струйный автогенератор

Формула изобретения

Струйный автогенератор с внешней обратной связью, содержащий струйный дискретный элемент, включающий в себя рабочую камеру, ограниченную двумя боковыми стенками, два сопла управления, два приемных канала, разделитель с вогнутым дефлектором, два сливных канала и два канала обратной связи, соединяющих приемные каналы с соплами управления, отличающийся тем, что на каждой из боковых стенок рабочей камеры выполнен уступ на расстоянии d (1 - 1,5) B от кромок дефлектора вдоль оси автогенератора в направлении сопла питания и шириной B (0,5 - 1)В, где B - ширина дефлектора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, а более конкретно к струйным автогенераторам, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен струйный автогенератор с внешней обратной связью, содержащий струйный бистабильный элемент, имеющий сопло, выходящее в рабочую камеру, где находятся боковые стенки рабочей камеры, клинообразный разделитель, расположенный на противоположной по отношению к соплу стороне рабочей камеры, каналы сброса, приемные каналы, примыкающие к разделителю и каналу сброса [1].

Недостатком известного устройства является высокий нижний предел рабочих расходов, обусловленный тем, что работа струйного элемента построена на использовании эффекта притяжении струи к плоской стенке (эффекта Коанда) [2], в соответствии с которым струя притягивается к стенке только при достаточно больших числах Рейнольдса.

Этот недостаток устранен в струйном автогенераторе с внешней обратной связью (являющемся наиболее близким к предлагаемому изобретению), содержащем струйный дискретный элемент, содержащий рабочую камеру, ограниченную двумя боковыми стенками, входное сопло, соединяющее канал подвода с рабочей камерой, сопла управления, выходящие в рабочую камеру вблизи входного сопла, приемные каналы, расположенный между приемными каналами разделитель, имеющий вогнутый дефлектор, два сливных канала, расположенных в приемных каналах перпендикулярно их дну и имеющих ширину, превышающую ширину приемного канала, и два канала обратной связи, соединяющие приемные каналы с соплами управления, причем боковые стенки имеют плоскую поверхность на протяжении от сопел управления до сливных каналов [3].

Однако указанное устройство имеет недостаточно высокую надежность из-за возникновения ложных переключений струй в результате взаимодействия отраженного вогнутым дефлектором потока, возникающего в процессе переключения струй с основной струей, и связанного с этим стохастического изменения амплитуды выходного сигнала.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание струйного автогенератора с повышенной надежностью.

Для этого в струйном автогенераторе, содержащем струйный дискретный элемент, включающий в себя рабочую камеру, ограниченную боковыми стенками, два сопла управления, два приемных канала, разделитель с вогнутым дефлектором, два сливных канала и два канала обратной связи, соединяющие приемные каналы с соплами управления, на каждой из боковых стенок рабочей камеры выполнен уступ на расстоянии d (1 - 1,5)B от кромок дефлектора вдоль оси струйного автогенератора в направлении сопла питания и шириной b (0,5 - 1)B, где B - ширина дефлектора.

Технический результат от использования данного изобретения состоит в том, что повышается надежность работы струйного автогенератора за счет исключения ложных переключений, вызываемых соударением отраженного потока со стенкой.

На фиг. 1 приведено схематическое изображение струйного автогенератора; на фиг. 2 - осциллограммы изменения выходного сигнала струйного автогенератора: a - при выполнении по данному изобретению, b - при выполнении струйного автогенератора в соответствии с прототипом.

Струйный автогенератор, изображенный на фиг. 1, состоит из корпуса 1 и крышки 2. В корпусе выполнен струйный дискретный элемент, представляющий собой углубление постоянной глубины, содержащий канал подвода 3, входное сопло 4, соединяющее канал подвода 3 с рабочей камерой 5, которая ограничена боковыми стенками 6 и 7, сопла управления 8 и 9, выходящие в рабочую камеру вблизи выходного сопла 4, приемные каналы 10 и 11, разделитель 12, расположенный между приемными каналами 10 и 11, имеющий вогнутый дефлектор 13, два сливных канала 14 и 15, соединяющиеся с каналом сброса 16, выполненные в виде прямоугольных пазов со скругленными торцами и расположенные по отношению к соответствующему приемному каналу 10 или 11 перпендикулярно его дну, уступы 17 и 18 на стенках 6 и 7, имеющие ширину b (0,5 - 1)B и начинающиеся на расстоянии d (1 - 1,5)B от кромок дефлектора 13, вдоль оси в направлении сопла питания, где B - ширина дефлектора.

Приемные каналы струйного дискретного элемента соединены с его соплами управления каналами обратной связи 19, 20, один из которых соединяет приемный канал 10 и сопло управления 8, а второй соединяет приемный канал 11 и сопло управления 9.

Струйный автогенератор работает следующим образом.

Рабочая среда (газ или жидкость) через канал подвода 3 попадает на входное сопло 4 и вытекает в рабочую камеру в виде струи. Струя под действием разности давлений по обе ее стороны примыкает к одной из стенок 5 рабочей камеры, например к стенке 6, течет вдоль нее и попадает в приемный канал 10, в котором давление увеличивается по сравнению с давлением в приемном канале 11. Часть струи, которая попадает в канал 10, но не потребляется в канале обратной связи, вытекает через сливное отверстие 14 в канал сброса 16.

Часть струи, не попадающая в приемный канал 10 (отраженный поток), отсекается вогнутым дефлектором 13 и направляется в область между струей и стенкой 7. Соударяясь со стенкой 7, отраженный поток делится на две части: на текущую вдоль стенки 7 в сторону канала 9 и на попадающую в уступ 18. Первая из них создает в области между струей и стенкой 7 повышенное давление, прижимающее струю к стенке 6 и искривляющую отраженный поток в сторону выемки 18.

Повышается давление в приемном канале обратной связи 19, через промежуток времени t расход в сопле управления 8 достигает величины расхода переключения. При этом в результате отклонения струй изменяется режим обтекания дефлектора 13: отраженный дефлектором поток начинает двигаться не в направлении кромок дефлектора, а в направлении, перпендикулярном оси дефлектора, попадает в углубление 17 и вытекает в сливной канал 15, не препятствуя перемещению струи к стенке 7 (изменение направления отраженного потока приводит к резкому уменьшению давления между струей и стенкой 7 и, как следствие, к перемещению струи к стенке 7).

Примеры осциллограмм изменения выходного сигнала, приведенное на фиг. 2 (a - наличии уступа, b - при отсутствии уступа), показывают, что при отсутствии уступа возникает модуляция амплитуды колебаний, которая может привести к ложным переключениям схемы формирования сигнала, подключаемой к струйному автогенератору; в случае же наличия уступа модуляции сигнала не возникает.

Спустя отрезок времени t_э после того, как струя достигнет стенки 7, в канале 11 повышается давление (в канале 10 давление становится равным давлению в камере).

Спустя отрезок времени t_л расход управления 9 достигает величины расхода переключения; струя начинает перемещаться к стенке 6, спустя отрезок времени t_з повысится давление в канале 10, и начнется новый период колебаний и так далее. Как видно, возникают устойчивые автоколебания струи с частотой f = 1/2(t_з + t_л).

Таким образом, использование предложенного решения позволяет повысить надежность работы струйного автогенератора за счет исключения ложных переключений, вызываемых соударением отраженного потока со стенкой.

Источники информации

1. Патент США N 3902367, кл. 73/194B, 1972.

2. Лебедев И. В. и др. Элементы струйной автоматики, Машиностроение, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР N 1432387, струйный автогенератор (авт. Трескунов С.Л., Барыкин Н.А.), МКИ F 15 C 1/22 от 23.10.88.