RU2120066C1

RU2120066C1 - Fluidic self-excited oscillator

Info

Publication number: RU2120066C1
Application number: RU96111076A
Authority: RU
Inventors: П.А. Аристов
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1998-10-10

Abstract

FIELD: automation and computer engineering. SUBSTANCE: fluidic self-excited oscillator includes jet-type discrete element containing working chamber bounded by two side walls, two control nozzles, two receiving channels, divider with concave deflector, two drain channels and two feedback channels connecting the receiving channels with control nozzles. Each side wall of working chamber is provided with shoulder at distance of d≥(1-1,5)B from deflector edges along axis of self-excited oscillator in way of supply nozzle having width of b≥(0,5-1)B, where B is width of deflector. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, а более конкретно к струйным автогенераторам, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. The invention relates to the field of automation and computer technology, and more particularly to inkjet oscillators, and can be used in chemical, petrochemical and other industries.

Известен струйный автогенератор с внешней обратной связью, содержащий струйный бистабильный элемент, имеющий сопло, выходящее в рабочую камеру, где находятся боковые стенки рабочей камеры, клинообразный разделитель, расположенный на противоположной по отношению к соплу стороне рабочей камеры, каналы сброса, приемные каналы, примыкающие к разделителю и каналу сброса [1]. Known inkjet oscillator with external feedback containing a bistable inkjet element having a nozzle extending into the working chamber, where the side walls of the working chamber are located, a wedge-shaped separator located on the opposite side of the working chamber relative to the nozzle, discharge channels, receiving channels adjacent to separator and reset channel [1].

Недостатком известного устройства является высокий нижний предел рабочих расходов, обусловленный тем, что работа струйного элемента построена на использовании эффекта притяжении струи к плоской стенке (эффекта Коанда) [2], в соответствии с которым струя притягивается к стенке только при достаточно больших числах Рейнольдса. A disadvantage of the known device is the high lower limit of operating costs, due to the fact that the operation of the inkjet element is based on the use of the effect of attraction of the jet to a flat wall (Coanda effect) [2], according to which the jet is attracted to the wall only at sufficiently large Reynolds numbers.

Этот недостаток устранен в струйном автогенераторе с внешней обратной связью (являющемся наиболее близким к предлагаемому изобретению), содержащем струйный дискретный элемент, содержащий рабочую камеру, ограниченную двумя боковыми стенками, входное сопло, соединяющее канал подвода с рабочей камерой, сопла управления, выходящие в рабочую камеру вблизи входного сопла, приемные каналы, расположенный между приемными каналами разделитель, имеющий вогнутый дефлектор, два сливных канала, расположенных в приемных каналах перпендикулярно их дну и имеющих ширину, превышающую ширину приемного канала, и два канала обратной связи, соединяющие приемные каналы с соплами управления, причем боковые стенки имеют плоскую поверхность на протяжении от сопел управления до сливных каналов [3]. This disadvantage is eliminated in a jet generator with external feedback (which is closest to the proposed invention) containing a discrete inkjet element containing a working chamber bounded by two side walls, an inlet nozzle connecting the supply channel to the working chamber, and control nozzles that exit into the working chamber near the inlet nozzle, receiving channels, a separator located between the receiving channels, having a concave deflector, two drain channels located in the receiving channels perpendicular to them well and having a width greater than a width of the receiving channel and two feedback channels connecting the receiving channels with the control nozzles, the side walls have a planar surface over the control from the nozzles to the discharge channel [3].

Однако указанное устройство имеет недостаточно высокую надежность из-за возникновения ложных переключений струй в результате взаимодействия отраженного вогнутым дефлектором потока, возникающего в процессе переключения струй с основной струей, и связанного с этим стохастического изменения амплитуды выходного сигнала. However, this device has insufficient reliability due to the occurrence of false jet switching as a result of the interaction of the stream reflected by the concave deflector that occurs during the switching of the jets with the main jet and the associated stochastic change in the amplitude of the output signal.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание струйного автогенератора с повышенной надежностью. The problem to which the invention is directed, is the creation of a jet autogenerator with increased reliability.

Для этого в струйном автогенераторе, содержащем струйный дискретный элемент, включающий в себя рабочую камеру, ограниченную боковыми стенками, два сопла управления, два приемных канала, разделитель с вогнутым дефлектором, два сливных канала и два канала обратной связи, соединяющие приемные каналы с соплами управления, на каждой из боковых стенок рабочей камеры выполнен уступ на расстоянии d ≥ (1 - 1,5)B от кромок дефлектора вдоль оси струйного автогенератора в направлении сопла питания и шириной b ≥ (0,5 - 1)B, где B - ширина дефлектора. To do this, in a jet autogenerator containing a discrete inkjet element including a working chamber bounded by side walls, two control nozzles, two receiving channels, a separator with a concave deflector, two drain channels and two feedback channels connecting the receiving channels to the control nozzles, a step is made on each of the side walls of the working chamber at a distance d ≥ (1 - 1.5) B from the deflector edges along the axis of the self-propelled jet generator in the direction of the power nozzle and a width b ≥ (0.5 - 1) B, where B is the width of the deflector .

Технический результат от использования данного изобретения состоит в том, что повышается надежность работы струйного автогенератора за счет исключения ложных переключений, вызываемых соударением отраженного потока со стенкой. The technical result from the use of this invention is that the reliability of the jet self-oscillator increases due to the elimination of false switching caused by the collision of the reflected flow with the wall.

На фиг. 1 приведено схематическое изображение струйного автогенератора; на фиг. 2 - осциллограммы изменения выходного сигнала струйного автогенератора: a - при выполнении по данному изобретению, b - при выполнении струйного автогенератора в соответствии с прототипом. In FIG. 1 is a schematic illustration of an inkjet oscillator; in FIG. 2 - oscillograms of the output signal of the jet oscillator: a - when performing according to this invention, b - when performing the jet oscillator in accordance with the prototype.

Струйный автогенератор, изображенный на фиг. 1, состоит из корпуса 1 и крышки 2. В корпусе выполнен струйный дискретный элемент, представляющий собой углубление постоянной глубины, содержащий канал подвода 3, входное сопло 4, соединяющее канал подвода 3 с рабочей камерой 5, которая ограничена боковыми стенками 6 и 7, сопла управления 8 и 9, выходящие в рабочую камеру вблизи выходного сопла 4, приемные каналы 10 и 11, разделитель 12, расположенный между приемными каналами 10 и 11, имеющий вогнутый дефлектор 13, два сливных канала 14 и 15, соединяющиеся с каналом сброса 16, выполненные в виде прямоугольных пазов со скругленными торцами и расположенные по отношению к соответствующему приемному каналу 10 или 11 перпендикулярно его дну, уступы 17 и 18 на стенках 6 и 7, имеющие ширину b ≥ (0,5 - 1)B и начинающиеся на расстоянии d ≥ (1 - 1,5)B от кромок дефлектора 13, вдоль оси в направлении сопла питания, где B - ширина дефлектора. The jet generator shown in FIG. 1, consists of a housing 1 and a cover 2. In the housing there is a discrete inkjet element representing a recess of constant depth, comprising a supply channel 3, an input nozzle 4 connecting a supply channel 3 with a working chamber 5, which is limited by the side walls 6 and 7, the nozzle control 8 and 9, leaving the working chamber near the output nozzle 4, receiving channels 10 and 11, a separator 12 located between the receiving channels 10 and 11, having a concave deflector 13, two drain channels 14 and 15 connected to the discharge channel 16, made in the form of rectangular grooves with rounded ends and located in relation to the corresponding receiving channel 10 or 11 perpendicular to its bottom, ledges 17 and 18 on walls 6 and 7, having a width b ≥ (0.5 - 1) B and starting at a distance d ≥ (1 - 1.5) B from the edges of the deflector 13, along the axis in the direction of the power nozzle, where B is the width of the deflector.

Приемные каналы струйного дискретного элемента соединены с его соплами управления каналами обратной связи 19, 20, один из которых соединяет приемный канал 10 и сопло управления 8, а второй соединяет приемный канал 11 и сопло управления 9. The receiving channels of the discrete inkjet element are connected to its control nozzles of the feedback channels 19, 20, one of which connects the receiving channel 10 and the control nozzle 8, and the second connects the receiving channel 11 and the control nozzle 9.

Струйный автогенератор работает следующим образом. The jet generator operates as follows.

Рабочая среда (газ или жидкость) через канал подвода 3 попадает на входное сопло 4 и вытекает в рабочую камеру в виде струи. Струя под действием разности давлений по обе ее стороны примыкает к одной из стенок 5 рабочей камеры, например к стенке 6, течет вдоль нее и попадает в приемный канал 10, в котором давление увеличивается по сравнению с давлением в приемном канале 11. Часть струи, которая попадает в канал 10, но не потребляется в канале обратной связи, вытекает через сливное отверстие 14 в канал сброса 16. The working medium (gas or liquid) through the inlet channel 3 enters the inlet nozzle 4 and flows into the working chamber in the form of a jet. The jet under the influence of the pressure difference on both sides adjoins one of the walls 5 of the working chamber, for example, to the wall 6, flows along it and enters the receiving channel 10, in which the pressure increases compared to the pressure in the receiving channel 11. Part of the jet, which enters the channel 10, but is not consumed in the feedback channel, flows through the drain hole 14 into the discharge channel 16.

Часть струи, не попадающая в приемный канал 10 (отраженный поток), отсекается вогнутым дефлектором 13 и направляется в область между струей и стенкой 7. Соударяясь со стенкой 7, отраженный поток делится на две части: на текущую вдоль стенки 7 в сторону канала 9 и на попадающую в уступ 18. Первая из них создает в области между струей и стенкой 7 повышенное давление, прижимающее струю к стенке 6 и искривляющую отраженный поток в сторону выемки 18. The part of the jet that does not fall into the receiving channel 10 (reflected flow) is cut off by a concave deflector 13 and sent to the region between the jet and the wall 7. Colliding with the wall 7, the reflected flow is divided into two parts: the current along the wall 7 towards the channel 9 and on falling into the ledge 18. The first of them creates in the area between the jet and the wall 7 increased pressure, pressing the jet against the wall 6 and curving the reflected flow towards the recess 18.

Повышается давление в приемном канале обратной связи 19, через промежуток времени t расход в сопле управления 8 достигает величины расхода переключения. При этом в результате отклонения струй изменяется режим обтекания дефлектора 13: отраженный дефлектором поток начинает двигаться не в направлении кромок дефлектора, а в направлении, перпендикулярном оси дефлектора, попадает в углубление 17 и вытекает в сливной канал 15, не препятствуя перемещению струи к стенке 7 (изменение направления отраженного потока приводит к резкому уменьшению давления между струей и стенкой 7 и, как следствие, к перемещению струи к стенке 7). The pressure in the receiving feedback channel 19 increases, after a period of time t, the flow rate in the control nozzle 8 reaches the switching flow rate. In this case, as a result of the deviation of the jets, the flow regime of the deflector 13 changes: the flow reflected by the deflector does not begin to move in the direction of the deflector edges, but in the direction perpendicular to the deflector axis, enters the recess 17 and flows into the drain channel 15, without interfering with the movement of the jet to the wall 7 ( a change in the direction of the reflected flow leads to a sharp decrease in pressure between the jet and the wall 7 and, as a result, to the movement of the jet to the wall 7).

Примеры осциллограмм изменения выходного сигнала, приведенное на фиг. 2 (a - наличии уступа, b - при отсутствии уступа), показывают, что при отсутствии уступа возникает модуляция амплитуды колебаний, которая может привести к ложным переключениям схемы формирования сигнала, подключаемой к струйному автогенератору; в случае же наличия уступа модуляции сигнала не возникает. Examples of waveforms of the output signal change shown in FIG. 2 (a - if there is a step, b - if there is no step), show that in the absence of a step there is a modulation of the oscillation amplitude, which can lead to false switching of the signal generation circuit connected to the jet oscillator; in the case of the presence of a step modulation of the signal does not occur.

Спустя отрезок времени t_э после того, как струя достигнет стенки 7, в канале 11 повышается давление (в канале 10 давление становится равным давлению в камере).After a period of time t _e after the jet reaches the wall 7, the pressure in the channel 11 increases (in the channel 10, the pressure becomes equal to the pressure in the chamber).

Спустя отрезок времени t_л расход управления 9 достигает величины расхода переключения; струя начинает перемещаться к стенке 6, спустя отрезок времени t_з повысится давление в канале 10, и начнется новый период колебаний и так далее. Как видно, возникают устойчивые автоколебания струи с частотой f = 1/2(t_з + t_л).After a period of time t _{l, the} control flow 9 reaches the value of the switching flow; the jet begins to move toward the wall 6, after a period of time t _s the pressure in the channel 10 will increase, and a new period of oscillations will begin, and so on. As you can see, there are stable self-oscillations of the jet with a frequency f = 1/2 (t _s + t _l ).

Таким образом, использование предложенного решения позволяет повысить надежность работы струйного автогенератора за счет исключения ложных переключений, вызываемых соударением отраженного потока со стенкой. Thus, the use of the proposed solution allows to increase the reliability of the jet oscillator by eliminating false switching caused by the collision of the reflected flow with the wall.

Источники информации
1. Патент США N 3902367, кл. 73/194B, 1972.Sources of information
1. US patent N 3902367, CL. 73 / 194B, 1972.

2. Лебедев И. В. и др. Элементы струйной автоматики, Машиностроение, 1973. 2. Lebedev I.V. et al. Elements of inkjet automation, Mechanical Engineering, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР N 1432387, струйный автогенератор (авт. Трескунов С.Л., Барыкин Н.А.), МКИ F 15 C 1/22 от 23.10.88. 3. USSR author's certificate N 1432387, jet self-propelled generator (ed. Treskunov S.L., Barykin N.A.), MKI F 15 C 1/22 of 10.23.88.

Claims

An external feedback jet generator comprising a discrete inkjet element including a working chamber bounded by two side walls, two control nozzles, two receiving channels, a spacer with a concave deflector, two drain channels and two feedback channels connecting the receiving channels to the nozzles control, characterized in that on each of the side walls of the working chamber there is a step at a distance d ≥ (1 - 1.5) B from the edges of the deflector along the axis of the oscillator in the direction of the power nozzle and a width B ≥ (0.5 - 1) V, where b - width of the deflector.