Пневматический логический элемент

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.12.77 (21) 2553888/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет— (51) М. Кл.2

F 15 С 3/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 050580. Бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 0805.80 (53) УДК е21-525 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A.A.Òàëü и Т.К.Берендс (СССР) Иностранцы

Геренчер Пирошка и Сэп Эндре (ВНР) (71) Заявитель

С1здена Ленина институт проблем управления (5 4 ) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ Л ОГИЧ Н."КИЙ ЭЛ ЕМ ЕНТ

Изобретение относится к техническим средствам автоматического управления периодическими н циклическими процессами с помощью пневматических сигналов, т.е. относится к релейной ветви пневмоавтоматики.

Пневматический логический элемент предназначен для выполнения прежде всего операции повторения одного вход-1() ного сигнала по активной схеме включения (с двумя источниками уровней выходного сигнала),а также для выполнения логических операций с двумя и тремя нходными сигналами соответственно по полуактивной (с одним источником уровня выходного сигнала) и пассивной (без источников уровней выходного сигнала) схемам включения. В этом смысле пневматический логический элемент прямого действия.

Известны элементы, которые имеют цва камерных разделителя (дне мембраны) и два ннутренних пропускных канала (два сопла) (1). 25

Они универсальны в том смысле, что каждый из них является логическим элементом прямого и инверсного действия. Известны пневматические элементы систем Dreloba, ГДР, Samsoma- 3() tie ФРГ и пненмореле для сложных условий эксплуатации, СССР.

Наиболее близким техническим решением к изобретению янляется мембранный логический элемент системы Dreloba, ГДР (2).

Такой элемент имеет сопла, направленные в протиноположные стороны, что сопровождается симметричностью 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 занисимости от формц, входных сигналов на этих участках элемент работает как аналоговое устройство, в результате чего в нем ймеют место паразитные расходы воздуха и снижается быстродействие.

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

732593 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 каналов сопл.

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

На фиг.l прецставлен предлагаемый логический элементу на фиг.2,3,4— основные схемы его включения.

Предлагаемый элемент (фиг.l), выполненный в едином корпусе 1, содер.жит 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 камерой 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, совмеценную с мембраной 3. Сопла 8 и 9 имеют одинаковые проходные сечения (F8 =F9 ). КамеРы 11-14, соединенные соответственно с коммутационными каналами 15-18, используются различно.

При реализации операции повторения (Z= Х ) входного сигнала Х

t поступающего с. помощью канала 5 в управляющую камеру б, камеры 12 и

14 объециняются с помощью соединения каналов 16 и 18 общим выходом

2, а в камеру ll с помощью канала

l5 подается константа 1, образующая верхний уровень выходного сигнала Z и в камеру .13 с помощью канала 17 подается константа 0, образующая нижний уровень выходного сиГнала Z (фиг.2) .

При реализации логической операции Z=X„„X> << Х Х камеры 12 и 14 таК; же обьединяются с помощью соединения каналов 16 и. 18 общим выходом, Z< а в камеры 6,11,14 с помощью каналов 5 15,17 подаются соответственно входные сигналы Х,Х,,Х (фиг.3)

При выполнении операции повторения управляющего сигнала Х (фиг.2) мембранный блок перемещается иэ начального положения, при котором выходной сйгнал Z соответствовал условно нулю, в другое крайнее положение, при котором выходной си гнал Z соответствует условно единице тогда, когда значение управляющего сигнала

5 X) <íàðàñòàÿ, достигает значения,равного давлению верхнего уровня, умноженного на разность площадей F -F

В а возвращается в исходное положение при убывании сигнала Х до значения л < .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.

15 Соотношение площадей F > F u F > F +

2 9 3 <<

+Г обеспечивает начальное состояние и правильное функционирование элемента не только при выполнении операции повторения, но и других.

При дост ат очно, бол ьших размерах проходных сечений сопл, коммутационных каналов и расстояний между заслонкой и соплами устройство может использоваться как усилитель мощности °

При тех же соотношениях площадей мембран H сопл (F > F8 Y F > 8+ 9) предлагаемый элемент нормально функционирует и при иной организации выходного сигнала Z. Например, логиЗО ческая функция

Z=X< Х при tyz-tx„)

Z=Xq при Гд -1у (0 где tx<, tx — моменты времени появления на входах 5 и 18 сигнала 1 . выполняется при обьединении камер 11 и 13 путем соединения коммутационных каналов 15 и 17 одним выходом Е и при подаче в камеру 14 с помощью канала 18 входного сигнала Хд, а в камеру

4() 11 с помощью канала 16 константы 0 . 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. Воэможности элемента еще больше расширяются 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

55 операцию — дизьюнкция.

Кроме того, предлагаемый элемент допускает сопряжение управляющей камеры через толкатель и с более сложными узлами, наращивание дополнительными узлами и при связи с управляющей камерой без толкателей.

Формула изобретения

Пневматический логический элемент

65 содержащий уст ановленные в кор:т се

732593 две 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 перегородкой размещена первая. мембрана, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия элемента, вторая мембрана размещена между соплами перегородок, которые направле10

Фиг. 1

vf «1 физ.4 фиь. Р

Составитель Н.Ланин

Редактор С,Головенко Техред Н.Бабурка Корректор М.Пожо

Заказ 1697/27 Тираж 798 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

Х

11L

1Я !

1Я

17

1В ны навстречу друг другу, причем эффективная площадь мембраны больше суммарной площади каналов сопл, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Берендс Т.К. и др. Элементы и схемы пневмоавтоматики. М., Машиностроение, 1976, с.l5, рис.104.

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