Устройство для управления потоком жидкости

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОМ ЖИДКОСТИ, имеющее корпус с входным каналом, соединенным с выходом источника жидкости через средство для переключения потока жидкости, сливной канал, соединенный с резер- , вуаром, первый :и второй выходш 1е каналы, соединенные соответственно , с первой и второй камерами сервопривода, нагрузочный канал и канал давления, соединенные соответственно с первой и второй управляющими полостями средства для переключения потока жидкости, при этом корпус выпол- . нен с первым .и вторым регулирующими клапанами, с образованной первым регулирующим клапаном и корпусом нагрузочной камерой, постоянно сообщающейся с нагрузочным каналом, с расходомером в первом выходном канале , соединенным с первь регулирующим клапаном, причем корпус с регулирующими клапанами имеет первое и второе переменные сопротивления, расположенные в канале, соединякяцем входной канал с первым каналом рас- . ходомера, третье и четвертое переменные сопротивления, последовательно , расположенные в канале, соединяющем второй канал расходомера с первым выходным каналом, пятое переменное сопротивление, расположенное в канале , соединяющем второй выходной канал со сливным каналом, о т л и ч а ющ в е с я тем, что, с целью распгирения области применения устройства, оно содержит канал, соединяющий входной канал с нагрузочным каналом, шестое и седьмое переменные сопротивления , расположенные параллельно в каналах, соединяющих на/рузочный канал с -каналом между .входньм каналом и первым каналом расходомера в точке, лежащей ниже первого переменного СО сопротивления по потоку, а переменные сопротивления образованы профилированными элементами корпуса и регулирующих клапанов, S /f , 2. Устройство по п. 1, о т л и:Ч а ю щ е е С я тем, что имеет восьмое переменное сопротивление, обраО ) зованное профилированными элементами корпуса и регулирующих клапанов и Од . установленное в канале, соединяющем О) нагрузочный канал со сливным каналом. сь со 3.Устройство по п. 1, о т л ичаю щ е е с я тем, что оно имеет постоянное сопротивление, установленное в канале, соединяющем входной и нагрузочный каналы. 4.Устройство по п. 1 , о т л ичающееся тем, что каналы, включающие шестое и седьмое переменные сопротивления, соединяют нагрузочный канал с каналом между первым и вторым переменными сопротивлениями . ..

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) F 15 В 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н IlATEHTY 4« «Ф

l и ю

4Ь

©Ъ

Ch (;Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2720747/24-24 (22) 05.02.79 (31) 875714 (32) 06.02.78, . (33) США (46) 07.07.85. Бюл. 9 25 (72). Оливер Венделл Джонсон (США) (71) Итон Корпорейшн (США) (53) 621.540(088.8) (5Ü) 1. Патент США В 3971216, кл. Р 15 В 11/16, опублик. 1975.

2 . Патент США У 4043419, кл. 180/132, опублик. 1977 (прототип)-. (54)(57) 1..УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПОТОКОМ ЖИДКОСТИ, имеющее корпус с входным каналом, соединенным с выхо дом источника жидкости через средство для переключения потока жидкости, сливной канал, соединенный с резервуаром, первый:и второй выходные каналы, соединенные соответственно с первой и второй камерами сервопри-. вода, нагрузочный канал и канал давления, соединенные соответственно с первой и второй управляющими полостями средства для переключения пото- . ка жидкости, при этом корпус выпол- . нен с первым .и вторым регулирующими клапанами, с образованной первым регулирующим клапаном и корпусом нагрузочной камерой, постоянно сообщающейся с нагрузочным каналом, с расходомером в первом выходном канале, соединенным с первым регулирующим клапаном, причем корпус с регулирующими клапанами имеет первое и второе переменные сопротивления, расположенные в канале, соединяющем входной канал с первым каналом расходомера, третье и четвертое перемен.,$0„„1166 А ные сопротивления, последовательно

I расположенные в канале, соединяющем второй канал расходомера с первым выходным каналом, пятое переменное сопротивление, расположенное в канале, соединяющем второй выходной канал со сливным каналом, о т л и ч а ющ а е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, оно содержит канал, соединяющий входной канал с нагрузочным каналом, шестое и седьмое переменные сопротивления, расположенные параллельно в каналах, соединяющих нагрузочный канал с .каналом между .входным каналом и первым каналом расходомера в точке, лежащей ниже первого переменного сопротивления по потоку, а переменные сопротивления образованы профилированными элементами корпуса и регулирующих клапанов.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что имеет восьмое переменное сопротивление, образованное профилированными элементами корпуса и регулирующих клапанов и установленное в канале, соединяющем нагрузочный канал со сливным каналом, 3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, .что оно имеет постоянное сопротивление, установленное в канале, соединяющем входной и нагрузочный каналы.

4. Устройство по п. 1,.о т л и- ч а ю щ е е с я тем, что каналы, включающие шестое и седьмое переменные сопротивления, соединяют нагрузочный канал с каналом между первым и вторым переменными сопротивлениями.

1 11666

Изобретение относится к автомати ческому управлению сервомеханизмами

Известно устройство для управления потоком жидкости, содержащее управляющие клапанные элементы и ге- 5 нератор сигнала давления и .

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является гидравлическая управляющая система, содержащая чувствительный к нагруз- 10 ке управляющий клапан основного потока, управляюпрМ потоком от насоса -к регулирующему блоку управления и к вспомогательному устройству (21;

S5

Недостатком известных устройств является то, что их нельзя использовать в автоматических регуляторах, например в регулирующих блоках управления автомобильной регулирующей 20 системы управления с гидравлическими связями. .Цель изобретения — расширение области применения устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для управления пото- . ком жидкости, имеющее корпус с входным каналом, соединенным с выходом источника жидкости через средство для переключения потока жидкости, 30 сливной канал, соединенный с резервуаром, первый и второй выходные каналы, соединенные соответственно .с первой и второй камерами сервопривода, иагрузочный канал и канал давления, соединенные соответственно

- с первой и второй управляющими полос-, тями средства для переключения потока жидкости, при этом корпус выполнен с первым и вторым регулирующими Ю клапанами, с образованной первым регулирующим клапаном и корпусом нагрузочной камерой, постоянно сообщающейся с нагрузочным каналом, с расходомером в первом выходном кана- 45 ле, соединенным с первым регулирующим клапаном, причем корпус с регулирующими клапанами имеет первое и второе переменные сопротивления, расположенные в канале, соединяющем 9) входной канал с первым каналом расходойерв, третье и четвертое перемен; ные сопротивления, последовательно расположенные в канале, соединяющем второй канал расходомера с первым 55 выходным каналом, пятое переменное сопротивление, расположенное в канале, соединяющем второй выкодной канал со сливным каналом, содержит канал, соединяющий входной канал с нагрузочным каналом, шестое и седьмое переменные сопротивления, распо-. ложенные параллельно в каналах, соединяющих нагрузочный канал с каналом между входным каналом и первым каналом расхрдомера в точке, лежащей ниже первого переменного сопротивления по потоку, а переменные сопротивления образованы профилированными элементами корпуса и регулирующих кла-. панов, Кроме того устройство имеет восьмое переменное сопротивление, образованное профилированными элементами корпуса и регулирующих клапанов и установленное в канале, соединяющем нагрузочный канал со сливным каналом.

При этом устройство имеет постоянное сопротивление, установленное в канале, соединяющем входной и нагрузочный каналы.

Причем каналы, включающие шестое и седьмое переменные сопротивления, соединяют нагрузочный канал с каналом между первым и вторым переменными сопротивлениями.

На фиг. 1 представлена схема устройства .для управления IIoTDKoM жидкости; на фиг. 2 — предлагаемое устройство,разрез,"на фиг. 3 — сечение А-Ана фиг. 2; на фиг. 4 — второй регулирующий клапан, вид сверху; на фиг. 5— первый регулирующий клапан, вид сверху; на фиг. 6 — схема клапанной системы, на фиг. 7 — клапанная система, поперечное сечение1 на фиг.8— то же в нейтральном положении, на фиг. 9 — то же, в нормальном положении на фиг. 10 — то же, при макси- мальном отклонении на фиг. 11 часть клапанной системы, соответствующая положению максимального отклонения, поперечное сечение; на фиг. 12 — график площади отверстия в зависимости от отклонения клапана для переменных отверстий.

Устройство для управления потоком жидкости содержит корпус 1 с входным каналом 2, соединенным с выходом источника 3 жидкости через средство 4 для переключения потока жидкости, сливной канал 5, соединенный с резервуаром 6, первый 7 и второй 8 выходные каналы, соединенные соответственно с первой 9 и второй 10 каме1166669 рами сервопривода 11, нагрузочный канал 12 и канал 13 давления, соединенные соответственно с первой:14 и второй; 15 управляющими полостями средства 4 для переключения потока жидкости, при этом корпус 1 имеет первый 16 и второй 17 регулирующие клапаны, нагрузочную камеру 18, образованную первым регулирующим клапаном 16 и корпусом 1, расходо- 1р мер 19, установленный в первом выходном канале 7 и соединенный с пер-! ,вым регулирующим клапаном 16, Корпус 1 с регулирующими клапанами 16 и 17 включает первое 20 и 15 второе 21 переменные сопротивления, расположенные в канале 22, соединяющем входной канал 2 с первым каналом 23 расходомера 19, третье 24 и четвертое 25 переменные сопротивле- 20 ния, последовательно расположенные в канале 26, соединяющем второй канал 27 расходомера 19 с первым выходным каналом 7, пятое переменное сопротивление 28, расположенное,в 25 канале 29, соединяющем второй выходной канал 8 со сливным каналом 5, канал 30, соединяющий входной канал 2 с нагрузочным каналом 12, шестое 31 и седьмое 32 переменные сопротивления, расположенные па.раллельно в каналах 33 и 34, соединяющих нагрузочный канал 12 с каналом между входным каналом 2 и первым каналом 23 расходомера 19.

Кроме того, устройство содержит ,восьмое переменное сопротивление 35,,установленное в канале 36, соеди няющем нагрузочный канал 12 со сливным каналом 5, постоянное сопротив- 40 ление 37, установленное в канале 38, соединяющем входной канал 2 и нагрузочный канал 12.

К корпусу 1 (фиг, 2) присоединен расходомер 19 с наконечником 39. 45

Расходомер 19 включает роторную приводную установку, содержащую снаб-. женную изнутри зубцами деталь 40, фиксируемую к корпусу 1 и наконечнику 39 болтами 41, и деталь 42, снаб- 50 женную снаружи зубцами и эксцентрично расположенную. внутри детали 40 с обеспечением орбитального и вращательного относительного движения.

Зубчатое зацепление деталей 40 и

42 образует множество увеличивающихся и уменьшающихся в объеме камер (не показаны), В отверстии 43 корпуса 1 установ: лены первый .16 и второй 17 регулирующие клапаны, установленные с возможностью относительного вращения.

Второй .регулирующий клапан 17 имеет шлицевую часть 44 для связи с валом (не показан). Первый регулирующий клапан 16 подсоединен к второму регулирующему клапану 17 при помощи приводного вала 45, снабженного на первом конце набором шлицев 46, находящихся в зацеплении с набором прямых внутренних шлицев 47, образованных внутри детали 42. На втором конце приводного вала 45 расположена раздваивающаяся часть 48, через которую проходит поперечная приводная шпилька 49, проходящая через отверстия во втором регулирующем клапане 17 и связанная с первым регулирующим клапаном 16. Под прямым углом к приводной шпильке 49 расположены листовые пружины 50, приводящие первый и второй регулирующие клапаны к нейтральному положению один относительно другого.

В корпусе 1 выполнена кольцевая канавка 51, связанная с множеством отверстий 52 первого регулирующего клапана 16. Второй регулирующий кла-. пан 17 ограничивает кольцевую канавку 53, справа от которой находится множество отверстий 54, между каждой соседней парой отверстий 54 находится осевая канавка 55, связанная с канавкой 56., а слева — отверстия 57 и 58. На первом регулирующем клапане 16 выполнены измерительные отверстия 59, а в корпусе — каналы 60 и измерительные отверстия 61. На вто:ром регулирующем клапане 17 выполнены кольцевые канавки 62 и отверстия 63, .на первом — отверстия 64-66, а в корпусе — кольцевые канавки 67-69. На втором регулирующем клапане 17 выпол нены отверстия 70 и 71, четыре радиальных отверстия 72, зенковки 73 и 74 разных размеров, а на первом регулирующем клапане 16 выполнены отверстия 75. Первый регулирующий клапан 16 с корпусом образует канавку 76, соединенную через отверстие 77 с входным каналом 2.

Устройство для управления потоком жидкости работает следующим образом.

Жидкость от источника 3 жидкости через средство 4 для переключения потока жидкости поступает во входной

1166669 канал 2 корпуса 1 и далее через канал 22 с первым 20 и вторым 21 переI менными сопротивлениями и первын нал 23 в расходомер 19, из которого жидкость выходит через второй ка- S нал 27 с третьим 24 и четвертым 25 переменными сопротивлениями, установленными в канале 26, и поступает через первый выходной канал 7 к первой камере 9 сервопривода 11. От

10 второй камеры 10 сервопривода 11 жидкость через второй выходной канал 8 проходит через пятое переменное сопротивление 28, расположенное в канале 29, и через сливной канал 5 пос- 1S тупает к резервуару 6, При вращении второго регулирующего органа 17 .(по часовой стрелке) каждое из осевых отверстий 54 соединяется с одним из отверстий 52 перво- 20 го регулирующего органа 16, образуя ,,первое переменное сопротивление 20.

Далее жидкость проходит через кольцевую канавку 53 и отверстия 57, каждое из которых соединено с па- 25 рой измерительных отверстий 58, что образует второе переменное сопротивление 21. Из измерительных отверстий 59 жидкость поступает в увеличивающиеся в объеме камеры расхо- Зр домера 19 через каналы 60. Жидкость возвращается из уменьшающихся в объеме камер расходомера 19 и течет через чередующиеся каналы 60 к измерительным отверстием,61, каждая па- ® ра которых соединена с отверстием 58, с образованием третьего переменного .- сопротивления 24, Далее жидкость поступает в кольцевую канавку 62 и отверстия 63, которые с отверстия- 4р ми 64 образуют четвертое переменное .сопротивление 25. Из отверстий 64 жидкость поступает в кольцевую каФ навку 67, соединенную с первым выходным каналом 7. Жидкость из второго выходного канала 8 поступает в коль- цевую канавку 68 и далее через отверстия 65 и 70, образующие пятое переменное сопротивление 28, поступает во внутреннюю полость второго Ю регулирующего клапана 17, а затем через отверстия 71 и 66 и кольцевую канавку 69 в сливной канал 5.

Небольшой объем жидкости поступает через входное бтверстие 2 кор- 55 пуса 1 и отверстие 77 в канавку 76 и далее к нагрузочному каналу 12 и к средству 4 для переключения потока жидкости 4. Из канавки 76 через. отверстия 75 и 72, образующие Boch мое переменное сопротивление, жидкость поступает во внутреннюю полость второго регулирующего клапана 17 и затем к сливному каналу 5.

Максимальная площадь открытия восьмого переменного сопротивления обеспечивается при нейтральном положении первого и второго регулирующих клапанов, а при смещении их уменьшается (фиг. 12). При смещении одни отверстия 75 совмещаются с зенконками 74 меньшего размера, образуя шестое переменное сопротивление, а другие отверстия 75 совмещаются с зенковками 73 большего размера, образуя седьмое переменное сопротивление.

При отклоненйи клапанной системы от нейтрального положения до о угла 4 вся жидкость, проходящая через отверстия 77, течет через восьмое переменное сопротивление, при о отклонении от 4 до 5 часть жидкости прбходит через восьмое переменное сопротивление, а остальная через шестое и седьмое переменные сопротивления, соединяясь с основным потоком жидкости. При отклонении о свыше 5 практически вся жидкость течет через шестое и седьмое переменные сопротивления.

Площадь потока через восьмое переменное сопротивление составляет четыре площади отверстия 75, в то время как каждое из отверстий шестого и седьмого переменных сопротивлений равно одному из отверстия 75, что приводит к отношению площадей потока1 (нейтральное: рабочее) 2:1.

Площадь потока шестого и седьмого переменных сопротивлений продолжает увеличиваться от точки, в которой они начали открываться (около с о

4 отклонения клапана) до 7, где площадь потока отверстий достигает максимума (фиг. 12) . На фиг, 9 показано положение, при котором отверстие 75 полностью совмещено с зенковкой 74, а диаметрально противоположное отверстие 75 совмещено при этом с зенковкой 73.

Когда отклонение регулирующего клапана нарастает далее, площадь потока шестого и седьмого переменных сопротивлений сохраняется на своем максимуме до тех пор, пока ном положении.

7 11666 отклонение клапана не достигнет 12

Р

В данной точке, если второй регули-. рующий клапан 17 перемещается несколько по часовой стрелке от положения, изображенного на фиг. 9, 5 связь между отверстием 75 и зенковкой 74 перестает быть полной и площадь потока отверстия 33 начинает. уменьшаться. Однако (в то же самое время) связь между диаметрально 1О противоположным радиальным отверстием 75 и большей зенковкой 73 все еще остается полной, и площадь потока отверстия 34 сохраняется на максимуме. Если отклонение клапана 15 увеличивается далее, регулирующие клапаны 16 и 17 достигают относительного положения (фиг. 10), когда о отклонение достигает 15 . В данной точке .отверстие 75 и зенковка 74 20 полностью выведены из связи и площадь отверстия 33 становится равной нулю. Однако противоположное отверстие 75 находится еще в полной свя-. зи с зенковкой 73, и площадь отверс- 25 тия 34 сохраняется на своем максимуме.

Вследствие того, что жидкость высокого давления постоянно стравливается через канавку 76 и отверс- ЗО тие 77, давление жидкости в нагрузочном канале 12 непосредственно свя/ зано с площадью отверстий, позволяющих жидкости проходить либо к резервуару, либо к основному пути потока.

Для отклонения клапана в 0 опоро . ное давление должно быть равно минимуму. Когда отклонение клапана увеличивается, разностное.рабочее давление быстро растет до тех пор, по69 8 ка при отклонении клапана около

3-4 разностное давление находится на обычном рабочем уровне. В зависимости от относительной синхронизации (уменьшение переменного отверстия 35 и увеличение переменных отверстий 33 и 34) разностное давление может выравниваться на рабочем о уровне для отклонений от 3 до 4

Когда отклонение клапана увеличивается с 12 до 15О, совокупная площадь отверстия уменьшается до тех пор, пока не достигает минимума, и после этого, если отклонение клапана продолжает увеличиваться к максимуму, площадь отверстия остается практически постоянной. В результао те для отклонения клапана свыше 12 разностное давление начинает расти до тех пор, пока не достигает максимального уровня при отклонениях о клапана в 15 и более.

Таким образом, в изобретении отношение между разностным рабочим давлением и отклонением клапана обеспечивается .посредством модификации размеров и скоростей изменения раз- . меров различных переменных отверстий, связывающих нагрузочную камеру и возвратное отверстие или основной путь потока °

Изобретение позволяет существенно увеличить максимальную скорость потока без увеличения размеров отверстий, составляющих основной путь потока, и без создания большого разностного давления при небольших отклонениях клапана, которое приводит к большим потерям энергии в нейтральФие. 1

11бб669

7б

1166669

1166669

@us. l2

Составитель И.Гондаксазова

Техред М.Пароцай Корректор А.Обручар

Редактор О.Бугир

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 4326/57 Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303$, Москва, Ж-3$,. Раушская наб., д. 4/$