一種高靈敏度空氣減壓閥的設計

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

　　該文介紹一種應用于壓力調節器控制氣路的空氣減壓閥的設計方法，重點(diǎn)介紹其結構原理、關(guān)鍵參數設計建模及方法。該空氣減壓閥具有高精度、高靈敏性、高穩定性的特點(diǎn)。

　　壓力調節器是航空器生命保障及環(huán)境控制系統中必不可少的附件之一。在航空應用方面，尤其是在生命保障及環(huán)境控制系統，根據飛機的不同工況及狀態(tài)，需要從發(fā)動(dòng)機壓氣機、輔助動(dòng)力裝置(APU)及地面高壓氣源等進(jìn)行引氣并根據不同需要進(jìn)行壓力調節及流量分配。而用于生命保障及環(huán)境控制的壓力調節閥并非簡(jiǎn)單的減壓閥， 而是一套復雜的具有閉環(huán)反饋的調壓系統。在該調壓系統的控制氣路上，為避免高壓氣體對調壓作動(dòng)裝置造成損壞，需對控制壓力進(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計方法，藉以與廣大同行交流。

1、定值空氣減壓閥的典型結構及工作原理

　　圖1 為定值空氣減壓閥的結構原理圖， 本文借助圖1 先對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：當進(jìn)口無(wú)壓力時(shí)，減壓活門(mén)3 在復位彈簧2 及調壓彈簧5 的作用下，處于打開(kāi)位置;當進(jìn)口通入空氣壓力時(shí)，空氣介質(zhì)通過(guò)節流口減壓后，以預定壓力流出并從節流口到達膜腔。當出口壓力高出規定值時(shí)，則膜腔壓力隨之升高，膜片組件4 在壓力作用下克服調壓彈簧力向上位移。此時(shí)，減壓活門(mén)3 在復位彈簧2 作用下相應向上位移， 使節流口減小， 從而減小出口壓力， 最終達成出口壓力規定值。當出口壓力低于規定值時(shí)，膜腔壓力隨之降低，膜片組件4 在調壓彈簧5 作用下推動(dòng)減壓活門(mén)3 向下位移，使節流口增大，從而使出口壓力升高，最終使出口壓力達到規定值。

非溢流式空氣減壓閥結構原理圖

1-殼體組件　2-復位彈簧　3-減壓活門(mén)　4-膜片組件　5-調壓彈簧　6-調壓螺釘

圖1 非溢流式空氣減壓閥結構原理圖

　　該種結構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節器的控制氣路。膜片有橡膠膜片及金屬膜片，可根據需要進(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)的穩定。該結構類(lèi)型的減壓閥，其應用涵蓋了我廠(chǎng)多種環(huán)控產(chǎn)品，諸如壓力調節器QYT-29、QYT-32、QYT-69 以及流量調節器QYT-30 等的控制氣路，其穩定性及可靠性已得到充分驗證。