ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК F15B3/00 

Изобретение относится к средствам гидропневмоавтоматики, предназначенным для управления систем, работающих на загрязненных рабочих жидкостях, и может быть использовано в электрогидравлических следящих системах и гидроприводах, в робототехнике и авиации.

Известен электрогидравлический усилитель [Авторское свидетельство СССР №1446360 А1, Кл. F15В 3/00, 1988], содержащий электромеханический преобразователь, подключенный через ключ к источнику электропитания и блоку управления, элемент сопло-заслонка, поворотная заслонка которого образует своим рабочим участком с соплами регулируемые дроссели. Сопла подключены к торцевым камерам золотника и через дроссели к источнику рабочей среды под давлением. В данном преобразователе из-за действия струи жидкости возвращение заслонки в нейтральное положение без подачи напряжения противоположной полярности невозможно, что увеличивает мощность, потребляемую электромеханическим преобразователем на преодоление реакции струи.

Известен электрогидравлический преобразователь [Авторское свидетельство СССР №853200, М. Кл.³ F15В 3/00, 1981], содержащий корпус, в котором размещена магнитная система с подвижным якорем, два дифференциальных узла типа сопло-заслонка, соединенный по мостовой схеме и подключенных к выходным каналам и каналам питания и слива. Недостатками данного преобразователя является его низкая надежность в связи с непараллельностью торцов сопел и заслонок и, как следствие, повышение его чувствительности к загрязнениям рабочей жидкости и эрозии.

Известен преобразователь сопло-заслонка [Авторское свидетельство СССР №737670, М. Кл.² F15С 3/02, 1980], содержащий корпус сопла с торцом, перпендикулярным оси струи, и заслонку в виде пластины с подобным и соосным торцу корпуса сопла углублением, которая установлена параллельно торцу корпуса сопла. При малых открытиях торец сопла входит в углубление, которое при этом существенно изменяет путь жидкости до выхода за пределы преобразователя, что приводит к дополнительным потерям энергии и увеличению рабочего зазора в преобразователе. Недостатками данного преобразователя являются сложность его технологического исполнения из-за малых размеров проточек на корпусе сопла и углублений в заслонке, а также то, что размеры проточек и углублений должны меняться в зависимости от степени загрязнения рабочей жидкости.

В качестве прототипа выбран электрогидравлический усилитель-преобразователь [Авторское свидетельство СССР №1201559, Кл. F15С 3/00, 1985], содержащий электромеханический преобразователь с ротором, на котором закреплена заслонка, на боковых поверхностях которой выполнены тороидальные углубления. Заслонка установлена между двумя соосно расположенными и встречно направленными соплами. Центры тороидальных углублений расположены по оси сопел и стабилизируют поток жидкости относительно заслонки. При максимальном управляющем сигнале электромеханический преобразователь развивает момент, необходимый для преодоления гидродинамических сил при максимальном угле поворота заслонки.

Однако, так как в различных режимах управления скорость в соплах различна, то и режим стабилизации струи должен осуществляться различными геометрическими размерами тороидальных проточек, что невозможно осуществить при конкретном конструктивном исполнении.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности преобразователя сопло-заслонка, уменьшение его чувствительности к степени очистки рабочей жидкости, уменьшение эрозии, стабилизация действия гидродинамических сил на заслонку.

Указанная цель достигается тем, что преобразователь сопло-заслонка, содержащий два соосно расположенных и встречно направленных сопла с торцами, перпендикулярными оси струи, и заслонку, установленную между ними и возвращаемую в нейтральное положение, снабжен электромагнитной системой, включающей магнитопровод и две управляющие обмотки, установленные соосно с соплами, и двумя центрирующими резинками, возвращающими в нейтральное положение заслонку, выполненную в виде упругой замкнутой оболочки, заполненной магнитной жидкостью.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема электрогидравлического усилителя-преобразователя при нейтральном положении магнитожидкостной заслонки; на фиг.2 - переменный дроссель типа сопло-магнитожидкостная заслонка, при максимальном смещении заслонки относительно нейтрального положения.

Электрогидравлический усилитель-преобразователь содержит магнитожидкостную заслонку 1, установленную между двумя соосно расположенными и встречно направленными соплами 2 и 3, связанными через дроссели 5 и 6 с источником рабочей жидкости (не изображен), две центрирующие резинки 4, возвращающие заслонку в нейтральное положение, электромагнитную систему, включающую две управляющие обмотки 7, 8 и магнитопровод 9. Междроссельные полости 10 и 11 соединяются выходными каналами с торцевыми камерами золотника (не показан).

Усилитель-преобразователь работает следующим образом.

При наличии давления р_упр и отсутствии управляющего электрического сигнала в управляющих обмотках 7 и 8 (фиг.1) заслонка 1 занимает исходное равновесное положение относительно сопел 2 и 3. Струя жидкости, проходя сопла, попадает на стенки упругой оболочки заслонки и преодолевает регулируемое сопротивление между заслонкой и соплами. Далее струя поворачивается и вытекает в окружающую среду.

Гидродинамические силы, действующие на заслонку, образуются за счет статического и гидродинамического напоров струи жидкости и изменения направления потока жидкости. Заслонка, представляющая собой фигуру с нелинейными границами, выполненную из упругого материала, прогибается под ударами струй из сопел, что позволяет стабилизировать действие гидродинамических сил на нее путем исключения зон разряжения и застоя жидкости при малых зазорах между встречно направленными соосно расположенными соплами и заслонкой. Давления p₁ и р₂ в междроссельных камерах 10 и 11 определяются давлением питания р_упр и соотношениями нерегулируемого (постоянные дроссели 5 и 6) и регулируемого сопротивлений усилителя-преобразователя. Стабильное течение жидкости между соплами и заслонкой обеспечивает образование давлений p₁ и р₂ без колебаний.

При подаче электрического сигнала на одну из управляющих обмоток магнитожидкостная заслонка 1 притягивается к соответствующему соплу, изменяя тем самым сопротивление в рабочем зазоре между заслонкой и соплом. В результате этого возникает перепад давлений Δр=p₁-р₂ в междроссельных камерах 10 и 11 и на торцах золотника, что приводит к его перемещению относительно центрального положения.

При максимальном управляющем сигнале (фиг.2) электромагнитная система развивает тяговое усилие, необходимое для преодоления гидродинамических сил при максимальном смещении заслонки.

При снятии управляющего сигнала, магнитожидкостная заслонка 1 возвращается в нейтральное положение благодаря центрирующим резинкам 4, расположенным по краям заслонки, что значительно снижает энергетические затраты для возвращения заслонки в среднее положение.

Таким образом, использование магнитожидкостной упругой заслонки, упрощает конструкцию, повышает надежность преобразователя сопло-заслонка, уменьшает его чувствительность к степени очистки рабочей жидкости, эрозии, реализует независимость преобразователя от облитерации за счет увеличения диаметра сопел, стабилизирует действие гидродинамических сил на заслонку.

Усилитель-преобразователь предназначен для управления систем, работающих на загрязненных рабочих жидкостях, и может быть использован в электрогидравлических следящих системах и гидроприводах, в робототехнике и авиации. Электрогидравлический усилитель-преобразователь содержит управляющие обмотки электромеханического преобразователя, установленные соосно с двумя соосно расположенными и встречно направленными соплами с торцами, перпендикулярными оси струи, магнитожидкостную заслонку, установленную между ними, выполненную в виде упругой замкнутой оболочки, заполненной магнитной жидкостью. Технический результат - повышение надежности преобразователя, уменьшение чувствительности к степени очистки рабочей жидкости, снижение потерь давления, сокращение расхода жидкости через сопла, независимость от облитерации за счет увеличения диаметра сопел. 2 ил.

Электрогидравлический усилитель-преобразователь, содержащий два соосно расположенных и встречно направленных сопла с торцами, перпендикулярными оси струи и заслонку, установленную между ними и возвращаемую в нейтральное положение, отличающийся тем, что он снабжен электромагнитной системой, включающей магнитопровод и две управляющие обмотки, установленные соосно с соплами, и двумя центрирующими резинками, возвращающими в нейтральное положение заслонку, выполненную в виде упругой замкнутой оболочки, заполненной магнитной жидкостью.