РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Предложение относится к области самолетостроения, в частности к устройствам регулирования давления, перекрытия пневматических магистралей систем и ограничения скорости изменения давления в системе кондиционирования воздуха летательных аппаратов.
Известно техническое решение по патенту RU №46370 от 22.02.2005 г. на полезную модель, содержащее входной и выходной патрубки, установленный между ними регулирующий орган, механически связанный с пневматическим приводом, пневматический усилитель и устройство ограничения скорости нарастания давления газа.
Также известен регулятор по патенту RU №27242 от 10.07.2002 г. на полезную модель, состоящий из трубопровода, регулирующего органа с пневматическим приводом, командного прибора, редуктора, электромагнитного клапана, ограничителя скорости нарастания давления газа, состоящим из емкости, разделенной на три полости двумя жестко соединенными мембранами. Внутренняя полость содержит седло, соединенное с выходом усилителя командного прибора, и канал сброса газа в атмосферу, а две наружные полости через регулируемый дроссель соединены с выходом регулятора и усилителя командного прибора.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является регулятор давления газа по патенту на полезную модель RU №27242 от 10.07.02 г., принятый за прототип.
Недостатком этого регулятора является то, что повторное срабатывание устройства ограничения скорости нарастания давления возможно при уменьшении давления в наружных полостях этого устройства до значения выходного давления при закрытой заслонке, что приводит к временной задержке, при этом время выравнивания давления в наружных полостях обусловлено размером отверстия регулируемого дросселя и объемами наружных полостей.
Целью настоящего предложения является расширение функциональной области работы регулятора за счет снижения временной задержки.
Эта цель достигается за счет того, что регулятор давления газа содержит трубопровод, регулирующую заслонку с пневмоприводом, командный прибор, ограничитель скорости нарастания давления, редуктор, электромагнитный клапан и клапан сброса давления в атмосферу, который соединен с ограничителем скорости нарастания давления. Причем электромагнитный клапан содержит три штуцера, первый из которых соединен с редуктором, второй - с ограничителем скорости нарастания давления, а третий - с входным штуцером клапана сброса давления в атмосферу. Кроме того, клапан сброса давления в атмосферу содержит подпружиненную мембрану, соединенную с клапаном, перекрывающим выход из ограничителя скорости нарастания давления в атмосферу.
Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что клапан сброса давления в атмосферу обеспечивает готовность к работе устройства ограничения скорости нарастания давления без временной задержки.
На чертеже приведена схема регулятора давления газа. Регулятор содержит трубопровод 4, регулирующую заслонку 5, пневмопривод 6, командный прибор 7 редуктор 8, электромагнитный клапан 9, ограничитель скорости нарастания давления 10, клапан сброса давления в атмосферу 11. Пневмопривод 6 состоит из поршня 12 с полостями 13, 14 и пружины 15. Командный прибор 7 состоит из клапана 16 и мембраны 17, поджатой пружиной 18. Редуктор 8 состоит из клапана 19 и мембраны 20, поджатой пружиной 21. Электромагнитный клапан 9 состоит из штуцера 1, соединенного с выходом редуктора 8, штуцера 2, соединенного с ограничителем скорости нарастания давления 10 и с полостью 13 пневмопривода 6, штуцера 3, соединенного с входным штуцером клапана сброса давления в атмосферу 11 и полостью 14 пневмопривода 6, электромагнита 22, якоря 23, клапана 24. Ограничитель скорости нарастания давления 10 состоит из трех полостей 25 с дополнительной емкостью 38, 26 и 27, разделенных мембранами 28, 29, жестко связанными между собой проставкой 30 и поджатыми пружиной 31. Внутренняя полость 26 содержит седло 32, соединенное с клапаном 16 командного прибора 7 и полостью 13 пневмопривода 6 и канал 34 сброса газа в атмосферу. Две наружные полости 25 с дополнительной емкостью 38 и 27 через регулируемый дроссель 33 соединены с выходом трубопровода 4. Клапан сброса давления в атмосферу 11 состоит из клапана 35, перекрывающего выход из полости 25 с дополнительной емкостью 38 в атмосферу, мембраны 36 и пружины 39.
Регулятор работает на следующих режимах:
- трубопровод перекрыт, не требуется отбор газа от источника давления;
- необходим отбор газа в систему от источника давления с обеспечением регулирования выходного давления в заданных величинах;
- необходимо перекрыть трубопровод, прекратив отбор газа.
В первом случае клапан 24 электромагнитного клапана 9 перекрывает штуцер 2. Давление в полость 13 над поршнем 12 не поступает, и регулирующая заслонка 5 под совместным действием пружины 15 и давления, поступающего в полость 14 под поршень 12 из штуцера 3, перекрывает трубопровод.
1
2
1
2
При необходимости отбора газа в систему от источника давления на электромагнитный клапан 9 подается напряжение, якорь 23 притягивается к магниту 22, клапан 24 открывает штуцер 2 и одновременно перекрывает штуцер 3. Газ из трубопровода 4 поступает в редуктор 8 и воздействуя на мембрану 20, сжимает пружину 21 прикрывая седло клапана 19 и, тем самым, формирует давление Pред., которое поступает в штуцер 1 электромагнитного клапана 9. Давление Pред., проходя через электромагнитный клапан 9, поступает в ограничитель скорости нарастания давления 10 и пневмопривод 6, поршень 12 которого начинает совершать движение и заслонка 5 начинает открываться пропуская входное давление P на выход регулятора. Выходное давление P, которое меньше входного давления P на величину гидравлического сопротивления, поступает в наружные полости 25 с дополнительной емкостью 38 и 27 ограничителя скорости нарастания давления 10. При увеличении скорости нарастания давления на выходе выходное давление попадает в полости 25 с дополнительной емкостью 38 и 27 ограничителя скорости нарастания давления 10. При этом в полость 27 давление попадает сразу без задержки, а в полость 25 с дополнительной емкостью 38 через регулируемый дроссель 33. Причем полость 25 с дополнительной емкостью 38 имеет объем значительно больше объема полости 27. Заполнение полости 25 с дополнительной емкостью 38 задерживается по сравнению с заполнением полости 27 и под действием разницы давлений, воздействующих на мембраны 28 и 29, открывается седло 32. При этом часть давления из полости 13 пневмопривода 6 сбрасывается через открытое седло 32 и канал 34 в атмосферу, что приводит к движению заслонки 5 на закрытие и как следствие к уменьшению выходного давления P и скорости нарастания давления на выходе трубопровода 4.
2
упр.
Когда давление в наружных полостях выравнивается и становится равным P, мембрана 29 перекрывает седло 32, сброс в атмосферу из полости 13 пневмопривода 6 прекращается и регулятор начинает работать в режиме регулирования, используя принцип равновесия сил действующих на поршень 12, а именно: управляющего давления P, сформированного в командном приборе 7 посредством дросселя 37, клапана 16, мембраны 17, пружины 18 с одной стороны и пружины 15 пневмопривода 6 - с другой.
2
Когда необходимо прекратить отбор газа от источника давления, напряжение с электромагнитного клапана 9 снимается, после чего клапан 24 перекрывает штуцер 2 и открывает штуцер 3. Давление в полость 13 над поршнем 12 не поступает и регулирующая заслонка 5 под совместным действием пружины 15 и давления Pред., поступающего в полость 14 под поршень 12 из штуцера 3 электромагнитного клапана 9 перекрывает трубопровод 4, давление на выходе регулятора P падает и полость 27 ограничителя скорости нарастания давления 10 разгружается. Одновременно давление Pред. поступает в клапан сброса давления 11 под мембрану 36, при этом пружина 39 сжимается и клапан 35 открывает выход в атмосферу давления из полости 25 с дополнительной емкостью 38. Таким образом, наружные полости 25 с дополнительной емкостью 38 и 27 ограничителя скорости нарастания давления 10 готовы для повторного отбора газа от источника давления без задержки.