ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ Российский патент 1995 года по МПК F15C3/16 

Изобретение относится к пневматической вычислительной технике, а именно к устройствам, предназначенным для формирования импульсов, и может быть использовано в пневматических генераторах, смесителях и т.д.

Известны импульсаторы, содержащие пневмореле с включением на вход в какую либо одну из его глухих камер инерционного звена [1]
Известный импульсатор имеет недостаточно высокую стабильность работы.

Наиболее близким по технической сущности является генератор импульсов, содержащий пневмореле, выход которого через инерционное звено подключен к первой глухой камере пневмореле и к входу емкости, задатчики верхнего и нижнего уровня соединены между собой и с второй глухой камерой пневмореле непосредственно и через дроссель с каналом питания [2]
Недостатком известного генератора импульсов является недостаточное количество различных частот.

Целью изобретения является расширение области использования и увеличение количества различных частот.

Поставленная цель достигается тем, что в известном генераторе импульсов, содержащем пневмореле, выход которого через инерционное звено подключен к первой глухой камере пневмореле и к выходу емкости, задатчики верхнего и нижнего уровня, соединенные между собой и с второй глухой камерой пневмореле непосредственно и через дроссель с каналом питания, задатчик верхнего уровня выполнен в виде дистанционного управляемого цифроаналогового преобразователя, емкость разделена подпружиненным чувствительным элементом на две камеры, одна из которых связана с атмосферой, а другая с входом емкости, цифроаналоговый преобразователь выполнен в виде одномембранных задатчиков с различной жесткостью пружин, соединенных по схеме выбора максимального сигнала, и последовательно соединенных по числу задатчиков запорных устройств, вход каждого из которых соединен с соплом соответствующего ему задатчика, причем выход первого запорного устройства соединен с точкой соединения задатчиков верхнего и нижнего уровней, вход последнего запорного устройства с атмосферой, а сопло каждого одномембранного задатчика соединено с его глухой камерой.

На чертеже показан предлагаемый генератор.

Генератор импульсов содержит пневмореле 1 с двумя пневмоконтактами в виде сопл 2 и 3. К соплу 2 подводится питание. Сопло 3 связано с проточной камерой 4. Вторая проточная камера 5 связана с атмосферой либо с источником вакуума. Сопло 3 соединено дополнительно с глухой камерой 6 задатчика 7 нижнего уровня. Проточная камера 8 задатчика 7 соединена с проточной камерой 9 первого элемента 10 задатчика 11 (цифроаналогового преобразователя) верхнего уровня и глухой камерой 12 пневмореле 1, а через дроссель 13 с источником давления P_пит. Задатчики 7 и 11 снабжены механизмами 14-16 задания. Сопло 17 связано с проточной камерой 18 второго элемента 19 в виде П2П2 УСЭППа. Сопла 17 и 20 элементов 10 и 19 соединены с глухими камерами 21, 22 соответственно. Таким образом, элементы 10 и 19 соединены по схеме выбора максимального сигнала, где входными сигналами является жесткость пружин, расположенных в глухих камерах 21 и 22 и регулируемых с помощью механизмов 15 и 16 задания. При этом жесткость пружин соответствует двоичному коду. Цифроаналоговый преобразователь дополнительно снабжен запорными устройствами 23 и 24, равными количеству одномембранных задатчиков соединенными между собой последовательно и параллельно подклю- ченными к соответствующей проточной камере. Задатчики верхнего и нижнего уровня могут быть подключены своими входами к камере 12 через реле или непосредственно как показано на схеме, для этого они соединяются по схеме выбора минимального сигнала, т.е. канал 25 соединяет проточные камеры 8 и 9. Сопло 26 и проточная камера 5 соединены с атмосферой или с источником вакуума. Проточная камера 4 и сопло 3 связаны с входом 27 инерционного звена 28, выполненного, например, в виде одного дросселя или в виде интегратора. Выход 29 инерционного звена 28 связан непосредственно с глухой камерой 30 пневмореле 1 или через нормально закрытый контакт в виде сопла 31 реле 32. К второму нормально открытому контакту в виде сопла 33 подводится давление, которое по линии 34 связи попадает в глухую камеру 30 пневмореле 1. Пневмореле 32 устанавливается, если генератор импульсов снабжен объемом 35 в виде исполнительного механизма, корпус которого разделен чувствительным элементом (в данном случае мембраной) 36 на две камеры. Камера 37 является приводной и снабжена пружиной с механизмом настройки ее жесткости и соединена с линией 34 связи, а камера 38 связана с атмосферой или механизмом 39 в виде трубки для забора жидкости (смеси) 40 из емкости 41. Количество емкостей и трубок для забора жидкости может быть значительно увеличено. Они снабжены запорными устройствами для автоматического их подключения или ручными зажимами. Рабочая камера 38 может быть подключена к системе 42 стабилизации расхода газа в случае, когда генератор импульсов используется в качестве смесителя, так как некоторые перемешиваемые жидкости (реагенты при проведении химических реакций) поглощают газ или вступают с ним в реакцию.

Задатчик верхнего уровня работает следующим образом.

Открывая и закрывая в заданной последовательности запорные устройства 23 и 24, можно получить три различных выходных сигнала верхнего уровня, количество которых m 2ⁿ-1, где n количество одномембранных элементов, соединенных подобным образом. Если выходной сигнал одномембранного элемента 10 настроить равным 0,8 кгс/см², а одномембранного элемента 19 0,4 кгс/см², то можно получить выходные сигналы 0,4; 0,8; 1,2 кгс/см². Первый выходной сигнал, равный 0,4 кгс/см², получают, если запорное устройство 23 открыто, а запорное устройство 24 закрыто. Задатчик (цифроаналоговый преобразователь) 11 работает, когда в глухой камере 6 задатчика нижнего уровня давление и его сопло 25 закрыто, т.е. он не участвует в работе. В этом случае давление питания через дроссель 13 попадает в глухие камеры 9 и 18. Так как пружина в одномембранном задатчике 11 более жесткая, то сопло 17 не открывается при открытом запорном устройстве 23, в этом случае в камере 12 пневмореле 1 появляется минимальный сигнал 0,4 кгс/см², на который настроен одномембранный элемент 19. Второй выходной сигнал, равный 0,8 кгс/см², получают, когда запорное устройство 23 закрыто, а устройство 24 открыто. В этом случае сопло 17 одномемб- ранного задатчика типа П2П2 оказывается подключенным к атмосфере и элемент работает как обычный повторитель со сдвигом, так как в камере 21 то же атмосферное давление. Третий выходной сигнал, равный 0,8 + 0,4 1,2 кгс/см², получают при закрытых запорных устройствах 23 и 24. В этом случае в проточной камере 9 формируется давление 0,8 кгс/см², а в проточной камере 18 давление 0,4 кгс/см². Так как проточная камера 18 связана с глухой камерой 21, то в последней тоже формируется давление, равное 0,4 кгс/см², что сдвигает выходной сигнал одномембранного задатчика 11 на эту величину и в глухую камеру 12 поступает давление, равное 1,2 кгс/см². Количество одномембранных задатчиков, соединенных подобным образом, может быть значительно увеличено, что увеличивает количество различных выходных сигналов. Если давление в глухой камере 6 задатчика нижнего уровня отсутствует, то задатчик 11 верхнего уровня, весь цифроаналоговый преобразователь и задатчик 7 нижнего уровня оказываются подключенными по схеме выбора минимального сигнала и, следовательно, в камере 12 формируется давление нижнего уровня. В связи с тем, что давление в камере 5 появляется периодически с частотой работы генератора импульсов, то в камере 12 поочередно формируется то давление верхнего, то давление нижнего уровней.

Генератор импульсов работает следующим образом.

При подаче давления питания в начальный период отсутствует давление в камере 6 задатчика нижнего уровня, поэтому в камере 12 формируется давление нижнего уровня. Мембранный блок пневмореле 1 перемещается вниз, закрывает сопло 3 и открывает сопло 2. Сжатый воздух из сопла 2 попадает в камеру 6 задатчика 7 нижнего уровня и он отключается и в камере 12 формируется заданное давление верхнего уровня в зависимости от того, какие запорные устройства 23 и 24 открыты или закрыты. Сжатый воздух поступает на вход 27 инерционного звена 28 и через выходной канал 29 по линии, обозначенной пунктиром, при отсутствии в схеме реле 32 в камеру 30 пневмореле 1. Через некоторое время в зависимости от инерционного звена 28 давление в камерах 12 и 33 сравнивается и пневмореле 1 переключается. Сопло 2 закрывается, а сопло 3 открывается в камере 5, так как камера 5 связана с атмосферой, то в камере 6 задатчика нижнего уровня появляется атмосфера и задатчик нижнего уровня подключается к работе. Так как задатчики верхнего и нижнего уровней подключены по схеме выбора минимального сигнала, то в камере 12 формируется давление нижнего уровня. Сжатый воздух из камеры 30 через инерционное звено 28 начинает стравливаться в атмосферу и, когда давление в камерах 12 и 33 сравняется, пневмореле 1 снова переключается, после чего процессы повторяются, пока не отключают давление питания. Если в схеме присутствует пневмореле 32, то включать и отключать генератор можно, подавая сигнал управления в глухую камеру. При подаче сигнала управления сопло 31 открывается, а сопло 33 закрывается и генератор работает, как было описано выше. При отключении сигнала управления сопло 31 закрывается, а сопло 33 открывается и генератор импульсов отключается. Пневмореле 32 необходимо для того, чтобы при отключении генератора мембрана 36 объема 35 приняла крайнее левое положение и вытеснила жидкость из трубки 39, когда при использовании генератора импульсов в качестве смесителя, на стабилизатор (регулятор) расхода 42 подается давление, при котором пузырьки воздуха не выходят из трубки 39. Таким образом в камере 37 объема 35 периодически появляется давление. Давление с помощью задатчика верхнего уровня подбирается таким, чтобы мембрана перемещалась на заданную величину, что позволяет автоматически управлять рабочим объемом, например, камеры 38. При появлении заданного давления в камере 37 мембрана 36 начинает перемещаться влево, вытесняя воздух из камеры 38. Мембрана 35 перемещается до тех пор, пока силовое воздействие пружины, направленное вправо, не становится равно силовому воздействию давления камеры 37, умноженному на эффективную площадь мембраны 36. При уменьшении давления в камере 37 мембрана 36 начинает перемещаться вправо и формирует вакуум в камере 38 под воздействием которого жидкость 40 из емкости 41 начинает заполнять трубку 39 до заданного уровня. При постоянном давлении, заданном задатчиком верхнего уровня, в трубку 39 поступает постоянное количество жидкости. Таким образом трубка 39 с частотой работы генератора импульсов заполняет жидкостью и опорожняется, осуществляя смешивание жидкости 40. Если под трубку 39 устанавливается другая большего объема емкость с большим количеством жидкости, то для сохранения интенсивности смешивания с помощью задатчика верхнего уровня формируют большое выходное давление. Это приводит к увеличению рабочего объема и из емкости 41 в трубку 39 забирается больше жидкости. Генератор импульсов при этом уменьшает частоту колебаний, однако восстановить частоту колебаний можно путем автоматического переключения, например пневмосопротивлений в инерционном звене 28. Если следующая емкость значительно больше предыдущей, при этом необходимо сохранить скорость наполнения трубки 39, например, при перемешивании биологических растворов, в этом случае изменяют объем рабочей камеры путем подачи более высокого давления с задатчика верхнего уровня, а к емкости 41 подключают трубку 39 большего диаметра. Это позволяет набирать больший объем жидкости, сохранить скорость движения жидкости по трубке 39, создавая или сохраняя заданные требования для процесса смешивания. Подключать или отключать трубки 39 к генератору импульсов можно, например, автоматически с помощью запорного устройства или вручную. Аналогичным образом можно изменить количество емкостей 41, в которых необходимо осуществить смешивание жидкостей или газов. Если генератор импульсов не используется в качестве смесителя, то камера 38 сообщается с атмосферой, тогда путем изменения объема емкости 35 можно дополнительно изменять частоту работы генератора импульсов. Предложенный генератор импульсов может быть использован в качестве насоса-дозатора, для этого необходимо установить входной и выходной клапаны. Предложенный генератор более удобен в работе, так как при работе насоса-дозатора можно управлять производительностью, не только изменяя частоту, но и объем выдаваемой дозы.

Таким образом за счет автоматического изменения объема емкости с помощью цифроаналогового преобразователя удается увеличить количество различных рабочих частот, использовать генератор импульсов в качестве смесителя и насоса-дозатора, что делает его более удобным в эксплуатации и сокращает энергозатраты, так как не требует увеличения количества генераторов импульсов, например, при смешивании жидкостей различного объема, а также при увеличении количества емкостей для одновременного перемещения.

Изобретение относится к пневматической вычислительной технике, а именно к устройствам формирования импульсов. Цель изобретения - увеличение количества частот и расширение области использования. Генератор импульсов содержит пневмореле, выход которого через инерционное звено подключен к первой глухой камере пневмореле и к входу емкости, задатчики верхнего уровня в видедистанционно управляемого цифроаналогового преобразователя и нижнего уровня в виде одномембранного задатчика, соединенные между собой по схеме выбора минимального сигнала и второй глухой камерой пневмореле непосредственно и через дроссель - с каналом питания. Емкость разделена подпружиненным чувствительным элементом на две камеры, одна из которых связана с атмосферой, а другая - с входом емкости. Цифроаналоговый преобразователь выполнен в виде одномембранных задатчиков с различной жесткостью пружин, соединенных по схеме выбора максимального сигнала и последовательно соединенных по числу задатчиков запорных устройств, вход каждого из которых соединен с соплом соответствующего ему задатчика, где вход одного запорного устройства соединен с точкой соединения задатчиков верхнего и нижнего уровней, вход последнего запорного устройства - с атмосферой, а сопло каждого одномембранного задатчика соединено с его глухой камерой. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, содержащий пневмореле, выход которого через инерционное звено подключен к первой глухой камере пневмореле и к входу емкости задатчиков верхнего и нижнего уровней, соединенных между собой и с второй глухой камерой пневмореле непосредственно и через дроссель с каналом питания, отличающийся тем, что задатчик верхнего уровня выполнен в виде дистанционно управляемого цифроаналогового преобразователя. 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что емкость разделена подпружиненным чувствительным элементом на две камеры, одна из которых связана с атмосферой, а другая с входом емкости. 3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что цифроаналоговый преобразователь выполнен в виде одномембранных задатчиков с различной жесткостью пружин, соединенных по схеме выбора максимального сигнала и последовательно соединенных по числу задатчиков запорных устройств, вход каждого из которых соединен с соплом соответствующего ему задатчика, причем выход первого запорного устройства соединен с точкой соединения задатчиков верхнего и нижнего уровней, вход последнего запорного устройства с атмосферой, а сопло каждого одномембранного задатчика соединено с его глухой камерой.