РЫЧАЖНЫЙ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК F15B3/00 

Изобретение относится к гидроавтоматике и предназначено для управления гидравлическими исполнительными устройствами технологического оборудования.

Известен электромеханический преобразователь по а.с. SU №1118810, F15B 3/00, содержащий корпус, две пары биморфных керамических элементов, два конусных штифта с пружинным элементом, удерживающих механический узел, состоящий из тонкостенной трубки и поворотной заслонки, и два сопла.

Известен электрогидравлический усилитель по а.с. SU №928089, F15B 3/00, который содержит электромеханический преобразователь, выполненный в виде основания, двух пакетов из пьезокерамических пластин разной толщины, поворотную заслонку с рычагами и пружиной, источник рабочей жидкости, два сопла с дроссельными элементами и две части блока управления.

В качестве прототипа выбран магнитострикционный электрогидравлический усилитель по патенту RU №2170370, F15B 3/00, содержащий источник рабочей жидкости, дифференциальные сопла, два дросселя постоянного сечения, две линии подвода рабочей жидкости, поворотную заслонку с ребрами жесткости, дифференциальные прямолинейные магнитострикционные исполнительные элементы с распределенными обмотками и две части блока управления.

Относительно сложные однозвенные кинематические цепи преобразования информационных сигналов с использованием керамических элементов привода и наличие люфтовых соединений в устройствах-аналогах снижают надежность преобразования, не позволяют иметь широкий диапазон регулирования исполнительным механизмом. Применение в устройстве-протипе прямолинейных стержневых дифференциальных приводов из металлических магнитострикционных материалов также имеет ограничение в диапазоне преобразования, ведет к снижению надежности вследствие недостаточной жесткости конструкции привода и ограничению области технического использования.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого устройства, является расширение диапазона преобразования и области технического использования.

Для достижения технического результата в рычажный магнитострикционный электрогидравлический усилитель, содержащий источник рабочей жидкости, подключенный через первую и вторую линии подвода рабочей жидкости с дросселями к дифференциальным соплам, магнитострикционный привод из однотипного материала с планкой, в средней части которой жестко закреплена заслонка, установленная между дифференциальными соплами, на одном и втором однотипных плечах магнитострикционного привода по всей их длине закреплены обмотки, имеющие соединение с первыми и вторыми противофазными выводами блока управления, дополнительно введен исполнительный механизм, подключенный к первой и второй линиям подвода рабочей жидкости соответственно, а плечи магнитострикционного привода выполнены П-образными, образуя дополнительно по два однотипных плеча, на которых по всей их длине закреплены однотипные обмотки, при этом первая, вторая и третья, четвертая обмотки первого, третьего и второго, четвертого плечей магнитострикционного привода попарно объединены и согласованно подключены к первым и вторым выводам блока управления соответственно, свободные концы второго и четвертого плечей магнитострикционного привода жестко соединены между собой через планку с заслонкой посередине.

Устройство поясняется чертежом, где показана блок-схема рычажного магнитострикционного электрогидравлического усилителя.

Рычажный магнитострикционный электрогидравлический усилитель содержит источник 1 рабочей жидкости (ИРЖ), две линии 2, 3 подвода рабочей жидкости, два дросселя 4,5 постоянного сечения, дифференциальные сопла 6, 7, исполнительный механизм (ИМ) 8, магнитострикционный привод 9 из однотипного материала, имеющий четыре плеча 10-13 с планкой 14, заслонкой 15 с ребрами жесткости и четырьмя однотипными обмотками 16-19, и блок 20 управления (БУ).

Источник 1 рабочей жидкости ИРЖ через первую и вторую линии 2, 3 подвода рабочей жидкости с дросселями 4, 5 подключен к дифференциальным соплам 6, 7 и противофазным выводам ИМ 8. Между соплами 6, 7 размещена заслонка 15, жестко закрепленная посередине планки 14 магнитострикционного привода 9, объединяющая в единую конструкцию свободные концы его П-образных плеч 10, 11 и 12, 13 с однотипными и согласованными обмотками 16, 18 и 17, 19. Первая, вторая и третья, четвертая обмотки 16, 17 и 18, 19 попарно объединены и подключены к первым и вторым противофазным выводам БУ 20 соответственно.

Рычажный магнитострикционный электрогидравлический усилитель работает следующим образом.

Для смещения рабочей характеристики усилителя на середину диапазона преобразования на обмотки 16-19 его магнитострикционного привода 9 с противофазных выходов БУ 20 подаются токовые сигналы смещения I_o=I_16,17=I_18,19. В рабочем пространстве обмоток 16-19 в результате формируются магнитные поля, под действием которых (эф. Джоуля) дифференциальный ПП-образный привод 9 из однотипного магнитострикционного материала с константой λ_S через соответствующее изменение первоначальной длины L_10,12=L_о и L_11,13=L_о плеч 10-13 устанавливает заслонку 15 в равновесное исходное положение. Рабочий зазор h=h_o "сопло-заслонка" уравнивается, вызывая однозначные процессы в рабочих камерах дифференциальных сопел 4,5 и ИМ 8, т.е. устанавливая паритет рабочих давлений Р1=Р2. В качестве ИМ 8 может выступать, например, четырехщелевое золотниковое устройство с пружинным уравновешиванием, управляющее исполнительным гидродвигателем.

Целенаправленное управление ИМ 8 от положения нейтрали осуществляется путем подачи в полярные обмотки 16-19 с выходов БУ 20 токовых импульсов I_x=I_o управления: I_16,17=I_о±I_х т.е. L_10,12=L_o±ΔL Однозначно изменяется первоначальное положение планки 16 привода 9 за счет приращения длины ΔL его П-образных плеч 10, 11 и 12, 13: L_10,11=L₁₀-L₁₁=±2·ΔL и зазор h=h_o±Δh "сопло-заслонка" на величину приращения:

,

здесь L - длина плечей 10-13 привода 9, l_засл, l_план - длины заслонки 15 и планки 14 привода 9, нарушая равенство давлений Р1≠Р2 в рабочих камерах сопел 6, 7 и ИМ 8.

По сравнению с аналогами и прототипом заявляемое устройство обладает вдвое большим диапазоном преобразования, имеет более жесткую конструкцию ПП-образного магнитострикционного привода 9 из однотипного материала, способствуя расширению области технического использования в различном технологическом и специальном оборудовании и достижению положительного эффекта.

Практическая реализация устройства: магнитострикционный привод 9 - пакет пластин из ферросплава 49КФ2; блок управления 20 реализован в виде последовательно включенных формирователя импульсов, интеграторов прямого и инверсного сигналов с усилителями мощности, исполнительный механизм 8 реализован по классической схеме в виде четырехщелевого золотника с пружинным уравновешиванием.

1 - ИРЖ - источник рабочей жидкости

2, 3 - линии подвода рабочей жидкости

4, 5 - дроссели

6, 7 - сопла дифференциальные

8 - ИМ - исполнительный механизм

9 - магнитострикционный привод

10, 11 - первое и второе плечи привода

12, 13 - третье и четвертое плечи привода

14 - планка привода

15 - заслонка

16, 17 - первая и вторая обмотки привода

18, 19 - третья и четвертая обмотки привода

20 - БУ - первый и второй блоки управления.

Источники информации

1. А.c. SU №1118810, F15В 3/00. БИ №38, 1984.

2. А.c. SU №928089, F15В 3/00. БИ №18, 1982.

3. Патент RU №2170370, F15B 3/00. Приор. 1999.11.09, опубл. 2001.07.10, прототип.

Усилитель предназначен для управления гидравлическими исполнительными устройствами технологического оборудования. Усилитель содержит источник рабочей жидкости, две линии подвода рабочей жидкости, два дросселя, дифференциальные сопла, исполнительный механизм, магнитострикционный привод, состоящий из четырех плеч, планку с заслонкой посередине, четыре однотипных обмотки и блок управления. Формируя противофазные токовые сигналы и подавая их в соответствующие обмотки, полярно перемещают заслонку рычажного магнитострикционного привода и изменяют рабочее давление в камерах сопел и исполнительного механизма, осуществляя, тем самым, его регулирование по заданному закону в требуемом диапазоне перемещений. Технический результат: расширение диапазона преобразования и области технического использования. 1 ил.

Рычажный магнитострикционный электрогидравлический усилитель, содержащий источник рабочей жидкости, подключенный через первую и вторую линии подвода рабочей жидкости с дросселями к дифференциальным соплам, магнитострикционный привод из однотипного материала с планкой, в средней части которой жестко закреплена заслонка, установленная между дифференциальными соплами, на одном и втором однотипных плечах магнитострикционного привода по всей их длине закреплены обмотки, имеющие соединение с первыми и вторыми противофазными выводами блока управления, отличающийся тем, что в него введен исполнительный механизм, подключенный к первой и второй линиям подвода рабочей жидкости соответственно, а плечи магнитострикционного привода выполнены П-образными, образуя дополнительно по два однотипных плеча, на которых по всей их длине закреплены однотипные обмотки, при этом первая, вторая и третья, четвертая обмотки первого, третьего и второго, четвертого плечей магнитострикционного привода попарно объединены и согласованно подключены к первым и вторым выводам блока управления соответственно, свободные концы второго и четвертого плечей магнитострикционного привода жестко соединены между собой через планку с заслонкой посередине.