Гидравлический или пневматический диод Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

The hydraulic or pneumatic diode

12 3

Kaygorodov S. , Pilyugin O. , Gavrilov A. (Russian Federation) Гидравлический или пневматический диод

Кайгородов С. Ю. , Пилюгин О. И. ,

3

Гаврилов А. О. (Российская Федерация)

1 Кайгородов Сергей Юрьевич /Kaygorodov Sergey - ассистент преподавателя;

2Пилюгин Олег Игоревич /Pilyugin Oleg - студент;

3Гаврилов Андрей Олегович / Gavrilov Andrei - студент,

Омский государственный технический университет, г. Омск

Аннотация: приводится описание гидравлического диода. Принцип работы диода. Обосновывается, почему именно данный диод лучше.

Abstract: the description of a hydraulic diode. The principle of operation of the diode. It substantiates, why the diode is better.

Ключевые слова: гидродиод, пневмодиод, резисторный гидродиод.

Keywords: gidrodiod, pnevmodiod, gidrodiod resistor.

УДК 621.512:65:656.1

Гидродиод - это проточный элемент без подвижных механических частей, обладающий существенно разным сопротивлением при протекании через него жидкости в противоположных направлениях. Направление называется прямым, если гидродиод обладает минимальным сопротивлением, а противоположное направление называется обратным. Существует два принципиально разных типа гидродиодов - резисторные и дефлекторные. Резисторные гидродиоды - это гидродиоды, которые работают за счет деформации обратного потока, приводящего к значительному увеличению его гидравлического сопротивления. Дефлекторные гидродиоды - это гидродиоды, у которых уменьшение обратного потока организуется за счет отклонения струи, ее турбулизации или закрутки в проточной камере. На рис. 1.1 и 1.2 изображены резисторные гидродиоды.

Принцип работы диафрагменного резистивного диода (рис. 1.1) основан на том, что прямой поток не испытывает дополнительного сопротивления и определяется площадью проходного сечения отверстия диафрагмы. Обратный поток сопровождается делением, при котором часть жидкости закручивается в обратном направлении и препятствует потоку, в результате чего его живое сечение существенно уменьшается, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления. Данный гидродиод является упрощенным вариантом более сложной конструкции, запатентованной Н. Тесла (патент США № 1.329.559).

/

/

ж

Рис. 1.1. Схема резисторного гидродиода диафрагменного типа (а) - протекание прямого потока, (б) - протекание обратного потока: 1. Канал. 2. Набор фасонных диафрагм

2

1

1

а)

3

4

Рис. 1.2. Схема резисторного гидродиода с вихревой камерой (а) - обратный поток, (б) - прямой поток:

1. Тангенциальный вход (выход). 2. Вихревая камера. 3. Направление обратного потока. 4. Трубка. 5. Направление обратного потока

Работа резистивного диода с вихревой камерой (рис. 2.2) состоит в влиянии центробежных сил на поток, закрученный при прохождении через диод в обратном направлении. При этом в центре, где расположено отверстие выхода потока, образуется пониженное давление (вплоть до давления, ниже атмосферного), как результат, диод может временно полностью остановить («запереть») обратный поток. При прохождении жидкости в прямом направлении его сопротивление значительно ниже. Диафрагменные гидродиоды делятся на сопловой и диффузорный (рис. 1.3, 1.4).

Такие гидродиоды (сопловые и диффузорные) могут быть сконструированы в виде набора цилиндрических вставок (как и диоды диафрагменного типа (рис. 1.1)).

Л\\\\\\^

Si®* V ^

L — ЛЛАЛЛЛХУ

Л\\\\\\\Чх\\\\\\У

а)

б)

Рис. 1.3. Схема соплового гидродиода при течении жидкости в прямом (а) и обратном (б) направлении

а)

б)

Рис. 1.4. Схема диффузорного гидродиода при течении жидкости в прямом (а) и обратном (б) направлении

С технологической точки зрения, предпочтение следует отдать гидродиодам «проточного» типа, т. е. сопловым, диафрагменным, диффузорным, т. к. в их конструкции при проектировании цепочек диодов нет необходимости поворачивать поток.

Предложен вариант гидравлического и пневматического диода с упругими пластинками.

Фиг. 1

Фиг. 2

Гидравлический или пневматический диод 1 (фиг. 1 и 2) содержит канал (2) прямоугольного сечения, в котором установлены не менее одной группы элементов, состоящих из двух жестких пластин (3), наклоненных под углом в сторону прямого потока, и каждая жесткая пластина (3) снабжена параллельно и вплотную к ней по плоскости установленной гибкой пластиной (4), размещенной со стороны обратного потока и имеющей длину, превышающую длину жесткой пластины (3). При движении текучей среды по каналу (2) в прямом направлении гибкие пластины (4) отгибаются от оси канала, и канал (2) не оказывает значительного гидравлического сопротивления потоку. При движении среды в обратном направлении пластины (4) прогибаются в сторону оси канала (2), снижают его просвет, и сопротивление диода становится большим. Возможны варианты, при которых пластины (4) вместе с пластинами (3) смещены вдоль оси канала (2) относительно противолежащей пары пластин, а пластины (4) пересекают ось канала (2). При этом перед парой пластин около оси канала (2) может быть расположен штырь, перпендикулярный оси канала, на который опираются пластины (4) под воздействием обратного потока. Увеличивается диодность и рабочие давления, появляется возможность использования диода в качестве самодействующих клапанов объемных машин периодического действия - насосов и компрессоров.

Предложенный конструктивный вариант гидропневматического диода обладает существенно более высокой диодностью по сравнению с известными, прост по конструкции, и может работать не только на низких, но и на средних давлениях, что существенно расширяет сферу его применения.

Литература

1. Башта Т. М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. / Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов,

О. В. Байбаков, Ю. Л. Кирилловский. - М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.

2. Алексеев А. К. Особенности расчета высокочастотных колебаний давления и подачи аксиальных роторно-поршневых насосов. // Вестник машиностроения. 1983. № 11, С. 22-26.

3. Алексеев А. К. и др. Исследование и расчет высокочастотных колебаний давления в гидросистеме с аксиально-поршневым насосом. // Динамика машин. М.: Наука, 1980. С. 15-20.

4. Орлов Ю. М. Исследование рабочего процесса в цилиндрах плунжерного насоса. // Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления. М.: Машиностроение, 1975. Вып. 2. С. 267-278.

5. Носов Е. Ю., Павлюченко Е. А. Интенсификация охлаждения ротационных компрессоров с катящимся ротором. // Омский научный вестник. Серия «Приборы, машины и технологии». № 10 (48), декабрь 2006. - С. 55-58.

6. Орлов Ю. М. Авиационные объемные гидромашины с золотниковым распределением. / Ю. М. Орлов; Перм. гос. техн. ун-т. Пермь 1993.

7. Орлов Ю. М. Объемные гидравлические машины. Конструкция, проектирование, расчет. / Ю. М. Орлов. - М.: Машиностроение, 2006. - 222 с.

8. Башта Т. М.Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. / Т. М. Башта - М.: Машиностроение, 1974. - 606 с.

9. ЕлимелехИ. М., Сидоркин Ю. Г. Струйная автоматика. Л.: ЛЕНИЗДАТ, 1972. - 211 с.

10. Лебедев И. В., Трескунов С. Л., Яковенко В. С. Элементы струйной автоматики. М.: Машиностроение, 1973. - 360 с.

11. Залманзон Л. А. Теория элементов пневмоники. М.: Наука, 1969. - 507 с.