壓縮空氣調節器：設計和功能 Compressed Air Regulators: The Design and Function
壓縮空氣調節器是一種減壓閥，它使用於氣動系統來保持適當的下游壓力。有各種類型，但概念非常相似; “無論流量變化如何，都能保持下游壓力”。調節器對保護下游氣動系統非常重要，同時也是節省吹排製程應用的壓縮空氣是非常有用工具。
調節器的基本設計包括隔膜，閥桿，提升閥，節流孔，壓縮彈簧和調節螺釘。我將分解每個項目的功能如下：
1.隔膜 – 它將內部氣壓與環境壓力分開。它們通常由橡膠材料製成，因此可以延展和偏轉。他們有兩種不同的類型，洩壓式和非洩壓式。洩壓式在隔膜上有一個小孔，當需要降低輸出壓力時，允許下游壓力排出到大氣中。非洩壓式不允許這樣做，它們主要用於昂貴或危險的氣體。
2.閥桿 – 它連接提動閥到隔膜。這是移動提升閥以允許壓縮空氣通過的“連接”。當隔膜向上和向下彎曲時，閥桿將關閉並打開提升閥。
3.提升閥門 – 用於堵住調節器內部的孔口。它具有密封表面，可在零流量條件下阻止壓縮空氣的流動。提升閥由彈簧輔助，以幫助將密封“擠壓”在節流孔面上。
4.節流孔 – 這是一個開口，決定了調節器可以提供的最大空氣流量。節流孔越大，可通過並供應給下游設備的壓縮空氣就越多。
5.壓縮彈簧 – 它們產生力量來平衡零壓力到最大下游壓力。一個彈簧位於提升閥下方以保持關閉和密封。另一個彈簧位於隔膜頂部，稱為調節彈簧。該彈簧比提動閥彈簧大得很多，它是決定下游壓力範圍的主要零件。彈簧力越高，下游壓力越高。
6.調整螺絲 – 它是“擠壓”調整彈簧的機構。為了增加下游壓力，調節螺釘減小調節彈簧的總長度。壓縮力增加，允許提升閥保持打開以獲得更高的壓力。它的作用方向是相反的，可以降低下游壓力。
透過上述項目一起操作，調節器可以保持恆定流量的下游壓力。在零流量到最大流量需求之間保持恆定流量。但是，它確實有一些是低效率。其中一個問題叫做“壓損”。壓損是指空氣開始流經調節器時下游壓力的損失量。在穩定狀態下（下游系統不需要任何氣流），調節器將產生調節後的壓力（如果調節器上有壓力錶，則會顯示下游壓力）。一旦調節器開始流動，下游壓力將下降。它下降的量取決於調節器內部節流孔大小和閥桿直徑。建立圖表來顯示不同設定壓力和流量範圍的下降量（參考下圖）。這對確定選用正確的調節器非常重要。如果調節器太小，會影響氣動系統的性能。
關於調節器是如何工作的基本概念可以透過彈簧和下游空氣壓力產生的力來解釋。下游氣壓作用於隔膜的表面區域，產生力。 （力是壓力時間面積）。調整彈簧力抵抗膜片和提升閥下的彈簧力。一個簡單的平衡力方程可寫成：
Fa≡Fp+（P2 * SA）
Fa – 調整彈力
Fp – 提升閥彈簧力
P2 – 下游壓力
SA – 隔膜的表面積
如果我們將力看作向量，等式1的左側將指示正向力向量。這表明提升閥打開並且允許壓縮空氣通過調節器。公式1的右側將顯示負向量。負向力向量時，提升閥關閉，壓縮空氣不能通過調節器（零流量）。
我們從初始狀態開始，調節彈簧的力為零（調節螺釘不壓縮彈簧），下游壓力為零。那麼上面的公式將顯示只有Fp的值。這是一個負向力向量，提升閥關閉。為了增加下游壓力，轉動調節螺釘壓縮調節彈簧。額外的彈簧力將膜片壓下。隔膜將偏轉以推動閥桿並打開提升閥。這將允許壓縮空氣流過調節器。該公式將顯示正向力向量：Fa> Fp +（P2 * SA）。隨著下游壓力的增加，隔膜下的力將增大，抵消調節彈簧的作用力。隔膜將開始關閉提升閥。當氣動系統需要壓縮空氣時，下游壓力將開始下降。調整彈簧力將占主導地位，並且將再次推動橫膈膜成為正向力向量。提升閥將打開，允許空氣流向氣動裝置。如果我們想降低下游的空氣壓力，調整螺釘轉動以減小調整彈簧力。這現在成為一個負向力向量; Fa <Fp +（P2 * SA）。隔膜將以相反的方向偏轉。這對於洩壓類型隔膜非常重要。這種偏轉會在膜片上打開一個小孔，以允許下游空氣壓力排出，直到達到相等的力向量Fa = Fp +（P2 * SA）。當氣動系統運作時，調節器的零件一起操作以打開和關閉提升閥以向下游供應加壓空氣。
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