Пневмогидравлический усилитель Советский патент 1986 года по МПК F15B3/00 

2. Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД. мембранный механизм выполнен в виде двух нар мембран, нараллельно установленных с образованием дополнительной камеры между каждой парой мембран, соединенных между собой жесткими центрами, выполненными

Изобретение относится к пневмогидро- автоматике и может быть использовано и системах автоматического управления.

Цель изобретения - повьипение быстродействия и чувствительности.

На чертеже изображена схема пневмо- гидравлического усилителя.

Усилитель содержит задатчик (не показан), устагювленные в корпусе 1 пневматический элемент 2 сопло-заслонка, гидрав- лический элемент сонло-заслонка (не нока- зан) и .мембранный механиз.м 3 управления. Задатчик соединен с заслонкой 4 элемента 2, coH/ia 5 и 6 которого подключены к камерам 7 и 8 управления механизма 3, выполненного в виде двух пар мембран 9, 10 и 11, 12, параллельно установленных с образованием дополнительной камеры 13 между мембранами 9 и 10 и донолнитель- ной камеры 14 между мембранами 11 и 12. Мембраны 9, И) и 11, 12 попарно соединены между собой жесткими центрами 15 и 16 соответственно, выполненными заодно с заслонкой (не показано) гидравлического элемента сопло-заслонка, сопла 17 и 18 которого закреплены на подвижных гибких элементах, выполненных в виде мембран 19 и 20, и выполнены с боковым подводом и с глухими торцами 21 и 22. Сопла 17 и 18 подключены к источнику рабочей жидкости (не показаны) через дросселирующие элементы, выполненные в виде входных элементов 23 и 24 сопло-заслонка, сопла 25 и 26 кото- рых установлены с зазором относительно глухих торцов 21 и 22 сопл 17 и 18, соединенных с полостями исполнительного гидродвигателя (не показан) через камеры 27 и 28 положительной обратной связи, образованные в корпусе 1 мембранами 19 и 20 соответственно. На заслонке 4 установлены упругие диафрагмы 29 и 30, опертые на сопла 5 и 6, соединенные через постоянные дроссели 31 и 32 с источником воздуха (не показан). В корпусе 1 выполнены сливные каналы 33 и 34, каналы 35 и 37 подачи воздуха и каналы 38 и 39 для соединения камер 27 и 28 с полостями гидродвигателя.

Нневмогидравлический усилитель работает следующим образом.

заодно с заслонкой i-идравлического элемента.

3. Усилитель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что заслонка пневматического Эоте- мента снабжена двумя упругими диафраг- ма.ми, каждая из которых оперта на одно из его сопл.

В равновесном состоянии, когда заслонка 4 находится в среднем положении относительно пневматических сопл 5 и 6, упругие диафрагмы 29 и 30 примыкают к пневматическим соплам 5 и (5 и давления воздуха в камерах 7 и 8 равны между собой и равны давлению питания воздуха, подаваемого через канал 36. Давление питания воздуха выбрано таким, чтобы в равновесном состоянии обеснечивалось примыкание центров 15 и 16 к гидравлическим соплам 17 и 18. При этом давления рабочей жидкости в камерах 27 и 28 и на выходе каналов 38 и 39 равны между собой и равны давлению питания рабочей жидкости, поступающей через сопла 25 и 26. Таким образом, расход воздуха и жидкости в равновесном состоянии приближается к нулю.

Если характеристики пар мембран 9, 10 и 11, 12 не идентичны, то окончательная настройка их положения относительно гидравлических сопл 17 и 18 достигается путем подачи подпорных давлений в камеры 13 и 14 через каналы 35 и 37 соответственно.

При отклонении заслонки 4 от среднего положения, например вправо, упругая диафрагма 30, прогибаясь, оставляет закрытым пневматическое сопло 5, а диафрагма 29 открывает проходное сечение пневматического сопла 6. При этом давление в камере 8 падает и центр 15, выполняя роль заслонки, отходит от гидравлического сопла 17, а давление в камере 27 и в канале 38 умень- 1нается. Мембрана 19, прогибаясь влево, удаляет гидравлическое сопло 17 от торца центра 15, осуществляя тем самым внутреннюю положительную обратную связь. Одновременно торец 22 прикрывает входное сопло 25, вследствие чего уменьщается подача жидкости в камеру 27, способствуя повыще- нию быстродействия усилителя. Центр 16 остается примыкающим к гидравлическому соплу 18, а торец 21 (вследствие высокого давления в проточной камере 28) находится на максимально воз.можном расстоянии от сопла 26 и рабочая жидкость, подавае.мая по каналу 24, дросселируясь в полностью открытом входном сопле 26, направляется к гидродвигателю через канал 39. Перемещение заслонки 4 влево сопровождается понижением давления в камере 7, удалением центра 16 от гидравлического сопла 18, прогибом мембраны 20 вправо и приближением торца 21 к соплу 26. Отработанная жидкость удаляется через сливные каналы 33 и 34, расположенные в верхней части корпуса 1.

Наличие мембран 19 и 20, обеспечивающих положительную обратную связь, влияет на перепадную характеристику пневмогид- равлического усилителя. Крутизна этой характеристики определяется степенью жесткое ти мембран 19 и 20. При неограниченно большой их жесткости гидравлические сопла 17 и 18 остаются неп одвижными, сопла 25 и 26 выполняют роль постоянных дросселей, поэтому пневмогидравлический усилитель работает как двухщелевой усилитель типа сопло-заслонка. При средней жесткости положительная обратная связь обеспечивает повь шенную крутизну характеристики, а изменение сечения сопл 25 и 26 способствует увеличению быстродействия. Малая жесткость обеспечивает перепадную характеристику, близкую к релейной.

Применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом обеспечивает малый расход воздуха и рабочей жидкости; возможность применения сопл сравнительно большого сечения, исключающих возникновение облитерации и обеспечивающих в нестационарном режиме повышенный расход жидкости и соответственно увеличение быст

5

0

5

0

родействия при высокой надежности работы пневмогидравлического усилителя в целом вследствие определенной некритичности по отношению к чистоте рабочей жидкости: повышение быстродействия, обусловленного наличием максимально возможных перепадов давлений на пневматических и гидравлических соплах при переходе от стационарного режима работы пневмогидравлического усилителя к нестационарному и наличием регулируе.мых входных дросселирующих элементов; повышение чувствительности в связи с отсутствием уплотнений между корпусом и заслонкой; получением уплотнений между корпусом и заслонкой; получение больщого коэффициента усиления при незначительном перестановочном усилии на элементе типа сопло-заслонка в связи с работой диафрагм в области малых прогибов; возможность получения высокой чувствительности в результате воздействия положительной обратной связи, обеспечиваемой установкой гидравлических сопл на мембранах; возможность использования в гидросистеме более высоких давлений за счет практически полного перекрытия сопл в стационарном режиме работы усилителя; слабое влияние реакции струи на пневматическую заслонку по сравнению с влиянием струи на гидравлическую заслонку в гидроусилителях. Использование изобретения в системах ав томатического управления позволяет повысить их быстродействие и чувствительность и тем самым увеличить эффективность их использования.