Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
MAGNETORHEOLOGICAL SLIDE-VALVE DRIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/028182
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to mechanical engineering. A magnetorheological drive for directly electromagnetically controlling flow characteristics of an upper contour of a hydraulic slide-valve system is intended for automatically controlling a hydraulic or pneumatic subsequent lower contour of the system, by means of a slide-valve. A principle for directly electromagnetically controlling flow characteristics is based on the magnetorheological effects of changing the internal energy of magnetic particles and the energy of interaction between particles in a magnetic field, and also on the interaction of particles with a magnetic field, and on the laws of hydrodynamics. The aim of the present invention consists in enhancing the speed, accuracy, reliability and durability of an upper contour of a system, and, as a result, in enhancing the said characteristics of an entire hydraulic system, via the use of hydraulic equipment having a design which eliminates the use of moving mechanical components.

Inventors:
NAIGERT KATHARINA VALEREVNA (RU)
REDNIKOV SERGEY NIKOLAEVICH (RU)
Application Number:
RU2014/000510
Publication Date:
February 25, 2016
Filing Date:
August 18, 2014
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
NAIGERT KATHARINA VALEREVNA (RU)
REDNIKOV SERGEY NIKOLAEVICH (RU)
International Classes:
F15B13/043; F15B21/06
Foreign References:
SU1317406A11987-06-15
RU2029447C11995-02-20
SU929945A11982-05-23
SU1399522A11988-05-30
Download PDF:
Claims:
Формула изобретения:

1. Магнитореологический привод прямого электромагнитного управления характеристиками потока верхнего контура гидравлической системы золотника Фиг.1 , состоит из магнитодинамического насоса 1 , серии модульных магнитореологических дросселей-гидрозамков 2-5 и золотника 6. Привод характеризуется тем, что не содержит подвижных механических элементов, а управление золотником осуществляется контроллером по средствам прямого электромагнитного регулирования характеристик потока. Золотник управляется при помощи модульных магнитореологических дросселей - гидрозамков. Модульные магнитореологические дроссели-гидрозамки 2,3 предназначены для регулирования расхода в гидролиниях 7,8, а также полного перекрытия в гидролиниях потока. Модульные магнитореологические дроссели- гидрозамки 4,5 выступают в роли гидрозамков для перекрытия подвода рабочей жидкости к гидролиниям 7,8, а в сочетании с 2,3 поддерживают постоянное давление в гидролиниях 7,8 при выключенном насосе. Бак 9 термостатирован. Рабочая среда привода магнитореологическая жидкость.

2. Привод по п.1 имеет модульный магнитореологический дроссель-гидрозамок особой конструкции Фиг.2, состоящий из внутреннего элемента, выполненного в виде цилиндра 1 , который закреплен в центре струевыпрямителя 2. На внутренний элемент установлен обтекатель 3. Внутренний элемент интегрирован в цилиндрический магнитопроводящий корпус 4. В крышках 5,6 выполнены отверстия под патрубки 7,8 для включения в гидравлический контур. На внешнюю поверхность корпуса крепится блок электромагнитного управления потоком, состоящий из элементов дифференциальной обмотки расположенных по окружности 9. Движение магнитореологической жидкости в кольцевом зазоре образованном внутренним цилиндром и корпусом осуществляется за счет бегущего магнитного поля, индуцируемого элементами дифференциальной обмотки электромагнита по средствам последовательного включения контуров питающих элементы, входящие в блок электромагнитного управления потоком Фиг.З . В результате этого магнитореологическая жидкость движется вращательно-поступательно. Схема подключения элементов обмотки блока к контроллеру аналогична схеме подключения многофазного асинхронного электродвигателя. Для работы в режиме гидрозамка требуется одновременное включение всех фаз. Возможны варианты блоков электромагнитного управления потоком с большим количеством элементов обмотки и фаз, число элементов кратное количеству фаз. Имеется возможность монтажа модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка непосредственно в трубы подходящего

7

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) диаметра 1 , а для повышения рабочих характеристик возможно подключение каскада модулей 2 Фиг.4. Особыми характеристиками модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка является то, что регулирование расхода через магнитореологический дроссель-гидрозамок осуществляется по средствам изменения характеристик магнитного поля и скорости переключения элементов кольцевой дифференциальной обмотки блока электромагнитного управления потоком магнитореологического дросселя-гидрозамка, а также за счет гироскопических эффектов жидкой среды. При этом подобная конструкция магнитореологического дросселя- гидрозамка позволяет избежать явлений нежелательной турбулентности возможных при иных конструкциях магнитореологических дросселей с вращательно-поступательным движением рабочей среды в широких диапазонах рабочих скоростей и сечений проточной части. Предложенная конструкция модульного магнитореологического дросселя- гидрозамка универсальна в монтаже и легко модифицируема.

3. Возможна конструкция модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2 с интеграцией блока электромагнитного управления потоком в полость внутреннего элемента 9 Фиг.5. При данной конструкции требуется полый магнитопроводящий внутренний элемент.

4. Возможна конструкция модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2 с интеграцией блока электромагнитного управления потоком во внутренний элемент 9 Фиг.6. При данной конструкции требуется создание на поверхности внутреннего цилиндра паза для посадки герметизированного блока электромагнитного управления, так чтобы при этом сохранялась геометрия проточной части.

5. Возможна конструкция модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2 с комбинацией: блока электромагнитного управления потоком интегрированного в полость внутреннего элемента 9 и блока электромагнитного управления потоком установленного на корпус 10 Фиг.7. При подобной конструкции корпус и внутренний элемент являются полыми и магнитопроводящими.

6. Возможна конструкция модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2 с комбинацией: герметизированного блока электромагнитного управления потоком интегрированного во внутренний элемент посадкой на поверхность в паз 9 и блока электромагнитного управления потоком установленного на корпус 10 Фиг.8. При данной конструкции требуется магнитопроводящий корпус.

8

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

7. Для приводов с небольшим диаметром сечения проточной части возможна конструкция модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2 без внутреннего элемента с различными вариациями расположения отверстий 8 по площади сечения струевыпрямителя 1. При этом сохраняется общая концепция конструкции модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка: состоящей из корпуса 2 в крышках которого 3,4 выполнены отверстия под патрубки 5,6 для включения в гидравлический контур. Также на внешнюю поверхность корпуса крепится блок электромагнитного управления потоком, состоящий из элементов дифференциальной обмотки расположенных по окружности 7 Фиг.9.

8. Возможна конструкция модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2, п.З, п.4, п.5, п.6 и п.7 с различной геометрией сечения отверстий струевыпрямителя 10. Применение подобного направляющего аппарата позволяет задавать угол входа потока в полость рабочей зоны магнитореологического дросселя-гидрозамка Фиг.10. Для рабочей среды с низкой вязкостью и небольшим содержанием ферромагнетика это снижает затраты энергии на управление потоком и облегчает регулирование расхода.

9. Для приводов с достаточно малым диаметром сечения проточной части возможна конструкция модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2 без внутреннего элемента и без струевыпрямителя. При этом сохраняется общая концепция конструкции модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка: состоящей из корпуса 1 в крышках которого 2,3 выполнены отверстия под патрубки 4,5 для включения в гидравлический контур. Также на внешнюю поверхность корпуса крепится блок электромагнитного управления потоком, состоящий из элементов дифференциальной обмотки расположенных по окружности б Фиг.1 1.

10. Для приводов с достаточно большим диаметром сечения проточной части при применении конструкций модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.7 и п.9 при значительной скорости переключения элементов дифференциальной обмотки блоков электромагнитного управления потоком возможно появление гидродинамических эффектов, позволяющих создавать расход через рабочую зону магнитореологического дросселя-гидрозамка выше номинального расхода в сечении регулируемой гидролинии, но при этом может понижаться прецизионность управления характеристиками потока.

11. Повысить рабочие характеристики блока электромагнитного управления потоком модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2, п.З, п.4, п.5, п.6, п.7, п.8, п.9 и п.10 можно экранированием элементов дифференциальной обмотки,

9

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) поместив каждый элемент дифференциальной обмотки в индивидуальный магнитоотражающий экран.

10

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

ИЗМЕНЁННАЯ ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

получена Международным бюро 03 июля 2015 (03.07.2015)

1. Магнитореологический привод прямого электромагнитного управления характеристиками потока верхнего контура гидравлической системы золотника Фиг.1, состоит из магнитодинамического насоса 1, серии модульных магнитореологических дросселей-гидрозамков 2-5 и золотника 6. Привод характеризуется тем, что не содержит подвижных механических элементов, а управление золотником осуществляется контроллером посредством прямого электромагнитного регулирования характеристик потока. Золотник управляется при помощи модульных магнитореологических дросселей-гидрозамков. Модульные магнитореологические дроссели-гидрозамки 2,3 предназначены для регулирования расхода в гидролиниях 7,8, а также полного перекрытия в гидролиниях потока. Модульные магнитореологические дроссели- гидрозамки 4,5 выступают в роли гидрозамков для перекрытия подвода рабочей жидкости к гидролиниям 7,8, а в сочетании с 2,3 поддерживают постоянное давление в гидролиниях 7,8 при выключенном насосе. Бак 9 термостатирован. Рабочая среда привода магнитореологическая жидкость. Магнитореологический привод отличается тем, что с целью улучшения динамических параметров регулирования и повышения надежности имеет обе торцевые золотниковые камеры соединенные с полостями, расположенными между парами последовательно включенных магнитореологических дросселей, (варианты конструкции которых указаны со 2 по 10 пункт) использующих для создания перепада давления и динамического вихревого запирания потока рабочей жидкости, как эффект изменения вязкости при изменении параметров магнитного поля, так и эффект динамического запирания, возникающий при организации вращающегося движения жидкости в радиальном направлении кольцевого канала. Приведенный магнитореологический привод, позволяет производить центрирование золотника, как при деформации одной из пружин расположенных в торцевых камерах золотника, так и за счет изменения давления магнитореологической среды под соответствующей торцевой полостью золотника. Улучшение динамики магнитореологического привода прямого электромагнитного управления характеристиками потока верхнего контура гидравлической системы золотника, достигается при одновременном изменении, как перепада давлений под каждой торцевой камерой, так и регулированием соотношения давлений в торцевых полостях и кольцевых каналах золотника. Также применение в магнитореологической системе магнитодинамического насоса препятствует механической деструкции частиц магнитореологической жидкости, что продлевает срок эксплуатации рабочей среды.

11

ИЗМЕНЁННЫЙ ЛИСТ (СТАТЬЯ 19)

2. Привод по п.1 имеет модульный магнитореологический дроссель-гидрозамок особой конструкции Фиг.2, состоящий из внутреннего элемента, выполненного в виде цилиндра 1, который закреплен в центре струевыпрямителя 2. На внутренний элемент установлен обтекатель 3. Внутренний элемент интегрирован в цилиндрический магнитопроводящий корпус 4. В крышках 5,6 выполнены отверстия под патрубки 7,8 для включения в гидравлический контур. На внешнюю поверхность корпуса крепится блок электромагнитного управления потоком, состоящий из элементов дифференциальной обмотки расположенных по окружности 9. Движение магнитореологической жидкости в кольцевом зазоре образованном внутренним цилиндром и корпусом осуществляется за счет бегущего магнитного поля, индуцируемого элементами дифференциальной обмотки электромагнита посредством последовательного включения контуров питающих элементы, входящие в блок электромагнитного управления потоком Фиг.З. В результате этого магнитореологическая жидкость движется вращательно-поступательно. Схема подключения элементов обмотки блока к контроллеру аналогична схеме подключения многофазного асинхронного электродвигателя. Для работы в режиме гидрозамка требуется одновременное включение всех фаз. Возможны варианты блоков электромагнитного управления потоком с большим количеством элементов обмотки и фаз, число элементов кратное количеству фаз. Имеется возможность монтажа модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка непосредственно в трубы подходящего диаметра 1, а для повышения рабочих характеристик возможно подключение каскада модулей 2 Фиг.4. Особыми характеристиками модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка является то, что регулирование расхода через магнитореологический дроссель-гидрозамок осуществляется посредством изменения характеристик магнитного поля и скорости переключения элементов кольцевой дифференциальной обмотки блока электромагнитного управления потоком магнитореологического дросселя-гидрозамка, а также за счет гироскопических эффектов жидкой среды. При этом подобная конструкция магнитореологического дросселя- гидрозамка позволяет избежать явлений нежелательной турбулентности возможных при иных конструкциях магнитореологических дросселей с вращательно-поступательным движением рабочей среды в широких диапазонах рабочих скоростей и сечений проточной части. Предложенная конструкция модульного магнитореологического дросселя- гидрозамка универсальна в монтаже и легко модифицируема.

3. Возможна конструкция модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2 с интеграцией блока электромагнитного управления потоком в полость внутреннего

12

ИЗМЕНЁННЫЙ ЛИСТ (СТАТЬЯ 19) элемента 9 Фиг.5. При данной конструкции требуется полый магнитопроводящий внутренний элемент.

4. Возможна конструкция модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2 с интеграцией блока электромагнитного управления потоком во внутренний элемент 9 Фиг.6. При данной конструкции требуется создание на поверхности внутреннего цилиндра паза для посадки герметизированного блока электромагнитного управления, так чтобы при этом сохранялась геометрия проточной части.

5. Возможна конструкция модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2 с комбинацией: блока электромагнитного управления потоком интегрированного в полость внутреннего элемента 9 и блока электромагнитного управления потоком установленного на корпус 10 Фиг.7. При подобной конструкции корпус и внутренний элемент являются полыми и магнитопроводящими.

6. Возможна конструкция модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2 с комбинацией: герметизированного блока электромагнитного управления потоком интегрированного во внутренний элемент посадкой на поверхность в паз 9 и блока электромагнитного управления потоком установленного на корпус 10 Фиг.8. При данной конструкции требуется магнитопроводящий корпус.

7. Для приводов с небольшим диаметром сечения проточной части возможна конструкция модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2 без внутреннего элемента с различными вариациями расположения отверстий 8 по площади сечения струевыпрямителя 1. При этом сохраняется общая концепция конструкции модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка: состоящей из корпуса 2 в крышках которого 3,4 выполнены отверстия под патрубки 5,6 для включения в гидравлический контур. Также на внешнюю поверхность корпуса крепится блок электромагнитного управления потоком, состоящий из элементов дифференциальной обмотки расположенных по окружности 7 Фиг.9.

8. Возможна конструкция модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2, п.З, п.4, п.5, п.6 и п.7 с различной геометрией сечения отверстий струевыпрямителя 10. Применение подобного направляющего аппарата позволяет задавать угол входа потока в полость рабочей зоны магнитореологического дросселя-гидрозамка Фиг.10. Для рабочей среды с низкой вязкостью и небольшим содержанием ферромагнетика это снижает затраты энергии на управление потоком и облегчает регулирование расхода.

13

ИЗМЕНЁННЫЙ ЛИСТ (СТАТЬЯ 19)

9. Для приводов с достаточно малым диаметром сечения проточной части возможна конструкция модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2 без внутреннего элемента и без струевыпрямителя. При этом сохраняется общая концепция конструкции модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка: состоящей из корпуса 1 в крышках которого 2,3 выполнены отверстия под патрубки 4,5 для включения в гидравлический контур. Также на внешнюю поверхность корпуса крепится блок электромагнитного управления потоком, состоящий из элементов дифференциальной обмотки расположенных по окружности 6 Фиг.11.

10. Для приводов с достаточно большим диаметром сечения проточной части при применении конструкций модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.7 и п.9 при значительной скорости переключения элементов дифференциальной обмотки блоков электромагнитного управления потоком возможно появление гидродинамических эффектов, позволяющих создавать расход через рабочую зону магнитореологического дросселя-гидрозамка выше номинального расхода в сечении регулируемой гидролинии, но при этом может понижаться прецизионность управления характеристиками потока.

11. Повысить рабочие характеристики блока электромагнитного управления потоком модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка по п.2, п.З, п.4, п.5, п.6, п.7, п.8, п.9 и п.10 можно экранированием элементов дифференциальной обмотки, поместив каждый элемент дифференциальной обмотки в индивидуальный магнитоотражающий экран.

14

ИЗМЕНЁННЫЙ ЛИСТ (СТАТЬЯ 19)

Description:
МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИВОД ЗОЛОТНИКА

Описание изобретения:

Магнитореологаческий привод прямого электромагнитного управления характеристиками потока верхнего контура гидравлической системы золотника Фиг.1, состоит из насоса 1, серии модульных магнитореологических дросселей-гидрозамков 2-5 и золотника 6. Для подачи рабочей среды к управляющему золотником контуру используется ма1татодинамический насос. Управление золотником осуществляется по средствам установки в контур управляющих гидролиний магнитореологических дросселей- гидрозамков конструкция которых Фиг.2 позволяет регулировать расход магнитореологической жидкости по средствам бегущего магнитного поля, индуцируемого блоком электромагнитного управления потоком Фиг.З, а также за счет гироскопических эффектов жидкой среды, моделируемых направляющим аппаратом.

1

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Ссылочные обозначения к Фиг.1

Магнитореологический привод прямого электромагнитного управления характеристиками потока верхнего контура гидравлической системы золотника:

1 - магнитодинамический насос,

2,3,4,5 - модульные магнитореологические дроссели-гидрозамки, 6 - золотник, 7,8 - гидролинии, 9 - бак.

2

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Ссылочные обозначения к Фиг.2

Модульный магнитореологический дроссель-гидрозамок - конструкция с внешним блоком электромагнитного управления потоком:

1 - внутренний элемент,

2 - струевыпрямитель,

3 - обтекатель,

4 - корпус, 5,6 - крышки,

7,8 - отверстия под патрубки,

9 - внешний блок электромагнитного управления потоком.

3

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Ссылочные обозначения к Фиг.5

Модульный магнитореологический дроссель-гидрозамок - конструкция с внутренним блоком электромагнитного управления потоком:

1 - внутренний элемент,

2 - струевыпрямитель,

3 - обтекатель,

4 - корпус, 5,6 - крышки,

7,8 - отверстия под патрубки,

9 - внутренний блок электромагнитного управления потоком. Ссылочные обозначения к Фиг.6

Модульный магнитореологический дроссель-гидрозамок - конструкция с внутренним герметизированным блоков электромагнитного управления потоком:

1 - внутренний элемент,

2 - струевыпрямитель,

3 - обтекатель,

4 - корпус, 5,6 - крышки,

7,8 - отверстия под патрубки,

9 - внутренний герметизированный блок электромагнитного управления потоком.

4

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Ссылочные обозначения к Фиг.7

Модульный магнйтореологический дроссель-гидрозамок - конструкция с комбинацией блоков электромагнитного управления потоком:

1 - внутренний элемент.

2 - струевыпрямитель,

3 - обтекатель,

4 - корпус, 5,6 - крышки,

7,8 - отверстия под патрубки,

9 - внутренний блок электромагнитного управления потоком,

10 - внешний блок электромагнитного управления потоком. Ссылочные обозначения к Фиг.8

Модульный магнйтореологический дроссель-гидрозамок - конструкция с комбинацией блоков электромагнитного управления потоком:

1 - внутренний элемент,

2 - струевыпрямитель,

3 - обтекатель,

4 - корпус, 5,6 - крышки,

7,8 - отверстия под патрубки,

9 - внутренний герметизированный блок электромагнитного управления потоком,

10 - внешний блок электромагнитного управления потоком.

5

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Ссылочные обозначения к Фиг.9

Модульный магнитореологический дроссель-гидрозамок - конструкция для приводов с небольшим диаметром сечения проточной части:

1 - струевыпрямитель,

2 - корпус, 3,4 - крышки,

5,6 - отверстия под патрубки,

7 - внешний блок электромагнитного управления потоком,

8 - отверстие струевыпрямителя. Ссылочные обозначения к Фиг.10

Вариации геометрии сечения отверстий струевыпрямителя модульного магнитореологического дросселя-гидрозамка:

1 - внутренний элемент,

2 - струевыпрямитель,

3 - обтекатель.

4 - корпус, 5,6 - крышки,

7,8 - отверстия под патрубки,

9 - блок электромагнитного управления потоком,

10 - отверстие струевыпрямителя.

6

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)