Вихревой элемент

Союз СоветскихСоцмапистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬСТВУ и 1924436(В ) Дополнительное к авт. свид-ву- (22) Заявлено 11,07.80 (21) 2955848/18-24 с присоединением заявки ЭЙ -ао делам изооретеиий и открытийДата опубликования описания 30.04.82(54) ВИХРЕВОЙ ЭЛЕМЕН его недостатка к автомати.т быть при- и гидроследует отнесйность характеу нечувствитель ти недостаточную лиристики и большую 3ности. емому держащии нал вы- ла аналаспололения,ряжены Изобретение относится ческому управлению и мож менено в системах пневмо автоматики.Известны вих евые а р кл паны, имеюдва радиальных канала питания,тангенциальных канала управления,тральный канал выхода и вихревуюеру 11,В силу релейности характеристикитакие вихревые клапаны не могутбыть использованы в качестве регулирующего органа для бесступенчатогорегулирования расхода,Наиболее близким к предла,является вихревой элемент 2,совихревую камеру, центральный кхода, два тангенциальных кануправления и два радиальныхпитания, у которых стенки, рженные напротив каналов управыполнены дугообразными и сосо стенками вихревой камеры Цель изобретения - уменьшение зоны нечувствительности по управляющему расходу и повышение линейностистатической характеристики вихревого элемента.Указанная цель достигается тем,что в известном вихревом элементесодержащем вихревую камеру, центральный канал выхода, два тангенциальныхканала управления и два радиальных5канала питания, у которых стенки,расположенные напротив каналов управления, выполнены дугообразными исопряжены со стенками вихревой камеры, оси каналов питания смещены от 20чнбсительно диаметральнои оси вихревой камеры в сторону каналов управления на величину 0,35-0, 45 радиусаканала выхода, 924436Величина радиуса дуги каждого ка-нала питания составляет 2-3 радиусаканала выхода, а общая площадь проходных сечений каналов питания составляет 2, 7-3,2 от площади каналавыхода,Смещение осей каналов питания относительно оси вихревой камеры приводит к появлению в центральной части вихревой камеры вихря, противоположно направленного внешнему вихревому движению рабочего тела, вызванного явлением прилипания потокак стенке канала питания. При подачерабоцего тела в каналы управленияинтенсивность внешнего вихревого течения начинает возрастать и, какследствие, возрастает сопротивлениевихревой камеры, следовательно, на"цинает уменьшаться расход на выходевихревого элемента. Интенсивностьцентоального вихоя также уменьшается и при определенном расходе управления движение в вихревой камере становится однонаправленным.На фиг.1 изображен вихревойэлемент, общий вид; на фиг.2 - статические характеристики прототипа ипредлагаемого вихревого элемента вотносительных координатах- Оь, - 0о,=; а=,О. пс " Опо 10 ЭО где Я - расход на выходе вихревогоэлемента;ГО расход в канале питания 35вихревого элемента при нулевом расходе в канале управления вихревого элемента;расход в канале управлениявихревого клапана.Перепад давлений между каналамипитания и выхода поддерживается постоянным,Вихревой элемент состоит из верхней платы 1, к которой присоединенымагистрали 2 и 3 подвода питания вихревого элемента и магистрали 4 и 5подвода управления вихревым элементомосновной платы б, в которой вырезанпрофиль протоцной. части вихревогоэлемента, и нижней платы 7, в которой выполнен центральный канал выхода в виде центрального отверстия 8,Вихревой элемент состоит из двух55радиальных каналов 9-и 10 питанияобщей площадью Г= в= 2,7-3,2,двухтангенциальных каналов управления 11Рчи 12 общей площадью Г == 0,27-0,3 и вихревой камеры 13 радиусом Р== 39-4 1, где Г - общая площадь проходного сечения каналов питания; Р р - площадь проходного сечения канала выхода; Г - общая площадь проходного сечения каналов управления; Р- радиус вихревой камеры; Р- радиус канала выхода. Высота основной платы б и, следовательно, вихревого элемента Ъ= ."- = 1,9-2,1.ЯОсь канала 9 питания смещена в сторону канала 11 управления относительно диаметральной оси вихревой камеры 13 на величину о.==0,35 Я 0,45, а ось канала 10 питайия смещена на такую же величину относительно диаметральной оси вихревой камеры 13 в сторону канала 12 управления С противоположных сторон от прилегающих каналов управления боковые стенки каналов питания сопряжены с боковыми стенками вихревой камеры 13, радиусом Рс -" - 2-3. При подаче рабочегоК Ятела из магистралей питания 2 и 3 вихревого элемента в каналы 9 и 10 питания внутри вихревой камеры 13 устанавливается сложное вихревое течение, характеризующееся периферийным вихревым движением, которое обусловлено эффектом прилипания струи к скругленной стенке канала питания и противоположно направленным центральным вихрем, имеющим место изза смещения осей каналов питания относительно оси вихревой камеры. При отсутствии расхода через каналы 11 и 12 управления вихревого элемента вихревая камера 13 имеет минимальное сопротивление, обусловленное вихревым движением рабочего тела малой интенсивности. При подаче в каналы 11 и 12 управления вихревого элемента рабочего тела внутри вихревой камеры происходит перераспределение потоков, т.е. интенсивность внутреннего вихря падает и при определенной величине управляющего расхода в вихревой камере 13 устанавливается однонаправленное вихревое течение, интенсйвность которого возрастает с увеличением расхода управления. Сочетание .скругления боковых стенок каналов 9 и 10 питания радиусом Рс со смещением осей этих каналов на величину о относительно оси вихревой камеры 13 приводит к тому, что при подаче рабочего тела в каналы 11 и 12 управления сопротивление вихревой камеры начинает возрастать практичес5 .92 И ки сразу, без, заметной эоны нечувствительности. Как следствие, расход на выходе вихревого элемента начинает падать сразу с началом подачи расхода управления (фиг.2).5В результате смещения осей радичальных каналов питания в сторону прилегающих каналов управления на величину У: - =О, 35-0, 15, увеличения радиусов дуг, сопрягающих боко О вые стенки каналов питания, противоположные прилегающим каналам управления, с боковыми стенками вихревойкоккамеры до величины В--2-3 и уменьшения общей площади проходных 35 сечений каналов питания до величиныРйГ- =2, 7-3,2 удается существенноруменьшить зону нечувствительности по управляющему расходу; регулировочная характеристика вихревого элемен та становится близкой к линейной во всем диапазоне управляющих расходов.Экономический эффект от внедрения изобретения заключается в существенном повышении точности пневматичес ких и гидравлических управляющих устройств.Формула изобретения1. Вихревой элемент, содержащий вихревую камеру, центральный канал выхода, два тангенциальных канала управления и два радиальных канала питания, у которых стенки, расположенные напротив каналов управле-о ния, выполнены дугообразными и сопряжены со стенками вихревой камеры, о т л и чающий с я тем, что, с целью повышения линейности и уменьшения зоны нечувствительности элемента, оси каналов питания смещены относительно диаметральной оси вихревой камеры в сторону каналов управления на величину О, 35- О, М 5 радиуса канала выхода.2. Элемент по и.1, о т л и ч аю щ .и й с я тем, что, величина радиуса дуги каждого канала питания составляет 2-3 радиуса канала выхода, а общая площадь проходных сечений каналов питания составляет 2, 7-3, 2 от площади канала выхода,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Элементы струйной автоматики. Под ред, И.В.Лебедева. М Машиностроение, 1973, с,2992, .Динамические свойства приводов и их элементов. Сб. научных трудов МАИ У 137. М., 1978, с.19 (прототип)..Фролова Техред И. Гайду ректор О,Макаренко да дписное Филиал ППП "Патент";, г.ужгород, ул,Проект Заказ 2783/53 ТиражВНИИПИ Государпо делам иэо113035, Москва енногтений