一种高灵敏度空气减压阀的设计

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国人民解放军海军驻洛阳航空军事代表室 作者:田占强

  该文介绍一种应用于压力调节器控制气路的空气减压阀的设计方法,重点介绍其结构原理、关键参数设计建模及方法。该空气减压阀具有高精度、高灵敏性、高稳定性的特点。

  压力调节器是航空器生命保障及环境控制系统中必不可少的附件之一。在航空应用方面,尤其是在生命保障及环境控制系统,根据飞机的不同工况及状态,需要从发动机压气机、辅助动力装置(APU)及地面高压气源等进行引气并根据不同需要进行压力调节及流量分配。而用于生命保障及环境控制的压力调节阀并非简单的减压阀, 而是一套复杂的具有闭环反馈的调压系统。在该调压系统的控制气路上,为避免高压气体对调压作动装置造成损坏,需对控制压力进行精密控制。本文介绍一种高精度、高灵敏性、控制用定值空气减压阀的设计方法,藉以与广大同行交流。

1、定值空气减压阀的典型结构及工作原理

  图1 为定值空气减压阀的结构原理图, 本文借助图1 先对空气减压阀的工作原理进行介绍。

  该空气减压阀的工作原理如下:当进口无压力时,减压活门3 在复位弹簧2 及调压弹簧5 的作用下,处于打开位置;当进口通入空气压力时,空气介质通过节流口减压后,以预定压力流出并从节流口到达膜腔。当出口压力高出规定值时,则膜腔压力随之升高,膜片组件4 在压力作用下克服调压弹簧力向上位移。此时,减压活门3 在复位弹簧2 作用下相应向上位移, 使节流口减小, 从而减小出口压力, 最终达成出口压力规定值。当出口压力低于规定值时,膜腔压力随之降低,膜片组件4 在调压弹簧5 作用下推动减压活门3 向下位移,使节流口增大,从而使出口压力升高,最终使出口压力达到规定值。

非溢流式空气减压阀结构原理图

1-壳体组件 2-复位弹簧 3-减压活门 4-膜片组件 5-调压弹簧 6-调压螺钉

图1 非溢流式空气减压阀结构原理图

  该种结构的减压阀采用了膜片作为感压元件,利用膜片刚度小、感压面积大、灵敏度高的特点,可感受压力的瞬态变化,尤适用于间接作用式压力调节器的控制气路。膜片有橡胶膜片及金属膜片,可根据需要进行选择。

2、空气减压阀的减压及流量特性

  空气减压阀的减压特性是在一定流量下、进口压力变化时,其出口压力相应变化的特性;流量特性是指出口压力随流量变化而变化的特性。减压特性和流量特性是空气减压阀的两个主要特性。

  图2 是某空气减压阀的工作原理图。以下对该减压阀的减压特性及流量特性分析如下。

空气减压阀工作原理图

图2 空气减压阀工作原理图

3、结论

  本文介绍的空气减压阀,充分利用膜片刚度小、灵敏度高的特性,保证控制气路在低压时的稳定。该结构类型的减压阀,其应用涵盖了我厂多种环控产品,诸如压力调节器QYT-29、QYT-32、QYT-69 以及流量调节器QYT-30 等的控制气路,其稳定性及可靠性已得到充分验证。

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