Устройство для регулирования расхода жидкости Советский патент 1988 года по МПК G05D7/06 

сл

N

00

со

сл

4::

О

Изобретение относится к автоматиескому управлению и предназначено ля использования в элементах гидралических цепей.5

Цель изобретения - увеличение выодной гидравлической мощности и точости регулирования расхода.

На фиг. 1 приведена структурная хема устройстваJ на фиг. 2 - разрез JQ -А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - график зависиости тока при изменении расхода; на иг. 5 - экспериментальная статическая характеристика устройства. 15

Устройство содержит входной ка нал 1, первый рабочий электрод 2, электрически изолированный от него второй рабочий электрод 3, третий рабочий электрод 4, вьшолненный в ви,п;е 20 металлического параллелепипеда, элемент 5 трибозлектризации жидко.сти, проточную часть 6 контактньм винт 7 и источник 8 управляющего напряжения. Выходной канал 9 предназначен 25 для отвода рабочего потока жидкости в нагрузку или сливною магистраль, Проточная часть 6 образована диэлектрическими боковыми стенками 10 и 11 корпуса и рабочими электродами 2 и 3,30 из которых первый рабочий 2 и электрически изолированный от него второй рабочий электрод 3 являются крышкой и основанием корпуса, и внутренним третьим рабочим электродом 4 с укре- 5 пленным на нем элементом .5 трибоэле- ,. ктризации. Первый рабочий электрод 2 соединен с одним из выходов источника 12 поляризационного напряже-( Ния. Второй выход источника 12 соеди- до нен с входом усилителя 13 и заземлен через резистор 14 обратной связи. Второй рабочий электрод 3 заземлен. Третий внутренний электрод 4 соединен с выходом сумматора 15, один из 45 входов которого соединен с выходом усилителя 13 а второй вход соединен с высоковольтным выводом источника 8 управляющего напряжения,, другой вывод которого заземлен.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий поток жидкости подается в устройство по входному каналу 1j далее поток попадает в проточную часть 6о Проточная часть 6 образована диэлектрическими боковыми стенками 10 и 11 корпуса и рабочими электродами 2-4, При подаче поляризащ-гонного напряжения на электроды 2 и 3 создается электростатическое поле. В результате возникновения электростатического поля диэлектрическая жидкость в проточной части поляризуется , так как рабочие жидкости, используемые в устройствах гидроавтоматики (например, масло индустриаль- Hoe-20 j трансформаторное масло дизельное топливо)S являются практически неполярными диэлектриками и под действием внешнего электрического поля в них наблюдается электронная поляризация. Таким образом, под действием сил внешнего электрического поля в диэлектрической жидкости наблюдается упорядочивание в пространстве электрически заряженных частиц, вызывающих образование некоторого электрического момента, как у каждой отдельной частицы, так и у всего обьема диэлектрика. Эти связанные заряды создают в диэлектрике электрическое поле, которое направлено противоположно внешнему полю, т.е. за счет п,оля свя.занных зарядов по- ляризовайной жидкости противоположной направленности происходит ослабление внешнего поля. Это ослабление поля выражается в том, что источник 12 должен отдавать в цепь электродов 2 и 3 дополнительную энергию; причем величина этого тока зависит от величины расхода жидкости в проточной части. Чем больше расход жидкости, тем больше увеличивается поле связанных зарядов, тем больше требуется энергии от источника 12 на компенсацию поля связанных зарядов, тем больше поляризационный ток, протекающий в межэлектродном промежутке между электродами 2 и 3.

Как показали многочисленные эксперименты, при нулевом расходе рабочей жидкости ток, протекающий между электродами 2 и 3S, имеет некоторое значение, равное току проводимости диэлектрической жидкости (который обусловливается очень незначительным количеством примесей, а не основным веществом диэлектрика). При увеличении расхода рабочей жидкости наблюдается значительное уменьшение результирующего тока между электродами 2 и 3, который определяется током проводимости и током противоположной направленности, индуцируемым поляри- зованным л связанными зарядами. Зависимость тока (фиг. 4) дана при изменении расхода рабочей жидкости от О до 400.10 м /с при Un 20 кВ.

Результирующий ток протекает через резистор 1А обратной связи, создает на нем падение напряжение V пропорционально этому току, далее поток рабочей жидкости протекает между электродами 3 и . При протекании рабо- чей жидкости межцу электродами 3 и 4 даже при отсутствии внешнего управляющего напряжения происходит процесс электризации жидкости, так как нейтральная диэлектрическая жидкость при- обретает потенциал одного знака за счет вырывания заряда жидкости из нити и становится заряженной. Таким образом, при протекании рабочей жидкости в проточной части за счет три- боэлектризатора образуется объемный униполярный заряд. При приложении управляющего напряжения между электродами 4 и 3 возникает электрическое поле, причем образованные за счет электрокинетических сил ионы отталкиваются от электрода 4 и притягиваются к электроду 3, так как знак потенциала электрода 4 выбирается тавинол молтульный МВМ-4. Величина управляемой гидравлической мощности в нагрузке определяется

AN г Рцо-Qo -

где ЬРцо - перепад давления на гидравлической нагрузке при отсутствии управляюп1его напряжения, Uj. 0; йРцу - перепад давпения на гид- раплической нагрузке при Uy Ф 0; Qо расход через проточную

часть при Uy 0; Оц - расход через проточную .

часть при Uy 1 0. Таким образом, при изменении напряжения Иц можно изменять напряженность электрического поля между электродами 3 и 4 и, в конечном итоге, изменять гидравлическое сопротивлени межэлектродного промежутка и регулировать мощность патока в проточной части.

Стабилизация рабочего потока жидкости в проточной части 6, т.е. увеличение точности регулирования рас

Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено для использования в элементах гидравлических цепей. Цель изобретения - увеличение выходной гидравлической мощности и точности регулирования расхода. Устройство имеет корпус с входным 1 и выходным 9 каналами, рабочие электроды 2-4, элемент 5 трибоэлектризации, проточную часть 6, контактный винт, источник 8 управляющего напряжения. Проточная часть 6 образована диэлектрическими боковыми стенками корпуса и рабочими электродами 2-4, устройство также содержит источник 12 поляризационного напряжения, усилитель 13 и резистор 14 обратной связи. 5 ил. «

кой же, как и знак заряда, образующе- 30 хода диэлектрической жидкости осущест;гося при трибоэлектризации в жидкости, т.е. создается условие для направленного движения ионов жидкости от трибоэлектризатора к электроду 3. Этот направленный поток ионов совер- ишет при своем движении работу, увлекая за собой Нейтральные молекулы рабочей жидкости. Результатом этого является возникновение поперечного потока рабочей жидкости в проточной части 6 от электрода 4 к электроду 3, который, взаимодействуя с основным продольным потоком, изменяет характер течения, следовательно, увеличивается гидравлическое сопротивление, а . значит, выходная управляющая мощность в нагрузке. Плоскопараллельная система электродов позволяет повьшать величину управляющего напряжения до до- пробойных значений для увеличения выходной управляющей гидравлической ( мощности.

Экспериментальная статическая характеристика (фиг. 5) устройства получена при следуклцих условиях: масло индустриальное-20, ширина проточной части 5 мм, высота проточной части 2,5 мм (между электродами 3 к 4, фиг. 3), трибоэлектризурций материал -

вляется следующим образом.

Допустим, что Ujj Uy, const и задает режим в проточной ча сти, соот- ветствуюпд1й расходу Q,. В таком

5 состоянии проходное сечение проточной части между электродами 3 и 4, определяемое деформацией нитей трибоэле- ктризатора, составляет S. При изменении расхода, например, при уменьше0 НИИ расхода рабочей жидкости по любой причине (например, при изменении давления за счет изменения температуры), уменьшается поляризационный ток, протекающий через электроды 2

5 и 3, а следовательно, увеличивается результирующий ток через резистор 14 обратной связи.

Это увеличение напряжения U после усиления усилителя 13 на отрицатель0 ном входе сумматора 15 дает большую величину напряжения, поэтому напряжение и М ос уменьшается при Uu Uu. const. При этом нити

ц - JU cuiisu. при j)ruM ни 1 и три -

бозлектризатора деформируются мень- 5 ше в силу описанного механизма действия электростатических сил, и проходное сечение в проточной части меж- ду электродами 3 и 4 становится S, причем S S,. В результате такого

уменьшения гидравлического сопротивления проточной части расход чивается и устанавливается на прежнем уровне, который определяется Uy, Таким образом, напряжение.и„ является задающим для устройства и расхода жидкости проточной части, который подлежит-стабилизации и регулированию и определяется величиной этого напряжения.

Формула изобретения

Устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее корпус с входным и выходным каналами, рабочие электроды и проточную часть, источник поляризационного напряжения, источник управляющего напряжения, один вывод которого общей шиной, а другой вывод - с первым входом сумматора, второй вход которого соединен через усилитель с первым выводом резистора обратной связи, второй вывод

А А

J 6

фиг.1

которого соединен с общей шиной, о т- личающееся тем, что, с целью, увеличения выходной гидравлической

мощности и точности регулирования расхода, в нем проточная часть образована диэлектрическими боковыми стенками корпуса и рабочими электродами, из которых первый рабочий электрод

расположен на одной стороне корпуса, а электрически изолированный от него второй рабочий электрод расположен на этой же стороне корпуса и противоположной, третий рабочий электрод расположен внутри корпуса и снабжен элементом трибоэлектризации, причем первый рабочий электрод соединен с одним выводом источника поляризационного напряжения, второй вывод которого соединен с входом усилителя и первым выводом резистора обратной связи, второй рабочий электрод соединен с общей шиной, а третий внутренний рабочий электрод соединен с

выходом сумматора.

В-Б

/p /O fA

19

и

21

JO

19

300400

в-Ю .

M,8at

W

20