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.

Известные устройства имеют относительно сложные кинематические цепи преобразования с люфтовыми соединениями, что снижает их динамическую точность и надежность. Использование в прототипе прямолинейных дифференциальных приводов из металлических магнитострикционных материалов имеет ограничение в диапазоне преобразования, ведет к снижению надежности вследствие недостаточной жесткости конструкции привода и ограничениям в использовании.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого устройства, является повышение точности и надежности преобразования.

Для достижения технического результата в магнитострикционный электрогидравлический усилитель прямого управления, содержащий источник рабочей жидкости с двумя линиями подвода, подключенными к дифференциальным дросселям постоянного сечения, магнитострикционный привод из однотипного магнитострикционного материала с однотипными обмотками и согласованно подключенными к противофазным выводам блока управления соответственно и поводковый элемент, жестко закрепленный в средней части магнитострикционного привода, введено распределительное устройство, дифференциально подключенное к первой и второй линиям подвода рабочей жидкости через дроссели и имеющее подвижное кинематическое соединение с поводковым элементом, при этом магнитострикционный привод выполнен кольцевым, состоящим из двух равных полудуг, на стыке которых жестко закреплен поводковый элемент, а по всей их длине размещены обмотки.

Устройство поясняется чертежом, на котором показана блок-схема магнитострикционного электрогидравлического усилителя.

Магнитострикционный электрогидравлический усилитель содержит источник 1 рабочей жидкости (ИРЖ), две линии 2, 3 подвода рабочей жидкости, два дросселя 4, 5 постоянного сечения, распределительное устройство 6, кольцевой магнитострикционный привод 7 из однотипного материала, состоящий из двух равных полудуг 8, 9 с однотипными обмотками 10, 11, поводковый элемент 12, электронный блок 13 управления (БУ).

Источник 1 рабочей жидкости ИРЖ через первую и вторую линии 2, 3 подвода рабочей жидкости с дросселями 4, 5 подключен к дифференциальным выводам распределительного устройства 6, выполненного в виде золотникового механизма. Его механический вывод имеет подвижное кинематическое соединение со свободным концом поводкового элемента 12, жестко закрепленного в средней части кольцевого магнитострикционного привода 7 на стыке его равных полудуг 8, 9 с однотипными обмотками 10, 11, закрепленных по всей их длине. Концы обмоток 10, 11 подключены к первым и вторым противофазным выводам БУ 13.

Магнитострикционный электрогидравлический усилитель работает следующим образом.

В исходном состоянии усилитель обесточен, поводковый элемент 12 кольцевого магнитострикционного привода 7 занимает нейтральное положение и распределительное устройство 6 в виде золотникового механизма уравновешено. Давление в его камерах и по линиям А и В исполнительного механизма (гидродвигателя) также уравновешено.

При подаче в обмотки 10, 11 токовых сигналов I_o=I₁₀=I₁₁ смещения регулировочной характеристики на середину диапазона преобразования с противофазных выводов БУ13 происходит изменение первоначальной длины L=πR=L_o полудуг 8, 9 кольцевого магнитострикционного привода 7 радиуса R на величину ΔL=λ_S·L (эф. Джоуля), выполненных из однотипного материала с коэффициентом λ_S магнитострикции насыщения. Равновесное положение поводкового элемента 12 и распределительного устройства 6 при этом не нарушается.

Для полярного перемещения распределительного устройства 6 через поводковый элемент 12 длиной l_пов с противофазных выводов БУ 13 в дифференциальные обмотки 8, 9 подаются токовые сигналы управления I_x=I_o соответствующего знака I₁₀=I_o±I_x и I₁₁=I_oI_x, что вызывает пропорциональное полярное изменение длины полудуг 8, 9 L₈=L_o±ΔL и L₉=L_oΔL привода 7. В результате распределительное устройство 6 полярно переместится на величину, равную L₁₂=L₈-L₉=±2·λ_S(R+l_пов), вызывая соответствующее перераспределение давлений в линиях А и В исполнительного механизма в заданном диапазоне значений.

Прямое управление распределительным устройством 6 ведет к упрощению цепи электрогидравлического усилителя, повышает его точность и надежность по сравнению с выбранным прототипом. Способствует расширению области технического использования предлагаемого устройства.

Практическая реализация устройства: устройство 6 - золотник, выполненный по типовой схеме, магнитострикционный привод 7 - пакет кольцевых пластин из ферросплава 49КФ2; блок управления 13 реализован в виде последовательно включенных формирователя импульсов, интеграторов прямого и инверсного сигналов с усилителями мощности.

Источники информации

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

2. А.с. SU №928089, F15B 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, распределительное устройство, кольцевой магнитострикционный привод из однотипного материала, состоящий из двух полудуг с однотипными обмотками, поводковый элемент и блок управления. Электронным блоком управления формируются противофазные токовые сигналы, которые подаются в дифференциальные обмотки, магнитными полями которых изменяются длины полудуг привода. Это ведет к полярному изменению положения поводкового элемента и механизма распределительного устройства, а значит, к перераспределению рабочих давлений на его выходах в заданном диапазоне значений. Технический результат: повышение точности и быстродействия преобразования. 1 ил.

Магнитострикционный электрогидравлический усилитель, содержащий источник рабочей жидкости с двумя линиями подвода, подключенными к дифференциальным дросселям постоянного сечения, магнитострикционный привод из однотипного магнитострикционного материала с однотипными обмотками и согласованно подключенными к противофазным выводам блока управления соответственно, и поводковый элемент, жестко закрепленный в средней части магнитострикционного привода, отличающийся тем, что в него введено распределительное устройство, дифференциально подключенное к первой и второй линиям подвода рабочей жидкости через дроссели и имеющее подвижное кинематическое соединение с поводковым элементом, при этом магнитострикционный привод выполнен кольцевым, состоящим из двух равных полудуг, на стыке которых жестко закреплен поводковый элемент, а по всей их длине размещены обмотки.