Устройство для регулирования расхода жидкости

 

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. «

С0103 COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 05 D 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4249023/24-24 (22) 25.05.87 (46) 23. 11.88. Бюл. И 43 (71) Балаковский филиал Саратовского политехнического института (72) О.В. Виштак, В.В. Власов и.А.А. Денисов (53) 621,525(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1283443, кл. F 15 С 1/04, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 783487, кл. F 15 С 1/04, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

РАСХОДА АРКОСТИ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено

„„SU„„1439540 А 1 для использования в элементах гидравлических цепей. Цель изобретения увеличение выходной гидравлической мощности н точности регулирования расхода. Устройство имеет корпус с входным 1 и выходным 9 каналами, рабочие электроды 2-4, элемент 5 трибоэлектризации, проточнук 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.

,439540

Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено для использования в элементах гидравлических цепей.

Цель изобретения — увеличение выходной гидравлической мощности и точности регулирования расхода.

На фиг. 1 приведена структурная .схема устройства на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — график зависимости тока при изменении расхода; на фиг. 5 — экспериментальная статическая характеристика устройства. 15

Устройство содержит входной канал 1, первый рабочий электрод 2, электрически изолированный от него второй рабочий электрод 3, третий рабочий электрод 4, выполненный в виде 2п металлического параллелепипеда, элемент 5 трибоэлектризации жидкости, проточную часть 6, контактный винт 7 и источник 8 управляющего напряже- ния. Выходной канал 9 предназначен 25 для отвода рабочего потока жидкости в нагрузку или сливную 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,Р Р пленным на нем элементом 5 трибоэлектризации. Первый рабочий электрод

2 соединен с одним из выходов источника 12 поляризационного напряже-<

1 ния. Второй выход источника 12 соеди- д0 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 входов которого соединен с выходом усилителя 13, а второй вход соединен с высоковольтным выводом источника 8 управляющего напряжения, другой вывод которого заземлен. 5О

Устройство работает следующим образом.

Рабочий поток жидкости подается в устройство по входному каналу 1, далее поток попадает в проточную часть 6. Проточная часть 6 образована диэлектрическими боковыми стенками 10 и 11 корпуса и рабочими электродами 2-4. При подаче поляризационного напряжения на электроды 2 и 3 создается электростатическое поле.

В результате возникновения электростатического поля диэлектрическая жидкбсть в проточной части поляризуется, так как рабочие жидкости, используемые в устройствах гидроавтоматики (например, масло "индустриальное-20",, трансформаторное масло„ дизельное топливо), 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 объема диэлектрика. Эти связанные заряды создают в диэлектрике электрическое поле, которое направлено противоположно внешнему полю, т,е. за счет поля свя,занных зарядов поляризованной 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 3, 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 проводймости и током противоположной направленности, индуцируемым поляризованнымя связанными зарядами. Зави1439540 симость тока (фиг. 4) дана при изменении расхода рабочей жидкости от 0 до 400 ° 10 и /с при U 20 кВ.

Результирующий ток протекает через резистор 14 обратной связи, создает на нем падение напряжение U пропорционально этому току, далее поток рабочей жидкости протекает между электродами 3 и 4 ° При протекании рабочей жидкости между электродами 3 и 4 даже при отсутствии внешнего управляющего напряжения происходит процссс электризации жидкости, так как нейтральная диэлектрическая жидкость приобретает потенциал одного знака за счет вырывания заряда жидкости из нити и становится заряженной. Таким образом, при протекании рабочей жидкости в проточной части за счет трибоэлектризатора 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 такой же, как и знак заряда, образующегося при трибоэлектризации в жидкости, т.е. создается условие для направленного движения ионов жидкости от трибоэлектризатора к электроду 3, Этот направленный поток ионов совершает при своем движении работу, увлекая за собой вейтральные 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 повышать величину управляющего напряжения до допробойных значений для увеличения выходной управляющей гидравлической мощности.

Экспериментальная статическая характеристика (фиг. 5) устройства получена гри следукяцих условиях: масло

"индустриальное-20", ширина проточной части 5 мм, высота проточной части

2,5 мм (между электродами 3 и 4, фиг. 3), трибоэлектризу»ощий материалвинол модульный ИВМ-4. Величина управляемой гидравлической мощности в нагрузке определяется

gN = АР„ Q — дР„„»)„, где Р„ — пер епад давления на гидравлической нагрузке при

10 отсутствии управляющего напряжения, U> = 0; д Р„„- перепад давпейия на гидравлической нагрузке при

U„ W nÄ

15 0 — расход через проточную о часть при U<» = 0; — расход через проточную

У часть при U> Ф О.

Таким образом, при изменении на20 пряжения U можно изменять напряженУ ность электрического поля между электродами 3 и 4 и, в конечном итоге, изменять гидравлическое сопротивление межэлектродного промежутка и регули25 ровать мощность потока в проточной части, Стабилизация рабочего потока жидкости в проточной части 6, т.е. увеличение точности регулирования рас30 хода диэлектрической жидкости осуществляется следующим образом.

Допустим, что U> = U>< = const u задает режим в проточной части, соответствующий расходу Я». В таком

35 состоянии проходное сечение проточной части между электродами 3 и 4, определяемое деформацией нитей трибоэлектризатора, составляет S» . При изменении расхода, например, прп уменьше40 нии расхода рабочей жидкости по любой причине (например, при изменении давления за счет изменения температуры), уменьшается поляризационный ток, протекающий через электроды 2

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

Это увеличение напряжения U после усиления усилителя 13 на отрицательщ ном входе сумматора 15 дает большую величину напряжения, поэтому напряжение U1 U — U уменьшается при

U U const. При этом нити три8 5» боэлектризатора деформируются меньgr ше в силу описанного механизма действия электростатических сил, и проходное сечение в проточной части меж . ду электродами 3 и 4 становится S причем S< ) Я». В результате такого

1439540 уменьшения гидравлического сопротивления проточной части расход увеличивается и устанавливается на прежнем уровне, который определяется U . Таким образом, напряжение U> ÿâëÿåòcÿ 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 соединен с общей шиной, а другой вывод — с первым входом сумматора второй вход которого соединен

У через усилитель с первым выводом резистора обратной связи, второй вывод которого соединен с общей шиной, о т- л и ч а ю щ е е с я 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

10 расположен на одной стороне корпуса, а электрически изолированный от него второй рабочий электрод расположен на этой же стороне корпуса и противоположной, третий рабочий электрод рас15 положен внутри корпуса и снабжен элементом трибоэлектризации, причем первый рабочий электрод соединен с одним выводом источника поляризационного напряжения, второй вывод ко20 торого соединен с входом усилителя и первым выводом резистора обратной связи, второй рабочий электрод сое.динен с общей шиной, а третий внутренний рабочий электрод соединен с 5 выходом сумматора.

1439540

Х р Ю,4

ФМ н /с фкцб

Составитель В. Прямицын

:Редактор О. Врковецкая Техред N.Õîäàíè÷ КорректоР В. Романенко

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Р@ушская наб., д. 4/5

Заказ 6075/46

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. rIpoeKTHGH 4