Коливань, що використовує в роботі явище турбулізації ламінарного струменя. Кільцевий генератор коливань.

Для створення струменевих генераторів коливань використовують фізичні явища, що супроводжуються виникненням акустичних коливань.

Схема струменевого генератора коливань, побудованого на базі стременного пристрою пам’яті, який робить на ефекті відхилення струменя, показана на рис.2.6,а. Струменевий пристрій пам’яті має два стійких стани, що визначаються сигналами і . Генератор робить таким чином.

Рис.2.6. Схема (а) та характеристики (б, в) струменевого генератора коливань.

Струмінь повітря, що поступає з каналу живлення 1, проходить до вихідного каналу 4, де створюється тиск . Через деякий інтервал часу, який залежить від об’єму пневмоємкості і опорів та , тиск в пневмоємкості і в каналі 5 збільшується до значення , що достатньо для відхилення основного струменя і переключення її в канал 3. В результаті тиск в каналі 3 збільшується і стає рівним . При цьому зростає тиск в каналі 3 і в пневмоємкості і через деякий інтервал часу, що визначається пневмоємкістю і провідністю опору , в пневмоєкості і в каналі 2 буде тиск , достатній для переключення основного струменя з каналу 3 канал 4. Далі цей цикл повторюється періодично. Струмінь, що тече з каналу 6, стабілізує основний струмінь при його переключенні в канал 3. Особливість генератора – можливість змінювати частоту коливань тиску на його виході як шляхом зміни провідностей пневмоопорів і , пневмоємкостей і , так і шляхом зміни тиску . Останні обставини дозволяють використовувати генератор для створення перетворювачів тиску в частоту.

На рис.2.6,б показаний графік зростання тиску в пневмоємкості при різних тисках живлення. При збільшенні тиску живлення необхідно все менше і менше часу для накопичування в пневмоємкості тиску . Тому частота переключення струменя з каналу 3 в канал 4 з збільшенням збільшується. Залежність частоти коливань на виходах і , від тиску живлення показана на рис.2.6,в. Вона (з похибкою ) практично лінійна.

Схема генератора коливань, що використовує в роботі явище турбулізації ламінарного струменя. Показана на рис.2.7,а. Генератор являє собою турбулентний

підсилювач з зворотнім зв’язком. Він робить таким чином. Ламінарний струмінь з сопла 1 поступає в канал 2 і в ланцюг зворотного зв’язку 3, яка являє собою або з’єднання пневмоопора пневмоємкістю, або довгу лінію. Сигнал тиску з ланцюга зворотного зв’язку формує струмінь і управляючому каналі 4, що викликає турбулізацію ламінарного струменя, яка тече з каналу 1 і падіння тиску в каналі 2, а потім і в ланцюзі зворотного зв’язку. Після того як тиск в управляючому каналі зменшується до порогового значення, силовий струмінь стає знову ламінарним. Частота пневматичних коливань, що виникає в такому присрої залежить від параметрів ланцюга зворотного зв’язку(наприклад від довжини в каналі зворотного зв’язку) і в тиску живлення(рис.2.7,б,в). Форма коливань генератора при частоті менше 50Гц – прямокутна, при частоті 50-150Гц – трапецеїдальна і при частоті 150-300Гц близька до синусоїдальної. Частота коливань генератора:

, (2.1)

де - густина газу; - постійний коефіцієнт, що залежить від параметрів ланцюга зворотного зв’язку.

Зокрема показаних вище струменевих генераторів коливань, що побудована на базі струменевих підсилювачів та інших елементів, в пневмоавтоматиці використовують аеродинамічні пристрої, які призначені для формування пневматичних коливань.

На рис.2.8,а показана схема кільцевого генератора коливань. Генератор має вісесемитричне кільцеве сопло, яке створене циліндричним стержнем 1 і трубкою 2 і резоніруючу камеру 3 з конічним розширювачем 4. струмінь з кільцевого сопла попадає в камеру 3, частина струменя відбивається від стінки розширювача 4, що

Рис.2.7. Схема (а) та характеристики (б, в) пневматичного генератора на турбулентному підсилювачі.

Рис.2.8. Схема (а) і характеристика (б) кільцевого пневматичного генератора коливань.

викликає появу зворотного зв’язку, яка періодично змінює опір кільцевого сопла та діаметр кільцевого потоку. Якщо сопло розташоване на деякій відстані від камери 3, частота коливань генератора залежить від довжини і об’єму резонатора, а також від в’язкості газу. Тиск живлення при цьому мало впливає на частоту коливань(рис.2.8,б). При безпосередній близькості сопла і резонатора виникають коливання звукового або ультразвукового діапазону.

Література: [2],стор. 157-159; [3], стор. 325-332.

Розділ 3.Пневматичні засоби та системи контролю та керування технологічними процесами.