DE1750284B2

DE1750284B2 - Logisches, fluidisches Element

Info

Publication number: DE1750284B2
Application number: DE1750284A
Authority: DE
Inventors: Gerard Daniel Gaston Versailles Yvelines Breant; Pierre Jean Alphonse La Verriere Facon; Cyrille Francois Jouy En Josas Pavlin
Original assignee: Bertin et Cie SA
Current assignee: Bertin Technologies SAS
Priority date: 1967-04-21
Filing date: 1968-04-18
Publication date: 1978-05-24
Also published as: FR94386E; BE713555A; FR1530484A; US3524461A; GB1219003A; DE1750284A1; DE1750284C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein logisches, fluidisches Element mit einer Wechselwirkungskammer, in die eine Leistungsdüse und Steuerkanäle münden und deren Seitenwände zu einer Austrittsöffnung konvergieren, deren Querschnitt im wesentlichen gleich dem Querschnitt der Leistungsdüse ist, wobei der Austrittsöffnung divergente Austrittskanäle folgen.

Bei einem bekannten Element dieser Art (US-PS 31 87 763) hat die Wechselwirkungskammer divergentkonvergente Gestalt und der aus der Leistungsdüse austretende Leistungsstrahl legt sich immer an eine der Kammerwände an. Bei dieser Ausführung wird gewöhnlich für eine Umschaltung des Elementes vergleichsweise viel Steuerfluid benötigt, wobei außerdem die Empfindlichkeit gering äst. Eine Umschaltung des Elementes mit geringer oder ohne Zufuhr von Steuerfluid isc theoretisch nur möglich, wenn der Druck in der Wechselwirkungskammer nur äußerst geringfügig vom Atmosphärendruck abweicht. Auch erfolgt dann die Umschaltung sehr träge.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein logisches, fluidisches Element der einleitend genannten Art so auszuführen, daß höhere Empfindlichkeit erhalten ist und daß der Bedarf an Steuerfluid sehr gering ist. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Wechselwirkungskammer als Reflexionskammer derart ausgebildet ist, daß der die Reflexionskammer frei durchströmende Leistungsstrahl auf die als Reflexionswände wirkenden konvergenten Seitenwände auftrifft, und daß die Austrittskanäle direkt mit der Austrittsöffnung verbunden sind.

Eine direkte Verbindung der Austrittskanäle mit der Wechselwirkungskammer ist bekannt.

Bei einem logischen, fluiden Element gemäß der Erfindung ist die Empfindlichkeit sehr hoch, weil ein frei strömender Strahl leicht abzulenken ist. Außerdem genügt zur Ablenkung des Strahles zwecks Umschaltung des Elementes eine geringe Menge an Steuerfluid, wobei sogar eine schnelle Umschaltung auch ohne Zufuhr von Steuerfluid erhalten werden kann, beispielsweise durch zweckentsprechende Verbindung der Steuerkanäle mit der Atmosphäre. Damit ist es möglich, mit einem einzigen Element eine große Anzahl anderer Elemente zu steuern. Weiterhin wird ein bekannter Vorteil erhalten, der sich daraus ergibt, daß der Leistungsstrahl immer aus demjenigen Austrittskanal

austritt, der auf der gleichen Seite wie der Steuerkanal liegt, durch dessen Wirkung die Umschaltung des Elementes hervorgerufen wird. Hierdurch wird eine positive Gegenreaktion (Rückkopplung) des Austritts auf die Steuerung erhalten und die logischen Elemente einer Anordnung, die in der gleichen Ebene angeordnet sind, können ohne Überkreuzen der Kanäle miteinander verbunden werden. Elemente gemäß der Erfindung sind sehr stabil, so daß sie für die Steuerung von Verteilerorganen oder Manokontaktoren bzw. Öldruckschalter verwendet werden können, die bekanntlich mit einer dauernden Liefermenge von Null arbeiten.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen unter Schutz gestellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert

F i g. 1 ist eine Schnittansicht nach Linie I-I der F i g. 2 eines bistabilen logischen Elementes gemäß der Erfindung.

Fig.2 ist eine Schnittansicht nach Linie H-II der Fig.l.

Fig.3 ist eine Schnittansicht nach Linie III-III der F i g. 4 eines monostabilen logischen Elementes.

Fig.4 ist eine Schnittansicht nach Linie IV-IV der F i g. 3.

Fig.5 bis 8 sind den vorhergehenden Figuren analoge Schnittansichten, jedoch von logischen Elementen, die dazu bestimmt sind, einerseits die Funktion »UND« und andererseits die Funktion »ODER-NICHT« bzw. »WEDER-NOCH« auszuüben.

Fig.9 und 10 sind ebenfalls den vorhergehenden Figuren analoge Schnittansichten, jedoch einer abgewandelten Ausführungsform der Austrittskanäle und der Steuerkanäle des Elementes.

F i g. 11 ist eine Schnittansicht einer aerodynamischen Ventilvorrichtung.

Fig. 12 ist eine schematische Längsschnittansicht eines asymmetrischen Elementes, wobei der Einfluß der Winkel der Reflexionswände auf das Arbeiten des Elementes dargestellt ist.

Fig. 13 ist eine der Fig. 12 analoge Ansicht, in welcher ein logisches Element mit Gegenreaktionen (Rückkopplung), die an den Austrittskanälen entnommen sind, dargestellt ist.

Fig. 14 ist eine der Fig. 13 ähnliche Ansicht, wobei die Gegenreaktionen jedoch an den Kanälen zur Umgebungsluft entnommen sind.

Fig. 15 ist eine Längsschnittansicht eines Isolierkreises.

Fig. 16 ist eine Längsschnittansicht eines bistabilen logischen Elementes mit bevorzugter Orientierung.

F i g. 17 ist eine der F i g. 16 analoge Ansicht, in der ein logisches Element dargestellt ist, bei welchem jeder Steuerkanal mit einem Isolierkreis kombiniert ist.

F i g. 18 ist eine den F i g. 16 und 17 ähnliche Ansicht, jedoch ist das dargestellte logische Element mit Isolierkreisen mit doppeltem Eintritt versehen.

Bei der in den F i g. 1 und 2 wiedergegebenen Ausführungsform weist das logische Element drei Platten aus zweckentsprechendem Material auf, beispielsweise aus synthetischem Kunststoffmaterial, Metall usw., welches mit den verwendeten Fluids verträglich ist, wobei die Platten Fläche an Fläche dicht zusammengesetzt sind.

Die Hinterplatte 1 ist eine volle Platte, die mittlere Platte 2 ist zweckentsprechend ausgenommen, um die Kammern und Kanäle, die nachstehend im einzelnen beschrieben werden, zu bilden, und die Vorderplatte 3 ist mit Löchern gebohrt, mit denen die Speiseleitungen 4, die Austrittsleitungen 5 und die Steuerleitungen 6 des Elementes verbunden sind.

Gegenüber dem Speisekanal 4 weist die mittlere Platte 2 einen Hohlraum 7 auf, der in einem verhältnismäßig engen rechteckigen Durchgang endet, der vorzugsweise parallele Flächen hat und der die Leistungsdüse 8 des logischen Elementes darstellt Die Düse 8 ist dazu bestimmt einen Leistungsstrahl 9 zu

ίο liefern, der in eine Wechselwirkungskaminer in Form einer Reflexionskammer 10 eintritt die konstante Dicke hat und deren Querschnitt im wesentlichen die Form eines gleichschenkligen und vorzugsweise eines gleichseitigen Dreiecks hat

Der Strahl 9 kommt mit Bezug auf das den Querschnitt bildende Dreieck rechtwinklig zu einer der Seiten des Dreiecks an.

Mit den dieser Seite benachbarten Spitzen sind Steuerkanäle 11a und üb verbunden, die mit den Steuerleitungen 6 verbunden sind.

An der dritten Spitze ist eine rechteckige Austrittsöffnung 12 vorgesehen, deren Größe in der gleichen Größenordnung wie die Größe der öffnung der Leistungsdüse 8 liegt

Mit der Austrittsöffnung 12 sind Austrittskanäle 13a und 13b verbunden, die an ihrem Ursprung durch Seitenwände 14a, 14Z>, die gebogen oder eben sein kennen, und eine mittlere Spitze 15 begrenzt sind. Die Kanäle 13a, i3b divergieren geringfügig, beispielsweise in einem Winkel von etwa 7 bis 11° derart, daß eine erneute Kompression des Strahles durch progressive Vergrößerung des ihm dargebotenen Durchschnittsquerschnit.ts gewährleistet ist.

Die Kanäle 13a und i3b münden in Austrittsrohren 5, welche das Fluid zu dem oder den geeigneten Verwendungsvorrichtungen führen.

Seitlich der Austrittskanäle 13a und 13fc sind Entlüftungsleitungen 16a und i6b angeschlossen, die in einen Raum geringeren Drucks als dem des Strahles 9 münden, beispielsweise in freie Luft bzw. Umgebungsluft, wenn das logische Element mit einem Strahl komprimierten Gases, beispielsweise mit einem Druckluftstrahl, gespeist wird.
Die Entlüftungsleitungen 16a, 16£> sind mit den Kanälen 13a, i3b in Stromaufwärtsrichtung schräg verbunden, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, wonach sie nach einer großen Krümmung gegen die Endwände der Mittelplatte 2 divergieren.

Bei der in den F i g. 1 und 2 wiedergegebenen Ausführungsform ist die Austrittsöffnung 12 gegenüber der Leistungsdüse 8 angeordnet, und die Reflexionskammer 10 des logischen Elementes ist mit Bezug auf die Mittelebene der Leistungsdüse 8 symmetrisch.
Bei der in den F i g. 3 und 4 wiedergegebenen, abgewandelten Ausführungsform ist die Leistungsdüse 8 geringfügig nach links versetzt und zwar mit Bezug auf die Austrittsöffnung 12.

Die Arbeitsweise des soweit beschriebenen logischen Elementes ist wie folgt:

bo Zunächst wird die Arbeitsweise der symmetrischen Ausführung gemäß F i g. 1 beschrieben.

Der aus der Düse 8 austretende Strahl 9 teilt die Kammer 10 in zwei seitliche Räume 10a und lOfe
Wenn die Austrittsöffnung 12 eine Größe wenigstens

h-> gleich dem Querschnitt des Strahles 9 hat, tritt dieser ohne Schwierigkeit durch die öffnung 12 hindurch und es besteht das Bestreben, daß sich in den Räumen 10a und iOb ein Druck bildet, der niedriger als der Druck ist,

der in den Steuerkanälen H a, 116 herrscht, beispielsweise ein Druck, der niedriger als der Atmosphärendruck ist, wenn die Steuerkanäle lla, H 6 mit der Atmosphäre verbunden sind. Wenn in den Räumen 10a und 106 ein Druckunterschied hervorgerufen wird, beispielsweise dadurch, daß ein Steuerstrahl durch den Steuerkanal 11 a eingeführt wird, wird der Strahl 9 gegen die Seitenwand 176 der Kammer 10 gedrückt und der von dieser Wand 176 reflektierte Strahl 9 tritt durch den Kanal 13a entlang der Wand 14a aus. Um die Stellung des Strahles ι υ 9 umzukehren genügt es, das Einführen von Steuerfluid in den Kanal Ha zu beenden und Steuerfluid in den Kanal 116 einzuführen.

Es ist zu bemerken, daß der Strahl 9 aus dem Austrittskanal austritt, der auf der gleichen Seite wie der Steuerkanal liegt, durch welchen hindurch Steuerfluid eingeführt wird.

Wenn die Austrittsöffnung 12 kleiner als der Querschnitt des Strahles 9 ist, ist die Arbeitsweise etwas verschieden, weil das Bestreben besteht, daß sich in der Reflexionskammer 10 ein Druck einstellt, der um so höher ist, je kleiner die Austrittsöffnung 12 ist. In der Praxis kann unter Berücksichtigung, daß der Strahl 9 sich um so mehr vergrößert bzw. ausbreitet, wie er sich von der öffnung der Leistungsdüse 8 entfernt, diese Arbeitsweise dadurch erhalten werden, daß der Austrittsöffnung 12 die gleiche Größe wie dem Austrittsquerschnitt der Leistungsdüse 8 gegeben wird.

Es ist zu bemerken, daß das Element zu Beginn ein geringfügiges Bestreben hat, in einem bestimmten Sinn if zu arbeiten.

Wenn tatsächlich die Symmetrie vollkommen ist und in den beiden Steuerkanälen Ha und II6 der gleiche Druck herrscht, hat der Strahl 9 keinerlei Grund, sich nach rechts oder nach links abzulenken.

Diese vollkommene Symmetrie ist jedoch lediglich ein Idealfall und in der Praxis wird der Strahl 9 unter den vorausgesetzten Bedingungen immer geringfügig abgelenkt.

Für die Klarheit der Beschreibung wird angenommen, daß die anfängliche Ablenkung nach rechts erfolgt.

Der Strahl 9 trifft an seiner rechten Kante auf das Ende der Wand 176, welche die Kammer 10 seitlich begrenzt. Unter der Wirkung dieses Auftreffens strömt ein geringer Teil der Druckmittelmenge in den Raum 106 der Kammer 10 zurück, richtet sich teilweise gegen den Steuerkanal 116 und der verbleibende Teil kehrt durch Ansaugwirkung in den Strahlkörper zurück.

Zufolge der Reflexion an der Wand 176 wird der verbleibende Teil des Strahles 9 nach links abgelenkt, und unter der Annahme, daß er nicht vollständig durch die öffnung 12 austreten kann, teilt er sich seinerseits in zwei Ströme, und zwar in einen Strom, welcher der Wand 14a folgt, um aus dem Austrittskanal 13a auszutreten, und einen anderen, welcher auf das Ende v> der Seitenwand 17a der Kammer 10 auf triff t.

Der Strom, welcher auf die Wand 17a auf trifft, richtet sich teilweise gegen den Steuerkanal Ha und der verbleibende Teil richtet sich gegen den Strahl 9, der ihn durch Ansaugwirkung wieder aufnimmt. w>

Wird angenommen, daß der Eintritt des so mit Bezug auf die Wand 17« abgelenkten Stromes viel größer als der Eintritt des Teiles des auf die Wand 176 auftreffenden Stromes ist, so ist die Fluidmenge, die das Bestreben hat, sich in dem Raum 10a der Reflexions- ' ■'· kammer 10 anzusammeln, viel größer als diejenige Menge, die das Bestreben hat, sich in dem anderen Raum 106 zu sammeln, und zwar derart, daß sich in dem Raum 10a ein geringfügiger Überdruck bildet, der das Bestreben hat, die Ablenkung des Strahles 9 zu verstärken oder wenigstens die Ablenkung des Strahles 9 aufrechtzuerhalten. Dieser Überdruck ist jedoch gering und es genügt, ihn zu überwinden, d. h. zu ermöglichen, daß der Druck in dem Raum 106 der Reflexionskammer 10 genügend steigt, um die Ablenkung des Strahles 9 umzukehren und die beschriebenen Vorgänge ihre Richtung ändern.

Das logische Element kann wie bei der zuvor beschriebenen Arbeitsweise gesteuert werden, indem der eine oder der andere der Steuerkanäle Ha, 116 mit Fluid in Verbindung gebracht wird, jedoch genügt es in der Praxis, da das Fluid konstant das Bestreben hat, durch die Steuerkanäle zu entweichen, den Steuerkanal auf derjenigen Seite zu versperren, auf welcher eine Ablenkung hervorgerufen werden soll.

Wenn beispielsweise in dem Fall des anfänglichen Arbeitens, wie es oben erklärt worden ist und bei welchem der Strahl 9 zu Anfang nach rechts und dann gegen den Austrittskanal 13a abgelenkt ist, verhindert wird, daß das Fluid durch den Steuerkanal 116 entweicht, steigt der Druck in dem Raum 106 der Reflexionskammer 10 geringfügig mehr und mehr an und der Strahl 9 wird gegen die Wand 17a abgelenkt, wodurch ein Umschalten des logischen Elementes hervorgerufen wird, wobei der Strahl 9 nunmehr durch den Austrittskanal 136 austritt.

Die Entlüftungsleitungen 16a und 166 haben die Funktion auszuüben, das Entweichen von Fluid zu ermöglichen, wenn aus dem einen oder dem anderen Grund die Menge in den Austrittskanälen 13a oder 136 abnimmt, um Störungen des Arbeitens des Elementes zu verhindern.

Die Lage und die Form der Entlüftungsleitungen 16a und 166 hängen von den zulässigen Drücken in dem Element ab. Die Entlüftungsleitungen 16a, 166 ermöglichen weiterhin eine Vergrößerung der durch die Verwendungsleitungen austretenden Menge zufolge eines Düseneffektes, der durch ihren Verbindungswinkel mit den Austrittskanälen 13a, 136 gegeben ist.

Mit der symmetrischen Anordnung gemäß den F i g. 1 und 2 kann das logische Element in stabilen Zuständen arbeiten, die in den beiden Richtungen vergleichbar sind. Es wird dann als bistabiles Element bezeichnet.

Das in den F i g. 3 und 4 wiedergegebene Element ist geringfügig anders, und zwar insoweit, als eine Asymmetrie eingeführt worden ist, indem die Leistungsdüse 8 der Austrittsöffnung 12 der Reflexionskammer 10 nicht genau gegenüber angeordnet ist.

Unter diesen Bedingungen trifft der Strahl 9, wenn vorausgesetzt wird, daß die Steuerkanäle Ha und 116 unter gleichem Druck stehen, auf die Kante der Wand 17a auf und wird als Folge in Richtung gegen den Austrittskanal 136 abgelenkt. Ein solches Element wird als monostabiles Element bezeichnet, denn die Ablenkung in den Austrittskanal 13a kann nur durch besondere Steuerung erhalten werden, d. h. durch genügenden Überdruck in dem Raum 10a der Reflexionskammer 10. Wenn diese Steuerung endigt, kehrt sich das Element selbsttätig um und der Stranl wird wiederum in den Austrittskanal 136 gerichtet, der als bevorzugter Kanal bezeichnet wird.

Selbstverständlich wird eine Bevorzugung für den Austrittskanal 13a dadurch erhalten, daß in dem Element eine Asymmetrie im anderen Sinn vorgesehen wird.

Im übrigen ist das Arbeiten des monostabilen

Elementes dem Arbeiten des bistabilen Elementes identisch.

In den Fig.5 und 6 ist eine Möglichkeit der Anwendung eines monostabilen Elementes für die Darstellung eines aktiven »UND«-Stromkreises erläutert.

Die Leistungsdüse 8 ist mit Bezug auf die Austrittsöffnung 12 nach links versetzt Es wird angenommen, daß das Element beispielsweise mit Druckluft gespeist wird, die durch die Leitung 4 ankommt. Der Steuerkanal 116 sowie die Entlüftungsleitungen 16a und 16b sind mit der Atmosphäre verbunden. Der Steuerkanal 11a teilt sich in mehrere Kanäle, beispielsweise in zwei Kanäle, die in Rohrleitungen 20 und 21 verhältnismäßig großen Durchmessers münden.

Das Verhältnis zwischen der Austrittsöffnung der Leistungsdüse 8 und der Austrittsöffnung 12 der Reflexionskammer 10 ist derart, daß sich ein geringfügiger Überdruck in der Reflexionskammer 10 zu bilden sucht.

Wenn die Leitungen 6,20 und 21 mit der Atmosphäre verbunden sind, strömt der Strahl 9 durch die bevorzugte Leitung 136.

Wenn nicht eine der Leitungen 20 oder 21 versperrt wird, beispielsweise durch mechanische Mittel oder durch Einführen eines zweckentsprechenden Gegendruckes, findet nichts statt

Um Umschalten des Elementes hervorzurufen, ist es erforderlich, die Leitung 20 und die Leitung 21 zu verschließen. »

Das Element übersetzt dann die Funktion »UND«.

Die in Fig. 11 wiedergegebene Ausführung eines aerodynamischen Ventils ermöglicht, zu verhindern, daß ein in eine der Leitungen 20 oder 21 eingeführter Gegendruck ein Umschalten des Elementes hervorruft. Diese Ausführung setzt sich aus einem Injektor 31, der mit Fluid gespeist werden kann, beispielsweise aus einem Austritt eines vorhergehenden logischen Elementes, und aus einem Diffusor 33 großen Querschnitts zusammen, der mit einer der Leitungen 20 oder 21 verbunden ist, wobei die andere Leitung gleichfalls eine Einrichtung aufweist, die der in Fig. 11 wiedergegebenen Einrichtung analog ist

Die Arbeitsweise ist wie folgt:

Wenn der Injektor 32 gespeist wird, erzeugt er einen Überdruck in dem Diffusor 33 und dadurch in einer der Leitungen 20 oder 21. Wenn im Gegensatz hierzu der Injektor 32 nicht gespeist wird, befindet sich der Diffusor 33 auf dem Umgebungsdruck.

Wenn ein einziger der den Leitungen 20 und 21 zugeordneten Injektoren 32 gespeist wird, bleibt der Steuerdruck in dem Raum 10a dem Umgebungsdruck sehr eng benachbart, da die Menge durch den anderen Steuerkanal austritt ohne eine Umkehrung des Elementes hervorzurufen.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß den F i g. 7 und 8 ist das Element ebenfalls ein monostabiles Element mit dem Bestreben eines Druckanstiegs in der Kammer 10.

Der Steuerkanal 11 a ist über Kanäle 22,23,24,25 mit eo einer gewissen Anzahl, beispielsweise vier, Arbeitsmitteldioden 26,27,28,29 verbunden.

Es ist bekannt, daß solche Dioden durch einen zylindrischen Raum gebildet sind, der mit einer tangentialen Düse und einer mittleren Düse versehen ist. Der Druckverlust ist viel größer, wenn ein Fluid von der tangentialen Düse zu der mittleren Düse strömt als bei Strömung in umgekehrter Richtung.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die vier Kanäle 22, 23, 24, 25 mit tangentialen Düsen der entsprechenden Fluiddioden 26, 27, 28 bzw. 29 verbunden, deren mittlere Düsen mit Steuerleifingen 30 verbunden sind.

Wenn keine der mittleren Düsen verschlossen ist, liefert das logische Element in den bevorzugten Kanal 136.

Die Düsen sind derart geeicht, daß es genügt, daß eine einzige von ihnen gespeist wird, damit der Druck in dem Raum 10a der Kammer 10 genügend steigt, um ein Umschalten des Strahles 9 vom Kanal 136 zum Kanal 13a hervorzurufen.

Die Strömung durch den Kanal 136 übersetzt somit die Funktion »NICHT« bzw. »WEDER-NOCH«, und die Strömung durch den Kanal 13a die Funktion »ODER«.

Die in den Fig.9 und 10 wiedergegebene abgewandelte Ausführungsform ist der Ausführungsform gemäß den F i g. 1 und 2 ähnlich, jedoch sind die Austrittskanäle 13a, 136 geradlinig und die Entlüftungsleitungen 16a, 166 beginnen kurz hinter der Austrittsöffnung 12 der Kammer 10. Sie münden in Rohre 31.

Wie in F i g. 12 wiedergegeben, können bistabile oder monostabile logische Elemente gebildet werden, indem die Winkel «_t und «₂ bestimmt werden, welche die Winkel der konvergenten Reflexionswände 17a und 176 der Kammer 10 mit einer Senkrechten zur Richtung des aus der Düse 8 austretenden Leistungsstrahles 9 bilden.

Wenn die Austrittsöffnung 12 der Düse 8 gegenüber angeordnet ist und wenn «1 gleich «2 ist, ist das Element symmetrisch und sein Verhalten ist bistabil.

Wenn eine Asymmetrie eingeführt wird, indem beispielsweise der Winkel <x₂ mit Bezug auf den Winkel «i verkleinert wird, wird das Element monostabil, wenn der Unterschied zwischen den Werten der Winkel «1 und »2 ausreichend ist.

Allgemein wird dem Winkel αϊ ein Wert zwischen 50 und 80° und vorzugsweise 60° gegeben. Der bevorzugte Winkelwert von «2 zum Bilden eines monostabilen Elementes kann dann 40° betragen.

Das in F i g. 12 wiedergegebene Element, bei welchem diese Winkel verwirklicht sind, ist ein monostabiles Element, wobei der Kanal 13a der bevorzugte Kanal ist.

Wie oben erwähnt, bewirkt die Ablenkung des Leistungsstrahles 9 durch die Reflexionswände, daß der Strahl 9 von der Seite, von welcher die Steuerung erfolgt, abgelenkt wird, wodurch ermöglicht ist, daß in das logische Element eine positive Gegenreaktion (Rückkopplung) eingeführt werden kann, und zwar mittels eines Rückkopplungskanals, der in der gleichen Ebene verbleibt, die die allgemeine Ebene des Elementes ist.

In Fig. 13 ist jede Austrittsöffnung 5a und 56, in welche die Austrittskanäle 13a, 136 münden, mit dem entsprechenden Steuerkanal 11a bzw. 116 durch einen Rückkopplungskanal 34a bzw. 346 verbunden.

Die Rückkopplungskanäle 34a, 346 sind unter einem spitzen Winkel den Austrittskanälen 13a und 136 folgend derart angeordnet, daß genügend dynamischer Druck wiedergewonnen wird, damit eine Gegenreaktion selbst dann erzeugt wird, wenn der Austritt nicht belastet ist. Wenn der Austritt progressiv belastet wird, steigt die Intensität der Gegenreaktion, wodurch das Blockieren des Leistungsstrahles 9 intensiviert wird. Es kann somit der Austritt vollständig belastet werden und selbst der Austrittsdruck über den maximalen Druck hinaus künstlich vergrößert werden, der von dem

Element ertragen werden kann (mit Hilfe einer Hilfsspeisung), ohne ein Umschalten zur unrechten Zeit hervorzurufen. Diese Eigenschaft (Überlastungsfähigkeit) kann wertvoll sein, wenn das Element zum Steuern eines Apparates mit geschlossener Kapazität (beispielsweise ein Manokontaktor oder öldruckschalter) verwendet wird, der in einem gewissen Abstand angeordnet ist; im Fall von Änderungen des Speisedrucks kann eine zeitweilige Überlastung in der Leitung herrschen.

Wenn eine maximale Menge mit dem Druck Null wiedergewonnen werden soll oder wenn die Geometrie der Vorrichtung, von der das Element einen Teil bildet, sich für die Ausführung der Reaktionsschleife nicht anbietet (beispielsweise integrierter Stromkreis), kann es vorteilhaft sein, die Rückkopplungskanäle 34a, 346 mit den Entlüftungsleitungen 16a und 166 zu verbinden, wie es in Fig. 14 dargestellt ist Die Intensität der Gegenreaktion ist gering, wenn der Austrittswiderstand selbst gering ist, und sie wächst progressiv mit dem Anwachsen der Belastung, denn die in die Entlüftungsleitungen zurückgeführte Fluidmenge steigt ebenfalls. Diese Ausführung ist jedoch nur möglich bei bistabilen Ausführungen (symmetrischen Elementen) für alle Belastungswerte. Mit monostabilen Elementen ist es erforderlich, daß die Belastung an dem gewöhnlich nicht gespeisten Austrittskanal bereits genügend erhöht ist.

Es ist aus F i g. 14 ersichtlich, daß die Rückkopplungskanäle 34a, 346 direkt in die Kammer 10 münden, wodurch ein Raumgewinn ermöglicht ist.

In Fig. 15 ist schematisch ein Isolierstromkreis dargestellt, der einen Aufnahmeraum 35 aufweist, der über einen direkten Kanal 36 mit einer Entlüftungsöffnung 37 verbunden ist. In den Kanal 36 mündet ein Kanal 38, der mit einer Leitung 39 verbunden ist, über welche ein Signal ankommen kann. Eier Kanal 38 bildet einen zweckentsprechenden Winkel mit dem Kanal 36 und gegenüber seiner Mündung ist eine Ausnehmung 40 vorgesehen.

Der Isolierstromkreis kann als Fluiddiode angesehen werden. Tatsächlich erscheint ein von der Leitung 39 ausgesandter Druckimpuls direkt an dem Raum 35, während in den Raum 35 eingeführtes Fluid durch den Kanal 36 zu der Öffnung 37 strömt, ohne daß sich eine Mengenänderung oder irgendeine beträchtliche Druckänderung in der Leitung ergibt. Ein solcher Stromkreis, der einem Steuerkanal zugeordnet ist, ermöglicht das Entkoppeln der Fluidstromkreise.

In den Fig. 16 bis 18 sind Ausführungsbeispiele von logischen Elementen, die eine solche Zuordnung verwenden, wiedergegeben.

Eine Gegenreaktion erzeugt eine Druckerhöhung in der Reflexionskammer 10 des Elementes. Diese Druckerhöhung kann durch die Steuerkanäle zurückwandern, wodurch die Gefahr gegeben ist, daß die Stromkreise gestört werden, mit denen diese Kanäle ggf. verbunden sind, beispielsweise wenn zwei logische Elemente durch ein und dasselbe Signal gesteuert werden. Durch Verwendung eines Isolierstromkreises werden die Steuerkanäle gegen die Wirkungen eines solchen Überdrucks geschützt Es wird gleichfalls

s verhindert, daß ein übermäßiger Steuerdruck sich quer über das Element auf den gegenüberliegenden Steuerkanal auswirkt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 16 ist die Reflexionskammer 10 des Elementes derart asymme trisch, daß der Austrittskanal 136 bevorzugt ist.

Der entsprechende Steuerkanal lift ist mit einem Isolierstromkreis kombiniert, wobei die Reflexionskammer 10 den Aufnahmeraum bildet, während der direkte Kanal 41 mit der Umgebungsluft verbunden ist und die Signalankunftsleitung 42 mit der Steueröffnung 66 des logischen Elementes verbunden ist

Der andere Steuerkanal 11a ist seinerseits einerseits über den direkten Kanal 43, welcher die Rolle des Rückkopplungskanals für den gewöhnlich nicht stabilen Kanal 13a spielt, mit der Austrittsöffnung 5a und andererseits über eine Abzweigleitung 44 mit der Steueröffnung 6a verbunden.

Auf diese Weise wird ein bistabiles Element mit bevorzugter Orientierung erhalten. Bei Inbetriebnahme und bei Fehlen jedweder Steuerung ist es der gewöhnlich gespeiste Kanal 136 des monostabilen Elementes, welcher liefert Es ist somit eine Vieldeutigkeit beim Austritt verhindert Wenn die Steuerung aufhört, wird der Kanal, der gespeist war, weiter gespeist, und zwar bis zur folgenden Steuerungsänderung.

Gemäß F i g. 17 ist das logische Element symmetrisch und besitzt wie im Fall der F i g. 14 Rückkopplungskanäle 34a und 34b, welche die Entlüftungsleitungen 16a und 166 mit der Reflexionskammer 10 verbinden.

Jeder der Steuerkanäle 11a und 116 ist mit einem Isolierstromkreis kombiniert, dessen direkter Kanal 41a bzw. 4t b mit der Umgebungsluft verbunden ist, während die Abzweigleitung 42a bzw. 426 mit der Steueröffnung 6a bzw. 66 verbunden ist Diese Ausführung ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Steuersignal bei verringerter Belastung schwach ist

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 18 weist das Element Gegenreaktionen an den Austrittsöffnungen derart auf, wie es in Verbindung mit der Ausführungsform gemäß F i g. 13 beschrieben ist

Jeder der Steuerkanäle Ha und 116 ist mit einem Isolierstromkreis mit zwei Eintrittsleitungen verbunden, deren direkter Kanal 41a bzw. 416 mit der Umgebungsso luft verbunden ist, während die Eintrittsleitungen von dem Rückkopplungskanal 34a bzw. 346 und von einer Abzweigleitung gebildet sind, die mit der Eintrittsöffnung 6a bzw. 66 des logischen Elementes verbunden ist. Auf diese Weise wird ein Zurückwandern des Druckes in die Steuerkanäle verhindert.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Logisches, fluidisches Element mit einer Wechselwirkungskammer, in die eine Leistungsdüse und Steuerkanäle münden und deren Seitenwände zu einer Austrittsöffnung konvergieren, deren Querschnitt im wesentlichen gleich dem Querschnitt der Leistungsdüse ist, wobei der Austrittsöffnung divergente Austrittskanäle folgen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselwirkungskam- ι ο mer als Reflexionskammer (10) derart ausgebildet ist, daß der die Reflexionskammer (iO) frei durchströmende Leistungsstrahl (9) auf die als Reflexionswände wirkenden konvergenten Seitenwände (17a, i7b)auftrifft, und daß die Austrittskanäle (13a, 13Zy direkt mit der Austrittsöffnung (12) verbunden sind.

2. Logisches, fluidisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionskammer (10) dreieckförmigen Querschnitt aufweist, die Leistungsdüse (8) rechtwinklig an einer Seite des Dreiecks mündet, die Austrittsöffnung (12) an der gegenüberliegenden Spitze des Dreiecks gebildet ist und die Steuerkanäle (11a, 116,) an den der genannten Seite benachbarten Spitzen münden.

3. Logisches, fluidisches Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionskammer (10) einen Querschnitt eines gleichseitigen Dreiecks hat.

4. Logisches, fluidisches Element nach einem der ^o Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennaxichnet, daß kurz hinter der Austrittsöffnung (12) der Reflexionskammer (10) Entlüftungsleitungen (16a, 16b) mit den Austrittskanälen (13a, i3b)verbunden sind.

5. Logisches, fluidisches Element nach einem der ^ Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionskammer (10) mit Bezug auf die Mittelebene der Leistungsdüse (8) symmetrisch ist.

6. Logisches, fluidisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionskammer (10) mit Bezug auf die Mittelebene der Leistungsdüse (8) derart asymmetrisch ist, daß einer der Austrittskanäle (13a, t3b) ein bevorzugter Kanal ist.

7. Logisches, fluidisches Element nach einem der ⁴S Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Austrittsöffnung (12) kleiner als der Querschnitt des Strahles (9) an der Austrittsöffnung (12) ist.

8. Logisches, fluidisches Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der nicht bevorzugten Seite der Reflexionskammer (10) mehrere Steuerkanäle (20, 21) verhältnismäßig großen Querschnitts einmünden.

9. Logisches, fluidisches Elemenit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem Steuerkanal (lila, itb, 21) eine Entlüftungsöffnung (37,41) zugeordnet ist.

10. Logisches, fluidisches Element nach Anspruch

6, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht bevorzugte ^b0 Seite der Reflexionskammer (10) mit parallel geschalteten Fluiddioden (26, 27, 28, 29) verbunden ist.

11. Logisches, fluidisches Element nach Anspruch

1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel <%i, ^ «2 der Seitenwände (17a, 17£>Jder Reflexionskammer (10) mit der Mittelebene der Leistungsdüse (8) unterschiedlich sind.

12. Logisches, fluidisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Rückkopplungskanal (34a, 43) zwischen einem Austrittskanal (\3a) und dem entsprechenden Steuerkanal (Ha^angeschlossen ist.

!3. Logisches, fluidisches Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rückkopplungskanal (34a, 34b, 43) unter einem spitzen Winkel mit dem zugehörigen Austrittskanal (13a, 13b) verbunden ist.

14. Logisches, fluidisches Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungskanal (34a, 43) mit einem Entlüftungskanal (16a, i6b) verbunden ist

15. Logisches, fluidisches Element nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungskanäle (34a, 34b) in die Reflexionskammer (10) münden.