РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Предложение касается полезной модели, как объекта промышленной собственности, и относится к области авиационного оборудования, в частности, к регуляторам давления газа, отбираемого от двигателей летательного аппарата.
Давление газа, отбираемого от двигателей летательного аппарата, зависит от режима работы двигателей, т.е. не остается стабильным, что может вызвать сбои и отказы в системах кондиционирования, являющихся потребителями газа.
Известен регулятор давления газа [I], который содержит входной и выходной патрубки и установленный между ними регулирующий орган, механически связанный с пневматическим сильфонным приводом и сообщенным с выходным патрубком. Регулятор давления содержит также и редукционный клапан, содержащий сопло, управляемое подпружиненной мембраной.
Недостатком известного регулятора давления газа является то, что при снижении давления во входном патрубке ниже значения, обусловленного усилием пружины (заданное давление), регулирующий орган занимает открытое положение, т.е. регулятор на данных режимах становится неработоспособным. При этом давление в выходном патрубке повторяет величину давления во входном, т.е. без ограничения по скорости изменения давления.
Известен регулятор давления газа по свидетельству РФ (RU) №27242 [2].
Недостатком данного регулятора давления газа является то, что при пониженном давлении пневматический усилитель повторяет заданное давление редукционного клапана, следовательно, повторяет недостатки вышеописанного регулятора давления. Устройство ограничения скорости нарастания давления может работать эффективно только в зоне давлений газа во входном патрубке выше заданного давления.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту, принятым в качестве прототипа, является регулятор давления газа по заявке на полезную модель №2004132881 от 10.11.2004 г. [3].
Такой регулятор обеспечивает ограничение скорости изменения давления на его выходе т.к. он оснащен специальным устройством ограничения скорости. Недостатком данного регулятора является то, что сигнал давления от входного патрубка поступает в рабочую полость пневматического усилителя, пройдя редуктор, узел ограничения скорости изменения давления и собственно пневматический усилитель. При этом снижается надежность работы регулятора, т.к. отказ любого из перечисленных элементов приводит к отказу регулятора. Снижается точность задания регулирования, т.к. она определяется точностью настройки (подборам) пружин в регуляторе и в пневматическом усилителе. Для уменьшения объема емкости узла ограничения скорости последний сообщен через пневмодроссель с атмосферой, давление которой меняется в
зависимости от высоты полета летательного аппарата. Следовательно, величина задания ограничения скорости не остается постоянной.
Другим недостатком известного регулятора является то, что устройство ограничения скорости изменения давления выполнено дроссельно-емкостным, которое работает по апериодическому закону, т.е. скорость не остается постоянной по времени наличия воздействия.
Целью настоящего предложения (ожидаемым техническим результатом) является расширение области надежной работы регулятора, а также получения качественного изменения по времени выходного давления.
Поставленная цель достигается тем, что регулятор снабжен дополнительным пневматическим усилителем, содержащим управляемое подпружиненной мембраной сопло, при этом пневматический привод сообщен с входным патрубком посредством пневмодросселя, а с атмосферой посредством нормально-закрытых сопел пневматических усилителей, а подмембранная полость пневматического усилителя и вход устройства ограничения скорости нарастания давления сообщены с выходным патрубком. А также тем, что устройство ограничения скорости нарастания давления содержит пневматический клапан, включающий седло и подпружиненную мембрану, последняя образует входную и выходную полости, сообщенные между собой посредством пневмодросселя, а выход седла соединен с надмембранной полостью пневматического усилителя.
В результате анализа технической и патентной литературы в данной области техники не обнаружено технических решений, которые обладали бы признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа [3]. Следовательно, заявленный объект отвечает критерию «новизна». Заявляемая полезная модель является «промышленно приемлемой», что подтверждается нижеследующим описанием со ссылками на чертеж.
На чертеже изображена схема регулятора давления газа, содержащая входной 1 и выходной 2 патрубки, регулирующий орган 3, кинематически связанный с пневматическим приводом 4, пневматический усилитель 5,
содержащий нормально-закрытое сопло б, управляемое подпружиненной мембраной 7, которая образует надмембранную 8 и подмембранную 9 полости усилителя 5. Регулятор содержит также устройство ограничения скорости изменения давления газа 10 и дополнительный пневматический усилитель 11, в котором имеется нормально-закрытое сопло 12 и рабочая полость 13, образованная подпружиненной мембраной 14. Вход пневматического привода 4 и выходы сопел 6 и 12 соединены между собой трубкой 15, которая соединена также с пневмодросселем 16, а его вход - с входным патрубком 1. Выходной патрубок 2 соединен трубкой 17 с устройством ограничения скорости изменения давления 10 и пневматическими усилителями 5 и 11.
Устройство ограничения скорости изменения давления 10 содержит образованные подпружиненной мембраной 18 входную 19 и выходную 20 полости, сообщенные между собой через пневмодроссель 21. Подпружиненная мембрана 18 совместно с седлом 22 образуют пневматический клапан.
В статическом режиме, когда давление перед регулятором велико, включение в работу регулятора происходит следующим образом. Давление от входного патрубка 1 поступает через пневмодроссель 16 и трубку 15 на вход пневматического привода 4, который, воздействуя на шток, поворачивает (открывает) регулирующий орган 3. В выходном патрубке 2 появляется давление газа. Оно по трубке 17 поступает в полость 13 дополнительного пневматического усилителя 11 и в подмембранную полость 9 пневматического усилителя 5, а также на устройство ограничения скорости изменения давления 10. Т.к. в начальный момент давление в выходном патрубке 2 мало, то оно не может пересилить влияние пружины в дополнительном пневматическом усилителе 11. Поэтому сопло 12 остается в закрытом положении. Но начальное давление в патрубке 2 может быть достаточно для воздействия на пружину пневматического усилителя 5. Сопло 6 открывается и сбрасывает газ из трубки 15 в атмосферу. Тем самым
происходит регулирование давления в патрубке 2 в соответствии с усилием пружины пневматического усилителя 5. Одновременно давление газа из трубки 17 поступает и на устройство ограничения скорости изменения давления 10 во входную полость 19 непосредственно, а в выходную полость 20 - через пневмодроссель 21. Поэтому мембрана закрывает седло 22. Давление в полости 19 остается постоянным, а давление в полости 20 увеличивается по времени. Когда давления в полостях 20 и 19 сравняются мембрана под действием пружины открывает седло 22, тем самым порция воздуха из полости 20 поступает в надмембранную полость 8 пневматического усилителя 5. Тем самым на подпружиненную мембрану 7 действует сумма сил от пружины и от возникшего давления, что обуславливает новое повышенное задание на пневматический привод 4. Далее работа регулятора происходит аналогичным образом с задержкой по времени до тех пор, пока задание на пневматический привод 4 превысит задание от пружины дополнительного пневматического усилителя 11. При этом будет поддерживаться давление в патрубке 2 эквивалентное заданному подпружиненной мембране 14, а сопло 6 пневматического усилителя закроется.
При колебаниях давления газа в патрубке 1 регулятор работает как известный статический регулятор давления, используя дополнительный пневматический усилитель 11.
При значительном снижении давления в патрубке 1, ниже заданного усилителем 11, последний закрывает сопло 12, в работу вступает пневматический усилитель 10. При постоянном давлении в патрубке 1 давление в надмембранной полости 8 будет равно давлению в патрубке 1, уменьшенному на величину от усилия пружины подпружиненной мембраны 7 пневматического усилителя 10.
При увеличении давления в патрубке 1 увеличивается со скоростью изменения в патрубке 2 давление в надмембранной полости 8 пневматического усилителя 5 и во входной полости 19 устройства
ограничения скорости 10, а в выходной полости 20 медленно (ограничено пневмодросселем 21). Упругость пружины устройства ограничения скорости 10 выбирается значительно меньше упругости пружины пневматического усилителя 5, тем самым наполнение выходной полости 20 производится по апериодическому закону при малом перепаде давления между полостями 19 и 20. Поэтому повышение давления в надмембранной полости 8 производится маленькими порциями, т.е. по квазелинейной характеристике изменения давления. Т.к. давление в полости 8 является переменным заданием для поддержания давления в патрубке 2, то регулирование производится с заведомо выбранной скоростью, для чего и используется пневматический усилитель 5. Для регулирования давления при высоком давлении в патрубке 1 используется дополнительный пневматический усилитель 11.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Авторское свидетельство №1479918, класс G 05 D 16/076;
2. Свидетельство на полезную модель №27242, класс G 05 D 16/076.
3. Заявка на полезную модель №204132881 от 10.11.2004 г.