Amplificatoare hidraulice cu jeturi

Amplificatoare hidraulice cu jeturi

Se refera la elementele de comanda de tip jet-jet, in costructia carora nu intervin piese mecanice mobile, functionarea avind la baza actiunea unui jet de comanda asupra unui jet principal, care poate fi comutat citre diferite cai receptoare.

Prezinta urmatoarele avantaje remarcabile:

--lipsa pieselor in miscare;

--functionarea sigura in conditii severe (cimpuri termice si electromagnetice, vibratii etc.);

--frecventa mare de comutare de pana la 10kHz;

--domeniu rational al presiunilor de lucru.

Impreuna cu alte avantaje, acestea au determinat in ultimi ani o extindere considerabila a elementelor de comanda din aceasta categorie. Domeniul de aplicatie este cu predilectie in pneumoautomatica, a carei ramura moderna fluidonica, a aparut tocmai prin dezvotarea acestor principii si tehnici.

Dupa principiul de functionare, elementele pneumatice cu jeturi pot fi:

-- elemente cu jet fix (cu efect Coanda);

-- elemente cu turbulenta;

-- elemente cu efect turbionar;

-- elemente cu jet oscilatoriu;

-- elemente cu jet concentrat, etc.

Principii functionale si constructive

Elementele cu jet fix au la baza fenomenul de turbulenta a unui jet fluid de-a lungul unui perete, descoperit de marele inventator si om de stiinta roman Henri Coanda si cunoscut sub numele de 'efect Coanda'. Fenomenul brevetat in Franta in 1932, a fost apoi studiat matematic de catre Albert Metral (1939) si multi alti cercetatori.

Efectul Coanda opereaza atunci cand un fluid aflat sub presiune iese printr-o fanta marginita unilateral in exterior, de un perete care se indeparteaza continuu de la directia de iesire a jetului. In conditii normale, prin fanta rezulta un jet axial, iar aportul de fluid exterior antrenat in stratul limita este egal.

Constructia unui asemenea amplificator cuprinde canalul de alimentare 1,canalele de comanda 2, 3 si cele de iesire 4, 5 (figura 8.12).

Amplificatorul bistabil (flip--flap) prezinta asadar o ,,caracteristica de memorie''.

Comportarea amplificatorului bistabil este descrisa de curbe caracteristice, din care semnificative sunt: caracteristica de alimentare Pa=f(Qa); caracteristica de comanda Qc=f(Pc) si caracteristica de iesire Pe=f(Qe) (figura 8.13).

Fig. 8.13

Caracteristica de alimentare (figura a) este comuna oricarui element hidraulic rezistiv si are aliura patratica.Caracteristica de comanda (figura b) arata ca la o crestere treptata a debitului de comanda Qc (prin deschiderea treptata a acestui circuit), presiunea Pc creste pana in momentul comutari jetului, care se manifesta printr-un salt de presiune ,debitul ra manand aproximativ constant; in sens invers la scaderea debitului de comanda , presiunea scade pina la aparitia comutari inverse, cind apare un nou salt de presine, debitul ramanind seasemenea constant. Caracteristica de iesire (figura 8.13, c), in care Pc este presiunea receptata in canaligatia de iesire, este importanta pentru cuplarea cu sarcina.

O alta clasa de amplificatoare sunt cele cu deviatia jetului prin frecare vascoasa, a caror constructie difera in zona de interactiune a jetului. Jetul priccipal este antrenat prin frecare viscoasa de catre jetul de comanda.( figura ). De exemplu, jetul de comanda introdus prin canaligatia Pc1,deviaza prin efect Coanda spre iesire Pc1,antrenand si jetul principal prin fote de viscozitate;in acelasi timp, prin canalul de iesire stanga, rezulta un jet la presiune apropiata de cea atmosferica, ceea ce metine stabilitatea iesirii jetului comandat prin iesirea din dreapta. Inversarea se obtine prin comanda Pc2.

Fig. 8.14

Amplificatoare cu efect turbionar

Sunt construite sub forma unor incinte de forma cilindrica, in care se face aducerea fluidului la presiune de alimentare Pa, dupa directia radiala, si simultan se aplica tagential fluxul de comanda la presiunea la Pc (figura 8.15). In rezultat, miscarea fluidului din incinta devine spirala (forma de turbion spiral). Presiunea de iesire poate fi modificata intre limitele (10 si 100in raport cu semnalul aplicat. Astfel la o turbionare foarte intensa, gradientul de presiune pe raza catre orificiul de evacuare creste considerabil,astfel incut presiunea de iesire poate fi nula.

Fig. 8.15

Amplificatoarele cu efect turbionar pot fi cu turbion circular sau spiral, iar din punct de vedere al caracteristicii miscarii turbionare, cu turbion fortat sau cu turbion liber. In cazul turbionului fortat, toate particulele fluide au aceeasi viteza unghiulara, viteza tangentila la o anumita raza este data de relatia V_tr = r.