СТРУЙНОЕ РЕЛЕ ВРЕМЕНИ Российский патент 2008 года по МПК G04F5/12 

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации и может быть использовано в пневматических системах автоматического управления.

Реле времени, использующие в качестве энергоносителя сжатый воздух, применяются во многих автоматических системах.

Известны реле времени выполненные на струйной элементной базе (см., например, Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием. Отраслевой каталог. Под ред. Э.И.Чаплыгина, М.: ВНИИТЭМР, 1989, стр.42). Струйные реле времени включают в себя генератор, а также сдвигающий регистр или многоразрядный двоичный счетчик.

Недостатком струйных реле времени является их сложность и большая элементоемкость и, следовательно, большое энергопотребление. Причем увеличение диапазона регулирования времени задержки, влечет за собой как увеличение числа струйных элементов, так и энергозатрат.

Известны реле времени, построенные на базе мембранных элементов. Такие реле времени, помимо мембранного элемента, включают в себя емкость (камеру) постоянного объема и настроечное пневмосопротивление (см., например, И.А.Ибрагимов, Н.Г.Фарзане, Л.В.Илясов. Элементы и системы пневмоавтоматики. М.: Высшая школа, 1984, с.474). При работе реле данного типа помимо входного сигнала необходим источник давления, создающий подпор в одной из камер мембранного элемента. Величина давления подпора выбирается с учетом величины давления входного сигнала (давление подпора должно быть меньше давления входного сигнала). Изменение величины давления входного сигнала влечет за собой необходимость корректировки величины давления подпора.

В реле времени этого типа величина требуемого интервала времени определяется объемом емкости, проводимостью пневмосопротивления и величиной давления подпора.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является реле времени, включающее в себя входной канал, настроечный дроссель и емкость, разделенную на верхнюю часть, в которой расположена рабочая мембрана, и нижнюю часть, в которой расположена вспомогательная мембрана, стенкой с отверстием (см. Элементы и устройства пневмоавтоматики низкого давления (струйной техники). Каталог-справочник. Научный редактор В.А.Епихин, М.: НИИМАШ, 1973, стр.47). Для данного реле, помимо входного сигнала, необходим источник давления, обеспечивающий питание струйного выключателя. При работе этого реле после истечения заданной выдержки времени на его выходе происходит смена сигнала единичного уровня на сигнал нулевого уровня, причем величина единичного сигнала определяется величиной давления питания струйного выключателя и не зависит от величины давления входного сигнала. После прекращения действия входного сигнала восстановление на выходе реле первоначального (исходного) состояния происходит с некоторой задержкой, определяемой временем возврата рабочей мембраны в исходное положение. Это обстоятельство в некоторых случаях является серьезным недостатком.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является расширение диапазона регулирования времени, повышение точности работы, расширение функциональных возможностей и упрощение настройки реле времени.

Указанный технический результат достигается тем, что в струйном реле времени, содержащем входной канал, настроечный дроссель и емкость, разделенную на верхнюю часть, в которой расположена рабочая мембрана, и нижнюю часть, в которой расположена вспомогательная мембрана, стенкой с отверстием, установлен струйный дискретный моностабильный элемент с сообщающимися через постоянный дроссель каналами питания и управления, канал питания этого элемента связан с входным каналом, а канал управления связан с соплом, расположенным перпендикулярно рабочей мембране, причем зазор между свободным срезом сопла и рабочей мембраной может регулироваться.

На чертеже изображено струйное реле времени.

Реле содержит емкость 1, которая включает в себя рабочую камеру 2, ограниченную рабочей мембраной 3 и стенкой 4 с отверстием 5, камеру сброса 6, ограниченную стенкой 4 и вспомогательной мембраной 7, и вспомогательную камеру 8, расположенную под вспомогательной мембраной 7. Камера сброса 6 сообщается с атмосферой. Струйный дискретный моностабильный элемент 9 имеет канал управления 10 и канал питания 11, которые сообщаются между собой через постоянный дроссель 12. Прямой выход 13 элемента 9 является выходом реле времени, а инверсный выход 14 элемента 9 сообщается с атмосферой. В качестве струйного дискретного моностабильного элемента может использоваться, например, элемент типа СТ45 серии «ВОЛГА» (см. Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием. Отраслевой каталог. Под ред. Э.И.Чаплыгина, М.: ВНИИТЭМР, 1989, стр.11). Входом реле времени является входной канал 15, который связан с вспомогательной камерой 8 емкости 1, с каналом питания 11 элемента 9 и через настроечный дроссель 16, с рабочей камерой 2 емкости 1. Канал управления 10 элемента 9 связан с соплом 17, расположенным перпендикулярно рабочей мембране 3.

Струйное реле времени работает следующим образом.

После поступления пневматического сигнала р_вх во входной канал 15 вспомогательная камера 8 емкости 1 заполняется сжатым воздухом. Вспомогательная мембрана закрывает отверстие 5 в стенке 4, прекращая сообщение рабочей камеры 2 с атмосферой. Давление в рабочей камере 2 начинает возрастать. Одновременно происходит подача питающего воздуха в канал питания 11 струйного дискретного моностабильного элемента 9. Часть воздуха из канала питания через постоянный дроссель 12 поступает в сопло 17 и свободно истекает из него, другая часть по инверсному выходу 14 сбрасывается в атмосферу.

По мере возрастания давления в рабочей камере 2 рабочая мембрана 3 приближается к нижнему срезу сопла 17, увеличивая сопротивление истечению воздуха из него, что приводит к увеличению давления в канале управления 10. После того как величина этого давления становится равной давлению срабатывания струйного дискретного моностабильного элемента 9, произойдет дискретное переключение этого элемента и воздух из канала питания 11 поступит на прямой выход 13 этого элемента. В результате на выходе реле установится давление р_вых. Величина интервала времени между поступлением сигнала р_вх на вход реле и появлением сигнала р_вых на выходе реле определяется сопротивлением настроечного дросселя 16 и первоначальным положением сопла 17, то есть зазором между нижним срезом сопла и рабочей мембраной 3.

После прекращения подачи сигнала р_вх на прямом выходе 13 элемента 9 устанавливается сигнал нулевого уровня. Одновременно вспомогательная мембрана 7 возвращается в исходное положение. Через отверстие 5 и камеру сброса 6 начнется опорожнение рабочей камеры 2, что приведет к возвращению в исходное положение рабочей мембраны 3.

Струйное реле времени имеет широкий диапазон регулирования за счет возможности изменения первоначального зазора между рабочей мембраной и нижним срезом сопла путем перемещения сопла. Повышение точности работы связано с тем, что практически одновременно со снятием входного сигнала на выходе реле восстанавливается первоначальное состояние независимо от скорости возврата рабочей мембраны в исходное состояние. Расширение функциональных возможностей реле обусловлено тем, что выходной сигнал пропорционален входному сигналу, что делает возможным использовать реле не только в логических, но и в аналоговых схемах. Выходной сигнал реле формируется только на основе входного сигнала без привлечения дополнительных источников давления, что упрощает настройку.

Предложенное изобретение относится к техническим средствам автоматизации и может быть использовано в пневматических системах автоматического управления. Техническим результатом реализации данного технического решения является расширение диапазона регулирования времени, повышение точности работы, расширение функциональных возможностей и упрощение настройки реле времени. Струйное реле времени содержит входной канал, настроечный дроссель и емкость, разделенную на верхнюю часть, в которой расположена рабочая мембрана, и нижнюю часть, в которой расположена вспомогательная мембрана, стенкой с отверстием, струйный дискретный моностабильный элемент с сообщающимися через постоянный дроссель каналами питания и управления, канал питания этого элемента связан с входным каналом, а канал управления связан с соплом, расположенным перпендикулярно рабочей мембране, причем зазор между свободным срезом сопла и рабочей мембраной может регулироваться. 1 ил.

Струйное реле времени, содержащее входной канал, настроечный дроссель и емкость, разделенную на верхнюю часть, в которой расположена рабочая мембрана, и нижнюю часть, в которой расположена вспомогательная мембрана, стенкой с отверстием, отличающееся тем, что оно содержит струйный дискретный моностабильный элемент с сообщающимися через постоянный дроссель каналами питания и управления, канал питания этого элемента связан с входным каналом, а канал управления связан с соплом, расположенным перпендикулярно рабочей мембране, причем зазор между свободным срезом сопла и рабочей мембраной может регулироваться.