Механо-пневматический преобразователь

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАН

ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ (61) Йо.толнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 04.11.75 (21) 218736 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Гооударстаенне и комитет

Сеаета Министроа СССР оо делам изооретений и открытий (43) Опубликовано 2ä р4 78 Бюлле (45) Pата опубликования описания О (72} Автор изобретения

В. 11. Левин (71) заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт оборудования д|я печатных изданий, картонной и бухтажной тары (54) МЕХЛНО-Г!НЕВЧАТ1!НЕСИ ll l Г1РЕОВР.13ОВ.- 1 E.!Ь

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

В технической литературе описаны различные механо-пневматические преобразователи f11.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по схеме и конструкции является преобразователь, содержащий подпружинен- lð ный нажимной шток и формирователь выходI;.ого сигна13, выполненный в виде логического элемента, например со свободными мембранами-дисками !2).

Недостатком известных устройств является относительно невысокая надежность из-за использования дросселя и малое быстродействие при отпускании подпружиненного штока за счет наполнения командой камеры формирования через дроссель.

Цель изобретения — повышение надежнос20 ти и быстродействия устройства.

Это достигается тем, что в преобразователе установлен толкатель с кольцевым выступом и дополнительная пружина, связанная с нажимным штоком и одним концом толкателя, другой конец которого связан с одной из 25 мембран-дисков логического элемента, а шток выполнен с кольцевым выступом, внутренний диаметр которого меньше внешнего диаметра кольцевого выступа толкателя.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.

Преобразователь содержит формирователь выходного сигнала, выполненный в виде логического элемента с корпусом 1, камерами 2, 3 и мембранами-дисками 4 и 5, выполненными из эластичного материала (например резины).

На торцовых поверхностях камеры 2 имеются кольцевые выступы 6 и 7, причем расстояние (по оси элемента) между выступами меньше толщины диска 4, а внутренний диаметр выступа 6 больше внешнего диаметра выступа 7.

Камеры соединяет канал 8 со свободно размещенным в нем стержнем 9 треугольного сечения, причем диски 4 и 5 не скреплены со стержнем 9. Камеры снабжены входными каналами 10 и 1, а соединяющий камеры канал 8 сообщается с третьим входным ка I;1лом 12. Выходной канал 13 отведен от торцовой поверхности !4 камеры 3. На торцовых поверхностях камеры 3 выполнены кольцевые выступы !5, 16 и 17. Расстояние по оси элемента между кольцевыми выступами 16 н 17 меньше толщины диска 5. Внешний диаметр

603783 кольцевого выступа 17 меньше внутреннего дна метра кольцевого выступа 16. Кольцевой выступ 16 снабжен радиальными пазами 18, соединяющими входной канал 11 с выходным каналом 13 при отсутствии входного сигнала от нажимного устройства. Внутренний диаметр кольцевого выступа 17 больше входного канала 11 на поверхности 19 кольцевого выступа 15.

Диаметр диска 5 меньше диаметра камеры 3.

Диск 5 с торцовыми поверхностями выступов 15 и 17 составляет два пневмоконтакта, между которыми подведен выходной канал 13.

Нажимное устройство состоит из корпуса 20, скрепленного с корпусом 1 логического элемента, двух деталей 21, 22 нажимного штока толкателя 23, который своей узкой частью размещен в соединенном с атмосферой входном канале 10 логического элемента, дополнительной компенсационнок пружины 24, возвратной пружины 25 и накидной гайки 26. Две детали 21 и 22 штока скреплены между собой. Между штоком и толкателем 23 размещена предварительно поджатая компенсационная пружина 24. Внутренний диаметр кольцевого выступа 27 штока меньше внешнего диаметра кольцевого выступа 28 толкателя. Преобразователь крепится с помощью гайки 29.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии входного усилия (F = О) возвратная пружина 25 отводит нажим ной шток в крайнее верхнее положение и прижимает его к накидной гайке 26. При этом шток своим кольцевым выступом захватывает кольцевой выступ 28 толкателя 23 и отводит его также в крайнее верхнее положение. При этом эластичные диски 4 и 5 и стержень 9 логического элемента также находятся в крайнем верхнем положении. Диск 5 прижат к кольцевому выступу 17. При этом камера и выходной канал 13 отсоединены от каналов 8, 12 и соединены с входным каналом 11. Входные каналы 10, 12 соединены с атмосферой, а входной канал 1! соединен с источником питающего воздуха (Р„„,). Благодаря тому, что диск 5 при отсутствии входных сигналов прижат к выступу 17, при подаче питающего давления в канал 11 исключается «короткое замыкание» (т.е. кратковременное соединение источника питания с атмосферой).

Таким образом, при отсутствии входного усилия (F=O) при подаче питающего давления во входной канал 11 на выходе 13 логического элемента устанавливается выходной сигнал Р,.„=1.

При нажатии на шток, т. е. при подаче входного сигнала (F=!) вначале происходит сжатие только возвратной пружины 25, а шток и толкатель 23 с компенсационной пружиной 24 перемещаются вниз до того момента, когда толкатель 23 коснется диска 4. После этого толкатель 23 останавливается, а шток продолжает перемещаться вниз, сжимая при этом не только возвратную пружину 25, но и компенсационную пружину 24. Когда усилие сжатия компенсационной пружины возрастет до величины, достаточной для срабатывания ло10

2Э

25 гического элемента, толкатель 23 переместит диски 4, 5 и стержень 9 в крайнее нижнее положение. Г1ри этом диск 5 отрывается от кольцевого выступа 17 и прижимается к кольцевому выступу 15. При этом выходной канал 13 отсоединяется от входного канала 11 (соединенного с источником питания) и соединяется с входным каналом 12 (соединенным с атмосферой) через камеру 3 и канал 8.

При этом на выходе 13 устанавливается выходной сигнал Р „„— — О. На этом заканчивается рабочий ход. При дальнейшем нажатии на шток до упора происходит дальнейшее сжатие возвратной 25 и компенсационной 24 пружин. На выходе при этом продолжает сохраняться сигнал Р„.„=О (т. е происходит холостой ход) . Для уменьшения рабочего хода штока усилие предварительного поджатия компенсационной пружины 24 необходимо увеличивать.

При опускании штока (F = О) возвратная пружина 25 перемещает вверх сначала только детали 21, 22 штока, ослабляя одновременно сжатие компенсационной пружины 24. Когда внутренний выступ 27 штоков входит в зацепление с внешним кольцевым выступом 28 толкателя 23, под действием возвратной пружины толкатель 23 также перемещается вверх и выходит из соприкосновения с диском 4. При этом под действиим питающего давления во входном канале 11 диски 4, 5 и стержень 9 перемещаются в крайнее верхнее положение.

При этом диск 5 отрывается от кольцевого выступа 15 и прижимается к кольцевому выступу 17, а выходной канал 13 снова отсоединяется от канала 12 (соединенного с атмосферой) и соединяется с каналом 11. (соединен35 ным с источником питания). На выходе снова устанавливается сигнал Р„,„ = О. Далее возвратная пружина 25 отводит детали 21 и 22 штока и толкатель 23 в крайнее верхнее по-. ложение, возвраьцая преобразователь в исходное состояние.

Благодаря тому, что пневмоконтакт, образуемый диском 5 с кольцевым выступом 17, имеет большую эффективную площадь, чем пневмоконтакт, образуемый диском 5 кольцевым выступом 15, в логическом элементе имеется внутренняя положительная обратная связь, которая при нажатии и отпускании штока помогает срабатыванию и, таким образом, ускоряет процессы установления на выходе сигналов О и 1.

Благодаря тому, что в логическом элементе эластичные диски 4, 5 не зажаты по периферии и не скреплены со стержнем 9, значительно увеличивается долговечность и надежность преобразователя за счет устранения возможности разрывов дисков в местах заделки.

При соединении входного канала 12 с атмосферой (Р,„, = — 0) преобразователь осуществляет логическую функцию Р.,„=F — «отрицание» (где F — механический входной сигнал) или Р„,,„= F Р„, — «запрет», когда во входной канал 11 вместо Р„„, подается пневматический входной cHI Hd, t Р,„ .

603783

Формула изобретения

zz

И!1 И И!111 3 ак аз 2034129 Тираж 9! 8

Фи. иzl.1 !1111! «1!атсн1», с. Уя.г<>р >д. 3вн 11рос.тная, 4

11одписное

При подаче второго входного сигнала— пневматического Р,„в — во входной канал 12 преобразователь может осуществлять более сложную логическую функцию: Р,„„= FVP„.èëè

Р„„= F Р,„,V Р,, когда вместо питающего давления Р„„, во входной канал 11 подается пневматический входной сигнал P. н

Описанный преобразователь является «нормально-замкнутым». Если в логическом элементе, входящем в состав преобразователя, нижняя полость камеры 2 сообщается с входным каналом 12, выходной канал 13 отведен от соединяющего камеры канала 8, на торцовых поверхностях камеры 3 и на внутренней торцовой поверхности 14 камеры 2 выполнены кольцевые выступы 15, 16 и 17, кольцевой выступ 16 снабжен радиальными пазами 18 на внешней торцовой поверхности камеры 3, соединяющими эту камеру с каналом 11 при любом положении диска в ней, то преобразователь выполняет функции «нормально-разомкн того».

Различие в работе обоих преобразователей состоит в том, что в «нормально-разомкнутом» преобразователе при отсутствии входного óñèлителя F = 0 на выходе устанавливается сигнал Р„,„=О, а при подаче входного сигнала F= 1 (т. е. при нажатии на шток) на выходе устанавливается сигнал Р℄— — 1.

«Нормально - разомкнутый» преобразователь осуществляет логическую функцию:

Рв.* = F Рвв Рг 2

Технико-экономический эффект при внедрении изобретения определяется уменьшением затрат на ремонт и замену аппаратуры за счет повышения ее надежности, а также за счет построения на его основе целого ряда пневматических дискретных входных элементов и устройств (кнопок, тумблеров, конечных выключателей, кожных педалей и др.) с использованием унифицированных узлов — нажимного устройства и логических элементов.

Механо-пневматический преобразователь, содержащий подпружиненный нажимной шток и формирователь выходного сигнала, выполненный в виде логического элемента, напри мер со свободными мембранами-дисками, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия устройстВа, в нем установлен толкатель с кольцевым выступом

20 и дополнительная пружина, связанная с нажимным штоком и одним концом толкателя, другой конец которого связан с одной из мембран-дисков логического элемента, а шток выполнен с кольцевыми выступом, внутренний диаметр которого меньше внешнего диаметра кольцевого выступа толкателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Лемберг М. Релейные устройства пневмоавтоматики. 1966, с. 42, рис. 21.

2. Топфер Г. и др. Система пневматическиx элементов релейной техники. 1972, с. 62, рис. 55.