Статические характеристики

Регуляторы давления. Схемы.

Регуляторы давления (РД) применяются в пневмосистемах для понижения давления до заданного уровня и его стабилизации с заданной точностью. РД применяются в схемах ИСГ для понижения давления от уровня давления в баллоне до давления на входе в привод. Принцип действия РД основан на поддержании постоянного давления в междроссельной камере, которая образована регулируемым дросселем 1, находящимся в составе РД, и постоянным дросселем 3, которым является потребитель (привод).

Выходное давление р_вых регулятора замеряется чувствительным элементом 2 и определяет величину проходного сечения регулируемого дросселя 1. Давление р_вых определяется как давление в междроссельной камере между дросселем 1 и дросселем 2, р _вых = (А₁/А₃) р _вх. Зависимость выходного давления РД от входного приведена на рисунках схем регуляторов (Линейная зависимость - безрасходная, нелинейная - расходная).

Ранее, в разделе 5.4.4, рассматривалось опорожнение постоянного объема через регулятор давления. Это обычеая техническая задача автономных систем, в которых энергия запасается а баллоне в виде газа высокого давления, а к потребителю необходимо доставить газ пониженного давления. При этом давление на входе потребителя дольжно быть постоянным, по крайней мере некоторое время. Данная задача выполняется при помощи использования регуляторов давления.

Различают РД прямого действия, обратного действия и разгруженные от входного давления. Схемы регуляторов давления соответственно приведены на рисунках. На схемах РД обозначено: 1 - клапан, 2 - поршень, 3 - пружина, 4 - седло клапана. Исходное положение подвижных систем регуляторов - полностью открытое под дейчтвием поджатия пружины. После подачи на вход высокого давления подвижная система переходит в требуемое положение. При наличии расхода сжатого газа через РД его характеристики изменяются как показано на рисунках.

Ниже прведен пример конструктивного исполнения регулятора давления. С правой стороны виден (1) запломбированный узел настройки регулятора на номинальный режим. Входной (2)и выходной (3) штуцеры закрыты технологическими заглушками.

Регуляторы давления иногда выполняются в общем конструктиве с другими элементами пневмоситсемы (в т.н. воздушно-арматурном блоке), как показано на рисунке ниже. Подвод и отвод сжатого воздуха производится по внутренним каналам. Настройка регулятора давления проводится путем поджатия пружины законтренным винтом. Узел регулятора давления в собранном виде вворачивается в корпус воздушно-арматурного блока.

Воздушно-арматурный блок присоединяется к баллону со сжатым газом.

Основной характеристикой регулятора давления (РД) является зависимость выходного давления p _вых от входного давления р _вх. Для вывода уравнения регулятора давления необходимо рассмотреть равновесие сил, приложенных к подвижной системе РД. При выводе уравнение примем следующие обозначения: А _с - площадь седла клапана, на которую действеет сила от давления газа в направлении движения подвижной системы, А _п - площадь поршня, определяемая площадью чувствительного элемента, на которую действует выходное давление. П - упругая сила пружины, П о- предварительное поджатие пружины, с - жесткость пружины, m - масса подвижных частей РД, k _вт - коэффициент вязкого трения в подвижной системе РД, F _т - сила трения, x - перемещение подвижной системы РД.

Рассмотрим равновесие сил приложенных к подвижной системе РД. Силы обусловлены действием давлений p _вых, р _вх, р а на соответствующие площади, трением в подвижной системе, упругой силой пружины.

- для РД прямого действия

- для РД обратного действия

- для РД разгруженного от входного давления

в последнем уравнении площадь поршня выбирается равной площади седла клапана, за счет чего и обеспечивается разгрузка от входного давления

Рассмотрим зависимость установившегося значения выходного давления p _вых от входного, для чего примем . Кроме того учтем, что усилие пружины состоит из предварительного поджатия и текущего значения упругой силы