Электрогидравлический усилитель

 

Изобретение относится к технике автоматического управления и предназначено для использования в элементах гидравлических цепей. Цель изобретения - увеличение быстродействия. Электрогидравлический усилитель содержит два дополнительных источника напряжения 10 и 11. Сетка 9 электрокинетического затвора соединена с трибоэлектризатором 7. С помощью траверсы 8 в корпусе 1 выполнен расширительный патрубок 4 с диэлектрическими стенками. Сетка 9 размещена в патрубке 4. Штуцер 3 соединен с положительным полюсом источника 10, электрод 6 - с положительным полюсом источника 11, отрицательный полюс которого соединен с отрицательным полюсом источника напряжения 12. Быстродействие усилителя увеличено в 2 - 3 раза, что позволит расширить его частотный диапазон. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИА)! ИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР гt

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4675194/24 (22) 03.03.89 (46) 30.07.91, Бюл, № 28 (71) Саратовский политехнический институт (72) В.В.Власов и М.В,Тимошин (53) 621.646 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1302260, кл. G 06 D 1/02, 1985. (54) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к технике автоматического управления и предназначено для использования в элементах гидравлических цепей, Цель изобретения — увеличение быстродействия. Электрогидравлический

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

Цель изобретения — увеличение быстродействия.

На фиг. 1 показана конструктивная схема электрогидравлического усилителя; на фиг, 2 (а, б) — динамические характеристики известного и предлагаемого устройств.

Электрогидравлический усилитель содержит внешний электрод 1 в виде металлического корпуса квадратного сечения, входной 2, выходной 3 штуцеры, расширительный патрубок 4, внутренний вкладыш 5 из диэлектрического материала, который установлен соосно с внешним электродом и имеет каналы, выполненные в виде шлицевых вырезов, по дну которых укладывается металлическая лента-электрод 6. поверх которой наматывается трибоэлектризатор 7 в

„., 5U „„1666815 А1 (5!)5 F 15 С 1/04, G 05 D 1/02 усилитель содержит два дополнительных источника напряжения 10 и 11. Сетка 9 электрокинетического затвора соединена с трибоэлектризатором 7 С помощью траверсы 8 в корпусе 1 выполнен расширительный патрубок 4 с диэлектрическими стенками. Сетка 9 размещена в патрубке 4. Штуцер 3 соединен с положительным полюсом источника 10, электрод 6 — с положительным полюсом источника 11, отрицательный полюс которого соединен с отрицательным полюсом источника напряжения 12, Быстродействие усилителя увеличено в 2-3 раза, что позволит расширить его частотный диапазон. 2 ил. виде электропроводной ленты через траверсу 8, жестко соединенную с сеткой 9, первый дополнительный источник 10 напряжения, положительный полюс которого соединен с выходным штуцером 3, а отрицательный полюс — с положительным полюсом второго дополнительного источника 11 напряжения, чей отрицательный полюс соединен с отрицательным полюсом О источника 12 управляющего напряжения, 0

Устройство работает следующим образом.

Поток рабочей жидкости через входной штуцер 2 проходит по каналам, образованным поверхностью внешнего электрода 1, стенками шлицевых вырезов во вкладыше 5 и поверхностью трибоэлектризатора 7, где заряжается вследствие электрокинетических явлений. Заряжаемый поток жидкости выносится в расширительный патрубок 4 и, 1666815 проходя через сетку 9 в штуцер 3, идет на слив, Поскольку управляющие напряжения

Uy 0 (от источника 12), то междУ штУцеРом

3 и сеткой 9 оказываются включенными со- 5 гласно два дополнительных источника Ui u

Ог, причем между штуцером 3 и сеткой 9 приложено напряжение U> + Uz (c "-" на сетке). Внутреннее сопротивление (U> = О) близко к О. 10

Между электродами 1 и 6 приложено напряжение Uz дополнительного источника, причем "+" на внутреннем электроде 6, При такой полярности на рабочих электродах 1 и 6 ЭГД воздействие на поток отсут- 15 ствует, Величины О и Uz выбираются примерно равными и не изменяются в процессе управления, хотя и могут иметь подстройку в необходимых пределах для настройки ра- 20 бочей точки, При подаче управляющего напряжения величина Оу выбирается из условия Оу > О2, При таком условии между рабочими электродами 1 и 6 оказывается nриложенным на- 25 пряжение V I + Uz, причем поскольку Uy > Uz, го на рабочий электрод 6 подается отрицательный потенциал.

При этом возникает униполярный поток ионов, турбулизирующих поток рабочей 30 жидкости, что увеличивает гидравлическое сопротивление канала, а следовательно, создается перепад давлений, служащий выходным сигналом.

Как показали эксперименты, при силь- 35 ных управляющих электрических полях (U2 30 кВ, Uy„„„=- 60 кВ) нити трибоэлектризатора деформируются и вытягиваются в направлении к электроду 1. Э им достигаетЪ ся положительный эффект, поскольку резко 40 возрастает гидравлическое сопротивление проточной части. Кроме полной составляющей, тормозящее действие на поток оказывают и деформированные нити.

Выходная гидравлическая мощнос ь такого усилителя оказывается высотой (оксло 200 Вт).

Однако этот положителbHый эффект имеет отрицательную сторону: время релаксации электрического заряда на нитях исчисляется десятками секунд (в зависимости от материала трибозлектризатора), что резко снижает быстродействие усилителя и частотную полосу (так в известном устройстве при снятии управляющего напряжения вре- 55 мя восстановления нитей составляет около

2 с).

В таком состоянии между сеткой 9 и штуцером 3 приложено напряжение U > > Uz — U„.

Поскольку U1 = Ор, à Uy » подбирается примерно равным 2Ug, то оказывается, что между сеткой 9 и штуцером 3 разность потенциалов отсутствует, В этом положении электростатическое взаимодействие между сеткой 9 и штуцером 3 отсутствует, и траверсу 8 нити под действием электрического поля притягивает к электроду 1, При снятии управляющего напряжения (Uy = О) между рабочими электродами приложено электрическое напряжение Ор с обраной полярностью ("+" на электроде 6).

Трибоэлектризатор при этом начинает активно и резко притягиваться к электроду

6, увеличивая проходное сечение проточной части. Кроме того, между штуцером 3 и сеткой 9 оказывается приложенным напряжение U> + Ор ("+" на штуцере 3), Между штуцером 3 и сеткой 9 возникает сила электростатического взаимодействия

2 5

2 I2 где г — электрическая постоянная;

F. — относительная диэлектрическая проницаемость;

S — площадь сетки 9;

I — расстояние между сеткой 9 и штуцером 3.

При возникновении этой силы траверса 8, соединенная с сеткой 9, отходит от электрода 6 к штуцеру 3 и натягивает трибоэлектризатор 7, Таким образом, при снятии управляющего напряжения Оу быстродейсгвие усили теля повышается за счет двух факторов: движения сетки 9-к штуцеру 3 под действием силы F и движения трибоэлектризатора

7 непосредственно к электроду б под действием электриЧеского поля дополнительного источника смещения Uz.

Быстродействие при снятии управляющего напряжения практически не зависит от времени релаксации материала нитей. поскольку быстродействие при снятии Uy определяется величинами Ор и Ui.

Как показали эксперименты, быстродействие по заднему фронту по сравнению с прототипом (фиг, 2а), где оно составляло порядка 90-110 мс, в предлагаемом изобретении лежит в пределах 30-40 мс (фиг. 2б) т.е, увеличено в 2-3 раза, что позволит расширить частотный диапазон электрогидравлического усилителя, а следовательно и область его применения.

1666815

-12

Формула изобретения

Электрогидравлический усилитель, содержащий внешний электрод, выполненный в виде корпуса с входным и выходным штуцерами, в котором установлены электрический затвор в виде металлической сетки, элемент для трибоэлектризации жидкости и внутренний электрод, и также управляющий источник напряжения, причем элемент трибоэлектризации выполнен в виде электропроводной проволоки, намотанной на внутренний электрод, а внешний электрод и сетка электрического затвора соединены с положительным полюсом управляющего источника напряжения, о т л и ч à юшийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, он содержит два дополнительных источника напряжения. а в корпусе выполнен расширительный патрубок, боковые стенки которого выполнены из диэ5 лектрика, сетка электрического затвора размещена в расширительном патрубке корпуса и через траверсу соединена с элементом для трибоэлектризации, причем выходной штуцер соединен с положительным

10 полюсом первого дополнительного источника напряжения, внутренний электрод соединен с положительным полюсом второго дополнительного источника напряжения отрицательный полюс которого соединен с

15 отрицательным полюсом управляющего источника напряжения.

bP цй аР

МРа 42 2

Составитель И.Яковенко

Редактор Л.Веселовская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М,Мвксимищинец

Заказ 2512 Тираж 388 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101