DE1523458A1 - Mit einem Fluidum arbeitende Selektionseinrichtung fuer Maximaldruecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mit einen Fluiduiü arbeitende Selektionaeinrichtung für Ilaximaldrücke. oie dient zur Urzeugung einea Ausgangeoignala, ieasen Druck iia v/eaentlichen gleich ist dem höchsten Druck einer Anzahl verachiedener Einijangaaignale, die der -elektionaeinrichtung zugeführt werden.

Die erfindungagemäße Einrichtung kann ale nur mit einem Pluidum arbeitender Veratärker verwendet werden, ua ein pulsierendes Auagangaignal zu erzeugen, daa dem höchsten poaitiven Druck in zv/oi Kanälen entspricht, die iait aich differentiell unteracheidenden pulaierenden Signalen geapeiat sind·

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.rfindane kann außerdem zwa Vergleich und zur ^ von ilyetemen adt variablen brücken dienen. Die .rfindunj aoll nachfolgend im einzelnen anhfincl einer besonderen vueführun^oform nUlier beoehrieben weiden·

Pi^. 1 ist eine achematiochG Jaratellunj einea müführiuioBbeiopiels der Erfindung,

Pi(^. 2 zei,',t die otrömungacharakteristiken, die bei dem Jiau einer »elektionaeinrichturig für liaxiraaldrücko gemäiJ der rfindun^ borücka-icuti^t werden mausen,

Fi£j. 3 erläutert einige 'rinzipien der einrichtung gemäß Fig. 1«

Fi^ · 4ίΐ und 4b

Bind ^tromurigBdiagramme und neigen ;oiderungen in den otröiiongBcharakteriatiken aich

zei^t schemitinch einen Vierwe^-Gleichrichter, Lei dea die arfinduntjngenäße -.inrichtunj üur Gewinnung deo r.aximaldruckeB geoäß der Erfindung Verwendung findet und zeigt BChematijch eine ünlieit zur Gewinnung des Maxiaaldruckeo, die für drei E ai_onale ausgelegt lot.

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BAD ORIGINAL

In l'ig. 1 der Zeichnungen iat eine iielektionsoinrichtung 1 für : aximuldruci. nit einou Paar von ,inlaßkanalen 2 und 3 verachen, die aich in eine« feoten i;loek 4 befinden, .Die Kanäle 2 und 3 /-erden iurch enteyruchende

ffnun_v;en 6 und 7 gespeist, die dur<:h den Boden deo i>lcck» 4 fuhren· Die Mittellinien der Kanäle 2 und 3 laufen zu» fifiinnen und treffen aich an einem Punkt 8, der bei der dar»

enteilt· η \nordnung iui "■dn^.i-'-^o eines einzigen ;>ualaßka;oaj-:» 9 lie^t, aer ebenfalls in uen Block 4 ein^i lanaen ist, Der .aum z.'iHChen vier .»ualaöciffnun^ der Kanäle 2 und 3 und der KlnlaßüJffnujng deti i.annla ü lot bie auf viie Tiefe der Kanüli aua/,enuiiuaen und wir» durch eine Wandung 11 den hloeka 4 '-,1 von einer Deckplatte 12 begrenzt· Die Deckplatte 12 ist χίΐ gestrichelten linien angedeutet.

, eotimrate i'uraiaeter der in Fig. 1 dargestellten :■'!; richtung aind kritinch, und ea wird daher aunäcM rmf die Fiii· 2 ^ei:Ui.; ^enomuj.en· In dieeer Figur gibt eine lülse 1j? einen Jrluiduniostrom nach rechte ab· "führend üich das riuiüur in dem Kazial oder der i)üae 13 befindet» hat im v/eoentlichen da:' geaaiate Fluiduai den gleichen dynaaiachen Druck, !lach Verlassen der Diiae beginnt daa Pluidum in daa den wtroia umgebende Fluidum einzudriiii.;en, und da diener Pluidum eine geringere iJeochwindigkeit hat, sinkt infolge einer Uitnahae

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der dynamische Druck ab. Hechte von der Düse 13 ist ein Dreieck 14 gezeichnet, deenen Baaie «it der Breite der Düse gleich ist und deeeen beide Schenkel gleiche Längen haben» Das Dreieck 14 deutet den Bereich dee Strome« an« in dea die dynamischen Drucke dee Stronee mit dem ureprunglichen dynamischen Druck gleich sind» das iet der Druck dee Fluidumn in der Düae 13« Xn Normalfällen, wenn z, B. ein Luftstrom durch einen Bezirk einer umgebenden Luft geschickt wird» nimmt der Bereich mit dem Anfangedruck eo ab« wie das durch dae Dreieck 14 angedeutet ist· Die Spits· dee Dreiecke liegt ungefähr eeche Breiten der Duoe 13 etromabwärta von der AuslaSöffnung der Düse,

Die geschilderten Zusammenhänge müssen bei der Einrichtung gemäß Flg. 1 berücksichtigt v/erden* Um sichersuetellen» daß ein Maximum dee Pluiduma« dao in den Kanal 9 eintritt« eich noch «it der ursprünglichen Geschwindigkeit bewegt und daher noch den ursprünglichen Geaamtdruck des Stromes hat« soll der Kanal 9 so dicht wie möglich an den Kanälen 2 und 3 liegen« um den Betrag des Fluldums zu vergrößern« der beim Eintritt in den Kanal 9 noch Maximaldruek hat« Der Maximaldruck ist jedoch nicht der einzige steuernde Faktor in dem riyste«· Liegt der Punkt den Zusammenflusses zwischen den Utrümen aus den Kanälen 2 und 3 lu dicht an den Kanälen« so wirkt der durch den

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ZusaaaenfluS der Ströae aufgebaut· etatleohe Druck in di· Kanal· surück und ändert damit dl· Blngangslapedans für da« Bingangaaignal, ao daß dadurch wiederum der Druok d·· Bin» gangaalgnala und dl« Ströaungebedingungen geändert werden« £■ hat «ich herausgestellt, daß der funkt der ZusassMnleitung der beiden Striae wenig·ten· «wei Auelaföffnunga« breiten stroaabwärts von den £lngangakanäl«n ll«g«n sollt·, us den beeteögliohen Betrieb eicherauetellen. Solang· der Schnittpunkt wenigsten· svei AuelaflOffnungsbreiten atronabwftrte liegt, kann eich der aufgebaute ·tat!ach· Druck in den Kaum «wischen der Wandung 11 und der Deckplatt· 12 verteilen, so das die Druck-Ströaungabedingungen in den Kanälen 2 und 3 im wee«ntliohen voneinander unbeeinflußt eind· Ist der Au*- laßkanal 9 genügend schaal, so daß nur ein aehr eohiialer Bereich entlang der Mittellinie der Einrichtung gesteuert wird, •o iat ·· «öglich, bi· «ι aeoh« Breiten der Kanäle 2 und 3 etrooabwirta su g«h«n und einen Auegangedruck au ers«ugen, der weitgehend von dea Maxioaldruek in de« einan oder anderen der Kanal· 2 oder 3 abhängt. Zn der Praxie hat ·· eich jedoch geaeigt, daß «a xw«ckalßig fllr den Arbeitebereich iet, die Auelaßöffnung de· Kanäle 9 in einer solchen Entfernung atroaabwärta von den AuslaJöffnungen der Kanäle 2 und 3 aniuordnea, die «wei ei· vier Au· IaJ öffnung· brei ten entapvioht« Solange die·« Beziehungen beachtet werden, laaaen aloh auageieiehnete

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Heeultate eralelent Be« bedeutet, daß der Auegangfidruck praktlaoh dem Maxiisaldruek folgt, mit den dae rieten betrieben wird· Bin* andere förderung beeteht darin, da8 der SifilaH im Kasial 9 In Verhältnia au der Aui laß öffnung der Speisekanal« klein la«· BIe Breite der KinlaOöffnung dee Kanal« 9 »ollte daher nicht größer ale die Hälfte der Breite der £inlauöffnung der Kanäle 2 und 3 eein. Eine andere Besonderheit bei den Syst«* 1st die Winkelbesiehiing swlaoheß den swel oder «ehr EinlaQkanälen. Me AuelaQöffniutg de* lüroala 9 aolLte zweckoäßigerweiee an dem Schnittpunkt der Mittellinien der Kanäle 2 und 3 oder eine Einlaflöffmmgsu^*ii· atr&JB&ufwärts oder etroaabwärta τοη dleeen Funkt llega^e Bi β Vi'irkung dieser Veränderung let in Flg· der Zeiehnufig ®%läutert.

In F:;g_fi 3 geben zwei Düsen 1G und 17 swel Fluldumeetruae ab» deren Mittellinien sich an einem Punkt 13 ochneiden« Die gegenüberliegenden oder inneren Peripherien oder Seiten der Ströme aus den Düeen 16 und 17 eohnelden sichfen elfte« Funkt 19· Bine Linie 21 stellt die Einlaßöffnung dee Eapfangakanala dar und let an dem Schnittpunkt 18 angeordnet» wobei die Breite des JLnlaiikanale der halben Breite der Aue· laJuffnungen der Kanäle 16 und 17 entapsieht« Eine 3InIaS-öffnung 21 des äapfangakanala let vier Wieenbreiten etroaabwärte Ton den Aue1*3öffnungen angeordnet· Blae Liale 21a kennseiehnet

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die Lagt der BinlaSöffnung d«s Auslaßkanale, in der lie •in· üffnungsbrcite stromaufwärts τοη dem Schnittpunkt 18 der Mittellinien der Strife· liegt· Ein· Linie 21b kennzeichnet di« Lag« der Einlaßöffnung des AuBlafikanals, in der eie •ine Öffnung*breite stromabwärts τοη dea Schnittpunkt 18 der Mittellinien der Ströme liegt.

Hiaat Ban an» dati der recht« Strom in FIg· 3 der stärkere Stroa iet und zeichnet «an Linien von den Schnittpunkt 19 zu dea linken Ende jeder der Linien 21« 21« und 21b, ·ο ist ea möglich, die relativen Drücke der Ströme abzuschätzen, mit denen einige der Ströme mit geringerem Druck anfangen» in den Auslaskanal einzutreten· Eine rierte Linie 1st τοη dem Punkt 19 durch das Zentrum der Einrichtung nach oben gezogen· Die Linien sind in der Reihenfolge, in der sie beschrieben sind, mit a, b und c bezeichnet, wobei die Mittellinie mit d bezeichnet ist· Sind die beiden Ströme gleich, so laufen die Ströme zusammen und erstrecken sich parallel zu der Linie d. Das bedeutet, daß im Vektordiagramm ein reeultlerender Vektor erzeugt wird, der einen gleichen Winkel relatlr zu den ursprünglichen zwei Vektoren hat. In diesem Fall sollte natürlich der Druck in der Ausgangsöffnung zu beiden Maxiaaldrüoken gleich ein·

Das Diagramm in Pig» 3 dürfte zeigen, daB die öffnung, z* B* die Öffnung 21, Bezirke Überstreicht, τοη denen ein Teil

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den Uaximaldruok hat» während ein anderer Teil nur einen rerringerten Druck entsprechend der Mitnahme aufweist. Laufen die beiden Ströme zusammen, ao bleiben die Bezirke mit Maximaldruck nicht mehr symmetrisch zu den Strömen» βie bewegen oich Tielmehr aufeinander zu» d. h. ale bewegen eich in Richtung auf die Barriere» die jeder atrora für den anderen 3trom bildet· Dieses Phänomen aoll an-hond der Fig. 4a und 4b erläutert werden· In Fig· 4a ist die ßtromcharakterietik so dargestellt» als ob eich die Ströme nicht achneiden· Der Schnittpunkt der Mittellinien let mit 22 und die Einlaßöffnung eines AuslaQkanals let mit 23 bezeichnet. Benachbarte Bezirke der Ströme, die mit ihrem Druck unterhalb des Maxlmaldruckes liegen» ciind mit 20 bezeichnet» und die maximale Breite der zusammengesetzten Bezirke mit niedriger Geschwindigkeit let durch eine Linie 25 bezeichnet· Die Linie 25 iat praktisch ao lang wie die Linie 22» waa zeigen dürfte» daß der größte Teil des Flulduma« der in die Auslaßöffnung eintritt» einen geringeren Druck als den Maximaldruck hat· Diea beruht darauf» daß, wenn sich die beiden Ströme achneiden und gleich sind, alle Flußlinien gedreht werden und ao rertikal nach oben fliesen» wie das in Fig. 4a gezeigt let« Dies tat jedoch nicht der Fall» und die fitrömungscharakteristik ändert sich praktisch» wenn sich die Strömungen achneiden·

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Fig* 4 b aeigt die tatsächlichen Verhältnis«, wenn ■ich zwei ntröae eonneiden· Laufen die Ströae in Fig. 4b rue atomen, eo bewegt sich ia Ergtbnie der Beiirk jedea Stroaee mit maximale« Druck in Hichtung auf daa Ztntrua der Anordnung» Dae Pluidua alt geringerer Geschwindigkeit, daa eich «wischen diesen beiden Beairken alt aaxiaale« Druok befindet, wird aueamaengedrüekt und aaoht daher nur einen geringeren feil dee geaasten fltroaea aue als jene Bealrke de· fluiduaa, die kurz Tor de« Äusaaeenflufl der beiden Ströae gebildet werden· DarUberhinaus wird auQerde* al· Folge des Mitnahaeeffektee aufgrund der Triebkraft der eioh aohneidenden Utröae die Oeeehwindigkolt und der iugehurige Oeeaatdruok in dea Besirk 20 alt geringere« Druck bis dicht' an den Ma-κί an)druck de· Stromeβ angehoben· AIa folge dieaer Wirkungen und ά%τ Lage und Größe der öffnung 22 weiat Über 95 £ dea in die öffnung 22 eintretenden »luiduaa in weientliohen den aaziaaltn Oeaaaitdruok dee Syataas auf, und der rerbleibende Teil 4·· Fluiduaa hat praktisch den MaTiaaldruck. Boait ist der Oeaaatdruok dea in die Sinlaföffnung 22 de· linUlkanala eintretenden VlulduM praktiaoh gleich dea aaxiaalen Oeeaatdruok de« Syateaa. Unter den in Verbindung ait fig. 4b beeohriabenin Bedingungen iat der Brück an dar BinlalOffnung 22 auf den Aualalkanal ein Miniaua τοη 95 l· de· Maxlaaldruekee de· fluiduaeatroa··· Zn Abhängigkeit τοη dea reraehiedenatea Paraaetera der

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Alt eich auf dt· Heynoldesnhl des Fluiduma beliehen, von den Druckbereiohen, mit* d®ncn 4a· Sy η tem betrieben wird etc, kunnen Hycteae aufgebaut werden, die einen Auelaadruok von 98 bis 99 i* des maximalen Eißlaädruckee see System· abgeben·

Blei· Frefe«intsahl gilt auch dann, wenn der link· strom

hat •inen geringeren Brück ale der rechte stron/und die genauen» in fig· 4b dargestellten Bedingungen nioht erreicht werden« Der Grund dafür beeteht darin» da8 die Mittellinien der Düeen in einem Beiirk ium Sehneiden gebracht werden» der sehr dicht an der Auffangeöffnung liegt» unabhängig davon» ob er bei 21» 21a oder 21b der fig· 3 liegt· Aue diesem Grund int für die Hiederdruckdüst» eine nioht genügend lange strecke vorhanfen» * um eine annehmbare Ablenkung deα il· chdruckatromeo xu ersielen· Je geringer daher der Druck de· linken Strome· ist» umso geringer iat der ϊ«11 dleeee stromes, der in den Auelaflkanal eintritt· Al· Folge davon let dae System zwangsläufig selektiv, indem der Seil dea In den AuslaBkanal eintretenden Niederdrucketroaee mit abnehioendem Druck abnimmt· Außerdem neigen die Besirke des Jtromes mit maximalem Druck» wie erwähnt» dasu, sich aufeinander tu su bewegen» wenn sich die ströme schneiden, •o dafi al· eich dadurch «usaamendrüoken und «ten geringeren £$~ ■amtdruok des Fluldum· «wischen den bel#ia höheren Hruokbeslrken verlangsamen und den Gesamtdruek de· liederdruckbeslrkee in liehtttng auf den Pegel de· höheren Gesamtdruckes anheben,

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Di·β läßt eich ohne weiteres aua der Pig· 4b entnehmen. In einem System, in dem die beiden Ströme gleichen Getarntdruck haben, beträft der Maximaleffekt dee in die AuslaB-öffnung eintretenden Hiederdruckfluiduus 5 $> des angeteigten Gesamtdrucks· Gewöhnlich let er noch beträchtlich geringer· ,Vie oben bereite erwähnt und in Pig. 3 ersichtlich, hat die Anordnung dor EInIaQöffnung eu dem Aualaßkanal relativ EU dem Schnittpunkt der Mittellinien der Ströme einen Einfluß auf den eingenommenen Bezirk dee Geaamtdrucke· Dieee Beziehungen eind jedoch nicht ao klar, wie ale anhand der Fig· 3 erscheinen· Die günstigste Anordnung der Einlaßöff-. nung 1st die durch die Bezügeziffer 21b bezeichnete, da sie eine geringere Ablenkung dee linken Stromes erfordert, um Ihn Ton der AuslaQöffnung wegzulenken· Andererseits hat der linke Strom einen größeren Abstand, in dem er wirksam 1st, um den Hauptström abzulenken, eo daß einige dieser Wirkungen eich gegenseitig aufheben· Im Ergebnis hängt die beste Anordnung der £1η1ββΒff nung in einem gegebenen System Ton anderen Faktoren, wie beispielsweise den Druckbereichen, in dienen die Ströme variabel sind, den Reynoldssahlen des Fluidums und anderen Bedingungen des Fluldums genauso ab, wie von der Anordnung· wie bereits erwähnt, 1st die Einlaßöffnung kleiner als die AualftBöffnungen der Kanäle 16 und 17, so daß der Auelaikanal sehr dit MaximaldrUcke der Ströme als einen Mittelwert aufweist,

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der die benachbarten und nicht benachbarten Bezirke mit minimalem und maximalem Druck einschließt· Eint Beraensung der Einlaßöffnung entsprechend der halben Größe der Auslaßöffnung der KanHle 16 und 17 hat eich als besonders günntig erwiesen·

In Pig· 5 ist ein Ganzwellen-Fluiduras-Gleiehrichter d?>rgesteilt. Der Gleichrichter enthält einen Analogverstärker 26 mit einer Hauptspeisedüse 27 und :teuer- oder Eingangsdüeen 28 und 29ι die an gegenüberliegenden Kelten der Einrichtung angeordnet sind und gegeneinander gerichtet sind. Die Hinrichtung besitzt außerdem zwei Auelaßkanäle 31 und 32· Der rechte Steuerkanal 29 ist mit einer C uelle eines Vordrucken P+ verbunden, während die linke RteuerdU.se 28 mit einer ,uclle mit variablem Druck verbunden ist« die den Druck des Hynteme um den Druck P+, der der rechten Düse 29 zugeführt ist« ändert· Der an die -teuerdüae 28 angelegte Druck möge in dem erläuterten Fall ein eich sinusförmig ändernder Drucksein·

Die AuelaOkanäle 31 und 32 bil- en die EinlaOkanäle der Selektionseißrichtung für Maximaldruck gemäS der Erfindung. Die Selektionseinrichtung ist mit der Bezugazlffer 33 in Pig· S versehen« während der Auegangskanal mit der Bezugsziffer 34 versehen int. Die Änderungen des Drucke« in dem I inlaßkanal 32 an der Druckselektionseinrichtung 33 sind oberhalb de« Kanäle

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illustriert, sie πteilen ttinuahalbwellen 36 und 37 dar. Die Druckänderung In dem Aualaßkanal 31 lat wit der Beaugaziffer 38 versehen· Der Druck in dem Auogangakanal 34 folgt dem dickausgezogenen Teil dee Wellenzugea, so daß auf diese 7/eiae daa an den Steuorkannl 28 gelan^ente JJingungesignal gleichgerichtet und in ein pulsierendes Qign.ul mit gleichbleibender Polarität relutiv ku dem Vordruck umgewandelt wird«

Die Einrichtung gemäß der ,rfindungint nicht auf die Verwendung zweier Eingnngakanäle beschränkt, ea können vielmehr auch drei oder mehr Eingangokanüle yorwendet werden, wie daa in Fig· 6 dargeetellt iat. Die Funktion dieser Einrichtung ist la wesentlichen die gleiche wie die,der Einrichtung gemäß Flg· 1« T)a» wesentliche üerkanl den "yateme besteht darin, das eine Einlaßöffnung 39 einea Auugangakanala 41 genügend schmal relativ z\x der Breite den ntromkerna ist und genügend dicht zu den Auslassöffnungen 42, 43 und 44 von öpeioekanälen 46, 47 und 48 liegt· Die Triebkruft der verschiedenen ΠtrUrne kann sich daher nicht Über den Kern und die Nledrlg-Creschwindlgkeltsbezlrk· des kombinierten Stromes erstrecken· Dies mufl natürlich auch bei der Einrichtung gemäß Piß. 1 vermieden werden· Das Ergebnis wird dadurch eraielt, daß die Einlaßöffnung 39 de« AuslaQkanal· 41 nicht «ehr als sechs Offnungabreiten stromabwärts von den Einlaßöffnungen 42, 43 und 44 angeordnet iat, und daß die Größe

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AuelaßkanalB klein lot und nur auf dao ochmale Kernzentrum dee Prufckayetema gerichtet let· Solange eine Anordnung solcher Art verwendet wird, bleibt die '.'riebkraft ohne Wirkung, ao d&3 eine exakte Selektion des maximalen Brücken erzielt werden kann.

- Aneprüche -909834/0540'

Claims (1)

IS Ansprüche

1. Mit einen Pluidum arbeitende Selektionseinrichtung für Maximaldrücke, dadurch gekennseichnet, daS wenigstens zwei KinlaOkanäle mit Auelaßöffnungen vorgesehen sind« die eich in einen umgebenden Druckbezirk öffnen und eine solche inkellage haben» daß die Mittellinien der AualaOöffnungen sieh im Bereich einer Einlaßöffnung schneiden, die mit einem Auelaßkanal verbunden und stromabwärts von den Auslaßöffnungen mit einem Abstand von zwei- bis sechsfacher Breite der AuelaQ öffnungen angeordnet ist·

2· Selektionseinrichtung nach Anspruch 1« dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Einlaßöffnung des Auslaßkanale Im wesentlichen halb bo breit wie die Breite jedes der Auelaßöffnungen der Eingangekanäle ist·

3· Belektionseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2» dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Einlaßöffnung stromabwärts von den AuBlaSöffnungen der swei~ bis vierfachen Breite der Auslassöffnungen entspricht«

4· lielektioneeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung deo Ausgangskanale in Höhe des Schnitt»

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punkten der Mittellinien der i;ingangakanUle liegt.

5· '.elektionaeinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung den ».uefiangekanalo in oolchor Kntfernung stromaufwärts von dem Schnittpunkt der ibittellinien der KingangskanUle ungeordnet ist, die einer Breite der Auslaüöffnunß deo Eingangekanalo entoprlcht.

6· oelektionaeiurichtun^ nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet« daß die Einlaßüffnun^j den Aueßun^ekanalu in solcher i.ntfernun^ etromabw irta von dem Schnittpunkt der Mittellinien der Einlangekanüle angeordnet lot« die einer Breite der Ausdeo ,inganßBkanal8 entspricht«

7· üelektionaeinrichtune nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet» daß zwischen ersten und zweiten EinlnQkanälen ein dritter Einlaßkanal koaziul mit dein Auegangekanal angeordnet ist«

ü· Uelektionaeinrichtunß nach Anspruch 4« dadurch gekennzeichnet, daü eine Gleichrichter-Einrichtung vorgesehen iet, die Mittel zur Einführung different!eil eich ändernder Signale in erste und «weite EinlaSkanäle enthält.

9· Gleichrichter-Einrichtung für ein Pluidua, gekennzeichnet

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durch einen Fluid tuns verstärker mit einer 'öpeiaedüoe, mit .itteln zur l-.rzeu&imj einee fluktuierenden Druck-Gradienten tin einem von der iSpeicediiae angegebenen Speiseotrom, und mit einem Paar von Auelaßkanälen» die mit den Ki ngany π kanälen einer 'eloktionBoinrichtunfi für Plüaoi^koi todrücke cemüB ^nopruch 1 oder 2 verbunden :;ind·

üL/i>eh

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