рычажный магнитострикционный электрогидравлический усилитель

Формула изобретения

Рычажный магнитострикционный электрогидравлический усилитель, содержащий источник рабочей жидкости, подключенный через первую и вторую линии подвода рабочей жидкости с дросселями к дифференциальным соплам, магнитострикционный привод из однотипного материала с планкой, в средней части которой жестко закреплена заслонка, установленная между дифференциальными соплами, на одном и втором однотипных плечах магнитострикционного привода по всей их длине закреплены обмотки, имеющие соединение с первыми и вторыми противофазными выводами блока управления, отличающийся тем, что в него введен исполнительный механизм, подключенный к первой и второй линиям подвода рабочей жидкости соответственно, а плечи магнитострикционного привода выполнены П-образными, образуя дополнительно по два однотипных плеча, на которых по всей их длине закреплены однотипные обмотки, при этом первая, вторая и третья, четвертая обмотки первого, третьего и второго, четвертого плечей магнитострикционного привода попарно объединены и согласованно подключены к первым и вторым выводам блока управления соответственно, свободные концы второго и четвертого плечей магнитострикционного привода жестко соединены между собой через планку с заслонкой посередине.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидроавтоматике и предназначено для управления гидравлическими исполнительными устройствами технологического оборудования.

Известен электромеханический преобразователь по а.с. SU №1118810, F15B 3/00, содержащий корпус, две пары биморфных керамических элементов, два конусных штифта с пружинным элементом, удерживающих механический узел, состоящий из тонкостенной трубки и поворотной заслонки, и два сопла.

Известен электрогидравлический усилитель по а.с. SU №928089, F15B 3/00, который содержит электромеханический преобразователь, выполненный в виде основания, двух пакетов из пьезокерамических пластин разной толщины, поворотную заслонку с рычагами и пружиной, источник рабочей жидкости, два сопла с дроссельными элементами и две части блока управления.

В качестве прототипа выбран магнитострикционный электрогидравлический усилитель по патенту RU №2170370, F15B 3/00, содержащий источник рабочей жидкости, дифференциальные сопла, два дросселя постоянного сечения, две линии подвода рабочей жидкости, поворотную заслонку с ребрами жесткости, дифференциальные прямолинейные магнитострикционные исполнительные элементы с распределенными обмотками и две части блока управления.

Относительно сложные однозвенные кинематические цепи преобразования информационных сигналов с использованием керамических элементов привода и наличие люфтовых соединений в устройствах-аналогах снижают надежность преобразования, не позволяют иметь широкий диапазон регулирования исполнительным механизмом. Применение в устройстве-протипе прямолинейных стержневых дифференциальных приводов из металлических магнитострикционных материалов также имеет ограничение в диапазоне преобразования, ведет к снижению надежности вследствие недостаточной жесткости конструкции привода и ограничению области технического использования.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого устройства, является расширение диапазона преобразования и области технического использования.

Для достижения технического результата в рычажный магнитострикционный электрогидравлический усилитель, содержащий источник рабочей жидкости, подключенный через первую и вторую линии подвода рабочей жидкости с дросселями к дифференциальным соплам, магнитострикционный привод из однотипного материала с планкой, в средней части которой жестко закреплена заслонка, установленная между дифференциальными соплами, на одном и втором однотипных плечах магнитострикционного привода по всей их длине закреплены обмотки, имеющие соединение с первыми и вторыми противофазными выводами блока управления, дополнительно введен исполнительный механизм, подключенный к первой и второй линиям подвода рабочей жидкости соответственно, а плечи магнитострикционного привода выполнены П-образными, образуя дополнительно по два однотипных плеча, на которых по всей их длине закреплены однотипные обмотки, при этом первая, вторая и третья, четвертая обмотки первого, третьего и второго, четвертого плечей магнитострикционного привода попарно объединены и согласованно подключены к первым и вторым выводам блока управления соответственно, свободные концы второго и четвертого плечей магнитострикционного привода жестко соединены между собой через планку с заслонкой посередине.

Устройство поясняется чертежом, где показана блок-схема рычажного магнитострикционного электрогидравлического усилителя.

Рычажный магнитострикционный электрогидравлический усилитель содержит источник 1 рабочей жидкости (ИРЖ), две линии 2, 3 подвода рабочей жидкости, два дросселя 4,5 постоянного сечения, дифференциальные сопла 6, 7, исполнительный механизм (ИМ) 8, магнитострикционный привод 9 из однотипного материала, имеющий четыре плеча 10-13 с планкой 14, заслонкой 15 с ребрами жесткости и четырьмя однотипными обмотками 16-19, и блок 20 управления (БУ).

Источник 1 рабочей жидкости ИРЖ через первую и вторую линии 2, 3 подвода рабочей жидкости с дросселями 4, 5 подключен к дифференциальным соплам 6, 7 и противофазным выводам ИМ 8. Между соплами 6, 7 размещена заслонка 15, жестко закрепленная посередине планки 14 магнитострикционного привода 9, объединяющая в единую конструкцию свободные концы его П-образных плеч 10, 11 и 12, 13 с однотипными и согласованными обмотками 16, 18 и 17, 19. Первая, вторая и третья, четвертая обмотки 16, 17 и 18, 19 попарно объединены и подключены к первым и вторым противофазным выводам БУ 20 соответственно.

Рычажный магнитострикционный электрогидравлический усилитель работает следующим образом.

Для смещения рабочей характеристики усилителя на середину диапазона преобразования на обмотки 16-19 его магнитострикционного привода 9 с противофазных выходов БУ 20 подаются токовые сигналы смещения I_o =I_16,17=I_18,19. В рабочем пространстве обмоток 16-19 в результате формируются магнитные поля, под действием которых (эф. Джоуля) дифференциальный ПП-образный привод 9 из однотипного магнитострикционного материала с константой _S через соответствующее изменение первоначальной длины L_10,12=L _о и L_11,13=L_о плеч 10-13 устанавливает заслонку 15 в равновесное исходное положение. Рабочий зазор h=h_o "сопло-заслонка" уравнивается, вызывая однозначные процессы в рабочих камерах дифференциальных сопел 4,5 и ИМ 8, т.е. устанавливая паритет рабочих давлений Р1=Р2. В качестве ИМ 8 может выступать, например, четырехщелевое золотниковое устройство с пружинным уравновешиванием, управляющее исполнительным гидродвигателем.

Целенаправленное управление ИМ 8 от положения нейтрали осуществляется путем подачи в полярные обмотки 16-19 с выходов БУ 20 токовых импульсов I _x=I_o управления: I _16,17=I_о±I_х т.е. L_10,12=L_o ± L Однозначно изменяется первоначальное положение планки 16 привода 9 за счет приращения длины L его П-образных плеч 10, 11 и 12, 13: L _10,11=L₁₀-L₁₁ =±2· L и зазор h=h_o± h "сопло-заслонка" на величину приращения:

,

здесь L - длина плечей 10-13 привода 9, l _засл, l_план - длины заслонки 15 и планки 14 привода 9, нарушая равенство давлений Р1 Р2 в рабочих камерах сопел 6, 7 и ИМ 8.

По сравнению с аналогами и прототипом заявляемое устройство обладает вдвое большим диапазоном преобразования, имеет более жесткую конструкцию ПП-образного магнитострикционного привода 9 из однотипного материала, способствуя расширению области технического использования в различном технологическом и специальном оборудовании и достижению положительного эффекта.

Практическая реализация устройства: магнитострикционный привод 9 - пакет пластин из ферросплава 49КФ2; блок управления 20 реализован в виде последовательно включенных формирователя импульсов, интеграторов прямого и инверсного сигналов с усилителями мощности, исполнительный механизм 8 реализован по классической схеме в виде четырехщелевого золотника с пружинным уравновешиванием.

1 - ИРЖ - источник рабочей жидкости

2, 3 - линии подвода рабочей жидкости

4, 5 - дроссели

6, 7 - сопла дифференциальные

8 - ИМ - исполнительный механизм

9 - магнитострикционный привод

10, 11 - первое и второе плечи привода

12, 13 - третье и четвертое плечи привода

14 - планка привода

15 - заслонка

16, 17 - первая и вторая обмотки привода

18, 19 - третья и четвертая обмотки привода

20 - БУ - первый и второй блоки управления.

Источники информации

1. А.c. SU №1118810, F15В 3/00. БИ №38, 1984.

2. А.c. SU №928089, F15В 3/00. БИ №18, 1982.

3. Патент RU №2170370, F15B 3/00. Приор. 1999.11.09, опубл. 2001.07.10, прототип.