Вихревой элемент Советский патент 1982 года по МПК F15C1/14 

(5) ВИХРЕВОЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к автомати ческому управлению и может быть применено в системах пневмо- и гидроавтоматики. Известны вихревые клапаны, имеющие два радиальных канала питания, два тангенциальных канала управления центральный канал выхода и вихревую камеру 11. В силу релейности характеристики такие вихревые клапаны не могут быть использованы в качестве регулирующего органа для бесступенчатого регулирования расхода. Наиболее близким к предлагаемому , является вихревой элемент 2,содержащи вихревую камеру,центральный канал выхода, два тангенциальных канала управления и два радиальных канала питания, у которых стенки, расположенные напротив каналов управления, выполнены дугообразными и сопряжены со стенками вихревой камеры 2. К его недостаткам следует отнести недостаточную линейность характеристики и большую зону нечувствительности. Цель изобретения - уменьшение зоны нечувствительности по управляющему расходу и повышение линейности статической характеристики вихревого элемента. Указанная цель достигается тем, что в известном вихревом элементе, содержащем вихревую камеру, центральный канал выхода, два тангенциальных канала управления и два радиальных канала питания, у которых стенки, расположенные напротив каналов управления, . выполнены дугообразными и сопряжены со стенками вихревой камеры, оси каналов питания смещены относительно диаметральной оси вихревой камеры в сторону каналов управления на величину 0,.S радиуса канала выхода. Величина радиуса дуги каждого канала питания составляет 2-3 радиуса канала выхода, а общая площадь проходных сечений каналов питания составляет 2, от площади канала выхода. Смещение осей каналов питания относительно оси вихревой камеры приводит к появлению в центральной части вихревой камеры вихря, противоположно направленного внешнему вихревому движению рабочего тела, вызванного явлением прилипания потока к стенке канала питания. При подаче рабочего тела в каналы управления интенсивность внешнего вихревого течения начинает возрастать и, как следствие, возрастает сопротивление вихревой камеры, следовательно, начинает уменьшаться расход на выходе вихревого элемента. Интенсивность иентоального вихоя также уменьшается и при определенном расходе управления движение в вихревой камере становится однонаправленным. На фиг,1 изображен вихревой элемент, общий вид; на фиг,2 - статические характеристики прототипа и предлагаемого вихревого элемента в относительных координатах S dn расход на выходе вихревого элемента; расход в канале- питания вихревого элемента при ну левом расходе в канале уп равления вихревого элемен та; Qxj - расход в канале управлени вихревого клапана. Перепад давлений между каналами питания и выхода поддерживается постояннымВихревой элемент состоит из верх ней платы ,1, к которой присоединены магистрали 2 и 3 подвода питания ви ревого элемента и магистрали и 5 подвода управления вихревым элемент основной платы 6, в которой вырезан профиль проточной части вихревого элемента, и нижней платы 7, в которой выполнен центральный канал выхода в виде центрального отверстия Вихревой элемент состоит из двух радиальных каналов 10 питания 2,7-3,2,дву общей площадью тангенциальных каналов управления 1 и 12 общей площадью Р) р 0,27-0 и вихревой камеры 1J радиусом R З.Э-, где РГ, - общая площадь проходного сечения каналов питания; Fj - площадь проходного сечения канала выхода; - общая площадь проходного сечения каналов управления; R к. - радиус вихревой камеры; радиус канала выхода, Высота основной платы 6 и,следовательно, вихревого элемента Ь 1,9-2,1, Ось канала 9 питания смещена в сторону канала 11 управления относительно диаметральной оси вихревой камеры 13 на величину . « 0,350,, а ось канала 10 питания смещена на такую же величину относительно диаметральной оси вихревой камеры 13 в сторону канала 12 управления,. С противоположных сторон от прилегающих каналов управления боковые стенки каналов питания сопряжены с боковыми стенками вихревой камеры 13, радиусом подаче рабочего тела из магистралей питания 2 и 3 вихревого элемента в каналы 9 и 10 питания внутри вихревой камеры 13 устанавливается сложное вихревое течение, характеризующееся периферийным вихревым движением, которое обусловлено эффектом прилипания струи к скругленной стенке канала питания и противоположно направленным центральным вихрем, имеющим место из-, за смещения осей каналов питания относительно оси вихревой камеры. При отсутствии расхода через каналы 11 и управления вихревого элемента вихревая камера 13 имеет минимальное сопротивление, обусловленное вихревым движением рабочего тела малой интенсивности. При подаче в каналы 11и 12 управления вихревого элемента рабочего тела внутри вихревой камеры происходит перераспределение потоков, т,е, интенсивность внутреннего вихря падает и при определенной величине управляющего расхода в вихревой камере 13 устанавливается однонаправленное вихревое течение, интенсивность которого возрастает с увеличением расхода управления. Сочетание .скругления боковых стенок каналов 9 и 10 питания радиусом RCK. со смещением осей этих каналов на величину сГ относительно оси вихревой камеры 13 приводит к тому, что при подаче рабочего тела в каналы 11 и 12управления сопротивление вихревой камеры начинает возрастать практически сразу, без, заметной зоны нечувствительности. Как следствие, расход на выходе вихревого элемента начинае падать сразу с началом подачи расхода управления (фиг.2).

В результате смещения осей радиальных каналов питания в сторону прилегающих каналов управления на величинуd r р- 0,,, увеличения радиусов дуг, сопрягающих боковые стенки каналов питания, противоположные прилегающим каналам управления, с боковыми стенками вихревой камеры до величины Rc)c. уменьшения общей площади проходных сечений каналов питания до величины ,7-3,2 удается существенно уменьшить зону нечувствительности по управляющему расходу; регулировоч- , ная характер1остика вихревого эяемента становится близкой к линейной во всем диапазоне управляющих расходов.

Экономический эффект от внедрения изобретения заключается в существенном повышении точности пневматических и гидравлических управляющих устройств.

Формула изобретения

выхода, два тангенциальных канала управления и два радиальных канала питания, у которых стенки, расположенные напротив каналов управле- ния, выполнены дугообразными и сопряжены со стенками вихревой камеры отличающийся тем, что, с целью повышения линейности и уменьшения зоны нечувствительности элемента, оси каналов питания смещены относительно диаметральной оси вихревой камеры в сторону каналов управления на величину О, 35 О, радиуса канала выхода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

77

Сраг.1