УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВ ИСТЕЧЕНИЯ ПОТОКОВ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ В СЕЧЕНИЯХ ДРОССЕЛЬНЫХ ОКОН ЗОЛОТНИКОВОГО ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ Российский патент 2005 года по МПК F15B19/00 

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотниковых гидрораспределителей, используемых для расчетов гидродинамических сил, действующих на золотниковые плунжеры в процессе функционирования.

Известно устройство для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя [1], содержащее источник рабочей жидкости, связанный с прозрачной моделью дроссельного окна, аппарат для получения фиксированных изображений, происходящих в дроссельном окне процессов, и измеритель углов истечения потоков.

Недостатком этого устройства является низкая точность получаемых результатов, поскольку поток рабочей жидкости из дроссельного окна истекает в камеру неограниченных размеров и при этом совсем не учитывается влияние отраженных от стенок камеры потоков.

Известно устройство для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя [2], содержащее источник рабочей жидкости, связанный с прозрачной моделью золотникового гидрораспределителя, состоящей из золотникового плунжера и гильзы, образующих наливное и сливное дроссельные окна, а также наливную, рабочую и сливную камеры, аппарат для получения фиксированных изображений, происходящих в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя процессов, и измеритель углов истечения потоков. Недостатком известного устройства также является невысокая точность получаемых результатов, поскольку оно позволяет получать значения углов истечения, близких к интегральным только по величине открытия дроссельного окна, так как при этом измеряется угол наклона средней линии факела потока, исходящий из середины сечения дроссельного окна, к оси золотникового плунжера. Однако известно, что по мере удаления от сечений дроссельных окон в глубь золотниковых камер углы истечения потоков из-за действия отраженных от стенок камер потоков и образующихся при этом вихревых зон могут сильно изменяться и даже менять свое направление на противоположное. Поэтому при расчетах гидродинамических сил, действующих на золотниковые плунжеры гидрораспределителей в процессе их функционирования, желательно использовать значения углов истечения потоков, близкие не только к интегральным по величине открытия дроссельных окон, но и близкие к интегральным по глубине камер.

Известно устройство для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя - прототип [3], содержащее источник рабочей жидкости, связанный с прозрачной моделью золотникового гидрораспределителя, состоящей из золотникового плунжера и гильзы, образующих наливное и сливное дроссельные окна, а также наливную, рабочую и сливную камеры, аппарат для получения фиксированных изображений, происходящих в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя процессов, и измеритель углов истечения потоков, при этом в рабочей и сливной камерах прозрачной модели золотникового гидрораспределителя установлены флажковые флюгеры, в своем основании жестко прикрепленные к серединам не менее двух растяжных элементов, причем растяжные элементы флажкового флюгера, установленного в рабочей камере, одними своими концами крепятся к ближнему краю прилежащей к наливному дроссельному окну поверхности пояска золотникового плунжера, а другими своими концами к удаленному в глубь рабочей камеры краю прилежащей к наливному дроссельному окну стенки гильзы, при этом растяжные элементы флажкового флюгера, установленного в сливной камере, одними своими концами крепятся к ближнему краю прилежащей к сливному дроссельному окну поверхности гильзы, а другими своими концами к удаленному в глубь сливной камеры краю прилежащей к сливному дроссельному окну стенки пояска золотникового плунжера, причем длина каждого из флажковых флюгеров превышает значение половины заданного максимального открытия соответствующего дроссельного окна и меньше половины значения глубины соответствующей камеры, а основание каждого из флажковых флюгеров обращено навстречу потоку рабочей жидкости, истекающей из соответствующего дроссельного окна, при этом измеритель углов истечения потоков является измерителем углов наклона флажковых флюгеров к оси золотникового плунжера.

Точность определения углов истечения в устройстве-прототипе более высокая, так как с помощью этого устройства можно получать значения углов истечения, близкие к интегральным не только по величине открытия дроссельного окна, ни и близкие к интегральным по глубине золотниковой камеры. Однако при больших открытиях дроссельных окон в таком устройстве на точность определения углов истечения потоков начинают оказывать влияние моменты сил от упругости растяжных элементов, которые препятствуют установлению флажковых флюгеров вдоль линий направления суммарных векторов скоростей потоков и таким образом вносят погрешность в измерения. Кроме этого, если дроссельные окна имеют форму, отличную от прямоугольной, углы истечения потоков могут изменяться по ширине дроссельных окон, а устройство-прототип не позволяет получать значения углов истечения потоков, близкие к интегральным по ширине дроссельных окон.

Задачей изобретения является повышение точности определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя при больших открытиях дроссельных окон за счет исключения влияния на углы поворота флажковых флюгеров моментов сил от упругости растяжных элементов, а также получение возможности определения значений углов истечения, близких к интегральным не только по величине открытия дроссельных окон и глубине камер, но и по ширине дроссельных окон.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя, содержащем источник рабочей жидкости, связанный с прозрачной моделью золотникового гидрораспределителя, состоящей из золотникового плунжера и гильзы, образующих наливное и сливное дроссельные окна, а также наливную, рабочую и сливную камеры, аппарат для получения фиксированных изображений, происходящих в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя процессов, и измеритель углов истечения потоков, при этом в рабочей и сливной камерах прозрачной модели золотникового гидрораспределителя на не менее двух растяжных элементах установлены флажковые флюгеры, причем растяжные элементы флажкового флюгера, установленного в рабочей камере, одними своими концами крепятся к ближнему краю прилежащей к наливному дроссельному окну поверхности пояска золотникового плунжера, а другими своими концами к удаленному в глубь рабочей камеры краю прилежащей к наливному дроссельному окну стенки гильзы, при этом растяжные элементы флажкового флюгера, установленного в сливной камере, одними своими концами крепятся к ближнему краю прилежащей к сливному дроссельному окну поверхности гильзы, а другими своими концами к удаленному в глубь сливной камеры краю прилежащей к сливному дроссельному окну стенки пояска золотникового плунжера, причем длина каждого из флажковых флюгеров превышает значение половины заданного максимального открытия соответствующего дроссельного окна и меньше половины значения глубины соответствующей камеры, в отличие от известного устройства каждый флажковый флюгер выполнен в виде цилиндрического держателя, жестко прикрепленного к средним частям растяжных элементов соответствующей камеры, и индикационных лепестков разной длины, расположенных в каждом из промежутков между соседними растяжными элементами камеры, при этом каждый индикационный лепесток с помощью не менее двух петель установлен на цилиндрическом держателе с возможностью вращения индикационного лепестка относительно цилиндрического держателя, причем петли жестко соединены с индикационным лепестком, а на краях основания каждого индикационного лепестка расположено по одной петле, при этом измеритель углов истечения потоков является измерителем углов наклона индикационных лепестков к оси золотникового плунжера.

Благодаря такой конструкции индикационные лепестки флажковых флюгеров имеют возможность свободно вращаться относительно цилиндрического держателя а, следовательно, имеют возможность индицировать углы истечения, наиболее близкие к направлениям суммарных векторов скоростей потоков в этих точках камер при любом открытии дроссельных окон.

Требования по минимальному количеству петель, т.е. не менее двух, и жесткому креплению петель к индикационным лепесткам диктуется необходимостью предотвращения закручивания индикационных лепестков в процессе проведения проливок прозрачной модели золотникового гидрораспределителя, а требование по расположению петель на краях основания каждого индикационного лепестка диктуется необходимостью предотвращения задевания индикационными лепестками растяжных элементов в процессе таких проливок, при этом другие петли располагаются между указанными.

Кроме этого, наличие нескольких индикационных лепестков у каждого из флажковых флюгеров позволяет определять значение углов истечения потоков на нескольких участках по ширине дроссельных окон, а последующее осреднение получаемых при этом результатов измерений дает возможность определять значения углов истечения потоков, близкие к интегральным не только по величине открытия дроссельных окон и глубине камер, но и по ширине дроссельных окон, что особенно важно для дроссельных окон с формой, отличной от прямоугольной. При этом выполнение индикационных лепестков с различной длиной позволяет устанавливать соответствие между углом истечения, индицируемым данным индикационным лепестком, и участком ширины проливаемого дроссельного окна по фиксированному изображению происходящих в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя процессов. Длина наибольшего индикационного лепестка должна быть равна или меньше максимальной длины флажкового флюгера, а длина наименьшего индикационного лепестка должна быть равна или больше минимальной длины флажкового флюгера, при этом длины остальных индикационных лепестков выбираются из диапазона, ограниченного длинами наибольшего и наименьшего индикационных лепестков.

Совокупность всех указанных существенных признаков устройства позволяет повысить точность определения углов истечения потоков при больших открытиях дроссельных окон и определять значения углов истечения потоков, близкие к интегральным не только по величине открытия дроссельных окон и глубине камер, но и по ширине дроссельных окон.

Так как заявленная совокупность существенных признаков устройства позволяет решить поставленную задачу, то заявленное устройство соответствуют критерию "изобретательский уровень".

Заявленное устройство для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя иллюстрируется фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4.

На фиг.1 изображено устройство для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя в целом.

На фиг.2 изображена прозрачная модель золотникового гидрораспределителя 2 в разрезе.

На фиг.3 изображен флажковый флюгер в увеличенном масштабе.

На фиг.4 изображен вид на этот флажковый флюгер сверху.

Устройство для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя состоит из источника рабочей жидкости 1, связанного с прозрачной моделью золотникового гидрораспределителя 2, включающей золотниковый плунжер 3 и гильзу 4, образующих наливное 5 и сливное 6 дроссельные окна, а также наливную 7, рабочую 8 и сливную 9 камеры, аппарата 10 для получения фиксированных изображений 11 процессов, происходящих в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя 2, и измерителя углов истечения потоков 12.

В рабочей камере 8 и в сливной камере 9 прозрачной модели золотникового гидрораспределителя 2 с помощью растяжных элементов 10 установлены флажковые флюгеры, состоящие из цилиндрического держателя 13, который может быть выполнен, например, из куска проволоки, индикационных лепестков 14 различной длины, которые могут представлять собой, например, пластиковые пластины, и петель 15, которые также могут быть выполнены из проволоки и соединяться с индикационными лепестками, например, с помощью клея.

При включении источника рабочей жидкости 1 в наливную полость 7 прозрачной модели золотникового гидрораспределителя 2 начинает поступать рабочая жидкость. После установки золотникового плунжера 3 относительно гильзы 4 прозрачной модели золотникового гидрораспределителя 2 в положение, обеспечивающее заданные значения открытия наливного 5 и сливного 6 дроссельных окон, цилиндрический держатель 13 и основания индикационных лепестков 14 одного из флажковых флюгеров по причине деформации растяжных элементов 10 оказывается практически посередине сечения наливного дроссельного окна 5 и посередине глубины рабочей камеры 8, а цилиндрический держатель 13 и основания индикационных лепестков 14 другого флажкового флюгера по той же причине оказываются практически посередине сливного дроссельного окна 6 и посередине сливной камеры 9. Потоки рабочей жидкости, поступающие через наливное 5 и сливное 6 дроссельные окна соответственно в рабочую 8 и сливную 9 камеры прозрачной модели золотникового гидрораспределителя 2, оказывают гидростатическое и гидродинамическое давление на индикационные лепестки 14 флажковых флюгеров, в результате чего индикационные лепестки 14 флажковых флюгеров с помощью петель 15 поворачиваются в рабочей 8 и сливной 9 камерах относительно цилиндрических держателей 14 и принимают положения, очень близкие к направлениям суммарных векторов скоростей потоков.

В установившемся режиме с помощью аппарата 10 для получения фиксированных изображений, происходящих в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя 2 процессов, получают фиксированное изображение 11 потоков вместе с индикационными лепестками 13 флажковых флюгеров, после чего с помощью измерителя углов истечения потоков 12 по фиксированному изображению 11 измеряют углы истечения потоков как углы наклона индикационных лепестков 14 флажковых флюгеров к оси золотникового плунжера 3. После осреднения результатов измерения углов наклона индикационных лепестков 14 флажкового флюгера, находящихся в потоках рабочей жидкости, истекающей из дроссельных окон, получают значения углов истечения потоков, близкие к интегральным не только по величине открытия дроссельных окон и глубине камер, но и по ширине дроссельных окон.

В результате использования более точных значений углов истечения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, получаемых с помощью предложенного устройства, повышается точность расчетов гидродинамических сил, действующих на золотниковые плунжеры в процессе функционирования при проектировании золотниковых гидрораспределителей за счет использования получаемых значений углов истечения потоков, близких к интегральным не только по величине открытия дроссельных окон и глубине камер, но и по ширине дроссельных окон. Полученные преимущества позволяют рекомендовать заявленное техническое решение для использования в различных отраслях промышленности, где используются золотниковые гидрораспределители.

Литература

1. Захаров Ю.Е. К вопросу о гидродинамике золотников./ "Известия вузов СССР. Сер. Машиностроение", 1960, №9, с.45-58 (аналог).

2. Palczak E.: Experimentelles Bestimmen der Durchflubzahlvon hydraulischen Wegeventilen/Maschinenmarkt 1993-99 N, с.88, 90, 93.

3. Заявка №2002102048, дата публикации 27.08.2003, "Устройство для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя", МПК⁷ F 15 B 9/02 (прототип).

Устройство предназначено для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя. Устройство включает в себя источник рабочей жидкости, прозрачную модель золотникового гидрораспределителя, аппарат для получения фиксированных изображений, происходящих в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя процессов, и измеритель углов истечения потоков, при этом в рабочей и сливной камерах прозрачной модели золотникового гидрораспределителя с помощью растяжных элементов установлены флажковые флюгеры, каждый из которых выполнен в виде цилиндрического держателя, жестко прикрепленного к средним частям растяжных элементов соответствующей камеры, и индикационных лепестков разной длины, расположенных в промежутках между соседними растяжными элементами. Каждый индикационный лепесток с помощью не менее двух петель установлен на цилиндрическом держателе с возможностью вращения индикационного лепестка относительно цилиндрического держателя. В устройстве флажковые флюгеры индицируют углы истечения, близкие к интегральным не только по величине открытия дроссельного окна и глубине камеры, но и по ширине камеры. Технический результат - повышение точности определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотниковых гидрораспределителей. 4 ил.

Устройство для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя, содержащее источник рабочей жидкости, связанный с прозрачной моделью золотникового гидрораспределителя, состоящей из золотникового плунжера и гильзы, образующих наливное и сливное дроссельные окна, а также наливную, рабочую и сливную камеры, аппарат для получения фиксированных изображений происходящих в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя процессов и измеритель углов истечения потоков, при этом в рабочей и сливной камерах прозрачной модели золотникового гидрораспределителя на не менее двух растяжных элементах установлены флажковые флюгеры, причем растяжные элементы флажкового флюгера, установленного в рабочей камере, одними своими концами крепятся к ближнему краю прилежащей к наливному дроссельному окну поверхности пояска золотникового плунжера, а другими своими концами - к удаленному вглубь рабочей камеры краю прилежащей к наливному дроссельному окну стенки гильзы, при этом растяжные элементы флажкового флюгера, установленного в сливной камере, одними своими концами крепятся к ближнему краю прилежащей к сливному дроссельному окну поверхности гильзы, а другими своими концами - к удаленному вглубь сливной камеры краю прилежащей к сливному дроссельному окну стенки пояска золотникового плунжера, причем длина каждого из флажковых флюгеров превышает значение половины заданного максимального открытия соответствующего дроссельного окна и меньше половины значения глубины соответствующей камеры, отличающееся тем, что каждый флажковый флюгер выполнен в виде цилиндрического держателя, жестко прикрепленного к средним частям растяжных элементов соответствующей камеры, и индикационных лепестков разной длины, расположенных в каждом из промежутков между соседними растяжными элементами камеры, при этом каждый индикационный лепесток с помощью не менее двух петель установлен на цилиндрическом держателе с возможностью вращения индикационного лепестка относительно цилиндрического держателя, причем петли жестко соединены с индикационным лепестком, а на краях основания каждого индикационного лепестка расположено по одной петле, при этом измеритель углов истечения потоков является измерителем углов наклона индикационных лепестков к оси золотникового плунжера.