ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ Российский патент 1996 года по МПК F15B3/00 G05D16/06 

Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано в системах автоматического регулирования.

Известен гидравлический усилитель, содержащий корпус с каналами подвода и выхода среды, со сливной и двумя управляющими камерами, в каждой из которых установлен сильфон, сопло, и заслонку (1).

Техническим недостатком усилителя является низкая устойчивость.

Известен также гидравлический усилитель, содержащий корпус с каналами подвода и отвода рабочей среды, камерой слива и двумя камерами управления, в которых установлены сильфоны, соединенные с заслонкой, а также первую и вторую группу сопл, встречно расположенных по обе стороны заслонки.

Техническим недостатком известных усилителей является высокая виброактивность и шум при возникновении автоколебаний заслонки.

Это обусловлено неоднозначностью типа течения среды (жидкости) в зазоре между торцем сопла и заслонкой (отрывного и безотрывного) в зависимости от величины зазора, что вызывает переменное силовое воздействие на заслонку, сопровождающееся резким возрастанием вибрации, шума и ускоренным выходом из строя подвижных частей усилителя.

Технической задачей изобретения является улучшение виброакустических характеристик усилителя за счет устранения автоколебаний заслонки.

Сущность изобретения состоит в том, что в усилителе, содержащем корпус с каналами подвода и отвода рабочей среды, камерой слива и двумя камерами управления, в которых установлены сильфоны, соединенные с заслонкой, а также первую и вторую группу сопл, встречно расположенных по обе стороны заслонки, заслонка выполнена со сквозными отверстиями, размещенными по окружности с равным шагом в кольцевой проекции каждого сопла на заслонку, причем отношение суммарной площади отверстий, размещенных по окружности, к кольцевой площади торца соответствующего сопла выполнено равным 0,5.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема гидравлического усилителя, на фиг. 2 разрез А А на фиг.1.

Усилитель содержит корпус 1 с каналом 2 подвода рабочей среды и каналами 3, 4 отвода среды, с камерой 5 слива и двумя камерами 6, 7 управления, в каждой из которых установлены сильфоны 8, 9, соответственно заслонку 10, первую группу сопл 11, расположенных над заслонкой 10, вторую группу сопл 12, расположенных под заслонкой 10. Давление в канале 2 равно Р_н, давление в каналах 3, 4 Р_сл.

Сильфон 8 поджат пружиной 13. Регулирующие органы (не изображены) подключены к камерам 6, 7. В заслонке 10 выполнены сквозные отверстия 14, размещенные по окружности на равных расстояниях между собой в проекции кольцевой площади торца каждого сопла групп 11, 12 на заслонку 10, отношение суммарной площади которых к кольцевой площади торца 15 каждого сопла групп 11, 12 составляет 0,5.

Усилитель работает следующим образом.

От регулирующего органа в камеру 6 и камеру 7 поступают входные сигналы с давлениями Р_вх 1 и Р_вх 2. Разность давлений двух входных сигналов соответствует значению настройки усилителя и уравновешивается усилием предварительного сжатия пружины 13. При этом заслонка 10 занимает среднее положение, которому соответствуют одинаковые зазоры между заслонкой 10 и первой группой сопл 11 и между заслонкой 10 и второй группой сопл 12. Сильфоны 8,9, основания которых жестко соединены с подвижной заслонкой 10, имеют одинаковую предварительную деформацию. Рабочая среда к усилителю поступает через канал 2 подвода и, пройдя через зазоры, образованные заслонкой 10 и торцами сопл первой группы 11, попадает в камеру 5, аналогично, пройдя через зазоры, образованные заслонкой 10 и торцами сопл второй группы 12, также попадает в камеру 5 слива.

Внутренние полости сопл групп 11,12, расположенных равномерно по окружности над и под заслонкой 10, сообщаются между собой и с каналами 3,4 отвода. При среднем положении заслонки 10 давление в каналах 3,4 одинаково и равно значению

Отклонение перепада давления двух входных сигналов от номинального значения вызывает смещение заслонки 10 от среднего положения на величину, пропорциональную отклонению перепада давления входных сигналов от номинального значения.

Например, при увеличении перепада давления входных сигналов Р_вх 1 P_вх 2 заслонка 10 смещается вниз от среднего положения. Зазоры между заслонкой 10 и соплами второй группы 12 уменьшаются, расход среды через сопла второй группы 12 в камеру 5 уменьшается, а давление Р_вых 2 в канале 4 усилителя увеличивается.

При изменении зазора между соплом и заслонкой 10 один режим течения среды переходит к другому. Площадь кольцевой щели в зазоре между соплом и заслонкой изменяется. При малых зазорах она расширяется незначительно и в ней создаются условия для прилипания потока среды к торцу сопла (течение безотрывное), а при больших зазорах расширение становится существенным, поток к торцу сопла прилипнуть уже не может (течение безотрывное).

Величина зазора не является однозначной, а зависит от направления движения заслонки 10. При удалении заслонки 10 от сопла переход от безотрывного режима течения к отрывному происходит при больших значениях зазора, чем переход от отрывного режима течения к безотрывному при приближении заслонки 10 к соплу. При этом давление на заслонке 10 в области кольцевой щели переменное: оно то плавно уменьшается (при отрывном течении), то может принимать и отрицательные значения (при безотрывном течении). Это могло бы привести к неоднозначности силового воздействия на заслонку 10 и вызывать ее автоколебания, ухудшающие виброакустические характеристики гидравлического усилителя.

Наличие сквозных отверстий 14 в заслонке 10, размещенных по окружности на равных расстояниях между собой в проекции кольцевой площади торца 15 каждого сопла на заслонку 10, обеспечивает при указанном выше соотношении площадей выравнивание переменного давления в области кольцевой щели в зазоре между торцем сопла и заслонкой 10, приближая его к давлению, имеющемуся за пределами зазора. В результате устраняется переменная сила на заслонке, вызывающая его автоколебания, и обеспечивается снижение уровня вибрации и шума при работе гидравлического усилителя.

Использование: в области гидроавтоматики и может быть использовано в системах автоматического регулирования. Сущность: электрогидравлический усилитель, содержащий корпус с каналами подвода и отвода рабочей среды, камерой слива и двумя камерами управления, в которых установлены сильфоны, соединенные с заслонкой, а также первую и вторую группу сопл, встречно расположенных по обе стороны заслонки, заслонка выполнена со сквозными отверстиями, размещенными по окружности с равным шагом в кольцевой проекции каждого сопла на заслонку, причем отношение суммарной площади отверстий, размещенных по окружности к кольцевой площади торца соответствующего сопла, выполнено равным 0,5. 2 ил.

Гидравлический усилитель, содержащий корпус с каналами подвода и отвода рабочей среды, камерой слива и двумя камерами управления, в которых установлены сильфоны, соединенные с заслонкой, а также первую и вторую группы сопл, встречно расположенных по обе стороны заслонки, отличающийся тем, что заслонка выполнена со сквозными отверстиями, размещенными по окружности с равным шагом в кольцевой проекции каждого сопла на заслонку, причем отношение суммарной площади отверстий, размещенных по окружности, к кольцевой площади торца соответствующего сопла равно 0,5.