Пневматический логический элемент

 

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий с занные штоком первую и вторую мембраны, два размещенных в межмембранной камере противоположно направленных сопла с заслонками, представляющими собой жесткие центры мембран, при этом межмембранная камера соединена с выходным каналом, одна из камер, рас-, положенная между одной из мембран и корпусом, соединена с вхо/щьм каналом , а сопла соединены с источником питания и окружающей средой, о тличающийся тем, что, с целью расширения области прЮ4енеиия, в корпусе установлена жестко связанная с упомянутыми мембранами третья мембрана с эффективной площадыо, отличной от эффективных площадей первой и второй мембран, выполненных равновеликими, при этом камера, расположенная между третьей мембраной и корпусом, соединена с соплом, связанным с окружающей средой, а камера, расположен (Л ная между мембранами с разновеликими площадями, соединена с соплО, связанньм с источником питания.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) {И) 004 F 15 С 3/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

f2 (21) 3755429/24-24 (22) 13. 06. 84 (46) 15. 12. 85. Бюл. У 46 (72) M.À. Александрова, В.Ф. Туфлин, Л.P. Егоров и Д.Г. Перфильев (53) 621-525(088.8) (56) Приборы и средства автоматизации. Каталог. Вып. 9. "Системы автоматического управления". M.:

ЦНИИТЭИприборостроения, 1975, с. 39.

Авторское свидетельство СССР

В 204718, кл. Р .15 С 3/04, 1967. (54) (57) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ЛОГИЧЕСКИЙ

ЭЛЕМЕНТ, содержащий связанные штоком первую и вторую мембраны, два размещенных в межмембранной камере противоположно направленных сопла с заслонками, представляющими собой жесткие центры мембран, при этом межмембранная камера соединена с выходным каналом, одна иэ камер, рас-. положенная между одной иэ мембран. и корпусом, соединена с входным каналом, а сопла соединены с источником питания и окружающей средой, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения областн применения, в корпусе установлена жестко связанная с упомянутыми мембранами третья мембрана с эффективной площадью, отличной от эффективных площадей первой и второй мембран, выполненных равновеликими, при этом камера, расположенная между третьей мембраной и корпусом, соединена с соплом, связанным с окружающей средой, а камера, расположенная между мембранами с разновеликими площадями, соединена с соплом, связанным с источником питания.

1198272

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а, именно-к пневматическим логическим элементам.

Целью изобретения является расширение .области применения пневма тического логического элемента.

На фиг..1 изображен пневматический — логический элемент, разрез, на фиг. 2-4 — схемы включения пневматического логического элемента для реализации. некоторых логических функций.

На .чертеже приняты следующие обозначения: P„„ — давление источника питания; P,, â€, давление окружающей среды; p — управляющее .

1 давление во входном канале; Ps < удлинение в выходном канале; Р„ „ управляющее давление замыкания; — управляющее давление разу. РА м. мыкания, P, P — входные сигналы; "0", " 1" — дискретное условное.. обозначение сигналов.

Пневматический логический элемент содержит две мембраны 1 и 2 с равновеликими и одну 3 с разновеликой эффективными площадями, два сопла 4 и 5 с заслонками, представляющими собой жесткие центры 6 и 7 мембран 1 и 2.-. Оба сопла 4 и 5 установлены в камеры 8, расположенной между мембранами 1 и 2. Сопло

4, камера 9, ограниченная мембраной

3 с жестким центром 10, сообщены

° единой пневмолииией с окружающей средой. Сопло 5 соединено с источником питания. Камера 11 подключена . к каналу питания сопла 5, а сопловая камера 8 — к выходному каналу пневматического логического.элемента. Камера 12 подключена к источнику управляющего. давления.

В исходном состоянии под действием усилия, создаваемого давлением Р в камере 11, действующим на разность эффективных площадей мембран 2 и 3,.мембранный блок находится в крайнем нижнем положении.

Сопло 5 закрыто жестким центром 7. мембраны 2, а камера 8 через сопло 4 соединена с окружающей средой Р,,, При отсутствии управляющего дав-. ления Ру = 0 мембранный блок находится в исходном состоянии. В этом случае закрыт доступ давления P„« из сопла 5. Сопло 4 сообшает камеру

8 с окружающей средой Pgwii. = Рь.с.

При подаче давления Р> в камеру 12 на мембранном блоке создается усилие, которое при достижении равенства Py — Рч преодолевает уси.лие от давления Р„„ в камере 1 1, действующего на разность эффективных площадей мембран 2 и 3. Разность этих усилий поднимает мембранный блок, обеспечивая прохождение давления Р„„ через сопло 5 в камеру 8 и далее на выход пневматического элемента. Одновременно жесткий. центр 6 мембраны 1 закрывает сопло

4, что приводит к разобщению камеры, 8 с давлением Pî.ñ. . При незначительном открытии сопла 5 воздух из. глухой камеры 11 благодаря ее подключению к пневмоканалу питания сопла 5 эжектируется в камеру 8 и далее на выход пневматического логического элемента. При увеличении расстояния между соплом 5 и жестким центром 7 увеличивается скорость воздуха, протекающего по каналу сопла 5. Это приводит к резкому падению давления в камере 11, вызванному преобразованием в сообщаемом сопло

5 и камеру 11 канала части потенциальной энергии давления в кинеО тичес

Усилие, противодействующее усилию от Р, уменьшается. Мембранный блок быстрее перемещается вверх и еще больше открывает сопло 5. Процесс происходит лавинообразно, и давление в камере 8 возрастает скачкообразно до давления P„ö вслед-, ствие того, что камера 9 сообщена с окружающей средой, и избыточное давление в ней над Р, равно нулю, а так как сопла 4 и 5 установлены в камере 8, ограниченной мембранами

1 и 2 с равновеликими эффективными площадями, то возрастание давления в камере 8 не изменяет баланс сил на

45 мембранном блоке. Баланс сил на мембранном блоке не изменится, если во время переходного процесса будет изменяться давление питания.

При достижении давлением Р = Рч . ам. давление на выходе пневматического логического элемента будет g «=Р„„Р

Дальнейшее повышение Ру не изменит величкны выходного давления.

При уменьшении давления Ру в камере 12 до величины, соответствующей размыканию Р = Рy.Ра и, происходит обратный процесс и давление

Рбы падает доР,.Рь,к- р .

1198272

Действие процесса при размыкании вводится к лавинообразному уменьшению давления Р „„в камере 8 благодаря возрастающему открытию сопла 4, сообщающего камеру 8 с окружающей средой и одновременному закрытию сопла 5, перекрывающего доступ давления Р„„, на выход пневматического логического элемента. Возрастающее открытие сопла 4 обуславливается. тем, что сброс давления из камеры

8 вызывает временное увеличение давления относительно Р,, в камере

9 благодаря сообщению ее и сопла 4 единой пневмолинией с. окружающей средой. Благодаря этому на.мембранном блоке возникает дополнительное усилие, направленное вниз,. и усилие от давления Р„„, в камере 11, действующего на разность эффективных площадей мембран 2 и 3. Это усилие сопутствует управляющему и еще больше открывает сопло 4. Давление в камере 8 и, следовательно, на выходе пневматического логического элемента резко падает, Pg« Р

В случае изменения давления Р„„,, последнее передается в камеру 11, благодаря ее подключению к пневмолинии сопла, соединенного с источником питания, вызывает на мембранном блоке пропорциональное изменение только, абсолютного значения суммарного усилия, не нарушая при этом сложившегося баланса сил.

Условие срабатывания пневматического логического элемента сохраняется.

Тем самьм обеспечивает пропорциональность порога срабатывания изменению величины питающего. давления.

Повышается устойчивость работы пневматического логического элемента при возможных изменениях давления

Р„„ в широких пределах по форме (например, непрерывный в дискретный).

Кроме того, равностороннее отсле, живание изменений давления питания в камере 11 мембраны 2 и 3 повышает устойчивость работы пневматического логического элемента к вибрационным перегрузкам.

При использовании пневматического . логическîro элемента для реализации, например, функции отрицание (фиг. 2) входным сигналом может служить величина давления Р1 в камере 12. Давление Р„„ подается. в сопло 4, сообщенное с камерой 8, а сопло 5 и камера 9 соединены с Ро.с.. При отсутствии давления Р„. сопло 4 открыто

1О и на выходе будет РВых= Р„щ .„:

При подаче соответствующего давления P сопло 4 прикрывается, а сопло 5 открывается. Падение давления в камере 8 приводит в временному падению давления в камере 11 °

Снижается усилие на мембранном блоке, противодействующее усилию от входного сигнала, что содействует дальнейшему прикрытию сопла 4 и открытию сопла 5. На выходе пневматического логического элЕмента будет

Рных. Ро. с. = "0".

В ходн ые и выходи ые диск ретн ые пневматические сигналы "0" и "1" со25 ответствуют давлению Р,, и дав-. лению P„„x (!

При реализации, например, функции ИЛИ (фиг. 3) входными сигналами служат давление Р„ в камере 12, давление Р, в камере 9 и сопле 4.

Давление Р„„ подается в сопло 5, обращенное с камерой 11. ° При отсутствии давлений Г, и P мембранный блок находится в крайнем нижнем поло". женин. Сопло 5 закрыто, а сопло 4

35 открыто. На выходе пневматического логического элемента будет Py„,ч

Р.. = "0" .

При реализации, например, функ4 ции И (фиг. 4) входными сигналами служат давления „ в сопле 5 и .сообщенной с ним камере 11, Pq в,сопле 4 и сообщенной с ним камере 12. Камера 9 сообщена с окружающей средой

Р > а выход — с камерон 8. При одновременной подаче давлений Р„ = Р сопло 5 будет открыто вследствие разности эффективных площадей мембран, ограничивающих камеру 11.

Давление на выходе пневматического логического элемента будет ц °

РВьп

1198272

Ply, ж Р, к.

Составитель С.Юдайтис

Техред Ж.Кастелевич

Ко рре к тор И. Эрдейи

Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н.Горват

Ф

Заказ 7705/36 t " Ъ

Фиг 3

Рь1. лР 42 фщ