Электрогидравлический преобразователь Советский патент 1986 года по МПК F15C1/04 

10

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам управения потоками текучей среды, и пред- .. назначено для использования его в цепях управления электрогидравлических 5 или электропневматических систем автоматики, а также в гидронике и пнев- монике.

Цель Изобретения - увеличение коэффициента передачи.

На чертеже представлена принципиальная схема электрогидравлического преобразователя.

Электрогидравлический преобразователь состоит из стабилизатора 1 давления питания, корпуса 2 - участка напорного трубопровода, выполненного из диэлектрика, размещенных в нем соосно трех электродов - иглы 3, трубки 4, между входом и выходом которой выполнен гидравлический канал 5, с которого снимается выходной сигнал преобразователя, плоско-, го электрода 6 с выполненными в нем отверстиями, а также переменного дросселя 7 и .регулируемого высоковольтного источника 8 (электрического усилителя) управляющего сигнала. Стабилизатор . 1 давления установлен на подводящем гидравлическом канале 9, а переменньй дроссель 7 - на отводящем гидравлическом канале 1.0 Гидравлический канал 5 расположен на расстоянии,равном О,15...0,2 длины трубки 4 от ее входного торца, а диаметр проходного отверстия трубки равен 1,0... 1,5 диаметра иглы. Плоский электрод расположен за трубкой А на расстоянии 1,1... 1,2 длины зоны вихреобразований.

Обычно количество движения жидкости на участке трубопровода с резким расширением длины зоны вихреобразований определяется по формуле

RP.-PZ)

(lotoj

де Р,, Р, - гидравлические давления в

центрах тяжести сечений трубки 4 и участка напорного трубопровода, расположенного по потоку за зоной вихреобразований; VjiVj - скорость жидкости в указанных сечениях;

Vi/,,W2 - площади отверстий указанных сечений}

у - удельный вес жидкостиJ

S

0

.

5

0

5

0

П

0 0ускорение жидкости на участке между рассматриваемыми сечениями} ускорение свободного падения;.

безразмерный корректив скорости при расчете по закону сохранения количества движения.

Предлагаемьй электрогидравлический преобразователь работает следующим образом.

Рабочая диэлектрическая жидкость, нагнетаемая насосом, через .стабилизатор 1 подается на вход участка напорного трубопровода 2, полностью его заполняя и протекая по нему со скоростью, регулируемой с помощью переменного дросселя 7. Под действием напряжения, подаваемого от высоковольтного регулируемого источника 8 на электроды типа игла-трубка преобразователя, в промежутке между ними возникает сильное резко неоднородное электрическое поле, приводящее к образованию объемного заряда в рабочей жидкости. На объемный заряд со стороны острия иглы действует кулоновская сила, которая отталкивает жидкость от острия, так как объемный заряд имеет тот же знак, что и заряд, игольчатого электрода. В результате поток заряженной рабочей жидкости ускоряется в резко неоднородном электрическом поле, приводя к повьппению выходного сигнала, например давления на величину

,x;%x(o)-p,,jv-ol,

где Pg,)(()- Величина выходного гидравлического сигнала преобразователя при подаче на его электроды входного электрического сигналаJ

)- величина выходного гидравлического сигнала преобразователя при отсутствии на его электродах входного электрического сигнала.

Величина выходного гидравлического сигнала 4 Ppj,jj преобразователя 55 при подаче на его.электроды входного электрического сигнала Vg снимается с канала, который выполнен между торцами трубки.

5

0

в этом случае при действии напряжения, подаваемого на электроды типа игла-трубка в промежутке между ними, как указывалось выше, возникает продольное резко неоднородное электри- ческое поле, приводящее к образовани направленного потока униполярных ионов (объемного заряда) жидкости знака потенциала острия, движувщхся под действием того же резкого неоднородного поля от иглы к трубке. При этом происходит превращение кинетической энергии движения ионов в потенциальную энергию давления заряженной жидкости, которой они передают количество своего движения. Наибольшее число ионов рекомбинируют на начальном участке трубки-электрода, и следовательно, на этом же участке давление заряженной жидкости также наибольшее, чем на других участках трубки-электрода.

Вследствие действия гидродинамических сил потока, возникающих в результате перепада давления на труб ке, и кратковременности пребывания заряженной жидкости на всем участке трубки, значительная часть ионов жидкости не контактирует со стенками трубки-электрода и, таким образом не рекомбинирует. Рабочая жидкость выносится далее за пределы трубки и, оставаясь значительно заряженной, в преобразователе-прототипе поступает на слив. Это существенно сии- жает коэффициент передачи известного электрогидравлического преобразователя.

Для увеличения коэффициента передачи в предлагаемом электрогидрав- лическом преобразователе между его электродом-трубкой 4 и отводящим каналом 10 корпуса 2 размещен плоский электрод 6 с отверстиями, имеющий одинаковый знак потенциала с иголь- чатым электродом 3 и, следовательно, тот же знак, что и заряженная жидкость. Под действием однородного продольного электрического поля, образующегося между о бращеннь(ми друг к другу плоскостями электрода-трубки 4 и плоского электрода 6, со стороны последнего на заряженную жидкость действует - кулоновская сила, которая отталкивает ее в направлении, противо- положном направлению начального движения. В результате действия однородного продольного электрического поля

в промежутке межд.у ллоскост ями электродов 4 и 6 скорость и расход заря- жидкости уменьшаются, обуславливая увеличение выходного сигнала Apgi,,,(j преобразователя в канале, выполненном между торцами трубки. Уровень безполезного неиспользуемого сигнала а Pg,,, между отводящим каналом и переменным дросселем уменьшается.

Увеличение напряженности одг ород- ного электрического продольного поля приводящее к уменьшению скорости потока, приводит также к уменьшению перепада давления на трубке 4 и, следовательно, к уменьшению пздродина- мических сил, действующих на заряженную жидкость, а также к увеличению времени : ее протекания по трубке. Это вызывает контактирование еще болшего, чем в прототипе, количества ионов жидкости со стенками трубки-электрода и их рекомбинации что также приводит к увеличению выходного сигнала uPgbixj преобразователя. Необходимо отметить также, что в отсутстви напряжения на электродах () на выходе трубчатого электрода образуются вторичные открывные макровихревые течения. При повь шепии прикладываемого к электродам игла-трубка - плоскость с отверстиями напряжения происходит сначала устранение -отрывных течений на выходе трубки, а затем образование микровихревых течений обратного направления. На входе трубки в межэлектродном промежутке игла- трубка происходит также образование вихрей, имеющих противоположное направление вращения вихрям на. выходе трубки. Таким образом, поток жидкости существенно турбулизуется в обоих межэлектродных промежутках, изменяется профиль скоростей и скорость течения жидкости. Для повьш1е- ния коэффициента передачи плоский электрод с отверстиями необходимо устанавливать вблизи границы вторичных отрывных макровихреобразований на расстоянии (1,1...1,2) длины зоны их существования вниз по потоку за трубчатым электродом. При этом гидродинамика потока сохраняется и в него не вносятся излишние дополнительные конструктивные помехи.

В.данном устройстве межэлектродный промежуток типа игла-трубка работает подобно ЭДГ-насосу, ускоряя жид$1234668ft

кость в направлении к трубке, а меж- повышает уровень выходного сигнала электродный промежуток типа трубка- преобразователя, а также и то, что плоскость с отверстиями работает в ре- канал для съема выходного сигнала

жиме ЭГД-дросселя, тормозя жидкость5 выполнен между торцами трубки, куда на выходе трубки. Это существенно и нагнетается рабочая жидкость.

Составитель 0. Гудкова Редактор М. ТовтинТехред М.Ходанич Корректор М, Максимищинец

Заказ 2967/43Тираж 610 Подписное

ВНИИПИ- Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4