DE2544304C2

DE2544304C2 - Bistable pneumatic status storage element

Info

Publication number: DE2544304C2
Application number: DE19752544304
Authority: DE
Inventors: Daniel Marnes la Coquettes Bouteille; Pierre Asnieres Hardouin; Michel Plaisir Nicolas
Original assignee: Telemecanique Electrique SA
Current assignee: Telemecanique SA
Priority date: 1974-10-07
Filing date: 1975-10-03
Publication date: 1984-12-20
Also published as: JPS5142883A; DE2544304A1; JPS584203B2; FR2287748B2; FR2287748A2

Description

Speisedruck beaufschlagt ist, mündet ebenfalls in die Kammer 12.Feed pressure is applied, also opens into the Chamber 12.

Zwischen den beiden Öffnungen 14 und 15 befindet sich ein Ventilkörper 17, der zwei Sitze 18 und 19 aufweist, die zum Verschließen der ersten bzw. der zweiten öffnung dienen.Between the two openings 14 and 15 there is a valve body 17 which has two seats 18 and 19, which serve to close the first and the second opening.

Der Ventilkörper 17 wird einerseits über einen ersten Stößel 20, der durch die zweite Oberfläche 9 der Membran 2 betätigt wird und die erste Öffnung 14 durchquert, und andererseits durch einen zweiten Stößel be- ίο wegt, der durch die zweite Oberfläche 10 der Membran 3 betätigt wird, und aus einer Scheibe 21 und mehreren zylindrischen Stangen 22, 23 und 24 besteht, die eine Querwand 25 durchgreifen, welche diese Stangen trägt und gleichzeitig die Druckleitung 16 enthältThe valve body 17 is on the one hand via a first plunger 20, which passes through the second surface 9 of the membrane 2 is actuated and the first opening 14 crosses, and on the other hand by a second plunger be ίο which is actuated by the second surface 10 of the diaphragm 3, and a disk 21 and several cylindrical rods 22, 23 and 24 which reach through a transverse wall 25 which carries these rods and at the same time the pressure line 16 contains

Die magnetischen Massen 26,27 und 28,29 dienen zur Stabilisierung des magnetischen Ventilkörpers 17 in seinen beiden möglichen Stellungen.The magnetic masses 26,27 and 28,29 are used to Stabilization of the magnetic valve body 17 in its two possible positions.

Die magnetischen Massen 26 und 28 bzw. 27 und 29, die bezüglich der Achse des Ventilkörpers 17 jeweils auf der selben Seite liegen, werden von den beiden Schenkeln zweier zueinander parallel angeordnete; Gabeln 30 und 31 gebildet, deren Basen (vgl. insbesondere Fig.3) ständig mit einem Dauermagnet 32 in Kontakt sind, der quaderförmig ausgebildet ist.The magnetic masses 26 and 28 or 27 and 29, which are relative to the axis of the valve body 17, respectively are on the same side, are of the two legs two mutually parallel; Forks 30 and 31 are formed, the bases of which (cf. in particular 3) are constantly in contact with a permanent magnet 32, which is cuboid.

Wie F i g. 1 erkennen läßt, speist dieser Dauermagnet gleichzeitig die magnetischen Massen 28 bis 29. Angesichts seiner exzentrischen Stellung bezüglich der Achse Z-Z'des Ventilkörpers 17, die gleichzeitig die Achse der Öffnungen und der Membranen ist, kann der Magnet relativ große Abmessungen erhalten. Ferner wird der Wirkungsgrad des Dauermagneten durch das Vorhandensein von zwei magnetischen Leitern verbessert.Like F i g. 1 shows, this permanent magnet simultaneously feeds the magnetic masses 28 to 29. In view of its eccentric position with respect to the axis Z-Z 'of the valve body 17, which is also the axis of the openings and the diaphragms, the magnet can have relatively large dimensions. Furthermore, the efficiency of the permanent magnet is improved by the presence of two magnetic conductors.

Die Fi g. 1, 2 und 3 zeigen, daß die Schenkel 26, 27 einen anderen Querschnitt, nämlich eine geringere achsparallele Ausdehnung, aufweisen als die Schenkel 28,29.The Fi g. 1, 2 and 3 show that legs 26, 27 have a different cross-section, namely a smaller axially parallel extension than the legs 28, 29.

Der Ventilkörpe^r 17 ist durch eine zylindrische Führungsstange 33 verlängert, die in die Bohrung 34 eines rohrförmigen Teils 35 eingreift, dessen Außenfläche, die Längsrippen J6 aufweist, auf einer zylindrischen Fläche 37 gleitet, die eine Verlängerung der ersten Öffnung 14 bildet(Fig. 1 und 2).The valve body ^r 17 is extended by a cylindrical guide rod 33 which engages in the bore 34 of a tubular part 35, the outer surface of which has longitudinal ribs J6, slides on a cylindrical surface 37 which forms an extension of the first opening 14 (Fig. 1 and 2).

Die Bohrung 34 des rohrförmigen Teils 35 nimmt ferner eine zylindrische Stange 38 auf, die an einer kreisförmigen Scheibe 39 befestigt ist. Die Stange 38 und die Scheibe 39 bilden den ersten Stößel 2C.The bore 34 of the tubular part 35 also takes a cylindrical rod 38 attached to a circular disc 39. The rod 38 and the Disc 39 form the first plunger 2C.

Die exzentrische Anordnung des Dauermagneten 32 ermöglicht die Vergrößerung seines Volumens und damit die Verstärkung der durch die magnetischen Schenkel 26 bis 29 auf den Ventüicörper 17 ausgeübten Anziehungskraft. The eccentric arrangement of the permanent magnet 32 enables its volume to be increased and thus the strengthening of the force of attraction exerted on the valve body 17 by the magnetic legs 26 to 29.

Die verschiedenen Querschnitte der magnetischen Massen 28,29 verleihen dem Ventilkörper 17 eine theoretische Gleichgewichtsstellung zwischen den entgegengesetzten magnetischen Anziehungen, die näher bei der ersten öffnung 14 als bei der zweiten öffnung 15 liegt. Dies zeigt F i g. 4, in der auf der Abszisse die Abstände des Ventilkörpers von den Schenkeln und auf der Ordinate die auf ihn ausgeübten Kräfte aufgetragen sind. Die Stellung dieses Gleichgewichtspunktes A hängt von der den Schenkein eigenen Gesamtreduktanz und von den Spaltbreiten zu beiden Seiten des Ventilkörpers ab.The different cross-sections of the magnetic masses 28, 29 give the valve body 17 a theoretical equilibrium position between the opposing magnetic attractions, which is closer to the first opening 14 than to the second opening 15. This is shown in FIG. 4, in which the distances between the valve body and the legs are plotted on the abscissa and the forces exerted on it are plotted on the ordinate. The position of this point of equilibrium A depends on the total reductance inherent in the legs and on the gap widths on both sides of the valve body.

Das vorrangige Auftreten des Ausgangssignals 0 an der Ausgangsöffnurg 13 b<ji Auftreten von zwei Ein- b5 gangssignalen ist folgendermaßen zu erklaren:The priority occurrence of the output signal 0 at the output opening 13 b <ji occurrence of two Ein b5 output signals can be explained as follows:

Zunächst einmal sind d;'.se beiden Signale in der Praxis nie absolut gleichzeitig, denn ihr Auftreten folgt verschiedenen Druckänderungsverläufen, da sie von verschiedenen Quellen kommen bzw. verschiedene Steuerwege durchlaufen, so daß eines der Signale immer vor dem anderen auftrittFirst of all, these are two signals in practice never absolutely at the same time, because their occurrence follows different pressure change courses, as they are of different Sources come or run through different control paths, so that one of the signals always occurs the other occurs

Es sei angenommen, daß der Druck zunächst an der Membran 2 auftritt, und daß ein gleicher Druck an der Membran 3 erscheint Da aufgrund der Konstruktion die Durchmesser der beiden Membranen gleich sind, wird der Ventilkörper, der sich schon in der in F i g. 1 dargestellten Stellung befindet, zwischen zwei gleich großen und entgegengesetzten Kräften gehalten, die von den beiden Stößeln geliefert werden. Er bewegt sich nicht, da die Anziehung der Schenkel 28 und 29 bereits ausreicht, um ihn in dieser Stellung festzuhalten.It is assumed that the pressure occurs first on the membrane 2, and that an equal pressure on the Membrane 3 appears Since due to the construction the diameters of the two membranes are the same, the valve body, which is already in the in F i g. 1 is the position shown between two equal large and opposing forces delivered by the two plungers. He moves not, since the attraction of the legs 28 and 29 is already sufficient to hold it in this position.

Wenn dagegen der Druck zuerst an der Membran 3 auftritt nimmt der Ventilkörper 17 die in F i g. 2 in unterbrochener Linie gezeichnete Stellung 17' ein, und in der Kammer 12 herrscht der Speisedruck, was dahin führt, daß der zweite Stößel 21 bis 24 nicht weiter auf den Ventilkörper drückt (Die Bewegvg des Ventilkörpcrs aufgrund des auf die Membran 3 einwirkenden Druckes hat dabei ausgereicht, den Ventilkörper aus dem Anziehungsbereich der Schenkel 28, 29 der Magnetanordnung heraus in den Anziehungsbereicn der kleineren Schenkel 26, 27 zu befördern, in dieser Lage schließt der Ventilkörper nunmehr die öffnung 14. In dieser Stellung erreicht der Speisedruck in der Leitung 16 über den Raum 12 den Ausgang 13.)If, on the other hand, the pressure first occurs at the membrane 3, the valve body 17 takes the position shown in FIG. 2 in interrupted Line drawn position 17 ', and in the chamber 12 there is the feed pressure, which is there leads to the fact that the second plunger 21 to 24 no longer presses on the valve body (The movement of the valve body due to the pressure acting on the membrane 3, it was sufficient to remove the valve body the area of attraction of the legs 28, 29 of the magnet arrangement out into the areas of attraction of the to convey smaller legs 26, 27 in this position the valve body now closes the opening 14. In this position, the feed pressure reaches the line 16 via room 12, exit 13.)

Wenn nun ein Drucksignal die Membran 2 erreicht, so wird der Ventilkörper von der ersten Öffnung 14, die er bei entsprechender Verzögerung des Eingangssignales bei 2 nunmehr verschließt, abgehoben. Der Ventilkörper bewegt sich unter dem Einfluß des Drucksignals bzw. der Bewegung der Membran 2 so schnell auf die zweite öffnung 15 zu, daß er seinen ganz nahegelegenen Gleichgewichtspunkt A passiert, bevor er an der zweiten Oberfläche 10 der Membran herrschende Speisedruck vollständig verschwunden ist. (Der Speisedruck gelangt zur Membranfläche 10 durch die spielbehafteten Führungen für die Stangen 22—24 von der Kammer 12 as. er wird bei Abheben des Ventilkörpers von dem Ventilsitz 14 durch Belüften über die Leitung 11 abgegeben.) If a pressure signal now reaches the membrane 2, the valve body is lifted from the first opening 14, which it now closes at 2 when the input signal is delayed accordingly. Under the influence of the pressure signal or the movement of the diaphragm 2, the valve body moves so quickly towards the second opening 15 that it passes its very close equilibrium point A before the feed pressure prevailing on the second surface 10 of the diaphragm has completely disappeared. (The feed pressure reaches the diaphragm surface 10 through the guides for the rods 22-24, which are subject to play, from the chamber 12 as. It is released by venting via the line 11 when the valve body is lifted off the valve seat 14.)

Durch den Stößel 21 bis 24 wird somit eine geringe Kraft der Vorbewegung des Ventilkörpers entgegengesetzt, dessen Bewegung auf die zweite Öffnung zu durch die zunehmende magnetische Anziehung durch die Schenkel 28, 29 erleichtert wird. Das System befindet sich somit wieder in demselben Zustand der Stabilität wie oben und verharrt infolgedessen in diesem.The tappet 21 to 24 thus opposes the forward movement of the valve body with a small force, its movement towards the second opening due to the increasing magnetic attraction of the Legs 28, 29 is facilitated. The system is thus back in the same state of stability as above and consequently remains in this.

Die heftige Bewegung des Ventilkörpers sowie die Unsymmetrie der durch die Schenkel der Gabeln bewirkten Anziehung (es kann nämlich unmöglich gewährleistet werden, daß die Resultierende der auf den Ventilkörper einwirkenden magnetischen ur,d pneumatischen Kräfte während seiner Bewegung durch seinen Schwerpunkt laufen) könnten das Auftreten eines der Anziehungskraft überlagerten Momentes verursachen, welches sich in eit.<;r Querstellung des Ventilkörpers äußern würde, wenn dieser nicht auf die oben beschriebene Weise geführt wäre. Diese Führung, die bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung info'ge der dort vorgesehenen Rotationssymmetrie der Dauermagnete nicht erforderlich war, hat sich für das Erreichen einer eindeutigen Schließung des Ventilkörpers als unerläßlich herausgestellt. Dadurch, daß sich der Ventilkörper zwischen Polflächen bewegt, die auf einem einzigen Teil vorgesehen sind, wird gewährleistet, daß der Hub desThe violent movement of the valve body and the asymmetry caused by the legs of the forks Attraction (namely, it cannot possibly be guaranteed that the resultant of the Valve body acting magnetic ur, d pneumatic Forces passing through its center of gravity during its movement) could cause any of the Attraction force superimposed moment, which is in eit. <; R transverse position of the valve body would express if it were not managed in the manner described above. This guide, which is part of the The device described at the outset provides information about the rotational symmetry of the permanent magnets provided there was not required, has been found to be indispensable for achieving clear closure of the valve body exposed. In that the valve body moves between pole faces on a single part are provided, it ensures that the stroke of the

Ventilkörpers konstant bleibt. Die seitlichen Gabeln 30 und 31 sowie der ihnen zugeordnete Dauermagnet 32 sind in einer Kammer 40 mit einem geringen Spiel angeordnet, um zu vermeiden, daß auf eines der betreffenden Elemente einwirkende Montagespannungen den einwandfreien Kontakt der Gabeln mit dem Dauermagnet beeinträchtigen oder daß der Ventilkörper nicht in der erforderlichen Weise (gleichzeitig) an den Polflächen 4t, 42 oder 43,44 der entsprechenden Schenkel jeder Gabel anliegt. Ein Deckel 45 schließt die Kammer 40 dicht ab. da diese mit der Kammer 12 in Verbindung steht, welche ihrerseits mit der Ausgangsleitung 13 verbunden ist.Valve body remains constant. The lateral forks 30 and 31 and the permanent magnet 32 assigned to them are arranged in a chamber 40 with a small clearance in order to avoid that on one of the concerned Assembly stresses affecting the elements ensure that the forks are in perfect contact with the permanent magnet affect or that the valve body is not in the required manner (simultaneously) on the pole faces 4t, 42 or 43,44 of the corresponding legs of each fork rests. A lid 45 closes the chamber 40 tightly. since this is in communication with the chamber 12, which in turn is connected with the outlet line 13.

Die Verbindung zwischen der Kammer 12 und der zweiten Oberfläche 10 der Membran 3 wird durch das Spiel hergestellt, das zwischen den Stößeln 22 bis 24 und der diese tragenden Wand 25 besteht.The connection between the chamber 12 and the second surface 10 of the membrane 3 is established by the Play established between the plungers 22 to 24 and the wall 25 supporting them.

Durch eine entsprechende Bemessung dieses Spiels kann die Zeit der Druckverbindung des an der zweiten Oberfläche der Membran vorhandenen Fluids so eingestellt werden, daß das Auftreten der vorrangigen Arbeitsweise des Speichers begünstigt wird.By appropriately dimensioning this clearance, the time of the pressure connection of the second Surface of the membrane existing fluids can be adjusted so that the occurrence of the priority mode of operation of the store is favored.

Mit einem Handbetätigungsorgan 46 kann das Auftreten eines der Steuersignale simmuliert werden, während ein Druckanzeigeorgan 47, das dem in der Kammer 12 herrschenden Druck ausgesetzt ist, das Vorhandensein eines Ausgangsbefehls von außen her sichtbar macht.With a manual control element 46, the occurrence of one of the control signals can be simulated while a pressure display element 47, which is exposed to the pressure prevailing in the chamber 12, the presence makes an output command visible from the outside.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
jo For this purpose 2 sheets of drawings
jo

4040

5050

6060

Claims

Patent claims:

1. Bistable pneumatic status storage element with two inputs and one output, with two diaphragms, which are exposed to one of the input signals on their first surface and the second surface of which is connected to a ventilation opening or to the output line, and with a flat valve body which is located in a chamber connected to the outlet line and either a first stable position in which it is attracted by one of the two magnetic masses arranged on either side of it and closes a first opening which is connected to the ventilation opening, and by a first plunger is penetrated, which is placed on the action of the second surface of the membrane, or assumes a second stable position in which it is attracted by the other magnetic mass and closes a reverse opening which is connected to a feed pressure, with a second plunger between the surface closing the second opening Surface of the valve body and the second surface of the other membrane is arranged, characterized in that two parallel forks (30, 31) are provided to accommodate the axis (Z-Z ') of the valve body (17), whose bases on a permanent magnet (32) bear and between the legs of the valve body (17) is arranged, which in its movements by c; Inner surface (37) of the first opening (14) connected to the ventilation opening (11), the two legs of each fork (30 and 31) having different cross-sections such that the one magnetic mass (26, 27) through the Legs of smaller cross-section and the other magnetic mass (28, 29) is formed by the legs of larger cross-section.

2. Storage element according to claim 1, characterized in that the corresponding pole faces (43, 44) of the legs (29 or 28), which have the largest cross-section, in the vicinity of the second, with de Pressure line (16) connected opening (15) are arranged.

3. Storage element according to claim 1 or 2, characterized in that the permanent magnet (32) in a chamber (40) is arranged, which is located outside the chamber (12) in which the valve body (17) and the two openings (14, 15) which it is intended to close are provided.

4. Storage element according to one of the preceding claims, characterized in that the The valve body (17) and the tappet (20) actuated by the first membrane (2) each have a cylindrical part (33 or 38), which are arranged in a tubular part (35), the outer surface of which Has longitudinal ribs (36) in a cylindrical Slide extension (37) of the first opening (14).

5. Memory element according to claim 1, characterized in that to create a negated Output signal (implication cladding) the corresponding pole faces of the legs, which are the larger Have cross-section, arranged in the vicinity of the first opening connected to the ventilation opening are.

The invention relates to a bistable pneumatic status storage element with the features of Preamble of claim 1.

Such pneumatic storage elements are described, for example, in US Pat. No. 3,818,943. At this Device, the space allotted to the permanent magnet for the magnetic holder is relatively small, so that the attraction each of them can exert is limited; it becomes difficult to get the valve body to hold on to his two seats with the necessary security and, on the other hand, to maintain a relationship between to choose the forces of attraction that allows priority operation of the storage element when the both entry signals occur at the same time. In this device it is found that the valve body in some cases can assume an undesirable state of equilibrium in which he is inclined sets and in this position leaves both openings open at the same time, or that the valve body maintains the position, with which a command is delivered at the output if two input signals occur simultaneously.

It is an object of the invention to provide a memory element To create the type mentioned at the beginning, in which two stable states of the memory element with full security can be achieved and in which a priority state is guaranteed, such that at the output then no command or output signal occurs if two signals appear at the two inputs at the same time; tilting the valve body should be avoided will.

Starting from an object with the features of the preamble of claim 1, this task is solved according to the invention by its characterizing features.

According to the invention, a status memory element is created, which in the possible four variants of States of the two input signals only emits an output signal in one case. This corresponds to the so-called Inhibition circuit in the terminology of electrical circuit algebra. The inventive The configuration of the state memory element also enables this logical operation ensure that when both input signals are applied, one appears a little earlier than that others, as is regularly the case in practice

Further features of the invention emerge from the subclaims. In the description below the embodiment shown in the drawing is explained. It shows

1 shows a section in the plane X- \ '\ running through the axis of the two membranes
F i g. 2 shows a section in the plane Y-Y ' of FIG. 1;
F i g. 3 is a perspective view of the magnetic device of the valve, and

F i g. 4 shows the course of the attractive forces to which the valve body is exposed.

The illustrated in Figs. 1 and 2 housing 1 made of plastic has two membranes 2 and 3, whose first surface 5 or 6 is connected to line 7 and line 8, respectively. These lines are the Input signals supplied.

The second surface 9 of the membrane 2 is connected to a ventilation opening 11 and the second surface 10 of the membrane 3 is in communication with a chamber 12, which in turn communicates with the outlet line 13 connected is. A first opening 14 connects the chamber 12 with the ventilation opening II. A second opening 15, with the one occurring in line 16