РЕГУЛИРУЕМЫЙ СТРУЙНО-КАВИТАЦИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР РАСХОДА ЖИДКОСТИ Российский патент 2015 года по МПК G05D7/06 

Изобретение относится к струйной технике, в частности к струйным стабилизаторам расхода жидкости, и может быть использовано в гидроприводах для получения постоянной скорости движения исполнительного гидродвигателя вне зависимости от нагрузки.

Известен эффект стабилизации расхода жидкости в трубках Вентури при гидродинамической кавитации (Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для вузов./ Т.М. Башта и др. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982, - 423 с.) при постоянном давлении питания на входе.

Известен стабилизатор расхода жидкости [АС СССР № 903816, кл. G05D 7/01, Бюл. №5, 1982 г.], представляющий из себя трубку Вентури с конусностью на входе 20-25° и конусностью на выходе 10-12°. Регулирование расхода осуществляется перемещением регулировочной иглы переменного сечения на входе в стабилизатор. Для более точного регулирования расхода при пульсациях вследствие кавитации используется регулирующий клапан в выходном сечении стабилизатора, управляемый гидравлически по заданному сигналу давления с горла трубки Вентури.

Недостатком такой конструкции являются ее сложность, большие габариты, пониженная точность удержания расхода при интенсивной кавитации.

Известно также о возникновении эффекта кавитационной стабилизации расхода в струйных элементах и влияния конструктивных параметров на расход стабилизации (Мансуров В.И. Выбор конструктивных параметров струйных элементов// Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления. Вып.3. - М.: Машиностроение, 1975. - стр. 271-277).

Известно также об управлении отрывом пограничного слоя в диффузорных каналах при помощи вихревых ячеек (Смирнов С.А., Веретенников С.В. Исследование управления отрывом пограничного слоя в диффузорных каналах при помощи вихревых ячеек// Вестник самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королева (Национального исследовательского университета). №2. - Самара: Издательство самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королева, 2007, - стр. 172-177).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является стабилизатор расхода жидкости [АС СССР № 1156014, кл. G05D 7/03, Бюл. № 18, 1985 г.], содержащий соосно расположенные в струйной камере неподвижные конфузорное питающее и диффузорное приемное сопло, обеспечивающий при фиксированном значении давления питания фиксированный расход стабилизации жидкости.

Недостатком конструкции является связь расхода стабилизации с давлением питания и геометрией струйного элемента, что приводит к необходимости проектирования стабилизатора расхода под отдельно взятую гидросистему.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Техническим результатом является расширение диапазона расхода стабилизации по давлению питания при неизменной геометрии питающего и приемного сопла с использованием эффекта кавитационной стабилизации расхода.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в регулируемом струйно-кавитационном стабилизаторе расхода, содержащем соосно расположенные в струйной камере конфузорное питающее сопло и диффузорное приемное сопло, согласно изобретению струйная камера выполнена в виде вихревой ячейки, а конфузорное питающее сопло и диффузорное приемное сопло расположены относительно друг друга с возможностью соосного перемещения.

Изобретение использует эффект кавитационной стабилизации расхода и позволяет управлять толщиной пограничного слоя посредством обжатия в вихревой ячейке. Изобретение обеспечивает постоянство скорости исполнительного гидродвигателя в широком диапазоне расходов при постоянном давлении питания.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена конструкция устройства в разрезе, структура течения в струйной камере с профилями скоростей на срезе конфузорного питающего сопла и входа в диффузорное приемное сопло. На фиг. 2 - вихревая ячейка струйной камеры.

Регулируемый струйно-кавитационный стабилизатор расхода состоит из корпуса 1, в котором расположено конфузорное питающее сопло 2 (струйная трубка); струйная камера 3, выполненная в виде вихревой ячейки, подвижного диффузорного приемного сопла 4, с возможностью перемещения вручную, и крышки 5, связанной с корпусом 1.

Регулируемый струйно-кавитационный стабилизатор расхода работает следующим образом. При подаче давления в конфузорное питающее сопло 2 в струйной камере 3 формируется струя жидкости, состоящая из ядра (фиг. 1, поз. а) и струйного пограничного слоя (фиг. 1, поз. б). Часть струи совместно со струйным пограничным слоем попадает в диффузорное приемное сопло 4, где высокая скорость движения жидкости (свыше 150 м/с) способствует возникновению кавитации, которая позволяет сохранить гидравлическое сечение струи до конца диффузорного участка приемного сопла, тем самым обеспечивая эффект кавитационной стабилизации расхода. При увеличении управляющего давления (р_упр, фиг. 2) в струйной камере 3 происходит обжатие питающей струи, при этом вначале уменьшается толщина струйного пограничного слоя, а затем и живое сечение струи, что ведет к снижению расхода жидкости через диффузорное приемное сопло 4 и, как следствие, уменьшению расхода стабилизации. Для увеличения расхода стабилизации подвижное диффузорное приемное сопло 4 отодвигается от конфузорного питающего сопла 2, что позволяет увеличить площадь попадающего струйного пограничного слоя в диффузорное приемное сопло 4, тем самым увеличивая расход стабилизации, но только до определенного значения, по достижении которого дальнейшее отодвигание сопел приводит к снижению расхода стабилизации.

Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с ближайшим аналогом позволяет осуществить регулирование расхода стабилизации жидкости в широком диапазоне давлений питания без изменения геометрии диффузорного приемного и конфузорного питающего сопел, что позволяет настроить регулируемый струйный стабилизатор расхода под конкретные параметры гидросистемы и использовать струйно-кавитационный способ регулирования скорости исполнительного гидродвигателя без проектирования струйного стабилизатора расхода под отдельно взятую гидросистему.

Изобретение относится к струйной технике, в частности к струйным стабилизаторам расхода жидкости, и может быть использовано в гидроприводах для получения постоянной скорости движения исполнительного гидродвигателя вне зависимости от нагрузки. Сущность изобретения: струйная камера выполнена в виде вихревой ячейки, а конфузорное питающее сопло и диффузорное приемное сопло расположены относительно друг друга с возможностью соосного перемещения. Технический результат: расширение диапазона расхода стабилизации по давлению питания при неизменной геометрии питающего и приемного сопла с использованием эффекта кавитационной стабилизации расхода. 2 ил.

Стабилизатор расхода жидкости, содержащий соосно расположенные в струйной камере конфузорное питающее сопло и диффузорное приемное сопло, отличающийся тем, что струйная камера выполнена в виде вихревой ячейки, а конфузорное питающее сопло и диффузорное приемное сопло расположены относительно друг друга с возможностью соосного перемещения.