Пневматический логический элемент Советский патент 1980 года по МПК F15C3/14 

1

Изобретение относится к техническим средствам автоматического управления периодическими и циклическими процессами с помощью пнев- 5 матических сигналов, т.е. относится к релейной ветви пневмоавтоматики.

Пневматический логический элемент прелназначен для выполнения прежде всего операции повторения одного вход-fo ного сигнала по активной схеме включения (с двумя источниками уровней выходного сигнала),а также для выполнения логических операций с двумя и тремя. входными сигналами соответственно по |j попуактивной (с одним источником уровня выходного сигнала) и пассивной (без источников уровней выходного сигнала) схемам включения, В этом смысле пневматический логический элемент Q прямого действия.

Известны элементы, которые имегот цва камерных разделителя (две мембраны) и два внутренних пропускных канала (два сопла) 1.25

Они универсальны в том CNWC.ne, что каждый из них является логическим элементом прямого и инверсного действия. Известны пневматические элементы систем Dreloba, ГДР, Samsoma- 30

tic, ФРГ и пневморёле для сложных условий эксплуатации, СССР.

Наиболее близким техническим решением к изобретению, является мембранный логический элемент системы Dreloba, ГДР 2.

Такой элемент имеет сопла, направленные в противоположные стороны, что сопровождается cи мeтpичнocтью схемы относительно выхода. Такая симметрия плохо сказывается на релейности статической характеристики элемента.

Статическая характеристика элемента Dreloba содержит аналоговые участки и при изменениях состояния выходного сигнала в зависимости от формь входных сигналов на этих участках элемент работает как аналоговое устройство, в результате чего в нем Имеют место паразитные расходы воздуха и снижается быстродействие.

Причиной возникновения этих аналоговых участков у элемента Dreloba является внутренняя отрицательная обратная связь, возникаквдая в момент перек.пючения элемента в результате принятой схемы. Эффект этот усиливается у других известных элементов

при наличии пружины, обеспечивающей устойчивое состояние элемента.

Улучшает статическую характеристику у известных элементов, в том числе и у элемента Dreloba, разным соотношением размеров каналов сопл, что усложняет конструкцию элемента.

Цель изобретения - увеличение быстродействия элемента.

Для этого вторая мембрана размещена между соплами перегородок, которые направлены навстречу друг другу, причем эффективная площадь мембраны больше суммарной площади кналов сопл,

Предлагаемлй пневматический логический элемент за счет ассиметричности схемы имеет положительную обратную связь, которая повышает его быстродействие за счет улучшения статической характеристики элемента

На фиг,1 представлен предлагаемый логический элемент; на фиг.2,3,4 основные схемы его включения.

Предлагаемый элемент (фиг.1), выполненный в едином-корпусе 1, содержит мембраны 2 и 3, соединенные штоком 4 в блок,, способный создавать по оси усилия растяжения и сжатия.

Мембраны 2 и 3 имеют одинаковые эффективные площади (Р Г ) . Мембранный блок делит элемент на три части. Первая часть,имеющая входной канал 5, является управляющей камеро б. Вторая и третья части разделены перегородками 7 с соплами 8 и 9 еще на две :части. каждая. При этом сопла 8 и 9 направлены навстречу друг другу и имеют общую заслонку 10, совмещенную с мембраной 3, Сопла 8 и 9 имеют одинаковые проходные сечения (Fg Fg ) . Камеры 11-14, соединенные соответственно с коммутационными каналами 15-18, используются различно,

При реализации операции повторения (,) входного сигнала Х , поступгиощего с. помощью канала 5 в управляющую камеру 6, камеры 12 и

14объединяются с помощью соединения каналов 16 и 18 общим выходом 2, а в камеру 11 с помощью канала

15подается константа , образующая верхний уровень выходного сигнала Z и в камеру .13 с помощью канала 17 подается константа О, образующая нижний уровень выходного сигнала Z (фиг,2),

При реализации логической операции ,X2V XjX- камеры 12 и 14 так.же обьедин яготся с помощью соединения каналов 16 и. 18 общим выходом, Zf а в камеры 6,11,14 с помощью каналов З, 15, 17 подаются соответственно входные сигналы . )

При выполнении операции повторения управляющего сигнала Х (фиг.2) мембранный блок перемещается из наЧсшьнохх положения, при котором выходной сигнал Z соответствовал условно нулю, в другое крайнее положение, при котором выходной сигнал Z соответствует условно единице тогда, когда значения управляющего сигнала Х,нарастая, достигает значения,равного давлению верхнего уровня, умноженного на разность площадей Fg-Fg , а возвращается в исходное положение при убывании сигнала Х до значения, равного произведению давления верхнего уровня на площадь F. Из такого расположения точек срабатывания элемента вытекает, что размер проходных сечений сопл 8 и 9 меньше половины площади мембраны 2 и 3, Соотношение площадей и Fg Fg + +Fg обеспечивает начальное состояние и правильное функционирование элемента не только при выполнении операции повторения, но и других.

При достаточно,больших размерах проходных сечения сопл, коммутационных каналов и расстояний между заслонкой и соплами устройство может использоваться как усилитель мощности .

При тех же соотношениях площадей мембран и сопл ( и F,Fg+Fg) предлагаемый элемент нормально функционирует и при иной организации выходного сигнала Z. Например, логическая функция

Xg при Z X2при f; 2-tX4 о ,

где ty, , tx, - моменты времени появления на входах 5 и 18 сигнала выполняется при обьединении камер 11 и 13 путем соединения коммутационных каналов 15 и 17 одним выходом Z и при подаче в камеру 14 с помощью канла 18 входного сигнала Xg, а в камер ill с помощью канала 16 константы О , Входной сигнал Х по-прежнему с помощью канала 5 подается в управляющую камеру б .(фиг.4).

Таким образом, увеличенное быстродействие предлагаемого элемента расширяет область его применения. Возмоности элемента еще больше расширяютс так как он допускает увеличенное число управляющих камер, разделенных мембранами, от которых воздействия передаются с помощью толкателей, входящих в контакт с мембраной каждой другой нижестоящей управляющей камеры. Это дает возможность реализовывать многовходовую логическую операцию - дизьюнкция.

Кроме того, предлагаемый элемент Допускает сопряжение управляющей камры через толкатель и с более сложным узлами,наращивание дополнительными узлами и при связи с управляющей камерой без толкателей.

Формула изобретения

Пневматический логический элемент содержащий устаиовленнрле в

цве мембраны с одинаковой эффективной площадью, жесткие центры которых соединены штоком, два сопла с одинаковой площадью каналов, выполненные в перегородках, расположенных во внутренней полости корпуса, между торцом которого и одной перегхэродкой размешена первая мембрана, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия элемента, вторая мембрана размещена между соплами перегородок, которые направлены навстречу друг другу, причем эффективная площадь мембраны больше суммарной площади каналов сопл.

Источники информащии, принятые во внимание при экспертизе

1.Берендс Т.К. и др. Элементы

и схемы пневмоавтоматики. М., Нашино. строение, 1976, с. 15, рис, lOi.

2.Топфер Г. и др. Система пневматических элементов релейной техники, М., Энергия, 1472, 0,28; рис.22 (прототип).

J L

Фиг Z

z x,,-

Л

П

2

фиг-, у

фиг.