RU2228465C2

RU2228465C2 - Electrohydraulic distributor

Info

Publication number: RU2228465C2
Application number: RU2002105656/06A
Authority: RU
Inventors: В.А. Штыков; Г.Б. Сосульников; Т.С. Клапцова
Original assignee: Штыков Виктор Андреевич; Сосульников Глеб Борисович; Клапцова Татьяна Серафимовна
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2004-05-10

Abstract

FIELD: controlling fluid flow in hydraulic systems of flying vehicles. SUBSTANCE: proposed distributor has case accommodating distribution element to control working fluid and piezoceramic actuator one of whose ends is secured in case and its other end carries piston coupled with distribution element through booster for displacement within case. Booster is made in the form of flexible bent plate one of whose ends is positioned for engaging piston and other one, for engaging stop within case, and its central part is coupled with distribution element; bent flexible plate is provided with lateral strips rigidly coupled with its ends and secured within case. EFFECT: enhanced reliability. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области объемного гидропривода и может быть использовано, например, в гидросистемах летательных аппаратов. Из патентной литературы известен электрогидравлический распределитель, содержащий корпус, расположенный в корпусе распределительный элемент для управления потоком рабочей жидкости, выполненный в виде встречно расположенных сопел, и пьезокерамический привод в виде биморфной пластины, один конец которой закреплен в корпусе, а другой установлен между соплами с возможностью из перекрытия в качестве заслонки [1].The invention relates to the field of volumetric hydraulic drive and can be used, for example, in the hydraulic systems of aircraft. An electro-hydraulic distributor is known from the patent literature, comprising a housing, a distribution element for controlling the flow of working fluid located in the housing, made in the form of opposing nozzles, and a piezoceramic actuator in the form of a bimorph plate, one end of which is fixed in the housing and the other installed between the nozzles from the ceiling as a shutter [1].

Недостатками такого распределителя является его чрезмерно малая мощность, обусловленная малым усилием, развиваемым биморфной пластиной, что не позволяет использовать его в высокодинамичных гидроприводах.The disadvantages of such a distributor is its excessively low power, due to the small force developed by the bimorph plate, which does not allow its use in highly dynamic hydraulic drives.

Из патентной литературы известен и электрогидравлический распределитель, содержащий корпус, расположенный в корпусе распределительный элемент для управления потоком рабочей жидкости, и пьезокерамический привод, один конец которого закреплен в корпусе, а на другой установлен, с возможностью перемещения в корпусе, поршень, связанный с распределительным элементом через мультипликатор (2). В этом распределителе мультипликатор выполнен гидравлическим, что исключает стабильность связи пьезокерамического привода с распределительным элементом из-за неизбежных утечек рабочей жидкости мультипликатора. Кроме того, перемещение поршня, установленного на пьезокерамическом приводе, составляет не более десятков микрон и поэтому гидравлический мультипликатор, которой должен обеспечить перемещения распределительного элемента на единицы миллиметра, обладает значительными габаритами. Такой привод неудобно, также, использовать для управления заслонкой в устройстве “сопло-заслонка”, шариковыми клапанами, струйной трубкой и плоским золотником.From the patent literature there is known an electro-hydraulic distributor containing a housing, a distribution element located in the housing for controlling the flow of the working fluid, and a piezoceramic actuator, one end of which is fixed in the housing, and a piston connected to the distribution element is mounted on the other with the possibility of movement in the housing through the multiplier (2). In this distributor, the multiplier is made hydraulic, which eliminates the stability of the connection of the piezoceramic drive with the distribution element due to the inevitable leaks of the working fluid of the multiplier. In addition, the movement of the piston mounted on the piezoceramic drive is not more than tens of microns and therefore the hydraulic multiplier, which should ensure the movement of the distribution element by a few millimeters, has significant dimensions. Such an actuator is also inconvenient to use to control the shutter in the nozzle-shutter device, ball valves, jet tube and flat spool.

Техническая задача изобретения - повышение надежности электрогидравлического распределителя, упрощение конструкции и уменьшение габаритов.The technical task of the invention is to increase the reliability of the electro-hydraulic distributor, simplifying the design and reducing the size.

Решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что в электрогидравлическом распределителе, содержащем корпус, расположенный в корпусе распределительный элемент для управления потоком рабочей жидкости, и пьезокерамический привод, один конец которого закреплен в корпусе, а на другом установлен с возможностью перемещения в корпусе поршень, связанный с распределительным элементом через мультипликатор, последний выполнен в виде изогнутой упругой пластины, один конец которой установлен с возможностью взаимодействия с поршнем, другой - с упором в корпусе, а средняя часть связана с распределительным элементом, причем изогнутая упругая пластина снабжена жестко связанными с ее концами поперечными пластинами, закрепленными в корпусе.The solution of the technical problem is provided by the fact that in the electro-hydraulic distributor containing the housing, a distribution element for controlling the flow of the working fluid located in the housing, and a piezoceramic actuator, one end of which is fixed in the housing, and the piston is connected to the other with the ability to move distribution element through the multiplier, the latter is made in the form of a curved elastic plate, one end of which is installed with the possibility of interaction with the piston m, and the other - with the focus in the housing, and the middle part is connected with the distributor element, wherein a curved elastic plate is provided with a fixedly connected with its ends by transverse plates, fixed in the housing.

На чертеже представлена конструктивная схема электрогидравлического распределителя.The drawing shows a structural diagram of an electro-hydraulic distributor.

Электрогидравлический распределитель содержит корпус 1, расположенный в корпусе 1 распределительный элемент 2 для управления потоком рабочей жидкости, и пьезокерамический привод 3, один конец 4 которого закреплен в корпусе 1, а на другом 5 установлен с возможностью перемещения в корпусе 1 поршень 6, связанный с распределительным элементом 2 через мультипликатор 7, выполненный в виде изогнутой упругой пластины 8, один конец 9 которой установлен с возможностью взаимодействия с поршнем 6, другой 10 - с упором 11 в корпусе 1, а средняя часть 12 связана с распределительным элементом 2.The electro-hydraulic distributor comprises a housing 1, a distribution element 2 located in the housing 1 for controlling the flow of the working fluid, and a piezoceramic actuator 3, one end 4 of which is fixed in the housing 1, and on the other 5 is installed with the possibility of movement in the housing 1 of the piston 6 associated with the distribution element 2 through the multiplier 7, made in the form of a curved elastic plate 8, one end 9 of which is installed with the possibility of interaction with the piston 6, the other 10 with the stop 11 in the housing 1, and the middle part 12 is connected with distribution element 2.

Изогнутая упругая пластина 8 снабжена жестко связанными с ее концами 9, 10 поперечными пластинами 13, 14, закрепленными в корпусе 1.Curved elastic plate 8 is equipped with rigidly connected with its ends 9, 10 transverse plates 13, 14, mounted in the housing 1.

В варианте конструкции, представленном на чертеже, распределительный элемент 2 выполнен в виде встречно расположенных сопел 15, 16, а изогнутая упругая пластина 8 установлена между соплами 15, 16 с возможностью их перекрытия в качестве заслонки. Сопла 15, 16 связаны непосредственно с торцевыми командными полостями 17, 18 образованными с корпусом 1 золотником 19, и напорной гидролинией 20 через дроссели 21, 22. На золотнике 19 установлен датчик обратной связи 23. Электрогидравлический распределитель работает следующим образом. При подаче напряжения на пьезокерамический привод 3 происходит увеличение его длины, в результате чего поршень 6 перемещается в корпусе 1, обжимая упругую пластину 8 мультипликатора 7. Из-за малой величины стрелки прогиба пластины 8, незначительные, измеряемые десятками микрометров, перемещения поршня 6 вызывают значительные перемещения средней части 12 изогнутой упругой пластины 8, достаточные для осуществления функции управления потоком рабочей жидкости. Нейтральное пложение распределительного элемента 2 обеспечивается некоторой постоянной величиной напряжения, подаваемого на пьезокерамическмй привод 3. Управляющее воздействие осуществляется повышением или понижением напряжения, соответствующего нейтральному положению.In the design embodiment shown in the drawing, the distribution element 2 is made in the form of opposing nozzles 15, 16, and a curved elastic plate 8 is installed between the nozzles 15, 16 with the possibility of their overlapping as a shutter. The nozzles 15, 16 are connected directly with the end command cavities 17, 18 formed with the housing 1 by the spool 19, and the pressure line 20 through the throttles 21, 22. A feedback sensor 23 is installed on the spool 19. The electro-hydraulic distributor operates as follows. When voltage is applied to the piezoceramic actuator 3, its length increases, as a result of which the piston 6 moves in the housing 1, squeezing the elastic plate 8 of the multiplier 7. Due to the small deflection of the plate 8, insignificant, measured in tens of micrometers, piston 6 movements cause significant the movement of the middle part 12 of the curved elastic plate 8, sufficient to implement the function of controlling the flow of the working fluid. The neutral arrangement of the distribution element 2 is provided by a certain constant value of the voltage supplied to the piezoceramic drive 3. The control action is carried out by increasing or decreasing the voltage corresponding to the neutral position.

Предлагаемый принцип управления, кроме устройства типа сопло-заслонка, может быть использован для непосредственного перемещения распределительных элементов, таких как струйная трубка, цилиндрический или плоский золотник, шариковые или конические нормально открытые или закрытые клапаны.The proposed control principle, in addition to the nozzle-damper type device, can be used for the direct movement of distribution elements, such as an jet tube, a cylindrical or flat spool, ball or conical normally open or closed valves.

Благодаря отсутствию в первом каскаде электрогидравлического распределителя традиционного моментного мотора, собственная частота подвижной системы которого ограничена ее высоким моментом инерции, значительному усилию пьезокерамического привода, высокой жесткости упругой пластины, частотная полоса пропускания распределителя достигает 1000 Гц.Due to the absence in the first cascade of the electro-hydraulic distributor of a traditional torque motor, the natural frequency of the mobile system is limited by its high moment of inertia, the significant force of the piezoceramic drive, high rigidity of the elastic plate, the frequency bandwidth of the distributor reaches 1000 Hz.

Поперечные пластины 13, 14, закрепленные в корпусе 1, исключают трение между изогнутой упругой пластиной и упорами в корпусе 1 и поршне 6, обеспечивая отсутствие износа и стабильность характеристик электрогидравлического распределителя.The transverse plates 13, 14, mounted in the housing 1, eliminate friction between the curved elastic plate and the stops in the housing 1 and the piston 6, ensuring the absence of wear and stability of the characteristics of the electro-hydraulic distributor.

Источники информацииSources of information

1. Заявка Германии №19547149 А1, F 15 B 13/044 от 16.12.95 г.1. German application No. 19547149 A1, F 15 B 13/044 of 12.16.95.

2. Заявка Германии №3714337 С2, F 15 B 13/044.2. German application No. 3714337 C2, F 15 B 13/044.

Claims

An electro-hydraulic distributor comprising a housing, a distribution element for controlling the flow of a working fluid located in the housing, and a piezoceramic actuator, one end of which is secured to the housing, and a piston connected to the distribution element through the multiplier mounted on the other with the possibility of moving in the housing, characterized in that the multiplier made in the form of a curved elastic plate, one end of which is installed with the possibility of interaction with the piston, the other with a stop in the housing, and the middle Part associated with the distributor member, the elastic curved plate is provided with a fixedly connected with its ends by transverse plates, fixed in the housing.