Файл: Лебедев И.В. Элементы струйной автоматики.pdf

5. Внутренняя обратная связь

Под внутренней обратной связью будем понимать организа­ цию потоков в рабочей камере, приводящую к возникновению эффектов, аналогичных введению обратной положительной или отрицательной связи внешней коммутацией выходов и входов. Внутренняя обратная связь позволяет, например, уменьшить влияние нагрузки на переключение, расширить диапазон рабочих давлений и уменьшить длину рабочей камеры. Элементы с внут­ ренней обратной связью получили широкое распространение. Достаточно сказать, что почти все отечественные элементы, основанные на взаимодействии струи со стенкой, используют внутреннюю обратную связь, возникающую в результате выпол­ нения вогнутого дефлектора на разделителе.

Введение внутренней обратной связи осуществляется посред­ ством отсекания части струи и направления ее в область между струей и стенкой. Наиболее распространенным способом органи­ зации таких потоков является введение вогнутого дефлектора на разделителе.

Рассмотрим принцип действия элемента, имеющего выходные каналы 6, 8, наклонные стенки 3, 12, атмосферные каналы 4, 9,

стенкой 12 меньше ширины струи. Поэтому часть расхода струи отсекается кромкой 11 дефлектора 7, течет вдоль его вогнутой поверхности и направляется кромкой 5 в область между струей II стенкой 3. Далее поток Qoc, отраженный дефлектором, распре­

деляется следующим образом. Часть расхода, равная расходу <2э, эжектируемому струей, вновь эжектируется струей, образуя вихрь. Часть расхода Q y вытекает в окружающее пространство через канал 2. Оставшаяся часть Qa отраженного потока, минуя

Рис.108.Струйныйэлементсвнутреннейобратнойсвязью:

а — картина течения; б — расчетная схема

Ш

выходной канал 6, вытекает в окружающее пространство через канал 4. Таким образом,

шенное давление, которое искривляет отраженный поток до тех

чтобы поток попадал в атмосферный канал. Допустим, направ­ ление отраженного потока, сходящего с кромки 5, совпадает с направлением касательной к дефлектору в точке 5. Тогда, пре­

небрегая шириной отраженного потока, на основании рис. 108, б получаем

стенки в направлении оси сопла питания и в перпендикулярном

кой; ра — давление в атмосферном канале.

Считая, что избыточное давление в атмосферном канале рав­

противоположной стенки, то это приведет к увеличению импуль­ са отраженного потока, а следовательно, в соответствии с урав­ нением (346),— к увеличению противодавления рос, стремящего­ ся прижать струю к стенке 12. Таким образом, внутренняя об­

ратная связь при малых отклонениях стабилизирует положение струн (является отрицательной обратной связью).

238

Переключение элемента с внутренней обратной связью про­ исходит следующим образом. По мере увеличения сигнала уп­ равления точка притяжения струи к стенке смещается вниз по течению, пока струя не оторвется от стейки. Однако переклю­ чения не происходит, так как этому препятствует противодавле­ ние рос. При дальнейшем увеличении расхода управления ука­ занного противодавления оказывается недостаточно для удер­ жания струи и происходит переключение элемента. При этом меняется направление действия внутренней обратной связи, так как появляется отраженный поток с другой стороны струи. По­ этому после достижения давления переключения внутренняя обратная связь способствует переключению струи. Этим обеспе­ чивается релейность переключения.

Отсюда следует, что точка переключения элемента с внут­ ренней обратной связью не зависит от эжекционной способно­

постоянным в достаточно широком диапазоне изменения давле­ ния питания.

Уравнение (346) позволяет оценить влияние геометрических размеров на срабатывание элемента. Так, увеличение расстояния между кромкой дефлектора и концом стенки с приводит при про­

чих равных условиях к уменьшению противодавления и, следо­ вательно, к уменьшению давления срабатывания. К анало­ гичному результату приводит увеличение угла наклона дефлек­ тора ß.

Это объясняется тем, что при указанном изменении парамет­ ров уменьшается величина радиуса кривизны отраженного по­ тока,необходимая для его отвода в атмосферный канал.

Сказанное относится к случаю, когда кромки дефлектора рас­ положены вблизи атмосферных каналов. Однако возможны и другие варианты расположения дефлектора (рис. 109). В одном из них кромки дефлектора 2 расположены ближе к соплу 1, чем атмосферный канал 3 (рис. 109, о). В этом случае отраженный

поток разворачивается на угол в 180° и течет вдоль стенки в сто­ рону неработающего выходного канала, вызывая образование

внем остаточного давления рос.

Вдругом варианте (рис. 190, б) кромки дефлектора 2 распо­ ложены напротив атмосферных каналов 3 и 4. Здесь отраженный

поток сбрасывается в атмосферный канал и остаточных давле­

ний не возникает.

Наконец, в третьем варианте (рис. 109, в) кромки дефлекто­ ра 2 расположены за атмосферным каналом 3. В этом случае не

возникает противодавления (отсутствует эффект внутренней обратной связи), так как отраженный поток направляется непо­ средственно в атмосферный канал, не искривляясь.

239

Рис. 109. Влияние положения разде­ лителя на рабочий процесс струйного элемента с внутренней обратной связью:

далекое расположение дефлектора

*)

Из рассмотрения приведенных вариантов следует, что наибо­ лее рациональным является вариант расположения кромок дефлектора напротив атмосферных каналов, ближе к их перед­ ней кромке.

Дальнейшим развитием элементов с внутренней обратной связью является элемент, в котором угол наклона стенок выбран настолько большим, что почти полностью исключается притяже­ ние струп к стенке, а то пли иное крайнее положение струи обес­ печивается за счет отраженных вогнутым дефлектором потоков

кромками одной из вогнутых стенок '. Элемент работает следую­ щим образом. Если сигналы управления отсутствуют, то струя, вытекающая из сопла питания 1, пересекает рабочую камеру 8

и попадает в выходной канал 5. Это положение струя сохраняет и в том случае, если подан сигнал управления одновременно в каналы 2 и 9. При подаче сигнала управления в один из кана­ лов управления, например в канал 2, струя прижимается к вог­ нутой стенке 7, течет вдоль нее и попадает в выходной канал 4. При этом часть струи отражается стенкой 3, направляется в об­

ласть между этой стенкой и границей струн и прижимает струю к стенке 7. Благодаря действию этой обратной связи элемент сохраняет переключенное состояние и после снятия сигнала уп­ равления, т. е. осуществляется запоминание дискретного сигна­ ла. Для переключения элемента надо подать либо сигнал в канал

1 Bauer Р., Fluid multi-stable device. US Patent, N 3. 192.938.

240