2.10.2. Гидравлический силовой блок с отсечным золотником и внутренней обратной связью
Для придания рассмотренному выше устройству пропорциональных характеристик можно выполнить следующие конструктивные переделки:
установить корпус золотника в направляющих, позволяющих ему вертикально перемещаться, и соединить его с сервомотором гибкими трубками;
шток сервомотора соединить с корпусом золотника с помощью рычага и шарниров.
Что дают эти переделки?
При смещении штока золотника вверх всё будет происходить так, как было описано ранее, т.е. поршень и шток сервомотора пойдут вниз. При этом левый конец рычага обратной связи тоже пойдёт вниз, а правый пойдёт вверх, приподнимая корпус золотника.
Движение будет продолжаться до тех пор, пока окна золотника не встанут напротив его поршней, перекрыв переток масла. Таким образом, положение штока сервомотора оказывается жестко связанным с положением штока золотника:
Y = К·X
Коэффициент пропорциональности определяется соотношением длин плеч рычага обратной связи.
Пропорциональная характеристика этого устройства позволяет применять его в составе пропорциональных регуляторов.
2.10.3. Гидравлический силовой блок с поворотной заслонкой
В состав этого устройства входит сервомотор двустороннего действия (такой же, как и в ранее рассмотренных устройствах) и гидравлический усилитель с поворотной заслонкой.
Поворотный валик заслонки, соединен с измерителем регулируемого параметра, т.е. выходным сигналом измерителя и входным сигналом усилителя является угол поворота валика заслонки β. Выходным сигналом устройства является положение штока сервомотора, соединённого с регулирующим органом.
Масло из напорной магистрали через напорные сопла, приёмные сопла и соединительные трубки создаёт давление в полостях сервомотора. При среднем положении заслонки она в равной степени частично перекрывает левую и правую струи масла между напорными и приёмными соплами, поэтому давление в обеих полостях сервомотора оказывается одинаковым и его поршень находится в состоянии покоя.
Отклонение регулируемого параметра от заданного значения приводит к соответствующему повороту валка и изменению положения заслонки. При этом симметрия потоков масла нарушается и в полостях сервомотора возникает перепад давления, пропорциональный отклонению регулируемого параметра.
Далее всё происходит таким же образом, как и в силовом блоке с отсечным золотником без внутренней обратной связи.
Таким образом, это устройство также пригодно для использования в составе астатических систем регулирования, поскольку оно может находиться в состоянии покоя только при среднем положении заслонки (т.е. при заданном значении регулируемого параметра).
2.10.4. Пневматический силовой блок с делителем давлений
В этом устройстве в качестве источника энергии используется сжатый воздух. В отличие от рассмотренных ранее гидравлических устройств, здесь применён сервомотор одностороннего действия с подпружиненным поршнем.
Сжатый воздух от напорной магистрали поступает через дроссель (трубку с узким проходным сечением) в рабочую полость сервомотора и стравливается в атмосферу через окно золотника (если оно частично или полностью открыто).
Если поршень золотника находится в положении, показанном на рисунке, окно полностью перекрыто. Поэтому воздух будет заполнять рабочую полость сервомотора до тех пор, пока давление в ней не станет равным давлению в напорной магистрали. Под действием этого давления поршень будет перемещаться вправо, сжимая пружину до тех пор, пока сила её упругости не станет равной силе давления сжатого воздуха на поршень сервомотора.
Давление в магистрали – это максимально возможное давление в рабочей полости, поэтому при полностью закрытом окне золотника поршень сервомотора остановится в крайнем правом положении.
Если шток золотника, приводимый в действие измерителем регулируемого параметра, поднимется настолько, что окно окажется полностью открытым, воздух из рабочей полости будет выходить через него в атмосферу. Поскольку проходное сечение полностью открытого окна гораздо больше, чем проходное сечение дросселя, в рабочей полости давление практически сравняется с атмосферным, т.е. будет иметь минимально возможное значение. При этом поршень под действием пружины займёт крайнее левое положение.
При промежуточных положениях штока золотника его окно будет частично перекрыто поршнем золотника. Давление воздуха будет частично дросселироваться в дросселе, частично – в окне золотника. Чем больше перекрытие окна, тем больше будет давление в рабочей полости сервомотора и тем больше сместится вправо его поршень. Т.к. пружина сервомотора имеет линейную характеристику, смещение штока сервомотора буде пропорционально смещению штока золотника.
Таким образом, это устройство имеет пропорциональную характеристику, и может применяться в составе пропорциональных регуляторов.
Преимуществом такого пневматического силового блока является простота конструкции. Недостатки:
постоянное травление воздуха через дроссель и золотник;
отсутствие консервативности по потере питания (при отключении пневмопитания воздух постепенно стравится из рабочей камеры сервомотора в атмосферу и его поршень под действием пружины переместится в крайнее левое положение).