Вихревой элемент

 

Союз Советских

Соцмапистических

Республик

О П И С А Н И Е (п)924436

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 11 07.80 (21) 2955848/18-24 с присоединением заявки .%— (23) ПриоритетОпубликовано 30.04. 82. Бюллетень № 16 (51) М. Кл.

F 15 С 1/14

1Ьаударствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК621-525 (088.8) Дата опубликования описания 30.64.82 (72) Авторы изобретения (. < - «:. 1

1

ЗЪЗ Ъ: . »» "-«Ь» h««"

В.А. Кулешов, О. Б. Сухаре в и Г. И. Уляко (7l ) Заявитель (54) 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 (1 J.

В силу релейности характеристики

1О такие вихревые клапаны не могут р быть использованы в качестве регули-. рующего органа для бесступенчатого регулирования расхода.

Наиболее близким к предлагаемому, является вихревой элемент 2, содержащий 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 (21.

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 0,35-0, 45 радиуса канала выхода..924436

Величина радиуса дуги каждого ка- нала питания составляет 2-3 радиуса канала выхода, а общая площадь проходных сечений каналов питания составляет 2, 7-3,2 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 те. чения начинает возрастать и, как следствие, возрастает сопротивление вихревой камеры, следовательно, на" чинает уменьшаться расход на выходе вихре во ro элемента. Интен си вност ь 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 — Qs. — Q =--, а=--, O.ng " Qno

30 где Q> — расход на выходе вихревого элемента; гО расход «»»t- """1»»" 35 вихревого элемента при нулевом расходе в канале управления вихревого элемента; расход в канале управления вихревого клапана.

Перепад давлений между каналами питания и выхода поддерживается постоянным..

Вихревой элемент состоит из верхней платы 1, к которой присоединены магистрали 2 и 3 подвода питания вихревого элемента и магистрали 4 и 5 подвода управления вихревым элементом основной платы б, в которой вырезан профиль проточной части вихревого элемента, и нижней платы 7, в которой выполнен центральный канал выхода в виде центрального отверстия 8.

Вихревой элемент состоит из двух

S5 радиальных каналов 9-и 10 питания общей площадью F — = 2,7-3,2,двух

Г

П тангенциальных каналов управления 11

Fs и 12. общей площадью F = — = 0,27-0,3 и Вихревой камеры 13 радиусом R„=

= 3,9-4, 1, где F„ общая площадь проходного сечения каналов питания; F g - площадь проходного сечения канала выхода; F> — общая площадь проходного сечения каналов управления; R - радиус вихревой камеры;

R - радиус канала выхода. Высота основной платы б и, следовательно, вихревого элемента h= - 1- = 1,9-2,1.

Ось канала 9 питания смещена в сторону канала 11 управления относительно диаметральной оси висхревой камеры 13 на величину Ул =0,35Я

0,45, а ось канала 10 питайия 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 Rt — — 2-3. При подаче рабочего

Р к

К Я тела из магистралей питания 2 и 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 изза смещения осей каналов питания относительно оси вихревой камеры. При отсутствии расхода через каналы 11 и 12 управления вихревого элемента вихревая камера 13 имеет минимальное сопротивление, обусловленное вихревым движением рабочего тела малой интенсивности. При подаче в каналы

11 и 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, интенсйвность которого возрастает с увеличением расхода управления. Сочетание .скругления боковых стенок каналов 9 и 10 питания радиусом йс со смещением осей этих каналов на величину о. относительно оси вихревой камеры 13 приводит к тому, что при подаче рабочего тела в каналы 11 и

12 управления сопротивление вихревой камеры начинает возрастать практичес5 .9244 ки сразу, без. заметной эоны нечувствительности. Как следствие, расход на выходе вихревого элемента начинает падать сразу с началом подачи расхода управления (фиг.2).

В результате смещения осей радиv альных каналов питания в сторону прилегающих каналов управления на величину У= — =О, 35-0, 45, увеличения радиусов дуг, сопрягающих боко- 16 вые стенки каналов питания, противоположные прилегающим каналам управления, с боковыми стенками вихревой к е.ê камеры до величины йс - -2-3 и

К уменьшения общей площади проходных 35 сечений каналов питания до величины

Рtl

F>- =2, 7-3, 2 удается существенно

Р уменьшить зону нечувствительности по управляющему расходу; ре гулировочная характеристика вихревого элемен- 20 та становится близкой к линейной во всем диапазоне управляющих расходов.

Экономический эффект от внедрения изобретения заключается в существенном повышении точности пневматичес- 2$ ких и гидра вли че ских управляющих устройств.

Формула изобретения

1. Вихревой элемент, содержащий вихревую камеру, центральный канал gp

3б 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, о т л и чающий с я 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, 35О, 45 радиуса канала выхода.

2. Элемент по и.1, о т л и ч аю шийся тем, что, величина радиуса дуги каждого канала питания составляет 2-3 радиуса канала выхода, а общая площадь проходных сечений каналов питания составляет

2, 7-3, 2 от площади канала выхода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Элементы струйной автоматики.

Под ред, И.В.Лебедева. M., Машиностроение, 1973, с.299.

2..Динамические свойства приводов и их элементов. Сб. научных трудов

МАИ N 437. M. 1978, с.49 (прототип) °

° 92в436

УО ФФ

Qua.Z

Составитель Б.Шевченко

Редактор А. Фролова Техред И. Гайду

Корректор l0 Иакаренко

Заказ 2783/53 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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