CS204544B1

CS204544B1 - Device of amplifying output of discontinuous pneumatic signals

Info

Publication number: CS204544B1
Application number: CS111679A
Authority: CS
Inventors: Ondrej Brychta; Jozef Tlucko; Viktor Magdolen; Gustav Rumanek
Original assignee: Ondrej Brychta; Jozef Tlucko; Viktor Magdolen; Gustav Rumanek
Priority date: 1979-02-20
Filing date: 1979-02-20
Publication date: 1981-04-30

Description

Vynález rieši zariadenie na výkonové zosilnenie nespojitého pneumatického signálu využívajúce známe zapojenie trojmembránového prvku pre přenos pneumatického signálu.The invention provides a device for power amplification of a discontinuous pneumatic signal utilizing the known connection of a three-membrane pneumatic signal transmission element.

Doteraz známe zariadenia používané na výkonové zosilnenie nespojitého .pneumatického signálu pozostávajú obyčajne z membránového zosilovaša sily, ktorý ovládá manžetou těsněný trn, ktorý je ne svojom druhom volnom konci opatřený obojstranně teeniacou kuželkou alebo diskom. Trn podía signálu přivedeného na vstup membránového zosilovaša presunie tesniacu kuželku alebo disk do polohy, kedy spojí výstup zariadenia so zdrojom tlaku a súčasne odpojí výstup zariadenia od atmosféry. Po zániku signálu odpojí výstup zariadenia od zdroja tlaku a spojí ho a atmosférou.The prior art devices used for power amplification of a discontinuous pneumatic signal usually consist of a membrane force amplifier which actuates the cuff-sealed mandrel, which is provided with a double-sided teen plug or disc on its other free end. The mandrel, according to the signal applied to the diaphragm amplifier input, moves the sealing plug or disc to a position where it connects the device output to the pressure source and at the same time disconnects the device output from the atmosphere. After the signal disappears, it disconnects the device output from the pressure source and connects it to the atmosphere.

Miesto trna β teeniacou kuželkou alebo diskom je používané šúpátko těsněné sústavou manžiet, ktoré sa pohybuje v telese, v ktorom sú vhodné usporiadané otvory, ktoré podía polohy šúpatka spojujú výstup zariadenia so zdrojom tlaku alebo s atmosférou.Instead of a thrust β by a teenage plug or disc, a slide is sealed by a set of cuffs that moves in a body in which apertures are provided which, depending on the slide position, connect the outlet of the device to a pressure source or atmosphere.

Uvedené zariadenie, a im podobné majú niekolko nevýhod. Životnost sústavy trn, alebo šúpátko a tesniace manžety, vyžaduje mazanie tlakového vzduchu aerosolovým zariadením.Said apparatus and the like have several disadvantages. The service life of the mandrel assembly, or spool and sealing sleeves, requires the lubrication of compressed air by an aerosol device.

Pri použití zariadenia nepr. v zdravotnej technike, kedy zdrojom tlaku mdže byť napr. tlakový kyslík, nie je možné plyn nesúci energiu mazať žiadnym sposobom a v sústave trn, alebo šúpátko a manžeta nastávs suché trenie, ktoré ovplyvňuje správnu činnosť zariadeniaWhen using the device in medical technology, where the source of pressure can be e.g. pressurized oxygen, it is not possible to lubricate the energy-carrying gas in any way and in the system of thorns, or the slide and the sleeve are subjected to dry friction, which affects the correct operation of the device

204 544204 544

204 S44 a znižuje jeho životnost.204 S44 and reduces its service life.

Ďalšou nevýhodou popísaných zariadení je u systému membránový zosilovač a trn, nevýrazný dynamický přechod výstupu zariadenia z nevybudenáho stavu do vybudeného a naopak, Čo sa prejavuje časovým oneskorením funkcie zariadenia. Pri systémoch membránový zosilovač a šúpátko je dynamická Činnost systému ešte nevýraznejšia ako pri systéme s trnom.Another disadvantage of the described devices in the system is the membrane amplifier and the mandrel, the lack of dynamic transition of the device output from the unset state to the armed state and vice versa, which is manifested by the time delay of the device function. In diaphragm amplifier and slider systems, the dynamic operation of the system is even more noticeable than in a thorn system.

Ďalšou nevýhodou uvedených zariadení je časová nesúmernosť plnenie a. vyprázdňovania záťaže. U zariadení s trnom alebo šúpátkom sú turbolentné prierezy plnenia a vyprázdňovania z konštrukčných dovodov rovnakej velkosti, lebo u systému s trnom je ebýžajne prierez spojujúci zátaž s atmosférou menší ako prierez spojujúci záťsž so zdrojom přetlaku.A further disadvantage of said devices is the temporal asymmetry of filling a. load emptying. In thorn or spool devices, the turbulent cross-sections of filling and emptying from structural conductors are of the same size, because in thorn system the cross-section connecting the load to the atmosphere is usually smaller than the cross-section connecting the load to the positive pressure source.

Z uvedených dovodov je časová konstanta plnenia kratšia, ako časová konštanta- vyprázdňovania. U dynamicky pracujúcich zariadení s relativné vysokou frekvenciou a týĚonom, relativné dlhšia doba vyprázdňovania záťaže obmedzuje využitelnost zariadenia.For these reasons, the filling time constant is shorter than the emptying time constant. For dynamically operating devices with a relatively high frequency and a week, a relatively longer load emptying time limits the usability of the device.

Vyššie uvedené nevýhody odstraňuje zariadenie na výkonové zosilnenie nespojitého pneumatického signálu využívajúce známe zapojenie trojmembránového prvku pre přenos pneumatického signálu podlá vynálezu, ktorého podstatou je, že v trojmembránovom prvku prvá membrána, ktorá nepriedyšne odděluje vstupnú komoru s napájecím eedlom od signálnej komory má relativné najmenšiu účinnú plochu, zatial čo druhá membrána nepriedyšne oddelujúca signálnu komoru od komory konštantného přetlaku má relativné najvftčšiu účinnú plochu a tretia membrána nepriedyšne oddelujúca komoru konštantného přetlaku od výfukovej· komory s výfukovým sedlom má účinnú plochu vSčšiu ako prvá membrána a inenšiu ako druhá membrána, pričom komora konštantného přetlaku je připojená potrubím konštantného přetlaku na zdroj konštantného přetlaku, zetial čo signálna komora je připojená potrubím vedenia signálu na zdroj signálu a napájacie sedlo má menší priemer ako výfukové sedlo. Tiež je výhodné, aby sa potrubie konaštantného přetlaku rozvětvovalo a svojou druhou vetvou bolo připojené na zdroj signálu.The above-mentioned disadvantages are eliminated by a device for power amplification of discontinuous pneumatic signal using known connection of three-diaphragm element for transmission of pneumatic signal according to the invention, which consists in that in three-diaphragm element the first diaphragm whereas the second membrane not extensively separating the signal chamber from the constant pressure chamber has a relatively smallest effective area, and the third membrane not extensively separating the constant pressure chamber from the exhaust chamber with the exhaust seat has an effective area greater than the first membrane and less than the second membrane, is connected through a constant pressure line to a constant pressure source, while the signal chamber is connected through a signal line to the signal source and supplies the target seat has a smaller diameter than the exhaust seat. It is also preferred that the constant pressure line be branched and connected to a signal source by its second branch.

Využitím známého zapojenia trojmembránového prvku pre přenos pneumatického signálu, ktorého pohyblivá část obsahuje dve membrány o rovnako velkej účinnej ploché a jednu membránu s relativné váčšou účinnou plochou, je podlá uvedeného popisu vynálezu realizované zariadenie pre výkonové zosilnenie nespojitého pneumatického signálu s odpovedajúcim tlakovým zosilnením, ktoré odstraňuje vyššie popísané nevýhody atávajúcieh známých zariadení pre zosilnenie nespojitého pneumatického signálu.By employing the known connection of a three-diaphragm pneumatic signal transmission element, the movable portion of which comprises two membranes of equally large effective flat and one diaphragm with a relatively greater effective surface, the present invention provides an apparatus for power amplification of discontinuous pneumatic signal with corresponding pressure amplification. the above-described disadvantages of known prior art devices for amplifying a discontinuous pneumatic signal.

Příklad zariadenia podlá vynálezu je znázorněný na pripojenom výkrese.An example of a device according to the invention is shown in the attached drawing.

Zariadenie je připojené na výkonový zdroj přetlaku 16 a potrubím konštantného přetlaku 10 na zdroj konštantného přetlaku 11, pričom hodnota konštantného přetlaku jenala.dená na zdroji konštantného přetlaku 11 regulačným zariadením 14 a potrubím vedenia signálu 12 na zdroj signálu 13 a výkonovým potrubím 18 na zátaž 17. Pevne spojená sústava membrán v trojmembránovom prvku je konštantným pretlakom v komoře konštantného přetlaku 7 přitlačená na napájacie sedlo χ silou, danou rozdielom účinných plčch druhej membrány 2 a tretej membrány 3,, zmenšenou o silu posobiacu na sústavu od přetlakuThe device is connected to a positive pressure power source 16 and a constant positive pressure line 10 to a constant positive pressure source 11, wherein the constant positive pressure value is denoted at a constant positive pressure source 11 by a control device 14 and a signal line 12 to a signal source 13 and a power line 18 to a load 17. The rigidly coupled diaphragm assembly in the three-diaphragm member is pressurized by the constant overpressure in the constant overpressure chamber 7 to the feed seat χ by the force given by the difference in effective area of the second diaphragm 2 and third diaphragm 3, reduced by the force

204 544 z výkonového zdroja přetlaku 16, posobiacou na plochu tvorenú napájecím sedlom 5 a záťaž je odpojená od výkonového zdroja přetlaku 16 a prostredníctvom výfukového sedla 2» připojená na okolitú atmosféru. V okamihu, keď zo zdroja 13 signálu je přivedený potrubím vedenie signálu 12 do signálnej komory trojmembránového prvku 6 přetlak takej úrovně, že sila, úměrná rozdielu účinných ploch prvej membrány 2 rozdelujúcej vstupnú komoru 4 s napájecím sedlom 2 ^od signálnej komory 6 a druhej membrány 2, sa přiblíží sile danej konštantným pretlakom v komoře konštantného přetlaku 7, sústava membrán je silou, danou pretlakom v napájacom sedle 2 urychlená smerom k výfukovému sedlu 9· ^s otváraním napájacieho sedla 2» ^za súéaeného uzatvárania výfukového sedla 9 vo výkonovom potrubí 18, vzrastá přetlak z výkonového zdroja 16 přetlaku, ktorý sa prenáša na prvú membránu 1, čím výsledná sila na sústavu membrán rastie, i keď se přetlak v signálnej komoře 6 nezváčšuje a sústava membrán je smerom k výfukovému sedlu 9 zrychlovaná rastúcim zrychlením,čím sa dosiahne reléového přechodu výkonového přetlaku z atmosferického stavu do výkonového přetlaku v záťaži 17.204 544 from an overpressure power source 16 operating on the surface formed by the power seat 5 and the load is disconnected from the overpressure power source 16 and connected to the ambient atmosphere via the exhaust seat 2 '. At the moment when an overpressure of a level such that a force proportional to the difference of the effective areas of the first diaphragm 2 dividing the inlet chamber 4 with the power seat 2 ^{from the} signal chamber 6 and the second diaphragm 2 , the diaphragm assembly is the force given by the overpressure in the feed seat 2 accelerated toward the exhaust seat 9 · ^{with the} opening of the feed seat 2 » ^while simultaneously closing the exhaust seat 9 in the power line 18, the overpressure increases from an overpressure power source 16 which is transmitted to the first diaphragm 1, whereby the resulting force on the diaphragm assembly increases, even if the overpressure in the signal chamber 6 is not increased and the diaphragm assembly is accelerated towards the exhaust seat 9 by increasing acceleration thereby achieving overpressure from atmospheric State to the power load pressure in 17th

•Pri poklese hladiny přetlaku v zdroji signálu 13 na úroveň menšiu ako bola potřebná na vybudenie výkonového přetlaku vo výkonovom potrubí 18 a na takú úroveň, keď sila potřebná k tesneniu výfukového sedla 9 neutesní výkonový přetlak v záťaži 17, prenikne tento přetlak do výfukovej komory 8, kde při určitej velkosti výfukového otvoru 19 vybudí přetlak, ktorý začne pSsobiť na účinnú plochu tretej membrány 3 a vzniknutá sila začne urýchlovať sústavu membrán smerom na napájacie sedlo 2· ^v čase pri postupnom uzatváraní napájacieho sedla 2 ^a súčasnom otváraní výfukového sedla 2 ^sa snižuje sila, daná výkonovým pretlakom a účinnou plochou prvej membrány 1 a súčasne zvyšuje sila, daná pretlakom zo záťaže posobiacim na účinnú plochu tretej membrány 3 a sila zrýchlujúea sústavu membrán smerom na napájacie sedlo 2 ^aa zvyšuje bez znižovania signálneho přetlaku v signálnej komoře 6. Týmto spdsobom sa dosiahne reléového přechodu v záťaži z úrovně výkonového přetlaku na úroveň tlaku okolitej atmosféry.When the overpressure level in the signal source 13 drops to a level less than that required to build up the overpressure in the power line 18, and to a level where the force required to seal the exhaust seat 9 does not withstand the overpressure in the load 17, wherein the specific size of the exhaust port 19 drives a pressure which will pSsobiť the active area of the third diaphragm 3, and the resulting force will of accelerating the set of the membranes in the direction of the power seat 2 · ^at the time of the gradual closing of the power seat 2 ^{and a} simultaneous opening of the exhaust seat ^{2, the} reduced power given by the power overpressure and the effective surface of the first membrane 1 and at the same time increases the force given by the overpressure from the load acting on the effective surface of the third membrane 3 and the force accelerating the diaphragm assembly towards the power seat 2a ^and increases without reducing the signal overpressure Achieve e the relay transition in the load from the power overpressure level to the ambient pressure level.

Pre niektoré aplikácie zariadenia j® výhodné, aby přetlakový signál zo zdroja signálu 13 bol v danom pomere k přetlaku zo zdroja konštantného přetlaku 11. Za týmto účelom je zdroj konštantného přetlaku 11 laditeTný regulačným zariadením 14 a konštantným pretlakom je napájené nielen zariadenie, ale i zdroj signálu 13 tak, že potrubie konštantného přetlaku 10 sa rozvětvuje druhou vetvou konštantného přetlaku 15 do zdroja signálu 13.For some applications of the device, it is preferable that the overpressure signal from the signal source 13 is proportional to the overpressure from the constant pressure source 11. For this purpose, the constant pressure source 11 is tunable by the control device 14 and not only the device but the signal 13 so that the constant pressure line 10 branches through the second constant pressure line 15 to the signal source 13.

Zariadenie podl'a vynálezu je možné využiť tam, kde ide o výkonové zosilnenie nespojitého pneumatického signálu s relativné vysokým tiskovým zosilnením, hlavně v zariadeniach, ktoré sú napájané kyslíkom, t.j. v zdravotníckej technike, alebo chemickom priemysle a tiež tam, kde ide o rýchly přenos relstívne vysokého výkonu daného vysokým prietokom.The device according to the invention can be used where there is a power amplification of a discontinuous pneumatic signal with a relatively high printing amplification, especially in oxygen-powered devices, i. in the medical technology or chemical industry, and also where there is a rapid transmission of a reliably high power due to high flow.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

An apparatus for power amplification of a discontinuous pneumatic signal, employing a known connection of a three-diaphragm pneumatic signal transmission element, characterized in that in the three-diaphragm element a first diaphragm (1) extends upstream from the signaling chamber (4). (6) has a relatively smallest effective area, while the second diaphragm (2) non-extensively separates the signal chamber (6) from the constant pressure chamber (7) has a relatively largest effective area and a third diaphragm (3) non-extensively separates the constant pressure chamber (7) from the exhaust chamber (8) and the exhaust seat (9) has an effective area larger than the first membrane (1) and less than the second membrane (2), the constant pressure chamber (7) being connected to the constant pressure source by a constant pressure line (10). (11), while the signaling chamber (6) is connected via a conduit. signal (12) per. the signal source (13) and the power seat (5) have a smaller diameter than the exhaust seat (9).

Device according to claim 1, characterized in that the constant pressure line (10) branches and is connected to the signal source (13) by a second constant pressure line (15).