Гидравлический струйный усилитель Советский патент 1991 года по МПК F15C3/10 

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть применено в устройствах гидроавтоматики.

Целью изобретения является повышение коэффициента усиления.

На фиг. 1 показан предлагаемый усилитель, продольный разрез в плоскости, перпендикулярной плоскости осей управляющих сопел; на фиг. 2 - то же, продольный разрез в плоскости осей управляющих сопел; на фиг. 3-8 - соответственно сечения А-А, Б-Б, В-В, Г-Г. Д-Д и Е-Е на фиг. 2.

Гидравлический струйный усилитель содержит камеру 1, где помещены сопла 2 и 3 управления м сопло 4 питания. Между соплами расположены две пластины 5 и 6, снабженные механизмами перемещения, выполненными, например, в виде винтов 7 и 8. Пластины5и6 размещены между соплами симметрично плоскости осей сопел и связаны плоскими пружинами 9 и 10 с соплом 4 питания. За пластинами 5 и 6 расположены приемные каналы 11 и 12 ((фиг. 2). Сопла 2 и 3 управления имеют на выходе диффу- зорные участки 13 и 14 с криволинейными осями 15 и 16. Оси вогнутыми сторонами обращены к приемным каналам 11 м 12, а выходные отверстия сопел 2 и 3 управления имеют форму трапеции со скругленными углами. Большее основание 17 трапеции расположено со стороны приемных каналов, а меньшее основание 18 - со стороны сопла питания, и отношение размеров большего и меньшего оснований составляет 1,8 - 2,2, при этом расстояние между пластинами регулируется в пределах 1,1-1,3 от размера большего основания трапеции. На близлежащих поверхностях пластин 5 и 6 выполнены клиновидные выступы 19 и 20 в виде трехгранных пирамид, вершины 21 которых находятся между отверстиями сопел 2 и 3, а основания пирамид 22 расположены напротив перемычки 23 между приемными каналами.

Между соплами 2 и 3 управления и соплом 4 питания установлены клиновидные дефлекторы 24 и 25, входящие с зазором между пластинами 5 и 8, причем расстояние между близлежащими кромками 26 и 27 дефлекторов 24 и 25 меньше расстояния между пластинами 5 и 6.

Струя на выходе из сопла питания характеризуется контуром 28, впадинами 29 и 30, отраженными потоками 31-34, участками 35 и 36 и впадинами 37 и 38, образующимися при натекании струи на приемные каналы 11 и 12.

Усилитель работает следующим образом.

В сопле 4 питания формируется питающая струя, которая распространяется в камере 1. Форма контура 28 струи соответствует форме отверстия сопла. Струя, попадая между пластинами 5 и 6, деформируется пластинами и дефлекторами 24 и 25. Вследствие того, что близлежз0 щие кромки 26 и 27 дефлекторов меньше

расстояния между пластинами 5 и 6, струя

сжимается, а контур ее деформируется и на

контуре струи образуются впадины 29 и 30.

При одинаковых давлениях в управляю5 щих соплах силоьое воздействие управляющих струй на питающую струю уравновешивается IA отклонения питающей струи не происходит. При наличии перепада давления в соплах управления (например, в

0 сопле 3 давление становится выше, чем в сопле 2) течение становится несимметричным. При этом расход в сопле 3 увеличивается и поток жидкости через диффузионный участок 14 сопла за счет центробежных сил

5 отклоняется э сторону сопла 4 питания, одновременно сжимается в направлении меньшего основания 18 трапеции и примыкает к этому основанию.

В то же вро; :я расход в сопле 2 умень0 шается, и поток жидкости, проходя через диффузорный участок 13, вследствие эффекта Коанда примыкает к стенке сопла и отклоняется в сторон/ одного из приемных каналов 11 или 12. Одновременно поток рас5 ширяется в направлении большего основания 17 трапеции и примыкает к указанному основанию.

Таким образом, струя, истекающая из сопла 3, воздействует на питающую струю

0 выше по течению, чем струя из сопла 2.

При натекании управляющей струи из сопла 3 на питающую струю управляющая струя попадает во впадину 30 питающей струи, разворачивается на угол более 90° и

5 уходит двумя отраженными потоками 31 и 32. Воздействие управляющей струи приводит к отклонению питающей струй. Так как отражённые потоки 31 и 32 отклоняются на большой угол относительно направления

0 исходной струи, силовое воздействие управляющей струи увеличивается за счет реактивного действия потоков 31 и 32.

Управляющая струя, истекающая из сопла 2, воздействует на питающую струю ни5 же по течению. При этом управляющая струя, имеющая большую ширину, взаимодействует с питающей струей по схеме, показанной на фиг. 6. Отраженные потоки 33 и 34, образующиеся при взаимодействии струй, уходят вдоль торцовых поверхностей

пластин и не оказывают дополнительного воздействия на питающую струю, как при воздействии струи из сопла 3. Дополнительное реактивное воздействие на питающую струю управляющей струи из сопла 3 обусловлено соотношением размеров большего и меньшего оснований трапеции выходного отверстия сопла управления 1,8-2,2.

Наличие клиновидных выступов 19 и 20 приводит к дополнительному отклонению питающей струи в сторону управляющего сопла 2 w деформации ее контура. При этом участки 35 и 36 струи, расположенные между пластинами 5 и 8, выпрямляются и сглаживаются. После прохождения струи между пластинами 5 и 6 под воздействием клиновидных выступов на поверхности пластин контур струи приобретает впадииы 37 и 38 в направлении, перпендикулярном плоскости пластин.

Таким образом, на приемный канал 11 натекает большая часть питающей струм, по форме подобная приемному каналу, что приводит к повышению давления в нем. На канал 12 натекает меньшая часть питающей струи, и давление в нем снижается. На перемычку 23 между приемными каналами воздействует незначительная часть струи, находящаяся между впадинами 37 и 38 контура струи, что снижает потери энергии при взаимодействии струи с перемычкой.

Повышение коэффициента усиления устройства достигается за счет возды более мощной управляющей струи выше по течению и за счет реактивного действия отраженных потоков, возникающих при взаимодействии этой струи со впадиной контура питающей струи.

Наличие клиновидных выступов 19 и 20 на пластинах 5 и 6 приводит к дополнительному отклонению питающей струи, а также снижает потери энергии благодаря уменьшенной площади струи, натекающей на перемычку между приемными каналами.

Механизмы перемещения пластин 5 и 6, регулирующие расстояние между пластинами в пределах 1,1-1,3 от размера большего основания трапеции выходного отверстия 5 сопла 2 или 3 управления, позволяет установить оптимальный профиль питающей струи при натекании на приемные каналы 11 и 12, что приводит к повышению коэффициента усиления, Кроме того, перемещением пла0 стин 5 и б относительно приемных каналов 11 и 12 коэффициент усиления регулируется.

Формула изобретения Гидравлический струйный усилитель,

5 содержащий камеру с соплом питания и двумя соплами управления, две пластины, размещенные между соплами симметрично плоскости осей сопел, связочные посредством плоских пружин с соплом питания и

0 снабженные механизмами перемещения, и. два приемных канала, расположенные напротив сопла питания, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента усиления, между соплом питания и соплами

5 управления в промежутке между пластинами и с зазором между ними встречно устэ7 новлены клиновидные дефлекторы, на близлежащих поверх.-.ол.ях плзстин выполнены клиновидные ьыступм в виде трек0 гранных пирамид вершины которых расположены меясду соплами управления, з основания направлены в сторону приемных каналов, каждое сопло управления имеет на выходе диффузорный участок с криволикей5 ной осью, которая вогнутой стороной обращена к П9иемчым каналам, выходное отверстие каждого сопла управления имезт форму трапеции со скругленными углами, ориентированной большим основанием в

0 сторону приемных каналов, причем отношение между размерами большого и малого оснований каждой трапеции 1,8-2,2, а расстояние между пластинами 1,1-1,3 от размера большого основания трапеции,

с;

Фиг.1

А-А

в-в

3f 3

J0-JE%

у

йгш/

1

да

ж

ц

Фш.ч

Фиг. 5

г-г

ft 37

J&

(Риг. 8

.

12

23