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Jul 13, 2023

Medida de la masa

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 3273 (2022) Cite este artículo 1463 Accesos 2 Citas Detalles de métricas Las características de caudal másico de las servoválvulas neumáticas de alta presión (HPSV)

Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 3273 (2022) Citar este artículo

1463 Accesos

2 citas

Detalles de métricas

Las características de caudal másico de las servoválvulas neumáticas de alta presión (HPSV) tienen un efecto importante en el rendimiento dinámico de los servosistemas de alta presión. Sin embargo, estas características son difíciles de obtener mediante cálculos teóricos y mediciones de caudalímetro debido a la compresibilidad del gas a alta presión. En este artículo, se propone un nuevo método de medición de los parámetros de caracterización del caudal másico de HPSV basado en el principio de la descarga sónica de conexión en serie de los orificios de las válvulas. El área de la sección transversal efectiva y la relación de presión crítica de los orificios de la servoválvula se pueden determinar de manera precisa y eficiente conectando dos orificios de válvula en serie e intercambiando la secuencia de flujo de los dos orificios de válvula. Se verificaron los dos supuestos, incluida la descarga sónica y adiabática del método de medición propuesto. Una comparación entre los datos de la prueba y la simulación mostró que la precisión del área transversal efectiva medida y la relación de presión crítica del HPSV era alta. La relación de presión crítica medida osciló entre 0,46 y 0,50, y el coeficiente de flujo representado por la variación del área de la sección transversal efectiva disminuyó al aumentar la apertura de la válvula. Estos hallazgos tienen implicaciones generales para el diseño, análisis y control precisos de servosistemas neumáticos de alta presión.

Una alta relación de potencia y una expansibilidad instantánea de los gases a alta presión pueden mejorar eficazmente las características dinámicas, aumentar la frecuencia inherente y mejorar la velocidad de respuesta de los sistemas neumáticos. Al mismo tiempo, la alta presión puede permitir la miniaturización de los componentes, ahorrando así espacio y costes de instalación. Por lo tanto, se aplica alta presión en campos especializados, como la aviación, el sector aeroespacial, el equipamiento militar y las plataformas de perforación1,2,3.

El rendimiento de las servoválvulas neumáticas de alta presión (HPSV) es fundamental para el diseño y el control del sistema y la evaluación y optimización del rendimiento del sistema4,5. Las servoválvulas suelen tener una estructura de válvula deslizante y sus características de flujo son la base de las de todo el servosistema neumático de alta presión6,7,8,9. Muchos expertos e investigadores llevan muchos años investigando la medición de las características de flujo de componentes neumáticos y han desarrollado numerosos caudalímetros y métodos de medición.

Las características de flujo de la servoválvula se miden utilizando diferentes caudalímetros dependiendo de la magnitud del caudal. Se utiliza un motor hidráulico de precisión o un medidor de vórtice para realizar pruebas con caudales altos, mientras que un cilindro hidráulico se utiliza para realizar pruebas cuando el caudal no es alto10. En este método, la densidad y la viscosidad del fluido afectan en gran medida los resultados de la medición y, por lo tanto, este método es más adecuado para medios líquidos o gases de baja presión que exhiben pocos cambios en la densidad. El método de prueba ISO 6358 que utiliza la conductancia sónica y la caracterización de la relación de presión crítica del caudal másico también puede lograr la medición de las características del flujo11. Sin embargo, este método tiene muchas disposiciones, requisitos estrictos para la precisión del dispositivo de prueba y de los instrumentos de medición, y un alto consumo y costo de gas de prueba12,13. Kuroshita y Oneyama14 propusieron un método híbrido para medir las características del flujo basado en ISO 635811 y JIS B 839015 que puede medir piezas con grandes aperturas utilizando dispositivos pequeños. Sin embargo, para componentes con relaciones de presión crítica relativamente pequeñas, los errores en la conductancia sónica medida son grandes y este método no puede describir completamente los caudales másicos de los componentes neumáticos. Kawashima y colaboradores16,17 propusieron un método para medir las características del flujo utilizando una cámara isotérmica. Sin embargo, el método está influenciado por la densidad del relleno, la cámara isotérmica es difícil y costosa de fabricar y el rendimiento isotérmico de la cámara es difícil de evaluar 18,19. Imamura et al. 20 propusieron un método gravimétrico llamado SRoGS que se puede utilizar para medir el caudal másico de gas dentro del rango de 0,012 a 0,062 g/min en una cámara de vacío, pero el error de medición es grande a caudales de gas altos y este método requiere un ambiente de prueba estricto. Kashan et al. 21 propusieron un nuevo elemento sensor de caudal másico que es particularmente adecuado para la medición de caudales bajos en sistemas de procesamiento de vacío. Estos métodos de medición adolecen de altos requisitos de dispositivos de medición y dificultades en la medición, y solo son aplicables a componentes neumáticos de baja presión. Las mediciones neumáticas de alta presión requieren un método de medición simple y eficiente debido a la alta presión diferencial, la alta variación en la densidad del gas y el alto caudal.

La norma nacional china GB/T 14513 desarrolló el método de descarga sónica de conexión en serie 22. En este método, las características de caudal másico del componente se pueden obtener indirectamente midiendo el área de la sección transversal efectiva y la relación de presión crítica en el obturador. estado de flujo utilizando solo la cavidad especificada con dos componentes idénticos conectados en serie en el sistema de prueba. Para componentes con una relación de presión crítica superior a 0,25, el área de la sección transversal efectiva y la relación de presión crítica obtenidas a partir de la medición son más creíbles, mientras que para relaciones de presión crítica pequeñas y presiones de entrada bajas, los resultados de la medición serán más inexactos 23. Por lo tanto , este método es adecuado para neumática de alta presión y tiene las ventajas de un bajo consumo de gas de prueba, bajo costo y alta eficiencia 24. Gao et al. 25 conectaron dos válvulas de solenoide de alta presión en serie y obtuvieron valores de área de sección transversal efectiva y relación de presión crítica de alta precisión mediante el método de descarga sónica de conexión en serie cuando el tiempo de descarga fue inferior a 2 s.

De acuerdo con las características de la estructura de la válvula deslizante de la HPSV investigada en este estudio, los dos orificios de control de la servoválvula son equivalentes a los orificios del acelerador, que pueden usarse para medir el caudal másico utilizando el principio de descarga sónica de conexión en serie. método. Basado en el principio de conservación de masa del gas que fluye a través de los dos orificios del acelerador en tándem y haciendo dos suposiciones, es decir, que el proceso de descarga es adiabático y que el caudal en los orificios del acelerador aguas abajo es sónico, se ha desarrollado un nuevo método para medir con precisión y Medir eficientemente el área de la sección transversal efectiva y la relación de presión crítica de los orificios de la servoválvula se deriva del principio. Este nuevo método solo requiere intercambiar la secuencia de flujo de dos orificios de válvula y luego separar la medición del cambio de presión del gas y la temperatura en la cámara. De esta manera, se pueden medir indirectamente las características de caudal másico del HPSV. Con respecto a los supuestos del método, se utiliza dinámica de fluidos computacional (CFD) para obtener el campo de flujo interno del HPSV cuyo orificio de válvula está conectado en serie para verificar el supuesto de que el caudal del acelerador aguas abajo es la velocidad sónica. La simulación sin intercambio de calor y los resultados de las pruebas durante el proceso de descarga se comparan para verificar que se cumpla la suposición adiabática.

Según la norma internacional ISO 635811 sobre la ecuación de caudal másico equivalente a una ecuación elíptica, el caudal másico de gas que fluye a través de cada orificio del acelerador se puede expresar como

donde Qm es el caudal másico máximo en el estado de flujo obstruido, S es el área de la sección transversal efectiva de los orificios rectangulares de la válvula, σcr es la relación de presión crítica en el estado de flujo obstruido, p1 es la presión aguas arriba, p2 es la presión aguas abajo, T1 es la temperatura aguas arriba, R es la constante del gas (R=287 J/(kg∙K)) y k es el índice adiabático (k=1,4). De las ecuaciones. (1) y (2), las características de caudal másico del HPSV se pueden expresar completamente utilizando dos parámetros característicos: el área de la sección transversal efectiva S y la relación de presión crítica en el estado de flujo obstruido σcr.

La HPSV investigada en este estudio era una válvula de cinco vías y tres posiciones, que contiene cinco orificios de válvula, dos de los cuales son los orificios de control principales (orificios de válvula A y B). Siguiendo una analogía con las válvulas deslizantes de cuatro lados, los orificios de las servoválvulas son equivalentes a los orificios del acelerador. Después de pasar a través de los orificios de las válvulas A y B, el gas a alta presión puede descargarse a la atmósfera desde la cámara según el método de descarga sónica de conexión en serie. El esquema equivalente del método de descarga sónica de conexión en serie se muestra en la Fig. 1.

Esquema equivalente del método de descarga sónica de conexión en serie HPSV.

(a) Suposición sónica. Los orificios de válvula A y B están conectados en serie, y las áreas de flujo pasante son iguales o muy similares para garantizar que el gas a alta presión sea subsónico en el orificio de válvula A y sónico en el orificio de válvula B; es decir, la sección crítica está en el orificio B de la válvula.

(b) Supuesto adiabático. Bajo la condición de que se ignore el intercambio de calor por fricción entre el gas y la pared del tubo y que el tiempo de descarga sea lo más corto posible, se mantiene la temperatura dentro de la cámara; es el mismo que el del ambiente exterior (es decir, Tc y Tt) durante el proceso de descarga.

El área de la sección transversal efectiva de los componentes neumáticos de alta presión S se mide mediante el método de descarga sónica de conexión en serie. S se calcula considerando las ecuaciones termodinámicas del proceso de descarga adiabática y del proceso isovolumétrico, y la ecuación de dinámica de gases:

El caudal másico a través de los orificios de la válvula es

donde QmAB es el caudal másico en el caso de los orificios del acelerador A y B en la conexión en serie, QmB es el caudal másico del orificio del acelerador B, SAB es el área de la sección transversal efectiva en el caso de los orificios del acelerador A y B en la conexión en serie, y SB es el área de la sección transversal efectiva del orificio B del acelerador. De la ecuación de continuidad, se obtiene QmAB = QmB y, según el supuesto adiabático, se obtiene Tc = Tt. De este modo,

Del estándar internacional ISO635811,

De manera similar, la ecuación de continuidad da QmA = QmB, entonces

Así, de la ecuación anterior,

La ecuación (9) muestra que el área de la sección transversal efectiva del circuito de gas en serie está relacionada únicamente con los parámetros de caracterización de los componentes conectados en serie y es independiente de la relación de presión entre sus dos extremos. La ecuación anterior da entonces

Sustituyendo la ecuación. (6) en la ecuación. (10) da

La relación de presión crítica del orificio A del acelerador es entonces

Intercambiando las posiciones de los orificios de mariposa A y B, se puede obtener la misma relación de presión crítica del orificio de mariposa B:

Con base en el método de descarga sónica, el cambio de presión y la temperatura en estado estacionario del gas en la cavidad de volumen constante se miden por separado, y el área de la sección transversal efectiva de cada orificio de válvula S se puede derivar de la ecuación. (3) considerando las ecuaciones termodinámicas del proceso de descarga adiabática y del proceso isovolumétrico y la ecuación de la cinética del gas. De las ecuaciones. (12) y (13), dos parámetros de caracterización, el área de la sección transversal efectiva S y la relación de presión crítica σcr, pueden expresar completamente las características de caudal másico del HPSV.

Basado en el método, se diseñó un banco de pruebas, cuyo diagrama esquemático se muestra en la Fig. 2. El sensor de presión de la cámara se usó para medir la presión de la cámara de volumen constante, la temperatura de la cámara era la temperatura ambiente, las diferentes válvulas Los orificios de la HPSV se conectaron con la cámara mediante la válvula de interruptor de solenoide, el sensor de desplazamiento se usó para detectar el desplazamiento del carrete de la HPSV y los datos se recogieron con una computadora de control industrial. Para la medición, los orificios de las válvulas del HPSV tienen dos tipos de conexiones en serie, como se muestra en la Fig. 3.

Esquema de la medición de los parámetros de caracterización del caudal másico del HPSV.

Esquema de la conexión en serie del orificio de la válvula.

Se diseñó un bloque de válvulas para conectar dos orificios de válvula en serie. Para reducir los costos de fabricación, se utilizó un diseño de una sola pieza y se diseñó un tapón roscado especial para acompañar este diseño. Para una conexión específica, las otras líneas se cerraron mediante juntas tóricas. Una de las configuraciones de conexión de puente en tándem se muestra en la Fig. 4.

Modelo 3D del bloque de válvulas.

El banco de pruebas se construyó (como se muestra en la Fig. 5) de acuerdo con el diagrama esquemático del sistema de medición, con un cilindro de gas de alta presión utilizado como fuente de gas y una computadora de control industrial utilizada para controlar las válvulas solenoides y para la adquisición de datos. Se diseñó un dispositivo de sujeción de la posición del carrete para ayudar a estabilizar el desplazamiento del carrete en la prueba mediante un tornillo de posicionamiento. El dispositivo de sujeción se montó en el bloque de válvulas y se conectó al carrete mediante hilos. La lista de componentes relacionados se muestra en la Tabla 1.

Fotografía de los componentes de la prueba para los parámetros de caracterización del caudal másico de HPSV: (a) la cámara y los componentes de la prueba, (b) el dispositivo de suministro de gas a alta presión.

Según el método antes mencionado, se midieron los valores de presión interna de la cámara de presión después de la descarga para cuatro casos de conexión: orificio de válvula A, orificio de válvula B, orificios de válvula en tándem A y B, y orificios de válvula en tándem B y A. El procedimiento de medición es se muestra en la Fig. 6.

Procedimiento de medición de prueba.

Un tiempo de descarga de 2 s puede considerarse un proceso adiabático25. La prueba se realizó a presiones iniciales de cámara de 5 y 15 MPa, y las mediciones del caudal másico se repitieron varias veces para aperturas de válvula de 0,1 a 1 mm. Las áreas de la sección transversal efectiva de cada apertura de válvula bajo las dos condiciones de presión se calcularon de acuerdo con la ecuación. (3), donde SA, SB, SAB y SBA son las áreas de sección transversal efectiva del orificio de la válvula A, el orificio de la válvula B, los orificios de la válvula en tándem A y B, y los orificios de la válvula en tándem B y A, respectivamente, como se muestra en la Fig. 7. El coeficiente de flujo Cd es la relación entre el área de la sección transversal efectiva y el área de la sección transversal geométrica, y es un parámetro importante para evaluar la capacidad de flujo de los orificios de la válvula de control:

donde b es la longitud lateral del orificio rectangular (b = 5 mm en este estudio) y xv es la apertura del orificio de la válvula. Los coeficientes de flujo de los orificios de las válvulas A y B medidos bajo las dos condiciones de presión se muestran en la Fig. 8. Según el valor y la ley del coeficiente de flujo, la medición del área de la sección transversal efectiva es más precisa.

Área de sección transversal efectiva: la presión inicial de la cámara es (a) 5 MPa; (b) 15 MPa.

Coeficiente de flujo: la presión inicial de la cámara es (a) 5 MPa; (b) 15 MPa.

Según cálculos con las Ecs. (12) y (13), las relaciones de presión críticas de los orificios de las válvulas A y B se obtuvieron bajo dos condiciones de presión (Fig. 9). La relación de presión crítica de la prueba estuvo entre 0,46 y 0,50, lo que está en línea con la regla de relación de presión crítica para componentes neumáticos generales. Bajo las dos condiciones de presión, los valores P2/P1 fueron menores que la relación de presión crítica de prueba. Por lo tanto, las áreas transversales efectivas medidas SA y SB se sustituyeron en la ecuación. (1) para obtener el caudal másico de los dos orificios de la válvula (Fig. 10).

Relación de presión crítica: la presión inicial de la cámara es (a) 5 MPa; (b) 15 MPa.

Características del caudal másico: la presión inicial de la cámara es (a) 5 MPa; (b) 15 MPa.

Partiendo del supuesto de que la velocidad del flujo en el orificio de la válvula aguas abajo es la velocidad del sonido en el método de medición de los parámetros de caracterización del flujo másico de los HPSV, se utilizó el método CFD para estudiar el flujo de gas a través de los dos orificios de la válvula26. CFD se conoce como un método robusto para predecir parámetros de dinámica de fluidos y el software más común es ANSYS/fluent 27,28. Como se muestra en la Fig. 11, las áreas geométricas de los orificios de válvula A y B en el modelo eran las mismas. Los resultados mostraron que bajo las dos condiciones de presión, el flujo de gas en el orificio de la válvula A era subsónico (las velocidades más altas fueron 186 y 197 m/s) y que en el orificio de la válvula B era sónico (caudales de 325 y 323 m/s). . Aquí cabe señalar que el chorro de alta velocidad en el orificio de la válvula provoca una caída de temperatura, por lo que se reduce la velocidad sónica local. Según las temperaturas (263 y 260 K) en el orificio de la válvula B, los caudales sónicos a estas temperaturas fueron 325 y 323 m/s, respectivamente; es decir, la velocidad del flujo en el orificio B de la válvula alcanzó la velocidad sónica. Después de pasar a través del orificio de la válvula B, el caudal alcanzó una velocidad supersónica debido al área de flujo expandida, similar a la estructura de la boquilla Rafael. Por tanto, la suposición sonora es válida.

Contorno de flujo de gas de los orificios de la válvula en tándem: la presión de entrada es de 5 MPa, (a) contorno de velocidad, (b) contorno de temperatura; La presión de entrada es de 15 MPa, (c) contorno de velocidad, (d) contorno de temperatura.

Para verificar la precisión de los resultados de la prueba de caudal másico del HPSV y la suposición de calor adiabático dentro de la cámara durante el proceso de descarga, MATLAB/Simulink investigó el cambio de presión dentro de la cámara durante 2 s de descarga. La variación de presión y temperatura del gas a alta presión dentro de la cámara se puede escribir de la siguiente manera,

donde A es el área de transferencia de calor, h0 es el coeficiente de transferencia de calor, Ta es la temperatura de la pared de la cámara, T es la temperatura del gas en la cámara, CV es el calor específico a volumen constante y m es la masa del gas. De las ecuaciones. (15) y (16), se puede observar que durante el proceso de descarga, la variación en la presión y temperatura del gas a alta presión se ven afectadas por el caudal másico Qm y el coeficiente de transferencia de calor h0, y si este proceso es muy corto, se puede considerar un proceso adiabático. Según esta suposición, el coeficiente de transferencia de calor dentro de la cámara durante el proceso de descarga fue 0. Al realizar la simulación, la relación de presión crítica de prueba y el área de la sección transversal efectiva se sustituyeron por los valores teóricos. Los datos de prueba del cambio de presión dentro de la cámara durante el proceso de descarga se compararon con los datos simulados; si los resultados son muy cercanos, se puede considerar que el coeficiente de transferencia de calor es 0, lo que significa que la suposición adiabática es válida.

Al comparar los cambios de presión para aperturas de válvula de 0,3, 0,5 y 0,8 mm, los resultados mostraron que los datos simulados concordaban con los datos de prueba cuando el tiempo de descarga fue de 2 s bajo una presión inicial de 5 MPa (Fig. 12). . Los valores de los datos de prueba fueron ligeramente menores que los de los datos simulados bajo una presión inicial de 15 MPa durante menos de 1,6 s, y mayores después de 1,6 s. La transferencia de calor entre el gas a alta presión dentro de la cámara y la pared de la cámara durante la descarga se puede expresar basándose en la teoría de mezcla de convección natural y forzada 29,30,31. Cuando aumenta la presión dentro de la cámara, aumenta en consecuencia el coeficiente de transferencia de calor y aumenta la intensidad de la transferencia de calor por convección en la cámara. Por lo tanto, el tiempo de descarga se puede reducir ligeramente para garantizar que se cumpla la suposición adiabática.

Presión en la cámara de volumen constante durante la descarga: la presión inicial de la cámara es de 5 MPa, la apertura de la válvula es (a) 0,3 mm, (b) 0,5 mm, (c) 0,8 mm; La presión inicial de la cámara es de 15 MPa, la apertura de la válvula es (d) 0,3 mm, (e) 0,5 mm, (f) 0,8 mm.

Los resultados de la simulación y la prueba de la presión residual después de la descarga durante 2 s se comparan en la Fig. 13. Los resultados de la simulación coincidieron bien con los resultados de la prueba y el error relativo máximo fue de 0,05. Por lo tanto, la suposición adiabática se mantiene y el área de la sección transversal efectiva y la relación de presión crítica tienen alta precisión.

Presión residual en la cámara de volumen constante después de la descarga: presión inicial 5 MPa (a) orificio de la válvula A; (b) orificio de válvula B; presión inicial 15 MPa; (c) orificio de válvula A; (d) orificio de la válvula B.

Este artículo presenta un método de prueba para determinar los parámetros de caracterización del caudal másico de una HPSV tipo válvula deslizante. Los resultados de la prueba se muestran en las Figs. 7, 8, 9 y 10. La relación entre la apertura de la válvula y el caudal másico (Fig. 10) fue que el caudal másico aumentó a un ritmo decreciente a medida que aumentaba la apertura de la válvula. En particular, el aumento del caudal másico disminuyó significativamente cuando la apertura de la válvula era superior a 0,5 mm. La razón es que el coeficiente de flujo es menor y la fuerza del flujo de gas es mayor para una abertura de orificio 32 más grande. Cuando el caudal másico en los orificios de la válvula aumenta hasta el límite del dominio de potencia en el momento de la descarga, la fuerza del flujo de gas que actúa sobre el carrete aumenta a un nivel comparable con la fuerza electromagnética del motor. Este fenómeno hace que el carrete parezca incontrolable por un corto tiempo y la fuerza del flujo de gas hará que los orificios de la válvula sean más pequeños, lo que resultará en un caudal reducido a través de los orificios. Aunque se agregó un dispositivo de sujeción para ayudar al carrete a compensar parte de la fuerza del flujo de gas, la fuerza del flujo de gas todavía tiene un gran efecto en el desplazamiento del carrete cuando la apertura de la válvula es grande, como se muestra en la Fig. 14.

Monitoreo del desplazamiento del carrete para diferentes aperturas de válvula: (a) 0,8 mm; (b) 0,9 mm; (c) 1,0 mm. La descarga comienza en 1 s.

Como una servoválvula es un elemento de control de alta precisión, sus características de caudal másico son muy importantes. Las características medidas del caudal másico ayudan a optimizar aún más esa no linealidad mediante algoritmos de control mejorados. Se descubrió que la fuerza del flujo de gas afecta significativamente la posición del carrete, lo que se puede reducir optimizando aún más el algoritmo de control para mejorar la resistencia de la servoválvula a la fuerza del flujo de gas. Además, en el servosistema neumático de alta presión, se puede analizar la influencia de la no linealidad del caudal másico en el rendimiento del control del sistema y se puede estudiar el método de compensación del control.

El nuevo método de medición propuesto en este artículo se basa en el método de descarga sónica de conexión en serie, donde dos orificios de válvula se equiparan a dos orificios de mariposa. El área de la sección transversal efectiva y la relación de presión crítica se pueden obtener intercambiando la secuencia de flujo de los dos orificios de la válvula, y estos dos parámetros se utilizan para caracterizar el caudal másico de una HPSV de tipo válvula deslizante. Para la prueba se utiliza una HPSV de cinco vías y tres posiciones.

Según los datos de la prueba bajo dos condiciones de presión, el coeficiente de flujo disminuyó al aumentar la apertura del orificio de la válvula, y los coeficientes de flujo fueron muy cercanos para la misma apertura de la válvula. La relación de presión crítica osciló entre 0,46 y 0,50, lo que concuerda con la regla de relación de presión crítica de los componentes neumáticos generales. El caudal másico medido y la apertura de la válvula mostraron una relación no lineal debido a los diferentes valores de resistencia de los orificios en diferentes aperturas y la influencia de la fuerza aerodinámica instantánea de la descarga.

El método de medición tiene dos supuestos: el supuesto sónico y el supuesto adiabático. La suposición sónica se verificó mediante CFD y los datos de la simulación se compararon con los resultados de la prueba para confirmar que la suposición adiabática se cumple para la descarga de 2 s. Se encontró que en condiciones de alta presión, el tiempo de descarga debe reducirse en consecuencia para garantizar la adiabaticidad del proceso de descarga, y se recomienda reducir el tiempo de descarga a 1,6 s en la medición de alta presión.

El método propuesto para probar los parámetros de caracterización del caudal másico de válvulas de corredera servo neumáticas de alta presión es efectivo y factible. Este método tiene las ventajas de una estructura simple, bajo costo de gas de prueba, alta eficiencia y ahorro de energía. Este método de medición también es aplicable a otras válvulas neumáticas de alta presión de tipo válvula deslizante. Se recomienda considerar la influencia de las fuerzas del flujo de gas durante la medición, y se pueden obtener mediciones más precisas aumentando la resistencia de la válvula a las interferencias.

Nie, S., Liu, X., Yin, F., Ji, H. y Zhang, J. Desarrollo de una válvula de apertura/cierre neumática de alta presión con alto rendimiento transitorio accionada directamente por un motor de bobina móvil. Aplica. Sci.-Basilea. 8, 6112018 (2018).

Google Académico

Dong, D. & Li, X. Desarrollo de una novedosa válvula solenoide de alta presión operada por piloto de carrete paralelo con alto caudal y alta velocidad. Chino J. Mech. Ing. 28, 369–378 (2015).

ADS del artículo Google Scholar

Liu, G., Wang, J., Dang, K. y Yuan, S. Efectos del comportamiento de la tensión del flujo, la trayectoria de carga de presión y la variación de temperatura en el conformado neumático a alta presión de tubos de ti-3al-2.5v. En t. J. Adv. Fabricante. Tecnología. 85, 869–879 (2015).

Artículo de Google Scholar

Yan, H., Liu, Y. & Ma, L. Mecanismo de temperatura que actúa sobre la servoválvula electrohidráulica. Acceso IEEE. 7, 80465–80477 (2019).

Artículo de Google Scholar

Zhang, S. & Li, S. Dinámica de desprendimiento de cavidades en una etapa piloto de aleta-boquilla de una servoválvula electrohidráulica: experimentos y estudio numérico. Conv. de energía Gestionar. 100, 370–379 (2015).

Artículo de Google Scholar

Briones, J. et al. Un diseño y optimización de un dispositivo de microfluidos basado en válvulas de alto rendimiento para la compartimentación y análisis de células individuales. Ciencia. Rep. 11, 12995. https://doi.org/10.1038/s41598-021-92472-w (2021).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Heinken, H., Ulrich, S., Bruns, R. y Schneider, S. Servoválvula electrorreológica de alta respuesta. J. Intel. Madre. Sistema. Estructura. 31, 297–307 (2019).

Artículo de Google Scholar

Pawananont, K. & Leephakpreeda, T. Control secuencial de válvulas de encendido y apagado multicanal para características de flujo lineal mediante modulación de ancho de pulso promedio sin medidor de flujo: una aplicación para válvulas neumáticas. J.Dyn. Sistema. Medidas. Control-Trans. COMO YO. 141, 011007–011018 (2018).

Artículo de Google Scholar

Tan, C., Wu, H. & Dong, F. Medición del caudal másico del flujo bifásico petróleo-agua mediante un medidor cónico de cintura larga. Traducción IEEE. Instrumento. Medidas. 62, 2795–2804 (2013).

Artículo de Google Scholar

Norma ISO 10770-2:2012. Energía de fluido hidráulico: válvulas de control hidráulico moduladas eléctricamente. Parte 2: métodos de prueba para válvulas direccionales de control de flujo de tres puertos. (2012)

Norma ISO 6358-1-2013. Energía de fluidos neumáticos: Determinación de las características de caudal de componentes que utilizan fluidos comprimibles. Parte 1: Reglas generales y métodos de prueba para flujo en estado estacionario. (2013)

Y. Fan, L. Gangyan, H. Jian, L. Wengfeng, Q. Wang. Método de resultado y cálculo de las características de caudal del circuito neumático. en 2015 Conferencia Internacional sobre Fluidos y Mecatrónica (FPM). 379–384. https://doi.org/10.1109/FPM.2015.7337144. (IEEE, 2015).

Righettini, P., Giberti, H. & Strada, R. Un método novedoso en el campo para determinar las características del caudal de servoejes neumáticos. J.Dyn. Sistema. Medidas. Control-Trans. COMO YO. 135, 041013-1-041013–8 (2013).

Artículo de Google Scholar

Kuroshita, K. & Oneyama, N. Mejoras del método de prueba de las características del caudal de componentes neumáticos. en la Conferencia Anual SICE 2004. 147–152. https://ieeexplore.ieee.org/document/5332874. (IEEE, 2004).

JIS B8390-2000. Componentes de potencia de fluidos neumáticos que utilizan fluidos compresibles Determinación de las características del caudal. (2000)

Kawashima, K., Ishii, Y., Funaki, T. y Kagawa, T. Determinación de las características del caudal de válvulas solenoides neumáticas utilizando una cámara isotérmica. J. Fluidos Ing. Trans. COMO YO. 126, 273–279 (2004).

Artículo de Google Scholar

T. Funaki, T. Kato, K. Kawashima, T. Kagawa. Estudio de evaluación del desempeño de un generador de flujo de gas oscilatorio con sistema de control de flujo de entrada de alta precisión. en la Conferencia Anual SICE 2009. 3819–3824. https://ieeexplore.ieee.org/document/5332874. (IEEE, 2009)

Yang, L., Gan, Y. y Liu, P. Estudio sobre transferencia de calor de medios porosos para cámara isotérmica. Exp. Termia. Ciencia fluida. 46, 46–53 (2013).

Artículo de Google Scholar

Yang, L., Shen, H., Ye, Q. y Liu, C. Influencia de la distribución de medios porosos en la mejora de la conducción del calor y el rendimiento isotérmico de la cámara isotérmica. Mentón. J. Mech. Ing. 53, 160-166 (2017).

Google Académico

Imamura, K., Horinouchi, O., Okuyama, T. e Isobe, Y. El sistema gravimétrico dinámico primario para la medición del flujo másico de gas. Medición de flujo. Instrumento. 76, 101752–101760 (2020).

Artículo de Google Scholar

Kashan, MAM y cols. Resonadores acoplados basados ​​en micropilares QCM en la detección de caudales másicos de gas. Traducción IEEE. Instrumento. Medidas. 68, 303–305 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

GB/T 14513-1993. Potencia del fluido neumático: determinación de las características del caudal del componente neumático. (1993)

Hui, W., Xu, W. y Jiang, W. Selección óptima de componentes auxiliares en el método de conexión en serie. Mach. Herramienta hidráulica. 48, 32–36 (2020).

Google Académico

Zhang, S. & Xu, W. Estudio sobre la relación de presión crítica y el área efectiva. Hidráulico. Neumático. Focas. 9, 12-15 (2013).

Google Académico

Gao, L., Yang, G., Li, W. & Li, B. Medición del caudal másico y evaluación del coeficiente de transferencia de calor para componentes neumáticos de alta presión durante los procesos de carga y descarga. Medición de flujo. Instrumento. 45, 391–403 (2015).

Artículo de Google Scholar

Li, B., Gao, L. y Yang, G. Evaluación y compensación de la fuerza del flujo constante de gas en la servoválvula electroneumática de alta presión accionada directamente por un motor de bobina móvil. Conversaciones de energía. Gestionar. 67, 92-102 (2013).

Artículo de Google Scholar

Syah, R. y col. Investigación numérica del flujo de nanofluidos mediante CFD y optimización de enjambre de partículas difusas. Ciencia. Rep. 11, 20973. https://doi.org/10.1038/s41598-021-00279-6 (2021).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Shoghl, SN y cols. Una estrategia novedosa para la optimización integral de parámetros estructurales y operativos en un separador supersónico mediante modelado de dinámica de fluidos computacional. Ciencia. Rep. 11, 21850. https://doi.org/10.1038/s41598-021-01303-5 (2021).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Molkov, V., Dadashzadeh, M. y Makarov, D. Modelo físico del comportamiento térmico del tanque de almacenamiento de hidrógeno a bordo durante el abastecimiento de combustible. En t. J. Hidrog. Energía 44, 4374–4384 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Kawano, Y., Kuroki, T., Sakoda, N., Monde, M. y Takata, Y. Análisis térmico de hidrógeno a alta presión durante el proceso de descarga. En t. J. Hidrog. Energía 44, 27039–27045 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Bauer, T. Termofotovoltaica: principios básicos y aspectos críticos del diseño de sistemas. 85–99. https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-642-19965-3. (Springer, 2011).

Gao, L., Wu, C., Zhang, D., Fu, X. & Li, B. Investigación sobre una servoválvula neumática de alta precisión y alta presión con cojinete aerostático para sistemas de control de precisión. Resumen. Ing. 60, 355–367 (2019).

Artículo de Google Scholar

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Este trabajo fue apoyado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China bajo la subvención 51705164.

Centro de Neumática FESTO, Facultad de Ciencias e Ingeniería Mecánica, Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, Wuhan, 430074, China

Dijia Zhang, Longlong Gao, Shaoliang Zhou, Yuxuan Ma y Baoren Li

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Conceptualización: LG y DZ; metodología: DZ y LG; software: DZ y SZ; experimento: DZ y YM; validación: LG y BL; investigación: YM y DZ; recursos: LG y BL; escritura: DZ; supervisión: BL; Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

Correspondencia a Longlong Gao.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Zhang, D., Gao, L., Zhou, S. et al. Medición de los parámetros de caracterización del caudal másico de servoválvulas de corredera neumáticas de alta presión. Representante científico 12, 3273 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-07377-z

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Recibido: 22 de noviembre de 2021

Aceptado: 15 de febrero de 2022

Publicado: 28 de febrero de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-07377-z

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