Струйный усилитель Советский патент 1991 года по МПК F15B3/00 F04F5/34 

Фм.1

Изобретение относится к гидроавтоматике и предназначено для применения в системах гидроавтоматики машин и механизмов.

Известен струйный усилитель, который содержит корпус с крышками, неподвижные питающие и приемное сопла, расположенные соосно в камере, и подвижную заслонку,

Недостатком данного устройства является низкий КПД, обусловленный непроизводительным сбросом рабочей жидкости на слив, когда подвижная перегородка пересекает струю, вытекающую из сопла-питания.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является струйный усилитель, содержащий соосные питающее и приемное сопла, разделенные подвижной заслонкой.

Недостатком данного устройства является низкий КПД, обусловленный тем. что значительная часть подводимого к усилителю расхода рабочей жидкости (расход обратных потоков) уходит на слив.

Целью изобретения является повышение КПД струйного усилителя.

Поставленная цель достигается тем. что струйный усилитель содержит корпус, размещенные в нем соосные питающее и приемное сопла, разделенные заслонкой с отверстием, установленной в плоскости, перпендикулярной к оси сопл на плоских пружинах, закрепленных параллельно оси сопел, и снабженную приводом, в корпусе выполнен герметичный замкнутый канал, ось которого перпендикулярна плоскостям пружин, причем питающее и приемное сопла расположены в этом канале вдоль его оси, при этом корпуса питающего и приемного сопел выполнены в виде обтекаемых тел, а плоские пружины жестко связаны с корпусом питающего сопла и размещены симметрично относительно сопла, при этом контур отверстия заслонки имеет по крайней мере два прямолинейных параллельных участка для сопряжения с плоскими пружинами, и на поверхности заслонки, обращен- ной к приемному соплу по контуру отверстия, выполнены канавки, а в корпусе приемного сопла со стороны, противоположной отверстиям, выполнен сливной канал, при этом замкнутый канал имеет по крайней мере два сужения поперечного сечения, одно из которых расположено в плоскости торца у выходного отверстия питающего сопла, а другое расположено в плоскости торца отверстия сливного канала, причем в корупсе на поверхности замкнутого канала в зоне питающего сопла симметрично его оси выполнены продольные канавки, плоскость симметрии которых перпендикулярна плоскости оси замкнутого канала, а на корпусе питающего сопла напротив канавок выполнены лыски, параллельные,плоскости оси замкнутого канала. В корпусе струйного усилителя выполнен герметичный замкнутый канал, ось которого перпендикулярна плоскости пружин, причем питающее и приемное сопла распо0 ложены в этом канале вдоль его оси, при этом корпуса питающего и приемного сопел выполнены в виде обтекаемых тел, а плоские пружины жестко связаны с корпусом питающего сопла и размещены симметрич5 но относительно сопла, при этом контур отверстия заслонки имеет по крайней мере два прямолинейных параллельных участка для сопряжения с плоскими пружинами, и на поверхности заслонки, обращенной к

0 приемному соплу по контуру отверстия выполнены канавки, а в корпусе приемного сопла со стороны, противоположной отверстию, выполнен сливной канал, при этом замкнутый канал имеет по крайней мере два

5 сужения поперечного сечения, одно из которых расположено в плоскости торца у выходного отверстия питающего сопла, а другое расположено в плоскости торца отверстия сливного канала, причем в корпусе

0 на поверхности замкнутого канала в зоне питающего сопла симметрично его оси выполнены продольные канавки, плоскость симметрии которых перпендикулярна плоскости оси замкнутого канала, а на корпусе

5 питающего сопла напротив канавок выполнены лыски, параллельные плоскости оси замкнутого канала.

Такое техническое решение позволяет использовать кинетическую энергию обрат0 ных потоков для подпитки основной питающей струи, уменьшить потребляемый расход через питающие сопла, а следовательно, увеличить КПД устройства.

На фиг.1 в уменьшенном масштабе по5 казан усилитель с разрезом в плоскости оси замкнутого канала; на фиг.2 - разрез усилителя в положении, когда заслонка смещена относительно оси сопел; на фиг.З - разрез А-А на фиг.1 (в плоскости оси сопел); на

0 фиг.4 - 6 - разрезы Б-Б, В-В, Г-Г на фиг.2 (в плоскостях, перпендикулярных оси сопел):

на фиг.7 - разрез Д-Д на фиг.З (схема распространения струи между плоскими пружинами).

5 Струйный усилитель содержит корпус 1 (фиг.1), размещенные в нем соосные питающее и приемное сопла 2 и 3, разделенные заслонкой 4, установленной на плоских пружинах 5 и 6. Заслонка 4 установлена с возможностью перемещения относительно оси

сопел 2 и 3 и имеет привод управления, например в виде штока 7.

В корпусе струйного усилителя выполнен герметичный канал и рабочая камера, образующие замкнутый канал 8, причем питающее, приемное сопла 2, 3 и заслонка 4 расположены в этом канале вдоль его оси.

Корпус 9 питающего сопла 2 выполнен в виде обтекаемого тела, а плоские пружины 5 и 6 жестко связаны с корпусом питающего сопла 2 и размещены диаметрально противоположно относительно отверстия 10 (фиг.4) питающего сопла 2 в непосредственной близости от указанного отверстия,

В заслонке 4 (фиг.5) выполнено отверстие 11. контур которого имеет два прямолинейных параллельных участка 12 и 13, причем плоские пружины 5 и 6 сопрягаются с данными участками контура отверстия

На поверхности заслонки обращенной к приемному соплу 3, по периметру отверстия 11 выполнены канавки 14 и 15 (фиг.2), примыкающие к плоским пружинам 5 и 6

Корпус 16 приемного сопла 3 выполнен в виде обтекаемого тела, причем в нем со стороны, противоположной отверстию сопла 3 выполнен сливной канал 17, направленный отверстием к герметичному каналу и связанный со сливом 18.

Замкнутый канал 8 имеет два участка плавного переменного сечения с сужениями 19 и 20 Одно из них (19) расположено в зоне поверхности среза отверстия 10 питающего сопла, а другое (20) расположено в зоне поверхности среза отверстия 21 сливного канала 17.

На поверхности замкнутого канала 8 выполнены продольные канавки 22 и 23 (фиг 3), расположенные между плоскостями плоских пружин 5 и 6, а на корпусе питающего сопла 2 напротив канавок 22 и 23 выполнены лыски 24 и 25

Дополнительно на схемах обозначены источник 26 давления жидкости (фиг 1) и нагрузочный гидроцилиндр 27 Стрелкой X обозначено перемещение штока 7, а стрелкой Y - перемещение штока гидроцилиндра 27 Стрелкой QK показано направление расхода в герметичном канале Потоки вытекающие из канавок 22 и 23 (фиг 3) обозначены Пт и Л Контур струи, распространяющийся между плоскими пружинами 5 и 6 (фиг.7). обозначен буквой К а контур струи истекающей из питающего сопла, - К0 Обратный поток, образующийся при натекании струи на приемное сопло, обозначен От (фиг,1) Обратный поток, вытекающий из приемного сопла, обозначен Оп2 (фиг 2).

Струйный усилитель работает следующим образом.

При подводе жидкости от источника 26 (фиг.1) к питающему соплу 2 в отверстии 10 формируется струя, которая распространя5 ется между плоскими пружинами 5 и 6 и проходит через отверстие 11 заслонки 4 При соосном положении заслонки 4 относительно оси сопел 2 и 3 струя после прохождения отверстия 11 заслонки 4 натекает на

0 приемное сопло 3 и формирует в нем и в полости гидроцилиндра 27 нагрузки выходное давление. При обтекании струей приемного сопла 3 образуются обратные потоки От, обладающие значительной кинетиче5 ской энергией Они приводят в движение жидкость, находящуюся в замкнутом канале 8. Избыток жидкости из канала 8 уходит через отверстие 21 и канал 17 на слив 18. В результате в замкнутом канале 8 устанавли0 вается течение жидкости с расходом О Канал 8 имеет незначительное гидравлическое сопротивление а корпуса 9 и 16 питающего и приемного сопел 2 и 3 выполнены в виде обтекаемых тел Поэтому жидкость в канале 8 приоб5ретает значительную скорость, а масса жидкости накапливает существенную кинетическую энергию

За счет сужения 20 проточной части канала 8 в зоне среза отверстия 21 скорость

0 потока жидкости увеличивается по сравнению со скоростью в остальном объеме канала а статическое давление падает Соответственно снижается потребляемый расход усилителя, подводимый от источника 26

5При течении жидкости по каналу 8

(фиг.З) в зоне отверстия 10 питающего сопла за счет наличия в этом месте сужения 19 скорость потока жидкости возрастает Продольные канавки 22. 23 и лыски 24 и 25

0 формируют два потока жидкости Пт и П. которые попадают в пространство между плоскими пружинами 5, 5 и формируют периферийные части струи, приводя к увеличению ее площа.ди. а соответственно и

5 кинетической энергии. Таким образом, контур К0 (фиг.7) струи, вытекающей из питающего сопла 2, деформируется и результирующая струя с контуром К приобретает дополнительную кинетическую энергию за счет обратных потоков из приемного сопла 3

При смещении заслонки 4 (фиг.2) относительно оси приемного сопла 3 давление в нем изменяется в соответсгвии с перемещением штока 7 привода При этом возникает обратный поток Оп2 из сопла 3, который направлен в сторону заслонки 4. Попадая в канавку 14, этот поток (Оп2) разворачивается и уходит вдоль поверхности корпуса приемного сопла 3. Его кинетическая энергия идет на разгон жидкости в объеме замкнутого канала 8

Таким образом, во всех положениях заслонки относительно приемного канала энергия обратных потоков не теряется, а используется для повышения энергии струи. Поэтому КПД предложенного устрой- ства значительно выше, чем известного, и составляет 20 - 30 %, при этом общий КПД предложенного струйного усилителя может достигать 80 % и выше.

Наличие постоянного протока жидкости между питающим соплом и приемным каналом стабилизирует струйное течение и снижает шумовые пульсации выходного давления.

Слив жидкости из струйной камеры, осуществляемый вниз по течению, за при- емным каналом повышает статическое давление в камере распространения струи и уменьшает кавитационные явления в струе.

При использовании устройства в качестве генератора колебаний замкнутый канал яв- ляется гидродинамическим аккумулятором и появляется возможность дополнительного повышения среднего КПД устройства.

Формулаизобретения

Струйный усилитель, содержащий корпус с рабочей камерой, размещенные в ней соосно питающее и приемное сопла, разделенные выполненной с отверстием заслонкой, установленной в плоскости, перпендикуляр-

ной оси сопл на плоских пружинах, закрепленных на питающем сопле параллельно оси сопл, и кинематически связанной с приводом управления, а также сливной канал, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в корпусе выполнен герметичный канал, соединенный концами с рабочей камерой с образованием замкнутого канала, сопла выполнены в виде обтекаемых тел, отверстие заслонки выполнено по меньшей мере с двумя плоскими параллельными участками для сопряжения с плоскими пружинами, а на поверхности заслонки, обращенной к приемному соплу, по периметру отверстия выполнены канавки, при этом сливной канал выполнен в приемном сопле и направлен отверстием к герметичному каналу, выполненному по меньшей мере с двумя участками плавного переменного сечения, сужения которых расположены в плоскостях отверстий питающего сопла и сливного канала, причем на поверхности замкнутого канала, охватывающей питающее сопло, симметрично оси последнего выполнены продольные канавки, плоскость симметрии которых перпендикулярна плоскости оси замкнутого канала, а на путающем сопле напротив канавок выполнены лыски параллельные плоскости оси замкнутого канала.

Изобретение относится к гидроаетома- тике и может быть использовано в системах гидроавтоматики машин и механизмов. Цель изобретения - повышение КПД При подводе жидкости к соплу 2 в отверстии 10 формируется струя, которая распространяМб 5 И 4 8 , -г- 2 Х 1 д Ж/ Я 26 У ется между плоскими пружинами 5 и 6 и проходит через отверстие 11 заслонки 4 и сопло 3, формируя в гидроцилиндре 27 выходное давление. При обтекании сопла 3 образуются обратные потоки, приводящие в движение жидкость в канале 8. Избыток жидкости уходит в канал 17. За счет сужения 20 скорость потока увеличивается и снижается потребляемый расход от источника 26. При перемещении заслонки 4 относительно оси сопла 3 давление в нем изменяется в соответствии с перемещением штока 7 привода и возникает обратный поток Qn2 из сопла 3, который направлен в сторону заслонки 4. Попадая в канавку, этот поток разворачивается и уходит вдоль поверхности приемного сопла 3. Его кинетическая энергия идет на разгон жидкости в канале 8 7 ил / 20 fe а ю ю XI 21

496U

S , г:

4 IS 0«г ffi

Т

20

П

9 иг. 7