Электрокинетический преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 С 9/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗО НИ ЕЛЬСТ АВТОРСКОМУ С ветт ф Бюл. 9 19виков, В,А.К,ртутью и электроли ЕТИЧЕСКИЙ ПРЕОБщий заполненныйом капиллярный элеЯО 1094079 А мент с установленными в нем дву электродами, контактирующими со ственно с ртутью и электролитом л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения мощности и обесп ния линейности выходного перемеще он снабжен двумя объемами, в квжд из которых установлен поршень, а пиллярный элемент, установленный между этими объемами, выполнен в де набора конических капиллярных верстий, при этом первый объем р положен со стороны расширенной чакапиллярных отверстий и заполнен ртутью, а поршень его поднружинен одной стороны, второй объем запол электролитом, а поршень подпружин с обеих сторон и снабжен выходным штоком,Д10940Йзобретение относится к автоматическим системам управления, в частности к электрокинетическим преобразователям сигналов, и может быть использовано в различных электрогидравлических следящих системах.Известен электромагнитный преобразователь электрических сигналов в линейное перемещение, содержащий узел преобразования электрических сиг"10 напов, выполненный в виде электромагнитной системы, и узел перемещения 11,Хотя данный преобразователь обладает достаточной мощностью и линейностью выходного сигнала, но име ет значительные габариты и большие подвижные массы, что снижает частотный диапазон преобразования и ограни. чивает его применение в скоростных следящих системах, 20Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяэлектрокапиллярный модулятор, содержащий капиллярный элемент, заполненный электролитом и ртутью с установленными в них электродами. Этотмодулятор основан на изменении формымениска ртути при приложении к элект.родам электрического сигнала, чтоприводит к перемещению жидкого уп- З 0лотнителя, которое используется длядальнейшего преобразования 21,Недостатками модулятора являютсямалая выходная мощность и нелинейность выходного перемещения.Целью изобретения является увеличение мощности и обеспечение линейности выходного перемещения.Поставленная цель достигается тем,что в электролинейный преобразовательу 40содержащий заполненный ртутью и электролитом капиллярный элемент с установленными в нем двумя электродами,контактирующими соответственно сртутью и электролитом, введены дваобъема, в каждом из которых установлен поршень, а капиллярный элемент,установленный между этими объемами,выполнен в виде набора конических капиллярных отверстий, при этом первый объем расположен со стороны расширенной части капиллярных отверстийи заполнен ртутью, а поршень егоподпружинен с одной стороны, второйобъем заполнен электролитом, а поршень его подпружинен с обеих сторон55и снабжен выходным штоком,На чертеже показана функциональная схема преобразователя. 79Электрокинетический преобразователь содержит блок 1 преобразованияэлектрических сигналов и взаимосвязанный с ним узел 2 перемещения, приэтом блок 1 преобразования электрических сигналов выполнен в виде корпуса 3, разделенного набором конических капилляров 4. Причем капилляры 4 и объемы 5 и 6, контактирующиес электродами 7 и 8, с помощью которых обеспечивается разность потенциалов, заполнены соответственнортутью и электролитом, при этом конические капилляры основанием обращены к объему 5, заполненному ртутью,который выполнен с подпружиненнымпоршнем 9, находящимся в контакте сортутью, а с противоположной стороны "с атмосферой, Объем 6 со стороныэлектролита выполнен с подпружиненным с обеих сторон поршнем О, находящимся в контакте с электролитоми снабженным штоком 11, который совместно с подпружиненным с обеих сторон поршнем 10 служит узлом 2 перемещения,Преобразователь работает следующим образом,При изменении потенциала ртутного электрода относительно некоторогонулевого уровня Б, находящегося насередине спадающего участка электрокапиллярной кривой, поверхностное натяжение ртути также синхронно изменяется,и ртутный мениск перемещаетсяв капилляре в новое устойчивое состояние, обусловленное компенсациейвсех сил в системе, а изменения вобъемах гомогенных фаз за пределамикапилляров преобразуются в соответст"вующие перемещения поршня 1 О со штоком 11 и совершение работы над объектом,Устойчивость системе обеспечиваютвстречное подпружинивание поршней иконическая форма капилляров,Преобразователь работает при "нулевом" уровне потенциала 0=1,2 В относительно насыщенного каломельногоэлектрода с амплитудой изменений потенциала + 0,25 В.При диаметре в основании конического капилляра 0,028 мм и амплитудеизменения поверхностного натяжения в50 дин/см ртутный мениск в каждомиз капилляров в сборке 4 обеспечивает изменение давления в 0,132 кгс/смДля работы устройства при усилиина штоке 11, равном 0,1 кгс, и его10940 Составитель Е. БариновТехреп; Тфанта Редактор НЛазаренко Корректор А. Ильин Заказ 3448/41 Тираж 683 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва ЖРа ская наб. 4 5Эперемещении на величину 0,05 мм с частотой 1000 Гц минимальная мощность на управление составляет 0,1 Вт, притангенсе угла диэлектрических потерь в концентрированном растворе элект ролита 0,02 тепловые потери рассеиваемой мощности не превысят 2 Е и необходимая мощность на управление составит 0,1 Л 2 Вт, т.е. при двойной амплитуде переменного сигнала 0,5 В 1 О мгновенное значение тока не превысит 0,21 А. Описанными параметрами обладает преобразователь с корпусом длиной 4 см, шириной 4 см, высотой 3 см.15В случае работы преобразователя с меньшими частотами размеры корпуса можно уменыпить или снизить мощностьна управление, например, при макси"мальной частоте 200 Гц работоспособна модель преобразователя с мощностьюна управление 0,02 Вт или при сохране.нии мощности с размерами корпуса пре"обраэователя 1,5 х 1,5 х 3 см. Таким образом, предлагаемый электрокинетический преобразователь обеспечивает увеличение мощности выход-, ного перемещения при малых габаритах и незначительной инерционной массе, а также обеспечивает достаточную Линейность выходного перемещения, что позволяет испольэовать его в высоко- динамичных гидроусилителях.