Механо-пневматический преобразователь

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАН ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ ф ффффф(2 риоритет пУбликовано 2 з,04,78, БюлДата опубликования описани оаета Министров СССР о делам изооретений и открытий(71) Д Всесоюзныи научно-пссле довательскии институт ооорудова ни ьдпя печатных изданий, картонной и бухтажной тары 1 ЧВОИ 1ПРГОВР.ЗОВ.-БНО- НЕВ.Чны ли 1Изобретение относится к пневмоавтоматике, а именно к механико-пневматическим преобразователям, которые применяются в пневматических кнопках, тумблерах, конечных выключателях и других устройствах.В технической литературе описаны различе механо-пневматические преобразовате 11Наиболее близким к предлагаемому изобретению по схеме и конструкции является преобразователь, содержащий подпружинен- О ный нажимной шток и формирователь выходного сигнала, 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 надежнос 20 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 и1, а соединяющий камеры канал 8 сообщается с третьим входным канд. лом 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 и 17 меньше толщины диска 5. Внешний диаметркольцевого выступа 17 меньше внутреннего диаметра кольцевого выступа 16. Кольцевой выступ 16 снабжен радиальными пазами 18, соединяющими входной канал 11 с выходным каналом 3 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 1 О 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 (Г = 0) 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 (Г=О) при подаче питаюьцего 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 (Е = ) 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 ло 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. (соединен ным с источником питания). На выходе сноваустанавливается сигнал Р, = О. Далее возвратная пружина 25 отводит детали 21 и 22 штока и толкатель 23 в крайнее верхнее по-.ложение, возвраьцая преобразователь в исход.ное состояние.Благодаря тому, что пневмоконтакт, образуемый диском 5 с кольцевым выступом 17, имеет большую эффективную плошадь, 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 сигналовОи 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.,=Г - отрицание (где Г - механический входной сигнал) или Р = Г Р, - запрет, когда во входной канал 11 вместо Р, подается пнев 55 1015ге 25 гического элемента, толкатель 23 переместит диски 4, 5 и стержень 9 в крайнее нижнее положение. Г 1 ри 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 ц, =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 (=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 пружинытолкатель 23 также перемешается вверх и выходит из соприкосновения с диском 4. При этом под действвм питающего давления во матпческий входной сигнал Р.603783 Формула изобретенияг: г Ц 11 И И 1 Заказ 203429 Фини, 11111 1 атсн 11 одписное При подаче второго входного сигнала - пневматического Р,2 - во входной канал 12 преобразователь может осуществлять более сложную логическую функцию: Р,= ГЪР,или Р= Г Р,Ъ Р когда вместо питающего давления Р, во входной канал 11 подается пневматический входной сигнал Р. нОписанный 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 усилителя Г= 0 на выходе устанавливается сигнал Р, = О, а при подаче входного сигнала Г=1 (т. е. при нажатии на шток) на выходе устанавливается сигнал Р = 1.Нормально - разомкнутый преобразователь осуществляет логическую функцию: РГ Р 8Рг 2Технико-экономический эффект при внедрении изобретения определяется уменьшением затрат на ремонт и замену аппарауры 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 - нажим- ного 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, отличаюи 1 ийся 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 пневматическихэлементов релейной техники. 1972, с. 62, рис. 55. Тираж 9 8г. Уя.город, гн рос.тная, 4