Регулирующая пневмоаппаратура предназначена для изменения давления и расхода сжатого воздуха путем регулирования величины открытия проходного сечения. К этой группе пневмоаппаратуры относятся: пневмодроссели, редукционные и предохранительные пневмоклапаны.
Пневмодроссели предназначены для изменения расхода путем создания местного гидравлического сопротивления потоку сжатого воздуха.
Различают пневмодроссели постоянные (нерегулируемые), сопротивление которых (величина проходного сечения, форма или длина канала) не может быть изменено в процессе эксплуатации, и переменные (регулируемые), сопротивление которых можно изменять настройкой. Пневмодроссели используют главным образом для регулирования скорости пневмодвигателей и скорости заполнения или опорожнения емкостей в целях создания временных задержек.
Пневмодроссели обычно выполняют в виде отдельных регулируемых устройств и часто снабжают обратным клапаном, устанавливаемым параллельно дросселирующему узлу. В последнем случае эти устройства называют дросселями с обратным клапаном; они дросселируют поток воздуха только в одном направлении, а поток воздуха противоположного направления пропускают с небольшим сопротивлением, создаваемым обратным клапаном.
Разновидностью пневмодросселей являются выхлопные пневмодроссели, характерная особенность которых заключается в том, что их ввертывают непосредственно в присоединительное отверстие пневмораспределителя, из которого воздух выходит в атмосферу. Выходное отверстие выхлопного пневмодросселя может быть без присоединительной резьбы или с резьбой для ввертывания глушителя. При этом полость между дросселирующим узлом и резьбой под глушитель в выхлопном пневмодросселе может быть негерметичной.
Регулируемые пневмодроссели применяют с ручным и механическим управлением. В пневмодросселях с ручным управлением расход воздуха (сопротивление пневмодросселя) устанавливают в период наладки оборудования, и он остается неизменным при рабочем цикле.
В пневмодросселях с механическим управлением (называемых также тормозными пневмодросселями) расход воздуха зависит от величины перемещения управляющего элемента (штока, ролика), определяемого обычно профилем копира или кулачка, установленного на выходном звене пневмодвигателя, или на подвижной части автоматизируемого объекта. Таким образом, выбирая необходимый профиль копира, можно изменять сопротивление пневмодросселя на всей длине перемещения выходного звена пневмодвигателя (например, штока пневмоцилиндра), обеспечивая заданный закон движения, т. е. требуемую зависимость между скоростью и перемещением выходного звена.
Нерегулируемые пневмодроссели, как правило, являются частью других устройств. Когда необходимо точно обеспечить заданную величину сопротивления, пневмодроссели выполняют в виде калиброванных отверстий в деталях простой формы типа втулок или шайб, которые при необходимости можно легко заменить.
В пневмоавтоматике, использующей устройства чалых проходных сечений (Dу< 2 мм), широко применяют цилиндрические и щелевые пневмодроссели. Первые из них имеют канал цилиндрической формы и, как правило, не регулируются. Под щелевыми пневмодросселями понимают переменные дроссели, канал которых образован двумя концентрически расположенными цилиндрическими или коническими поверхностями. Их называют соответственно щелевыми цилиндрическими или щелевыми коническими пневмодросселями.
В приводах применяют также дроссели типа конус - отверстие, шарик - отверстие и др.
Рис. Конструкция пневмодросселя
На рисунке представлена типичная конструкция пневмодросселя, а на рисунке справа - пневмодросселя с обратным клапаном, причем конструктивно обратный клапан и дросселирующий элемент совмещены. Для обеспечения плавности и точности регулирования игла пневмодросселя имеет угол конуса 10—15°, резьбу выполняют с мелким шагом и соосно с дросселирующим отверстием.
Рис. Конструкция тормозного пневмодросселя.
Принцип работы пневмодросселя при торможении пневмоцилиндра заключается в следующем. Отверстия А и Б сообщаются соответственно с полостью пневмоцилиндра и с пневмораспределителем. При ненажатом ролике (как показано на рисунке) воздух из выхлопной полости цилиндра свободно проходит через зазор между проточкой золотника 1 и втулкой 4. При нажатии на ролик этот путь перекрывается, и воздух проходит к пневмораспределителю через дроссель 3. При противоположном направлении потока воздуха открывается обратный клапан 2.
Основными параметрами пневмодросселя являются расходная и настроечная характеристики. Расходной характеристикой пневмодросселя называют зависимость между расходом сжатого воздуха через пневмодроссель и соотношением давлений до дросселя и после него. Расходная характеристика пневмодросселей, как и других пневматических устройств, существенно зависит от режима течения - ламинарного или турбулентного. Ламинарный режим характеризуется прямолинейностью траекторий частиц жидкости, которая может существовать лишь на достаточном удалении от входного сечения.
Из условия обеспечения постоянства расходной характеристики во времени, целесообразно применять постоянные пневмодроссели с поперечным размером канала не менее 0,3—0,4 мм.
Переменные дроссели могут иметь каналы меньших поперечных размеров, так как их можно поднастраивать и прочищать перемещением подвижного элемента без разборки.
Особенностью щелевых пневмодросселей является более высокий, чем у цилиндрических пневмодросселей, граничный перепад давления ΔPгр, при котором в пневмодросселе происходит переход ламинарного режима течения в турбулентный. В этом состоит одно из преимуществ щелевых пневмодросселей, когда требуется получить ламинарный режим при сравнительно высоком значении ΔP.
Из справочника «Пневматические устройства и системы в машиностроении» под ред. Е.В.ГЕРЦ