ПОРШНЕВОЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Предложение касается полезной модели как объекта промышленной собственности и относится к области авиационного оборудования, в частности для систем кондиционирования воздуха самолетов для создания комфортных климатических условий.
Известен регулятор давления газа, который может поддерживать постоянное давление воздуха на выходе при изменении потребляемого расхода (патент на полезную модель №99204 «Регулятор давления газа», МПК G05D 16/00). Недостатком указанного регулятора является то, что при работе на малых расходах воздуха из-за увеличения сил трения, возникающих в области уплотнительных элементов, ухудшаются его характеристики по точности регулирования.
Известен регулятор давления газа (патент на полезную модель №103407, МПК G05D 16/00), работающий в вышеописанных условиях. Для этого он оснащен дополнительным устройством, подключенным как по входу, так и по выходу регулируемого давления.
Суть данной проблемы заключается в том, что для обеспечения устойчивой работы регуляторов давления непрямого действия, применяемых в системах кондиционирования самолетов, используется входное давление с редуктором постоянного давления.
Недостатком данного регулятора является то, что в нем давление питания (давление на входе редуктора) после включения в работу релейного пневмопереключателя должно быть больше давления настройки регулятора, так как в противном случае, после включения релейного пневмопереключателя, регулирующий орган просто закроется под действием выходного давления, что ограничивает диапазон применения такого регулятора.
2
2
Учитывая, что оптимальным давлением питания для сетевых регуляторов давления систем кондиционирования самолетов является величина порядка 1/3 кг/см, то применение такого регулятора возможно только до величины настройки выходного давления, т.е. ~2 кг/см.
2
2
Целью настоящего предложения является создание регулятора, работоспособного в широком диапазоне входного и выходного давления и расходов воздуха, как в режиме регулирования давления, так и в режиме перекрывного устройства при низких (порядка 0,5 кг/см) минимальных входных давлениях и выходных давлениях более 2/3 кг/см.
Поставленная цель достигается тем, что поршневой регулятор давления газа, содержащий регулирующую заслонку, механически связанную с подпружиненным поршневым приводом, подключенным к входному патрубку через нормально-закрытый электропневмопереключатель, и управляемым командным устройством, подключенным к выходному патрубку по линии обратной связи, и релейный пневмопереключатель, содержащий две полости, разделенные мембраной, механически связанной со своим нормально-закрытым клапаном, при этом надпоршневая емкость поршневого привода сообщена с выходом командного устройства непосредственно, а с нормально-закрытой полостью электропневмопереключателя и подмембранной полостью релейного пневмопереключателя через пневмодроссель, а подпоршневая емкость связана с выходной полостью релейного пневмопереключателя и с нормально-открытой полостью электропневмопереключателя, дополнительно снабжен редуктором давления, включенным в линию между входным патрубком и электропневмопереключателем и делителем давления, выполненным в виде двух дросселей, а подпоршневая емкость поршневого привода сообщена с линией между редуктором давления и электропневмопереключателем через нормально-закрытый клапан релейного пневмопереключателя и первый дроссель делителя давления, а через второй дроссель делитель давления - с атмосферой.
Для пояснения сути предложения к описанию прилагается чертеж в виде принципиальной схемы регулятора.
Регулятор состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, в котором установлен регулирующий орган в виде заслонки 4, связанной при помощи рычага 5 с поршнем 6 поршневого привода 7. Поршень 6 поджат пружиной 8 в сторону закрытия заслонки и образует надпоршневую емкость А и подпоршневую емкость Б.
Для обеспечения работы регулятора или в режиме регулирования давления, или в режиме перекрывного устройства, служит электр опневмопереключатель 9, имеющий нормально-закрытую В и нормально-открытую Г полости, подключенный к входному патрубку 2 через редуктор 10.
Работу в режиме регулирования обеспечивает командный прибор 11, содержащий нормально-закрытый клапан 12, регулировочную пружину 13 и мембрану 14, образующую надмембранную полость Д, сообщенную с атмосферой и подмембранную полость Е. Вход командного прибора 11 (подмембранная полость Е) подключен к выходному патрубку 3, а выход - к надпоршневой емкости А поршневого привода 7 и через дроссель 15 к нормально-закрытой полости В электропневмопереключателя 9, сообщенной через дроссель 16 с атмосферой.
Для обеспечения открытия регулятора при малых входных давлениях и закрытия при больших давлениях, служит релейный пневмопереключатель 17, содержащий нормально-закрытый клапан 18, контактирующий с мембраной 19, образующей надмембранную негерметичную полость Ж с регулировочной пружиной 20, и подмембранную (рабочую) полость И, сообщенную с нормально-закрытой полостью В электропневмопереключателя 9.
Подмембранная полость И разделена неподвижной перегородкой 21, образующей с нормально-закрытым клапаном 18 входную полость К, сообщенную через дроссель 22 с выходом редуктора 10 и выходную полость Л. Подпоршневая емкость Б связана с нормально-открытой полостью Г электропневмопереключателя 9 и с выходной полостью JT релейного пневмопереключателя 17 непосредственно и через дроссель 23 - с атмосферой. Дроссели 22 и 23 образуют делитель давления для формирования рабочего давления в подпоршневой емкости Б поршня 6 при работе в режиме регулирования.
Работает регулятор следующим образом. При отсутствии или наличии давления на входе и отсутствии напряжения питания на элетктропневмопереключателе 9 все клапаны закрыты и заслонка 4 на ходится в закрытом положении.
При наличии давления на входе в регулятор (с величиной меньше, чем давление настройки релейного пневмопереключателя 17) и подачи напряжения на электропневмопереключатель 9 полость Г электропневмопереключателя закрывается, а полость В - открывается и входное давление через дроссель 15 поступает в надпоршневую емкость А поршневого привода 7, в результате чего, поршень 6 перемещается вниз, открывая заслонку 4 и на выходе регулятора появляется давление.
2
При этом площадь поршня 6 и усилие пружины 8 подбираются так, чтобы полное открытие заслонки 4 происходило при небольшом давлении на входе (порядка 0,5 кг/см) при начальном усилии пружины порядка нескольких килограмм. При дальнейшем повышении давления на входе давление в полости А поршневого привода 7 достигает давления настройки редуктора 10 (которое должно быть меньше давления настройки командного прибора 11). При этом, одновременно, под действием этого давления на мембрану 19 релейного пневмопереключателя 17 (в полости И) открывается его клапан 18 и это давление через дроссель 22 и клапан 18 поступает в подпоршневую емкость Б поршневого привода 7, но благодаря наличию делителя давления (дроссели 22 и 23) оно будет меньше давления в надпоршневой емкости А и заслонка будет оставаться в открытом положении.
При достижении давлением на выходе величины равной давлению настройки командного прибора 11, его клапан 12 под действием давления на мембрану 14, открывается, давление в надпоршневой емкости А поршневого привода 7 уменьшается и на поршне 6 возникает перепад давления в результате чего поршень перемещается вверх, поворачивая заслонку 4 в сторону закрытия и регулятор вступает в режим регулирования.
Для принудительного закрытия регулятора необходимо снять напряжение питания с электропневмопереключателя 9. При этом откроется его нормально-открытая полость Г и закроется нормально-закрытая полость В, в результате чего давления в емкости А поршневого привода 7 и в полости И релейного пневмопереключателя 17 упадут до атмосферного, благодаря наличию дросселя 16, а давление в емкости Б поршневого привода 7 вырастет до величины давления редуктора и на поршне 6 возникнет перепад давления, под действием которого поршень переместится вверх и заслонка 4 закроется.
Так как перемещение поршня 6 в сторону, как открытия, так и закрытия заслонки 4, осуществляется под действием давления, которое может быть сравнительно небольшим, это позволяет производить открытие регулятора при низких давлениях, обеспечивая тем самым малую величину гидравлических потерь, что важно при работе систем кондиционирования воздуха на режимах малого газа, обеспечивая при этом устойчивую работу в режиме регулирования и надежное закрытие в режиме перекрывного устройства при всех давлениях на входе.
В тоже время, благодаря тому, что рабочим давлением для перемещения поршня 6 как в сторону открытия, так и в сторону закрытия заслонки 4, является только давление редуктора, данная схема может применяться в регуляторах с различными значениями выходных давлений с использованием одного, сравнительного маломощного, редуктора.