Пневмогидравлический усилитель

 

1. ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий задатчик, пневматический элемент сопло-заслонка, .гидравлический элемент сопло-заслонка и мембранный механизм управления, причем задатчик соединен с заслонкой пневматического элемента, сопла которого подключены к камерам управления мембранного механизма, соединенного жесткими центрами мембран с заслонкой гидравлического элемента, каждое сопло которого закреплено на гибком элементе и подключено к полости исполнительного гидродвигателя и через дросселирующий элемент - к источнику рабочей жидкости , отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и чувствительности, гибкие элементы выполнены в виде жестких мембран, а закрепленные на них сопла выполнены с входными расточками, при этом каждый дросселирующий элемент выполнен в виде эжекторного сопла, закрепленного на упругой мембране с возможностью образования эжекторной кольцевой щели в расточке соответствующего сопла гидравлического элемента, а каждое из последних подключено к полости исполнительного гидродвигателя через камеру положительной обратной связи, образованную жесткой и упругой мембранами. 2. Усилитель по п. 1 отличающийся тем, что мембранный механизм выполнен в виде & двух противоположно установленных выпук (Л лых мембран, жесткие центры которых выполнены заодно с заслонкой гидравлического элемента.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ш4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3886092/25-06 (22) 18.04.85 (46) 23.10.86. Бюл. № 39 (71) Ставропольский политехнический институт (72) А. Н. Головченко (53) 62-521(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1054583, кл. F 15 В 3/00, 1982. (54) (57) 1. ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ

УСИЛИТЕЛЬ, содержащий задатчик, пневматический элемент сопло-заслонка, гидравлический элемент сопло-заслонка и мембранный механизм управления, причем задатчик соединен с заслонкой пневматического элемента, сопла которого подключены к камерам управления мембранного механизма, соединенного жесткими центрами мембран с заслонкой гидравлического элемента, каждое сопло которого закреплено на гибком элементе и подключено к полости исполнительного гидродвигателя и через дросселируюÄÄSUÄÄ 1265405 щий элемент — к источнику рабочей жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и чувствительности, гибкие элементы выполнены в виде жестких мембран, а закрепленные на них сопла выполнены с входными расточками, при этом каждый дросселирующий элемент выполнен в виде эжекторного сопла, закрепленного на упругой мембране с возможностью образования эжекторной кольцевой щели в расточке соответствующего сопла гидравлического элемента, а каждое из последних подключено к полости исполнительного гидродвигателя через камеру положительной обратной связи, образованную жесткой и упругой мембранами.

2. Усилитель по п. 1 отличающийся тем, что мембранный механизм выполнен в виде двух противоположно установленных выпуклых. мембран, жесткие центры которых выполнены заодно с заслонкой гидравлического элемента.

1265405

Изобретение относится к пневмогидроавтоматике и может быть использовано в системах автоматического управления.

Цель изобретения — повышение быстродействия и чувствительности.

На чертеже изображена схема пневмогидравлического усилителя.

Усилитель содержит задатчик (не изображен), пневматический элемент 1 соплозаслонка, гидравлический элемент сопло-заслонка (не обозначен) и мембранный механизм 2 управления, причем задатчик соединен с заслонкой 3 элемента 1, сопла 4 и 5 которого подключены к камерам 6 и 7 управления механизма 2, жесткие центры 8 и 9 противоположно установленных выпуклых мембран 10 и 11 которого выполнены заодно с заслонкой Ие обозначена) гидравлического элемента соп.1о-заслонка, сопла !2 и 13 Которого закреплены HB гибких элементах, !

31,1(н1.!Ие((ных в виде жестких мембран 14 и 15 соответственно. При этом сопла 12 и

13 выполнены с входными, например, коническими расточками 16 и 17 и 1(одключены к источнику рабочей жидкости (не изображен) через дросселирующие элементы, выполненные I3 виде эжекторных сопл 18 и 19, закрепленных на упругих мембранах 20 и 21 с возможностью образования эжекторных кольцевых щелей в расточках !6 и 17.

Сопла 12 и 13 подключены к полостям исполнительного гидродвигателя (не изображ«1:1 чср«3 камеры 22 и 23 положительной

Обратнои .вязи, образованные мембранами ! 4, 0; 5, 21 соответственно.

На заслонке 3 yc1al!o!3;1«HI! диафрагмы

24 и 25. В корпусе 26 усилителя выполнены слив!!ые отверстия 27 и 28 и каналы 29 и 30 для соединения камер 22 и 23 с полостями гидро,(пигатсля. К соплам 4 и 5 подвод!Сг«51 1гозду.(через постоянные дроссели

31 и 32. ! (нев мог идравлически и усил ител ь работает следу!О(цим образом.

Б равновесном состоянии, когда заслонка 1 находится в среднем положении относител!.Ио пневматических сопл 4 и 5, диафрагмы 24 и 25 примыкают к торцам сопл и давление воздуха в камерах 6 и 7 одинаково и равно давлению питания воздуха, подводимого через постоянные дроссели

31 и 32. Жесткости выпуклых мембран !

0 и 11 выбраны идентичными, а давление воздуха подбирается таким, чтобы обеспе гивалось примыкание жестких центров 8 и 9 к торцаи гидравли-!еск(!х сопл 12 и 13. ! !ри этом давление жидкости в камерах 22 и 23 и на выходе каналов 29 и 30 одинаково H равно исходному давлению питаHH я р!1 I0(!«I! жидкости. Расход воздуха и

KH 1кос1 и 11 равно!3есном состоянии (ñTðoII

С гв 1 б IH;3(II . K I(kë!(3.

111)H Отк:loll«HHH заслонки 3, например, впр((во д((афрагма 25, прогибаясь, оставляет закрытым пневматическое сопло 5. диафрагма 24 открызает проходное сечение пневматического соппа 4. При этом давление в камере 6 пони;кается и торец жесткого центра 8, выпол!!яя роль заслонки, отходит от гидравлического сопла 12, а давление в камере 22, образованной жесткой мембраной 14 и упр (гой мембраной 20, и в канале 29 падает. Г(дравлическое сопло 12, осуществляя поло;кительную обратную связь, перемещается влево, увеличивая зазор между торцами сопла 12 и жесткого центра 8.

П ри небол ьшом зазоре между соплом

12 и жестким центрс м 8 давление в камере

22 падает слабо, поэтому -эжекторное сопло

18 получает сравн! тельно малое перемещение навстречу гидравлическому соплу 12.

Небольшая скорость потока жидкости в эжекторном сопле !8 (вс(едствие малого перепада между исходным давлением рабочей жидкости и давлением в камере 22), а также большое расстояние между торцом эжек20 торного сопла 18 и расточкои 16 гидравлического сопла 12 создает условия для работы эжекторного сопла 18 в режиме нагнетания.

По мере увеличения сигнала рассогласоzs вания жесткий центр 8 удаляется от гидравлического сопла 12, а давление в камере

22 продолжает падать. Эжекторное сопло 18 приближается к гидравлическому соплу 12, а скорость потока жидкости в канале эжекторного сопла 18 возрастает, В результате эжекторный эффект интенсифицируется. Когда сигнал рассогласования максимальный и гидравлическое управляющее сопло !2 полностью открыто, наружный конус эжекторного сопла 18 входит во внутренний конус расточки 16 гидравлического сопла 12, так, что образуется кольцевая щель, обеспечивающая оптимальный режим эжекции. При этом жидкость из камеры 22 и из полости гидродвигателя сбрасывается через сливные отверстия 27 и 28.

Эффект эжектирования определяется геометрическими параметрами кольцевой щели, т.е. конусностью наружного конуса эжекторного сопла 18 и внутреннего конуса расточки 16 гидравлического управляющего сопла 12, а также шириной щели, образо45 ванной конусами. Жесткий центр 9 остается примыкающим к гидравлическому управляющему соплу 13, исключая тем самым падение давления в камере 23, образованной жесткой мембраной 15 и упругой мембраной 21. Перемещение заслонки 3 влево сопровождается понижением давления воздуха в камере 7 падением давления жидкости в камере 23 и соответствующим перемещением эжекторного сопла 19 по направлению к гидравлическому соплу 13.

Так как величина перемещения эжектор55 ного сопла 18 (19) на порядок выше перемещения гидравлического сопла 12 (3), а упругие мембраны 20 и 21 работают в об1265405

Составитель С. Рождественский

Редактор В. Петраш Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Заказ 5642/28 Тираж 610 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 ласти больших перемещений, перемещение гидравлического сопла 12(13) практически не оказывает влияния на эффект эжектирования. С другой стороны, вследствие интенсивной эжекции при сравнительно большой степени открытия гидравлического сопла (большой сигнал рассогласования) давление в камере 22(23) падает интенсивнее, чем без эжекторного сопла. Этим обеспечивается повышение чувствительности и быстродействия устройства в области больших возмущений.

К преимуществам предлагаемого усилителя по сравнению с известным относится интенсивное повышение чувствительности и быстродействия в области больших рассогласований сигналов вследствие применения 15 подвижного эжекторного сопла, повышенное быстродействие и сокращение времени переходного процесса, обуславливаемое наличием максимально возможных перепадов давлений на пневматических и гидравлических соплах при переходе от стационарного режима работы усилителя к нестационарному, возможность использования пневматических и гидравлических управляющих сопл с увеличенным проходным сечением, предотвращающим явление облитерации. Кроме того, обеспечивается возможность получения высокой чувствительности вследствие действия положительной обратной связи, обеспечиваемой установкой гидравлических сопл на мембранах.

Использование изобретения в системах автоматического управления позволит повысить их быстродействие и чувствительность и, следовательно, увеличить эффективность их использования..