieben. Bei diesen und anderen bekannten Elementen dient eine flexible Membran zur Steuerung der Strömungsmittel-Strömungswege oder -pfade für die Durchführung von logischen Vorgängen an diskreten, digitalen Ein-Aus-Signalen. Diese logischen Elemente führen beispielsweise "UND"-, "ODER"-, Torsteuerungsund Flip-Flop-Funktionen durch» Wenn diese Elemente jedoch in komplexere Systeme eingeschaltet werden, ergeben sich Kopplungsprobleme, die durch die bekannten Techniken nicht gelöst werden.

Beispielsweise kann es in einem unkomplizierten System wünschenswert sein, sowohl die logischen Anlagen als auch die Lastvorrichtungen mit einer einzigen Strömungsmittel-

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quelle mit hohem Druck von z.B. 5,62 kg/cm zu betreiben« Vergleicht man diesen Drück mit dem Atmosphärendruck als einem "belüfteten" Zustand, so können den beiden Zuständen die binären Digitalwerte 0 und 1 zugeordnet werden, so daß Ein-Aus-Wellenformen verarbeitet werden können. Eine Schwierigkeit besteht jedoch in der Amplitudenbeeinträchtigung solcher Signale nach der Verarbeitung in bestimmten logischen Schritten. Zur Vermeidung von komplexen Verstärkern und zur Gewährleistung von Anlagen mit praktisch unbegrenzter Komplexität der zttsammengeschalteten Fluidicelemente unter Anwendung einer einzigen Druckquelle würden daher logische oder Fluidicelemente mit der Fähigkeit, Signale mit verschlechterter Amplitude oder Wellenform festzustellen und neu zu formen, wesentlich zur Leistungsfähigkeit des Logiksystems beitragen.

Bei der Kopplung verschiedener logischer oder Fluidicelemente ist es außerdem vorteilhaft, verschiedene Funktionen zeitlich genau auf eine bestimmte Systemzeit oder Wellenformamplitude abzustimmen· Dies kann zyklisch zu verschiedenen, durch eine Oszillator- oder Schwingvorrichtung bestimmten Zeitpunkten des Systems geschehen oder aber durch genaue Zeitsteuerung des Anfangs und des Endes der verschiedenen Arbeitsgänge des Systems erfolgen. In beiden Fällen ist es unvorteilhaftj die verschiedenen Anstieg- und Abfallzeitpunkte der Signalwellenformen in einem System mit einer annehmbaren Komplexität dem Zufall zu überlassen. Die Einführung von Zeitverzögerungen zur Gewährleistung des richtigen Systemzustands in Abhängigkeit von Signalen ist zeitweilig notwendig, um Zufallsfehler infolge von Reststörungsbedingungen oder infolge von ungewöhnlichen Signalkombinationen zu vermeiden» die in komplexen logischen Systemen auftreten können»

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Aus diesem Grund ist es offensichtlich wünschenswert, Techniken einzuführen, durch welche die Signalwellenform gesteuert werden kann, und zwar vorzugsweise in den gleichen logischen oder Fluidicelementen, die auch für andere logische Funktionen im System herangezogen werden.

Der Erfindung liegt daher allgemein die Aufgabe zugrunde, für digitale Fludicsysteme geeignete Wellenformtechniken und insbesondere ein logisches Fluidicelement mit flexibler Membran zu schaffen, welches Signale mit einer vorbestimmten Wellenform liefert.

Die Erfindung bezweckt dabei auch eine Zeitsteuerung sowohl an der Vorder- als auch an der Hinterflanke von digitalen Strömungsmittelsignalen.

Dabei sollen Wellenformen erzeugt werden, die eine Kopplung zwischen digitalen Fluidicelementen in einem System ermöglichen, das mit digitalen Signalwellenformen vorbestimmter Amplitude, Form und Zeitcharakteristik arbeitet, so daß nicht planmäßige logische Vorgänge vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei einem logischen Fluidicelement zur Verarbeitung von digitalen Ein/Aus-Strömungsmittelsignalwellen(formen) zur Hervorbringung einer Änderung der Signalwellenform erfindungsgemäß gelöst durch eine undurchlässige, dünne, flexible, gespannte Membran, die an ihrem Außenumfang zwischen zwei Gliedern eingespannt und in Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen den an ihren beiden Seiten anliegenden Strömungsmittelsignalen in eine ausgelenkte Stellung verlagerbar ist, durch zwei Kammern zur Aufnahme der betreffenden Strömungsmittelsignale, so daß diese zumindest einen Abschnitt der Membran an der betreffenden Seite beaufschlagen, und zur Abstützung der Membran im ausgelenkten Zustand in Abhängigkeit von den Strömungs-

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mitte!drücken in den beiden Kammern, und durch einen Signalströmungsweg mit einem in die erste der beiden Kammern führenden Auslaß, um den herum eine Membran-Anlageeinrichtung zum Abfangen der ausgelenkten Membran mit einer Kontakt- oder Anlagefläche angeordnet ist, wobei diese Anlagefläche so geformt ist, daß die bei der Auslenkung gekrümmte Fläche der Membran entsprechend dem Druckunterschied in den beiden Kammern modifiziert und durch diese modifizierte Krümmungsfläche der Strom des Strömungsmittels durch den Signalzulaß gesteuert wird«,

Es hat sich gezeigt, daß die Strömungsmittel-Strömungspfade eines digitalen Fluidicelements mit flexibler Membran durch einfache, aber wirkungsvolle konstruktive Merkmale abgewandelt werden können, um seine Betriebseigenschaften und sein Signalwelenformansprechverhalten zu steuern.» Die Erfindung sieht daher die Anordnung einer profilierten Sitz- oder Anlagefläche mit kontrollierter Konfiguration für die Anlage der flexiblen Membran vor, so daß eine kontrollierte Strömung des Strömungsmittels durch das Fluidicelement hervorgebracht und eine Änderung der Signalwellenform oder -amplitude bewirkt und gleichzeitig der Zeitpunkt gesteuert wird, an welchem ¥order- und Hinterflanke der Signale gebildet werden»

Es hat sich herausgestellt, daß die Ansprechempfindlichkeit der Membran bei der· Steuerung oder Torsteuerung der Strömungswege bei den verschiedenen Drücken nicht ausschließlich von den Differential-Strömungsmittelbeaufschlagungsflachen zu beiden Seiten der Membran abhängt, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art allgemein angenommen wurde, sondern in kritischem Maße von der Kontaktflächenkonstruktion abhängig ist, mit welcher die Membran bei der Strömungsmittelzwischenschicht in der Strömungs-

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mittelkammer eines logischen Elements auf einer der Seiten der Membran in Berührung gelangt. Die Kontaktfläche kann daher glatt, rauh oder durchlässig sein und verschiedene Anlageflächenformen besitzen, um unterschiedliche Signalansprech-Charakteristika zu gewährleisten.

Durch Verbindung der Strömungsmittelsignalwege in einem System oder Netzwerk über verschiedene Anlageflächenkonfigurationen und Strömungsmittelströmungswege durch die logischen Fluidicelemente können somit verschiedene Arten von Signalwellenformänderungen erzielt werden, um die Kopplungs-, Zeitsteuerungs- oder Signalrückgangprobleme zu lösen. Dies ermöglicht zudem die Durchführung verschiedener funktioneller Vorgänge mit vereinfachten und wirksamen Schaltkreiskonfigurationen.

Durch Anwendung der verschiedenen Ansprechempfindlichkeiten auf Druckwellenformwerte kann sowohl eine Schwellenwertfeststellung als auch ein Rechteckigmachen oder eine scharfe Ausbildung der Vorder- und Hinterflanken der Wellenform erreicht werden. Die durch die verschiedenen Ansprechempfindlichkeitswerte gewährleisteten vorzugsweise Schalteigenschaften ermöglichen weiterhin die Ausbildung von Ausführungsformen zum Mischen oder Modulieren von Wellenformen. Durch Anpassung der Schwellenwert-Empfindlichkeitseigenschaften können Signale oder Strömungsmittelpfade getrennt oder umgekehrt werden. Außerdem sieht die Erfindung Konfigurationen zur Verkürzung oder Verlängerung von digitalen Wellenimpulsen und zur Gewährleistung von Änderungen der Wellenform, wie Sägezahnwellen oder -schwingungen, vor<> Diese zuletzt genannten Konfigurationen werden durch passive Verengungen oder Erweiterungen der Strömungsmittelbahnen zur Gewährleistung von Widerstandswirkungen oder kapazitiven Wirkungen besonders verbessert oder vereinfacht.

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Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig, 1 einen Schnitt durch ein im wesentlichen zylindrisches logisches bzw. Fluidicelement gemäß der Erfindung mit einem Membran-Anlageflächenprofil zur Steuerung der Signalströmungsmittelbahnen in vorbestimmter Weise,

Fig. 2 bis 4 Teilschnittansichten abgewandelter Ausführungsformen der Erfindung zur Erzielung verschiedener Signalwellenform-Änderungseigenschaften, wobei die Fig. 4a und 4b eine Schnittseitenansicht bzw. eine Aufsicht auf ein Fluidicelement gemäß einer speziellen Ausführungsform zeigen,

Fig. 5a bis 5f graphische Darstellungen von Wellenformen zur Verdeutlichung der Eingang/Ausgang-Änderungseigenschaf ten der Elemente gemäß den Fig. 1 bis 4, wie dies durch die neben diesen Darstellungen befindlichen Skizzen angedeutet ist,

Fig. 6 und 7 Schaltbilder zur Veranschaulichung der Betriebseigenschaften der Ausführungsform gemäß Fig. 2, '

Fig₀ 8 eine schematische Darstellung eines Schaltkreises zur Lieferung einer Reehteckausgangswellenform,

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Schaltkreises zur Gewährleistung erhöhter Sehalt-Ansprecherapfindlichkeit bei einem vorbestimmten Schwellenwertdruck ₉

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Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Schaltkreises, der einen bevorzugten stabilen Betriebszustand gewährleistet,

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Schaltkreises, der gewünschtenfalls eine Sägezahnwelle in einem zyklischen oder periodischen Schwingungsschema liefert,

Fig. 12 und 13 schematische Darstellungen von Schaltkreisen zur Gewährleistung eines verzögerten Ansprechens auf eine Eingangssignal-Wellenform,

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Integratorkreises zur Verlängerung der Dauer einer Eingangssignal^Wellenform und

Fig. 15 und 16 Schaltbilder von Differenzierkreisen zur Verkürzung der Dauer einer Eingangssignal-Wellenform,

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des logischen oder Fluidicelements ist eine dünne, undurchlässige, flexible Membran 20 aus einer Lage aus Gummi oder einem •anderen elastomeren Material an ihrem Außenumfang mit Hilfe von nicht dargestellten Befestigungselementen straff zwischen zwei Gehäuseteilen 21, 22 eingespannt, so daß zwei Kammern 23, 24 für die Aufnahme der die gegenüberliegenden Seiten der Membran beaufschlagenden Strömungsmittel-Strömungs- und Drucksignale gebildet werden«,

Jede Kammer 23, 24 ist mit Zugangskanälen zum Zu- und Ableiten von Strömungsmittel, wie Luft versehene Diese Kanäle können, wie der Zugangskanal 25 zur Kammer 24, entweder in der Mitte der im wesentlichen kreisförmigen Membran 20 ange-

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ordnet oder - wie der Zugangskanal 26 zur Kammer 23 - seitlicht so versetzt sein, daß der Durchgang durch die ausgelenkte Membran 20 nicht gesteuert wird,, Jede Kammer kann mit einem oder mehreren derartigen Zugangskanälen zur Steuerung der erforderlichen Strömungsmittelwege für die verschiedenen logischen Funktionen versehen sein«

Wenn in den Kammern 23 und 24 ein Druckunterschied auftritt, wird die Membran 20 praktisch kugelsegmentförmig ausgelenkt und in Berührung mit einer Kontakt- oder Anlagefläche an der Gehäusewand in der Nähe des Mittelpunkts der Membran gedrängt. Die Membran 20 kann somit unter dem Einfluß eines in der Kammer 23 herrschenden größeren Strömungsmitteldrucks so ausgelenkt werden, daß sie den Zugangskanal 25 schließt. Wenn sie jedoch, wie in gestrichelten Linien eingezeichnet, durch einen größeren Druck in der Kammer 24 ausgelenkt wird, kommt sie nicht mit dem versetzt angeordneten Zugangskanal 26 in Berührung und steuert somit auch nicht die Strömung des Strömungsmittels durch diesen Zugangskanals sondern verschließt lediglich den zentral angeordneten Zugangskanal 28.

Ein Signalzulaß 28 mit diesen umgebenden^ nach oben ragenden Lippen ist so angeordnet ₉ daß er die Membran in der gestrichelt ©ingezeichneten Stellung abfängt« Die Lippenanordnung 27 erstreckt sich dabei entsprechend den Abmessungen der Kammer so weit in die erste Kammer 23 hinein, daß sie, wie bei 29 angedeutet₉ eine Modifizierung der ausgelenkten, kugelsegmentförmigen Fläche der Membran bewirkt, welche der Membran anderenfalls infolge des Druckunterschieds in den beiden Kammern verliehen werden würde. Im Mittelbereich 29 wird somit die Membranfläche durch die Lippenanordnung zu beiden Seiten derselben so eingedrückt, daß sich die Membran um die Lippenfläche herumlegt und den Signalzulaß 28 unter Verhinderung eines Strömungsmittelstroms

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durch ihn abdichtet. Die Lippen sind glatt ausgebildet und können einen materialeinheitlichen Teil des aus Metall oder Kunststoff bestehenden Gehäuseteils 21 bilden.

Im Betrieb kann das Element gemäß Fig. 1 als Verstärkerventil bzw. Torelement betrachtet werden, wenn es in Verbindung mit einem dynamischen, auf einen negativen Wert abfallenden Wellenformübergang als Ausgangssignal benutzt wird. Somit kann ein über den Zulaß 25 in die Blindkammer 24 eingeleitetes Strömungsmitteldrucksignal dazu benutzt werden, den Ventilsitz bzw. die Anlagefläche um die Lippen 27 herum geschlossen zu halten, weil die Membran 20 in der Kammer eine größere Druckbeaufschlagungsfläche besitzt als im Zulaß 28, und zwar selbst dann, wenn der Strömungsmitteldruck am Zulaß 28 höher ist als derjenige in der Kammer 24. In diesem Schließzustand kann das Strömungsmittel nicht über die Kammer 23 vom Signalzulaß 28 durch den Auslaß 26 herausströmen. Im Betrieb ermöglicht die Lippenanordnung 27 ein schnelles Umschalten aus dem Schließzustand in den Offenzustand, wenn sich die Membran vom Lippensitz 27 abhebt. Durch Anwendung eines negativen Übergangs eines Steuersignals am Zulaß 25 als Signalquelle kann mit einer kleinen Änderung des Signaldrucks von z.B. 1,41 kg/cm ein wesentlich höherer

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Druckstrom von z.B. 5,62 kg/cm durch den Zulaß 28 gesteuert werden, so daß das Element als Verstärker wirkt.

Erfindungsgemäß hat es sich herausgestellt, daß die Form der die ausgelenkte Membran auffangenden Anlageanordnung des Signalzulasses kritisch ist und die Betriebseigenschaften des Fluidicelements wesentlich beeinflußt. Für Umschaltbzw. Torsteuerungszwecke gewährleistet das Fluidicelement gemäß Fig. 1 wegen der lippenförmigen Anlagefläche des Signalzulasses 28 somit eine erhöhte Ansprechempfindlichkeit₀

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Die Betriebseigenschaften dieser Konstruktion sind bei vorgegebenen Abmessungen und vorgegebener Schaltkreisanordnung durch die Eingang/Ausgang-Wellenformdiagramme gemäß den Fig. 5a und 5b dargestellt. Dabei stellt die Steuerwellenform gemäß Fig. 5a die Eingangssignal-Druckwellenform 30 zur Kammer 24 über den Zulaß 25 dar. Im Betrieb des Fluidicelements umfaßt ein typischer Satz von Druckwerten beispielsweise einen Druck von 5»62 kg/cm sowie irgendeinen niedrigeren, sich Null annähernden Wert;, welche z.B. die logischen Binärzustände "1" und "0" darstellen. Die Wellenform

30 veranschaulicht einen Druckabfall von 5»62 kg/cm auf Null sowie einen Anstieg auf den gleichen Druckwert innerhalb der Kammer 24 während eines Zyklus, der beispielsweise einen Bruchteil einer Sekunde dauern kann.

Die Wellenform 31 gemäß Fig. 5b veranschaulicht einen Signaldruck am Speisesignalzulaß 28, wenn an letzterem ein kontinuierlicher Speisedruck von 5»62 kg/cm über einen gedrosselten Strömungspfad mit einem Widerstandselement anliegt, während der versetzt angeordnete Zulaß 26 zur Außenluft hin entlüftet ist» Je nach der Flexibilität der Membran, der Scharfkantigkeit der Lippen, ihrer Eindringtiefe in die Membran und dem Durchmesser des Signalzulasses 28 kann der Strömungspfad in den Signalzulaß 28 an verschiedenen vorbestimmten Druckpunkten längs der abfallenden Vorderflanke der Wellenform 30 unverschlossen bzw_o geöffnet sein. Wie an-

gedeutet, ist ein typischer Druck ein solcher von 1,41 kg/cm , so daß das Element bei der Steuerung einer Signalquelle von 5,62 kg/cm ein Verstärkungsverhältnis von 4s1 gewährleistet. Dies wird typischerweise bei einer Lippenhöhe von 1,3 ram und einem Kammer-Außendurchmesser von 4,8 mm (3/16 Zoll) erreicht. Der Durchmesser des Signalzulasses kann 12,7 mm betragen, und die Membran kann aus Gummi mit einer Dicke von 0,38 mm bestehen« Wichtig ist, daß die Lippenober-=

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fläche zur Herabsetzung von Reibung glatt ist, so daß sich die Membran beim Verschließen des Zulasses um die Lippen herumlegt und sich von ihnen zu trennen vermag, ohne hängenzubleiben.

Bei einem in der Kammer 24 herrschenden Druck von 1,41 kg/cm wird die Membran somit bei 29 so fest um die L$pe herumgelegt, daß sie den Strömungsmittelstrom von der 5,62 kg/cm -Druckquelle in die Kammer 23 unterbricht, wie dies durch die Übergangsvorderflanke der Wellenform 31 angedeutet ist₀ Ersichtlicherweise geht die Vorderflanke der Ansprechwellenform 31 schnell auf den niedrigen Druckzustand über, so daß sie ein sehr schnelles, dynamisches Betriebs-Ausgangssignal liefert. Die Form der Hinterflanke folgt ebenfalls praktisch dem Eingangssignalverlauf vom niedrigen auf den hohen Druck, so daß sie bei gewissen Arten von Wellenformvorrichtungen anwendbar ist.

Infolge der verbesserten Schalt-Ansprechempfindlichkeit kann dieses Fluidicelement somit sogar dann arbeiten, wenn sich die Signalamplituden verschlechtern oder im Schaltkreis oder bei den Lastvorgängen verlorengehen, wobei die Ausgangswellenform 31 einen Übergang über nahezu den vollen

Speisedruckbereich von 5,62 kg/cm gewährleistet, wenn das

•Schließsignal z.B. auf einen sich dem Wert von 1,41 kg/cm annähernden Pegel abfällt. Dieses Element arbeitet somit als eine das Signal wieder formende Vorrichtung. Diese durch die beschriebene Form der Membrananlagefläche gewährleisteten Betriebseigenschaften können auch z.B. in einem Schwellenwertfeststellvorgang, einem Zeitsteuervorgang und einem Wellenformungs- bzw. Schärfungsvorgang ausgenutzt werden. Ersichtlicherweise liegt der Umschaltschwellenwert bei 1,41 kg/cm , so daß nur Strömungsmittelsignale unterhalb dieses Druckwerts zu einem Umschaltsignalübergang an der Vorder-

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flanke der Wellenform 31 führen. Die einzelnen Fluidicele» mente können durch Änderungen der Kontur der Lippenfläche und anderer Druckraumabmessungen an entsprechende Schwellenwertpegel angepaßt werden.

Falls die Vorderflanke der Eingangswellenform 30 eine lineare Schräg- oder Sägezahnwelle ist, kann eine Zeitspanne zwischen dem Einsetzen des Übergangs und dem Umschalten der Wellenform 31 festgestellt werden, so daß eine Zeitunterscheidungsfunktion gewährleistet und die Vorderflankenzeit der Ausgangswellenform 31 genau bestimmt werden kann. Wenn die Vorderflanke der Wellenform 30 lediglich Verschlechterung eines Umschaltübergangs infolge von Lecks, WiderstandsVerlusten oder kapazitiven Verlusten des Strömungskreises zeigt, kann das Element als Digitalsignal-Neuformer bzw. -Schärfer wirken, um für die folgenden Funktionen des logischen Schaltkreises eine besser definierte Vorderflanke der Welle 31 zu liefern.

Die vorstehend beschriebene Arbeitsweise mit lippenförmiger Membrananlagefläche 29 läßt sich einer flachen Fläche am Zulaß 25 zur Kammer 24 oder der -sockelartigen Plattform 38 gemäß Fig» 3 gegenüberstellen, die so ausgebildet ist, daß eine unterschiedliche Betriebscharakteristik des Signalzulasses 28 ^s gewährleistet wird,, Diese Vorrichtung läßt sich als Folgeglied oder als Element mit einer Eingang/Ausgang-Charakteristik von 1g1 bezeichnen, wie dies durch die Wellenformen 30¹ und 31^! in Fig. 5c bzw. 5ddargestellt ist. Der Sockel 33 ist dabei so groß ausgebildet, daß er die Membran 20 abfängt und sie um einen praktisch zylindrischen, zentral angeordneten Einlaß 28» herum flachlegt, über welchen das Strömungsmittel einströmt und ein Strömungsmittelkissen bildet, das hierbei zum Verschließen des Zulasses durch die flache Membranfläche zurückgedrückt werden misß«, Im Falle

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einer Eingangswelle 30' hätte die entsprechende Ausgangswelle 31^! praktisch die gleiche Form. Infolge dieser Konstruktion erhalten somit die Fluidicelemente die Fähigkeit, den Strömungsmittelstrom teilweise zu blockieren und eine praktisch lineare Steuerung eines Ausgangssignals durch ein Eingangssignal hervorzubringen, anstatt eine plötzliche Abdicht- bzw. Torsteuerungswirkung zu erzeugen, speziell dann, wenn vorzugsweise die Vorderflanke bzw. der dynamische negative Übergang vom Quellendruck von 5»62 kg/cm auf einen niedrigeren, nahe dem Atmosphärendruck liegenden Druck ausgenutzt werden soll. Die vollständige Absperrung des Strömungsmittelstroms erfolgt dann, wenn sowohl in der Kammer 24 als auch im Zulaß 28« praktisch der gleiche Umschaltdruck herrscht. Wenn der Zulaß 28' durch den Quellendruck verschlossen worden ist, kann er infolge der geringfügig unterschiedlichen Druckbeaufschlagungsflächen auf beiden Seiten der Membran auf herkömmliche Weise durch ein gleichgroßes Drucksignal in der Kammer 24 geschlossen gehalten werden. Der in der Kammer 24 herrschende Strömungsmitteldruck beaufschlagt nämlich die gesamte Membranoberfläche, während an der gegenüberliegenden Seite im Schließzustand der Membran nur derjenige Teil ihrer Oberfläche vom Strömungsmitteldruck beaufschlagt wird, welcher tatsächlich um die flache Oberfläche der Öffnung des Signalzulasses 28' herum flachgedrückt ist.

Es ist zu beachten, daß diese Arbeitsweise darauf zurückzuführen ist, daß ein Blockierendes Strömungsmittelstroms über eine flache Beaufschlagungsfläche hinweg schwierig ist, die dann gebildet wird, wenn die kugelsegmentförmige Fläche der ausgelenkten Membran bei dieser Membrananlageflächenkonstruktion auf der Oberfläche um die Auslaßöffnung des Zulasses 28 herum flachgedrückt wird. Zum Verschließen des Signalzulasses muß daher die in der Kammer 24 auf die Membran wirkende Kraft so groß sein, daß eine flachjverformte Membran-

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fläche durch ein Strömungsmittelkissen hindurch und in Abdichtberührung mit der Oberseite des Sockels 33 oder der äquivalenten flachen Oberfläche des Zulasses 25 in der Kammer 24 gedrängt wird. Die flache Anlagefläche muß in Radialrichtung glatt sein, um ein Verschließen des Signalzulasses zu ermöglichen, kann jedoch beispielsweise auch Ringnuten enthalten. Wenn die Membran bei dieser Ausführungsform durch Verringerung oder Erhöhung des Steuerdrucks freigegeben bzw. um den Zulaß 28» herum geschlossen wird, wie dies durch die Vorderflanke bzw«, die Hinterflanke der Wellenform 31^! angedeutet ist, wird eine praktisch lineare Wirkung anstelle eines scharfen Umschaltübergangs erzielt.

Bei der weiteren, als Schalter bezeichneten Ausführungsform gemäß den Fig. 3 oder 4 ist eine durchlässige bzw. undichte Membran-Anlagefläche vorgesehen. Das Element gemäß Fig. 3 weist einen praktisch konisch vertieften Signalauslaß 35. auf, der somit eine größere Dichtfläche bildet, in welche die Membran hineingedrückt werden muß, bevor Sie um die Ränder der Vertiefung herum eine Abdichtung herstellt. Die konische Innenfläche 35 ist durch feine Rillen solcher Abmessungen aufgerauht, daß die Membran 20 Strömungsmittel durchläßt und ihre Anlage an die konische Fläche zum Blockieren des Strömungsmittelstroms durch den Durchlaß verhindert wird, bis praktisch der volle Druckwert (z.B. 5?62 kg/cm ) erreicht ist, und die Membran eine Abdichtung an den Kanten der Vertiefung herstellt. Größe und Form des Auslasses sowie die Abmessungen der Rillen bzw. Oberflächenaufrauhung tragen zu den modifizierten Leistungseigenschaften dieser Ausführungsform des logischen Wellenformelements bei«.

"Die Fig. 4a und 4b zeigen in Seitenansicht bzw_o in Aufsicht die Form der bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die auf die gleiche Weise arbeitet^ -vorgesehenen Lecknuten 35^s. Die Membran läßt dabei Strömungsmittel durch* bis sie sich

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z.B. in der Position 34 an den Sockel bzw. die Bodenplatte anlegt.

Wie aus den Wellenformen von Fig. 5e und Fig. 5f ersichtlich ist, bewirkt dieses Fluidicelement ein schnelles Umschalten sowohl an Vorder- als auch an Hinterflanke, so daß aus den abfallenden Flanken der Eingangswellenform 38 eine praktisch rechteckige Ausgangswelle 37 gebildet wird. Der Umschaltpunkt kann mittels der Abmessungen der Rillen sowie der Oberfläche gewählt werden, und er entspricht bei gewissen Betriebsfunktionen praktisch dem vollen Druck des Systems, wie dies bei 4,22 kg/cm (60 psi) angegeben ist. Diese Ausführungsform eignet sich speziell zur Erzielung einer schärferen, schnellen Umschalt-Vorder- bzw. -Hinterflanke am Ein-

gangssignalwellen.ende bei einem Übergang von 5,62 kg/cm auf Null. Bei logischen Systemen, die mit Signalen höheren Drucks arbeiten und auf negative Übergänge ansprechen, welche z.B. durch Entlüftung einer Druckquelle zur Atmosphärenluft hervorgerufen werden, gewährleistet somit die als durchlässig bzw. undicht zu bezeichnende Anlageflächenanordnung bzw. -Profil ein sehr schnelles Ansprechen auf kleine Änderungen des Signaldrucks in Abwärtsrichtung, so daß ein ansprechempfindliches und schnell umschaltendes Fluidicelement gebildet wird. An der Hinterflanke der Wellenform 38 ist angedeutet, daß ein Schwellenwert besteht, an welchem der Sig-

nalpegel, wie vorher angegeben, auf über etwa 2,11 kg/cm ansteigen muß, bevor eine Abdichtung erfolgt. Diese Abdichtung ist erst dann vollständig, wenn praktisch der volle Quellendruck erreicht ist.

Bezüglich der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist darauf hinzuweisen, daß mit der Erfindung eine neuartige Arbeitsweise für digitale logische bzw. Fluidicelemente mit flexibler Membran geschaffen wird, da hierbei die Betriebs-

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und Umschalteigenschaften von der Form und den konstruktiven Eigenschaften einer Membrananlagefläche bzw. »anordnung um einen Signalkanal bzw. Zulaß herum abhängen und nicht nur vom Unterschied der Membranoberflächen abhängig sind, die vom Strömungsmittelsignalstrom zu beiden Seiten der Membran beaufschlagt werden, wie er bei den bekannten Vorrichtungen ausgenutzt wird, wenn sich die Membran an einen Auslaß anlegt. Durch diese Änderung der Arbeitsweise wird mithin ein Element geschaffen, das in einem durch Strömungsmittelsignale gesteuerten System oder Netz für die Umwandlung von Strömungsmitteleingangssignalwellen in Strömungsmittelausgangssignalwellen unterschiedlicher Form benutzt werden kann.

Ein den drei Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 4 gemeinsames Merkmal besteht in der Anordnung eines Strömungsmittelsteuersitzes für die Membran mit vergrößerter Anlagefläche im Vergleich zu den bekannten Verfahren und Vorrichtungen, bei denen sich die Membran an eine enge Strömungsmittelleitung bzw_a einen engen Strömungsmittelzulaß anlegt, und die sich bezüglich der Betriebseigenschaften lediglich auf die unterschiedlichen, öh_a verschieden großen Membransteuerflächen stützen«, Die Betriebsart der Feststellung von auf negative Werte übergehenden ₉ dynamischen Strömungsmitteldruckübergängen ist auch für die Gewährleistung kurzer Umschaltzeiten und bezüglich des Ansprechverhaltens auf verschiedene Wellenformen von Wichtigkeit,, Die erfindungsgemäßan Ausführungsformen können daher vorteilhaft zur Steuerung von Strömungsmittelströmungswegen auf mehrfache Weise, mit größerer Ansprechempfindlichkeit und mit schnellerem Umschalten benutzt werden, und zwar auch im Fall von größeren Strömungsleitungen und -zulassen durch die Kammern des Fluidicelements. Im Hinblick auf diese gemeinsamen Merkmale ist bezüglich der Ausführungsform gemäß Figo 1 zu sagen, daß die lippenartige Konstruktion eine vergrößerte Sitz- bzw»

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Anlagefläche bietet, bei welcher sich die Membran um die dünnen, glatten, erhabenen Lippen herumlegen muß. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 breitet sich der Strömungsmittelstrom in den Zulaß aus und bildet somit ein Kissen auf einer flachen Oberfläche innerhalb der Kammer, so daß die Membran unter einem hohen Abdichtdruck gegen das eine vergrößerte Fläche besitzende Strömungsmittelkissen flachgedrückt werden muß, um den Strömungsmittelstrom in die Kammer zu unterbrechen. Bei den Ausführüngsformen gemäß den Fig. 3 und 4 ist ein durchlässiger bzw. undichter Sitz von konischer oder sockelartiger Form vorgesehen, wobei der Dichtungsdruck infolge der angerauhten Oberfläche auf einem hohen Wert gehalten wird.

Das logische bzw. Fluidicelement 40 gemäß Fig. 6 ist schematisch mit einem eine Lippe aufweisenden Sockel 33 dargestellt. Diese Darstellung dient zur Veranschaulichung der vorher in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Verstärkercharakteristik. Im Schaltbild gemäß Fig. 6 und - soweit möglich - in der folgenden Beschreibung werden daher die gleichen Bezugsziffern wie vorher verwendet.

An eine Eingangsleitung 25 wird durch einen Eingangskreis 42, der einen Teil eines logischen Systems zur Erzeugung von torgesteuerten Strömungsmittelströmungsimpulsen, welche digitale Ein-Aus-Signale darstellen, bildet, eine logische Druckströmungsmittel-Eingangssignalwellenform 41 geliefert. Das durch einen Entlüftungsstrom über eine Drossel 49 erzeugte Ausgangssignal ist dagegen umgekehrt und steht an einem Ausgangskreis 44 zur Verwendung bei weiteren logischen bzw. Wellenformkreisen zur Verfügung.

Die Ausgangswellenform wird von einem Anschluß mit einer

konstanten Druckströmungsmittelquele mit 5,62 kg/cm erhs ten, welche über dem versetzt angeordneten Zulaß 26 im

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Nutzkreis bzw. in der Ausgangseinrichtung 44 Strömungsmittel durch die erste Kammer 23 strömen läßt. Wenn in der zweiten Kammer 24 ein Null entsprechender Druck herrscht, wird der Strömungsmittelstrom von der Druckquelle 45 zu den Ausgangskreisen 44 durch die Membran 20 nicht behindert, und dieser Druck besitzt infolge der Strömung über die Drossel 39 einen wesentlich über dem Atmosphärendruck liegenden Wert. Wenn der Druck in der Kammer 24 allmählich ansteigt, wird die Membran 20 mit allmählich zunehmender Kraft gegen die Auslaßfläche des Signalzulasses 28 angedrückt, so daß der Druck des über die Ausgangskreise 44 strömenden Strömungsmittels abnimmt, bis der Zulaß schließlich bei einem Eingangswellen-

druck nahe dem maximalen Grenzwert von 5,62 kg/cm der Druckströmungsmittelquelle gesperrt wird. Durch Anwendung eines bekannten Quellendrucks und eines Atmosphären- bzw. Belüftungs-Bezugswerts (Null) lassen sich für den Betrieb bei logischen Netzen ohne weiteres zwei binäre, digitale Grenzwerte auf einem höheren und einem niedrigeren Pegel feststellen. Wie erwähnt, ist es allgemein wünschenswert, die negativen Übergangssignale vom hohen auf den niedrigen Druckzustand zu benutzen«, Es ist somit ersichtlich, daß bei dieser Ausführungsform das positive Vorzeichen der Vorderflanke des Signalübergangs umgekehrt wird, wenn eine logische "Nein"-Funktion gewünscht wird. Sowohl an der Vorderais auch an der Hinterflanke der Ausgangswellenform 43 folgt deren Form praktisch der Eingangswellenform 41 in Form von Druckänderungen in der Kammer 24. Falls daher die gesamte Wellenform von Interesse ist, wird eine umgekehrte Wellenform praktisch im Form=· und Zeitverhältnis von 111 geboten. Es ist zu beachten, daß das Fluidicelement 40 auch zur Trennung der Eingangssignalkreise 42 von den Ausgangssignalkreisen 44 mittels der undurchlässigen Membran 20 dient, so daß z„B_s die Nutzvorrichtung 44 unmittelbar durch die Strömungsmittelleistung von der Quelle 45 betätigt werden kann? ohne daß mit

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Ausnahme kleiner, bei der Bewegung der Membran 20 auftretender Schaltkreisverluste Strömungsmittelströmung oder -leistung von der Signalquelle 42 erforderlich wäre. Diese Vorrichtung arbeitet mithin ähnlich wie ein Vakuumröhrenverstärker zur Steuerung der Leistung von einer Speisequelle 45 zu einer Last 44 mit einem Eingangssignal mit variierender Druckamplitude, das gegenüber den Lastkreisen 44 getrennt ist. Ebenso braucht auch das Eingangssteuersignal keine nennenswerte Leistung zu besitzen, da die Steuerung ohne wesentliche Strömungsmittelströmungsverluste erfolgen kann. Die Verwendung einer Blindkammer 24, d.h. einer solchen ohne zweiten Strömungsmittelauslaß, ist nicht erforderlich, doch wird hierdurch das Element vereinfacht, und Steuersignalverluste werden durch die Zurückhaltung des Strömungsmittels in den Eingangskreisen 42 vermindert.

Bei dem logischen Schaltkreis 48 gemäß Fig. 7 kann eine lineare Wellenformsteuerung ohne Signalumkehrung durch eine unterschiedliche Schaltkreiskonfiguration erreicht werden, wobei eine praktisch identische Ausgangswellenform 49 erhalten wird. In Fig. 7 sind der Sockel 33^! und die Speisequelle 45 schematißch angedeutet. Der Sockel ist dabei von der flachen Form, wie er in Verbindung mit den Fig. 2, 5b und 5c beschrieben wurde. Die Speisequelle 45 ist über einen den Strömungskanal drosselnden Widerstand 41 mit einer Ansprecheinrichtung 44 verbunden. Infolge des Widerstands wird nur eine begrenzte maximale Strömungsmitteldurchsatzmenge zu den Nutzkreisen durchgelassen, da der Widerstand 51 einen Druckabfall einführt, doch kann in jedem statischen Strömungszustand der volle Quellendruck an der Ansprecheinrichtung 44 anliegen.

Der Widerstand 51 dient zum Schütze des Drucks der Speisequelle 45 und zur Begrenzung von Druckverlusten über den

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Kanal bzw. die Leitung 26, wenn diese, wie bei 52 angedeutet, zur Außenluft hin entlüftet wird. Bei der Belüftung herrscht somit in der ersten Kammer 23 ein sich dem Wert Null annähernder Druck* wenn die Membran 20 nicht in Dichtungsberührung mit dem Auslaß vom Signalzulaß 28' steht» Dieser Druck herrscht auch an der Ansprecheinrichtung 44. Wenn sich der Druck in der Kammer 24 aufbaut und den Strömungsmittelstrom durch die Kammer 23 drosseltp steigt der Druck an der Ansprecheinrichtung 44, wie durch die Wellen- ' form 49 angedeutet, in Abhängigkeit von der teilweisen Blokkierung des Strömungswegs durch den Signalzulaß 28^f ebenfalls an, bis er nahezu auf Quellendruck liegt, wenn der Strömungsweg vom Zulaß 28" zum Zulaß 26 verschlossen ist. Sodann kann der volle Quellendruck von 5?62 kg/cm an der Ausgangs- bzw. Ansprecheinrichtung 44 anliegen»

Im Schaltbild von Fig„ 8 ist die gerillte Membran-Anlagefläche (vgl. Fig_o 3 und 4) durch den konkaven Sockel 60 angedeutet. Wenn an der Leitung 25 eine Eingangsdruckwelle 61 anliegt, wird der Schließ- bzw«, Umschaltschwellenwert in den dem Druckwert von 5^62 kg/cm entsprechenden Positionen auf der Vorder= und Hinterflanke erreichte, In diesen Positionen erfolgt ein schnelles Umschalten vom Offen- in den Schließzustand, so daß die Ausgangswelle 63 entsprechende, zu diesen Zeitpunkten festgelegte Vorder·=· und Hinterflanken sowie eine quadratisch abgeflachte Oberseite be-

sitzt, welche den Druckwert (5,62 kg/cm ) der Speisequelle 45 nicht übersteigt.

Die Auslaßleitung 26 ist entlüftet, und das Ausgangssignal wird von der Leitung 28" abgenommen. Infolge der Entlüftung 52 bleibt der Druck an der Auslaßleitung somit praktisch auf dem Wert Null, bis der Druck der Eingangssignale 61 den Umschaltschwellenwert des Elements 62 erreicht, von wo aus dann

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ein scharfer Rechteckwellenübergang am Schließsignalzulaß 28" auf den vollen Quellendruck (5,62 kg/cm²) erfolgt, bis die Welle 61 wieder unter den Schließdruck abfällt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist das schematisch eingezeichnete Fluidicelement 68 mit der lippenförmigen Sockelkonstruktion 69 versehen, deren Membran-Anlageflächenprofil der Konfiguration gemäß Fig. 1 entspricht, wobei das Element infolge der Strömungsmittelkreisverbindungen als Schwellenwertdetektor oder Impulshöhenverstärker arbeitet. Die Vorderflanke einer auf 5»62 kg/cm ansteigenden Eingangswelle 70 läßt die Membran 20 bei nahezu dem genannten Druckwert sich in Berührung mit den Lippen 69 und somit in die Schließstellung durchbiegen, wenn ein Strömungsmitteldrucksignal den Steuersignalzulaß 25 durchströmt. Hierdurch wird der Strömungsmittelstrom von der Quelle 45 aus dem entlüfteten Zulaß 26 unterbrochen, so daß an der Auslaßleitung eine Welle 71 mit einem scharfen Vorderflankenübergang von Null auf 5,62 kg/cm an der Hinterflanke oder am negativen Übergang der Eingangswelle erzeugt wird, wobei der Schaltkreis jedoch effektiv eine Umschaltsteuerung mit einem Verstärkungsfaktor von 4:1 gewährleistet. Bei einer Verringerung -

der Signalwelle auf 1,41 kg/cm kann sich daher die Membran 20 vom Sitz 69 abheben und einen Aufschwung der Ausgangswellen-Hinterflanke auf nahezu 5,62 kg/cm steuern. Bei dieser Ausführungsform wird somit eine Verstärkerwirkung erreicht, wobei eine Änderung der Signalwelle mit einer

vorbestimmten Amplitude, etwa von 1,41 kg/cm , in der Schwellenwertbetriebsart festgestellt werden kann.

Eine logische Schaltkreiskonfiguration, die einen vorteilhaften Zustand in einer monostabilen Betriebsart ermöglicht, kann auf die in Fig. 10 dargestellte Weise jnit Lippenprofilen in beiden Kammern 23 und 24 konstruiert werden.

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Eine gemeinsame Speisequelle speist beide Kammern 23, 24 an den außermittigen Positionen 74 bzw. 75 über Widerstände 76 bzw. 77. An den Eingangssignalzulaß 73 zur Kammer 23 ist ein von Hand betätigbarer Entlüftungsschalter 78 angeschlossen, der zum Öffnen des Strömungswegs zu einer Entlüftung 82 und somit zur selektiven Evakuierung der Kammer 23 zur Außenluft hin dient, wie dies beispielsweise durch die Wellenform 79 dargestellt ist. Die Entlüftung kann jedesmal erfolgen, wenn der Strömungsmittelstrom von der Strömungsmittelquelle 45 in der Kammer 23 nicht durch die an der Lippen-Anlagefläche anliegende Membran 20 blockiert wird. Der Widerstand 76 ermöglicht bei dieser Entlüftung einen Druckabfall auf nahezu den Atmosphärendruck, während der Quellendruck auf 5,62 kg/cm gehalten wird.

Anfänglich ist die Strömung durch die Kammer 24 und den Signalzulaß 28 vor der Betätigung des Schalters 78 geschlossen bzw. unterbrochen, und der an der Ausgangsvorrichtung 85 liegende Druck besitzt infolge der Entlüftung 52 den Atmosphärendruck von Null. Nach dem Umschalten zum Schließen der Leitung 73 und Öffnen der Leitung 28 mittels des Ventils 78 wird die Membran durch den Druck der Strömungsmittelquelle 45 nur so lange in diesem Zustand gehalten, wie der Schalter 78 geschlossen ist, so daß die Wellenform 81 ihren höheren Druckzustand wiedergibt» Da bei geschlossenem Schalter 78 die Entlüftung 52 normalerweise offen ist, übersteigt der in der Kammer 23 herrschende Druck den Druck in der Kammer 24, wodurch die Membran die Leitung 28 in einer stabilen Position schließt.

Infolge der Reihenschaltung aus den Widerständen 77 und 83 sowie der Entlüftung 52 kann der Druck der Ausgangswelle an der Ausgangseinrichtung 85 bei geöffnetem Schalter 78 in der

Hochdruckposition (4„22 kg/cm ) etwas reduziert werden, so

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daß die Membran den Zulaß 28 öffnet und Strömungsmittel von der Strömungsmittelquelle 45 zur Ausgangsvorrichtung 85 strömen läßt. Sobald der Schalter freigegeben wird, fällt die Membran wieder in die Schließstellung gegen den Signalzulaß 28 zurück, und die Ausgangsvorrichtung 85 wird auf den Druckwert Null entlüftet.

Sägezahnwellengeneratoren eignen sich als Zeitbasen, und sie können als Oszillatoren eingesetzt werden, die Multivibratoren äquivalent sind. Das Schaltbild gemäß Fig. 11 veranschaulicht, daß dies mit einem einzigen logischen bzw. Fluidicelement und den aktiven Schaltkreisbauteilen in Form eines Widerstands 88 und einer Kapazität 89 erreicht werden kann. Die Kapazität 89 besteht einfach aus/feinem größeren Volumen als die Strömungsmittelströmungsbahnen, so daß sie Druckanstiege und Druckabfälle speichert und verzögert, wenn Übergangsdruckwellen auftreten. Zum Füllen bzw. Aufladen und Entleeren des Volumens ist somit eine endliche exponentielle Zeit erforderlich. Diese Wirkung entspricht derjenigen eines Kondensators in einer elektronischen Schaltung. Dieses Volumen kann durch ein getrenntes Element oder einfach durch einen größeren Zulaß zum Fluidicelement 90 gebildet werden, wobei sich die Kapazität in Abhängigkeit vom Volumen ändert.

Die obere Kammer 23 weist eine Strömungsmitteldruckquelle 92 mit eineni niedrigeren Speisedruck von 1,05 kg/cm auf, und das Fluidicelement 90 ist in der Kammer 24 mit einer Verstärkerlippenanordnung versehen, so daß die Strömungsmitteldruckquelle 45 mit 5,62 kg/cm durch ein Signal von 1,05 kg/cm gesteuert werden kann. Da die Kammer 24, und mithin die Druckquelle 45, bei 26 entlüftet ist, liefert die Druckquelle 92 einen höheren Druck, welcher bestrebt ist, im Entlüftungszustand den Signalzulaß 28 zu schließen. Wenn

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der über dem Kondensator 89 liegende Druck auf den Druck der Strömungsmitteldruckquelle 92 ansteigt oder diesen Druck übersteigt, gibt die Membran die Leitung bzw. den Zulaß 28 frei und entlüftet die Kammer 24 bei 26 zur Einleitung eines neuen Zyklus. Im Betrieb werden Frequenz und Anstiegszeit der Sägezahnwelle durch die RC-Zeitkonstante des Schaltkreises gesteuert. Eine einzelne Sägezahnwelle oder schräge Welle kann erzeugt werden, wenn die Eingangsdruckquellen 92 und 45 während eines entsprechenden Zeitintervalls pulsierend angesteuert bzw. torgesteuert werden.

An eine/Ausgangsleitung 95 wird die Schrägflanke der Sägezahnwelle 45 erzeugt, wenn sich der Kondensator 89 über den Widerstand 88 von der Strömungsmitteldruckquelle 45 her auf einen Druck auflädt, welcher ein Umschalten der Membran 20 zuläßt. Dies geschieht, wenn der Signalzulaß 28 in Abhängigkeit vom Druck der Strömungsmittelquelle 92 durch die Membran verschlossen wird«, Wenn der Druck am Einlaß 28 den Druck der Eingangsdruckquelle 92 übersteigt, bewirkt der Strömungsmittelstrom über die Kammer 24 zur Entlüftung 26 eine schnelle Aufladung des Kondensators, und die Hinterflanke der Sägezahnwelle 94 fällt scharf auf einen Druck von nahezu Null abs, was durch den StrömungsmittelstrOm über den Widerstand 88 zur Entlüftung/hervorgebracht wirdo Wenn der Druck auf diese Weise abfällt, kann die Eingangsdruckquelle 92 somit wiederum ein Verschließen des Signalzulasses 28 hervorrufen und dabei eine neue Anstiegsfunktion (der Wellenform) einleiten.

Wenn bei einem logischen System Signale und Vorgänge sequentiell in einem komplexen logischen Netzwerk durchgeführt werden, ist es schwierig, alle möglichen Fehlerursachen bei Inbetriebnahme und Außerbetriebsetzung vorauszusehen, was auf die Restzuäände, die Anstiegszeiten zur Erzielung eines

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statischen oder Arbeitszustands und andere Störungseinflüsse zurückzuführen ist. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, die Schaltkreis- und Systemkonstruktion einfach dadurch zu vereinfachen, daß der Beginn der Signalverarbeitung nach dem Einschalten eines Systems verzögert wird, bis eine gewisse Zeitspanne zur Stabilisierung der Schaltkreisbedingungen abgelaufen ist. In diesem Fall kann es sich auch als nötig erweisen, die Wellenform zu einem vorbestimmten Zeitpunkt zu unterbrechen. Obgleich bei den Konstruktionen gemäß den Fig. 1 bis 4, wie aus den Wellenform-Diagrammen der Fig. 5a bis 5f hervorgeht, vor dem Umschalten eine Verzögerung auftritt, welche für die Verhinderung eines Ansprechens auf kleine Rauschen- bzw. Störsignale vorteilhaft ist, ist diese Verzögerungswirkung allein nicht lang genug, um das Durchschalten eines logischen Schaltkreises über die restlichen Operationen beispielsweise nach der Außerbetriebsetzung abwarten zu können, so daß die Inbetriebnahme.bzw. das Anfahren stets von einem vorbestimmten Satz logischer Bedingungen aus erfolgt. Eine einfache logische Schaltkreiskonfiguration zur Lieferung eines Signals eine vorbestimmte Zeitspanne nach einem vorgegebenen Vorgang ist in Fig. 12 veranschaulicht.

Bei dieser Ausführungsform kann eine Eingangsimpüls-Steuersignalwelle 100 an der oberen Kammer 23 an ein Verstärkerelement 101 angelegt werden. Eine Ausgangswelle 102 kann durch die Verarbeitung dieser Eingangswelle über eine RC-Reihenschaltung 103, 104 erhalten und an einer Leitung 105 entwickelt werden. An einer Leitung 106 kann ein getrenntes Ausgangssignal durch ein Druckluftsteuerventil 107 und eine entsprechende Ventilschaltanordnung geliefert werden. Hierdurch wird eine Ausgangsbelastung des Kondensators 104 vermieden, welche die Verzögerungszeit beeinträchtigen könnte.

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Im Betrieb wird infolge des Vorhandenseins des Widerstands 103 und der Notwendigkeit für die Aufladung des Kondensators 104 durch die Vorderflanke der Eingangswelle das Schließen des Signalzulasses 28 eingeleitet, wodurch der in der Kammer 24 herrschende Druck unter den Druck in der Kammer 23 abfällt und die Membran 20 umschaltet. Dieser Zustand dauert während der Dauer der Eingangswelle 100 an, so daß die Entlüftung 26 geschlossen gehalten und der Kondensator 104 aufgeladen wird, wie dies durch die Vorderflanke der Welle 102 angedeutet ist. Der Strömungsmittelstrom zur Ausgangsleitung 105 wird somit zu einer Funktion der RC-Zeitkonstante, wobei der Druck zur Betätigung des Druckluftsteuerventils oder des logischen bzw. Fluidicelements erst nach einer vorbestimmten, durch die Vorderflanke der Welle 102 bezeichneten Zeitspanne ausreichend ansteigt. Wenn die Eingangswelle 100 an der Hinterflanke ausläuft, wird der Signalzulaß 28 geöffnet und der Kondensator bzw. die Kapazität 104 in Vorbereitung auf einen neuen Arbeitszyklus bei 26 entlüftet.

Das Absperr- bzw. Druckluftsteuerventil 107 ist schematisch mit einer Feder 108 veranschaulicht, welche die Vorrichtung bzw. das Element in der bevorzugten Position hält, wobei die Strömungsmittelzufuhr 109 bei 113 blockiert ist, so daß kein Strömungsmittel zum Auslaß 106 strömt. Der Auslaß 106 kann im statischen Zustand des Ventils 107 gewünschtenfalls bei 110 entlüftet sein. Wenn der Druck an der Auslaßleitung 105 hoch genug ist, wird die untere (statische) Konfiguration 112 durch die obere Ventilkonfiguration 111 ersetzt. Infolgedessen kann Strömungsmittel von der Druckquelle 109 zur Auslaßleitung 106 strömen* Sobald die Eingangswelle abfällt oder ausklingt, wird der Kondensator bzw. die Kapazität 104 entlüftet, und das Druckluftsteuerventil wird durch die Feder 108 in den bei 112 dargestellten Zustand zurückgeführtj

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so daß getrennt vom Kondensator 104 eine Ausgangswelle mit einer Rechteckwellenform geliefert wird.

In Fig. 13 ist eine Schaltkreiskonfiguration dargestellt, bei welcher einfach der Beginn eines Ausgangsimpulses 120 beim Empfang eines Eingangsimpulses 121 verzögert wird. Das logische bzw. Fluidicelement 122 besteht bei dieser Ausführungsform aus der Linearverstärkerversion mit 1:1-Signal-. steuerungsverhältnis. Ein RC-Glied 123, 124 koppelt das Eingangssignal an die obere Kammer 23 an, um eine Verzögerungszeit einzuführen, bevor der Signalzulaß 28' zum Schließen der Entlüftung 26 und zur Erzeugung der Ausgangswelle 120 durch die Membran 20 verschlossen wird. Ein Widerstand dient zur Aufrechterhaltung des Signaldrucks, wenn die untere Kammer 24 entlüftet wird. Wenn der Eingangssignal-Strömungsmittelstrom über das RC-Zeitkonstantenglied 123, 124 einen ausreichenden Druck erreicht, um die Membran 20 in Schließberührung gegen den Signalzulaß 28· anzudrücken, wird die Vorderflanke der Ausgangswellenform 20 gebildet. Am Ende des Signalimpulses tritt eine ähnliche Verzögerung auf, bis sich der Kondensator bzw. die Kapazität 124 entlädt, um die Entlüftung 26 öffnen zu lassen. In diesem Entladungskreis (vorausgesetzt, daß die Signalquelle getrennt ist und keinen Strömungsmittelstrom vom Kondensator 124 empfängt und die Entladung zur Ausgangseinrichtung erfolgt) ist die Zeitkonstante langer, so daß ein Strömungsmittelstrom über beide Widerstände 124 und 126 erforderlich ist. Diese Ausführungsform des Schaltkreises kann daher benutzt werden, wenn eine Verzögerung auch an der Hinterflanke des Signals erforderlich ist. Infolge der Verwendung eines linearen logischen bzw. Fluidicelements sind die Eingang/-Ausgang-Umschaltwellenformen mit Ausnahme der Modifizierung durch das RC-Wellenformnetz einander angepaßt. Die darge-

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stellten Wellenformen sind im allgemeinen typische Beispiele für mit speziellen Konstruktionsparametern erzielbare Bedingungen, die durch den Fachmann beliebig verändert werden können. Die Größen der Kammern und Leitungen bzw. Zulasse sowie die Verhältnisse der Drücke und Wellenformen können mithin zur Erzielung spezieller Funktionen gewählt werden, die von den dargestellten Faktoren abweichen können.

Wenn die gewünschte Wellenformfunktion in einer Impulsdehnung oder -integration besteht, kann die Schaltkreiskonfiguration gemäß Fig. 14 angewandt werden. Dieser Schaltkreis arbeitet nach Art eines monostabilen Multivibrators, der anhand einer Triggerwelle eine Ausgangswelle mit einer vorbestimmten größeren Dauer erzeugt, nach deren Ausklingen der Schaltkreis automatisch in einen statischen, stabilen Zustand zurückgeführt wird. In diesem Fall kann eine Eingangswelle 117 beispielsweise von einem mechanischen oder manuellen Steuerventil 118 erhalten werden, wenn der Quellendruck in der oberen Kammer eines Flip-Flop-Elements 116, das auf die in der USA-Patentanmeldung Nr, 349 635 beschriebene Weise arbeitet, bei 119 entlüftet wird.

Das Element 116 ist eine bistabile Vorrichtung, das seinen Zustand aufrechterhält, bis eine der Kammern 23 oder 24 einen negativen Druckwellenübergang empfängt, wodurch ein Umschalten der Stellung der Membran 20 hervorgerufen wird. Im stabilen Zustand verschließt mithin die Membran 20 den Zulaß 28, so daß der hohe Druck in der Kammer 23 durch die Widerstände 127 und 126 aufrechterhalten wird, während das Strömungsmittel über den Kondensator bzw. die Kapazität fließt. Hierdurch wird eine Aufladung am Kondensator 125 aufrechterhalten und die Kammer 23 des Elements 130 in ihrem Hochdruckzustand gehalten, in welchem der Auslaß 116 verschlossen isto

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An der Vorderflanke des negativen Übergangs der Welle schaltet die Membran 20 des Flip-Flop-Elements 116 dann zum Schließen des Auslasses 115 um, so daß sich der Kondensator 125 über die Widerstände 126 und 127 entladen kann, wodurch die Entlüftung bei 119 auf einem niedrigen Wert gehalten wird, bis das Ventil 118 an der Hinterflanke der Signalwelle 117 ausgelöst wird. An der Leitung 115 wird daher wegen der Entladung des Kondensators 125 die Welle

129 während einer Zeitspanne erzeugt, die langer ist als diejenige der Eingangswelle 117.

Während dieser Zeitspanne hält das Element 130 den Zulaß 116 geschlossen, so daß die Strömungsmittelquelle kein Strömungsmittel über die Kammern 24 der Elemente 116 und

130 zur Entlüftung bei 131 über den geöffneten Durchgang bzw. Kanal 28 schicken kann. Die Ausgangswelle 133 bleibt mithin hoch, bis das Element 130 an der Hinterflanke der Welle 129 umgeschaltet wird. Wenn der in der oberen Kammer 23 des Elements 130 herrschende Druck infolge der Entladung des Kondensators 125 weit genug abfällt, öffnet die Membran 20 die Entlüftung 131 und beendet dadurch die gedehnte Ausgangswelle 133 durch einen negativen dynamischen Aufschwung in der Kammer 24 des Flip-Flop-Elements 116, wobei die Membran 20 die Leitung bzw. den Zulaß 28 schließt und der Kondensator bzw. die Kapazität 125 wiederum von der Strömungsmitteldruckquelle 132 über die Kammer 23 und den Widerstand 127 her aufgeladen wird. Hierauf kann nach jedesmaliger Aufladung des Kondensators bzw. der Kapazität ein Wiederholungszyklus durchgeführt werden.

Wenn die negativen Übergänge als Signalwellen herangezogen werden, so tritt derjenige der Welle 133 zu einem späteren Zeitpunkt auf als derjenige der Eingangswelle 117» wodurch eine Zeitverzögerungsfunktion gewährleistet wird.

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Wird die Wellenform benutzt, so erstreckt sich die Ausgangswelle 133 über die Eingangswelle 117 hinaus, so daß ein Wellendehnungs- bzw. -integrationsVorgang durchgeführt

Insbesondere dann, wenn manuelle Eingangsimpulse eine unkontrollierbare Länge besitzen und die logischen Systeme durch Impulse einer vorbestimmten, kürzeren Dauer betätigbar sind, kann es· sich auch als wünschenswert erweisen, eine Wellenform zu verkürzen oder zu differenzieren. In Fig. 15 ist eine für diesen Zweck geeignete Schaltkreiskonfiguration dargestellt, die eine logische Verstärkervorrichtung 140 und ein RC-Zeitkonstantenglied 141, 142 verwendet. Die Eingangswelle 144 bewirkt dabei ein Verschließen des Signalzulasses 28 unter Absperrung der Entlüftung 26, wodurch ein Kondensator bzw. eine Kapazität über einen Widerstand 141 aufgeladen wird. Mit Hilfe des als Druckluftsteuerventil 146 dargestellten logischen Schaltkreises wird die Eingangswelle zur Auslaßleitung 147 geführt, bis die Aufladung des Kondensators bzw. der Kapazität 142 einen Schwellenwert auf einer Leitung 148 erreicht, wodurch das Steuerventil 146 betätigt wird, um die Auslaßleitung 147 an der Hinterflanke der Ausgangswelle 145 zu blockieren. Wenn die Eingangswelle 144 an ihrer Vorderflanke ausklingt, wird die Entlüftung 26 zum Entladen des Kondensators bzw. der Kapazität 142 geöffnet, wodurch das Druckluftsteuerventil 146 in den dargestellten statischen Zustand zurückgeführt und der Schaltkreis für einen weiteren Zyklus in Abhängigkeit von einer weiteren Eingangssignalwelle 144 vorbereitet wird.

In Fig. 16 ist eine weitere Ausführungsform eines Differenzierschaltkreises dargestellt, bei dem eine längere Eingangswelle 150, die ZoB₀ von einem von Hand betätigbaren

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Entlüftungsventil 151 über einen Widerstand 153 von einer Druckquelle 45 geliefert wird, zur Lieferung der Ausgangswelle 152 verkürzt wird. Zu Beginn des Betriebs läßt ein Flip-Flop-Glied 155 Strömungsmittel von einer Druckquelle 156, welche die gleiche sein kann wie die Druckquelle 45, über die obere Kammer 23 und den Widerstand 157 zum Linearverstärkerelement 160 durch. Die Entlüftung 161 bleibt jedoch durch das Strömungsmittel von der Druckquelle 45 geschlossen, bis die Eingangswelle 150 einsetzt. Das negative Übergangssignal an der Vorderflanke schaltet das Element 160 zum Öffnen der Entlüftung 161 um, so daß der Kammer 23 des Flip-Flps 155 ein negativ abfallendes Signal zugeführt wird. Dieses Flip-Flop wird daher zum öffnen des Strömungswegs durch die untere Kammer 24 uageschaltet, so daß das Strömungsmittel von der Druckquelle 156 strömt und die Vorderflanke einer Ausgangswelle 152'bildet.

Im Bereitschaftszustand oder statischen Zustand wird der Kondensator bzw. die Kapazität 165 aufgeladen, wenn das Strömungsmittel von der Druckquelle 45 über den Widerstand 164 strömt und am Widerstand 166 entlüftet wird. Beim Anliegen der Eingangswelle mit niedrigerem Druck entlädt sich der Kondensator bzw. die Kapazität 165» da die Strömung des Strömungsmittels zu ihm bzw. ihr unterbrochen ist und beide Enden entlüftet sind. Das Verstärkerelement 170 öffnet daher den Signaldurchlaß 28 zum Öffnen der Entlüftung 26 und zur Bildung der Hinterflanke der Ausgangswellenform zu einem durch die RC-Entladungszeitkonstante des Kondensators bzw. der Kapazität 165 bestimmten Zeitpunkt. Dieser negative Übergang an der unteren Kammer 24 führt auch zu einem Umschalten des Flip-Flops 155 zum Schließen des Strömungswegs von der Druckquelle 156 zur Auslaßleitung 178. Durch die Strömung des Strömungsmittels über den Widerstand 157 und die Entlüftung 161 wird dann der Druck in der unteren Kammer

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des logischen oder Fludicelements 160 verringert, so daß die Druckquelle nach Beendigung des entlüfteten Eingangsimpulses 150 die Entlüftung I6I schließt und in Erwartung eines neuen Arbeitszyklus wieder eine Ladung am Kondensator bzw. an der Kapazität 165 herstellt.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung ist ersichtlich, daß eine neuartige Arbeitsweise von logischen Fluidicelementen durch kritische Konstruktionsmerkmale geschaffen wird und daß diese Fluidicelemente dabei nicht nur ihre üblichen logischen Umschaltentscheidungen durchzuführen, sondern gleichzeitig auch das Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangswellenformen in vorbestimmter Weise zu steuern vermögen. Die Arbeitsweise ist somit so abgewandelt, daß die logischen Funktionen einfacher, wirksamer und effektiver durchgeführt werden. Selbstverständlich sind dem Fachmann dabei weitere Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen und Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   <1J Logisches Fluidicelement zur Verarbeitung von digitalen Ein/Aus-Strömungsmittelsignalwellen(formen) zur Hervorbringung einer Änderung der Signalwellenform, gekennzeichnet durch eine undurchlässige, dünne, flexible, gespannte Membran, die an ihrem Außenumfang zwischen zwei Gliedern eingespannt und in Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen den an ihren beiden Seiten anliegenden Strömungsmittelsignalen in eine ausgelenkte Stellung verlagerbar ist, durch zwei Kammern zur Aufnahme der betreffenden Strömungsmittelsignale, so daß diese zumindest einen Abschnitt der Membran an der betreffenden Seite beaufschlagen, und zur Abstützung der Membran im ausgelenkten Zustand in Abhängigkeit von den Strömungsmitteldrücken in den beiden Kammern, und durch einen Signalströmungsweg mit einem in die erste der beiden Kammern führenden Auslaß, um den herum eine Membran-Anlageeinrichtung zum Abfangen der ausgelenkten Membran mit einer Kontakt- oder Anlagefläche angeordnet ist, wobei diese Anlagefläche so geformt ist, daß die bei der Auslenkung gekrümmte Fläche der Membran entsprechend dem Druckunterschied in den beiden Kammern modifiziert und durch diese modifizierte Krümmungsfläche der Strom des Strömungsmittels durch den Signalzulaß gesteuert wird.

   2. Fluidicelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran-Anlageeinrichtung eine glatte, erhabene Lippenanordnung aufweist, die um den Zulaß herum angeordnet ist und sich von der Kammerfläche einwärts erstreckt und sich an den Mittelbereich der ausgelenkten Membran anzulegen vermag, so daß die Membranfläche durch die Lippenanordnung zu deren beiden Seiten eingedrückt

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   wird und sich um die glatte Lippenfläche herumlegt, und daß eine Einrichtung zur Steuerung der Strömung des Strömungsmittels durch den Signalzulaß durch Einleitung eines Strömungsmittelsteuerdrucks vorbestimmter Größe an der einen Seite der Membran, um den Zulaß zu schließen, sowie eine Einrichtung zum Öffnen des Zulasses in Abhängigkeit von einer bruchstückweisen Verringerung der Größe des Strömungsmittelsteuerdrucks vorgesehen sind, so daß das Element als Verstärker-Torelement arbeitet.

   3. Fluidicelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran-Anlageeinrichtung durchlässig bzw. undicht ist und rillenförmige Strömungsbahnen für das Strömungsmittel aufweist, um die Membran daran zu hindern, sich an diese Fläche anzulegen und den Strömungsmittelstrom unter dem Einfluß des die andere Seite der Membran beaufschlagenden Strömungsmitteldrucks zu unterbrechen, bis ein vorbestimmter Druck erreicht ist, der ausreicht, um. die Membran in der ersten Kammer auswärts vom Strömungsmitte1-zulaß in Schließberührung mit der Anlagefläche zu verformen, wodurch eine Umschalteinrichtung gebildet wird, welche den Zulaß bei praktisch der gleichen vorbestimmten Druckgröße zu schließen und zu öffnen vermag.

   4. Fluidicelement nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß es betrieblich in ein System zur Gewährleistung eines maximalen Strömungsmitteldruck-Grenzwerts zum Auslenken der Membran eingeschaltet ist und daß die Zulasse oder Durchgänge so auf die Flexibilität und die Oberflächenspannung der Membran abgestimmt sind, daß der vorbestimmte Druck praktisch der vorbestimmten Druckgröße entspricht_o

   5. Fluidicelement nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Membran-Anlageeinrichtung eine praktisch konische

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   Vertiefung aufweist, um welche herum die rillenförmigen Strömungsmittelkanäle verlaufen.

   6. FMdicelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran-Anlageeinrichtung einen um den Zulaß herum angeordneten Sockel aufweist, wobei die rillenförmigen Kanäle auf dem Sockel um den Zulaß herum angeordnet sind.

   7. Fluidicelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalzulaß eine praktisch zylindrische Öffnung aufweist und daß mindestens ein Abschnitt der Membran-Anlage einrichtung eine um die Öffnung des Zulasses herum angeordnete, flache Fläche aufweist, über welche das vom ersten Zulaß zum Durchgang strömende Strömungsmittel strömt, bis sich die Membran auslehkt und sich unter Ab- · dichtung an die flache Fläche um die Öffnung des Strömungsmittelzulasses herum anlegt, so daß die Strömung des Strömungsmittels durch diesen Zulaß an einer ein erhebliches Stück von der Öffnung entfernten Stelle unterbrochen wird.

   8. Fluidicelement nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Membranim ausgelenkten Zustand unter der Wirkung des Strömungsmitteldrucks in der zweiten Kammer eine praktisch kugelsegmentförmige Fläche bildet und daß die Membran-Anlageeinrichtung eine praktisch plane Fläche in der ersten Kammer ist, die sich um den Signalauslaß herum erstreckt und praktisch die Mitte der kugelsegmentförmigen Fläche der Membran in deren ausgelenktem Zustand abfängt und flachdrückt, und daß eine Einrichtung zur Einleitung von Strömungsmitteldrucksignalen sowohl in die zweite Kammer als auch in den Signalzulaß vorgesehen ist, so daß der Strömungsmittelstrom durch den Signalzulaß und die erste Kammer als praktisch lineare Funktion des Sig-

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   naldrucks in der zweiten Kammer gesteuert wird, um die Membran in und außer Berührung mit der planen Fläche zu drängen,

   9. Fluidicelement nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine mit dem Signalzulaß verbundene Druckquelle zur Beschickung desselben mit einem StrömungsmitteIstrom mit praktisch konstantem Druck, einen in der ersten Kammer vom Signalzulaß versetzt angeordneten Signalauslaß, der so angeordnet ist, daß der Strömungsmittelstrom durch ihn hindurch durch die Stellung der Membran nicht verändert wird und er somit das vom Signalzulaß durch die erste Kammer strömende Strömungsmittel aufnimmt, eine an den Signalauslaß angeschlossene, auf das Signal ansprechende Einrichtung und eine mit der zweiten Kammer verbundene Einrichtung zur Lieferung eines Strömungsmittelsignals mit variierendem Druck, um dabei den Strömungsmitteldruck am Signalauslaß linear zu steuern.

   10. Fluidicelement nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine mit dem Signalzulaß verbundene Druckquelle zur Beschickung desselben mit einem Strömungsmittelstrom mit praktisch konstantem Druck, eine zwischen dem Signalzulaß und der Druckquelle vorgesehene Widerstands-Drosselöffnungs eine mit einer Verzweigung zwischen der Druckquelle und dem Signalzulaß verbundene, auf das Signal ansprechende Einrichtungj, eine in der ersten Kammer vom Signalzulaß versetzt angeordnete Entlüftung, so daß die Membran den StrömungsmitteIstrom durch diese Entlüftung hindurch nicht beeinflußt, und eine ein variierendes Strömungsmitteldrucksignal zur zweiten Kammer liefernde Einrichtung, um dadurch den Strömungsmitteldruck von der Druckquelle zu der auf das Signal ansprechenden Einrichtung zu regeln oder zu steuern, wobei die Signalwellenform am Signalzulaß praktisch derjenigen in der zweiten Kammer folgt bzw. entspricht.

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   11. Fluidicelement nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine mit dem Signalzulaß verbundene Druckquelle zur Beschickung desselben mit einem StrömungsmitteIstrom mit praktisch konstantem Druck, einen in der ersten Kammer vom Signalzulaß versetzt angeordneten Signalauslaß, so daß die Membran den Strömungsmittelstrom durch diesen Auslaß nicht beeinflußt, eine mit dem Signalauslaß verbundene, auf ein Signal ansprechende Einrichtung und eine Einrichtung zur Lieferung eines variierenden Strömungsmitteldrucksignals zur zweiten Kammer, um den Strömungsmitteldruck von der Druckquelle zu der auf das Signal ansprechenden Einrichtung zu steuern bzw. zu regeln, so daß die Signalwellenform gegenüber der an der zweiten Kammer anliegenden praktisch umgekehrt ist.

   12. Fluidicelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Kammer ein versetzt angeordneter Signaleinlaß, so daß der Strömungsmittelstrom durch ihn nicht durch die Membran gesteuert wird, und ein Signalauslaß angeordnet sind, dessen Strömungsweg durch die Membran steuerbar ist, und daß in der ersten Kammer ein Signalauslaß in der Weise angeordnet ist, daß der ihn vom Signaleinlaß durchströmende StrömungsmitteIstrom durch die Membran steuerbar ist.

   13. Fluidicelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in aer zweiten Kammer ein weiterer versetzt angeordneter Signalzulaß, so daß der StrömungsmitteIstrom durch ihn von der Membran unbeeinflußt bleibt, und ein durch die Membran steuerbarer Signalzulaß vorgesehen sind, und daß eine Strömungsmittelsignal-quelle so geschaltet ist, daß sie über die versetzt angeordneten Zulasse und aus den Signalzulässen heraus beide Kammern mit Strömungsmittel beschickt.

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   14-. Fluidicelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Kammer ein weiterer, versetzt angeordneter Signaldurchgang vorgesehen ist, so daß der Strömungsmittelstrom durch ihn durch die Membran nicht steuerbar ist, und daß eine Strömungsmittelsignalquelle einen Strömungsmittelstrom über den Zulaß in die erste Kammer und über den Durchgang aus ihr heraus leitet.

   15. Fluidicelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalzulaß einen das Strömungsmittel in die erste Kammer einführenden Durchgang aufweist, der eine Membran-Sitzfläche mit vergrößerten Abmessungen auf v/eist, welche die Membran über eine größere Kontaktfläche als derjenigen des Durchgangs abfängt, um den Strömungsmittelstrom im Signalzulaß zu blockieren, wenn der Strömungsmitteldruckunterschied eine vorbestimmte Größe erreicht, die ausreicht, um die Membran über die genannte Kontaktfläche in Abdichtberührung zu drängen»

   16. Fluidicelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das Fluidicelement eine Quelle für Strömungsmittelsignale mit variierender Druckwellenamplitude angeschlossen ist, um die Membran in der zweiten Kammer mit Druck zu beaufschlagen, und daß an die erste Kammer eine Einrichtung mit einem eine Ausgangswelle erzeugenden Schaltkreis angekoppelt ist, deren Strömungsmittelquellen-Strömungsbahn in Abhängigkeit von der Abdichtberührung der Membran an der Sitzfläche gesteuert wird, so daß in der Strömungsbahn praktisch eine Rechtecksignalwelle mit Übergängen zu den Zeitpunkten erzeugt wird, wenn der Signalzulaß bei der vorbestimmten Größe des Druckunterschieds durch die Membran verschlossen ist«

   17. Fluidicelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strömungsmitteldruckquelle über den Zulaß mit

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   einer Strömungsbahn gekoppelt ist und daß die Kontaktflächenanordnung so geformt ist, daß sie die Membran abfängt und den Strömungsmittelstrom durch den Signalzulaß in Abhängigkeit von einem Strömungsmitteldruck unterbricht, welcher praktisch demjenigen in der Strömungsbahn der zweiten Kammer entspricht, und die Unterbrechung aufhebt, wenn der in der zweiten Kammer herrschende Druck um einen kleinen Bruchteil des in der Strömungsbahn herrschenden Drucks abfällt.

   18. Fluidicelement nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß an die zweite Kammer eine Quelle für Signale mit variierender Signaldruckamplitude angeschlossen ist und daß eine Strömungsmittelzufuhr mit praktisch konstantem Druck über den Signalzulaß einen Strömungsmittelstrom in die erste Kammer einleitet und daß Mittel vorgesehen sind, durch welche der Strömungsmittelstrom durch einem.vorbestimmten Bruchteil des Strömungsmitteldrucks der Strömungsmittelzufuhr entsprechende Änderungen in der zweiten Kammer steuerbar ist, um auf diese Weise einen Schwellenwertpegel festzulegen, oberhalb dem keine Änderungen des Strömungsmittelströmungsschemas durch die erste Kammer auftreten.

   19. Fluidicelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die zweite Kammer ein weiterer Signalzulaß mit einer Membran-Anlageeinrichtung hineinragt, und daß eine jede Kammer mit Strömungsmittel mit praktisch dem gleichen Druck speisende Zuführeinrichtung, eine ein Widerstandsglied aufweisende Einrichtung zur kontinuierlichen Entlüftung der einen Kammer über ihren Signalzulaß, um eine bevorzugte Position der Membran in Anlage an der einen Anlageeinrichtung in Abhängigkeit von der Zufuhreinrichtung festzulegen, und eine die andere Kammer über ihren Signalzulaß entlüftende Einrichtung, um die bevorzugte Stellung zu überwinden, vorgesehen sind.

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   20. Fluidicelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorbelastungseinrichtung, welche die zweite Kammer mit einem Strömungsmittelströmungs-Eingangssignal eines ersten, praktisch konstanten Drucks beschickt, eine in der ersten Kammer in versetzter Lage angeordnete Strömungsmittelauslaß-EntlUftungseinrichtung, deren Strömungsmittelstrom durch die Membran nicht beeinflußbar ist, eine den Signalzulaß mit einem Strömungsmittelstrom mit einem zweiten, praktisch konstanten Druck beschikkende Zufuhreinrichtung, eine Reihenanordnung aus einer Widerstandsdrossel und einer Kondensatorkammer, die zwischen die Zufuhreinrichtung und den Signalzulaß eingeschaltet sind, und einen Strömungsmittelauslaßpfad zwischen der Reihenanordnung aus dem Widerstandsglied und dem Kondensator, so daß der von der Zufuhreinrichtung gelieferte StrömungsmitteIstrom praktisch eine Sägezahnwellenform erhält.

   21. Fluidicelement nach Anspruch 2O₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbelastungseinrichtung und die Zuführeinrichtung bei den genannten Drücken einen praktisch kontinuierlichen Strömungsmittelstrom liefern, wodurch eine sich periodisch wiederholende Sägezahnwellenform gebildet wird.

   22. Fluidicelement nach Anspruch 1_? dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle für Strömungsmittelsignalwellen über die Signalströmungsbahnen mit beiden Kammern verbunden ist und daß eine Strömungsformeinrichtung zur Modifizierung der an mindestens eine Kammer angelegten Signalwellenform einen gedrosselten Widerstandsströmungspfad und eine Kapazitätsvolumen-Kammer aufweist.

   23. Fluidicelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die an die beiden Signalpfade angeschlossene Strö-

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   mungsmittelsignalquelle Einrichtungen aufweist, welche "beide Kammern gemeinsam mit Strömungsmittel mit praktisch dem gleichen konstanten Druck beschicken.

   24. Fluidicelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsglied und die Kapazität in Reihenanordnung in einen Strömungsmittelströmungspfad eingeschaltet sind und daß ein Ausgangskreisanschluß vorgesehen ist, um an der Verzweigung zwischen dem Widerstandsglied und der Kapazität ein Strömungsmittelstrom-Ausgangssignal abzunehmen.

   25. Fluidicelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittelstromsignal am Ausgangskreisanschluß über den Signalzulaß geschaltet ist.

   26. Fluidicelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß an den einen Signalströmungspfad zu den beiden Kammern eine Eingangseinrichtung angekoppelt ist, die eine erste Signalströmungswelle einer vorbestimmten Dauer, erzeugt, und daß mit dem anderen Strömungspfad zu den beiden Kammern eine Signalausgangseinrichtung verbunden ist, welche in Abhängigkeit vom Strömungspfad über die Kapazität eine Signalströmungswelle längerer Dauer als diejenige der ersten Welle erzeugt.

   27. Fluidicelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsglied und die Kapazität in einen Reihenströmungspfad eingeschaltet sind, wobei die Strömung durch diesen Pfad auf einen niedrigeren Druck entlüftet wird, und daß eine Strömungspfadverbindungseinrientlang von einer ersten Kammer vorgesehen ist, um die eine Strömungsmittelsignalquelle in den Reihenströmungspfad einzuschalten.

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   28. Fluidiceleraent nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmittelsignalwellenquelle so geschaltet ist, daß sie den Strömungsmittelstrom über das Widerstandsglied und die Kapazität in einen Reihenströmungspfad leitet, daß die Signalausgangseinrichtung an den Reihenströmungspfad angekoppelt ist, um in Abhängigkeit von der Signalwelle einen verzögerten Strömungsmittelstrom zu empfangen, und daß der Signalzulaß der zweiten Kammer mit der Verzweigung zwischen dem Widerstandsglied und der Kapazität verbunden ist.

   29. Fluidicelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätsvolumen-Kamraer über einen einzigen in ihr vorgesehenen Zugangskanal mit einem der Signalströmungspfade verbunden ist, so daß sie über diesen-Kanal Strömungsmittel aufnimmt und in den genannten Signalströmungspfad ausstößt.

   30. Fluidicelement nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmittelsignalwellenquelle eine Einrichtung zur Lieferung einer Wellenform mit einer ersten, längeren Dauer zur zweiten Kammer aufweist, daß das Widerstandsglied und die Kapazität diese Wellenform längerer Dauer in einem Reihenschaltungspfad empfangen und daß von der Verzweigung zwischen dem Widerstandsglied und der Kapazität ein Ausgangsströmungsmittelströmungspfad zur Lieferung einer Wellenform einer vorbestimmten, kürzeren Dauer als derjenigen der erstgenannten Wellenform abgeht.

   31. Fluidicelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätskammer mit einem Strömungsmittelströmungspfad in Reihe geschaltet ist.

   32» Fluidicelement nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmittelsignalwellenquelle eine zu einem

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   bestimmten Zeitpunkt einsetzende Welle liefert und daß eine Ausgangseinrichtung vorgesehen ist, welche auf einen Strömungspfad durch die Kapazität anspricht, um einen Signalstrom einzuleiten, und welche mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung nach dem vorbestimmten Einsetzzeitpunkt betätigbar ist.

   33. Fluidicelement nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmittelsignalwellenquelle so geschaltet ist, daß sie eine Eingangswelle über den Reihenströmungspfad an die zweite Kammer und über einen weiteren Widerstandspfad an den Signalzulaß anlegt, und daß ein nach einer anfänglichen, vorbestimmten Verzögerung auf diese Welle ansprechender Ausgangs-Nutzströmungspfad über einen Strömungsmittelströmungspfad mit der Verzweigung zwischen dem weiteren Widerstandspfad und dem Signalzulaß verbunden ist.

   34. Fluidicelement nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Lieferung einer Eingangssignalwelle einer vorbestimmten Dauer, bestehend aus einer Reihenschaltung des Widerstandsglieds und der Kapazität, die zum Empfang und zum Entlüften des Strömungsmittelsignalstroms von der Eingangssignalwelle geschaltet ist, durch eine auf das Signal ansprechende Einrichtung, die von der Verzweigung zwischen dem Widerstandsglied und der Kapazität aus an die zweite Kammer gekoppelt ist, und durch eine mit dem Signalzulaß gekoppelte Einrichtung zur Lieferung einer Ausgangssignalwelle mit kürzerer Dauer als derjenigen der Eingangssignalwelle.

   35. Fluidicelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung zu mehreren logischen Fluidicelementen in einem System mit Strömungsmitte!verbindungen zwischen ihnen in einem Netzwerk von System-Strömungspunkten

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   für das Ansprechen auf eine Strömungsmitteleingangssignal· welle vorgesehen ist, wobei die verschiedenen Fluidicelemente verschieden geformte Membran-Anlageflächenanordnungen aufweisen und dabei die Eingangssignale verarbeiten, um an verschiedenen System-Strömungspunkten verschiedene Ausgangswellenformen zu liefern.

   36. Fluidicelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere logische Fluidicelemente in einem System mit zwischen ihnen befindlichen Strömungsmittelbahnen miteinander verbunden sind, um eine dem Strömungsmittelstrom aufgeprägte Eingangssignalwelie mit vorbestimmter Druck-Zeit-Charakteristik zu verarbeiten, daß die Fluidicelemente neben ihrem jeweiligen Signalzulaß jeweils einen weiteren, versetzt bzw. außermittig angeordneten Strömungsmitteldurchgang aufweisen, so daß die Membran die Ströme des Strömungsmittels durch diese Durchgänge nicht zu beeinflussen vermögen, und daß die Strömungsmittelströmungspfade zur Erzeugung des Druckunterschieds an den betreffenden Membranen jeweils Strömungsmittelpfade aufweisen, welche eine Strömungsmittelströmung-Signalwelle sowohl an den betreffenden Signalzulaß als auch an den weiteren Strömungsmitteldurchgang anlegen, so daß in den jeweiligen Strömungsmittelströmungspfaden unterschiedliche Betriebseigenschaften gewährleistet werden,

   37. Fluidicelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die zweite Kammer ein weiterer Signaldurchgang bzw. Signalzulaß mit einer Membran-Anlageeinrichtung hineinragt und daß eine Signalschaltkreisanordnung die beiden Kammern mit zeitgesteuerten StrömungsmittelströmungsSignalen beschickt, wobei die Strömungsmitteldrücke zu beiden Seiten der Membran groß genag sind, um den Strömungsmittelsignalstrom durch den einen Signalzulaß

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   mittels des Strömungsmittelsignalstroms durch den anderen Zulaß zu schließen und zu öffnen»

   38. Fluidicelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element eine praktisch kreisförmige Membran aufweist und daß der Signalzulaß so angeordnet ist, daß er die Membran praktisch in ihrer Mitte abfängt.

   39. Logischer Strömungsmittel-Schaltkreis zur Steuerung von Signalwellenformen, gekennzeichnet durch ein logisches bzw. Fluidicelement mit einer zwischen zwei Strömungsmittel-Aufnahmekammern verspannten, undurchlässigen, flexiblen Membran, Signalzulässe, um zu den Kammern zu beiden Seiten der Membran Strömungsmittelströmungspfade zur Einleitung von Druckströmungsmittel gegen die Membran herzustellen, eine Strömungseinrichtung zur Lieferung eines StrömungsmitteIstroms in mindestens eine der Strömungsbahnen, um eine Eingangsdruckwelle vorbestimmter Form und Dauer zu erzeugen, welche die Membran auszulenken bestrebt ist, in eine der Kammern hineinragende Strömungsdurchgänge mit einer Strömungsmittelauslaßanordnung, um die Membran abzufangen, wenn sie durch den sie beaufschlagenden Strömungsmitteldruck ausgelenkt wird, so daß die ausgelenkte Membran den Strom des Strömungsmittels im Auslaß steuert, und eine auf den Strömungsmitte Istrom in den Strömungsmitteldurchgängen ansprechende Ausgangskreiseinrichtung, um von einer der Kammern eine Strömungsmittelstrom-Ausgangswelle mit einer Form und Dauer abzuleiten, wobei zumindest die Form oder die Dauer dieser Ausgangswelle eine modifizierte Funktion der Eingangswellenform ist.

   Schaltkreis nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalzulässe zu jeder Kammer jeweils so angeordnet sind, daß sie mit der Mitte der Membran in Be-

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   rührung bringbar ist, daß jede Kammer einen StrömungsmittelStrömungspfad vom Signalzulaß über einen versetzt bzw. außermittig angeordneten, durch die Membran nicht beeinflußten Durchgang aufweist, und daß die Einrichtung zur Lieferung des StrömungsmitteIstroms letzteren in mindestens einer Kammer vom versetzt angeordneten Durchgang über den Signalzulaß leitet₀

   41. Schaltkreis nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strömungsmittelströmungssignale durch die Strömungseinrichtung geliefert werden, und daß der Schaltkreis eines der beiden Signale in einem Durchgang, der durch die Wirkung des anderen Signals auf die Membran gesteuert wird, in die Ausgangseinrichtung einleitet.

   42. Schaltkreis nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strömungsmittelströmungssignale durch die Strömungseinrichtung geliefert werden und daß der Schaltkreis die Strömungspfade dieser Signale mittels der Membran voneinander trennt.

   43. Schaltkreis nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalzulässe mit einer vorbestimmten Form profiliert sind, so daß sie an der Membran angreifen und diese verformen und dadurch die Eigenschaften der Ausgangswelle bestimmen.

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