Устройство ослабления пульсаций гидравлической жидкости в гидравлической системе

Устройство ослабления пульсаций гидравлической жидкости в гидравлической системе

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к устройству ослабления пульсаций гидравлической жидкости в гидравлической системе, в частности в гидравлической системе летательного аппарата.

Гидравлические системы широко используются для перемещения жидкостей, которые используются для многих целей и перемещаются под действием давления, которое может варьироваться в широком диапазоне. Жидкости, перемещаемые под действием давления, могут выполнять механическую работу для целей управления или для силового привода, это могут быть топлива или окисляющие средства, смазочные или другие материалы, любые жидкости, которые используются в силовом приводе, в обработке материалов и т.п.

На самолетах, как правило, используется несколько гидравлических систем, которые обычно не зависимы друг от друга, и необходимое давление в этих системах создается насосами, в частности аксиально-поршневыми насосами. При таком устройстве в гидравлических линиях возникают пульсации давления, которые воспринимаются на слух как раздражающий шум, и поскольку в результате таких пульсаций линии подвергаются дополнительным нагрузкам, то при этом также может повышаться возможность возникновения утечек. Нежелательные побочные эффекты, связанные с такими пульсациями давления, возникают, в частности, также в насосах авиационных двигателей.

В соответствии с известными техническими решениями такие пульсации давления могут ослабляться реверберационными аттенюаторами, которые, однако, с одной стороны, должны быть установлены в непосредственной близости от насосов, и, с другой стороны, в особенности в случае насосов двигателей, которые работают на сравнительно невысоких частотах вращения, должны иметь достаточно большой объем, в результате чего они не могут быть размещены в пилоне двигателя в непосредственной близости от насосов ввиду недостатка пространства.

В патентном документе DE 10316946 А1 описывается устройство ослабления пульсаций давления в гидравлической линии, в котором между источником давления, представляющим собой насос, и потребителем устанавливается исполнительное устройство, создающее пульсации давления в гидравлической линии. Исполнительное устройство должно управляться регулятором таким образом, чтобы оно создавало пульсации давления, которые по меньшей мере приближенно противоположны по фазе пульсациям давлениям, измеряемым в гидравлической линии с помощью датчика. В таком устройстве исполнительное устройство, создающее противоположные по фазе пульсации давления, расположено в гидравлической линии на меньшем расстоянии от насоса, чем датчик, измеряющий пульсации давления.

Кроме того, в публикации "Активное вибрационное управление шумом, возникающим в текучей среде", Jiao Zongxia, Chen Ping, Hua Quing, Wang Shaoping, факультет теории управления и электротехники, Пекинский университет аэронавтики и астронавтики, описывается активное устройство, которое подавляет пульсации гидравлической жидкости в гидравлической системе. Такая гидравлическая система содержит насос, обеспечивающий перемещение гидравлической жидкости в подсоединенной системе гидравлических линий, и первый предохранительный клапан, подсоединенный к системе гидравлических линий. Кроме того, к системе гидравлических линий подсоединяется пьезоэлектрический клапан с активным управлением, предназначенный для подавления пульсаций давления гидравлической жидкости в гидравлической системе. Работа этого клапана определяется быстрым преобразованием Фурье, выполняемым в компьютере в отношении пульсаций давлений, измеряемых в гидравлической системе. Гидравлическая жидкость, которая отводится с помощью клапана с активным управлением, собирается как жидкость утечки и возвращается в гидравлическую систему. В дополнение к используемому объему подаваемой жидкости жидкость, отводимая с помощью клапана с активным управлением и собираемая в качестве жидкости утечки, должна перемещаться насосом подачи этой описанной гидравлической системы.

Наконец, в реферате патента Японии 05180390 описывается устройство для ослабления создающих шум пульсаций в линии, в котором используется первый датчик пульсаций, размещенный возле насоса, рассматриваемого в качестве первичного источника пульсаций, причем датчик установлен на внешней стороне линии и представляет собой датчик ускорений, вызванных пульсациями, и на определенном расстоянии от первого датчика пульсаций установлено устройство электромагнитного возбуждения, которое указывается как вторичный источник пульсаций. На пределенном расстоянии от устройства электромагнитного возбуждения размещается второй датчик пульсаций, который также представляет собой датчик ускорений и используется в качестве датчика ошибки. Первый датчик пульсаций, датчик ошибки и устройство электромагнитного возбуждения соединены электрически со схемой фильтра, которая используется в качестве регулятора, обеспечивающего снижение в линии уровня шума, который создается пульсациями.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью изобретения является создание устройства ослабления пульсаций в гидравлической жидкости, которое обладает высокой эффективностью и занимает мало места.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения предлагается устройство ослабления пульсаций в гидравлической жидкости в гидравлической системе, в частности в гидравлической системе летательного аппарата, которое содержит насос, имеющий привод и предназначенный для перемещения жидкости по гидравлической линии под действием давления, а также исполнительное устройство, установленное в гидравлической линии и предназначенное для создания пульсаций давления, которые компенсируют пульсации давления, создаваемые насосом, причем управление исполнительным устройством осуществляется управляющим устройством в соответствии с пульсациями давления, возникающими в гидравлической линии, и в гидравлической линии установлен датчик давления или пульсаций давления для измерения возникающих пульсаций давления, причем выходной сигнал датчика давления подается в управляющее устройство. В соответствии с изобретением датчик давления установлен в гидравлической линии выше по потоку по отношению к исполнительному устройству.

Термины "гидравлическая система" или "гидравлическая линия" и другие аналогичные термины, используемые в настоящем описании, должны пониматься в самом широком смысле, а именно они относятся к любой жидкости, которая подчиняется законам гидравлики, то есть, кроме так называемой гидравлической жидкости или гидравлического масла, они также относятся к топливам, смазочным материалам, окислительным средствам и любым другим жидкостям, которые используются в технике силовых приводов, обработки материалов и т.п.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения компоненты устройства, которые должны располагаться в непосредственной близости от насоса, имеют очень небольшие размеры, так что требования в отношении необходимого пространства как в случае модернизации, так и в случае создания новых конструкций, являются весьма умеренными. Это является особенным достоинством в случае насосов двигателей летательного аппарата. В соответствии с вариантом осуществления изобретения, кроме шума, также уменьшаются механические нагрузки, которые возникают в результате пульсаций давления и действуют на гидравлическую систему.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения датчик давления устанавливается в гидравлической линии таким образом, чтобы он находился в непосредственной близости от выпускного отверстия насоса.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения управляющее устройство осуществляет управление исполнительным устройством с целью минимизации пульсаций давления, измеряемого датчиком давления.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения датчик давления установлен в гидравлической линии на расстоянии, не превышающем λ/6 (λ - характеристическая длина волн пульсаций в гидравлической жидкости, которые необходимо ослабить) от исполнительного устройства.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения в качестве насоса может использоваться аксиально-поршневой насос.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения насос может иметь электрический привод.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения насос может иметь гидравлический или пневматический привод.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения управляющее устройство предназначено для управления исполнительным устройством с целью создания пульсаций давления соответствующей частоты и амплитуды таким образом, чтобы сумма пульсаций давления, создаваемых насосом и исполнительным устройством, поддерживалась на минимальном уровне.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения управляющее устройство содержит электронные схемы.

В соответствии с вариантом применения предлагается устройство для ослабления шума гидравлической жидкости в насосах двигателя летательного аппарата, которые работают с невысокой частотой вращения.

При таком применении устройство может быть размещено в пилоне двигателя.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вариант осуществления изобретения описывается ниже со ссылками на чертеж.

На фигуре представлена схема устройства, обеспечивающего ослабление пульсаций в гидравлической жидкости, и в частности для снижения уровня шума, создаваемого гидравлической жидкостью в гидравлической системе, в особенности в гидравлической системе летательного аппарата, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

Устройство, схема которого представлена на чертеже, используется для ослабления пульсаций в гидравлической жидкости, в частности для снижения уровня шума, создаваемого гидравлической жидкостью в гидравлической системе, такой как гидравлическая система двигателя (не показан) летательного аппарата.

Гидравлическая система содержит насос 2, который приводится в действие приводом 1, например электродвигателем, и обычно представляет собой аксиально-поршневой насос, работающий на сравнительно небольших скоростях вращений. За счет давления насос перемещает жидкость (топливо) к двигателю по гидравлической линии 3.

В гидравлической линии 3 установлено исполнительное устройство 5 с электрическим приводом, которое, в свою очередь, предназначено для создания пульсаций давления, которые компенсируют пульсации давления, создаваемые насосом 2. Управление исполнительным устройством 5 осуществляется с помощью электронного или аналогового управляющего устройства 4, управляющий сигнал которого является функцией пульсаций давления, возникающих в гидравлической линии 3. Пульсации давления, возникающие в гидравлической линии 3, измеряются датчиком 6 давления или частоты, который передает измеренный сигнал в управляющее устройство 4.

Управляющее устройство 4 осуществляет управление исполнительным устройством 5 для создания пульсаций давления соответствующей частоты и амплитуды таким образом, чтобы сумма пульсаций давления, создаваемых насосом 2 и исполнительным устройством 5 поддерживалось на минимальном уровне, иначе говоря, чтобы пульсации давления, измеряемые датчиком давления 6, были минимальны.

Управляющий сигнал, передаваемый в исполнительное устройство 5, может иметь частоту одной из гармоник или основную частоту, на которую накладывается гармоническая составляющая, в зависимости от типа пульсаций давления, создаваемых насосом 2.

Управление исполнительным устройством 5 в соответствии с выходным сигналом датчика 6 давления может осуществляться по схеме упреждающего регулирования, при котором пульсации давления, создаваемые исполнительным устройством 5, определяются заданной функцией пульсаций давления, измеряемых датчиком давления, или регулируются таким образом, чтобы пульсации давления, измеряемые датчиком 6 давления, были сведены к минимуму.

В описываемом варианте осуществления изобретения датчик 6 давления устанавливается в гидравлической линии 3 таким образом, чтобы он располагался выше по потоку по отношению к исполнительному устройству 5 и в непосредственной близости от насоса 2, и в то же время датчик 6 давления размещается в гидравлической линии на расстоянии, не превышающем λ/6 (λ - характеристическая длина волн пульсаций в гидравлической жидкости, которые необходимо ослабить) от исполнительного устройства 5, чтобы предотвратить возможность возникновения продольного резонанса в гидравлической линии в частотном диапазоне, представляющем интерес.

Предлагаемое в изобретении устройство может быть размещено в пилоне двигателя летательного аппарата.

1. Устройство ослабления пульсаций гидравлической жидкости в насосах авиационного двигателя (2) летательного аппарата, работающих на небольших частотах вращения, и перемещающих жидкость по гидравлической линии (3), размещенное в пилоне двигателя летательного аппарата и содержащее исполнительное устройство (5), установленное в гидравлической линии (3) и предназначенное для создания пульсаций давления, которые компенсируют пульсации давления, создаваемые насосом авиационного двигателя (2), причем управление исполнительным устройством (5) осуществляется управляющим устройством (4) в соответствии с пульсациями давления, возникающими в гидравлической линии (3), в которой выше по потоку по отношению к исполнительному устройству (5) установлен датчик (6) давления или пульсаций давления для измерения возникающих пульсаций давления, причем выходной сигнал датчика (6) давления подается в управляющее устройство (4).

2. Устройство по п.1, в котором датчик (6) давления установлен в гидравлической линии (3) в непосредственной близости от выпускного отверстия насоса (2).

3. Устройство по п.1 или 2, в котором управляющее устройство (4) предназначено для обеспечения управления исполнительным устройством (5) с целью минимизации пульсаций давления, измеряемых датчиком (6) давления.

4. Устройство по п.3, в котором датчик (6) давления установлен в гидравлической линии (3) на расстоянии, не превышающем λ/6, где λ - характеристическая длина волны пульсаций в гидравлической жидкости, которые необходимо ослабить, от исполнительного устройства (5).

5. Устройство по п.1, в котором насос (2) выполнен аксиально-поршневым.

6. Устройство по п.1, в котором исполнительное устройство (5) имеет электрический привод.

7. Устройство по п.1, в котором исполнительное устройство (5) имеет гидравлический или пневматический привод.

8. Устройство по п.1, в котором управляющее устройство (4) предназначено для управления исполнительным устройством (5) с целью создания пульсаций давления соответствующей частоты и амплитуды, чтобы сумма пульсаций давления, создаваемых насосом (2) и исполнительным устройством (5), поддерживалась на минимальном уровне.

9. Устройство по п.1, в котором управляющее устройство (4) выполнено в виде электронной схемы.