Способ изменения расхода на участке напорного трубопровода с уменьшенным сечением в дроссельном электрогидравлическом преобразователе Советский патент 1982 года по МПК F15C1/04 

Изобретение предназначено для использования его в целях управления электрогидравлических систем автоматики и в гидронике. Известны способы электромеханогидравлического изменения расхода рабочей жидкости на участке напорного трубопровода в дроссельном электрогидравлическом преобразователе, согласно которым электрический сигнал преобразуется сначала в механическое перемещение, которое затем преобразуется в гидравлический сигнал 1J. Недостатком такого способа измене ния расхода в дроссельном злектрогид равлическом преобразователе является низкие показатели надежности, точное ти и быстродействия электрогидравлических преобразователей, реализующих известный способ, вследствие использования подвижных механических и электромеханических элементов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является спо соб изменения расхода рабочей жидкое ти на участке нгшорного трубопровода с уменьшенным сечением в дроссельном электрогидравлическом преобразователе путем изменения напряженности электрического поля на входе и формирования продольного резко неоднородного электрического поля, согласно которому электрический сигнаш непос едственно преобразуют в гидравлический без использования при этом подвижных механических и электромеханических элементов 2. Недостатком данного способа является то, что знак гидравлического сопротивления в преобразователе не изменяется при изменении входного напряжения, что ограничивает область его применения. Цель изобретения - расширение области применения путем изменения знака гидравлического сопротивления в преобразователе. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изменения расхода на участке напорного трубопровода с уменьшенным сечением в дроссельном злектрогидравлическом преобразователе путем изменения напряженности электрического поля на входе участка и формирования продольного резко неоднородного электрического поля давление на входе участка напорного трубопровода поддерживают постоянным. При этом изменение напряженности be3конеоднородного электрического 1юля осуществляется или на входе или на выходе участка напорного трубопровода с уменьшенным сечением Резко неоднородное электрическое поле Б электрогидравлическом преобразо вателе создается, как правило, между электродами типа трубка. Данный способ можно реализовать различными схемными решениями в зави симости от выбранного диапазона изМенения входного напряжения на электродах электрогидравлического преобразователя, направления течения потока рабочей жидкости относительно игольчатого электрода, а также от места ВБЮода выходного гидравлического сигнала с участка напорного тру бопровода. На фиг, 1-3представлена принципиальная схема дроссельного электрогидравлического преобразователя, реализующего предлагаемый способ. В принципиальной схеме (фиг. 1) с целью изменения знака гидравлического сопротивления в преобразователе поддерживая постоянным давление на входе участка напорного трубопровода с уменьшенным сечением, создают резко неоднородное электрическое поле на входе рассматриваемого участ ка изменением входного напряжения от йуля до напряжения, соответствующего возникновению в жидкости разряд типа коронного и от данного значения напряжения до напряжения, меньшего напряжения искрового пробоя. Предлагаемый способ в данной схеме реализуется с помощью устройс-тва 1 (фиг. 1), стабилизирующего давлени на входе; дроссельного электрогидравлического преобразующего устройст ва 2, источника 3 высокого напряжения, дросселирующего устройства 4. Рабочая диэлектрическая жидкость, нагнетаемая насосом, через устройство 1 стабилизации давления подается на вход дроссельного электрогидравлического преобразующего устройст ва 2, состоящего из соосно смонтированных иглы-электрода 5, втулкиэлектрода 6 и участка 7 длиной 5 мм, расположеннЕлх послеовательно в корпу се напорного трубопровода 8, выполненного из диэлектрика. Под действием напряжения, подаваемого от источника 3 высокого напряжения на электроды 5 и б в межэлектродном промежутке игла-втулка в рабочей жидкости возникает продольно резко неоднородное электрическое пол При напряжениях 10-15 кВ, по даваемых на электроды преобразователЯг на объем рабочей диэлектрической жидкости действует поляризационная составляющая сила, направленная в ст рону областей с большей напряженностью электрического, поля, т.е. к игольчатому электроду. В результате происходит торможение потока рабочей жидкости, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления преобразователя и, следовательно, к уменьшению выходного давления на участке 7 напорного трубопровода. При значениях входного напряжения U U на игольчатом электроде в жидкости возникает разряд типа коронного, приводящий к образованию направленного от иглы к втулке потока униполярных ионов жидкости знака потенциала игольчато-о электрода. На объем протека-, ющей между электродами жидкости начинает действовать кул-оновская составляющая сила, направленная от иглы к втулке. При этом происходит смена знака гидравлического сопротивления так, что зависимость входного давления от напряжения Р|5у,|х(и) проходит через минимум при U также менйет знак. Значение кулоновской составляющей объемной силы становится преобладающим. Направленный поток униполярных ионов жидкости движется по направлению движения самой жидкости и, таким образом, ускоряет поток, приводя к уменьшению гидравлического .сопротивления преобразователя и, следовательно, к увеличению выходного давления на участке 7 напорного трубопровода перед дросселирующим устройством 4. В случае относительно длинного участка 7 напорного трубопровода порядка 15-20 мм предлагаемый способ изменения расхода на участке напорного трубопровода с уменьшенным сечением в дроссельном электрогидравлическом преобразователе реализуется по схеме, представленной на фиг. 2. Здесь с целью изменения знака гидравлического сопротивления в преобразователе, поддерживая постоянным давлением на входе участка напорного трубопровода с уменьшенным сечением, изменяя напряженность резко неоднородного продольного электрического поля на входе участка напорного трубопровода с уменьшенным сечением, снимают выходной гидравлический сигн с участка 7 напорного трубопровода, в пределах которого происходит образование отрывных и вихревых течений и который включен последовательно с участком напорного трубопровода с уменьшенным сечением. Предлагаемый способ в данной схеме реализуется с помощью устройства 1 фиг. 2), стабилизирующего давление на входе, дроссельного электрогидравлического преобразующего устройства 2, на электроды которого подается электрический сигнал от источника 3 высоких напряжений и дросселирующего устройства 4. Рабочая диэлектрическая жидкость, нагнетаемая насосом, через устройство 1 стабилизации давления подается на вход дроссельного электрогидра лического преобразукядего устройства 2, состоящего из соосно смонтированных иглы-электрода 5, втулки-электрода 6 и участка 7 длиной 15-20 мм, расположенных последовательно в корпусе напорного трубопровода 8, выполненного из диэлектрика. На выходе втулки-электрода 5 в отсутствии на ее входе электрического сигнала образуются отрывные течения. Области этих течений являются областями пониженных давлений. Поэтому разность значения РЕ,ь)у1 в этих областях изначения давления Pg(,/x2 вне этих областей далее по направлению течения жидкости в трубопроводе является величиной отрицательной. При создании продольного резко неоднородного элек трического поля на входе втулки элек трода 6 на ее выходе происходит образование вихревых течений, направле ние вращения которых противоположно направлению вращения отрывных течений без электрического поля на входе В результате взаимодействия двух про тивоположно направленных и, следовательно, взаимно устраняющих друг дру га вихрей происходит выравнивание поля скоростей потока жидкости на вы ходе втулки, изменение знака гидравлического сопротивления рассматриваемого участка и, следовательно, изменение знака разности давлений 2, показывающей теперь потерю по тока жидкости на участке 7, Разность давлений становится положительной при значениях напряжения на электродах порядка 2-4 кВ. В результате про исходит изменение рархода на рассмат риваемом участке с уменьшенным сечением в дроссельном электрогидравличе ком преобразователе. Способ изменения расхода на участ ке напорного трубопровода с умены:1ен ным сечением можно реализовать и с домощью принципиальной схемы дроссел ного электрогидравлического преобразователя, представленной на фиг. 3. Здесь с целью изменения знака гидрав лического сопротивления в преобразователе, поддерживая постоянным давлением на входе участка напорного трубопровода с уменьшенным сечением втулки,являгацейся общим электродом как согласно, так и встречно включенных дроссельных электрогидравличе ких преобразователей, выходной гидра лический сигнал снимают со входа дросселя, подключенного последовательно между выходом преобразователя типа игла - втулка - игла и сли вом. Предлагаемый способ в данной схеме (фиг. 3): реализуется с помощью устройства 1, стабилизирующим давление на входе, дроссельного электрогидравлического преобразующего устройства 2, источника 3 высокого напряжения, дросселя 4 и переключающего устройства 9. Рабочая диэлектрическая жидкость, нагнетаемая насосом, через устройство 1 стабилизации давления подается на вход дроссельного электрогидравлического преобразователя 2, -состоящего из участка напорного трубопровода с уменьшенным сечением - втулкиэлектрода 6 и двух соосно расположенных с ней игл-электродов 5 и 7, смонтированных на уч-астке напорного трубопровода 8, выполненного из диэлектрика. Под действием напряжения, подаваемого от источника 3 высокого напряжения на одну из игл 5 или 7, в межэлектродном промежутке возникает продольное резко неоднородное электрическое поле. Напряжение в этом случае изменяется в диапазоне от 15 кВ и выше до напряжения искрового пробоя. При таких значениях напряжения, как, было показано выше, в межэлектродном промежутке типа игла - втулка в жидкости возникает направленнь1й поток униполярных ионов от иглы к втулке. При подаче напряжения на иглу 5 и втулку б продольное резко неоднородное поле образуется на входе участка напорного трубопровода с уменьшенным сечением. Возникающий при этом униполярный поток иоков движется по направлению гидродинамического потока жидкости и, таким образом, ускоряет его, приводя к уменьшению гидравлического сопротивления в преобразователе и, следовательно, к увеличению выходного гидравлического сигнала. При переключении напряжения на иглу 7 и втулку б резко неоднородное поле возникает на выходе участка напорного трубопровода с уменьшенным сечением. В этом случае образующийся поток униполярных ионов движется против гидродинамического потока жидкости, препятствуя ее движению и приводя к смене знака гидравлического сопротивления в преобразователе - его увеличению. При Ьтом происходит уменьшение величины выходного гидравлического сигнала. Технико-экономические преимущества предлагаемого способа заключаются в возможности расширения области применения дроссельных электрических преобразователей, реализующих данный способ. Ориентировочно проведенный расчет экономической эффективности при внедрении предлагаемого изобретения дает срок окупаемости порядка одного года.

Формула изобретения

Способ изменения расхода на участке напорного трубопровода с уменьшенным сечением в дроссельном электрогидравлическом преобразователе путем изменения напряженности электрического поля на входе участка и формирования продольного резко неоднородного электрического поля, о т л и чающийся тем, что, с целью расширения области применения путем

изменения знака гидравлического сопротивления в преобразователе, давление на входе участка напорного трубопровода поддерживают постоянным. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 330264, кл. F 15 С 3/02, 1970.

2.Денисов А.А. и Нагорный B.C. Пневматические и гидравлические устройства автоматики. 1978, с. 170-172 (прототип).

;:. Л.----;« « j ЛГ М, iMK jr fia.i I. . г. Ч ю:Ь-мнасоеа

9ut. 9. /. ..-.,jf Tfi:i. лямоеосв