Пневмогидравлический усилитель Советский патент 1986 года по МПК F15B3/00 

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 (не обозначена) гидравлического элемен1а сопло-заслонка, сопла 12 и 13 коTopoio :5якре 1лены на гибких элементах, BbniojineiiHbix в виде жестких мембран 14 и 15 соотЕ етственно. При этом сопла 12 и 13 выполнены с входными, например, коническими расточкамИ 16 и 17 н подключены к источнику рабочей жидкости (не изображен) через дросселирующие элементы, выполненные в виде эжекторных сопл 18 и 19, закрепленных на упругих мембранах 20 и 21 С ВОЗМОЖНОСТЬЮ образования эжекторных кольцевых щелей в расточках 16 и 17. Сопла 12 и 13 подключены к полостям исполнительного гидродвигателя (не изображеп) через камеры 22 и 23 положительной обратной связи, образованные мембрана.ми 14, 20 : ;Г, 21 соответственно. Па заслонке 3 установлень; диафрагмы 24 и 25. В корпусе 26 усилителя выполнены сливные отверстия 27 и 28 и каналы 29 и 30 для соединения камер 22 и 23 с полостями гидрояшиателя. К, соплам 4 и 5 подво;ипся воздух через постоянные дроссели 31 и 32. Иневмогидравлический усилитель работает следующим образом. В равновесном состоянии, когда заслонка 1 находится в среднем положении относительно 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 10 и 11 выбраны идентичными, а давление воздуха подбирается таким, чтобы обеспе1швалось примыкание жестких центров 8 н 9 к торцам 1идравлических сопл 42 и 13. 11)и этом давление жидкости в камерах 22 и 23 и на выходе каналов 29 и 30 одинаково li равно исходному давлению питания рабочей жидкости. Расход воздуха и ЖП.1.КО1ГГИ |; равновесном состоянии устройстнп близок к . При отклонении заслонки 3, например, вправо диафрагма 25, прогибаясь, оставляет закрытым пневматическое сопло 5. диафрагма 24 открызает проходное сечение пневматического сон па 4. При этом давление в камере 6 понижается и торец жесткого центра 8, выполняя роль заслонки, отходит от гидравлического сопла 12, а давление в камере 22, образованной жесткой мембраной 14 и упругой мембраной 20, и в канале 29 падает. Гр-дравлическое сопло 12, осуществляя положительную обратную связь, перемещается влево, увеличивая зазор между торцами сопла 12 и жесткого центра 8. При небольщом зазоре между соплом 12 и жестким центрСМ 8 давление в камере 22 падает слабо, поэтому эжекторное сопло 18 получает сравн1-тельно малое перемещение навстречу гидравлическому соплу 12. Небольщая скорость потока жидкости в эжекторном сопле 18 (BCJCACTBHC малого перепада между исходным давлением рабочей жидкости и давлением в камере 22), а также большое расстояние между торцом эжекторного сопла 18 и расточкой 16 гидравлического сопла 12 создает условия для работы эжекторного сопла 18 в режиме нагнетания. По мере увеличения сигнала рассогласования жесткий центр 8 удаляется от гидравлического сопла 12, а давление в камере 22 продолжает падать. Эжекторное сопло 18 приближается к гидравлическому соплу12, а скорость потока жидкости в канале эжекторного сопла 18 возрастает. В результате эжекторный эффект интенсифицируется. Когда сигнал рассогласования максимальный и гидравлическое управляющее сопло 12 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 щириной щели, образованной 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 эжекторного сопла 18 (19) на порядок выще перемещения гидравлического сопла 12(3), а упругие мембраны 20 и 21 работают в области больших перемещений, перемещение гидравлического сопла 12(13) практически не оказывает влияния на эффект эжекти рования. С другой стороны, вследствие интенсивной эжекции при сравнительно большой степени открытия гидравлического сопла (больщой 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 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.

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.