ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПОРШНЕВОЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

Предложение касается полезной модели, как объекта промышленной собственности, и относится к области авиационного оборудования, в частности для систем кондиционирования воздуха, поступающего в пассажирские гермокабины и кабину пилотов для создания комфортных климатических условий жизнедеятельности пассажиров и пилотов.
Единственным источником воздуха на самолете являются его двигатели, поэтому воздух должен быть подготовлен но требуемым температурным и массовым (давление и расход) характеристикам.
Целью настоящего предложения является создание регулятора, давления газа в трубопроводе содержащего исполнительный орган в виде воздушного привода и командного прибора, который может воспринимать управляющие сигналы в виде переменного давления. С этой целью собственно регулятор давления должен обеспечивать изменение выходного давления по внешнему сигналу (давления) в широком диапазоне изменения рабочего давления как но воздуху, так и при изменении нагрузки (выходного давления).
Известен регулятор давления газа (авторское свидетельство, №767717), который может изменять давление воздуха на выходе с переменным расходом. Недостатком указанного регулятора является то, что при малых расходах рабочего воздуха его заслонка находится в положении близком к закрытию, когда требуется значительные усилия для преодоления сил трения, возникающих в области уплотняющих средств, что требует увеличения усилий на регулирующий органе, а это ведет к увеличению массово-габаритных характеристик.
Известен регулятор давления газа по полезной модели №99204, МПК G05D 16/00, Недостатком указанного регулятора является то, что при малых расходах рабочего воздуха его заслонка находится в положении близком к закрытию, когда требуется значительные усилия для преодоления сил трения, возникающих в области уплотняющих средств, что может приводить к неустойчивому режиму работы регулятора на основных режимах его работы. Для се работы требуется увеличение усилий на регулирующим органе, что конструктивно ведет к увеличению ее массово-габаритных характеристик.
Наиболее близким техническим решением к заявленному предложению, принятым в качестве прототипа, является пневматический поршневой регулятор давления по патенту на полезную модель №103407 МКП G05D 16/00 от 10.04.2011 г. работающий в вышеописанных условиях. Для этого он оснащен дополнительным командным устройством, подключающимся и работающим совместно с основным при значительных рабочих нагрузках. Недостатком такого регулятора является то, что при малых значениях выходного давления при наличии слабой пружины пневмопривода (что необходимо для обеспечения открытия регулятора при малых значениях входного давления) силы, получаемой от действия выходного давления на площадь поршня пневмопривода будет недостаточно для перемещения поршня в сторону закрытия проходного сечения при работе регулятора в режиме регулирования.
Целью настоящего предложения (ожидаемым техническим результатом) является создание регулятора давления работоспособного в широком диапазоне выходных давлений при работе в режиме регулирования и обеспечивающего полное открытие проходного сечения при работе в режиме перекрывного устройства при малых значениях входного давления.
Поставленная цель достигается тем, что пневматический регулятор давления, подключенный к выходному патрубку через нормально открытый канал электропневмопереключателя, и содержащий рабочую заслонку, механически связанную с подпружиненным поршневым пневмоприводом, управляемым пневматическим командным устройством, подключенным к выходному патрубку по линии обратной связи, и при этом надпоршневая емкость пневмопривода сообщена с выходом командного устройства непосредственно, а с нормально закрытой полостью электропневмопереключателя через делитель давления в виде двух дросселей, один из которых, сообщен с атмосферой, а другой с выходом командного устройства, а также дополнен пневматическим усилителем сигнала в виде релейного переключателя, содержащего две герметичные полости, разделенные подпружиненной мембраной, механически связанной со своим рабочим клапаном, расположенным между надклананной и выходной полостями, при этом последняя сообщена с подпоршневой емкостью пневмопривода, имеющего сбросной дроссель, а подмембранная и надклапанная полости усилителя сигнала подключены к делителю сигнала давления, первая - непосредственно, а вторая через дополнительный дроссель, образующий совместно со сбросным дросселем пневмопривода стабилизатор управляющего давления пневматического усилителя сигнала.
Для пояснения сути предложения к описанию прилагается чертеж схематичного выполнения регулятора. В трубопроводе, имеющим входной и выходной патрубки расположена заслонка 1, механически связанная с выполненным с использованием поршня 2 пневмоприводом 3, который содержит надпоршевую 4 и подпоршневую 5 емкости и возвратную пружину 6. Подпоршневая емкость 5 пневмопривода в складском состоянии,. сообщена с входным патрубком через нормально открытый клапан электропневмопереключателя 7, а в рабочем состоянии с атмосферой посредством дросселя сброса давления 8, необходимого для обеспечения подвижности поршня 2. Сам поршень выполнен с внутренней проточкой 9 для сброса в трубопровод воздуха, перетекающего из одной емкости в другую при движения поршня. Регулятор оснащен командным устройством 10, содержащим подпружиненную мембрану и рабочий клапан 11, выход которого подключен к надпоршневой полости пневмопривода 3, а по линии обратной связи 12 командное устройство подключено к выходному патрубку регулятора. Надпоршневая емкость 4 в рабочем состоянии соединена с входным патрубком через дроссели 13 и 14, образующие делитель давления, и нормально закрытый вход электропневмопереключателя 7, и с атмосферой через дроссель 14. Командное устройство 10 содержит подпружиненную мембрану.
Для повышения мощности регулятора давления он дополнен пневматическим усилителем сигнала 15 в виде релейного переключателя, имеющего подпружиненную мембрану 16, соединенную с его рабочим клапаном 17 и расположенную между его надмембранной 18 и подмембранной 19 полостями.
Надмембранная полость 18 сообщена с подпоршневой емкостью 5 пневмопривода 3, а подмембранная 19 и надклапанная через дроссель 21 с пневмососдинением между дросселями 13 и 14. Выход пневматического усилителя сообщен с подпоршневой полостью 5 пневмопривода 3.
Работает пневматический регулятор давления следующим образом. При включении электропневмопереключателя 7, рабочее давление поступает через дроссель 13 в надпоршневую емкость 4 пневмопривода 3 (при этом клапаны 11 и 17 закрыты) в результате чего поршень 2 перемещается вниз, открывая заслонку 1 при даже малых давлениях на входе. Воздух из подпоршневой емкости 5 сбрасывается в атмосферу через дроссель 8. На выходе регулятора появляется рабочее давление и регулятор вступает в работу. При этом благодаря наличию проточки 9 и каналов сброса в поршне 2 перетекание воздуха в подпоршневую емкость 5 отсутствует, что позволяет использовать возвратную пружину 6 с малой силой, необходимой для открытия заслонки 1 при даже малых давлениях на входе. При высоком давлении на входе, большем чем давление открытия, заслонки, но меньшим максимального давления (величина расчетная) открывается клапан 17 пневматического усилителя сигнала 15 и рабочее давление входа перед дросселем 13 поступает в подпоршневую емкость 5 пневмопривода 3. При этом, благодаря делителю давления, давление под поршнем всегда будет меньшим давлением над поршнем, что определяется неравенством
пруж
пруж
Таким образом достигается необходимое условие: слабая пружина привода, что необходимо для открытия регулятора при низком давлении входа, и получение значительного усилия для закрытия при наличии значительных сил сопротивления больших чем Р. Таким образом достигается необходимое условие: слабая пружина привода, что необходимо для открытия регулятора при низком давлении входа, и получение значительного усилия, для закрытия при наличии значительных сил сопротивления больших чем Р. Закрытие регулятора произведшей отключением электропневмопереключателя 7, при этом прекращается поступление давления в надпоршневую емкость 4. в результате чего, благодаря дросселю 14, давление в емкость 4 не поступает, а давление в емкости 5 возрастает. Одновременно давление от входного патрубка регулятора поступает в надмембранную полость пневматического, усилителя сигнала 15, что приводит к закрытию его рабочего клапана 17 и отключению регулятора.