Электрогидравлический усилитель

(19) (11) ОПИС К АВТОРСК ТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОТНОСИТСЯ К ю и предназн лементах гид ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР НИЕ ИЗОБ(71) Саратовский политехнический институт(57) Изобретение относится к технике автоматического управления и предназначенодля использования в элементах гидравлических цепей, Цель изобретения - увеличениебыстродействия. Электрогидравлический Изобретение автоматическому управлени ачено для использования в э равлическихцепей.Цель изобретения - увеличение быстродействия,На фиг. 1 показана конструктивная схема электрогидравлического усилителя; нафиг, 2 (а, б) - динамические характеристикиизвестного 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 5из диэлектрического материала, который установлен соосно с внешним электродом иимеет каналы, выполненные в виде шлицевых вырезов, по дну которых укладываетсяметаллическая лента-электрод 6, поверх которой наматывается трибоэлектризатор 7 в(51)5 Р 15 С 1/04, С 05 О 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 источника 12 управляющего напряжения,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, 1666815проходя через сетку 9 в штуцер 3, идет наслив,Поскольку управляющие напряженияОт = 0 (от источника 12), то между штуцером3 и сеткой 9 оказываются включенными согласно два дополнительных источника 01 и02, причем между штуцером 3 и сеткой 9приложено напряжение 01+ Ог (с - насетке). Внутреннее сопротивление (01 = О)близко к О, 10Между электродами 1 и б приложенонапряжение 02 дополнительного источника, причем "+" на внутреннем электроде б,При такой полярности на рабочих электродах 1 и б ЭГД воздействие на поток отсутствует,Величины 01 и 02 выбираются примерно равными и не изменяются в процессеуправления, хотя и могут иметь подстройкув необходимых пределах для настройки рабочей точки,При подаче управляющего напряжениявеличина Оу выбирается из условия Оу02,При таком условии между рабочими электродами 1 и 6 оказывается приложенным напряжение 01+ 02, причем поскольку 0 02,го на рабочий электрод 6 подается отрицательный потенциал.При этом возникает униполярный потокионов, турбулизирующих поток рабочей 30жидкости, что увеличивает гидравлическоесопротивление канала, а следовательно, создается перепад давлений, служащий выходным сигналом.Как показали эксперименты, при сильных управляющих электрических полях(02 30 кВ, Оу= 60 кВ) нити трибоэлектризатора деформируются и вытягиваютсяв направлении к электроду 1, Этим достигается положительный эффект, поскольку резко 40возрастает гидравлическое сопротивлениепроточной части. Кроме полной составляющей, тормозящее действие на поток оказывают и деформированные нити.Выходная гидравлическая мощнось 45такого усилителя оказывается высотой (оксло 200 Вт).Однако этот положительный эффектимеет отрицательную сторону; время релаксации электрического заряда на нитях исчисляется десятками секунд (в зависимостиот материала трибозлектризатора), что резко снижает быстродействие усилителя и частотную полосу(так в известном устройствепри снятии управляющего напряжения время восстановления нитей составляет около2 с).В таком состоянии между сеткой 9 и штуцером 3 приложено напряжение 01Ог - О Поскольку 01 = 02, а Оу,подбирается примерно равным 202, 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 (Оу = О) между рабочими электродами приложено электрическое напряжение 02 с обратной полярностью ("+" на электроде 6),Трибоэлектризатор при этом начинает активно и резко притягиваться к электроду б, увеличивая проходное сечение проточной части, Кроме того, между штуцером 3 и сеткой 9 оказывается приложенным напряжение 01+ 01( + на штуцере 3), Между штуцером 3 и сеткой 9 возникает сила электростатического взаимодействия2 52 2где г - электрическая постоянная;г - относительная диэлектрическая проницаемость;5 - площадь сетки 9;1 - расстояние между сеткой 9 и штуцером 3,При возникновении этой силы траверса 8, соединенная с сеткой 9, отходит от электрода б 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 Г и движения трибоэлектризатора 7 непосредственно к электроду б под действием электриЧеского поля дополнительного источника смещения 02.Быстродействие при снятии управляющего напряжения практически не зависит от времени релаксации материала нитей. поскольку быстродействие при снятии Оу определяется величинами 02 и О ьКак показали эксперименты, быстродействие по заднему фронту по сравнению с прототипом (фиг, 2 а), где оно составляло порядка 90-110 мс, в предлагаемом изобретении лежит в пределах 30-40 мс (фиг 2 б) т.е, увеличено в 2-3 раза, что позволит расширить частотный диапазон электрогидравлического усилителя, а следовательно и область его применения,-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 а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, он содержит два дополнительных источника напряжения. а в корпусе выполнен расширительный патрубок, боковые стенки которого выполнены из диэ лектрика, сетка электрического затвораразмещена 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.1666815ьР цй аР фвФигСоставитель И,Яковенко Редактор Л,Веселовская Техред М.Моргентал Корректор М,Мвксимищинец Заказ 2512 Тираж 388 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101