CS219271B2

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

Info

Publication number: CS219271B2
Application number: CS204780A
Authority: CS
Inventors: Imre Molnar; Jeno Pal; Karoly Radi
Original assignee: Finoszerelvenygyar
Priority date: 1979-03-26
Filing date: 1980-03-24
Publication date: 1983-03-25
Also published as: PL121518B1; DD149953A5; HU182874B; YU83280A; PL223020A1

Description

Vynález se týká řídicí jednotky, zejména k ovládání vysokotlakých přepojovacích ventilů v systémech s atmosférickým tlakem a s pomocí atmosférického· tlaku.The invention relates to a control unit, in particular for controlling high-pressure transfer valves in atmospheric pressure and atmospheric pressure systems.

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.In the earlier industrial use of the tire, the relatively simple solutions present at that time did not have the necessary distribution of the pressure level of the air supplied to the control and actuating elements of the transfer valves. Thus, the control of these transfer valves has normally been carried out by a pressure of an amount corresponding to the active elements, and this is generally done today.

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.Technical advances have also brought a considerable expansion of automation into the tire industry. Extremely complicated procedures and highly automated equipment are controlled or controlled. operated by compressed air. Control of these systems is solved by means of pneumatic high or low pressure elements or by electro-pneumatic way.

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.However, in systems consisting of logical high-pressure elements, the disadvantage is that the required built-up area is very large, the elements are very expensive due to the considerable complexity and the arrangement of the sensors - due to their large dimensions - along the moving elements is very difficult.

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.Initial experience with the use of low-pressure elements (fluidic elements) in pneumatic systems has shown that their general implementation is not up to date as these systems place maximum demands on compressed air expansion. In addition, the transition from the pressure level of the fluidic elements to the pressure control level of the actuating elements (working cylinders) of the transfer valves can only be realized at considerable cost.

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.A considerable disadvantage of electro-pneumatic systems is that their field of application is limited, since they cannot be used in workplaces with a risk of explosion and wherever the electric current could be harmful to the environment or to workers. Therefore, their installation, operation and maintenance require versatile experts, as well as increased and comprehensive care for spare parts.

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.Pneumatic logic systems operating at atmospheric pressure (approximately 140 kPa) have been developed and used in recent years, where the significant disadvantages of the above systems have been eliminated. For example, the DRELOBA system developed in the GDR and working on the principle of block synthesis.

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.These systems meet the economic requirements of their use, their built-up area is acceptably small, and also meet the demands made with respect to signal processing speed, but they need additional booster valves and these booster valves to connect them to the high pressure element (600 to 1000 kPa) of the pneumatic system. the valves are expensive and have a large built-up area.

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:For pneumatic high-pressure systems, the extreme positions of the units moving through the active elements must be checked. This task is solved by means of mechanically controlled 3/2 - changeover valves (3 ways - 2 positions). The high cost of these valves greatly increases the cost of such systems and, due to the large dimensions of the valves, their location along the moving elements is often difficult. Free-jet nozzles, which have a small built-up area and are very easy to install, are therefore increasingly being used as position sensors. However, this latter device also has some disadvantages:

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.If supply air under high pressure is supplied to the free-jet nozzle through the flap, the air consumption is very high due to the free flow of air and its high pressure.

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.When the free-jet nozzle is actuated, the line pressure level must be raised to a level where air can control the air-operated high-pressure transfer valve. This circumstance results in an undesirable extension of the switching time. In order to achieve an acceptable switching speed, additional booster valves are also required.

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.It is an object of the present invention to overcome the significant disadvantages of the above devices and to provide a solution that allows a simple and reliable transition from the pressure level of atmospheric pressure to the pressure level of high pressure systems, as well as control of the high pressure transfer valves by atmospheric pressure.

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.The pneumatic control unit achieves the stated aim for direct control of the main high-pressure valve at different supply and control pressures, in particular for the control of the high-pressure multi-way valves by means of normal pressure signals according to the invention. a gate valve connected to the feed air source, e.g. a high pressure source, comprising at least one valve is provided by a channel. and at least one diaphragm control member, the diaphragm of which is connected on one side to a control chamber for receiving control signals, e.g., normal pressure control signals, and on the other side carries a piston provided with a vent line, one end of the vent line being formed on the free face of the piston parallel to the slide surface on the seat and the other end formed in the surface of the piston housing, this end of the vent line being in its basic position connected to the environment via the space between the piston and the slide is now connected via a duct to the main valve control chamber.

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.The advantage of the control unit according to the invention is that it forms a compact unit with the main transfer valve without substantially increasing its dimensions, due to its minimal dimensions and simple assembly, production costs are considerably lower than other devices used to solve the same problem and due to the compact design and the low displacements of the moving elements, the input and output switching times are almost the same as those of the electrical control elements. The amount of air required for signal processing and control is then considerably less than for high-pressure control systems.

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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated in more detail with reference to the drawings, in which: FIG. 1 illustrates a bistable march control unit for a five-way transfer valve and FIG. 2 a monostable march controller for a five-way transfer valve.

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.As can be seen from the figures, the two embodiments are structurally similar, except that the control unit for the bistable processes is designed as bilateral and for the monostable processes one-sided.

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.The actual control unit 2 according to the invention, indicated by the dashed line in the drawing, is connected to the known main valve 1, which in this case represents a five-way two-position changeover valve and is also represented by the dashed line.

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.The arrangement of the control unit 2 according to the invention will be explained by means of Fig. 2, since the control unit 2 according to Fig. 1 has practically the same construction, is only bilateral, with a symmetrical arrangement. The control unit 2 corresponds essentially to one or two such air-controlled 3/2 change-over valves to which the supply air at high pressure and the control air at atmospheric pressure are supplied.

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.Attached to the known main valve 1 is a connection block 3, which actually forms the body of the control unit 2 according to the invention. In the interior of the connecting block 3, a seat 7 is formed, against which the slide 6 is loaded by a compression spring 5, the slide 6 forming a sliding valve with the seat 7 closing the path of the high-pressure supply air. The part of the inner space in which the compression spring 5 is located is connected via a duct 4 directly to the inner space of the main valve 1 and thus simultaneously to the high-pressure supply air source. A second part of the interior of the manifold block 3 is directly connected to the control chamber 9 of the main valve 1 via a connecting channel 8. In the second part of the interior of the manifold block 3 a diaphragm 14 is disposed on the inner side of which is a piston 10. works together with the slider 6 of the sliding valve. The piston 10 is provided with a through borehole which connects the interior of the manifold block 3 or control chamber 9 via an opening 11 formed in the manifold block 3 with the atmosphere. On the other side of the diaphragm 14 is the control chamber 13 of the control unit 2, into which the atmospheric pressure control signal can be supplied through the second opening 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.In the bistable working process, the main valve 1 is provided with one control chamber 9 at both ends of the valve body, and in the monostable working process one control chamber 9 is replaced by a spring 15.

Řídicí jednotka podle vynálezu pracuje následujícím způsobem:The control unit according to the invention operates as follows:

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.In the initial position, the slide 6 is pressurized by the supply air which flows into the control unit through the duct 4 and by a compression spring 5 held on the seat 7 so that no high pressure air enters the control chamber 9 of the main valve 1. In this position, the control valve 9 of the main valve 1 is connected to the atmosphere via the connection channel 8, the through bore of the piston 10 and the opening 11.

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 komoryWhen the atmospheric pressure control signal is supplied to the control chamber 13 of the control unit 2, the diaphragm 14 displaces the piston 10, which closes the path leading from the control chamber 13 to the atmosphere when it reaches the slide. Upon further displacement of the piston 10, the slide 6 is moved away from the seat 7 against the force of the compression spring 5, whereby the high-pressure supply air can flow to the part of the control unit 2 which has been closed and proceeds via the connecting channel 8 to the control chamber 9 the main valve acts against the force of the spring 15 or the pressure of the second control chamber

9.9.

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.When the atmospheric pressure control signal is no longer applied, the piston 10 returns to its initial position due to the pressure applied to it. As a result, the slide 6 again closes the supply air path and the air flows from the control chamber 9 of the main valve 1 through the connecting channel 8 and the opening 11 again into the atmosphere.

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.Upon further displacement of the piston 10, the slide 6 is moved away from the seat 7 against the force of the compression spring 5, whereby the high-pressure supply air can flow to the part of the control unit 2 which has been closed and proceeds via channel 8 to the control chamber 9 the valve acts against the force of the spring 15 or against the pressure of the second control chamber 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-When the atmospheric pressure control signal is no longer applied, the piston 10 returns to its initial position due to the pressure applied to it. Consequently ^:

Claims

Pneumatic control unit for direct control of the main valve at mutually different supply and control pressures, in particular for the control of high-pressure multi-way valves by means of normal pressure signals, characterized in that a slide valve (1) connected to the controlled main valve (1) a valve connected by a channel (4) to a supply air source, eg a high pressure supply air source - consisting of at least one slide (6) and one compression spring (5) pressed against the seat (7) of the slide (6) - as well as at least a diaphragm regulating element, the diaphragm (14) of which on one side is connected by a plunger 6 again to the supply air path and the air flows from the control chamber 9 of the main valve 1 through the channel 8 and the opening 11 again into the atmosphere.

BACKGROUND OF THE INVENTION with a control chamber (13) for receiving control signals, e.g., normal pressure control signals, and on the other hand carries a piston (10) provided with a vent line, one end of the vent line being formed on a free face of the piston (10) parallel to the end of the breather line is in its basic position connected to the environment through the opening (11) of the connecting block (3) and the space lying between the piston (10) ) and is now connected via the channel (8) to the control chamber (9) of the main valve (1) via the slider (6).