CS219271B2 - Pneumatic control unit for dirsct control of the main valve - Google Patents

Description

Vynález se týká řídicí jednotky, zejména k ovládání vysokotlakých přepojovacích ventilů v systémech s atmosférickým tlakem a s pomocí atmosférického· tlaku.

Při průmyslovém využití pneumatiky v dřívější době neexistovalo u poměrně jednoduchých řešení, která se v té době vyskytovala, potřebné rozdělení tlakové hladiny vzduchu, přiváděného k řídicím a činným prvkům přepojovacích ventilů. Řízení těchto' přepojovacích ventilů se tedy běžně provádělo sí tlakem o výši příslušející i činným prvkům, a takto se to i všeobecně provádí ještě dnes.

Technický pokrok přinesl s sebou také značné rozšíření automatizace do oblasti pneumatiky. Nanejvýš složité postupy a vysoce automatizovaná zařízení jsou řízena, popř. ovládána tlakovým vzduchem. Řízení těchto systémů je řešeno za pomoci pneumatických vysokotlakých nebo nízkotlakých prvků nebo elektropneumatickou cestou.

U systémů, které sestávají z logických vysokotlakých prvků však vyvstává nevýhoda spočívající v tom že potřebná zastavěná plocha je značně veliká, prvky jsou díky značné složitosti velice drahé a uspořádání čidel — v důsledku jejich velkých rozměrů — podél pohybujících se prvků je značně obtížné.

První zkušenosti s použitím nízkotlakých prvků (fluidických prvků) v pneumatických systémech ukázaly, že jejich všeobecné zavedení dnes není aktuální, neboť tyto systémy se zřetelem na rozšíření tlakového vzduchu kladou maximální požadavky. Mimoto může být přechod z tlakové úrovně fluidických prvků na řídicí úroveň tlaku činných prvků (pracovních válců) přepojovacích ventilů uskutečněn pouze se značnými náklady.

Značná nevýhoda elektropneumatických systémů spočívá v tom, že jejich oblast použití je omezena, neboť nemohou být použity na pracovištích s nebezpečím výbuchu a všude tam, kde by elektrický proud mohl škodlivě působit na okolí nebo na pracovníky. Proto vyžaduje jejich instalace, obsluha i údržba všestranně zdatné odborníky, jakož i zvýšenou a všestrannou péči o zajištění náhradních dílů.

V minulých letech byly vyvinuty a používány pneumatické logické systémy pracující s atmosférickým tlakem (přibližně 140 kPa), ú nichž byly podstatné nevýhody shora uvedených systémů odstraněny. Je to například tzv. DRELOBA — systém, vyvinutý v NDR a pracující na principu blokové syntézy.

Tyto systémy vyhovují při svém používání hospodářským požadavkům, jejich zastavěná plocha je přijatelně malá a odpovídají i požadavkům vzneseným se zřetelem k rychlosti zpracování signálu, avšak k jejich spojení s vysokotlakým prvkem (600 až 1000 kPa) pneumatického systému jsou potřebné přídavné zesilovací ventily a tyto zesilovací ventily jsou právě drahé a vykazují velkou zastavěnou plochu.

U pneumatických vysokotlakých systémů musí být kontrolovány krajní polohy celků, pohybujících se prostřednictvím činných prvků. Tento úkol se řeší pomocí mechanicky řízených 3/2 — přepojovacích ventilů (3 cesty — 2 polohy). Vysoká cena těchto· ventilů značně prodražuje takto konstruované systémy, a v důsledku značných rozměrů ventilů je jejich umístění podél pohybujících se prvků často značně obtížné. Jako polohová čidla jsou proto stále častěj’i používány trysky s volným paprskem, které vykazují malou zastavěnou plochu a jejichž montáž je velice jednoduchá. Toto poslední zařízení však vykazuje také některé nevýhody:

Je-li k trysce s volným paprskem přiváděn přes klapku napájecí vzduch pod vysokým tlakem, je v důsledku volného vytékání vzduchu a jehoi vysokého tlaku spotřeba vzduchu velmi značná.

Je-li tryska s volným paprskem uvedena do činnosti, musí být hladina tlaku v potrubí zvýšena na takovou úroveň, při níž vzduch může ovládat vzduchem řízený vysokotlaký přepojovací ventil. Tato· okolnost má za následek nežádoucí prodloužení spínací doby. Vzhledem k tomu, má-li být dosaženo přijatelné spínací rychlosti, je zde rovněž nutné použití přídavných zesilovacích ventilů.

Cílem vynálezu je odstranění podstatných nevýhod shora uvedených zařízení a vytvoření takového řešení, které by umožňovalo jednoduchý a spolehlivý přechod z tlakové hladiny· atmosférického tlaku na úroveň tlaku · vysokotlakých systémů, jakož i řízení vysokotlakých přepojovacích ventilů pomocí atmosférického tlaku.

Stanoveného cíle dosahuje pneumatická řídicí jednotka k přímému řízení hlavního vysokotlakého ventilu při navzájem rozdílných napájecích a řídicích tlacích, zejména k řízení vysokotlakých několikacestných ventilů pomocí signálů o normálním tlaku, podle vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že v přípojném bloku připojeném k řízenému hlavnímu ventilu je uspořádán šoupátkový ventil spojený kanálem se zdrojem napájecího· vzduchu, např. zdrojem o vysokém tlaku, sestávající z nejméně jednoho . šoupátka a jedné tlačné pružiny přitlačované na sedlo tohoto šoupátka, stejně jako alespoň jeden membránový regulační orgán, jehož membrána je na jedné straně spojena s ovládací komorou pro · příjem řídicích signálů, např. řídicích signálů o normálním tlaku, a na druhé straně nese píst opatřený odvzdušňovacím vedením, přičemž jeden konec odvzdušňovacího vedení je vytvořen na volné čelní ploše pístu rovnoběžné s plochou šoupátka ležící na sedle a druhý konec· je vytvořen v ploše pláště pístu, přičemž tento konec odvzdušňovacího vedení je v základní poloze přes otvor přípojného bloku propojen s okolím a prostor ležící mezi pístem a šupátkem je nyní kanálem propojen s řídicí komorou hlavního- ventilu.

Předností řídicí jednotky podle vynálezu je to, že tvoří s hlavním přepojovacím ventilem kompaktní celistvou jednotku, aniž by podstatně zvětšovala jeho rozměry, v důsledku minimálních rozměrů a jednoduché montáže jsou výrobní náklady podstatně nižší, než je tomu u ostatních zařízení sloužících k vyřešení téhož problému a v důsledku kompaktního provedení a nepatrných posuvů pohybujících se prvků jsou vstupní i výstupní spínací doby téměř stejné jako spínací doby u elektrických řídicích prvků. Množství vzduchu potřebné ke zpracování signálů a k ovládání je pak podstatně menší než u vysokotlakých řídicích systémů.

Vynález je blíže objasněn s pomocí výkresů, na nichž jsou znázorněny dva příklady provedení zařízení podle vynálezu, kde značí obr. 1 řídicí jednotku pro bistabilní pochody u pěticestného přepojovacího ventilu a obr. 2 řídicí jednotku pro monostabilní pochody u pěticestného přepojovacího ventilu.

Jak je z obrázků zřejmé, jsou si obě formy provedení konstrukčně zcela podobné, pouze s tím rozdílem, že řídicí jednotka pro bistabilní pochody je vytvořena jako dvoustranná a pro monostabilní pochody jako- jednostranná.

Vlastní řídicí jednotka 2 podle vynálezu, naznačená na výkrese čerchovanou čárou, je spojena se známým hlavním ventilem 1, který v tomto případě představuje pěticestný dvoupolohový přepojovací ventil a je rovněž znázorněn čerchovanou čárou.

Uspořádání řídicí jednotky 2 podle vynálezu bude vysvětleno pomocí obr. 2, neboť řídicí jedno-tka 2 podle obr. 1 má prakticky stejnou konstrukci, je jenom dvoustranná, se symetrickým uspořádáním. Řídicí jednotka 2 odpovídá v podstatě jednomu, popřípadě dvěma takovým vzduchem řízeným 3/2 přepojovacím ventilům, do nichž je přiváděn napájecí vzduch pod vysokým tlakem a ovládací vzduch pod atmosférickým tlakem.

Na známém hlavním ventilu 1 je upevněn přípojný blok 3, který vlastně tvoří těleso řídicí jednotky 2 podle vynálezu. Ve vnitřním prostoru přípojného bloku 3 je vytvořeno sedlo 7, na něž dosedá šoupátko 6 zatěžované tlačnou pružinou 5, přičemž šoupátko 6 tvoří se sedlem 7 posuvný ventil, uzavírající cestu napájecímu vzduchu o vysokém tlaku. Část vnitřního prostoru, v němž se nachází tlačná pružina 5, je prostřednictvím kanálu 4 bezprostředně spojena s vnitřním prostorem hlavního ventilu 1 a tím současně se zdrojem napájecího vzduchu o vysokém tlaku. Druhá část vnitřního prostoru přípojného bloku 3 je prostřednictvím spojovacího kanálu 8 přímo spojena s řídicí komorou 9 hlavního· ventilu 1. V té to druhé čá-sti vnitřního prostoru přípojného bloku 3 je uspořádána membrána 14, na jejíž vnitřní straně je upevněn píst 10, který působí spolu s šoupátkem 6 posuvného ventilu. Píst 10 je opatřen průchozím odvzdušňovacím vrtáním, které spojuje vnitřní prostor přípojného bloku 3, popřípadě řídicí komory 9, prostřednictvím otvoru 11, vytvořeného v přípojném bloku 3 -s atmosférou. Na druhé straně membrány 14 se nachází ovládací komora 13 řídicí jednotky 2, do níž může být přiváděn ovládací signál atmosférického tlaku druhým otvorem 12.

Při bistabilním pracovním- pochodu je hlavní ventil 1 opatřen na obou koncích ventilového tělesa jednou řídicí komorou 9, a při monostabil-ním pracovním pochodu je jedna řídicí komora 9 nahrazena pružinou 15.

Řídicí jednotka podle vynálezu pracuje následujícím způsobem:

Ve výchozí poloze je šoupátko 6 pod tlakem napájecího· vzduchu, který do řídicí jednotky proudí kanálem 4, a tlačnou pružinou 5 drženou na sedle 7, takže do řídicí komory 9 hlavního ventilu 1 se přes spojovací kanál 8 nedostane žádný vzduch o- vysokém tlaku. V této poloze je řídicí komora 9 hlavního ventilu 1 přes spojovací kanál 8, průchozí odvzdušňovací vrtání pístu 10, jakož i otvor 11 spojena s atmosférou.

Když je do· ovládací komory 13 řídicí jednotky 2 dodán druhým otvorem 12 ovládací signál o atmosférickém tlaku, posune membrána 14 píst 10, který při dolehnutí na šoupátko 6 uzavře cestu vedoucí z ovládací komory 13 do atmosféry. Při dalším posuvu pístu 10 je šoupátko 6 proti síle tlačné pružiny 5 oddalováno od sedla 7, čímž může napájecí vzduch o vysokém tlaku proudit do části řídicí jednotky 2, která byla dosud uzavřena, a dále postupovat přes spojovací kanál 8 do řídicí komory 9, kde hlavní ventil působí proti síle pružiny 15, popřípadě proti tlaku druhé řídicí komory

9.

Přestane-li působit řídicí signál o atmosférickém tlaku, vrátí se píst 10 v důsledku tlačné síly, která na něj působí, do své výchozí polohy. Následkem toho uzavře šoupátko 6 opět cestu napájecímu vzduchu a vzduch postupuje z řídicí komory 9 hlavního ventilu 1 přes spojovací kanál 8 a otvor 11 opět do atmosféry.

Při dalším posuvu pístu 10 je šoupátko 6 proti síle tlačné pružiny 5 oddalováno od sedla 7, čímž může napájecí vzduch o vysokém tlaku proudit do části řídicí jednotky 2, která byla dosud uzavřena, a dále postupovat přes kanál 8 do řídicí komory 9, kde hlavní ventil působí proti síle pružiny 15, popřípadě proti tlaku druhé řídicí komory 9.

Přestane-li působit řídicí signál o atmosférickém tlaku, vrátí se píst 10 v důsledku tlačné síly, která na něj působí, do své výchozí ' polohy. Následkem toho^: uzavře šou-

Claims (1)

1. Pneumatická řídicí jednotka k přímému řízení hlavního ventilu při vzájemně odchylných napájecích a řídicích tlacích, zejména k řízení vysokotlakých několikacestných ventilů pomocí signálů o normálním tlaku, vyznačující se tím, že v přípojném bloku (3) připojeném k řízenému hlavnímu ventilu (1) je uspořádán šoupátkový ventil spojený kanálem (4) se zdrojem napájecího vzduchu, např. zdrojem napájecího vzduchu o vysokém tlaku — sestávající z nejméně jednoho šoupátka (6) a jedné tlačné pružiny (5) přitlačované na sedlo (7) tohoto šoupátka (6) — stejně jako nejméně jeden membránový regulační orgán, jehož membrána (14) je na jedné straně spojena pátko 6 opět cestu napájecímu vzduchu a vzduch postupuje z řídicí komory 9 hlavního ventilu 1 přes· kanál 8 a otvor 11 opět do atmosféry.

   VYNÁLEZU s ovládací komorou (13) pro příjem řídicích signálů, např. řídicích signálů o normálním tlaku, a na druhé straně nese píst (10) opatřený odvzdušňovacím vedením, přičemž jeden konec odvzdusňovacího vedení je vytvořen na volné čelní ploše pístu (10) rovnoběžné s plochou šoupátka ležící na sedle (7) a druhý konec je vytvořen v ploše pláště pístu [10), přičemž tento konec odvzdušňovacího vedení je v základní poloze přes otvor (11) přípojného bloku (3) propojen s okolím a prostor ležící mezi pístem (10) a šoupátkem (6) je nyní kanálem (8) propojen s řídicí komorou (9) hlavního ventilu (1).