Электрогидравлический аналоговый преобразователь

 

ЭЛЕКТРОГВДРАВЖЧЕСКИЙ АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий корпус с перегородкой, электромагнит соленоидного типа, обмотка которого подключена к.входному каналу , плунжер, соединенньй с якорем электромагнита, каналы питания, выхода и сброса, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения энергопотребления, преобразователь снабжен уравнителем усилий, в корпусе которого установлен золотник и выполнены три кольцевые полости, две из которых соединены с каналом слива, и две торцовые полости, а плунжер, вьшолненньй с кольцевой проточкой и с соединенным с ней осевым торцовым отверстием, установлен на двух упругих мембранах, причем полость между первой упругой мембраной и корпусом соединена с каналом выхода и с третьей кольцевой полостью уравнителя усилий, полость между первой упругой мембраной и перегородкой корпуса сообщена с каналом питания и первой торцовой полостью уравнителя усилий, а по (Л лость между перегородкой корпуса и второй упругой мембраной соедиС нена с каналом слива и второй торцовой полостью уравнителя усилий. sl О 4 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1170441 (51)4 G 06 С 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР.

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3446842/24-24 (22) 02.06.82 (46) 30.07,85. Бюл. У 28 (72) С.И. Елизаров (53) 621-540 (088.8) (56) Гамынин Н.С. Гидравлический привод систем управления. М.: Машиностроение. 1972, с. 265,рис,.8. 1в.

Там же, с. 270, рис. 8.4 ° (54)(57) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащии корпус с перегородкой, электромагнит соленоидного типа, обмотка которого подключена к.входному каналу, плунжер, соединенный с якорем электромагнита, каналы питания, выхода и сброса, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью уменьшения энергопотребления, преобразователь снабжен уравнителем усилий, в кор1 пусе которого установлен золотник и выполнены три кольцевые полости, две из которых соединены с каналом слива, и две торцовые полости, а плунжер, выполненный с кольцевой проточкой и с соединенным с ней осевым торцовым отверстием, установлен на двух упругих мембранах, причем полость между первой упругой мембраной и корпусом соединена с каналом выхода и с третьей кольцевой полостью уравнителя усилий, полость между первой упругой мембраной и перегородкой корпуса сообщена с каналом питания и первой торцовой полостью уравнителя усилий, а по" лость между перегородкой корпуса и второй упругой мембраной соединена с каналом слива и второй торцовой полостью уравнителя усилий.

11704

Изобретение относится к группе аналоговых электрогидравлических приборов, управляющих выходным давлением и расхоцом жидкости и применяемых в электрогидроавтоматике об- щего назначения.

Целью изобретения является уменьшение энергопотребления электрогидравлического аналогового преобразователя. 10

На чертеже приведена схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит корпус с перегородкой 2, электромагнит 3, с обмоткой 4, подключенной к входному управляющему каналу 5, плунжер

6, соединенный с якорем электромагнита 7, каналы питания 8, выхода 9 и слива 1О, уравнитель 11, в корпусе которого установлен золотник 12 20 и выполнены три кольцевые полости 13, 14 и 15 и две торцовые полости 16 и

17, Плупжер б, выполненный с кольцевой проточкой 18 и с соединенным . с ней осевым торцовым отверстием 19, 25 установлен на двух упругих .мембранах

20 и 21. Кольцевые полости 13 и

14 уравнителя 11 соединены с каналом 10 слива. Полость 22 между мембраной 20 и корпусом 1 — выходная, соединена с каналом 9 выхода и . кольцевой полостью 15 уравнителя 11 усилий, полость 23 между мембраной

20 и перегородкой 2 — напорная, сообщена с каналом 8 питания и торцовой полостью 16 уравнителя 11, а полость

24 между перегородкой 2 и мембраной

21 — сливная, сообщается с каналом

10 слива через полости 17 и 13 уравнителя 11 усилий. Кольцевая протач40 ка 18 плунжера 6 делается немного шире перегородки 2, плунжер б устанавливается через отверстие перегородки и закрепляется на упругих мембранах 20 и 21 так, чтобы с обеих сторон перегородки образовались щели 25 и 26, причем в исходном положении при сборке щель 25 регулируется равной нулю. В уравнителе 11 золотник 12 имеет свободное расположение, с левой стороны между торцом золотника и торцовой полостью 17 образуется щель 27.

Размеры стержня и среднего пояска золотника 12 выполняются такимиi $5 чтобы площади его торцовых поверх- . ностей, сопряженные с полостями

15, 16 и 17 уравнителя усилий, 41 2 были пропорциональными площадям мембран 20 и 21, желательно уменьшенными в 4-8 .и более раз, на все в одинаковом соотношении, а именно: торцовая площадь в кольцевой полости 15 пропорциональна площади перпендикулярного оси сечения выходной полости (суммарной торцовой площади мембраны 20 и плунжера б), торцовая площадь полости 16 пропорциональна площади перпендикулярного аси сечения напорной полости 23 (проекции торцовой поверхности мембраны 20), торцовая площадь полости 17 пропорциональна площади перпендикулярного

;оси сечения сливной полости 24 (проекции торцовой поверхности мембраны

21) .

Соединение полостей 15, 16 и 17 уравнителя 11 с полостями выходной

22, напорной 23 и сливной 24, сопряженными с подвижным узлом плунжер мембрана, созцает подвижную самоустановку зола ника 12 с изменением щели 27, поддерживающей при работе . преобразователя с переменными давлениями необходимое давление подпора в сливной полости 24, при котором суммарное осевое усилие на подвижный узел в левом направлении в полостях выходной 22 и сливной 24 уравнивается с осевым усилием в правом направлении, действующем в напорной полости 23.

Благодаря этому подвижный узел плунжер — мембрана остается Разгруженным от осевых гидравлических сил, действующих на мембраны и торец плунжера 6. Кроме того, при расположении плунжера б относительно перегородки 2 со щелями 25 и 26 отсутствует контактное трение подвижного узла.

Соответственно управляющие усилия, необходимые для перемещения подвижнога узла, будут линейными, зависящими толька от упругости мембран.

В начале работы преобразователя при отсутствии сигнала управления и при подаче давления питания в напорную полость 23 мембрана 20 отжимается вправо, появляется малая .щель 25, а в уравнителе 11 под действием давления в торцовой полости 16 плунжер 12 сдвигается влево, уменьшая щель 27 до минимальной. В выходной 23 и сливной 21 полостях устанавливается давление. Щели 25 и 27 не могут быть значительными, так,как в случае увеличения щели 25, 3 1170 возрастает давление в выходной полости 22, действующее на большую торцовую площадь, чем давление питания в полости 23, и мембрана 20 отжимается влево, уменьшая щель 25.

Таким образом, при отсутствии управления и расхода жидкости давление в выходной полости 22 устанавливается на определенной величине, близкой к

0 5 от давления питания (от 0,47 до 10

0,498 — в зависимости от соотношения диаметров мембран и плунжера).

Если при отсутствии сигнала управления .начнется расход жидкости, то упадет давление в выходной полости 15 и нарушится равновесие подвижного узла, плунжер 6 сместится вправо, увеличивая щель 25 и уменьшая щель

26 — происходит неуправляемый расход жидкости, зависящий от образовавшего- 2б ся выходного давления, меньшего 0 5 от давления питания.

Величина выходного давления, равная 0,5 от давления питания, является нижним пределом управляемого давления данного электрогидравлического преобразователя.

При подаче по входному управляющему каналу 5 в обмотку 4 аналогового электрического сигнала смещается вправо якорь 7 электромагнита 3 с сопряженным плунжером 6, вместе с которым отжимаются упругие мембраны

20 и 21 пропорционально усилиям электромагнита, при этом щель 25 увеличивается, а щель 26 уменьшается.

35 увеличивается давление в выходной полости 22. При увеличении выходного давления, которое передается также и в кольцевую полость 15 уравнителя 40

11 усилий, золотник 12 смещается .вправо, увеличивая щель 27, уменьшается подпор давления в сливной полости

24 и в торцовой полости 17 уравнителя 11 в такой -мере, чтобы суммарное осевое усилие в выходной 22 и сливной"

24 полостях оставалось равным осевому усилию в напорной полости 23, С повышением напряжения электрического управляющего сигнала возрастают усилие электромагнита 3, ширина щели 5О

25 и давление в выходной полости 22, уменьшается щель 26 и увеличивается щель 27, давление подпора в сливной полости 24 уменьшается. При полном открытии лели 25 щель 26 уменьшается до нуля, подпор давления в сливной

441 cj полости 24 прекращается, а выходное давление становится максимальньм, равным 0,9-0,97 от давления питания (соответственно отношению площади перпендикулярного оси сечения напорной полости 23 к подобной же площади выходной полости 22. Это верхний предел управляемого давления преобразователя. Таким образом, управляемый диапазон давления, возможный в данном преобразователе, может располагаться от 50Х давления питания при малом сигнале до 90-97Х давления питания при максимальном сигнале управления, Благодаря наличию уравнителя усилий разгруженный от гидравлических сил электрогидравлический преобразователь может иметь большую пропускную способность, чем известные гидравлически управляемые дроссели, например, может иметь обычную пропускную способность золотников диаметром до 15-20 мм и более. По тому он может применяться в одноступенчатых управляющих системах для непосредственного управления потоками жидкости в одном направлении пропорционально входному электрическому сигналу, например для управления подачей жидкого топлива и химических компонентов в котлах, нагревательных печах, в химических установках и т.п. 11ри этом необходимо учитывать, что при давлении нагрузки менее 50Х от питающего давления преобразователь не имеет управления, жидкость выдается с насыщением по расходу, что ограничивает использование преобразователя, однако может быть и полезным

t например, в случаях, когда с помощью гидропривода сначала выполняется подвод рабочего органа к рабочему месту с полной скоростью при малом давлении, затем при повышении давления включается управление скоростью, а также в случаях заполнения резервуаров с насыщением по расходу жидкости с последующим переходом к управлению подачей жидкости.

Предлагаемый преобразователь имеет хорошее быстродействие при динамичных процессах и может применяться в качестве первой ступени в двухсту пенчатых системах управления крупными объектами, например для управления большими клапанами и задвижками.