Усилитель мощности Советский патент 1984 года по МПК G06G5/00 

i. Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде сильфона, подвижный торец которого связан с заслонкой через пружину сжатия и тягу, а глухая камера образована стаканом, установленньин

внутренней полости сильфовона.

3. Усилитель по п. 1, отличающий ся тем, что упругий элемент,связанныйоС заслонкой пружиной сжатия, выполнен в виде мембраны,связанной с корпусом пружиной сжатия.

1. УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий установленный в корпусе двухмембранный блок с общим жестким центром, выполненным в виде штока с осевым каналом, соединенным через радиальное отверстие с камерой сброса между мембранами, подключенной к атмосфере, клапаны питания и сброса, выполненные с общей заслонкой и двумя концентричными седлами, причем одно неподвижное седло соединено с корпусом, а вторым подвижным седлом является торец штока мембранного блока, камеру питания, расположенную между неподвижным седлом и корпусом, входную камеру, расположенную между первой мембраной и корпусом, выходную камеру, расположенную между неподвижным седлом и второй мембраной, каналы питания, входной и выходной, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода рабочего тела и повышения точности, в камере питания установлен узел разгрузки, выполненный в виде упругого элемента, связанного через пружину с заслонкой, глухая камера между упругим элементом и корпусом соединена с выходной камерой, причем величины (Л эффективной площади s упругого элемента, рабочей площади s заслонки, жесткости 1 пружины и жесткости упругого элемента связаны соотношением S, k 1, сл со

Изобретение относится к средствам пневмогидроавтоматики, а именно к усилителям мощности аналоговых сигналов.

Известны усилители мощности, содержащие установленное в корпусе мембраны, сопла, клапан питания, дроссель, пружины 1.

Однако такие усилители имеют сложную конструкцию в связи с наличием трех мембран, дросселя, двух сопл.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является усилитель мощности,содержащий ;(вухмемб ранный блок с общим жестким центром, выполненным в виде штока с осевым каналом, соединенным через радиальное отверстие с камерой межцу мембранами, подключенной к атмосфере, клапаны питания и сброса, выполненные с общей подпружиненной заслонкой и двумя концентричными седлами, заслонка клапанов выполнена в виде плоского диска с радиальными пазами, расположенными на его торце со стороны седел, причем одно неподвижное седло соединено с корпусом, а вторым подвижным седлом является торец штока мембранного блока, камеру питания, расположенную

между неподвижным седлом и корпусом,

входную камеру, расположенную между первой мембраной и корпусом, выходную камеру, расположенную между неподвижным седлом и второй мембраной, каналы питания, входной и выходной 2J.

Наличие пазов, образующих дроссельные отверстия, вызывает постоянный расход рабочего тела. Кроме того, неразгруженнйсть заслонки уменьшает точность усилителя.

Целью изобретения является уменьшение расхода рабочего тела и повышение точности усилителя.

Указанная цель достигается тем, что в усилителе мощности, содержащем установленный в корпусе двухмембранный блок с общим жестким центром, выполненньом в виде штока с осевым каналом, соединенным через радиальное отверстие с камерой сброса между мембранами, подключенной к атмосфере, клапаны питания и сброса, выполненные с общей заслонкой и двумя концент

ричными седлами, причем одно неподвиное седло соединено с корпусом, а вторым подвижным седлом является торец щтока мембранного блока, камеру питания, расположенную между неподвижным седлом и корпусом, входную камеру, расположенную между первой мембраной и корпусом., выходную камеру, расположенную между неподвижным седлом и второй мембраной, каналы питания, входной и выходной, в камере питания установлен узел разгрузки, выполненный в виде упругого элемента, связанного через пружину с заслонкой, глухая камера .между упругим элементом и корпусом соединена с выходной камерой, причем величины эффективной площади s.., упругого элемента, рабочей площади s заслонки, жесткости пружины К., и жесткости К упругого элемента связаны соотношением

2/ r-S/VN

Упругий элемент может быть выполнен в виде сильфона, подвижный торец которого связан с заслонкой через пружину сжатия и тягу, а глухая камера образована стаканом, установленным во внутренней полости сильфона, или в виде мембраны, связанной с корпусом пружиной сжатия, причем в этом случае упругий элемент соединен с заслонкой пружиной сжатия.

На фиг. 1 показан усилитель с ,. упругим элементом, выполненным в виде сильфона; на фиг. 2 - то же, с упругим элементом, выполненным в вид мембраны.

Усилитель состоит из корпуса 1, мембран 2 и 3, жесткие центры которых связаны штоком 4, имеющим осевой канал, соединенный с камерой сброса 5, клапанов питания и сброса с двумя концентричными соплами 6, 7 и общей заслонкой 8. Неподвижное седло 7 сое динено с корпусом 1, а внутреннее подвижное седло 6 образовано торцом штока 4.

При выполнении упругого элемента в виде сильфона 9 его подвижный торец связан через пружину сжатия 10 и тягу 11 -с заслонкой 8, Глухая камера 12, образованная стаканом 13, соединена с выходной камерой 14.

При выполнении упругого элемента в виде мембраны 15, связанной с корпусом пружиной сжатия 16, упругий эл мент связан с заслонкой 8 посредством пружины сжатия 17. Камера питания 18 соединена с каналом питания 19 входная камера 20 - с входным каналом 21.

Усилитель работает следующим образом.

При подаче входного сигнала во входную камеру 20 возникает усилие, передаваемое через жесткий центр мембраны 2 на шток 4. В результате этого воздействия заслонка 8 отходит от неподвижного седла 7 и давление в выходной камере 14 начинает повы-. шаться, одновременно воздействуя на мембрану 3, которая является элементом силовой обратной связи. При уравновешивании сил/ создаваемых выходным давлением на мембране 3 и усилия, развиваемого давлением в камере 20, заслонка 8 ложится на неподвижное сопло 7, разрывая связь выход ной камеры 14 с камерой питания 18. При уменьшении величины входного давления шток 4 приподнимается над заслонкой 8 и через осевой канал штока часть давления сбрасывается в атмбсферу.

Разгрузка заслонки 8 от действия давления питания и выходного давления осуществляется следующим образом..

Давление питания в камере 18, дей ствуя на внешнюю поверхность сильфона 9, вызывает перемещение его верхнего торца, который воздействует на пружину сжатия 10 и через тягу 11 на Заслонку -8. Этим коглтенсируется действие давления питания ка заслонку 8 со стороны камеры питания, ликвидируя тем самым зону нечувствительности усилителя. Предположим, что во время работы усилителя увеличилось давление в выходной камере 14 Это давление, действуя на рабочую площадь заслонки 8 (под рабочей площадью поднимается площадь кольца, образованного при касании с заслонкой 8 подвижного б и неподвижного 7 сопл), изменяет Момент открытия заслонки и даже может вызвать открытое положение клапана. Для компенсации этого выходная камера 14 соединена с внутренней полостью сильфона. Например, при увеличении выходного давления верхний торец сильфона 9 перемещается вверх, сжатие пружины 1 уменьшается, как и сила, оттягивающая через тягу 11 заслонку и вниз, причем настолько, насколько возникает прибавка в силе от давления в выходной камере 14 на рабочей площади заслонки 8.

Параметры жесткости сильфона и пружины сжатия, эффективной площади сильфона и рабочей площади заслонки выбираются из следующих соображений.

Выберем положительные направления координат смещения сильфона Х и заслонки Xj и рассмотрим силы, действующие на заслонку (фиг. 1). Введем следующие обозначения:

s - эффективная площадь сильфона §2 - рабочая площадь заслонки 2 жесткость сильфона; жесткость пружины; So - площадь сброса заслонки Р - давление в камере питания; Р - давление в выходной камере. Силы, действующие на заслонку

, VlVPnl a-PnVMV s)- Силы, действующие на сильфон

f c Pn-pplvSlV sl-Vc- i

Условия статического равновесия

РЬ 0; FC. 0; Хз О(3)

Учитывая выражение (3) можем переписать выражения (11 и (2) как

(VPn)VPnSo-f, , Щ

. , lPn-pp v()-° )

Из выражения ( 5) следует (Pn-Pp)s.

(fc)

1с 1с.

1

Подставляя выражение ( 5) в выражение (4 ) получим

-(Vn) ()

(РП-).

В статике необходимо/ чтобы .Как видно из. выражения (61, сила, действующая на заслонку содержит две составляющие

З(РВЫХ)Р.О (1

Здесь

n(Peuxl(VP.K-ir;% i 31

,

(101

По условиям статического равновесия для заслонки необходимо, чтобы

одновременно выражения (9) и (10) были равны 0. FJ компенсируется начальным сжатием пружины жесткостью К для компенсации силы вых

выражения (9) следует, что

k г bV S,