Регулировка давления

Регулировать давление в пневмосистеме необходимо, так как его повышенный уровень вызывает ускоренный износ пневматического оборудования при совсем незначительном или вовсе нулевом увеличении производительности. Слишком малое давление экономически неоправданно, так как оно резко снижает КПД оборудования.

Стандартный регулятор

В конструкцию регуляторов давления (рис. 1) входит поршень или диафрагма, позволяющие изменять величину выходного давления за счет уравновешивания усилия со стороны пружины, которое можно регулировать.

Д авление на выходе задается при помощи регулировочного винта, который создает нагрузку на установочную пружину с целью удержания главного клапана в открытом положении, благодаря чему поток воздуха из входного отверстия с начальным давлением р_f подается на выходное отверстие с конечным давлением р₂. Тогда давление в контуре, подсоединенном к выходу, повышается и воздействует на диафрагму. Возникает подъемная сила, противодействующая усилию пружины.

Рассмотрим момент начала работы пневматической системы. Как только начнется потребление сжатого воздуха, давление р₂, в первый момент снизится и усилие установочной пружины на мгновение станет больше чем подъемная сила, которая зависит от величины давления р₂и воздействует на диафрагму. В результате чего клапан откроется.

Если в процессе работы пневмосистемы потребление сжатого воздуха сократится, давление р₂ незначительно увеличится, благодаря чему возрастет подъемная сила, действующая на диафрагму и противодействующая усилию пружины. Диафрагма и клапан начнут подниматься до тех пор, пока усилие пружины и подъемная сила не будут снова уравновешены. Расход воздуха, проходящего через клапан, будет снижаться до тех пор, пока он не придет в соответствие с интенсивностью потребления сжатого воздуха, и не установится необходимое выходное давление.

Е сли в процессе работы пневмосистемы потребление сжатого воздуха возрастет, давление р₂ незначительно снизится. В результате этого уменьшится величина усилия, действующего на диафрагму и противодействующего усилию пружины. Диафрагма и клапан станут опускаться до тех пор, пока усилие пружины и подъемная сила не уравновесятся снова. Благодаря этому, расход воздуха, проходящего через клапан, будет увеличиваться, пока не придет в соответствие с интенсивностью потребления сжатого воздуха.

При отсутствии потребления сжатого воздуха, клапан закрыт. Выходное давление может превысить настроенную с помощью регулятора величину по следующим причинам:

- при перенастройке регулятора на более низкое выходное давление по желанию потребителя;

- из-за возникновения встречного усилия со стороны одного из исполнительных механизмов.

В этом случае диафрагма 1 начнет подниматься и откроет клапан 2 сброса давления, чтобы излишнее давление могло быть сброшено в атмосферу через выпускное отверстие 3 в корпусе регулятора (рис. 2).

При очень большом расходе потребляемого воздуха клапан широко открывается. В результате пружина значительно растягивается и, следовательно, значительно ослабляется, из-за чего равновесие между усилием, равным произведению величины давления р₂, на площадь диафрагмы и усилием пружины (вспомним, что это усилие и определяет желаемый уровень выходного давления) наступает при более низких значениях р₂.

Возникает проблема низкой точности поддержания заданного уровня давления. Эту проблему можно устранить за счет создания третьей камеры, сообщающейся с выходным каналом (рис.3). В этом канале всегда поддерживается высокая скорость потока воздуха. Как уже было сказано в разделе 3, в этом случае статическое давление в потоке всегда будет низким (закон Бернулли), и его величина не будет сильно меняться даже при значительных изменениях выходного давления. Именно это статическое давление и подается в третью камеру.

Т аким образом, непосредственно па диафрагму теперь будет воздействовать не давление р₂ а статическое давление р₃. Это позволяет обеспечить достаточную точность поддержания выходного давления даже при больших расходах.

Точность регулирования можно повысить, если в соединительный канал вставить трубку, которая срезана под углом и отверстием ориентирована на выходной канал (рис. 4).

В регуляторе, показанном на рис. 3, имеется определенный недостаток: если входное давление p₁ будет возрастать, на дно клапана будет воздействовать большее усилие, которое будет стремиться закрыть клапан. Это означает, что увеличение входного давления вызовет снижение выходного давления и наоборот. Этого можно избежать, установив клапан, имеющий одинаковые площади поверхностей, па которые воздействую как входное, так и выходное давления в обоих направлениях. Этот принцип реализован в регуляторе, изображенном на рис. 4.

Наиболее важными конструктивными элементами такого клапана являются элементы, показанные на рис. 4.