NO130163B - - Google Patents

Description

Fluidistor.

Denne oppfinnelse angår en fluidistor med et innløp og minst to utløp samt et mellomliggende gjennomstrømningsrom som omfatter minst ett styrekammer, hvor hvert styrekammer er forsynt med organer for tilførsel av et styresignal i det øyemed å styre et gjennom fluidistoren passerende medium til ett eller flere ønskede utløp, og hvor det nær overgangen mellom innløpet og gjennomstrøm-ningsrommet er anordnet en innsnevring hvis oppstrøms beliggende sideflate danner en stor vinkel, fortrinnsvis ca. 90°, med hoved-strømningsretningen av mediet i innløpet, henholdsvis med dettes lengdeakse.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fluidistor av den ovenfor angitte type som er av en slik beskaffenhet at man ved hjelp av styresignalet kan oppnå en rask, distinkt og sikker omkobling av fluidet mellom de forskjellige utløp.

Et annet formål med oppfinnelsen er å muliggjøre en slik omkobling med minimalt effektbehov.

Det som er særegent ved oppfinnelsen består i hovedsaken i at innsnevringen avgrenses av en flens eller et tilsvarende organ som i mediets hovedstrømningsretning har liten tykkelse i forhold til sin utstrekning vinkelrett på den nevnte strømnings-retning og i det plan i hvilket avbøyningen skjer.

Det har vist seg at innsnevringens utstrekning i mediets hovedstrømningsretning er av avgjørende betydning for omkoblings-funksjonen og at man ved anvendelse av de forannevnte prinsipper oppnår et strømningsbilde i hvilket de trykkdifferanser som dannes i styrekamrene for frembringelse av styringen, forplanter seg bakover til innløpet umiddelbart oppstrøms for innsnevringen. Derved oppnås de fordeler som det er redegjort for i det foranstående.

Til nærmere belysning av de fordeler og den tekniske effekt som blir oppnådd, skal det først forklares hva som menes med kon-traksjonskoeffisient i foreliggende sammenheng, idet mediets kontraksjon på grunn av flensorganet er av vesentlig betydning for virkemåten av fluidistoren ifølge oppfinnelsen. Herunder betraktes for det første US-patentskrift 3.283.767, særlig dettes fig. 6 og den kontraksjon som der skjer, og for det annet den kontraksjon som finner sted i en fluidistor ifølge denne oppfinnelse.

I det første og kjente tilfelle har innsnevringen betydelig utstrekning i strømningsretningen og er avgrenset av parallelle veg-ger. Innsnevringen har med andre ord et konstant tverrsnittsareal, dvs. forholdet mellom arealene ved begynnelsen av innsnevringen og ved slutten av denne er lik 1, dvs„ kontraksjonskoeffisienten er lik 1.

Som det også vil fremgå av nedenstående beskrivelse i til-knytning til tegningen, vil strømningsbildet i fluidistoren ifølge denne oppfinnelse vise at kontraksjonen begynner allerede i inn-løpet og fullbyrdes ved flensorganene. Tverrsnittsarealet på det sistnevnte sted er betydelig mindre enn på det sted hvor kontraksjonen begynner, eller mer presist teknisk uttrykt - kontraksjons-koef f isienten er mindre enn 1.

Den primære tekniske effekt som blir oppnådd ved hjelp av

det særlige arrangement i fluidistoren ifølge oppfinnelsen, be-

står i at når et styresignal pålegges ved ett av styrekamrene,

så vil den derved utløste endring i det statiske trykk der forplan-tes bakover til innløpet. Dette kan uttrykkes slik at forskjellen i statisk trykk mellom innløpet og styrestedet eller -kammeret reduseres, dvs. at det medgår mindre energi for å avstedkomme styringen for avbøyning av mediestrålen eller -strømmen. Det er et. viktig moment i denne forbindelse at mediestrømmen i prinsipp på-virkes tvers gjennom hele sin tykkelse slik at den når den umiddelbart clerefter trer ut i styrekamrene, oppviser en kraftig "makro-skopisk" virveldannelse. Disse forhold er av fundamental funksjonell betydning for å oppnå som nettoresultat at det skjer en hurtig, distinkt og sikkeromkobling med minalt effektbehov for styringen.

Det opptrer imidlertid også en annen fordel som ikke ved-rører energibehovet, men energitapet i det styrte medium. Ved at avbøyningen i realiteten begynner allerede inne i innløpet er det mulig å flytte innsnevringen langt bakover, dvs. mot strømnings-retningen, sammenlignet med hva som kan oppnås ved kjente fluidistorer. Resultatet blir at strømningstapene i selve det styrte medium også reduseres.

Betraktes igjen det nevnte US-patentskrift 3.283.767, frem-går det tydelig av dettes tegning og tilhørende beskrivelse at innsnevringen skal være langstrakt i strømningsretningen, hvilket står i skarp motsetning til den grunnleggende tanke ved ut-formningen av fluidistoren ifølge foreliggende oppfinnelse.

Oppfinnelsen samt ytterligere særegne trekk ved denne skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til den vedlagte tegning. Fig. 1 viser i perspektivriss og delvis i snitt en ifølge oppfinnelsen utført fluidistor med et innløp og to utløp„

Fig. 2 viser i planriss forholdene i fluidistoren styrt

for gjennomstrømning gjennom det ene av to utløp.

På tegningen er en fluidistor betegnet med tallet 10,

hvilken fluidistor er tegnet som en blokk 11 inneholdende et innløp 12 og to utløp 13 og 14.

Av fremstillingstekniske hensyn er her de to motsatte be-grensningsflater for passasjene 12, 13 og 14 forutsatt å være de-finert av to innbyrdes parallelle skiver av hvilke den ene lia er vist på fig. 1. Denne figur illustrerer også skruehull 11' for befestigelse.av den andre ikke viste skive på blokken 11.

Mellom innløpet 12 og hvert av utløpene 13, henholdsvis 14, er det utformet et hvirvelkammer 15, henholdsvis 16. Be-tegnelsene 17 og 18 refererer til de kanter eller hjørner via hvilke styrekamrene 15 og 16 går over i utløpene 13 og 14» Med hvert av styrekamrene er det forbundet en kanal 19, 20 som inne-holder et ventilorgan 21, henholdsvis 22. Ifølge oppfinnelsen er overgangen mellom innløpet 12 og det gjennomstrømningsrom som er dannet av de to styrekamrene 15 og 16, og mellom innløpet og ut-løpene, anordnet en innsnevring som her består av to fra innløpets to motstående sidevegger utstikkende fremspring 23, henholdsvis 24, hvis funksjon skal forklares nærmere nedenfor.

Den ovenfor beskrevne anordning funksjonerer på følgende måte (se fig. 2). Det medium som fluidistoren anvender, innføres gjennom innløpet 12. Hvis det hersker symmetriske forhold i de to styrekammere 15 og 16, dvs. hvis begge ventilorganene 21 og 22

er stengt eller åpne, kan det hende at arbeidsmediumstrømmen enten oppdeles i de to utløp 13 og 14 eller også helt tilfeldig blir ført ut gjennom et av disse. Ved at det mellom de to styrekammere frembringes en trykkdifferanse, kan man imidlertid positivt bestemme valget av utløp. I styrekamrene oppstår det ved arbeidsmediets passasje forbi disse som følge av ejektorvirkningen et undertrykk. Hvis f.eks. ventilen 21 i kammerets 15 styreledning 19 er stengt, .opprettholdes dette undertrykk, mens derimot ved åpen ventil en kontinuerlig trykkutjevning vil finne sted. Herunder kan det medium som omgir fluidistoren 10 samtidig være det styrende medium, og dette kan arbeide ved det trykk som råder i omgivelsene. Allerede her skal det imidlertid understrekes at det generelle vilkår for styring er at det kan tilveiebringes en trykkdifferanse mellom de to kammere, og at dette skjer under anvendelse av hvilket som helst egnet organ, f.eks. ved at det ene kammer positivt settes under overtrykk, mens det i det andre kammer hersker et lavere trykk som kan være omgivelsestrykket. I dette tilfelle blir det således antatt at ventilen 21 er stengt, mens ventilen 22 er åpen. I det øvre styrekammer 16 skjer det således en fort-løpende trykkutjevning, mens det i kammeret 15 kommer til å her-ske et undertrykk.

I kammeret 15 forårsaker fremspringet 23 en hvirvel-

dannelse med hvirvelretning med urviserretningen, så som indi-

kert med piler. Dette innebærer at nær den av kantene 17 og 18 definerte munning til utløpene 13 og 14 utsettes arbeidsmediet for innvirkning av en hastighetskomponent som er rettet nedad på figuren mot kammerets 15 og utløpets 13 yttervegger. Dette med-fører at arbeidsmediet fra innløpet styres inn i utløpet 13. Endres trykkdifferansen ifølge en av de ovenfor angitte metoder, opptrer de nettopp beskrevne forhold i stedet i kammeret 16, som fører til at arbeidsmediet styres over fra utløpet 13 til ut-

løpet 14. Med dette funksjonelle utgangspunkt er anordningen tydelig å sammenligne med en bistabil vippe.

Det er tidligere i og for. seg kjent ved fluidistorer å utnytte styrekammere av det her angitte slag. Anordningen av innsnevringen mellom fremspringene 23 og 24 er imidlertid et særegent trekk ved denne oppfinnelse og likeledes dimensjoneringen av de partier av fluidistoren som avgrenser overgangen til de to utløp 13 og 14, altså kantene 17 og 18.

Den ved hjelp av fremspringene 23 og 24 frembragte eller forsterkede hvirveldannelse i de respektive styrekammere tilsikrer en ønsket omkoblingsfunksjon og god styreevne i fluidistoren.

Vedrørende anbringelsen og utformningen av innsnevringen gjelder at disse parametre kan variere i avhengighet av de aktuel-le forhold. Generelt gjelder imidlertid at innsnevringen skal ha en slik profil at strømningen fra innløpet ut mot styrekammeret endres brått. Derved oppstår den ønskede frembringelse, henholdsvis forsterkning, av hvirvlene. Innsnevringens utstrekning på tvers av strømningsretningen går i de fleste tilfelle opp til mellom 10 og 40% av avstanden fra innløpskanalens indre vegg til kanalens senter-linje. En innsnevring som riktignok innebærer en kraftig reduksjon av det effektive strømningstverrsnitt i innløpet, men som har strømlinjeformet eller på annen måte langstrakt tverrsnitt, slik

at dets hovedsakelige påvirkning på arbeidsmediet blir hastighets-økning, faller derimot utenfor rammen for denne oppfinnelse. Også forøvrig kan fluidistorens geometriske ut-formning og detaljkon-struksjon i høy grad varieres. Ovenfor er det allerede nevnt at det alminnelige vilkår for styreorganene er at disse er i stand til å frembringe en trykkdifferanse mellom de to styrekammere. Også med hensyn til det styrende mediums beskaffenhet finnes det mange muligheter. Det er viktig å fremholde at dette kan, men behøver

ikke, å ha samme aggregattilstand som arbeidsmediet. Dette kan på sin side enten være væske- eller gassformig. Antall utløp i fluidistoren såvel som deres retning kan også variere i hen-

hold til de lokale forhold, og flere f luiciistorenheter kan helt eller delvis kombineres eller sammenkobles i et felles apparat.

Til slutt skal det nevnes at fluidistoren ifølge oppfinnelsen mulig-gjør styring såvel med kontinuerlige styresignaler som med puls-signaler.

Claims (4)

1. Fluidistor med et innløp (12) og minst to utløp (13,14)

samt et mellomliggende gjennomstrømningsrom som omfatter minst ett styrekammer (15,16), hvor hvert styrekammer er forsynt med organer (19-22) for tilførsel av et styresignal i det øyemed å styre et gjennom fluidistoren passerende medium til ett eller flere ønskede utløp, og hvor det nær overgangen mellom innløpet og gjennomstrømningsrommet er anordnet en innsnevring hvis opp-strøms beliggende sideflate danner en stor vinkel, fortrinnsvis ca. 90°, med hovedstrømningsretningen av mediet i innløpet (12), henholdsvis med dettes lengde-akse, karakterisert ved at innsnevringen avgrenses av en flens eller et tilsvarende organ (23,24) som i mediets hovedstrømningsretning har liten tykkelse i forhold til sin utstrekning vinkelrett på den nevnte strømningsretning og i det plan i hvilket avbøyningen skjer.

2. Fluidistor ifølge krav 1, karakterisert ved at avstanden mellom innløpets lengdeakse og innsnevringens nærmest denne beliggende kant (23,24) er i det vesentlige lik den tilsvarende avstand mellom den nevnte akse og den del (17,18) av fluidistoren som begrenser overgangen mellom et styrekammer (15,16) og det tilhørende utløp (13,14).

3. Fluidistor ifølge krav 2, karakterisert ved at den nevnte del (17,18) av fluidistoren som begrenser overgangen mellom et styrekammer (15,16) og det tilhørende utløp (13,14) er utformet som en kant som vender mot strømningsretningen.

4. Fluidistor ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at overgangen (17,18) mellom et styrekammer (15,16) og det tilhørende utløp (13,14) befinner seg oppstrøms for det nærliggende parti av kammerets vegg som befinner seg i større avstand fra innløpets lengdeakse.