Гидравлический пульсатор
Использование: генерирование пульсаций давления в жидкости при испытании узлов и агрегатов, функционирующих в условиях динамических нагрузок. Сущность изобретения: устройство содержит заслонку 1, соединенную с сильфоном 2 и регулируемой пружиной 3. В рабочей полости 6 находится сопло 5 с входным трубопроводом 10 и подвижный трубопровод 8. Выходное сечение трубопровода 8 выведено за гфеделы корпуса. 2 ил.
1756666 A 1 союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (1 I) (я)5 F 15 В 21/12
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР .. : Д jegQQQj
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .-.-,:„".
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4834919/29 (22) 05.06.90 (46) 23.08.92. Бюл, ¹ 31 (71) Институт технической механики АН
УССР (72) К.В.Опарышев, А.В,Зимин и А.И.Попов (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1420254, кл. F 15 В 21/12, 1987, (54) ГИ.ЦРАВЛИЧЕСКИЙ ПУЛЬ САТИР (57) Использование: генерирование пульсаций давления в жидкости при испытании узлов и агрегатов, функционирующих в условиях динамических нагрузок. Сущность изобретения; устройство содержит заслонку 1, соединенную с сильфоном 2 и регулируемой пружиной 3. В рабочей полости 6 находится coflItO 5 с входным трубопроводом 10 и подвижный трубопровод 8. В ыходное сечение трубопровода 8 выведено за пределы корпуса, 2 ил..
Изобретение относится к устройствам Наиболее близким по технической сущсоздания колебаний (пульсаций) в жидкости ности (прототипом) к заявляемому решению и может применяться, в частности, для ис-,; является гидропул camp по а;с. ¹ 1420254. пытаний узлов и агрегатов,- функционирую- . Пульсации давления жидкости генерищих в условиях динамических нагрузок.. - руются данным устройством путем изменеИэвестен ряд устройств создания пуль- ния обьема герметической коллекторной саций давления или расхода в жидкости (а.с. полости, заполненной жидкостью с удель№ 673765, 1315668, 1366734, 1097355, ным весом меньшим, чем удельный вес ра1200928); .. бочей жидкости. Изменение обьема
Все эти устройства основаны на враща- . осуществляется путем перемещения порштельном или поступательном движейии ре-"" ня, связанного с электроприводом, йзменегулирующего органа, осуществляющего при н ие частоты кол еба н ий и о р ш н я . своем движении изменение проходного се- осуществляется с помощью йзметгеййя"часчения магистрали, а следовательно, и пуль- тоты вращения вала электродвигателя, сации давления и расхода в ней.., Данное устройство обладает рядом суВсе эти устройства имеют сложное тех- щественных недостатков. К ним относится ническое исполнение и работа их сопровож-- сложность конструкцйй,"наличие дополнидается значительными знакопеременными - тельной жидкости с удельным весом мень(динамическими) нагрузками, действующи-: шим удельного веса рабочей жидкости (что ми на пс(движные элементы, что снижает . не всегда возможно обеспечить), наличие . надежность их работы и сокращает срок дополнительныхустройств для регулироваслужбы устройств. ния частоты вращения электродвигателя
Кроме mro, для их функционирований (например, реостата). . необходим внешний источник энергии и Целью изобретения является упроще— движитель (это, как правило, электродвига- ние конструкции и повышение надежности тель), который обеспечивает требуемую чв-" функционирования устройства. стоту движения регулируюи(его органа-и Ее - . Поставленная цель достигается тем, что плавное изменение,, в предлагаемом устройстве — гидравличе1756666
10
30
45 ском пульсаторе, содержащем корпус, в полости которого размещена подвижная подпружиненная пластина, разделяющая полость корпуса на подпоршнев га и приводную камеры, герметический сильфон, расположенный в полости корпуса и закрепленный одним концом на подвижной пластине, а другим — на стенках корпуса, выходной канал, сообщающий поршневую полость с потребителем, и привод подви>кной пластины, размещенный в приводной камере, выполнен в виде. неподвижного сопла, взаимодействующего с подвижйой пла- стинкой, и подви>кного сливного трубопровода, установленного с воэмахсностью перемещения его входной части по высоте приводной камеры.
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, где на фиг, 1 представлена конструкция пульсатора; на фиг. 2
: — результаты экспериментально-теоретиче ских исследований.
Пул ьсатор состоит иэ заслонки 1, соединенной с сильфонам 2 и пружиной 3, на которой установлен регулирующий винт 4.
Заслрнка i разделяет внутреннее пространство пульсатора ((а два объема рабочую полость 6 и полость пружины 7. В рабочей полости 6 находится сопла 5 и подвижный трубопровод 8 с переменным зазором ме>кду выходным отверстием трубопровода 8 и заслонкой 1. На трубопроводе 8; вне корпуса пульсатора, установлен вентиль 9. Сопло
5 соединено с входным трубопроводом 10, в котором необходимо вызвать пульсации давления или расхода, Выходxое сечение трубопровода 9 выведено за корпус нульсатора и может быть соединено, например, со сливным трубопроводом 11, Устройство функционирует следующим образом.
Пока уровень жидкости йе достиг входного отверстия трубопровода 8 колебаний нет. Расход на слив Ослил однозначно определяегся зазором между соплом 5 и заслон кой 1, т,е, усилием поджатия пружины 3. Как только входное отверстие трубопровода 8 будет закрыто уровнем воды, давление Р«л в полости 6 с сОплом 5 начнет возрастать, перепад на заслонке 1 также будет возрастать выше настройки пружины 3. Это при. ведет к увеличению зазора между заслонкой 1 и соплом 5 и, следовательно, к еще большему увеличению входного расхода GGx, еще большему уменьшению объема газовой полости 6, еще большему увеличению давления Р«л., еще большему увеличению зазора между заслонкой 1 и соплом 5, еще большему увеличению расхода Gex, Од, новременно с этим увеличение давления Р«л приводит к увеличению расхода на слив.
Ослил, Если бы заслонка не обладала массой, а трубОПрОВОдЫ раСХОдОВ Gax u ОслиВ НЕ Об- . ладали инерционными характеристиками. то процесс перемещения заслонки 1 и уве- .
ЛИЧЕНИЯ ДаВЛЕНИЯ Рхрл ОСтаНОВИЛСЯ бЫ ПРИ (.2СЛИВ = (2ВХ, (")
Однако вследствие наличия указанных. характеристик заслонка 1 переместится в сторону открытия дальше положения равновесия, что приведет к увеличению расхода на слив: слиВ > GBx .. (2)
Это приведет к уменьшению давления
Р«л и перемещЕнию заслонки 1 в сторону закрытия, уменьшению расхода Gox, увеличенного объема газовой полости 6, уменьшению давления Р<рл, уменьшению зазора между заслонкой 1 и соплом 5, еще большему уменьшению расхода G». Одновременно с этим уменьшение давления Ркол приведет к уменьшению расхода на слив Ослив, За-: слонка 1 по инерции пройдЕт в положениЕ равн0весия, что приведет к неравенству
6,... < 6., (3) и процесс колебаний перейдет на новый цикл.
Работа пульсатора может быть описана системой уравнений; — - — = (Р - (Ilcll+d )Gbx - coll)/Gñ
О с
2 ат
d Гсл фр
= (лллл - лсл Ссл - Рсллл Исл фрллл лл» Ссл }22 рлф ф л (4) с С г 2
ГП
ЬХлл . . 2
= (Глф - Fc ) рб + рс (ллл - лс ) б! "(рлр - + Хлл ллл ) 2 л
Гдв 6лх И Осллив — раСХОдЫ, СМ, фИГ, 1; Рхол—
ДаВЛЕНИЕ В РабОЧЕй ПОЛОСТИ, СМ.фИГ.1; ахл—
40 гидросопротивление зазора между соплом
5 и заслонкой 1;
635525,4 с /кгс.см при х 0,001 см
3984,7 (2+ .. 2 ) (5)
4 (0.1444 — (0,38 — — )
dc при 0,001 х «003 см
23289,3 с /кгс см при х > 0,03 см
1лх — инеРЦионность вхоДного тРУбопРо50 вода:
Iвх = 2,434 с /см;
1сл — инерционность сливного трубопровода;
1сл =0,002 с /см2.
55 В общем случае t = .
g F где! — длина;
F — площадь трубопровода;
8ox — гидросопротивление входного трубопровода (a» = 354301,84 с /кгс см2);
1756666
5 6 ас — гидросопративление сливйого тру-, всегда можно подобрать их соотношение бопровода(асд =0,1 с /кгс см ); так, чтобы система вышла из устойчивого г г, Впр.д начальное усилие, приложенное . состояния и начали гейерировать колебак заслонке {Rnp.H = 127,1289 кгс);;- ния, С вЂ” жесткость суммарная пружины и 5 Использование предлагаемого устройсильфона (мембраны) С,л = 3; ства позволяет по сравйению с прототипом
С вЂ” коэффициент емкости газовой поло- упростить конструкцйю, повысить надеж- сти клапана (из условия изотермичности ность работы пульсатора и обеспечить непроцессов в полости), С = 0;01449 см; прерывное изменение частоты пульсаций
2, m — масса подвижных частей сильфона 10 без вмешательства вегоконструкцию,что в и пружины. " : . конечном итоге упрощает проведение испыПриведенные численные значения ко-, тоний, повышает точмость получаемых.реэффициентов системы уравнений (4) соот-.. зультатов и уменьшает время обработки ветствуют конструктивным параметрам испытуемыхузловй агрегатов. пульсатора и условиям проливок, имеющих 15 место в ИТМ АН УССР.:.,:.. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я
На фиг;2 приведены результаты расчет- Гидравлический пульсатор, содержа но-экспериментальных исследований рабо- щий корпус, в полости которого размещена ты пульсатора, т.е. изменения частоты : подвйжная подпружинеййая пластина, разколебаний от обьема газовой полостй 6. 20 деляющая полость корпуса на поршневую и
Если объем полости 6 меньше 200 см . приводную камеры, герметичнйй сильфон,то имеет место режим развитых пульсаций;. - расположенный в полости корпуса и закрепЕсли обьем полости больше 600 см, то ко- . " ленный одним концом на подвижной плаз лебания отсутствуют., . стине, а другим — на стенках корпуса, : .:Математическая модель предлагаемого 25 выходной канал, сообщающий поршневую устройства представляет собой колебатель-: полость с потребителем, и привод подвижное звено не менее второго порядка, где N, ной пластины, размещейный в приводной
l», 1,л — коэффициенты, характеризующие :: камере, отличающийся тем, что, t . целью способность устройства накапливать кине- упрощения конструкции.и повышения натическую энергию, С л и С вЂ” коэффициенты. 30. дежности; привод выполйен в виде неподхарактеризу ощие способность устройства . вижного сопла. взаимодействующего с накапливать потенциальную энергию. Как пластиной, и подвижного сливного труб пизвестно, из теории автоматического pery ровода, установленного с возможностью пелирования в системе, обладающей "кинети-:. ремещения его входной части по высоте ческой" и "потенциальной" составляющей. 35 приводной камеры.
1756666 о
М )
I
Составитель А. Попов
Редактор О. Стенина Техред М.Моргентал Корректор K. Тупица
Заказ 3078 . Тираж 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
