NO780860L - Anordning for pulslengdemodulering av straalen i en fluidistor ene utloep - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for pulslengdemodulering av strålen i en fluidistors ene utløp. For dette formål er fluidistorens kamre via en motstand sammenkoplet med hverandre for derved å forårsake at strålen oscillerer mellom utløpene i fluidistoren. Det bør her bemerkes at dersom det foretas en pulslengdemodulering av strålen i det ene utløp foregår selvfølgelig også en pulslengdemodulering av strålen i det annet utløp. I et spesialtilfelle er pulslengden lik i de to

utløp.

Den foreliggende oppfinnelse er således basert på en tilbakekoplet fluidistoroscillator. Denne kan anvendes som proporsjonal reguleringsventil i alle slags væske- og gasstransport-systemer. Som eksempel på væsketransportsystem hvor foreliggende oppfinnelse kan benyttes for prosessregulering er i raffinerier, kjemiske industrier, vannsirkulasjonssystemer for oppvarming^og liknende. Fluidistorens konstruksjon er avpasset slik at den kan benyttes for alle typer medier, såsom syrer, oljer, vann osv.

Fluidistoren kan påvirkes av et styresignal med meget lav energi som på grunn av fluidistorens konstruksjon forsterkes og frembringer en påvirkning eller utstyring av fluidistorens ut-gående stråler slik at det kan oppnås en proporsjonal regulering av prosessen.

Den foreliggende oppfinnelse er således basert på en tilbakekoplet fluidistoroscillator og har som formål å gi anvisning om en mulighet til hos en slik tilbakekoplet fluidistoroscillator å frembringe en pulslengdemodulering med ytterst lav energi.

Det kjennetegnende ved oppfinnelsen er angitt i karakteri-stikken i det etterfølgende krav 1.

En utførelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til den medfølgende tegning, hvori:

Fig. 1 viser en utførelsesform, sterkt forenklet.

Fig. 2 viser en alternativ tetningsanordning som er anvendbar

i utførelsesformen ifølge fig. 1.

Fig. 1 viser således en utførelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen. Ifølge oppfinnelsen anvendes det en fluidistor 1 som er utstyrt med en innløpskanal 10 og to utløpskanaler 11 og 12. Mellom innløpskanalen 10 og utløpskanalen 11 finnes det et

første kontrollkammer 13, og mellom innløpskanalen 10 og utløps-kanalen 12 finnes det et andre kontrollkammer 14. Kontrollkammeret 13 er utstyrt med en forbindelse 13a, mens utløpskanalen 11 er

utstyrt med en forbindelse lia. På liknende måte er kontroll^-kammeret 14 utstyrt med en forbindelse 14a mens utløpskanalen 12 er utstyrt med en forbindelse 12a.

Forbindelsene 13a og lia er begge forbundet med hver sin innløpsforbindelse 21, 22 i en kapasitetoppvisende anordning 2. Anordningens 2 utgangsforbindelse 23 er koplet til en inngang 41 i en motstandoppvisende anordning 4. På liknende måte er forbindelsene 14a og 12a koplet til en kapasitetoppvisende anordning 3 via forbindelser 31 og 32. Anordningen 3 er utstyrt med en ut-gangsf orbindelse 33 som er forbundet med en inngang 4 2 i anordningen 4 .

Idet anordningene 2 og 3 har helt lik konstruksjon vil i det etterfølgende bare den kapasitetoppvisende anordning 2 bli nærmere beskrevet.

Den kapasitetoppvisende anordning 2 omfatter en membran 24 som er fast forbundet med motstående vegger i anordningen 2 på slik måte som det fremgår av fig. 1, og avdeler derved to rom. Membranen 24 bærer en permanentmagnet 25 som i den i fig. 1 viste stilling samvirker med en rørende eller et sete 26 på forbindelsen 21. På denne måte kan permanentmagneten 25 frembringe en tetning av forbindelsen 21 ved hjelp av rørenden 26.

Dersom det forutsettes at mediet gjennom fluidistoren 1 ligger i utløpskanalen 11 dannes det et undertrykk i kontrollkammeret 13, og idet permanentmagneten 25 er innrettet til å tette til hullet for forbindelsen 21, kan ikke noe medium passere til lavtrykkssonen som er dannet i kontrollkammeret 13. Via forbindelsen lia og forbindelsen 22 i anordningen 2 trykkes imidler-tid medium inn i anordningen 2 på den ene side av membranen 24. På grunn av denne forbindelse vil membranen 24 strekke seg mot utgangen 23. Det medium som befinner seg på den annen side av membranen 24 i forhold til forbindelsen 22 trykkes nå, med et trykk som er lik trykkforkjellen mellom forbindelsene lia og 12a, via forbindelsen 23 og forbindelsen 41 via den motstandoppvisende anordning 4 til anordningen 3. Denne anordning 4 kan består av en såkalt push-pull-koplet ventil.

I kontrollkammeret 14 opptrer det et overtrykk i forhold til trykket i kontrollkammeret 13, og dette overtrykk passerer gjennom forbindelsen 14a og forbindelsen 31 inn i den kapasitetoppvisende anordning 3. Trykkforskjellen mellom kontrollkammeret 14 og forbindelsen lia driver nå et medium gjennom den struping som finnes i den motstandoppvisende anordning 4. Strupingen i anordningen 4 har forskjellige verdier avhengig av i hvilken retning strømningen foregår, og årsaken til dette er innstil^-lingen av tilbakeslagsventilene som inngår i anordningen 4.

På grunn av den mediumforskyvning som frembringes på grunn av

at membranen 24 forskyves mot forbindelsen 23 og membranen 3 4 forskyves mot forbindelsen 31, vil etter hvert en permanentmagnet 35 danne anlegg mot forbindelsen 31 via et sete 36. I denne fase er membranen 24 i den kapasitetoppvisende anordning 2 strukket, og kraften mot membranen 24 overvinner sugekraften fra kontrollkammeret 13 pluss permanentmagnetens 25 trekkraft,

hvorved membranen hurtig slipper sitt feste til forbindelsen 21. Ved denne forskyvning suges medium inn i kontrollkammeret 13

gjennom forbindelsene 22 og 21, og derved vil strømmen 10 skifte fra utløpskanalen til utløpskanalen 12. På tilsvarende måte vil nå forskjellige trykk bygges opp avhengig av strålen som passerer gjennom utløpskanalen 12. Den eneste forskjell er at tiden for strålen gjennom utløpskanalen 12 kan velges til en annen idet motstandene i den motstandoppvisende anordning 4 er forskjellige for forskjellig strømningsretning gjennom vedkommende anordning.

På grunn av den ovenfor beskrevne tilbakekopling oscillerer nå fluidistoren, og ved forandring av motstanden i den motstandoppvisende anordning 4 kan oppholdstiden for strålen i hver av fluidistorens utløpskanaler 11 og 12 varieres. Det er åpenbart at oppholdstiden for strålen også er avhengig av permanentmagnetens 25 styrke samt øvrige parametre i de kapasitetoppvisende anordninger 2 og 3 .

Pulslengdemodulasjonen kan således foregå ved en innstilling av den motstandoppvisende anordning 4, og det foreligger full frihet til å velge oppholdstiden i hver av fluidistorens utløpskanaler.

Den motstandoppvisende anordning 4 kan i denne utførelsesform bestå av push-pull-koplete strupinger slik at når den ene stenger åpner den annen, og ved hjelp av tilbakeslagsventilene, som er innkoplet ifølge figuren, oppstår det en tilstand hvor motstands-verdien er en ved en retning av mediet og en annen ved en annen retning av mediet.

Strupingen i den motstandoppvisende anordning 4 kan med fordel oppvise forskjellige motstander avhengig av strømnings^-retningen. -Dersom klaffen er innstilt nærmere forbindelsen 41a enn forbindelsen 4 2a, så innebærer dette at hovedstrålen oppholder seg lenger i kanalen 11 enn i kanalen 12, idet motstanden der er større enn i motsatt retning når strømningen skal passere forbindelsen 41a og tilbakeslagsventilen 4 2b.

Ved hjelp av den ovenfor beskrevne tilbakekopling oscillerer nå fluidistoren, og ved forandring av motstanden i den motstandoppvisende anordning 4 kan oppholdstiden for strålen i hver av fluidistorens utløpskanaler 11 og 12 varieres. Oppholdstiden i hver kanal 11 eller 12 er bestemt av det deplasement som membranen beveger seg i og av strømningen:

hvor Q er avhengig av strupingene i forbindelsene 41a og 4 2a og av differansen i trykket mellom forbindelsene lia og 12a.

Pulslengdemodulasjonen kan således foregå ved hjelp av en innstilling av den motstandoppvisende anordning 4, og det fore-^ligger full frihet til å velge oppholdstiden i hver av fluidistorens utløpskanaler. Et styremedium blir innestengt mellom membranene 24 og 34, og dette medium reguleres, noe som kan foregå med liten effekt.

Når det gjelder fluidistorens konstruktive utforming så må den være av bistabil funksjon og oppvise to egger 15 og 15'. Disse egger befinner seg motstrøms kontrollkamrene 13 og 14. Der^som det innføres parametre W, T, L og B, bør følgende forhold gjelde:

T/W ca, lik 0,05 - 0,3

B/L ca. lik 0,05 - 0,2 samt

S/W ca. lik 1,5 - 3,5

hvor W er avstandene mellom eggene 15, 15', T er avstanden mellom veggparti og eggen 15, B er avstanden mellom eggen 15 og kanten mellom kontrollkamrene og utløpskanalen 12 og S er avstanden mellom eggen 15 og delingen mellom utløpskanalene 11 og 12.

Det er dessuten nødvendig at fluidistoren uten de kapasitetoppvisende anordninger samt den motstandoppvisende anordning har sine kanaler eller sine forbindelser med så lav motstand som mulig slik at det sikres en tilstrekkelig strømning til forandring av stillingen for strålen.

Fig. 2 viser en tetning uten permanentmagnet. Ifølge denne utførelsesform er membranen 24 utstyrt med en O-ring 31 som tetter ved hjelp av det lille undertrykk som dannes fra kammeret 13

eller alternativt kammeret 14. Selvfølgelig må en motflate 31a være bearbeidet for at O-ringen 31 skal kunne tette.

Dersom det antas at forbindelsene 23 og 33 er forbundet

med hverandre via en regulerbar struping vil oppholdstiden i hvert utløp være lik og variere avhengig av strupingens størrelse.

Stor struping lange oppholdstider, liten struping korte oppholdstider. Oscilleringsfrekvensen blir direkte avhengig av strupingens størrelse. Denne frekvens er dessuten avhengig av strøm-ningsmengden slik at stor strømningsmengde gir høyere frekvens enn mindre strømningsmengde. Dette forhold kan benyttes, f.eks.

i en varmemengdemåler, hvor temperaturdifferansen tillates å

styre strupingen slik at en liten differanse gir eh stor struping og en stor differanse gir en liten struping. Den totale frekvens blir da et produkt av temperaturdifferansen og strømningen, hvilket er proporsjonalt med varmemengden.

Selvfølgelig kan anordningen i fig. 1 også inngå i reguler-ingskretser.

Claims (15)

1. Anordning for pulslengdemodulering av strålen i en fluidistors ene utløp, hvor fluidistorens kontrollkamre (13,14) via en motstand (4) er sammenkoplet med hverandre for derved å bevirke at strålen oscillerer mellom fluidistorens utløp (11,12), idet det til hvert utløp (11,12) er innkoplet en ledning (lia,12a) og til hvert kontrollkammer (13,14) er innkoplet en ledning, karakterisert ved at de to ledninger fra ut-løpene og de to ledninger fra kontrollkamrene er koplet til hver sin kapasitetoppvisende anordning (2,3) som er sammenkoplet via en motstandoppvisende anordning (4), og at det medium som passerer den motstandoppvisende anordning (4). er atskilt fra mediet for strålen.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at mediet som passerer gjennom anordningen (4) via en membran (24)34) eller liknende er atskilt fra mediet i strålen, og at anordningen (4) er avpasset til å strupe mediet fra et første membranutstyrt rom (2) til et andre membranutstyrt rom (3) eller omvendt.

3. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at en kapasitetoppvisende anordning (2,3) er forbundet direkte med det respektive kontrollkammer.

4. Anordning i samsvar med krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at den kapasitetoppvisende anordning utgjøres av et rom med en membran som påvirker et sete (26) til stengt eller åpen stilling.

5. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at ventilen består blant annet av en permanentmagnet (25).

6. Anordning i samsvar med krav 4, karakterisert ved at ventilsetet består av en O-ring.

7. Anordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at ledningen som er forbundet med ut-løpskanalen (lia) og til den kapasitetoppvisende anordning (2) er forbundet med anordningen (2) ved siden av forbinelsen med ventilsetet (26).

8. Anordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at en forbindelse (13a) som hører til kontrollkammeret (13)., er koplet til den ene side av membranen (24), og at den annen side av membranen er koplet til den motstandoppvisende anordning (4).

9. Anordning i samsvar med krav 8, karakterisert ved at den motstandoppvisende anordning (4) består av en push-pull-koplet ventil.

10. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at pulslengdemoduleringen foregår ved hjelp av strupinger i den motstandoppvisende anordning og ved hjelp av en fjær som får samvirke med disse strupinger.

11. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det første og det andre membranutstyrte rom påvirker hvert sitt ventilsete (26,36) til stengt eller åpen stilling.

12. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den motstandoppvisende anordning (4) består av en klaffventil.

13. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at pulslengdemoduleringen er valgt lik i hvert utløp, og at frekvensen er regulerbar via en eller flere strupinger i den motstandoppvisende anordning (4).

14. Anordning i samsvar med krav 13, karakterisert ved at fluidistorens parametre er valgt slik at frekvensen blir proporsjonal med strupingens størrelse.

15. Anordning i samsvar med krav 13, karakterisert ' ved at fluidistorens parametre er valgt slik at frekvensen blir proporsjonal med strømningen.