ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2009 года по МПК F15B9/07 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам топливопитания и регулирования ГТД.

Известны электрогидравлические преобразователи (ЭГП) для управления большими расходами жидкости при значительных уровнях давления (Каталог продукции MOOG Нижегородский филиал. Пропорциональные клапаны типоразмерного ряда D640 с электрической обратной связью и встроенной электроникой, стр.2, http.//www.ventil.ru.) Обычно такие устройства выполняются двухкаскадными, поскольку при большом уровне давления рабочей жидкости мощности, развиваемой моментным мотором, как правило, недостаточно для управления ЭГП, так как величина потребляемого моментным мотором тока обычно жестко ограничена из-за выделяющегося в обмотку моментного мотора тепла. В первом каскаде моментный мотор через упругий элемент поворачивает заслонку между двух сопел, оси которых расположены перпендикулярно якорю моментного мотора, расходы жидкости, проходящие через сопла, изменяются, а следовательно, изменяются давления перед соплами. Во втором каскаде устанавливается распределительное золотниковое устройство, причем торцы распределительного золотника соединяются с давлением жидкости перед соплами, а высокое давление подводится к пазам на втулке и отсечным кромкам золотника. Для выработки сигнала по положению распределительного золотника (величине открытия распределительных окон) на нем устанавливается датчик положения.

Недостатком таких устройств является сложность конструкции и малая устойчивость к загрязненным жидкостям, так как между заслонкой и соплами и на распределительном золотнике для эффективного управления устанавливаются малые зазоры. Обычно такие устройства применяются в замкнутых гидравлических системах, т.е. для задач управления используется один и тот же малый объем жидкости, циркулирующий в системе. Этот объем предварительно подвергается тщательной очистке от механических загрязнений. При необходимости работы на проточной рабочей жидкости, например на авиационном топливе из бака самолета, вероятность отказа из-за засорений резко возрастает, так как за полный ресурс, например за 10000 часов, через сопла проходят десятки тысяч литров жидкости.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является упрощение конструкции и повышение устойчивости устройства к загрязнению рабочей жидкости.

Для достижения указанного технического результата в электрогидравлическом преобразователе, содержащем моментный электродвигатель с установленной на его валу заслонкой, снабженной упругим элементом, и сопла для подвода рабочей жидкости к заслонке, оси сопел расположены параллельно валу моментного электродвигателя. Также возможна установка датчика положения на валу моментного электродвигателя.

Отличительные признаки устройства, а именно:

- расположение осей сопел параллельно валу моментного электродвигателя позволяет упростить конструкцию и отказаться от золотникового устройства, потому что усилия от давления, воздействующего на заслонку, передаются на подшипники вала моментного электродвигателя и не должны компенсироваться за счет величины крутящего момента электродвигателя (величины тока питания), и поворот заслонки относительно равновесного положения осуществляется пропорционально току питания при малых крутящих моментах, развиваемых моментным электродвигателем;

- установка датчика положения на валу моментного электродвигателя позволяет удерживать заслонку в необходимом положении с помощью электронного регулятора при колебаниях давления рабочей жидкости и меняющейся из-за этого реакции струи жидкости, воздействующей на заслонку в плоскости ее поворота;

- зазоры между срезами сопел и заслонкой самоочищаются от загрязнений при повороте заслонки.

Предлагаемое устройство представлено на фиг.1-5, где на фиг.1 представлен заявленный ЭГП, на фиг.2 представлен ЭГП с датчиком положения, на фиг.3 - разрез А-А фиг.1 и фиг.2 по подводящим каналам, на фиг.4 - разрез Б-Б фиг.1 с релейным управлением, на фиг.5 - разрез Б-Б фиг.1 и фиг.2 с аналоговым управлением, и описано ниже.

Электрогидравлический преобразователь (фиг.1) содержит моментный электродвигатель 1 с установленной на его валу заслонкой 2, снабженной упругим элементом 3, сопла 4 для подвода рабочей жидкости к заслонке 2, подводящие 5 и отводящий 6 каналы. На валу моментного электродвигателя 1 установлен датчик положения 7 (см. фиг.2), связанный с электронным регулятором системы (на чертежах не показан), а оси сопел 4 расположены параллельно валу.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом.

Нейтральное положение заслонки 2 при отсутствии подачи тока к обмоткам моментного электродвигателя 1 устанавливается за счет упругого элемента 3.

При релейном управлении (см. фиг.4) оба сопла 4 прикрыты. При подаче соответствующего питания на обмотку (обмотки) моментного электродвигателя 1 заслонка 2 полностью открывает одно сопло 4, а другое сопло 4 остается прикрытым и, таким образом, создается разность давлений жидкости в подводящих каналах 5.

При аналоговом управлении (см. фиг.5) в нейтральном положении заслонки устанавливается одинаковая площадь истечения жидкости через сопла 4. При подаче соответствующего питания на обмотку (обмотки) моментного электродвигателя 1 заслонка 2 поворачивается на угол, пропорциональный величине тока питания. Одно сопло 4 прикрывается, а другое сопло 4 открывается, и создается разность давлений жидкости в подводящих каналах 5.

Зазоры между срезами сопел 4 и заслонкой 2 самоочищаются от загрязнений при повороте заслонки 2.

Эпюры давлений жидкости на заслонку 2 действуют перпендикулярно плоскости качания заслонки 2, поэтому усилие от гидравлических сил замыкается на подшипниках вала моментного электродвигателя 1, и не требуется при больших уровнях давления питания увеличивать крутящий момент электродвигателя.

В случае аналогового управления (см. фиг.2) при колебаниях давления питания рабочей жидкости и меняющейся из-за этого реакции струи жидкости, воздействующей на заслонку 2 в плоскости ее поворота, электронный регулятор удерживает заслонку 2 в необходимом положении с помощью датчика положения 7.

Электрогидравлический преобразователь предназначен для управления большими расходами жидкости при значительных уровнях давления в системах топливопитания и регулирования газотурбинных двигателей. На валу моментного электродвигателя установлена заслонка с упругим элементом. Оси сопел для подвода жидкости к заслонке размещены параллельно оси вала электродвигателя. Усилия от давления на заслонку передаются на подшипники электродвигателя и компенсируются величиной его момента, т.е. поворот заслонки осуществляется пропорционально току питания при малых моментах электродвигателя. Возможное возникновение колебаний давления рабочей жидкости, воздействующих на заслонку в плоскости ее поворота, можно компенсировать датчиком положения, установленным на валу электродвигателя и связанным с электронным регулятором системы регулирования. Технический результат - повышение надежности. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Электрогидравлический преобразователь, содержащий моментный электродвигатель с установленной на его валу заслонкой, снабженной упругим элементом, и сопла для подвода жидкости к заслонке, отличающийся тем, что оси сопел расположены параллельно валу моментного электродвигателя.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что на валу моментного электродвигателя установлен датчик положения.