Пневматические усилители и генераторы

Пневматические усилители используются для управления силовыми потоками газа, при этом малые мощности управляющего сигнала приводят к большим изменениям мощности выходного сигнала.

Схема одного из исполнений пневматического усилителя показана на рис. 7.10.

Рис. 7 10. Схема пневматического усилителя:

1 — корпус; 2 — мембрана; 3 — запирающий элемент; 4 — пружина

При увеличении управляющего давления мембрана перемещает запирающий элемент вниз, закрывая выхлоп в атмосферу и открывая проход к выходной линии усилителя. Когда выхлоп в атмосферу закрывается полностью, давление выхода становится равным давлению питания. При отсутствии управляющего давления запирающий элемент находится в верхнем положении, перекрывая проход к выходной линии усилителя от линии питания. В этом случае давление выхода равно атмосферному давлению. Усилие от управляющего давления компенсируется в статическом положении усилием пружины.

Во всех положениях запирающего элемента, кроме полного перекрытия прохода к выходной линии, воздух из линии питания стравливается в атмосферу. Это приводит к потерям энергии. Чтобы исключить эту ситуацию, конструкцию усилителя делают герметичной (рис. 7.11).

Рис. 7.11. Герметичный усилитель:

1 — управляющий сильфон; 2 — подвижное седло; 3 — сильфон питания

Эта конструкция соединяет линию питания с атмосферой только при отсутствии управляющего давления, перекрывая проход к выходной линии усилителя. В любом другом случае утечки рабочего газа в атмосферу исключаются.

Иногда используют реверсивные усилители, в которых уменьшение управляющего сигнала приводит к усилению выходного сигнала.

Турбулентные усилители могут применяться в выключателях или цифровых устройствах, так как они формируют выходной сигнал давления, близкий к релейному сигналу.

Схема такого усилителя показана на рис. 7.12.

Рис. 7.12. Турбулентный усилитель

Турбулентный усилитель состоит из линии питания, соединенной с объемом, имеющим выход в атмосферу, из выходной линии и нескольких установленных поперек потока питания входных каналов управления.

Когда нет ни одного управляющего сигнала, поток питания ламинарный, и основная его часть попадает в выходную линию.

Когда задействован какой-либо или несколько из каналов управления, поток питания становится в соответствующей степени турбулентным. В результате только малая часть потока проходит на выход. Это делает выходной сигнал усилителя по существу дискретным.

Пневматические генераторы позволяют получать на выходе пневматические сигналы определенной частоты.

Вариант выполнения пневматического генератора приведен на рис. 7.13.

Рис. 7.13 Пневматический генератор

При подаче давления питания в выходных каналах формируются пневматические сигналы с частотой колебаний, которая зависит от длины каналов обратной связи и от температуры рабочего газа. Частота колебания увеличивается с температурой на низких частотах и уменьшается с температурой на высоких частотах.

Конструктивные параметры генератора подбираются так, чтобы поддерживать постоянную частоту внутри заданного температурного диапазона.