SU1276858A1

SU1276858A1 - Pneudraulic intensifier

Info

Publication number: SU1276858A1
Application number: SU853885350A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Головченко
Original assignee: Ставропольский политехнический институт
Priority date: 1985-04-18
Filing date: 1985-04-18
Publication date: 1986-12-15

Abstract

1. ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий задатчик и установленные в корпусе пневматический элемент сопло-заслонка, гидравлический элемент сопло-заслонка и мембранный механизм управлени , причем задатчик соединен с заслонкой пневматического элемента, сопла которого подключены к камерам управлени мембранного механизма, соединенного жесткими центрами мембран с заслонкой гид2 К 70 f3 ff 6 7ff V равлического элемента, каждое сопло которого закреплено на подвижном гибком элементе и подключено к полости исполнительного гидродвигател и через дросселирующий элемент - к источнику рабочей жидкости, отличающийс тем, что, с целью повыщени быстродействи и чувствительности , гибкие элементы выполнены в виде мембран , а закрепленные на них сопла выполнены с боковым подводом и с глухими торцами , при этом дросселирующие элементы выполнены в виде входных элементов соплозаслонка , сопла которых установлены с зазором относительно глухих торцов сопл гидравлического элемента, каждое из которых соединено с полостью исполнительного гидродвигател через камеру положительной обратной св зи, образованную в корпусе гибким элементом. 1 S 7 74 1. PNEUMODITICAL POWER SUPPLY, containing a control device and a pneumatic element installed in the housing of a nozzle-damper, a hydraulic element of a nozzle-damper and a membrane control mechanism, the control unit connected to the valve of a pneumatic element, the nozzles of which are connected to control chambers of a membrane mechanism connected by rigid centers of diaphragms to the gate Hyd2 K 70 f3 ff 6 7ff V of the element, each nozzle of which is fixed on the movable flexible element and connected to the cavity of the actuating hydraulic motor l and through the throttling element to the source of the working fluid, characterized in that, in order to increase speed and sensitivity, the flexible elements are made in the form of membranes, and the nozzles fixed on them are made with side feed and with blind ends, while the throttling elements are made in the form of the input elements of the nozzle valve, the nozzles of which are installed with a gap relative to the blind ends of the nozzles of the hydraulic element, each of which is connected to the cavity of the actuating hydraulic motor through the chamber positively oh feedback formed in the housing by the flexible element. 1 S 7 74

Description

2. Усилитель по п. 1, отличающийс тем, что, с целью повышени КПД. мембранный механизм выполнен в виде двух нар мембран, нараллельно установленных с образованием дополнительной камеры между каждой парой мембран, соединенных между собой жесткими центрами, выполненными2. An amplifier according to claim 1, characterized in that, in order to increase efficiency. The membrane mechanism is made in the form of two nary membranes, which are parallelly installed with the formation of an additional chamber between each pair of membranes, interconnected by rigid centers made

заодно с заслонкой i-идравлического элемента .at the same time with the valve i-hydraulic element.

3. Усилитель по пп. 1 и 2, отличающийс тем, что заслонка пневматического Эотемента снабжена двум упругими диафрагма .ми, кажда из которых оперта на одно из его сопл.3. Amplifier on the PP. 1 and 2, characterized in that the pneumatic eotement gate is provided with two elastic diaphragms, each of which is supported by one of its nozzles.

Изобретение относитс к пневмогидроавтоматике и может быть использовано и системах автоматического управлени .The invention relates to pneumohydroautomatics and can be used in automatic control systems.

Цель изобретени - повьипение быстродействи и чувствительности.The purpose of the invention is to increase speed and sensitivity.

На чертеже изображена схема пневмогидравлического усилител .The drawing shows a diagram of the pneumohydraulic amplifier.

Усилитель содержит задатчик (не показан ), устагювленные в корпусе 1 пневматический элемент 2 сопло-заслонка, гидравлический элемент сонло-заслонка (не ноказан ) и .мембранный механиз.м 3 управлени . Задатчик соединен с заслонкой 4 элемента 2, coH/ia 5 и 6 которого подключены к камерам 7 и 8 управлени 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 донолнительной 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 которых установлены с зазором относительно глухих торцов 21 и 22 сопл 17 и 18, соединенных с полост ми исполнительного гидродвигател (не показан) через камеры 27 и 28 положительной обратной св зи, 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 посто нные 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 дл соединени камер 27 и 28 с полост ми гидродвигател .The amplifier contains a setting device (not shown), a pneumatic element 2 a nozzle-flap, a hydraulic element, a sun-flap (not shown), and a membrane mechanism 3 controls installed in the housing 1. The gauge is connected to the flap 4 of element 2, coH / ia 5 and 6 of which are connected to chambers 7 and 8 of the control mechanism 3, made in the form of two pairs of membranes 9, 10 and 11, 12, installed in parallel with the formation of an additional chamber 13 between the membranes 9 and 10 and additional chamber 14 between the membranes 11 and 12. The membranes 9, I) and 11, 12 are connected in pairs by rigid centers 15 and 16, respectively, which are integral with a valve (not shown) of the hydraulic element of the nozzle-damper, the nozzles 17 and 18 of which mounted on movable flexible elements made in the form of membranes 19 and 20, and made with lateral supply and with blind ends 21 and 22. Nozzles 17 and 18 are connected to the source of working fluid (not shown) through throttling elements made in the form of input elements 23 and 24 nozzle dampers, nozzles 25 and 26 are installed with a gap relative to the blind ends 21 and 22 of the nozzles 17 and 18 connected to the cavity of the actuating hydraulic motor (not shown) through the positive feedback loops 27 and 28 formed in the housing 1 by the membranes 19 and 20, respectively. On the damper 4, elastic diaphragms 29 and 30 are mounted, supported on nozzles 5 and 6, connected through constant chokes 31 and 32 to an air source (not shown). The housing 1 has drainage ports 33 and 34, air supply ports 35 and 37, and channels 38 and 39 for connecting the chambers 27 and 28 to the cavities of the hydraulic motor.

Нневмогидравлический усилитель работает следующим образом.Non-hydraulic amplifier works as follows.

В равновесном состо нии, когда заслонка 4 находитс в среднем положении относительно пневматических сопл 5 и 6, упругие диафрагмы 29 и 30 примыкают к пневматическим соплам 5 и (5 и давлени воздуха в камерах 7 и 8 равны между собой и равны давлению питани воздуха, подаваемого через канал 36. Давление питани воздуха выбрано таким, чтобы в равновесном состо нии обеснечивалось примыкание центров 15 и 16 к гидравлическим соплам 17 и 18. При этом давлени рабочей жидкости в камерах 27 и 28 и на выходе каналов 38 и 39 равны между собой и равны давлению питани рабочей жидкости, поступающей через сопла 25 и 26. Таким образом, расход воздуха и жидкости в равновесном состо нии приближаетс к нулю.In equilibrium, when the flap 4 is in the middle position relative to the pneumatic nozzles 5 and 6, the elastic diaphragms 29 and 30 are adjacent to the pneumatic nozzles 5 and (5 and the air pressure in the chambers 7 and 8 are equal to each other and equal to the air supply pressure supplied through channel 36. The air supply pressure is chosen so that in equilibrium the adjacent centers 15 and 16 are adjacent to the hydraulic nozzles 17 and 18. At the same time, the pressures of the working fluid in chambers 27 and 28 and at the outlet of channels 38 and 39 are equal to each other and equal to feed pressure the working fluid flowing through the nozzles 25 and 26. Thus, the flow of air and fluid in the equilibrium state approaches zero.

Если характеристики пар мембран 9, 10 и 11, 12 не идентичны, то окончательна настройка их положени относительно гидравлических сопл 17 и 18 достигаетс путем подачи подпорных давлений в камеры 13 и 14 через каналы 35 и 37 соответственно.If the characteristics of the pairs of membranes 9, 10 and 11, 12 are not identical, then the final adjustment of their position relative to the hydraulic nozzles 17 and 18 is achieved by applying retaining pressures to chambers 13 and 14 through channels 35 and 37, respectively.

При отклонении заслонки 4 от среднего положени , например вправо, упруга диафрагма 30, прогиба сь, оставл ет закрытым пневматическое сопло 5, а диафрагма 29 открывает проходное сечение пневматического сопла 6. При этом давление в камере 8 падает и центр 15, выполн роль заслонки, отходит от гидравлического сопла 17, а давление в камере 27 и в канале 38 умень1наетс . Мембрана 19, прогиба сь влево, удал ет гидравлическое сопло 17 от торца центра 15, осуществл тем самым внутреннюю положительную обратную св зь. Одновременно торец 22 прикрывает входное сопло 25, вследствие чего уменьщаетс подача жидкости в камеру 27, способству повыщению быстродействи усилител . Центр 16 остаетс примыкающим к гидравлическому соплу 18, а торец 21 (вследствие высокого давлени в проточной камере 28) находитс на максимально воз.можном рассто нии от сопла 26 и рабоча жидкость, подавае.ма по каналу 24, дросселиру сь в полностью открытом входном сопле 26, направл етс к гидродвигателю через канал 39. Перемещение заслонки 4 влево сопровождаетс понижением давлени в камере 7, удалением центра 16 от гидравлического сопла 18, прогибом мембраны 20 вправо и приближением торца 21 к соплу 26. Отработанна жидкость удал етс через сливные каналы 33 и 34, расположенные в верхней части корпуса 1.When the valve 4 deviates from the middle position, for example to the right, the resilient diaphragm 30, deflection, leaves the pneumatic nozzle 5 closed, and the diaphragm 29 opens the flow section of the pneumatic nozzle 6. At the same time, the pressure in the chamber 8 drops and the center 15 acts as a valve, moves away from the hydraulic nozzle 17, and the pressure in the chamber 27 and in the channel 38 decreases. Membrane 19, deflected to the left, removes the hydraulic nozzle 17 from the end of the center 15, thereby performing internal positive feedback. At the same time, the end face 22 covers the inlet nozzle 25, as a result of which the fluid supply to the chamber 27 is reduced, contributing to an increase in the speed of the amplifier. The center 16 remains adjacent to the hydraulic nozzle 18, and the end 21 (due to high pressure in the flow chamber 28) is located at the maximum possible distance from the nozzle 26 and the working fluid supplied through the channel 24, throttled in the fully open inlet nozzle 26, is directed to the hydraulic motor through channel 39. Moving the valve 4 to the left is accompanied by a decrease in pressure in chamber 7, removal of the center 16 from the hydraulic nozzle 18, deflection of the membrane 20 to the right, and approaching the end 21 to the nozzle 26. Waste fluid is removed through a drain Channels 33 and 34, located in the upper part of the housing 1.

Наличие мембран 19 и 20, обеспечивающих положительную обратную св зь, вли ет на перепадную характеристику пневмогидравлического усилител . Крутизна этой характеристики определ етс степенью жесткое ти мембран 19 и 20. При неограниченно большой их жесткости гидравлические сопла 17 и 18 остаютс неподвижными, сопла 25 и 26 выполн ют роль посто нных дросселей , поэтому пневмогидравлический усилитель работает как двухщелевой усилитель типа сопло-заслонка. При средней жесткости положительна обратна св зь обеспечивает повь шенную крутизну характеристики, а изменение сечени сопл 25 и 26 способствует увеличению быстродействи . Мала жесткость обеспечивает перепадную характеристику , близкую к релейной.The presence of membranes 19 and 20, providing positive feedback, affects the differential response of the pneumohydraulic amplifier. The slope of this characteristic is determined by the degree of stiffness of the membranes 19 and 20. With their infinitely high rigidity, the hydraulic nozzles 17 and 18 remain stationary, the nozzles 25 and 26 play the role of constant chokes, therefore the pneumohydraulic amplifier works as a two-slot amplifier of the nozzle-flap type. With medium stiffness, a positive feedback provides increased toughness, and a change in the cross section of the nozzles 25 and 26 contributes to an increase in speed. Low stiffness provides a differential characteristic close to the relay.

Применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом обеспечивает малый расход воздуха и рабочей жидкости; возможность применени сопл сравнительно большого сечени , исключающих возникновение облитерации и обеспечивающих в нестационарном режиме повышенный расход жидкости и соответственно увеличение быстродействи при высокой надежности работы пневмогидравлического усилител в целом вследствие определенной некритичности по отношению к чистоте рабочей жидкости: повышение быстродействи , обусловленного наличием максимально возможных перепадов давлений на пневматических и гидравлических соплах при переходе от стационарного режима работы пневмогидравлического усилител к нестационарному и наличием регулируе.мых входных дросселирующих элементов; повышение чувствительности в св зи с отсутствием уплотнений между корпусом и заслонкой; получением уплотнений между корпусом и заслонкой; получение больщого коэффициента усилени при незначительном перестановочном усилии на элементе типа сопло-заслонка в св зи с работой диафрагм в области малых прогибов; возможность получени высокой чувствительности в результате воздействи положительной обратной св зи, обеспечиваемой установкой гидравлических сопл на мембранах; возможность использовани в гидросистеме более высоких давлений за счет практически полного перекрыти сопл в стационарном режиме работы усилител ; слабое вли ние реакции струи на пневматическую заслонку по сравнению с вли нием струи на гидравлическую заслонку в гидроусилител х. Использование изобретени в системах ав томатического управлени позвол ет повысить их быстродействие и чувствительность и тем самым увеличить эффективность их использовани .The use of the proposed device in comparison with the prototype provides a small flow of air and working fluid; the possibility of using nozzles of a relatively large cross section, precluding the occurrence of obliteration and providing in non-stationary mode increased fluid flow and, accordingly, increased speed with high reliability of the pneumo-hydraulic amplifier as a whole due to a certain noncriticality with respect to the working fluid purity: improved performance due to the maximum possible pressure drops on pneumatic and hydraulic nozzles when moving from stationary mode operation of fluid amplifiers and to the presence of non-stationary input regulirue.myh throttling element; increased sensitivity due to the lack of seals between the housing and the flap; obtaining seals between the housing and the flap; obtaining a large gain factor with an insignificant permutation effort on a nozzle-damper-type element in connection with the work of diaphragms in the area of small deflections; the possibility of obtaining high sensitivity as a result of the effect of positive feedback provided by the installation of hydraulic nozzles on the membranes; the possibility of using higher pressures in the hydraulic system due to the almost complete overlap of the nozzles in the stationary mode of operation of the amplifier; the weak influence of the jet reaction on the pneumatic gate as compared to the effect of the jet on the hydraulic valve in the hydraulic boosters. The use of the invention in automatic control systems makes it possible to increase their speed and sensitivity and thereby increase the efficiency of their use.

Claims

1. PNEUMAHYDRAULIC AMPLIFIER, comprising a control unit and a pneumatic element nozzle-damper installed in the housing, a hydraulic element nozzle-damper and a membrane control mechanism, the adjuster being connected to a damper of the pneumatic element, the nozzles of which are connected to the control chambers of the membrane mechanism connected by rigid centers of the membranes to the damper hydraulic element, each nozzle of which is mounted on a movable flexible element and connected to the cavity of the actuating hydraulic motor and through the throttle ery element - to the source of the working fluid, characterized in that, in order to increase speed and sensitivity, the flexible elements are made in the form of membranes, and the nozzles fixed to them are made with lateral inlet and with blind ends, while the throttling elements are made in the form of input elements nozzle, nozzles of which are installed with a gap relative to the blind ends of the nozzles of the hydraulic element, each of which is connected to the cavity of the hydraulic actuator through a positive feedback chamber, developed in the body by a flexible element.

SU „„ 1276858

2. The amplifier according to η. 1, characterized in that, in order to increase the efficiency, the membrane mechanism is made in the form of two pairs of membranes, parallel mounted with the formation of an additional chamber between each pair of membranes, interconnected by rigid centers, made integral with the damper of the hydraulic element.

3. The amplifier according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the valve of the pneumatic element is equipped with two elastic diaphragms, each of which is supported by one of its nozzles.