Дроссель

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Коробко Евгения Викторовна Кузьмин Владимир Алексеевич Новикова Зоя Анатольевна Глеб Владимир Константинович Билык Вячеслав Алексеевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Дроссель, содержащий магнитопроводящий корпус, внутри которого размещена индукционная катушка, установленная на сердечнике с выступающей за пределы катушки частью сердечника, радиальный канал, связанный с входным патрубком с одной стороны и с проходным каналом с другой, отличающийся тем, что в корпусе дросселя, соосно выступающей за пределы катушки части сердечника, неподвижно установлена диэлектрическая втулка, снабженная электродом, причем проходной канал образован между внутренней поверхностью электрода и наружной поверхностью выступающей за пределы катушки частью сердечника, канал заполнен текучей композицией, чувствительной к воздействию на нее как магнитным, так и электрическим полем. 2. Дроссель по п. 1, отличающийся тем, что электрод снабжен проводником, размещенным в электроизоляторе, при этом проводник подключен к источнику электрического напряжения, а индукционная катушка - к источнику электрического тока, причем сердечник индукционной катушки заземлен.(56) 1. Коробко Е.В. Электроструктурированные (электрореологические) жидкости особенности гидромеханики и возможности использования. - Мн. АНК ИТМО им. А.В.Лыкова АН БССР, 1996. - С 103-106. 2. А.с. СССР 1839526, МПК 16 31/02, 1986 (прототип). Полезная модель относится к гидравлическим устройствам, в частности к дросселям,в которых усилия, передаваемые жидкостью, регулируются по величине внешними полями - электрическими или магнитными. Известно гидравлическое устройство, в котором усилие, передаваемое жидкостью, регулируется по величине с помощью электрического поля 1. Устройство включает насос,гидравлический канал, заполненный электрореологической жидкостью, электрореологический клапан, встроенный внутрь канала, и источник электрического напряжения. Клапан состоит из двух электроизолированных электродов в виде ленточных спиралей, закрепленных в обойме с зазором один относительно другого так, что между ними образованы два винтовых канала. Подаваемая насосом под давлением жидкость проходит по гидравлическому каналу и каналам электрореологического клапана. При подаче электрического напряжения на электроды клапана, вследствие процессов структурообразования частиц твердой фазы жидкости в зазоре между ленточными спиралями, эффективная вязкость жидкости увеличивается и гидравлическое сопротивление,т.е. разность давлений жидкости на входе и выходе клапана, растет. Силовая энергия жидкости, развиваемая насосом, может быть направлена, например, на рабочий шток, связанный с элементом управления (винтом, рычагом, рулем, элероном и т.д.). Чем выше эффективная вязкость жидкости в клапане и соответственно больше гидравлическое сопротивление, тем большее усилие передается рабочему штоку. Таким образом, клапан является регулятором величины усилия. Силовая характеристика клапана зависит от геометрических размеров электродов и состава электрореологической жидкости. Недостатком данной конструкции клапана является небольшое гидравлическое сопротивление, создаваемое им, так как при увеличении напора жидкости выстроенные структуры сравнительно легко разрушаются и гидравлическое сопротивление клапана снижается. Улучшить силовую характеристику клапана можно за счет повышения концентрации твердой фазы в жидкости или увеличения размеров электродов. Однако при повышении концентрации твердой фазы в электрореологической жидкости текучесть ее снижается и использование такой жидкости в гидравлических системах становится невозможным. Увеличение же габаритных размеров электродов требует повышенного расхода материалов и поэтому экономически невыгодно. Известен магнитореологический дроссель 2, обеспечивающий повышение силовой характеристики регулятора усилия, состоящий из корпуса, выполненного из магнитопроводящего материала, внутри которого размещена обмотка индуктора в виде катушки, установленной на сердечнике с выступающей за пределы катушки частью сердечника. В этой части сердечника выполнен радиальный канал, который с одной стороны связан с входным патрубком, а с другой - с проходным каналом, который расположен между внутренней поверхностью корпуса и поверхностью выступающей части сердечника. По этому проходному каналу протекает магнитореологическая суспензия. При подаче на катушку электрического тока создается магнитное поле, которое воздействует на суспензию, изменяя ее эффективную вязкость в канале и, как следствие, гидравлическое сопротивление дросселя. Недостатком данного дросселя является необходимость увеличения концентрации дисперсной фазы в суспензии для получения максимального эффекта повышения эффективной вязкости, что ведет к возрастанию начальной вязкости суспензии и значительно уменьшает диапазон регулирования усилий, поскольку отношение эффективной вязкости 2 45922008.08.30 суспензии при воздействии на нее магнитным полем к начальной вязкости без воздействия поля не превышает 1,8. Данный дроссель является наиболее близким к предлагаемому решению и принят нами за прототип. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение силовой характеристики дросселя и расширение диапазона регулирования усилия. Задача решается следующим образом. Известный дроссель содержит магнитопроводящий корпус, внутри которого размещена индукционная катушка, установленная на сердечнике с выступающей за пределы катушки частью сердечника, радиальный канал, связанный с входным патрубком с одной стороны и с проходным каналом с другой. Согласно предлагаемому техническому решению, в корпусе дросселя, соосно выступающей за пределы катушки части сердечника, неподвижно установлена диэлектрическая втулка, снабженная электродом. Причем проходной канал образован между внутренней поверхностью электрода и наружной поверхностью выступающей за пределы катушки частью сердечника, канал заполнен текучей композицией с электрореологическими свойствами, чувствительной к воздействию на нее как магнитным, так и электрическим полем. Таким образом, предлагаемая конструкция обеспечивает возможность использовать как магнитореологические, так и электрореологические свойства текучей композиции, что повышает силовую характеристику предлагаемого дросселя. Кроме того, электрод снабжен проводником, размещенным в электроизоляторе, при этом проводник подключен к источнику электрического напряжения, а индукционная катушка - к источнику электрического тока, причем сердечник индукционной катушки заземлен. На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого дросселя в разрезе по оси катушки (А-А). На фиг. 2 приведен разрез дросселя по кольцевому каналу (Б-Б). Дроссель содержит корпус 1, изготовленный из магнитопроводящего материала, внутри которого размещена индукционная катушка 2 для создания магнитного поля, установленная на сердечнике 3 с выступающей за пределы катушки частью 4. Внутри корпуса,соосно выступающей части сердечника, неподвижно установлена диэлектрическая втулка 5, снабженная электродом 6 для создания электрического поля в проходном канале 7, образованном между внутренней поверхностью электрода 6 и выступающей частью 4 сердечника 3. В канал 7 помещена текучая композиция 8 с электрореологическими свойствами, чувствительная к воздействию на нее как магнитным, так и электрическим полем. Проходной канал 7 через радиальный канал 9 соединен с входным патрубком 10, который расположен в выступающей части 4 сердечника 3. Герметичная перегородка 11 (фиг. 2),выполненная из немагнитопроводящего материала, установлена в проходном канале 7 между отверстием выходного патрубка 12 и радиальным каналом 9, в пределах острого угла между их осями, что обеспечивает более полное использование площади электрода при подаче на него электрического напряжения. Торцевая гайка 13 через прижимной фланец 14 и резиновую прокладку 15 обеспечивает герметичность проходного канала 7. К электроду 6 неподвижно подсоединен (например припаян) проводник 16 (фиг. 1), который помещен в электроизолятор 17 и соединен с источником электрического напряжения (на фигурах не показан). Электроизолятор 17 обеспечивает изоляцию проводника 16 от корпуса 1. Индукционная катушка 2 состоит из обмотки и пластмассового корпуса 18, который предохраняет обмотку катушки от электроконтакта с сердечником 3. Катушка 2 подключена к источнику электрического тока (на фигурах не показан), а сердечник 3 заземлен. В качестве текучей композиции 8, обладающей как электро- так и магнитореологическими свойствами, используется, например, электрореологическая суспензия диатомита в минеральном масле с введением в состав суспензии предварительно обработанного раствором полистирола в толуоле карбонильного железа. В данной суспензии минеральное масло является дисперсной средой, а частицы диатомита и карбонильного железа - твердой дисперсной фазой. Такая композиция чувствительна к воздействию как электрических так и магнитных полей. 3 45922008.08.30 Работа дросселя осуществляется следующим образом. В исходном (обесточенном) положении текучая композиция 8, находясь в замкнутом герметичном пространстве дросселя, герметичность которого обеспечивается торцевой гайкой 13, прижимным фланцем 14 и резиновой прокладкой 15, поступает через входной патрубок 10 по радиальному каналу 9 в проходной канал 7 и выходит через выходной патрубок 12 в непосредственной близости от перегородки 11, перекрывающей поперечное сечение канала 7 (фиг. 2). Таким образом, текучая композиция 8 при своем движении контактирует практически полностью со всей внутренней поверхностью электрода 6, изолированного от корпуса 1 диэлектрической втулкой 5 и выступающей частью 4 сердечника 3, что обеспечивает наиболее полное использование силовой энергии электрического поля. При подаче электрического тока на обмотку индукционной катушки 2, размещенной на пластмассовом корпусе 18, возникает магнитный поток, пересекающий проходной канал 7 в радиальном направлении. Магнитное поле в проходном кольцевом канале 7 воздействует на текучую композицию 8, изменяя ее вязкость за счет образования ориентированных вдоль магнитного поля агрегатов из частиц карбонильного железа, взаимодействующих между собой. При подаче электрического напряжения на электрод 6 через проводник 16, расположенный в электроизоляторе 17, при заземленном сердечнике 3 между внутренней поверхностью электрода 6 и выступающей частью 4 сердечника 3 возникает электрическое поле. Вследствие процессов структурообразования частиц диатомита, воспринимающих воздействие электрического поля, происходит дополнительное повышение эффективности вязкости жидкости 8 в канале 7. Таким образом, при совместном воздействии электрическим и магнитным полем на текучую композицию 8, гидравлическое сопротивление дросселя, а следовательно, и перепад давления на входе в патрубок 10 и на выходе из патрубка 12 возрастают, что приводит к увеличению силовой характеристики дросселя. При этом начальная концентрация карбонильного железа и диатомита в текучей композиции 8 остается неизменной, что обеспечивает расширение диапазона регулирования силовой характеристики дросселя. В тех случаях, когда дроссель используется для создания небольших перепадов давления, регулировать силовую характеристику дросселя можно за счет воздействия на текучую композицию по отдельности электрическим или магнитным полем. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4