一種高靈敏度空氣減壓閥的設(shè)計(jì)

2014-10-04 田占強(qiáng) 中國(guó)人民解放軍海軍駐洛陽(yáng)航空軍事代表室

  該文介紹一種應(yīng)用于壓力調(diào)節(jié)器控制氣路的空氣減壓閥的設(shè)計(jì)方法,重點(diǎn)介紹其結(jié)構(gòu)原理、關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)建模及方法。該空氣減壓閥具有高精度、高靈敏性、高穩(wěn)定性的特點(diǎn)。

  壓力調(diào)節(jié)器是航空器生命保障及環(huán)境控制系統(tǒng)中必不可少的附件之一。在航空應(yīng)用方面,尤其是在生命保障及環(huán)境控制系統(tǒng),根據(jù)飛機(jī)的不同工況及狀態(tài),需要從發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)、輔助動(dòng)力裝置(APU)及地面高壓氣源等進(jìn)行引氣并根據(jù)不同需要進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)及流量分配。而用于生命保障及環(huán)境控制的壓力調(diào)節(jié)閥并非簡(jiǎn)單的減壓閥, 而是一套復(fù)雜的具有閉環(huán)反饋的調(diào)壓系統(tǒng)。在該調(diào)壓系統(tǒng)的控制氣路上,為避免高壓氣體對(duì)調(diào)壓作動(dòng)裝置造成損壞,需對(duì)控制壓力進(jìn)行精密控制。本文介紹一種高精度、高靈敏性、控制用定值空氣減壓閥的設(shè)計(jì)方法,藉以與廣大同行交流。

1、定值空氣減壓閥的典型結(jié)構(gòu)及工作原理

  圖1 為定值空氣減壓閥的結(jié)構(gòu)原理圖, 本文借助圖1 先對(duì)空氣減壓閥的工作原理進(jìn)行介紹。

  該空氣減壓閥的工作原理如下:當(dāng)進(jìn)口無(wú)壓力時(shí),減壓活門(mén)3 在復(fù)位彈簧2 及調(diào)壓彈簧5 的作用下,處于打開(kāi)位置;當(dāng)進(jìn)口通入空氣壓力時(shí),空氣介質(zhì)通過(guò)節(jié)流口減壓后,以預(yù)定壓力流出并從節(jié)流口到達(dá)膜腔。當(dāng)出口壓力高出規(guī)定值時(shí),則膜腔壓力隨之升高,膜片組件4 在壓力作用下克服調(diào)壓彈簧力向上位移。此時(shí),減壓活門(mén)3 在復(fù)位彈簧2 作用下相應(yīng)向上位移, 使節(jié)流口減小, 從而減小出口壓力, 最終達(dá)成出口壓力規(guī)定值。當(dāng)出口壓力低于規(guī)定值時(shí),膜腔壓力隨之降低,膜片組件4 在調(diào)壓彈簧5 作用下推動(dòng)減壓活門(mén)3 向下位移,使節(jié)流口增大,從而使出口壓力升高,最終使出口壓力達(dá)到規(guī)定值。

非溢流式空氣減壓閥結(jié)構(gòu)原理圖

1-殼體組件 2-復(fù)位彈簧 3-減壓活門(mén) 4-膜片組件 5-調(diào)壓彈簧 6-調(diào)壓螺釘

圖1 非溢流式空氣減壓閥結(jié)構(gòu)原理圖

  該種結(jié)構(gòu)的減壓閥采用了膜片作為感壓元件,利用膜片剛度小、感壓面積大、靈敏度高的特點(diǎn),可感受壓力的瞬態(tài)變化,尤適用于間接作用式壓力調(diào)節(jié)器的控制氣路。膜片有橡膠膜片及金屬膜片,可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。

2、空氣減壓閥的減壓及流量特性

  空氣減壓閥的減壓特性是在一定流量下、進(jìn)口壓力變化時(shí),其出口壓力相應(yīng)變化的特性;流量特性是指出口壓力隨流量變化而變化的特性。減壓特性和流量特性是空氣減壓閥的兩個(gè)主要特性。

  圖2 是某空氣減壓閥的工作原理圖。以下對(duì)該減壓閥的減壓特性及流量特性分析如下。

空氣減壓閥工作原理圖

圖2 空氣減壓閥工作原理圖

3、結(jié)論

  本文介紹的空氣減壓閥,充分利用膜片剛度小、靈敏度高的特性,保證控制氣路在低壓時(shí)的穩(wěn)定。該結(jié)構(gòu)類(lèi)型的減壓閥,其應(yīng)用涵蓋了我廠多種環(huán)控產(chǎn)品,諸如壓力調(diào)節(jié)器QYT-29、QYT-32、QYT-69 以及流量調(diào)節(jié)器QYT-30 等的控制氣路,其穩(wěn)定性及可靠性已得到充分驗(yàn)證。