РЕГУЛЯТОР ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Предложение касается полезной модели, как объекта промышленной собственности, и относится к области авиационного оборудования, в частности для систем кондиционирования воздуха, поступающего в пассажирские и пилотскую гермокабины для создания комфортабельных климатических условий жизнедеятельности экипажа и пассажиров.
Единственным источником воздуха на самолете являются его двигатели. Поэтому для подачи воздуха в гермокабины он должен быть подготовлен по требуемым температурным и массовым (давление и расход) характеристикам.
Целью настоящего предложения является создание регулятора давления газа, способного выполнять обеспечение требуемых параметров рабочего воздуха с заданной точностью.
Известен регулятор давления газа с пневмоприводом (авторское свидетельство N767717» Регулятор давления газа», М. Кл3 G05D), устанавливаемый в трубопроводе и содержащий исполнительный орган в виде воздушного привода и командный прибор, содержащий три чувствительных элемента, два из которых соответственно соединены с выходным патрубком и с атмосферой, а последний вакуумирован. Описанный регулятор не может обеспечивать регулирование давления воздуха с переменным расходом.
Известен регулятор давления газа (патент на полезную модель №99204 «Регулятор давления газа» МПК G05D), который может регулировать давление воздуха на выходе с переменным расходом. Недостатком указанного регулятора является то, что при малых расходах рабочего воздуха заслонка, перекрывающая трубопровод находится в положении близком к закрытию, когда требуются значительные усилия для преодоления сил трения, возникающих при работе в области уплотняющих средств или при возникновении опрокидывающего момента. При этом для обеспечения работоспособности регулятора требуется увеличение усилий на регулирующем органе, что конструктивно ведет к увеличению его массово-габаритных характеристик.
Известен регулятор давления газа (патент на полезную модель №103407 «Пневматический поршневой регулятор давления» МПК G05D), работающий в выше описанных условиях для этого он оснащен дополнительным командным устройством, подключающимся и работающим совместно с основным командным устройством при значительных рабочих нагрузках.
Недостатком указанного регулятора является то, что при снижении нагрузки дополнительный командный прибор не отключается. Следовательно, увеличение суммарного рабочего момента может приводить к неустойчивому режиму работы регулятора на других режимах работы.
Целью настоящего предложения (ожидаемым техническим результатом) является повышение мощности при соблюдении точности регулирования регулятора только на режимах регулирования в области влияния уплотняющих средств, то есть, например, при малых открытиях рабочего органа - заслонки.
Поставленная цель достигается тем, что регулятор избыточного давления газа, содержащий командный прибор, управляемый величиной выходного давления, поступающего по линии обратной связи, дополнен параллельно основному командному прибору пневмоусилителем сигнала, включающим подпружиненный клапан, соединенный кинематически либо с профилированным кулачком, расположенным на оси, механически соединяющей пневмопривод через рычаг с исполнительной заслонкой, либо с биметаллическим термоэлементом, при этом выход обратной связи подключен к выходному патрубку регулятора посредством пневмодросселя.
Для пояснения сути предложения к описанию прилагается чертеж, на котором показана схема взаимодействия отдельных узлов, образующих собственно регулятор давления согласно формуле полезной модели применительно для соединения с кулачком.
Основным элементом регулятора является командный прибор 1, выход которого соединен пневмолинией 2 с пневмоприводом 3, например, сильфонного исполнения. Усилие от пневмопривода 3 через рычажно-осевую механическую передачу 4,5 где 4.1 - рычаг, 4.2 - ось, передается на поворотную заслонку 5. Рабочей энергией регулятора является воздух из входного патрубка 6, поступающий к командному прибору 1 через двухходовой электропневмопереключатель 7. По линии обратной связи 8. На командный прибор 1 через дроссель 9 поступает давление от выходного патрубка 10. Когда заслонка 5 находится в зоне уплотняющих средств, т.е. когда требуется увеличение мощности в работу подключается дополнительный пневмоусилитель 11 с рабочим клапаном 12. На последний поступает усилие от специально спрофилированного кулачка 13, закрепленного на оси 4.2 пневмопривода 3. Клапан 12 открывается, что позволяет снизить давление в обратной связи за счет увеличения общего проходного сечения из линии обратной связи 8 при неизменном сечении дросселя 9. Происходит закрытие привода 3. Для обеспечения точности регулирования в широком диапазоне расходов воздуха необходимо, чтобы нужное давление в управляющей полсти командного прибора 1 было бы получено без уменьшения величины выходного давления при минимальных, максимальных, для данного регулятора, расходах. Это можно получить за счет искусственного повышения давления на выходе регулятора путем введения дополнительного пневмоусилителя и дросселя. Это происходит следующим образом. Как только при увеличении расхода на выходе регулятора начнет уменьшаться, давление в полости пневмопривода 3 увеличится, поворачивая заслонку 5 в сторону открытия проходного сечения, кулачек 13, воздействуя на клапан 12 пневмоусилителя 11, откроет сброс воздуха из полости командного прибора 1. Это приведет к увеличению давления в полости пневмопривода 3 и, следовательно, к увеличению давления на выходе регулятора. Таким образом установится новое равновестное состояние системы без уменьшения выходного давления. Основными элементами регулятора являются: командный прибор 1, соединенный пневмолинией 2 с пневмоприводом 3, например, сильфонного или поршневого исполнения, который посредством оси 4 кинематически соединен с исполнительной заслонкой 5. На командный прибор 1 при помощи пневмолинии 2 поступает силовое питание от редуктора 6. Сигнал давления обратной связи поступает на командный прибор 1 по пневмопроводу 7 через пневмодроссель 8 с выходного патрубка 9 регулятора.
Параллельно основному командному прибору 1 к пневмопроводу обратной связи 7 подключен дополнительный пневмоусилитель 10, который содержит подпружиненный клапан 11, кинематически соединенный с профилированным кулачком 12, расположенным на оси 4, соединяющий рычаг 13 пневмопривода 3 с исполнительной заслонкой 5.
Регулятор избыточного давления газа работает следующим образом. На командный прибор 1 поступает питающие давление воздуха, стабилизированное редуктором 6 на заданном уровне. В зависимости от величины давления обратной связи поступающего от выходного патрубка 9 регулятора через пнемводроссель 8 по пневмопроводу 7. Командный прибор 1 открывает или прикрывает свой клапан в зависимости от величины давления в выходном патрубке 9 и от влияния пружины командного прибора 1. Тем самым он обеспечивает необходимое давление в пневмолинии 2 за счет сбрасывания части воздуха в атмосферу через дюзу Ро. Давление в линии 2 воздействует на пневмопривод 3, который, перемещая свой дополнительный рычаг 13, воздействует через ось 4 на исполнительную заслонку 5, тем самым ограничивает давление до требуемого значения.
Величина регулируемого давления в выходном патрубке 9 зависит от массового расхода воздуха и положения исполнительной заслонки 5. При снижении массового расхода, определяемого работой внешних регулирующих средств, например, заслонки регулятора температуры, изменяется расход рабочего воздуха. Поэтому для поддержания требуемого давления в выходном патрубке 9 должно быть изменено проходное сечение заслонки 5 регулятора давления. При малых потребных расходах воздуха заслонка 5 прикрывается и может попасть в зону уплотняющих средств, необходимых для исключения непотребного перетекания воздуха со входа на выход регулятора.
Для обеспечения работоспособности регулятора на указанных режимах необходимо увеличение мощности регулятора, что можно получить за счет искусственного снижения давления в линии обратной связи 7, что может достигаеться увеличением проходного сечения дюзы Ро, что конструктивно трудно выполнимо. Поэтому в рабочий цикл подлючается дополнительный пневмоусилитель 10. Это происходит следующим образом. При значительном прикрытии заслонки 5, когда она попадает в зону уплотняющих средств, в работу вступает спрофилированный кулачек 12, который механически воздействует на клапан пневмоусилителя 10, открывая его, что позволяет части давления из линии обратной связи 7 сброситься в атмосферу через отверстие в корпусе дополнительного пневмоусилителя 10.
Изменение (уменьшение) давления в линии обратной связи, обеспечвиваемое наличием пневмодросселя 8, воздейтсвует на командный прибор 1 и, следовательно, на пневмопривод 3, который прикрывает исполнительную заслонку 5.
Аналогично происходит работа регулятора при использовании биметаллического элемента. Возмущающим воздействием при этом является повышенная температура, что приводит к увеличению объемной массы воздуха, следовательно к снижению его веса.
Дополнительный пневмоусилитель позволяет регулировать давление и в этом случае.