DE2050058A1

DE2050058A1 - Actuator

Info

Publication number: DE2050058A1
Application number: DE19702050058
Authority: DE
Inventors: Edward L Kenneion N J Rakowsky (V St A)
Original assignee: Singer General Precision Inc
Current assignee: Singer General Precision Inc
Priority date: 1969-10-27
Filing date: 1970-10-12
Publication date: 1971-05-06
Also published as: US3630150A; DE2050058C3; FR2073315A1; GB1272719A; DE2050058B2

Description

SINGER-GEEiERAIi PRECISION, INC., Kearfott Division, 1150 McBride Avenue, Little Falls, N.J. 074-24/USASINGER-GEEiERAIi PRECISION, INC., Kearfott Division, 1150 McBride Avenue, Little Falls, N.J. 074-24 / USA

BetätigungseinrichtungActuator

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung, und zwar insbesondere ^ener Art, bei der eine strömungsmechanische Vorrichtung zur Erzeugung von thermischer Energie dient.The invention relates to an actuating device, in particular ^ ener type in which a Fluid mechanical device for generating thermal Energy serves.

Bei zahlreichen bekannten Betätigungseinrichtungen bedient man sich elektrischer Vorrichtungen, wofür beispielsweise Funkenstrecken oder Widerstandsdrähte in Betracht kommen, die also das Zuführen einer elektrischen Leistung erfordern. So zum Beispiel arbeitet die Zündvorrichtung für einen ölbrenner in einer Zentralheizungsaniage mit einer Hochspannungsfunkenstrecke. Auch für luftfahrttechnische und Raumfahrt zwecke sowie bei Waffensystemen ist es oftmals erwünscht, Betätigungsvorgänge von einer ferngelegenenMany known actuators use electrical devices, for example Spark gaps or resistance wires come into consideration, which therefore require the supply of electrical power. For example, the ignition device for an oil burner in a central heating system works with a High voltage spark gap. It is also often used for aeronautical and space travel purposes as well as for weapon systems desired operations from a remote location

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Stelle auszulösen, was in diesem Fall durch pyrotechnische Vorrichtungen bewerkstelligt wird, wobei die Energiezufuhr zu dem Zünder über einen heißen Widerstandsdraht erfolgt. Des weiteren verwendet man bei explosionsbetätigten Ventilen wie auch bei Feststoff-Heißgasgeneratoren normalerweise eine elektrisch initiierte Zündladung oder Explosionsbrücke zur Zündung des Explosivstoffs. Doch kann es bei diesen Vorrichtungen wegen des geringen Energiebedarfs des elektrischen Zünders zu einer Fehlauslösung durch Blitzschlag, statische Elektrizität, Hochfrequenzstörungen, Kernstrahlung und dergleichen kommen.Place to trigger what in this case by pyrotechnic devices is accomplished, the energy supply to the igniter being via a hot resistance wire. Also used one with explosion-actuated valves as well as with solid-state hot gas generators usually an electrically initiated primer or explosion bridge to ignite the explosive. Indeed it can with these devices because of the low energy consumption the electric igniter to a false triggering by lightning, static electricity, radio frequency interference, nuclear radiation and like that come.

Die Erfindung hat demgemäß zur Aufgabe, eine Betätigungseinrichtung zu schaffen, die frei von elektrischen Bauteilen und Schaltverbindungen ist und bei der deshalb die obenbezeichneten, bei einer elektrischen Betätigungseinrichtung zutage tretenden Mangel ausgeschaltet sind.The object of the invention is accordingly to provide an actuating device to create that are free of electrical components and Switching connections is and in which therefore the above-mentioned deficiencies that come to light in an electrical actuating device are turned off.

Diesem Zweck dient eine Ausbildung der durch die Erfindung geschaffenen Betätigungseinrichtung mit einem starren Gehäuseteil, in dem ein Hohlraum ausgeformt ist, der ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende aufweist, wobei Hilfsmittel vorgesehen sind, die gestatten, einen Strom eines fluiden Mediums gegen eine Endwandung dieses Gehäuseteils und auf das erwähnte offene Ende zu richten, um so Druckwellen des fluiden Mediums zu erzeugen, die sich in der Längsrichtung des Hohlraums bis zu dem geschlossenen Ende fortpflanzen, wodurch an dem geschlossenen Ende ein Temperaturanstieg bewirkt wird, und wobei weiterhin Hilfsmittel vorgesehen sind, um im Ansprechen auf diesen Temperaturanstieg Arbeit zu verrichten.This purpose is served by an embodiment of the actuating device created by the invention with a rigid housing part, in which a cavity is formed which has an open end and a closed end, with auxiliary means being provided, which allow a flow of a fluid medium against an end wall this housing part and to direct the mentioned open end, so as to generate pressure waves of the fluid medium, which are in propagate along the length of the cavity to the closed end, causing a temperature rise at the closed end is effected, and further means are provided to perform work in response to this temperature rise.

Zum besseren Verständnis des Erfindungswesentlichen und der Erfindungsziele soll nun auf die beigegebenen Zeichnungen Bezug genommen.werden. In diesen Zeichnungen sind Möglichkeiten der Aufgabenlösung veranschaulicht, die nicht in einem die Erfindung einschränkenden Sinn aufzufassen sind. In den Zeichnungen zeigen:For a better understanding of the essentials of the invention and the objects of the invention should now be referred to the accompanying drawings. In these drawings are possibilities of problem solving illustrated, which are not to be construed in a limiting sense of the invention. In the drawings show:

Figur 1 eine Schnitten si oh t, in der die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung in Verbindung mit einem Ventil dargestellt ist ι undFigure 1 shows a section si oh t, in which the inventive Actuating device is shown in connection with a valve and

Figur 2 eine Schnitt an eicht ähnlich der Figur 1, wobeiFIG. 2 shows a section similar to FIG. 1, wherein

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jedoch die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung hier in Verbindung mit einem Heißgaserzeuger dargestellt ist.however, the actuating device according to the invention here in connection is shown with a hot gas generator.

Es sei zunächst auf die Ausführungsform der Figur 1 näher eingegangen, in der mit der Bezugszahl 10 ein Gehäuse bezeichnet ist, in dem eine Düse 12 vorgesehen ist, die einen mit Innengewinde versehenen Einlaß 14 aufweist, in den ein (nicht dargestelltes) Rohr oder dergleichen mit entsprechendem Außengewinde eingeschraubt werden kann, vm ein fluides Druckmedium, beispielsweise also ein Gas, in der durch den Pfeil bezeichneten Eichtung in die Düse einleiten zu können. Am Austrittsende verengt sich die Düse 12 in der gezeigten Weise und leitet in eine öffnung 16 über, die in dem Gehäuse 10 ausgeformt ist.The embodiment of FIG. 1 will first be discussed in more detail, in which the reference numeral 10 denotes a housing in which a nozzle 12 is provided which has an internally threaded inlet 14 into which a pipe (not shown) or the like can be screwed in with a corresponding external thread in order to be able to introduce a fluid pressure medium, for example a gas, into the nozzle in the direction indicated by the arrow. At the outlet end, the nozzle 12 narrows in the manner shown and leads over into an opening 16 which is formed in the housing 10.

In einem starren Gehäuseteil 19 des Gehäuses 10 ist ein rohrförmiger Resonanzhohlraum 18 ausgebildet und der Einlaß zu diesem Hohlraum 18 stellt die Verbindung mit der öffnung 16 her. Das andere Ende des Hohlraums 18 ist durch ein pyrotechnisches Zündmittel 20 in Poro von Bleiazid oder einem sonstigen, ähnlichen Material verschlossen, das gezündet werden kann, indem man dieses Endteil des Hohlraums 18 auf eine bestimmte Temperatur bringt, worauf im einzelnen noch näher einzugehen sein wird.In a rigid housing part 19 of the housing 10 is a tubular resonance cavity 18 is formed and the inlet to this The cavity 18 establishes the connection with the opening 16. That other end of the cavity 18 is by a pyrotechnic primer 20 in poro of lead azide or other similar material sealed, which can be ignited by bringing this end part of the cavity 18 to a certain temperature, whereupon will have to be dealt with in more detail in more detail.

Außerdem ist noch ein weiteres Gehäuse 21 vorgesehen, das an seinem einen Ende mit dem Ende des Gehäuses 10 verschraubt ist, und dieses Gehäuse 21 weist zwei Kammern 22 und 24 auf. Ein Kolben 26 ist zu hin- und hergehenden Bewegungen in der Kammer 22 gelagert, wobei sich der Schaft dieses Kolbens in gleitend verschiebbarer Anordnung durch eine das Gehäuse 21 unterteilende Trennwandung 28 hindurch in die Kammer 24 erstreckt. Am anderen Ende des Schafts ist in der Kammer 24 eine Qperschneideeinrichtung 30 vorgesehen, die in der Nähe einer Membran 32 angeordnet ist, welche sich quer durch die Kammer 24 erstreckt, so daß das Durchströmen eines zweiten fluiden Mediums durch die Kammer 24 von einer Einlaßöffnung 34 zu einer Auslaßöffnung 36 verhindert werden kann.In addition, another housing 21 is provided, which is screwed at one end to the end of the housing 10, and this housing 21 has two chambers 22 and 24. A piston 26 is mounted for reciprocating movements in the chamber 22, the shaft of this piston being in a slidingly displaceable arrangement extends through a partition wall 28 dividing the housing 21 into the chamber 24. At the other end of the shaft is in the chamber 24 a cross-cutting device 30 is provided, which in the vicinity of a membrane 32 is arranged which extends across the Chamber 24 extends so that the flow of a second fluid Medium through the chamber 24 from an inlet port 34 to an outlet port 36 can be prevented.

Im Betrieb wird ein fluides Druckmedium, beispielsweise also ein Gas, in die Düse 12 eingeleitet und strömt aus dieser in Richtung der Pfeile in die Öffnung 16 aus, wobei ein geringer An-In operation, a fluid pressure medium, for example i.e. a gas, introduced into the nozzle 12 and flows out of this in the direction of the arrows into the opening 16, with a slight incidence

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teil auch in den Hohlraum 18 eindringt, während die übrigen Anteile auf die Vorderwandung des Gehäuseteils 19 auftreffen und im rechten Winkel zur Strömungsrichtung beim Eintritt in den Hohlraum 18 aus der Anordnung ausströmen. Bereits nach sehr kurzer Zeit füllt sich der Hohlraum an und die Gesamtströmungsmenge prallt nun an der Wandung ab und strömt aus dem Gehäuse aus. In dieser Weise bildet sich am Einlaß in den Hohlraum 18 eine instabile Welle, die hin- und herschwingt und die bewirkt, daß kleine Druckwellen den Hohlraum 18 in seiner Gesamtlänge durchwandern und hierbei das an dessen geschlossenem Ende eingeschlossene Gas komprimieren, was zur Folge hat, daß dem Gas bei jeder Schwingungsperiode Energie zugeführt wird. Durch die Aufspeicherung der in jeder Schwingungsperiode zugeführten Energie kommt es an dem geschlossenen Ende des Hohlraums 18 zu einem merklichen Temperaturanstieg bis ein Punkt erreicht ist, an dem das Zündmittel 20 gezündet wird.part also penetrates into the cavity 18, while the remaining shares hit the front wall of the housing part 19 and in the right Angle to the direction of flow when entering the cavity 18 flow out of the arrangement. The cavity fills up after a very short time and the total amount of flow now collides with the wall and flows out of the housing. In this way it forms at the inlet to the cavity 18 an unstable wave which oscillates back and forth and which causes small pressure waves to enter the cavity 18 in wander through its entire length and thereby compress the gas enclosed at its closed end, with the result that energy is supplied to the gas during each oscillation period. By storing the energy supplied in each oscillation period occurs at the closed end of the cavity 18 to a noticeable increase in temperature until a point is reached at which the ignition means 20 is ignited.

Infolge der so erzeugten thermischen Energie wird der Kolben 26 in der Betrachtungerichtung der Figur 1 von links nach rechts getrieben, so daß die Membran 32 von der Querschneideeinrichtung 30 durchtrennt wird, worauf das zweite fluide Medium von der Einlaßöffnung 34 durch die Kammer 24 zur Auslaßöffnung 36 strömen und durch diese austreten kann.As a result of the thermal energy generated in this way, the piston 26 is in the viewing direction of FIG. 1 from left to right driven so that the membrane 32 of the cross cutting device 30 is cut, whereupon the second fluid medium flow from the inlet opening 34 through the chamber 24 to the outlet opening 36 and through this can leak.

Es ist also festzustellen, daß in der Kammer 24 ein wirksames Absperrorgan vorliegt, das durch das Einströmen eines Gases in die Düse 12 betätigt werden kann, wobei sämtliche elektrischen Bauteile und Schaltverbindungen in Fortfall kommen.It should be noted that in the chamber 24 an effective Shut-off element is present, which can be actuated by the flow of a gas into the nozzle 12, with all electrical Components and connections are no longer available.

Bei der Ausführungsform der Figur 2 ist ein Gehäuse vorgesehen, das in jeder Weise dem Gehäuse 10 der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform gleicht, weshalb sich eine nähere Beschreibung dieses Gehäuses erübrigt. Wie bei der voraufgegangenen Ausführungsform ist auch hier das Austritteende des in dem Gehäuse 10 vorgesehenen Hohlraums 18 durch ein pyrotechnisches Zündmittel 20 verschlossen .In the embodiment of Figure 2, a housing is provided, which is in every way the housing 10 of the embodiment shown in Figure 1, which is why a more detailed description this housing is unnecessary. As in the previous embodiment Here, too, the exit end of the cavity 18 provided in the housing 10 is closed by a pyrotechnic ignition means 20 .

Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist auf das eine Ende den Gehäuses 10 ein weiteres Gehäuse 40 aufgeschraubt, in das ein Feststofftreibmittel 42 eingefüllt ist, bei dem es sich um Ammo-In the embodiment shown here, a further housing 40 is screwed onto one end of the housing 10 , into which a solid propellant 42 is filled, which is an ammo

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niumperchlorafc handeln kann. Dieses Treibmittel 42 ist in Röhrchenform vergossen, weist also einen Kanal oder Hohlraum 44 auf und kann durch die von dem Zündmittel 20 herrührende thermische Energie gezündet werden, so daß dann heiße Gase entwickelt werden. Wird also bei der Wärmestauung am geschlossenen Ende des Hohlraums 18 eine Temperatur erreicht, bei der das Zündmittel 20 gezündet wird, so wird durch die hierbei entstehende thermische Energie auch das Peststofftreibmittel 42 gezündet und entwickelt nun seinerseits die heißen Gase, die durch eine Auslaßöffnung 46 aus dem Gehäuse 40 ausströmen. Der in dem Treibmittel 42 vorgesehene Kanal oder Hohlraum 44 trägt zur Verteilung der Wärmeenergie im Übergang auf das Treibmittel 42 bei und erleichtert das Abströmen der heißen Gase zu der Auslaßöffnung 46» Das so erzeugte Heißgas kann für viele Zwecke dienen und kann beispielsweise dazu benutzt werden, ein Raketentriebwerk zu zünden und anderes mehr.nium perchlorafc can act. This propellant 42 is in the form of a tube encapsulated, so has a channel or cavity 44 and can ignited by the thermal energy originating from the ignition means 20 so that hot gases are then evolved. So when the heat builds up at the closed end of the cavity 18 a When the temperature is reached at which the ignition means 20 is ignited, the resulting thermal energy also releases the pesticide propellant 42 ignited and now in turn develops the hot ones Gases that flow out of the housing 40 through an outlet port 46. The channel or cavity provided in the propellant 42 44 contributes to the distribution of the thermal energy in the transition to the propellant 42 and facilitates the outflow of the hot gases to the Outlet opening 46 »The hot gas thus generated can be used for many purposes and can be used, for example, to ignite a rocket engine and more.

Es ist zu bemerken, daß bei jeder der Ausführungsformen das Ausströmen aus der Düse 12 mit Überschallgeschwindigkeit erfolgen kann, wobei es sich dann bei der am Einlaß zu dem Hohlraum 18 erzeugten Welle um eine Stoßwelle handelt.It should be noted that in each of the embodiments the outflow from the nozzle 12 take place at supersonic speed can, in which case the wave generated at the inlet to the cavity 18 is a shock wave.

Somit kann also der Sachverhalt konstatiert werden, daß bei einer Verwendung der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung elektrische Induktionen und durch ungünstige Umgebungebedlngungen hervorgerufene Verkopplungseingänge ausgeschaltet bleiben, wie ebenso auch der für Funkenstrecken erforderliche Aufwand und deren Anfälligkeit für Witterungseinflüsse hier nicht nachteilig ins Gewicht fällt. Da außerdem Druckluft normalerweise leicht verfügbar zu machen ist, erfordert die Vorrichtung auch im Betrieb nur einen relativ geringen Aufwand.Thus, it can be stated that when the actuating device according to the invention is used electrical inductions and unfavorable ambient conditions caused coupling inputs remain switched off, as well as also the effort required for spark gaps and their susceptibility this is not disadvantageous for the effects of the weather falls. In addition, because compressed air is usually readily available too is to make, the device requires relatively little effort even in operation.

Es liegt auf der Hand, daß an den obigen Ausführungsformen Abänderungen verschiedener Art vorgenommen werden können, die in den Rahmen der Erfindung fallen. So hat hier beispielsweise der Hohlraum 18 einen zylindrischen Querschnitt, doch ist es klar, daß auch eine andere Ausbildung möglich ist und daß dieser Hohlraum eine rechteckige, konische oder sonstige Form haben kann. Auch für die Düsö 12 kommen verschiedene andere Ausbildungsmöglichkeiten in Betracht, so zum Beispiel eine konvergierend-divergierende Ausbildung,It is obvious that in the above embodiments Variations of various kinds can be made which fall within the scope of the invention. So here, for example, has the cavity 18 has a cylindrical cross-section, but it is clear that another design is possible and that this cavity is a rectangular, conical or other shape. Various other training options are also possible for the Düsö 12, for example a converging-diverging training,

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und der Gasstrom kann verschiedenen Abstufungen unterliegen.and the gas flow can be subject to various gradations.

Natürlich können im Aufbau und in der Auslegung der obenbeschriebenen Betätigungseinrichtung Tom Fachmann aber auch noch
andere Abänderungen vorgenommen werden, die gleichfalls in den Rahmen der Erfindung fallen, wie er in den Ansprüchen abgegrenzt ist.Of course, in the structure and in the design of the actuating device described above, Tom skilled in the art can also
other modifications may be made which also fall within the scope of the invention as defined in the claims.

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Claims

1. Actuating device, characterized by a rigid housing part (19) with a cavity (18) formed therein, this cavity (18) having an open end and a closed end, one for directing a flow of a fluid medium onto a wall of the housing part (I9) and onto the open end while generating it Sound the cavity (18) in its longitudinal direction up to the closed one End traversing pressure waves in the sense of producing a temperature rise at the closed end actuatable arrangement (12) and an arrangement (20) that can be actuated in response to this rise in temperature to perform a work

2. Actuating device according to claim 1, characterized in that the arrangement that can be actuated for a work performance (20) is an ignition means connected to the closed end in terms of heat exchange, this ignition means being caused by the rise in temperature is ignitable.

3 · Actuating device according to claim 2, characterized in that furthermore a chamber (22) is provided in which the ignition means (20) is arranged, a piston (26) being closed in this chamber (22) Movements in the axial direction of the chamber (22) is mounted, which can be moved under the influence of the thermal energy generated during ignition is.

4 · Actuating device according to claim 3 »characterized in that furthermore a chamber (24) with an inlet opening (34) and an outlet opening (36) for a second fluid medium, one in this second chamber (24) movable under the influence of the ignition and one that extends across the second chamber (24) extending and normally flowing through the second fluid Medium through the second chamber (24) preventing membrane (32) are provided, wherein the piston (26) when moving in the second chamber (24) for severing this membrane (32) in order to enable the second fluid medium to flow through through the second chamber (24) operable arrangement (30).

5. Actuating device according to claim 2, characterized in that

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weiterhin ein Gehäuse (40) τοrgesehen ist, in dem das Zündmittel (20) angeordnet ist, wobei in dieses Gehäuse (40) ein Treibmittel (42) aufgenommen ist, das durch die bei der Zündung des Zündmittelβ (20) erzeugte Wärmeenergie seinerseits gezündet werden kann.a housing (40) is also provided, in which the ignition means (20) is arranged, with a propellant (42) being received in this housing (40), which by the ignition of the Zündmittelβ (20) generated thermal energy can in turn be ignited.

Betätigungseinrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der zum Hinlenken eines Stroms eines fluiden Mediums betätigbaren Anordnung (12) um eine sich verengende Düse handelt.Actuating device according to claim 1, characterized in that the arrangement (12) that can be actuated to direct a flow of a fluid medium is a constricting nozzle.

Betatigungeeinrichtang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auetritteteil der Düse (12) in einem Abstand τοη dem offenen Ende angeordnet ist, wobei ein Austreten des fluiden Mediums aus der Einrichtung in der allgemeinen Sichtung eines rechten Winkele zu der Strömungsriehtang τοη der Düse (12) zu dem offenen Ende Torgesehen ist.Actuation device according to Claim 1, characterized in that the exit part of the nozzle (12) at a distance τοη the open End is arranged with an exit of the fluid medium from the device in the general viewing of a right angle to the flow direction τοη of the nozzle (12) is seen to the open end gate.

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