Пневматический аналоговый элемент Советский патент 1978 года по МПК F15C3/04 

1

Изобретение предназначено для применения в приборах и устройствах пневмоавтоматики, используемых для целей измерений, контроля, регулирования и управления процессами в различных областях техники.

Известны пневматические аналоговые однмембранные элементы, используемые в пневматических устройствах ij.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является элемент, содержащий установленшае в корпусе мем.6-рану и пружину, размещенную в надмембранной кймере, которая подключен к входному каналу .

В таких пневматических элементах, применяемых для усиления мощности и имеюишх относительно ббльщой диаметр сопла, выходная мощность (расход воздуха) ограничена величиной допустимого хода л ембраны, при котором погрещность повторения не превосходит заданной предельной величины.

Этот фактор весьма существенен для плоских мембран и 1х:обенно для мембран малого диаметра, выполненных из полимерной пленки: ограничиваются возможности поаыщения точности повторения (усиления) и расщирения диапазона расходов (мощности) таких элементов. С другой стороны, увеличение поля мембраны, для преодоления указанного недостатка, снижает надежность элемента в целом.

Целью изобретения является повьниение точности и надежности элемента.

Для этого в предлагаемом элементе пру-

жина выполнена в виде пластины арочной

формы, выпуклой в сторону мембраны и с боковыми отростками, расположенными по коктуру арки с обеих ее сторон; кроме того, указанные боковые отростки пластины выполнены с криволинейным, поперечным сечением, выпуклым в сторону мембраны.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый элемент, общий вид; на фнг. 2 примерная конфигурация пружины в свободном состоянии; «а фиг. 3 - последовательность взаимодействия частей элемента.

В пневматическом элементе между корпусом 1 и крыщкой 2 зажата эластичная мембрана 3; ее жесткий центр служит одновременно заслонкой, прикрывающей сопло 4. Мембрана 3 связана с пружиной 5j усилие от кот(фой направлено соплу 4,

Налмембранная камера, образованная крышкой 2 и мембранной 3, подключена к входному каналуР. .

Пружина 5 выполнена пластинчатой, в виде арки выпуклой в сторону мембраны. Вдоль всего контура арки, образованного средней частью пружины (область шириной А), по обе Стороны от последней вдоль ее образующей выпси1нены боковые отростки 6.

Поперечное сечение отростков 6, для повышения их несущей способности, может быть выполнено криволинейным, например в виде части цилиндрической оболочки. На практике обычно достаточным является сохранение той же кривизны, что и у арки, образованной средней частью (на ширине А) в ее свободном состоянии, например, путем простого вырезания вырезов 7 (однако отростки .могут быть выполненыи с другим кривопинрйным поперечным сечением)-.

При установке пружины 5 в элемент, ее обжатие приводит к увеличению радиуса кривизны арки, при этом уменьшается и кривизна сечения отростков 6 в их основании (по линии, ограниченной шириной А), тогда как на концах этих отростков кривизна сечения остается прежней; в силу упругости, концевая часть отростка из исходного по ложе НИН вдоль образующей средней части пружины (фиг. 3, ;i ) отгибается в сторону уменьшения кривизны основааия, т. е. приближается к мембране 3 (фиг. 3, б).

При работе элемента перепад давлений на мембране 3 вызывает ее прогиб и открытие сопла 4; при росте этого перепада давлений, начиная с определенной (наперед заданной для каждого конкретного типа элемента) величины, мембрана 3 своим полем входит в контакт с отростками 6, ксторые передают часть усилия с мембраны на среднюю часть пружипы 5, что разгружает мембрану и эквивалентно увеличению площади ее жесткого центра, т, е. препятствует уменье шепию ее эффективной площади. При дальнейшем росте, перепада давлений, площадь контакта поля мембраны 3 с отростками 6 также растет, поэтому снижается величина градиента изменения эффективной площади по ходу жесткого центра. Зто обеспечивает достижение большей степени открытия сопла при том же или меньшем значении перепада давлений на мембране, т. е. большого расхода воздуха при меньшей погрешности повторения. Кроме того, наличие контакта мембраны с отростками 6, помимо простого уменьшения свободной площади на отдельные участки с меньщими размерами пролетов, приводит к снижению напряжений в теле мембраны (фиг. 3, в), а следовательно , к повышению стойкости ее к воздействию перегрки давлением. Дальнейшее повьциение стойкости может быть достигнуто при таком выборе конкретных размеров элемента и его частей, что при предельном перегрузочном значении перепада давлений- обжатие пружины 5 и прогиб отростков 6 будут происходить до наступления контакта конца отростка 6 с поверхностью дна крышки 2 (фиг. 3, ,г). создавая жесткую опору для подкрепляемых участков поля мембраны 3; увеличению стойкости к перегрузкам давлением способствует также оЬлегание мембранной поверхности отростков 6, с соответственным уменьшением длин пролетов ее поля.

Выполнение пневматического элемента согласно исложенному исключает надобность в применении сложных схем компенсации погрешностей, противоперегрузочных устройств или защитных приспособлений, что позволит повысить точность и надежность работы аппаратуры, в которой он может быть исполйзован, а также упростить ее и снизить габариты и вес.

Формула изобретения

1.Пневматический аналоговый элемент, содержащий установленные в корпусе мембрану и пружину, размещенную в надмембранной камере, которая подключена к входному каналу, отличающийся тем, что с целью повьаиения точности и надежности элемента, в нем пружина выполнена в виде пластины арочной формы, выпуклой в сторону мембраны и с боковыми отростками, расположенными по контуру арки с обеих

ее сторон.

2.Элемент по п. 1,отличаюшийс я тем, что боковые отростки пластины выполнены с криволинейным поперечным сечением, выпуклым в сторону мемброны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1,Авторское свидетельство М9 410452, кл. F 15 С 3/04, 1972.

2.Прусенко В. С. Пневматические регуляторы, 1966, М., с. 160.