Файл: Дмитриев, В. Н. Основы пневмоавтоматики.pdf

Рассмотрим работу пневматического усилителя сопло — за­ слонка с постоянным перепадом давлений на переменном дрос­ селе Д/7 Пр = р\ — р\. Условие Дрпр = р\ — ро выполняется уже

при h = 0. Статическая характеристика 3 усилителя с постоян­ ным перепадом на переменном дросселе за счет противодавле­ ния, создаваемого после сопла, пройдет выше статической ха­ рактеристики 1 обыкновенного усилителя (рис. 38, б). Но бла­ годаря тому, что при увеличении h одновременно происходит и уменьшение давления р\, характеристика с постоянным перепа­

дом на переменном дросселе при средних и наибольших значе­ ниях h имеет большую крутизну, нежели характеристика обык­ новенного усилителя. Но при малых значениях Іі из-за постоян­ ного перепада на переменном дросселе ДрП характеристика усилителя более полога, чем характеристика обыкновенного уси­ лителя. Наименьшая величина избыточного давления р\ в меж- дросселы-юй камере пневматического усилителя равна Дрщ>

Наибольшее приближение статической характеристики пнев­ матического усилителя к чисто релейной характеристике дает создание постоянных перепадов одновременно на постоянном и переменном дросселях. Начальный участок статической характе­ ристики 2 такого пневматического усилителя расположится вы­ ше статической характеристики 1 обыкновенного усилителя. На начальном участке усилитель работает с постоянным перепадом только на переменном дросселе, и его статическая характеристи­ ка на этом участке совпадает со статической характеристикой 3 усилителя с постоянным перепадом на переменном дросселе (рис. 38, б). При h > h0 1 будет достигнута заданная разность

р'0 — р\ и усилитель будет работать уже с постоянными перепа­

дами на постоянном и переменном дросселях. Рабочий участок статической характеристики 2 усилителя с постоянными перепа­ дами на обоих дросселях круче, нежели рабочий участок стати­ ческой характеристики реле с постоянным перепадом только на постоянном дросселе, а минимальное избыточное давление р\ в междроссельной камере равно ДрПр-

Опуская аналитические выкладки, приведем лишь вывод уравнений пневматических усилителей с постоянными перепада­ ми на дросселях для докрнтического истечения через первый и второй дроссели. Статическая характеристика пневматического усилителя с постоянным перепадом на постоянном дросселе опи­ сывается системой двух уравнений. Первое уравнение для участ­ ка /г0 ^ /г ^ 0 соответствует уравнению статической характери­

стики обыкновенного усилителя, которое выводят исходя из ра­ венства расходов в статике через первый и второй дроссели пнев­ матического усилителя. Используя формулу (4) и учитывая, что

78

запишем

1-ш/ — PliPo—Pi) =№ doh

] /

Разрешая последнее уравнение относительно /г, получим

можно получить из уравнения (30) путем замены ро— р\ на Дрпс. Тогда статическая характеристика усилителя с постоянным перепадом на постоянном дросселе может быть описана снстемой двух уравнений:

реход от начального участка статической характеристики к ра­

постоянном и переменном дросселях опи­ сывается системой двух уравнений, первое из которых соответст­ вует уравнению статической характеристики пневматического усилителя с постоянным перепадом на переменном дросселе для участка h0\ ^ h ^ 0 , а второе — уравнению статической харак­

теристики усилителя с постоянными перепадами на постоянном

начального участка статической характеристики к рабочему, оп­

79

Крутизну статической характеристики пневматического уси­ лителя сопло — заслонка можно повысить также пользуясь бо­ лее простыми техническими средствами. Так, например, приме­ няют пневматические усилители с двумя соплами (рис. 39). Усилители такого рода в качестве вторых каскадов усиления были использованы в первых отечественных пневматических ре­ гуляторах (регулятор 03-ТГ-610, регуляторы типа 04-ДП и т. д. [37]). Двухсопельные пневматические усилители и реле являются основными в системе УСЭППА [5]. Высокая крутизна статиче-

скоіі характеристики такого усилителя реализуется за счет диф­ ференциальной схемы, при которой увеличению сопротивления одного элемента сопло —■заслонка соответствует уменьшение со­ противления второго такого же элемента сопло — заслонка. Ос­ таточное давление усилителя, построенного по двухсопелыюй схеме, равно нулю. Однако его характеристика все же значи­ тельно отличается от релейной (рис. 40).

Уравнение статической характеристики пневматического уси­ лителя с двумя переменными дросселями для сочетания режи­ мов истечения Д — Д может быть записано в следующем виде:

Иногда, например, при построении пневматических интегра­ торов требуется, чтобы при некоторых зазорах между соплом и заслонкой на выходе пневматического усилителя формировалось отрицательное давление. В этом случае используют реле с эжек­ тором вместо постоянного дросселя (рис. 41). Эжектор состоит из двух сопел 1 и 2, установленных по одной оси друг против

8 0

друга, и междросселыюй камеры 3, в которой формируется вы­ ходное давление р Диаметр питающего сопла 1 несколько меньше диаметра приемного сопла 2. Увеличение расстояния Іг между соплом и заслонкой приводит к тому, что скорость воз­ духа, вытекающего из сопла 1, увеличивается и происходит ин­ тенсивный переход потенциальной энергии сжатого воздуха в ки­ нетическую. Благодаря этому давление р, падает и может стать ниже атмосферного (отрицательное давление). Статическая ха­ рактеристика пневматического уси­ лителя с эжектором (рис. 42) имеет большую крутизну. Такой усили­ тель обеспечивает высокую выход­ ную мощность, что объясняется

Рз

возможностью увеличения проходного сечения питающего соп-

такому принципу построены пневматические усилители первого каскада усиления в регуляторах типа 04-ДП и т. д. Подробнее о расчете такой характеристики будет сказано ниже.

Пневматический дроссельный пакет. В пневмоавтоматике помимо двух турбулентных дросселей, соединенных последова­ тельно и разделенных междроссельно.й камерой, применяют так­ же дроссельные пакеты. Пневматический дроссельный пакет представляет собой систему последовательно соединенных пнев­ матических проточных камер, разделенных турбулентными дрос­ селями с одинаковыми эффективными площадями (рис. 43).

В системе, содержащей любое число последовательно соеди­ ненных дросселей с равными эффективными площадями проход­ ного сечения, надкритический режим истечения при уменьшении отношения давления за последним дросселем к давлению р0 на­ ступает в выходном дросселе. Как бы мало ни было отно­ шение этих давлений, надкритический режим устанавливается только в последнем по потоку дросселе, в остальных же дроссе­ лях системы имеет место докритпческое истечение. Это нетрудно понять, если в дроссельном пакете, содержащем любое число