Пневмопривод Советский патент 1982 года по МПК F15B9/00 

1

Изобретение относится к пневматическим приводам и может быть использовано в системах автоматики в

.различных отраслях техники, преимущественно в химии, металлургии, энергетике.

Известен пневмопривод, содержащий цилиндр с установленным в нем поршнем с образованием демпфирующей полости, логический блок,, датчик положения, выполненный-в виде экрана, связанного через тягу с поршнем и перемещающегося между соплами, магистрали питания логического блока и датчика положения и клапан.

Заданный закон торможения привода обеспечивается датчиком положения, формой и размерами окон клапана и сохраняется при неизменной нагрузке на привод и неизменных конструктивных параметрах привода l.

Однако изменение нагрузки на привод в процессе эксплуатации таких параметров привода, как трение в опорах

И уплотнениях и утечки в уплотнении поршня приводят к тому, что зависимость между скоростью перемещения и давлением в демпфирующей полости : отличается от той, на которую рассчитывалось управляющее устройство. Таким образом, изменяется -точность воспроизведения закона торможения и поэтому низка стабильность характеристик привода при торможении поршня в процессе эксплуатации.

Целью изобретения является повышение точности и стабильности характеристик пневмопривода.

Поставленная цель достигается тем, .что сопла расположены попарно навстречу друг другу и,каждая пара - последовательно на одинаковом расстоянии друг относительно друга, измеренном вдоль оси цилиндра, а экран снабжен прорезями, ширина которых вдвое больше расстояния между смежными парами сопел, причем тяга соосно установлена в- цилиндре с возможностью взаимодействия с поршнем при его торможении.

Кроме того, магистраль питания логического блока и датчика положения соединена с демпфирующей полостью цилиндра.

На фиг. 1 изображен предлагаемый пневмопривод, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Пневмопривод содержит цилиндр 1, в стенке которого выполнены отверстия 2, 3 и . В цилиндре 1 установлен поршень 5 с полым штоком 6 с о разованием при перекрытии поршнем 5 отверстия 3 демпфирующей полости 7. Кроме того, пневмопривод включает датчик положения, выполненный в виде экрана 8, связанного через тягу 9с поршнем 5 перемещающийся между трем парами 10-12 напорных и приемных сопел, соответственно 13 и 14.

На экране 8 выполнены прорези 1517, ширина которых вдвое больше расстояния между смежными парами 10 и 11, 11 и 12 сопел 13 и U. Тяга 9, соосно установлена в цилиндре 1, взаимодействует с пружиной 18 и через наконечник 19 с поршнем 5. Приемные сопла I связаны с логическим блоком 20, выход которого соединен с но мально закрытым клапаном 21.

Рабочая среда поступает к напорны соплам 13 датчика положения и логическому блоку 20 по магистралям питания, соответственно 22 и 23.

Магистрали 22 и 23 питания могут быть соединены с демпфирующей полостью 7. Для получения требуемой характеристики привода при торможении необходимо изменять гидравлическое сопротивление клапана 21 по закону, обеспечивающему заданный характер параметра движения поршня 5.

Рассмотрим работу привода на примере, когда необходимо обеспечить при торможении минимальную величину отскока поршня 5 (зафиксировать изменение направления движения поршня

Пневмопривод в режиме торможения работает следующим образом.

Поршень 5 перемещается вниз и перекрывает сливное отверстие 3, как это показано на фиг. 1. При этом сопротивление слива резко возрастает, и образуется демпфирующая полость 7. Кинематическая энергия поршня 5, штока 6 и нагрузки переходит в потенциальную энергию сжатого газа в этой

ПОЛОСТИ 7, а также расходуется на дросселирование газа в клапане 21, в уплотнении поршня 5 и штока 6, на трение в уплотненных водвижных частей привода, на теплообмен со стенками цилиндра 1.

Одновременно с образованием демпфирующей полости 7 поршень 5 через наконечник 19 увлекает за собой тягу

9,сжимая при этом пружину 18 и перемещая экран 8, прикрепленный к тяге 9. Благодаря тому, что прорези 1517 вдвое шире перемычек и расстояний между смежными.парами 10 и 11, 11 и

12сопел 13 и 1А, в логический блок 20, при движении экрана 8 вниз, сигналы, прерываясь, поступают все время в следующей последовательности пар 10-11-12-10-11-12 и т. д. При такой последовательности сигналов логический блок 20 подает на клапан 21 сигнал, в соответствии с которым клапан 21 остается закрытым.

После того, как поршень 5 остановится, сжатый газ в демпфирующей полости 7 может отбросить его вверх. При перемещений поршня 5 вверх, в этом случае пружина 18 отжимает тягу 9 с экрана 8 вверх, сигналы в приемных соплах I прерываются в последовательности пар 12-11-10-12-11-10 и т. д. Сигнал изменения последовательности чередования сигналов, образующийся при отскоке поршня 5 и поступающий в логический блок 20, производит в нем формирование сигнала на открытие клапана 21. При открытии клапана 21 давление в демпфирующей полости 7 падает, и поршень 5 вновь изменяет направление движения, перемещается вниз, обеспечивая чередование сигналов в последовательности пар 10-11-1210-11-12..., при котором логический блок 20 закрывает клапан 21.

Наличие в пневматическом датчике положения трех пар 10, 11, 12 сопел

13и 14, обеспечивает контроль направления движения поршня 5 а логический блок 20 по поступающему с датчика положения сигналу изменяет гидравлическое сопротивление клапана 21. Чем меньше расстояние между парами

10,11, 12 сопел 13 и 14, тем быстрее на логический блок 20 поступает сигнал об изменении направления движения поршня 5.

Таким образом, требуемая точность характеристики привода при торможении обеспечивается выполнением пар 10, 11 12 сопел 13 и 14 на необходимом расстоянии друг от друга, и она (точность) не зависит от нагрузки на при вод и от изменения параметров привода в процессе эксплуатации. Так, изменение условий работы при вода, например увеличение нагрузки, приведет к изменению кинематической энергии подвижных частей привода. Пр д-орможении остановка поршня 5 и его перемещение вверх (изменение направления движения) могут начаться на другом участке тормозного пути, но по-прежнему будут зафиксированы с той же точностью датчиком положения, который передаёт сигнал на логический блок 20 и последний откроет клапан 21. Изменение гидравлических сопротив лений уплотнений поршня 5 и штока 6, например вследствие износа, изменит утечки газа через них, что также изменит координату смены направления движения поршня 5, но отскок последнего будет предотвращен таким же образом, как это описано выше. Итак, предлагаемый привод обеспечивает характеристики привода при торможении поршня 5 с заданной точностью и стабильностью, несмотря на изменение эксплуатационных факторов. Кроме того, в предлагаемом приводе при соединении демпфирующей полос ти 7 с магистралями 22 и 23 питания соответственно, датчика положения и логического блока 20, обеспечивается питание этих устройств в тех случаях когда при торможении поршня 5 отключен источник питания, т. е. повышает ся надежность функционирования приво да при торможении. Применение предлагаемого устройства в ряде практических случаях сокращает величину отскока поршня в 3-5 раз. Так отскок в одном случае сократился с 50 мм до 12 мм. Минимальная достигнутая точность фиксации, координаты смены направления движения- поршня в рассматриваемых случаях составила 8 мм и определялась, в основном, конструкт вными особенностями датчика положени1Я Формула изобретения 1.Пневмопривод, содержащий цилиндр с установленным в нем поршнем с образованием демпфиру|Ьщей полости, логический блок, датчик положения, выполненный в виде экрана, связанного через тягу с поршнем и перемещающегося между соплами, магистрали питания логического блока и датчика положения и клапан, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности характеристик, сопла расположены попарно навстречу друг другу и каждая пара последовательно на одинаковом расстоянии друг относительно друга, измеренном вдоль оси цилиндра, а экран снабжен прорезями, ширина которых вдвое больше расстояния между смеж;ными парами сопел, причем тяга соосНо установлена в цилиндре с возможностью взаимодействия с поршнем при его торможении. 2.Пневмопривод по п. 1, отличающийся тем, что магистраль питания логического блока и датчика положения соединена с демпфирующей полостью цилиндра. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке М° 28А253 /25-Об, кл. F 15 В 9/03, 1979.