Редуктор постоянного давления

)5 605 10 ОСУДАРСТВЕННЫЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ СССР МИТЕТТКРЫТИЯМ 1(71) Самарский авиационный институт им.акад. С.П,Королева, Волжский филиал Научно-производственного объединения "Энергия" и Кооператив "Контакт"(56) Башта Т.М, Гидравлические приводы летательных аппаратов.- М,; Машиностроение, 1967, с,251, рис.198.Авторское свидетельство СССРМ. 1568020, кл. 6 05 0 16/06, 1987,Авторское свидетельство СССРЬЬ 1571559, кл. 0 05 О 16/10, 1988.(54) РЕДУКТОР ПОСТОЯННОГО ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть 1765809 А 1 использовано в пневмогидросистемах, к агрегатам которых предъявляются жесткие ограничения по массогабаритным характеристикам и высокие требования к быстродействию и ремонтопригодности, например в системах управления летательных аппаратов. Цель изобретения - повышение области применения редуктора, Редуктор содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 штуцерами, между которыми размещены перфорированные диски 8 и эластичный регулирующий орган в виде цилиндра 6 из пористой металлорезины, армированного пружиной 7 и расположенного в полом ступенчатом поршне 4 между дисками 8, причем ступень большего диаметра поршня снабжена упором перфорированного диска, З расположенного со стороны, входной полости, а другой диск связан с регулируемым упором в виде втулки 9, 1 з.п,ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к техникеавтоматического регулирования ипредназначено для использования в пневмогидросистемах, к агрегатам которыхпредъявляются жесткие ограничения помассогабаритным характеристикам, и высокие требования к быстродействию и ремонтопригодности, например,в системахуправления летательных аппаратов,Известно техническое решение, включающее корпус, внутри которого размещены плунжер, нагруженный пружиной, иконусный регулирующий орган, образующий с выходным каналом дросселирующееустройство.К недостаткам указанной конструкцииследует отнести:1. Большой ход на перемещение конусного регулирующего органа, а следовательно, большая инерционность и невысокаячувствительность редуктора,2. Большие габариты и масса конструкции ввиду наличия последовательно расположенных пружины, поршня и конусногорегулировочного органа.3. Повышенная склонность к автоколебаниям и пульсациям при регулированиидавления среды, т.к. схема редукторапредставляет собой упруго (на пружине)подвешенную массу, перемещающуюся вусловиях нестабильного характера сил тренияпо направляющей поршня, что усугубляется консольным расположениемконусного регулировочного органа относительно центрирующего его поршня и процессами износа его контактирующей скорпусом поверхностью.4. Ограниченный диапазон перестройкирабочих режимов редуктора для использования в различных системах, что связано сконкретным исполнением пружины и проходного сечения дросселя для данной конструкции.Известно техническое решение, содержащее корпус, между входной и выходнойполостями которого установлен регулирующий орган, состоящий из седла и затвора,связанный с чувствительным элементом,выполненным в виде оболочки из эластичного материала, внутри которого установлен сопряженный с ней упругий элемент ввиде набора стержней, равномерно размещенных по окружности, имеющих кривизну,равную кривизне оболочки, а чувствительный элемент одной торцовой частью связанс узлом настройки, а другой торцовой частью - с затвором, размещенным в выходнойполости, причем чувствительный элементвыполнен конусообразным с увеличениемдиаметра сечения в сторону узла настройки,вогнутым вовнутрь и герметично связаннымсвоей оболочкой из эластичного материалас корпусом, а другой частью с малым сечением связан через опору со штоком с под 5 пружиненным затвором,Данное техническое решение обеспечивает в сравнении с представленным вышеаналогом повышение надежности и точности регулирования за счет выполнения чув 10 ствительного элемента в виде эластичной(резиновой) оболочки с малым ходом на ееперестановку при регулировании давлениясреды,К недостатку устройства следует отне 15 сти значительные габариты и массы, конструктивную сложность и трудоемкостьизготовления, что сопряжено с наличием конусообразной формы чувствительного элемента, набором стержней специальной20 кривизны и подвижной системы: опора -шток - подпружиненный затвор,Кроме того, конструкция с оболочечнымупругим элементом из резины обладают существенным недостатком, ограничиваю 25 щим область их применения, а именно:- допускаемый рабочий диапазон резиновых эластичных оболочек (мембран) -.+60 С, при кратковременном воздействиитемператур не свыше+100 С, Данное об 30 стоятельство исключает использованиетаких оболочек в высокотемпературныхсвыше "+100 С") и криогенных (ниже "- 120 С") редукторах, причем в условиях термоциклирования температур среды35 работоспособность ресурс) оболочек резкоснижается ввиду быстрого "старения" резины и потери ею упругости.Применение в данной конструкции вместо эластомерной упругой оболочки метал 40 лических упругих элементов (мембран илисильфонов: ГОСТ 22388-66, ГОСТ 24553-81,ГОСТ 2174-83) также имеет свои отрицательные стороны;- во-первых, ресурс работы металличе 45 ских упругих оболочек, как правило, на порядок - два ниже, чем у эластомеров;- во-вторых, установка металлическихупругихоболочек в корпус редуктора значительно усложняет конструкцию, уве 50 личивает его габариты и массу и требуетдополнительного комплекса мер по обеспечению герметизации стыков корпуса,Следует также отметить, что жесткостьмембран или сильфонов(даже одной пар 55 тии изготовления) колеблются в широкихпределах (см. указание ГОСТ), что вноситсвои сложности при использовании их вкачестве чувствительных элементов с требуемой тарировкой усилителя при перемещении.Кроме того, в конструкциях с оболочечными элементами выход последнего из строя вследствие потери герметичности(образование в местах сгиба или по гофрам трещины, вскрытие пор при термоциклировании среды в процессе перекладов и пр.) сопряжен с выходом редуктора из строя, так как при выравнивании давления по обе стороны чувствительного элемента последний перестает функционировать.Известен регулятор давления 3), содержащий корпус, между входным и выходным патрубками которого установлен регулиру. ющий орган, выполненный в виде дисковой диафрагмы с отверстиями и кольцевого эластичного элемента и снабженный размещенными в корпусе опорой шайбой и запорным органом, выполненным в виде диска с отверстиями, расположенными по периферии соответственно отверстием дисковой диафрагмы, и седлом, выполненным в корпусе со стороны входного патрубка, на опорной поверхности которого закреплена эластичная прокладка, причем в диске на резьбе закреплен стержень, снабженный на конце упором и установленный с зазором в осевых отверстиях дисковой диафрагмы и опорной шайбы, между которыми размещ н кольцевой эластичный элемент, выполненный в виде торообразной заполненной газом оболочки, а на внутренней поверхности корпуса выполнен кольцевой выступ для ограничения хода дисковой диафрагмы в сторону входного патрубка, при этом расстояние от торца кольцевого выступа до эластичной прокладки больше толщины диска. Использование данного регулятора давления в гидравлических системах перед раздаточными клапанами позволяет снизить износ запорной арматуры и утечку жидкости вследствие улучшения условий ее эксплуатации за счет снижения воздействия колебаний давления в сети и понижения давления на входе при прекращении отбора среды.К недостатку прототипа следует отнести:- конструктивную сложность и трудоемкость изготовления торообразного кольцевого эластичного элемента с обеспечением его герметичности и постоянства упругих свойств при многократном деформировании в процессе регулирования изменяющегося входного давления;- ограниченный ресурс и неудовлетворительный диапазон допустимых рабочих температур эластомерных оболочек (см. критику решения по авт,св, М 1568020), что10 25 30 35 I 40 45 50 55 торцом регулируемого упора, выполненного в виде полой втулки 9 с осевым 10 и радиальным 11 каналами, а поршень 4 снабжен упооом другого диска со стороны входной полости.Втулка 9 установлена с возможностью перемещения в осевом направлении (в данном случае резьбовое соединение) относительно корпуса 1. Радиальный канал 11 соединяет полость 12 за поршнем 4 с выходной поостью 13.В констр кции по месту центрирования поршня 4 предусмотрен дренажный канал 14, связанный с атмосферой, исключающий образование зоны разрежения или противо- давления между поверхностями диаметрарезко сужает области применения редуктора.Цель изобретения - повышение ресурса и расширение области применения редуктора.Поставленная цель достигается тем, что редуктор, содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми размещены перфорированные диски и эластичный регулирующий орган, связанный с- регулируемым упором, содержит размещенный в корпусе полый поршень со ступенями большего и меньшего диаметра, а эластичный регулирующий орган выполнен в видецилиндра из пористой металлорезины, армированного пружиной и расположенного в полом поршне между перфорированными дисками, причем ступень большего диаметра расположена со стороны входной полости и снабжена упором соответствующегоперфорированного диска, а регулируемый упор связан с другим перфорированным диском. Кроме того, регулируемый упор выполнен в виде втулки, установленной в выходной полости соосно полому поршню и связанной через резьбу с корпусом, причем полость между корпусом и торцом ступени меньшего диаметра полого поршня сообщена с выходной полостью через отверстие втулки.Данные отличительные признаки в других устройствах не обнаружены.На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого редуктора.Редуктор включает корпус 1 с входным 2 и выходным 3 штуцерами. В корпусе 1 установлен дифференциальный поршень 4, фиксируемый сьемным стопорным кольцом 5, Внутри поршня 4 размещен эластичный регулирующий орган в виде цилиндра 6 из пористой металлорезины, армированного пружиной 7. По торцам цилиндра установлены перфорированные диски 8, Диск 8 со стороны выходной полости контактирует сР 131 - .Р 232 = Емр дмр,35 мм - рабочая пло 2 гдЕ 31 = о стороны входной поло 4 адь поршняти;, мм - рабочая пло щадь поршня 4 со стороны выходной полости;б 2, б 1 - рабочие диаметры поршня 4; соответственно наружный по месту центрирования в корпусе со стороны входной полости и внутренний по месту установки втулки 6;бз - рабочий диаметр поршня 4 по месту центрирования в корпусе со стороны выходной полости.Причем 3132 (условие дифференциал ьности поршня 4).Из представленного выше выражения можно получить зависимость 1 - Р 2 32г ми б 2 и бз при движении дифференциальнопоршня,Перед работой устройства производятего настройку на рабочий режим следующим образом: 5- подают на вход рабочее давление Р 1 изамеряют давление Р 2 на выходе,При отклонении величины давления Р 2от заданной в большую сторону заворачивают элемент 9, вследствие чего. упругая деформация упругой втулки 6 увеличивается,:а ее пористость, а следовательно, и площадьпроходного сечения уменьшается. При этомдавление Р 2 на выходе уменьша ется. Внутреннее армирование втулки 6 пружиной 7 15способствует более длительному сохранению ее упругих свойств при многократномдеформировании, то есть повышает ресурсее работы.При отклонении величины давления Р 2 20от заданного в меньшую сторону втчлку отворачивают, при этом упругая деформациявтулки 6 уменьшается, а ее пористость, аследовательно, площадь проходного сечения увеличивается. При этом давление Р 2 на 25выходе увеличивается. После регулирования Р 2 при заданном Р 1 при помощи втулки9 редуктор готов к работе.Отметим, что баланс сил на втулке 6 приперепаде давления на редукторе Ь Р, МПа, 30где Ь Р = Р 1 - Р 2 (Р 1 и Р 2 -соответственнодавление среды перед и за редуктором) может быть выражен соотношением позволяющую рассчитать взаимосвязь потребной площади проходного сечения втулки 6 для перепада давлений при заданной степени деформации втулки дмр усилием (Р 131 - Р 232),Работа редуктора заключается в следующем.При подаче на вход редуктора среды с давлением Р 1 среда проходит через втулку 6, поступая при этом на выход в полость 13 с давлением Р 2, которое одновременно через канал 11 поступает в полость 12. При этом втулка 6 нагружается согласно (1) усилием (Р 131 - Р 2 Я 2), где 31 = сопз 1;32 = сопз 1. Причем при росте на входе величины Р 1 растет перепад Ь Р, что сопровождается ростом усилия (Р 131 - Р 2 Я 2), Степень деформации втулки 6 (др) при этом увеличивается, а следовательно, уменьшается площадь ее проходного сечения. Это приведет к выравниванию на выходе из редуктора давления Р 2 среды до заданного. При снижении давления Р 1 на входе усилие (Р 131 - Р 232) - соответственно уменьшается, что приведет к уменьшению деформирования упругой втулки 6, а следовательно, к увеличению площади ее проходного сечения. При этом величина давления Р 2 на выходе возрастает до заданной. Технико-экономический эффект от использования предлагаемого технического решения в сравнении с известными заключается в следующем.1. Обеспечивается малый (на порядок ниже) потребный рабочий ход регулирующего (чувствительного) элемента, т,к. потребные величины деформирования металлорезины пористой структуры для изменения проходного сечения на порядок - два ниже потребных ходов с оболочечными и плунжерными элементами. Данное обстоятельство обеспечивает высокие быстродействие (малую инерцию) и чувствительность редуктора.2, Практически устраняется возможность колебаний (автоколебаний) подвижных частей редуктора ввиду малости их ходов с одной стороны, и значительной диссипации забросов давления в пористой структуре металлорезины,3. Расширяется возможность перестройки с одного режима работы на другой за счет регулировки предварительного поджатия втулки из металлорезины.4. Обеспечивается высокая ремонтопригодность редуктора путем несложной замены съемной втулки из металлорезины на новую после выработки редуктором назнаЗаказ 3385 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 чен ного (гарантированного) ресурса работы.Формула изобретения 1. Редуктор постоянного давления, содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми размещены перфорированные диски и эластичный регулирующий орган, связанный с регулируемым упором, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения ресурса и расширения области применения редуктора, он содержит размещенный в корпусе полый пор.шень со ступенями большего и меньшего диаметров, а эластичный регулирующий орган выполнен в виде цилиндра из пористой металлорезины, армированного пружиной и расположенного в полом поршне между перфорированными дисками, причем ступень большего диаметра расположена со стороны входной полости и снабжена упо ром соответствующего перфорированногодиска, а регулируемый упор связан с другим перфорированным диском,2. Редуктор по п 1,отличающийсятем, что регулируемый упор выполнен в ви де втулки, установленной в выходной полости соосно с полым поршнем и связанной через резьбу с корпусом, причем полость между корпусом и торцом ступени меньшего диаметра полого поршня сообщена с 15 выходной полостью через отверстие втулки.