Пневматический логический элемент

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 09.1277 (21) 255350 б/18 - 24с присоединением заявки Нов(23) ПриоритетОпубликовано 0 505 ВО Бюллетень ИЫ 17Дата опубликования описания 080580 Р 15 С 3/14 Государственный комитет СССР ло дедам изобретений н открытий(СССР) Иностранцы Геренчер Пирошка и Сэп Эндре(72) Авторы изобретения Срдена Ленина институт проблем управления(54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ Изобретение относится к техническим средствам автоматического управления периодическими и циклическимипроцессами с помощью пневматических,сигналов, т.е. относится к релейной 5ветви пненмоавтоматики.Пневматический логический элементпредназначен для выполнения преждевсего операции инвертирования (отрицания) одного входного сигнала по 10активной схеме включения (с двумяисточниками уровней выходного сигнала), а также для выполнения логическихопераций с днумя и тремя входнымнсигналами соответственно по полуактив ной (с одним источником уровня выходного сигнала) и пассивной (без источников уровней выходного сигнала) схемам включения,. В этом смысле пневматический логический элемент инверс Оного действия.Известны элементы, которые имеют.два камерных разделителя (две мембраны) и два внутренних пропускныхканала (два сопла) (11, 25,Они универсальны и том смысле,что каждый из них янляется логическимэлементом инверсного и прямого действия, Известны пневматические элементы систем Оге 1 оЬа, ГЧР, Яащзоща 11 с, 30 ФРГ и пневмореле для сложных условийэксплуатации, СССР,Наиболее близким техническим решением к изобретению является мембранный логический элемент системы Рге 1 оЬа, ГДР (2)Этот элемент имеет сопла, напранленные в противоположные стороны, имембраны, жестко соединенные штокомв единый блок, обе мембраны которогсявляются заслонками, так. как расположены со стороны сопел. Такое рас"положение сопл и мембран сопровождается симметричностью схемы относительновыхода, Симметрия схемы плохо сказывается на релейности статическойхарактеристики элемента.,Статическая характеристйка элемента Рге 1 оЬа содержит аналоговыеучастки, и при изменениях состояниявыходного сигнала н зависимости отформы входных сигналов на этих участках элемент работает как аналоговоеустройство, в результате чего н немимеют место паразитные расходы возцуха и снижается быстродействие.Причиной возникновения этих аналоговых участков у элемента Рге 1 оЬаявляется внутренняя отрицательнаяобратная связь, возникающая в моментпереключения элемента в результатепринятой схемы, Эффект этот усиливается у других известных элементовпри наличии пружины, обеспечивающей.устойчивое состояние элемента.Улучшают статическую характеристику у известных элементов, в томчисле и у элемента Оге 1 оЬа, разнымсоотношением размеров каналов сопл,что усложняет конструкцию элемента.Цель изобретения - увеличение.быстродействия элемента.Для этого вторая мембрана размещена между соплами, которые направлены наВстречу друг другу, на жестких.центрах мембран установлены толкатели, направленные навстречу другдругу, причем эффективная площадьмембраны меньше суммарной площадиканалов сопл,Предлагаемый пневматический логический элемент за счет асимметричности схемы имеет положительную обратнуюсвязь, которая повышает его быстродействие,за счет улучшения статической характеристики элемента и упрощения его конструкции, так как элементсодержит сопла с каналами одинаковогоразмера.На фиг,1 представлен предлагаемыйлогический элемент; на фиг.2,3,4 -основные схемы его включения,Предлагаемый элемент, выполненныйв едином корпусе 1, содержит мембраны 2 и 3, снабженные толкателями4, с помощью которых передается пооси усилие сжатия. Мембраны 2 и 3имеют одинаковые эффективные площади(Г=Гз ), Образующийся таким образоммембранный блок делит элемент на тричасти. Первая часть, имеющая входнойканал 5, является управляющей камерой б, Вторая и третья части разделены перегородками 7 с соплами 8 и 9.еще иа две части каждая. При этомсопла 8 и 9 направлены навстречудруг другу и имеют общую заслонку 10,совмещенную с мембраной 3, Сопла 8и 9 имеют одинаковые каналы (Г 8=Г 9) .Камеры 11-14, соединенные соответственно с коммутационными каналами 1518, используются различно,При операции инвертирования, т.е.отрицания (2=Х 1) входного сигнала Х 4,.поступающего с помощью канала 5 в управляющую камеру 6, камеры 12 и 14обьединяются с помощью соединенияканалов 16 и 18 общим выходом Е, а вкамеру 11 с помощью канала 15 подается константа 1, образующая верхний уровень выходного сигнала 2,и в камеру 13 с помощью канала 17 константаО, образующая нижнийуровнь выходного сигнала Е (фиг,2).При реализации логической операции Е:=Хм ХХ камеры 12 и 14 обьединяются с помощью соедине 1 ия каналов16 и 18 общим выходом Е, а в камеры6 11, 13 с помощью каналов 5, 15, 17подаются соответственно входные сигналы Х,Х, Х (Фиг 3),При выполнении операции инвертирования управляющего сигнала Х(Фиг,2)толкатели 4 мембранного блока, не5соприкасающиегя в первоначальном положении, при котором выходной сигналЕ соответствовал условно единице, приходят в соприкосновение, и мембранный блок перемещается в другое крайнее положение, при котором выходной10 сигнал 2 соответствует условно нулю.Значение управляющего сигнала Х 1,нарастая, достигает значения,. равногО давлению верхнего уровня, умноженного на разность площадей Р -Рй15 а возвращается в исходное положениепри убывании управляющего сигнала Х, до значения, равного произведениюдавления верхнего уровня ча Г 8, Изтакого расположения точек срабатываЩ ния элемента вытекает, что размерывэффективных площадей выбраны из соот -ношения: Р)Р и Р ( +РЯПредлагаемое соотношение площадейобеспечивает начальное состояние25 и правильное функционирование злемен -та не только при выполнении операцииотрицания, но и других.При достаточно больших размерахканалов сопл, коммутационных каналови расстояний между заслонкой и сопламн элемент может использоваться какусилитель мощности с одновременныминвертированием сигнала. 40 50 55 60 65 Два предлагаеых элемента, выполненных в едином корпусе и не имевших жесткой разделительчой стенки(Фиг.4), позволяют одновременчо реализовать операции отрицания Е =Х н.Яповторения Е =Хвходчого сигнала Х .При этом камеры 12 и 14 у обоихэлементов обьединяются с помощьясоединения каналов 1 б и )8 у обоихэлементов соответственно общими выходами 2( и 2, а в камеры 11 у обоих элементов с помощью каналов 15 подаются константыО,образующиенижние уровни выходных сигналов Еи Е, а.в камеры 13 у обоих элемен -тов с помощью качалов 17 подаютсяконстанты1,образующие верхниеуровни выходных сигналов 2 и ЕВходной сигнал Х поступает черезканал 5 в управляющую камеру б толькоодного элемента - реализующего выходной сигнал Е =Х , а камера 14этого элемента совмещается с управляющей камерой б элемента реализующего выходной сигнал 2 Х . Такаякамера не нуждается еще в одном канале 5, Соотноение площадей Г Р иГ (Г+ Р 9 обеспечивает правильноей 8функционирование каждого элемента,реализующего операцию инвертировачия,Аналогично в едином кори;се предлагаемый элемент может стыкозаь в без толкателя и с другими певкаи гкииузлами,732592 Формула изобретения ЦНИИПИ Заказ 1 б 97/27 Тираж 798 Подписное Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 илиад ПП Таким образом, повышенное быстродействие предлагаемого элемента расширяет область его применения, Возможности элемента еще больше расширяются, так как он допускает увели - ченное число управляющих камер, разделенньх мембранами, от которых воздействия передаются с помощью толкателей, входящих в контакт с мембраной каждой другой нижестоящей управляющей камеры, Это дает возможность реализовать многовходовую логическую операцию штрих ШефФера, Е=Х 4 У Хч К ., Кроме того, предлагаемый элемент допускает сопряжение управляющей камеры через толкатель и с более сложными узлами,Пневматический логический элемент, содержащий установленные в корпусе две мембраны с жесткими центрам, эффективные площади которых равны6 и 1 4 между собой, два сопла с одинаковойплощадью каналов, выполненные в перегородках, расположенных во внутренней полости корпуса, между торцомкоторого и,одной перегородкой размещена первая мембрана причем пло/щадь канала сопла меньше эффективнойплощади мембраны, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия элемента, вторая мембрана ра:мешена между соплами,которые направлены навстречу другдругу, на жестких центрах мембранустановлены толкатели, направленныенавстречу друг другу, причем эффективная площадь мембраны меньше суммарной площади каналов сопл. Ис очники информации,принятые во внимание при экспер;гизе1. Топфер Г. и др, Система пневматических элементов релейной техники,М Энергия, 1972, с,28, рис.22