Механо-пневматический преобразователь Советский патент 1981 года по МПК F15C3/02 F15B5/00 

(54) МЕХАНО-ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

I

Изобретение относится к пневмоавтоматике, а именно к механо-ппевматическим преобразователям, которые применяются в пневматических кнопках, конечных выключателях, тумблерах и других устройствах.

По основному авт. св. № 603783 известен механо-пневматический преобразователь, содержащий подпружиненный нажимной шток, формирователь выходного сигнала в виде логического элемента, толкатель с кольцевым выступом и дополнительную пружину, связанную с нажимным штоком и одним концом толкателя, другой конец которого связан с мембраной логического элемента, а шток выполнен с кольцевым выступом, внутренний диаметр которого меньше внешнего диаметра кольцевого выступа толкателя 1.

Недостатком известного преобразователя является отсутствие направляюш,ей поверхности для подпружиненного нажимного штока, которая необходима при построении на основе этого преобразователя ряда входных элементов, а в особенности таких, где входное усилие подается не по продольной оси, например в двухпозиционном переключателе, тумблере. В этих элементах отсутствие направляющей поверхности может привести к заклиниванию подпружиненного нажимного штока.

Кроме того, размещение возвратной пружины непосредственно под нажимной кнопкой не позволяет построить компактную конструкцию тумблера, конечного выключателя, двухпозиционного переключателя на основе этого механо-пиевматического преобразователя.

Цель изобретения - повышение надеж10ности и расширение функциональных возможностей устройства.

Это достигается тем, что внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса, в котором размещен подпружиненный нажимной шток, является направляющей для под15пружиненного нажимного штока, а возвратная пружина размещена между нижней торцовой поверхностью нажимного щтока и корпусом.

Кроме того, подпружиненный нажимной

20 щток состоит из двух скрепленных между собой фасонных гаек, причем внещняя гайка имеет цилиндрическую наружную поверхность.

На фиг. 1 изображен тумблер; на фиг. 2 -конечный выключатель; на фиг. 3 - щитовой двухпозиционный переключатель; на фиг. 4 - щитовая кнопка; на фиг. 5 - то же, с грибовидным нажимным элементом; на фиг. 6 - малогабаритная приборная кнопка.

Тумблер (фиг. 1) содержит формирователь выходного сигнала, выполненный в виде логического элемента («нормально закрытого), и нажимное устройство с узлом компенсаций хода.

Логический элемент содержит корпус, состоящий из секций 1 и 2, мембрану 3, жесткий центр 4, щток 5, тарельчатый клапан 6, пружину 7 и резиновые тороидальные уплотнительные кольца 8 и 9, питающее давление подается к логическому элементу через канал 10 под тарельчатый клапан 6. Жесткий центр 4 образует с кольцом 8 один пневмоконтакт, а тарельчатый клапан 6 с кольцом 9 - второй пневмоконтакт, между которыми через канал 11 отводится выходной пневматический сигнал.

Нажимное устройство состоит из корпуса, содержащего две секции 12 и 13, скрепленные с корпусом логического элемента, двух скрепленных между собой с помощью резьбы фасонных гаек 14 и 15 нажимного штока, толкателя 16, который своей узкой частью размещен в соединенном с атмосферой входном канале 17 логического элемента, дополнительной (предварительно поджатой) компенсационной пружины 18, возвратной пружины 19, размещенной между нижней торцевой поверхностью фасонной гайки 14 нажимного щтока и секцией

13корпуса нажимного устройства, поворотного рычага 20 с роликом 21 на оси 22, оси 23 рычага 20, размещенной не на продольной оси тумблера в секции 12 корпуса нажимного устройства. Внутренняя цилиндрическая поверхность 24 секции 12 корпуса нажимного устройства служит направляющей для внещней фасонной гайки

14нажимного щтока, имеющей цилиндрическую наружную поверхность. Гайка 15 штока и толкатель 16 снабжены кольцевыми выступами, причем внутренний диаметр кольцевого выступа 25 штока меньше внешнего диаметра кольцевого выступа 26 толкателя. Тумблер крепится с помощью гаек 27 и 28. Камера 29 логического элемента через канал сообщается с атмосферой.

Устройство работает следующим образом.

При левом крайнем положении рукоятки поворотного рычага 20 его ролик 21 занимает крайнее верхнее положение, и входное усилие на нажимной шток равно О, при этом возвратная пружина 19 отводит шток 14 и 15 в крайнее верхнее положение и прижимает его к внутренней торцовой поверхности секции 12 корпуса нажимного устройства. При этом щток 14 и 15 своим кольцевым выступом 25 захватывает кольцевой выступ 26 толкателя 16 и отводит его также в крайнее верхнее положение. При этом под действием питающего давления Р

и пружины 7 мембраны 3, жесткий центр 4, щток 5 и клапан 6 логического элемента находятся также в крайнем верхнем положении, нневмоконтакт между жестким центром 2 и кольцом 8 открыт, а между кольцом 9 и клапаном 6 - закрыт, выходной канал 11 сообщается с атмосферой через первый пневмоконтакт, а с помощью второго пневмоконтакта отсоединен от источника питающего воздуха Р. При этом на выходе устанавливается сигнал Pgy

0. При повороте рукоятки рычага 20 в крайнее правое положение его ролик 21 нажимает на щток 14 и 15, заставляя его перемещаться вниз. При этом внутренняя цилиндрическая поверхность 24 секции 12 - служит направляющей для внещней фасонной гайки 14 нажимного щтока, что предотвращает его заклинивание под действием ролика, усилие от которого передается не по продольной оси щтока.

5 Это обеспечивает надежную работу устройства. При перемещении щтока 14 и 15 вниз вначале происходит сжатие только возвратной пружины 19, а щток 14 и 15 и толкатель 16 с компенсационной пружиной 18 перемещается вниз до соприкосновения толкателя 16 с мембраной 3 логического элемента. После этого толкатель 16 останавливается, а шток 14 и 15 продолжает перемещаться вниз, сжимая при этом не только возвратную пружину 19, но и компенсационную пружину 18. Когда усилие сжатия компенсационной пружины 18 возрастает до величины, достаточной для срабатывания логического элемента, толкатель 16 перемещает мембрану 3, жесткий центр 4, щток 5 и клапан 6 в крайнее

„ нижнее положение. При этом первый пневмоконтакт между жестким центром 4 и кольцом 8 закрывается, а второй - между кольцом 9 и клапаном 6 открывается, выходной канал 11 отсоединяется от атмосферы и соединяется с источником питающего давления РПИТ на выходе устанавливается сигнал РВЫХ. - этом заканчивается рабочий ход. При дальнейщем перемещении щтока 14 и 15 вниз происходит дальнейщее сжатие возвратной 19 и компенсационной 18 пружин, а на выходе продолжает сохраняться сигнал )( «1 (т. е. происходит холостой ход). Этот сигнал сохраняется на выходе до тех пор, пока рукоятка рычага 20 остается в крайнем правом положении, при переводе этой рукоятки в крайнее левое

5 положение усилие на щток снова уменьщается до 0. Возвратная пружина 19 перемещает вверх сначала только нажимной щток 14 и 15, ослабляя одновременно сжатие компенсационной пружины 18.

Когда внутренний кольцевой выступ25 штока входит в зацепление с внешним кольцевым выступом 26 толкателя 16, под действием возвратной пружины этот толкатель также перемещается вверх и выходит из соприкосновения с мембраной 3, которая при этом вместе с жестким центром 4, штоком 5 и клапаном 6 под действием питающего давления 1,-,- и пружины 7 также перемещается вверх и снова занимает крайнее верхнее положение. При этом первый пневмоконтакт открывается, второй закрывается, выходной канал 11 соединяется с атмосферой, отсоединяется от источника питающего давления и на выходе устанавливается сигнал 0. Этот сигнал сохраняется на выходе до тех пор, пока рукоятка рычага 20 остается в крайнем левом положении.

Конечный выключатель (фиг. 2) отличается от тумблера только видом нажимного элемента 20, скрепленного с помощью резьбы с гайкой 15 штока. При отсутствии его на выходе устанавливается сигнал РВЫХ -0, а при нажатии - Также как и в тумблере, рабочий ход в конечном выключателе за счет узла компенсации разделяется на предварительный (до достижения контакта толкателя с мембраной логического элемента), рабочий и холостой. Холостой ход заканчивается, когда нажимной шток 14 и 15 упирается в нижнюю секцию 13 корпуса нажимного устройства. Крепление конечного выключателя осуществляется с помощью двух гаек 21 и 22.

В щитовом двухпозиционном переключателе (фиг. 3), воздействие на нажимной щток осуществляется с помощью рукоятки 20, кулачка 21 и одной или двух траверс 22. Рукоятка 20 скреплена с профильным кулачком 21 с помощью винта 23. Траверсы 22 раз.мещены в цилиндрических ступенчатых отверстиях, в секции 12, служащими направлением для их движения. Траверса 22 не скреплена с гайкой 15 нажимного штока. Поворотная рукоятка фиксируется в крайних положениях (отстоящих друг от друга на 90°) с помощью пакета плоских пружин 24, упирающихся в основание 25 рукоятки, имеющее в сечении квадратную форму, а также с помощью цилиндрической пружины 26, рукоятка, кулачок и пружины крепятся к корпусу нажимного устройства с помощью фланца 27 и винтов 28, крепление переключателя осуществляется с помощью фронтального кольца 29, скобы 30 и гайки 31.

За счет профиля кулачка 21 в одном из крайних положений рукоятки 20, траверсы 22 освобождаются и занимают крайнее верхнее положение под действием возвратной пружины 19. При этом Pgy 0. В другом крайнем положении кулачок 21 воздействует на траверсы и заставляет их занять крайнее нижнее положение и, в свою

очередь, воздействовать на нажимной щток 14 и 15, при этом 1. За счет изменения профиля кулачка 21 можно получить переключатель с тремя устойчивыми положения.ми - в двух крайних положениях РВЫХ 1, а в среднем - Pgy 0. Крайние положения отстоят друг от друга на 180°, а от среднего положения 90°, при таком профиле кулачка воздействие его на траверсы 22 осуществляется раздельно в каждом крайнем положении на одну из траверс.

В щитовой кнопке (фиг. 4) нажимной элемент 20 также, как и в конечном выключателе, скрепляется с гайкой 15 нажимного щтока с помощью резьбы. Он размещен во фланце 21, скрепленном винтами 22 с секцией 13 корпуса нажимного устройства.

Крепится щитовая кнопка с помощью фронтального кольца 23, скобы 24 и гайки 25. При отпускании нажимного эле0 мента 20 - РЪЫХ О, а при нажатии его до упора вниз - РВЫХ 1Логический элемент кнопки снабжен дополнительной секцией корпуса 26, мембраной 27 и свободно размещенным между мембраной 3 и 27 линзообразным жестким

центром 28. При соединении выходного канала 11 с камерой 29 между мембранами через канал 30 кнопка приобретает свойство запоминать на выходе сигнал 1 при нажатии элемента 20 и сохранять этот сигнал при отпускании нажимного элемента. Стирание запомненного сигнала осуществляется путем кратковременного прекращения подачи давления питания В щитовой кнопке (фиг. 5) кроме основного нажимного элемента 20 установлен

5 грибовидный нажимной элемент 26, не скрепленный с ним. Он удерживается под фронтальным кольцом 23 с помощью шайбы 27 и винта 28. В этой кнопке установлен «нормально-открытый логический элемент, отличающийся от «нормально-закрытого элемента расположением пневмоконтактов. Шток 5 образует с кольцом 8 один пневмоконтакт, а тарельчатый клапан 6 с кольцом 9 - второй, между которым отводится выходной сигнал. Камера 29 через канал 30 также сообщается с атмосферой. В отличие от преобразователей с использованием «нормальнозакрытого логического элемента при использовании «нормально-открытого элемента отпусканию нажимного элемента отпусканию нажимного элемента соответствует РВЫХ 1, а нажатию - РЬЫХ 0. Такой преобразователь может быть использован в частности, для прерывания давления питания преобразователю (фиг. 4), включенному по схеме памяти для стирания запомненного сигнала Pgy,( 1. Для этого преобразователь (фиг. 5) должен быть установлен на линии питания преобразователя (фиг. 4) последовательно с ним «нормально-открытый логический элемент может быть использован во всех описанных выше видах преобразователей. Приборная кнопка (фиг. 6) отличается от конечного выключателя (фиг. 2) лишь видом нажимного элемента 20, крепится она с помош,ью фланца 21 и гайки 22. Таким образом, использование внутренней цилиндрической поверхности корпуса нажимного устройства в качестве направляюшей для перемеш,ения нажимного штока и размещение возвратной пружины между нижней торцовой поверхностью нажимного штока и корпусом нажимного устройства позволяет построить компактную и надежную конструкцию для целого нормального ряда органов управления и конечных выключателей, как «нормально-закрытых так и «нормально-открытых с помощью одного и того же узла компенсации хода, состоящего из нажимного штока 14 и 15, толкателя 16, компенсационной пружины 18 и возвратной пружины 19. 8 Формула изобретения 1.Механо-пневматический преобразователь по авт. св. № 603783, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей преобразователя, внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса, в котором размещен подпружиненный нажимной шток, является направляющей для подпружиненного нажимного штока, а возвратная пружина размещена между нижней торцевой поверхностью нажимного штока и корпусом. 2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что подпружиненный нажимной шток состоит из двух скрепленных между собой фасонных гаек, причем внешняя гайка имеет цилиндрическую наружную поверхность. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 603783, кл. F 15 С 3/02, 1975 (прототип).

23

20

29

А/Х

25

2/

24

25

//