Способ изменения расхода на участке напорного трубопровода с уменьшенным сечением в дроссельном электрогидравлическом преобразователе

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()981722

- (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.06.80 (21) 2975958/18-24

Р М К з

F 15 С 1/04 с присоединением з аявок М 296 1560/24 и 3221968/24 (23) Приоритет—

Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий (531УДК 621-525 (088.8) Опубликовано 15.1282. Бюллетень М 46

Дата опубликования описания 15.12. 82

/, ъ, (72) Авторь! изобретения

В.С. Нагорный и В.Я. Краснослободцев

Ленинградский ордена Ленина политехнический инСтнтут им. М.И. Калинина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ РАСХОДА HA УЧАСТКЕ НАПОРНОГО

ТРУБОПРОВОДА С УМЕНЬШЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ В ДРОССЕЛЬНОМ

ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ

Изобретение предназначено для использования его в целях управления электрогидравлических систем автоматики и в гидронике.

Известны способы электромехано-. гидравлического 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 (13.

Недостатком такого способа изменения расхода в дроссельном электрогидравлическом преобразователе является низкие показатели надежности, точности и быстродействия электрогидравлических преобразователей, реализующих известный способ, вследствие использования подвижных механических и электромеханических элементов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ изменения расхода рабочей жидкости на участке напорного трубопровода с уменьшенным сечением в дроссельном электрогидравлическом преобразователе путем изменения напряженности электрического поля на входе и формирования продольного резко неоднородного электрического поля, согласно

5 . которому электрический сигнал непосредственно преобразуют в гидравлический без использования при этом подвижных механических и электромеханических элементов (2). щ 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 ðàñхода 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 давленйе на входе участка напорного трубопровода поддерживают постоянным.

При этом изменение напряженности

981722 резконеоднородного электрического поля осуществляется или на входе или на выходе участка напорного трубопровода с уменьшенным сечением

Резко неоднородное электрическое поле в электрогидравлическом преобразователе создается, как правило, межДу электродами типа игла — трубка.

Данный способ можно реализовать различными схемными решениями в зависимости от выбранного диапазона из- 10 менения входного напряжения на электродах электрогидравлического преобразователя, направления течения потока рабочей жидкости относительно игольчатого электрода, а также от места вывода выходного гидравлического сигнала с участка напорного трубопровода.

На Фиг. 1-3 представлена 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 участка изменением входного напряжения от йуля до напряжения, соответствующего возникновению в жидкости разряда типа коронного и от данного значения напряжения до напряжения, меньшего напряжения искрового пробоя. 35

Предлагаемый способ в данной схеме реализуется с помощью устройства

1 (Фиг. 1) стабилизирующего давление на входе; дроссельного электрогидравлического преобразующего устройст-40 ва 2, источника 3 высокого напряжения, дросселирующего устройства 4.

Рабочая диэлектрическая жидкость, нагнетаемая насосом, через устройство 1 стабилизации давления подает- 45 ся на вход дроссельного электрогидравлического преобразующего устройства 2, состоящего из соосно смонтированных иглы-электрода 5, втулкиэлектрода б и участка 7 длиной 5 мм, расположенных послеовательно в корпусе напорного трубопровода 8, выполненного из диэлектрика.

Под действием напряжения, подаваемого от источника 3 высокого напряжения на электроды 5 и 6 в межэлектродном промежутке игла-втулка в рабочей жидкости возникает продольное резко неоднородное электрическое поле.

При напряжениях U «U< = 10-15 кВ, подав аемых на эле ктродй прес б ра з ов а те- 60 ля, на объем рабочей диэлектрической жиДкости действует поляризационная составляющая сила, направленная в сто-. рону областей с большей напряженностью электрического. поля, т.е. к 65 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 p U на игольчатом электроде в жидкости возникает разряд типа коронного, при водящий к образованию направленного от иглы к втулке потока униполярных ионов жидкости знака потенциала игольчато-о электрода. На объем протекающей между электродами жидкости начинает действовать кулоновская составляющая сила, направленная от иглы к втулке. При этом происходит смена знака гидравлического сопротивления так, что зависимость входного давления от напряжения ЕРб»х(()) проходит через минимум при U = Ук и также меняет 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 сигнал 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.

981722

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.

Рабочая диэлектрическая жидкость, нагнетаемая насосом, через устройство 1 стабилизации давления подается на вход дроссельного электрогидравлического преобразующего устройства

2, состоящего иэ соосно смонтирован- 5 ных иглы-электрода 5, втулки-электрода 6 и участка 7 длиной 15-20 мм, расположенных последовательно в корпусе напорного трубопровода 8, выполненного из диэлектрика. На выхо- 10 де втулки-электрода 5 в отсутствии на ее входе электрического сигнала образуются отрывные течения. Области этих течений являются областями пониженных давлений. Поэтому разность 15 значения 1 в этих областях иэначения давления Р 2 вне этих областей далее по направлению течения жидкости в трубопроводе является величиной отрицательной. При создании

|продольного резко неоднородного электрического поля на входе втулки электрода 6 на ее выходе происходит образование вихревых течений, направление вращения которых противоположно направлению вращения отрывных течений без электрического поля на входе.

В результате взаимодействия двух противоположно направленных и, следовательно, взаимно устраняющих друг друга вихрей происходит выравнивание поля скоростей потока жидкости на выходе втулки, изменение знака гидравлического сопротивления рассматриваемого участка и, следовательно, изменение знака разности давлений Р> 1-З5

Ð8>, 2, показывающей теперь потерю потока жидкости на участке 7..Разность давлений становится положительной при значениях напряжения на электродах порядка 2-4 кВ. В результате про- 40 исходит изменение расхода на рассмат риваемом участке с уменьшенным сечением в дроссельном электрогидравлическом преобразователе.

Способ изменения расхода на участ- 45 ке напорного трубопровода с уменьшенным сечением можно реализовать и с помощью принципиальной схемы дроссельного электрогидравлического преобразователя, представленной на фиг. 3.

Здесь с целью изменения знака гидравлического сопротивления в преобразователе, поддерживая постоянным давлением на входе участка напорного трубопровода с уменьшенным сечениемвтулки, являющейся общим электродом как согласно| так и встречно включенных дроссельных электрогидравлических преобразователей, выходной гидравлический сигнал снимают со входа дросселя, подключенного последовательно между выходом преобразователя типа игла - втулка - игла и сливом.

Предлагаемый способ в данной схеме (фиг. 3> реализуется с помощью 63 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 электрогидрав. лического 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 участке 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 направленный поток униполярных ионов от иглы к втулке °

При подаче напряжения на иглу 5 и втулку 6 продольное резко неоднородное поле образуется на входе участка напорного трубопровода с уменьшенным сечением. Возникающий при этом униполярный поток ионов „лижется 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 6 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 этом происходит уменьшение величины выходного гидравлического сигнала.

981722

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 9678/55 Тираж 735 Подписное

<филиал ППП "Патент" r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4

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— ч а ю щ и и с я тем, что, о целью 1О 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

9 330264, кл. F 15 С 3/02, 1970.

2. Денисов А.A. и Нагорный В.С.

Пневматические и гидравлические устройства автоматики. 1978, с. 170 172 (прототип).