Как работают пневматические регуляторы давления: основное руководство по контролю подготовки воздуха

Регуляторы давления (также называемые редукционными клапанами или PRV ) являются важными компонентами подготовки воздуха в пневматических системах. Они гарантируют, что последующее оборудование получает стабильный чистый воздух с точно контролируемым давлением, защищая приводы, клапаны и инструменты от повреждений из-за скачков или колебаний давления. Вот пошаговое описание их работы:

1. Основной принцип работы: баланс сил

Регуляторы функционируют по силовому равновесному механизму:

• Усилие пружины: Регулируемая пружина (сжимаемая при повороте ручки) толкает вниз.

• Сила диафрагмы: Давление воздуха действует вверх на гибкую диафрагму.

• Тарельчатый клапан: связанный с диафрагмой, этот клапан открывает/закрывает впускное отверстие в зависимости от баланса сил.

Когда силы выравниваются, клапан стабилизируется на заданном давлении ( заданном значении ).

Компонент	Роль
Регулировочная ручка	Сжимает управляющую пружину для установки желаемого выходного давления.
Диафрагма	Сгибается вверх/вниз в зависимости от давления воздуха и силы пружины.
Тарельчатая сборка	Открывает/закрывает впускное отверстие для ограничения/увеличения потока воздуха.
Рельефное вентиляционное отверстие	Сбрасывает избыточное давление на выходе ( только модели со сбросом давления ).
Чувствительный порт	Контролирует давление на выходе для корректировки в режиме реального времени.

3. Пошаговая операция

A. В установившемся состоянии (нет потока)

• Усилие пружины = усилие диафрагмы → Тарелка слегка уплотняет отверстие.

• Давление на выходе остается постоянным и соответствует заданному значению.

B. Падение давления на выходе (например, при активации инструмента)

1. Падение давления уменьшает силу, действующую вверх на диафрагму.

2. Пружина преодолевает диафрагму → толкает тарелку в ОТКРЫТИЕ.

3. Входящий воздух течет вниз по потоку → давление повышается до заданного значения.

C. Повышение давления на выходе (например, дезактивация инструмента)

1. Повышение давления поднимает диафрагму вверх.

2. Мембрана преодолевает пружину → тарелка закрывается.

3. Типы разгрузки : Излишек воздуха выводится через разгрузочное отверстие.

4. Типы без сброса давления : задерживают воздух до тех пор, пока он не будет использован дальше по потоку.

D. Колебания давления на входе (сторона подачи)

• Мембрана динамически регулирует положение тарелки для поддержания стабильной производительности, даже если давление на входе изменяется на ±20%.

4. Критические факторы производительности

• Спад (диапазон пропорциональности):
  Небольшое падение выходного давления под потоком из-за гидравлического сопротивления. Прецизионные регуляторы минимизируют падение <5%.

• Давление блокировки:
  Минимальное давление на входе, необходимое для поддержания заданного значения (обычно >1 бар выше выходного значения).

• Пропускная способность (Cv или Kv):
  Максимальный воздушный поток, который регулятор может обеспечить без чрезмерного падения.

• Сброс и отсутствие сброса:
  типы сброса сбрасывают избыточное давление; неразгрузочные используются в опасных средах.

5. Типы регуляторов

Тип	Лучшее для	Ключевая черта
общего назначения	Пневматические инструменты, цилиндры	Разгрузка, точность ±10%
Точность	Датчики, лабораторное оборудование	Спад <2%, ручка точной регулировки
Пилотный	Системы с высоким расходом (Cv>2)	Использует давление ниже по потоку для облегчения контроля.
куполообразный	Дистанционное управление давлением	Внешний воздушный сигнал заменяет пружину

6. Рекомендации по установке и обслуживанию

• Размещение: Установите после  фильтров/масленок (последовательность блоков FRL: F→R→L).

• Ориентация: Устанавливайте вертикально, чтобы предотвратить скопление конденсата в измерительных линиях.

• Фильтрация: используйте фильтры с размером ячеек 5 мкм перед подачей — загрязнения вызывают износ или засорение диафрагмы.

• Контргайка: Закрепите регулировочную ручку после установки, чтобы предотвратить смещение.

Почему регулирование давления имеет значение:

Без регуляторов пневматические системы страдают от:

• Повреждение инструмента/привода: Избыточное давление разрывает уплотнения или цилиндры.

• Нестабильная производительность: перепады давления вызывают медленную циклическую работу или слабый зажим.

• Потери энергии: избыточное давление потребляет ненужную мощность компрессора.

Уравновешивая силу пружины и давление воздуха, регуляторы обеспечивают зону золотого замка пневматического управления: давление ровно столько, сколько необходимо для работы, не более того . Будь то заводские роботы, медицинские устройства или строительные инструменты, они бесшумно обеспечивают точность, безопасность и эффективность.