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氣動蝶閥式壓力調節器的工作特性

從20世紀90年代初國內開始研制蝶閥式空氣壓力調節器以來,先后研制生產出QDF-45、QDF-46、CYT-20、CYT-32、CYT-33、QYT-20等多種產品型號,經歷了由相對壓力調節向絕對壓力調節的過渡。隨著我國航空技術的不斷發展和日趨成熟,大型民用客機等先后立項并進入研制階段,其環控系統對引氣壓力調節器功能的精確性和工作穩定性都提出了更高的要求,研究影響高溫蝶閥式絕對壓力引氣調節器調節精度及工作穩定性的主要因素及相應的解決措施這一課題迫在眉睫。本文以高溫大流量引氣壓力調節器×××為例,對上述問題進行全面的分析和論證。
    一、主要技術要求
    (1)工作介質:空氣。
    (2)使用高度:-500m~18000m。
    (3)工作環境溫度:-55℃~+70℃。
    (4)工作介質溫度:正常360℃,最高450℃。
    (5)入口壓力范圍:0.45MPa~1.5MPa(絕對)。
    (6)流量:正常800±100kg/h,最大1300±100kg/h。
    (7)調壓特性:當入口壓力在0.45MPa~1.5MPa(絕對)、流量分別為800±100kg/h和1300±100kg/h時,產品出口壓力應滿足0.4±0.025MPa(絕對)。
    二、方案設計
    根據技術要求,產品原理方案必須保證以下條件:(1)在-500m~18000m高度范圍內實現引氣壓力的精確調節。(2)在高壓、大流量、長時間的工作條件下實現良好的工作穩定性。為此,擬定其原理方案如圖1,原理方塊圖如圖2。
    工作原理:
    產品為氣動壓力控制結構,分為氣動控制氣路、反饋氣路和主氣路三個氣路。


    當進口壓力通過氣濾到達先導閥,先導閥將其減壓為恒定控制壓力通往兩位開關。若控制氣路電磁閥通電,控制壓力經過超壓控制閥到達控制腔,推動膜片組件與蝶閥聯動,打開蝶閥,出口壓力經節流后進入反饋腔,膜片組件在控制腔壓力、反饋腔壓力、彈簧力及蝶閥所受的氣動力共同作用下,達到力平衡,使蝶閥達到需要的開啟角,實現壓力調節的功能。如果因某種原因,出口壓力升高(或降低),反饋壓力跟著升高(或降低),進而控制膜片組件上移(下移),使蝶閥開啟角減。ɑ蛟龃螅,實現出口壓力趨于恒定。
    若電磁閥斷電,控制氣路被切斷?刂茐毫Σ荒艿竭_控制腔,膜片組件和蝶閥將在彈簧力的作用下而關閉主氣路。
    三、影響因素分析
    從蝶閥結構原理及所建立的數學模型中可以看出,膜片組件是整個產品的執行機構,因此,對影響產品工作穩定性和調節精度的因素分析,就是對膜片組件受力的影響分析,以下對膜片組件的干擾情況及相應解決措施進行分析。

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