SU981723A1 - Электрогидравлический преобразователь - Google Patents

Description

Изобретение относится к средствам управления потоками текучей среды и предназначено для использования его в целях управления электрогидравлических систем автоматики и в гидронике .

Известен электрогидравлический преобразователь, в котором входной электрический сигнал преобразуется . в выходной сигнал перепада давления на дросселе типа игла-трубка [1]. Однако в известном преобразователе диапазон преобразования сигнала невелик.

Известен электрогидравлический преобразователь с подводящими и отводящими каналами и дросселем типа игла-трубка, размещенным в корпусе преобразователя. Выходной сигнал преобразователя снимается с отводящего канала, подключенного к сливу через переменный дроссель [2].

Данный преобразователь обладает невысоким коэффициентом передачи.

Цель- изобретения - повьхаение коэффициента передачи.

Поставленная цель достигается за счет того, что в известном электрогидравлическом преобразователе, содержащем корпус с подводящим и отводя2 щим гидравлическими каналами, переменный дроссель, через который отводящий канал подключен к линии слива, с стабилизатор давления, установленный со стороны подводящего канала, электрический источник управляющего сигнала, подключенный к последовательно размещенным по потоку электродам, один из которых выполнен в виде иглы, а другой - в виде трубки, проходное сечение которой меньше сечения подводящего и отводящего гидравлических каналов, в его корпусе и трубке между ее торцами на расстоянии 0,15-0,2 θθ длины от входного торца выполнен гидравлический канал для съема выходного сигнала преобразователя, причем диаметр проходного отверстия трубки составляет 1,0-1,5 диаметра иглы. На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого электрогидравлического преобразователя; на фиг. 2 - экспериментально снятые сравнительные характеристики его ра25 боты и работы преобразователя-прототипа.

Электрогидравлический преобразователь состоит из стабилизатора 1 давления (фиг. 1), корпуса 2 - участка напорного трубопровода, выполненного из диэлектрика, с размещенными в нем соосно двух -электродов - иглы. 3 и трубки 4, между входом и выходом которой выполнен гидравлический канал 5, с которого снимается выходной сигнал преобразователя, а также пе- 5 ременного дросселя 6 и электрического источника 7 управляющего сигнала. Стабилизатор 1 давления установлен на подводящем гидравлическом канале 8, (а дроссель б - на отводящем гидравли-Ю ческом канале 9. Гидравлический канал 5 расположен на расстоянии f , равном 0,15-0,2 длины трубки L· от ее входного торца, а диаметр проходного отверстия трубки равен 1,0-1,5 ди- 15 аметра иглы.

Электрогидравлический преобразователь работает следующим образом. .

Рабочая диэлектрическая жидкость, негнетаемая насосом, через ставили- 20 затор 1 подается на вход участка напорного трубопровода 2, протекая по нему со скоростью, регулируемую с помощью переменного дросселя 6. Под действием напряжения, подаваемого от высоковольтного источника 7 на электроды типа игла-трубка преобразователя, в межэлектродном промежутке возникает резко неоднородное электрическое поле, приводящее к образованию^ объемного заряда в жидкости. На объёмный заряд со стороны острия иглы действует кулоновская сила, которая отталкивает жидкость, так как объемный заряд получается того же знака, что и заряд игольчатого электрода. В результате этого поток рабочей жидкости ускоряется, приводя к повышению выходного сигнала (давления) на величину * ^РВЪ._Х / 6-Q “Рдых /U-O, / ' ' где Р„. [U-fO - величина выходного * гидравлического сигнала преобразователя при подаче на его электроды входного электрического сигнала;

- величина выходного гидравлического сигнала преобразователя при отсутствии на его электродах входного электрического сигнала.

выходного гидравлического сигнала преобразователя при подаче на его электроды входного электрического сигнала целью увеличения коэффициента передачи снимается с канала, который выполнен между торцами трубки.

В этом случае выводится максимальное по величине значение выходного гидравлического сигнала. Это объясняется тем, что под действием напряжения, подаваемого на электроды преобразователя ,

Величина в межэлектродном промежутке возникает продольное резко неоднородное поле, приводящее к образованию направленного потЬка униполярных ионов знака потенциала острия, движущихся от иглы к втулке. В результате движения в электрическом поле ионы образуют затопленную струю жидкости, сосредоточенную в основном до оси иглы. Достигнув втулки ионы рекомбинируют,т.е.нейтрализуются.При этом происходит превращение кинетической энергии движения ионов в потен· циальную энергию давления жидкости “которой они передают количество своего движения. Максимальное количество ионов рекомбинируют на' начальном участке трубки-электрода и, следовательно, на этом же участке давление жидкости также максимально (длина этого участка? равна 0,15-0,20 длины трубки L) . Райность между давлением развиваемым ионами жидкости на указанном начальном участке трубки и давлением на последующих других ее участках, достигает 34% и выше.

Это приводит к существенному увеличению коэффициента передачи преобразователя. ДлЯ этих же целей выбирается указанное в формуле изобретения соот•.ношение диаметра иглы и проходного отверстия трубки, так как затопленная струя,образующаяся при движении ионов жидкости в электрическом поле и сосредоточенная в основном по оси иглы, имеет скорость, существенно превышающую скорость вовлекаемых в 35 движение близлежащих слоев жидкости. Положительный эффект подтверждается статическими характеристиками ДРзду f( ВХ ) (фиг. 2), экспериментально снятыми для сравнения на двух 40 участках преобразователя. Кривой 1 (фиг. 2) соответствует изменение выходного сигнала ΑΡρ,^Ι преобразовате_чля в гидравлическом канале, выполненного между торцами трубки (фиг. 1), 45 а кривой 2 (фиг. 2) соответствует изменение выходного сигнала преобразователя в гидравлическом канале, выполненного на выходе трубки электрода (фиг. 1).

5Q Экспериментальные характеристики, представленные на фиг. 2, получают при следующих конструктивных и гидродинамических параметрах дроссельного электрогидравлического преобразователя: D = 4,5 мм - наружный диаметр трубчатого электрода 4 (фиг. 1);

d = 1,5 мм - внутренний диаметр трубчатого электрода 4; L = 5 мм длина трубчатого электрода 4; d_w = = 0,8 мм - диаметр игольчатого электрода 3;о(_игр= 7° - угол заточки игольчатого электрода 3; ? = 0 - расстояние по оси между игольчатым и трубчатым электродами; Р^_х = 0,1 МПа - давление на входе участка напорного тру, поддер65 бопровода 2 преобразователя

Р81723 живаемое постоянным с помощью стабилизатора 1 давления;0_о=150 см’/мин расход рабочей диэлектрической жидкости через участок напорного трубопровода 2 преобразователя в отсутствии входного электрического сигнала.

В качестве рабочей диэлектрической жидкости используют трансформаторное масло ТКП (ГОСТ 982-68).

Таким образом, у предлагаемого устройства коэффициент передачи ' „ ^U<” увеличивается, так как выходной гидравлический сигнал при Данном расположении канала, с которого он снимается, увеличивается до 34% (фиг. 2).

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства состоят в увеличении коэффициента передачи.

Claims (2)

1. (54) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относитс  к средства управлени  потоками текучей среды и предназначено дл  использовани  его в цел х управлени  электрогидравлических систем автоматики и в гидронике . Известен электрогидравлический преобразователь, в котором входной влектрический сигнал преобразуетс  в выходной сигнгш перепада давлени  на дросселе типа игла-трубка 1. Однако в известном преобразователе диапазон преобразовани  сигнала невелик . Известен электрогидравлический преобразователь с подвод щими и отвод щими каналами и дросселем типа игла-трубка, размещенным в корпусе преобразовател , исходной сигнал преобразовател  снимаетс  с отвод щ го канала, подключенного к сливу че рез переменный дроссель 2. Данный преобразователь обладает невысоким коэффициентом передачи. Цель- изобретени  - повыиение коэ фициента передачи. Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в известном электрогидравлическом преобразователе, сод жащем корпус с подвод щим и отвод щим гидравлическими каналами, переменный дроссель, через который отвод щий канал подключен к линии слива, стабилизатор давлени , установленный со стороны подвод щего канала, электрический источник управл ющего сигнала , подключенный к последовательно размещенным по потоку электродам, один из которых выполнен в виде иглы, а другой - в виде трубки, проходное сечение которой меньше сечени  подвод щего и отвод щего гидравлических каналов, в его корпусе и трубке между ее торцами на рассто нии 0,15-0,2 ее длины от входного торца выполнен гидравлический канал дл  съема выходного сигнала преобразовател , причем дис1метр проходного отверсти  трубки составл ет 1,0-1,5 диаметра иглы. На фиг. 1 представлена принципиальна  схема предлагаемого электрогидравлического преобразовател ; на фиг. 2 - экспериментально сн тые сравнительные характеристики его работы и работы преобразовател -прототипа . Электрогидравлический преобразователь состоит из стабилизатора 1 давлени  (фиг. 1), корпуса 2 - участка напорного трубопровода, выполненного из диэлектрика, с размещенными в не соосно двух -электродов - иглы. 3 и трубки 4, между входом и выходом ко торой выполнен гидравлический канал 5, с которого снимаетс  выходной сигнал преобразовател , а также переменного дроссел  6 и электрическо го источника 7 управл ющего сигнала Стабилизатор 1 давлени  установлен подвод щем гидравлическом канале 8, |а дроссель 6 - на отвод щем гидравл ческом канале 9. Гидравлический канал 5 расположен на рассто нии С , равном 0,15-0,2 длины трубки Lот е входного торца, а диаметр проходног отверсти  трубки равен 1,0-1,5 диаметра иглы. Электрогидравлический преобразов тель работает следующим образом. , Рабоча  диэлектрическа  жидкость негнетаема  насосом, через стабилизатор 1 подаетс  на вход участка на порного трубопровода 2, протека  по нему со скоростью, регулируемую с помощью переменного дроссел  6. Под действием напр жени , подаваемого о высоковольтного источника 7 на элек троды типа игла-трубка преобразовател , в межэлектродном промежутке возникает резко неоднородное электри ческое поле, привод щее к образованию объемного зар да в жидкости. На объёмный зар д со стороны остри  иглы действует кулоновска  сила, котора  отталкивает жидкость, так как объемный зар д получаетс  того же знака, что и зар д игольчатого электрода . В результате этого поток рабо чей жидкости ускор етс , привод  к повышению выходного сигнала (давлени ) на величину вых-ьых / О-Рвых . / гдеР-, /U-fO - величина выходного гидравлического сигнала преобразовател  при подаче на его электроды входного электричес кого сигнала; величина выходного гид равлического сигнала преобразовател  при от сутствии на его электродах входного электри ческого сигнала. Величина выходного гидравлического сигнала преобразовател  при подаче на его электроды входного электрического сигнала U целью увеличени  коэффициента передачи сни маетс  с канала, который выполнен между торцами трубки. В этом случае выводитс  максималь ное по величине значение выходного гидравлического сигнала. Это объ сн етс  тем, что под действием напр жени , подаваемого на электроды преобразовател , в межэлектродном проме жутке возникает продольное резко неоднородное поле, привод щее к образованию направленного потЬка унипол рных ионов знака потенциала остри , движущихс  от иглы к втулке. В результате движени  в электрическом поле ионы образуют затопленную струю жидкости, сосредоточенную в основном jjp оси иглы. Достигнув втулки ионы рекомбинируют,т.е.нейтрализуютс .При этом происходит превращение кинетической энергии движени  ионов в потенциальную энергию давлени  жидкости которой они передают количество своего движени . Максимальное количество ионов рекомбинируют на начальном участке трубки-электрода и, следовательно , на этом же участке давление жидкости также максимально (длина этого участка равна 0,15-0,20 длины трубки L) . Райность между давлением развиваемым ионами жидкости на указанном начальном участке трубки и давлением на последующих других ее участках, достигает 34% и выше. Это приводит к существенному увеличению коэффициента передачи преобразовател . Дли этих же целей выбираетс  указанное в формуле изобретени  соот .ношение диаметра иглы и проходного отверсти  трубки, так как затопленна  стру ,образующа с  при движении ионов жидкости в электрическом поле и сосредоточенна  в основном по оси иглы, имеет скорость, существенно превышающую скорость вовлекаемых в движение близлежащих слоев жидкости. Положительный эффект подтверждаетс  статическими характеристиками {( ВХ ) (фиг. 2) , экспериментально сн тыми дл  сравнени  на двух участках преобразовател . Кривой 1 (фнг. 2) соответствует изменение выходного сигнала преобразоватег. л  в гидравлическом канале, выполненного между торцами трубки (фиг. 1), а кривой 2 (фиг. 2) соответствует изменение выходного сигнала преобразовател  в гидравлическом канале, выполненного на выходе трубки электрода (фиг. 1) . Экспериментальные характеристики, представленные на фиг. 2, получают при следующих конструктивных и гидродинамических параметрах дроссельного электрогидравлического преобразовател : D 4,5 мм - наружный диаметр трубчатого электрода 4 (фиг. 1); d 1,5 мм - внутренний диаметр трубчатого электрода 4; L 5 мм длина трубчатого электрода 4; А 0,8 мм - диаметр игольчатого электрода 3;o(j 7 - угол заточки игольчатого электрода 3 Р О - рассто ние по оси между игольчатым и трубчатым электродами; МПа - давление на входе участка напорного трубопровода 2 преобразовател , поддерживаемое посто нным с помощью стабилизатора 1 давлени  0о 150 см/мик расход рабочей диэлектрической жидкости через участок напорного трубопровода 2 преобразовател  в отсутствии входного электрического сигнала. В качестве рабочей диэлектрической жидкости используют трансформато ное масло ТКП (ГОСТ 982-68). образом, у предлагаемого устройства коэфф И1 иент передачи увеличиваетс , так как выходной гидравлический сигнал АР{.;4,(д при данном расположении канала, с которого он снимаетс , увеличиваетс  до 34% (фиг. 2) . Технико-экономические преимуществ предлагаемого устройства состо т в увеличении коэффициента передачи. Формула изобретени  Электрогидравлический преобразова тель, содержащий корпус с подвод щим и отвод щим гидравлическими каналами переменный дроссель, .через который отвод щий канал подключен к линии слива, стабилизатор давлени , установенный со стороны подвод щего кана- ла, электрический усилитель управл ющего сигнала, подключенный к последовательно размещенным по потоку электродам, один из КОТОЕЯЛХ выполнен в виде иглы, а другой - в виде трубки, проходное сечение которой меньше сечени  подвод щего и отвод щего гидравлических каналов, о т л ичающийс  тем, что, с целью увеличени  коэффициента передачи, в корпусе преобразовател  и трубке между ее торцами на рассто нии 0,150 ,2 ее длины от входного торца выполнен гидравлический канал дл  съема выходного сигнала преобразовател , причем диаметр проходного отверсти  трубки составл ет 1,0-1,5 диаметра иглы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Денисов А.А. и Нагорный B.C. Пневматические и гидравлические устройства автоматики. М., Высша  школа , 1978, с. 170-172.
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке 2961560/18-24, кл. F 15 С 1/04, 1980 (прототип).

   Aff tX-IB nQ

   12.S « ff fs 2iS 2S г

   41.1.ygxfofe