Назначение, принцип действия, конструкция измерительного струйного усилителя

В усилителе пропорционального действия струя, вытекающая из ка­нала питания а, делится при отсутствии управляющих сигналов, подавае­мых по каналам b₁ и b₂, поровну между выходными каналами с₁, и с₂ (рис.3.15)

При подаче же в один из каналов b₁ или b₂ управляющего сигнала питающая струя отклонится в сторону, противоположную этому каналу, в результате мощность на выходе со стороны отклоненной струи превысит мощность на противоположном выходе.

Характеристики такого усилителя зависят от геометрических форм и от физических процессов перемешивания и обмена количества движения взаимодействующих струй (потоков).

Отклонение струи осуществляют разными способами и в частно­сти с помощью управляющего потока (струи), подаваемого через управ­ляющие каналы b₁ и b₂ перпендикулярно оси сопла а или путем поворота этого сопла. Для уменьшения чувствительности устройства к изменениям сопротивления нагрузки в боковых стенках камеры выполняют каналы d₁ и d₂, соединенные с атмосферой. Когда нагрузочные каналы c₁ и с₂ полно­стью перекрыты, поток через эти отверстия может вытекать в атмосферу.

Обозначим через М₁ количество движения струи жидкости сечением w и плотностью р, вытекающей из сопла а со скоростью u1. Пусть управ­ляющая струя с количеством движения М₂ направлена под прямым углом к питающей струе с количеством движения М₁, значительно превышающем М₂. Согласно теореме о сохранении количества движения питающая струя под действием на нее управляющей струи отклонится на угол:

(57)

Если соосно с питающим каналом поставить приемный, то при нуле­вом управляющем сигнале питающая струя попадет в этот канал. При воз­растании управляющей струи питающая струя будет отклоняться, и по ме­ре повышения управляющего давления вся меньшая часть питающего по­тока будет попадать в приемный канал.

Опыт и расчет показывают, что незначительное отклонение управ­ляющей струи (потока) вызывает значительные изменения в разности рас­ходов через выходные (приемные) каналы усилителя.

Следует отметить, что геометрия камеры пропорционального усили­теля, в которой взаимодействуют управляющие и питающий потоки, должна быть выполнена таким образом, чтобы поток питания не подвер­гался воздействию ее стенок.

Коэффициент усиления струйного пропорционального усилителя, работающего по принципу отклонения струи, определяется как отношение изменения выходной величины к соответствующему изменению входной величины. Путем последовательного соединения струйных элементов ко­эффициент усиления можно повысить до требуемого значения. В системах управления часто применяется цепочка из шести и более последовательно соединенных усилителей этого типа. В.одном каскаде усилителей с взаи­модействием потоков достигаются коэффициенты усиления по мощности порядка 10 и коэффициенты усиления по давлению от 5 до 7.

Исследования показали, что при соосном расположении камер и со­ответствующем конструктивном выполнении питающего и приёмного со­пел потери передаваемой энергии составляют относительно небольшую величину. Потери давления зависят от расстояния между срезами сопел. С увеличением расстояния между соплами нелинейность расхода в функции нагрузки повышается, причем характер изменения аналогичен нелинейно­сти, имеющей место при проливке при переменном перепаде давления дросселей постоянного сечения.

Устройства пропорционального действия широко применяют в гидропневмоавтоматике, а также в качестве распределительных уст­ройств в гидравлических усилителях следящего типа и прочих.

№ 44