Pierwszenstwo: Opublikowano: 15.XI.1968 56319 UZr1/ /t1/lN l2 r, 1/03 KI. 42 r, 1/03 MKP G 05 b "1J4A CZYTELNIA' IKEfedu Patentowego Wspóltwórcy wynalazku: inz. Ryszard Dobrowolski, Janusz Robak Wlasciciel patentu: Przemyslowy Instytut Automatyki i Pomiarów, War¬ szawa (Polska) Pneumatyczny element realizujacy funkcje logiczna negacji Wynalazek dotyczy pneumatycznego elementu realizujacego funkcje logiczna negacji w technice sterowania pneumatycznego systemu cyfrowego, czyli przeksztalcajacego sygnal wejsciowy wyno¬ szacy „0" albo „1" na sygnal wyjsciowy wyno¬ szacy odpowiednio „1" albo „0", pracujacego zwla¬ szcza w nominalnym zakresie cisnien srednich, w którym sygnal „0" ma zakres od 0 do 0,3 a sygnal „1" ma zakres od 0,7 do 1 wartosci cisnienia zasi¬ lania wynoszacego 1,4 atn.Znany pneumatyczny element realizujacy funk¬ cje logiczna negacji w cyfrowych ukladach pneu¬ matycznych, jest wyposazony w trzy elastyczne przepony umieszczone miedzy czterema czlonami korpusu, na których pomiedzy dwoma dyszami jest zawieszony zespól sztywników ze soba sztywno zwiazanych. Przepony te oddzielaja od siebie ko¬ lejno cztery komory wykonane w poszczególnych czlonach korpusów.Pierwsza komora jest polaczona niezaleznym ka¬ nalem z atmosfera, oraz poprzez dysze i uklad ka- naló.w z komora czwarta i z linia sygnalu wyjscio¬ wego, a czwarta komora jest dodatkowo polaczona poprzez dysze z linia zasilania. Do drugiej komory jest przylaczona linia sygnalu wejsciowego. W trze¬ ciej komorze utrzymywane jest stabilizowane ci¬ snienie o wartosci 30 procent cisnienia zasilania, zwane cisnieniem podpory.Srednice dyszy wlotowej do czwartej komory i dyszy wlotowej do pierwszej komory, sa jedna¬ lo 15 20 25 30 kowe. Dysze te stanowia oddzielnie wykonane cze¬ sci osadzone w komorze odpowiedniego czlonu korpusu, badz stanowia wypust specjalnie uksztal¬ towanej scianki komory. Wyloty kanalów zasilania, stabilizowanego cisnienia (cisnienia podpory), syg¬ nalów wejsciowego i wyjsciowego, sa na zewnatrz korpusu przedluzone koncówkami sluzacymi do podlaczenia odpowiednio do linii zasilania, linii cisnienia podpory oraz linii sygnalów wejsciowego i wyjsciowego.Kazda z wymienionych koncówek znajduje sie na zewnetrznej stronie odpowiednich czlonów kor¬ pusu, zaleznie od tego do której komory koncówka ta funkcjonalnie przynalezy. W konsekwencji, kon¬ cówki te znajduja sie na jednej lub wiecej bocz¬ nej (równoleglej do glównej osi symetrii elementu) powierzchni elementu, oraz na powierzchni pro¬ stopadlej do glównej osi symetrii elementu.Istotna niedogodnoscia znanego pneumatycznego elementu realizujacego funkcje logiczna negacji jest ograniczona mozliwosc jego miniaturyzacji, mala efektywnosc dzialania cisnienia sygnalu wej¬ sciowego, duze pojemnosci i masy ruchomych cze¬ sci, powodujace opóznienie dzialania elementu i niedostateczna jego zywotnosc, jak równiez duze koszty i czasy technologiczne jego wytwarzania i zainstalowania.Te niedogodnosci sa spodowane stosowaniem ci¬ snienia podpory, srodkami technicznymi zastoso¬ wanymi w celu doprowadzenia sygnalów, oraz ilos- 563193 cia i rodzajem doprowadzonych sygnalów, jak rów¬ niez niekorzystnym uksztaltowaniem wylotów dysz i sposobem ich uszczelniania. Zastosowanie cisnie¬ nia podpory powoduje koniecznosc stosowania do¬ datkowej linii zasilajacej element, wyposazonej w g urzadzenie redukujace i utrzymujace stala wartosc tego cisnienia.Wyloty kanalów na zewnetrz róznych czlonów korpusu powoduja koniecznosc stosowania koncó¬ wek oraz specjalnych laczy pneumatycznych do po¬ laczenia z odpowiednimi liniami. Mocowanie kon¬ cówek w poszczególnych czlonach korpusu ograni¬ cza mozliwosc zmniejszenia wymiarów (grubosci) czlonów korpusu. Dysze jako oddzielne czesci lub jako wypusty wewnetrznej strony czlonu korpusu wymagaja dodatkowych operacji i zwiekszaja pra¬ cochlonnosc wykonania czlonu.Usytuowanie wylotów kanalów na róznych po¬ wierzchniach korpusu elementu powoduje znacz¬ ne skomplikowanie ukladu przewodów odpowie¬ dnich linii zasilan i sygnalów, wymaga dodatko¬ wych operacji krepowania tych przewodów, utru¬ dnia dostep do poszczególnych elementów ukladu cyfrowego, wymaga wiekszych wymiarów gaba¬ rytowych szaf i pulpitów w których zainstalowane sa uklady cyfrowe a takze utrudnia projektowanie 25 tych ukladów.Celem wynalazku jest unikniecie lub znaczne zmniejszenie tych niedogodnosci przez utworzenie pneumatycznego elementu realizujacego funkcje logiczna negacji o znacznie wiekszej mozliwosci 30 jego miniaturyzacji, prostszej jego budowie, oraz mniejszej ilosci doprowadzen sygnalów.Zgodnie z wytyczonym zadaniem, skonstruowa¬ no pneumatyczny element realizujacy funkcje lo¬ giczna negacji, wedlug wynalazku wyposazony w 35 trzy elastyczne przepony na których pomiedzy dwoma dyszami zawieszony jest ruchomy zespól sztywno ze soba zwiazanych sztywników, umie¬ szczone miedzy czterema czlonami korpusu i od¬ dzielajace od siebie kolejno cztery komory, z któ- 40 rych pierwsza komora jest polaczona niezaleznym kanalem z atmosfera oraz poprzez dysze i uklad kanalów z komora czwarta i z linia sygnalu wyj¬ sciowego, a czwarta komora jest dodatkowo pola¬ czona poprzez dysze z linia zasilania, natomiast do *5 drugiej komory jest przylaczona linia sygnalu wejsciowego, przy czym swoja trzecia komore ma polaczona z atmosfera niezaleznym kanalem, pod¬ czas gdy dysza wlotowa do czwartej komory ma wieksza srednice niz dysza wlotowa do pierwszej 50 komory.Srednice wylotów dysz oraz srednice poszczegól¬ nych sztywników i komór, przy uwzglednieniu charakterystyk sprezystosci zastosowanych przepon i ciezaru zespolu sztywników, sa tak dobrane, ze 55 wektor sily wypadkowej któremu poddany jest ze¬ spól sztywników, jest skierowany w strone dyszy wlotowej do pierwszej komory — po przekrocze¬ niu wartosci górnej granicy sygnalu wejsciowego „0", zas po przekroczeniu wartosci dolnej granicy 60 sygnalu wejsciowego „1" — jest skierowany w strone dyszy wlotowej do czwartej komory.Wyloty dysz znajduja sie na powierzchni pla¬ skiej komary pierwszej i czwartej. Wylot dyszy do pierwszej komory ma ta sama srednice co odcinek 65 4 ukladu kanalów wykonany w czlonie korpusu w jego osi symetrii, zas wylot dyszy do czwartej ko¬ mory ma ta sama srednice co kanal doprowadze¬ nia powietrza zasilania do czwartej komory. Ru¬ chomy zespól sztywników jest wyposazony w dwie elastyczne przeslonki wykonane na przyklad jako gumowe plaskie krazki sluzace odpowiednio do zasloniecia i uszczelnienia wylotów jednej albo drugiej dyszy, które sa przytwierdzone jednym ze znanych sposobów, na przyklad wklejone na zew¬ netrznych powierzchniach zespolu sztywników, w osi symetrii tego zespolu.Kanaly którymi doprowadzony jest sygnal wej¬ sciowy do drugiej komory i powietrze zasilania do czwartej komory oraz kanal którym wyprowadzony jest sygnal wyjsciowy, sa wykonane w ten sposób, ze ich wyloty z pneumatycznego elementu znajduja sie na jednej zewnetrznej powierzchni jednego czlonu korpusu. Korzystnie jest, jesli ta powierzch¬ nia jest powierzchnia plaska prostopadla do osi symetrii pneumatycznego elementu, stanowiac baze podparcia tego elementu przy mocowaniu go do konstrukcji wsporczej.Tak uksztaltowana powierzchnia na której znaj¬ duja sie wyloty omawianych kanalów, pozwala na doprowadzenie linii zasilania, sygnalu wejsciowego i wyjsciowego do wspornika, na którym ustawiony jest element logiczny oddzielony od wspornika plaska uszczelka z odpowiednio wykonanymi otwo¬ rami pod powyzsze kanaly.Pneumatyczny element realizujacy funkcje lo¬ giczna negacji wedlug wynalazku, charakteryzuje sie zwiekszeniem efektywnosci dzialania cisnienia sygnalu wejsciowego, mozliwoscia daleko idacej miniaturyzacji elementu i zmniejszenia jego po¬ jemnosci i mas czesci ruchomych a zatem — zwiekszeniem szybkosci, pewnosci zadzialania przy wartosciach granicznych sygnalu wejsciowego oraz zywotnosci elementu, jak równiez, zmniejszeniem kosztów i czasów technologicznych jego wytwarza¬ nia i zainstalowania.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na ry¬ sunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ukla¬ du pneumatycznego elementu logicznego realizuja¬ cego funkcje negacji, fig. 2 — przekrój podluzny tego elementu logicznego, w przykladzie uzytecz¬ nego wykonania.Jak uwidoczniono na rysunku (fig. 1 i fig. 2), pierwsza komora 1 jest polaczona poprzez dysze 10 i uklad kanalów 12 z czwarta komora 4 i z bana¬ lem 6 sygnalu wyjsciowego, oraz poprzez dodatko¬ wy niezalezny kanal 8 z atmosfera. Czwarta ko¬ mora 4 dodatkowo polaczona jest poprzez dysze 11 i kanal 7 z linia zasilania. Do drugiej komory 2 dochodzi kanal 5 sygnalu wejsciowego. Trzecia ko¬ mora 3 jest polaczona z atmosfera niezaleznym kanalem 9. Kazda z komór 1, 2, 3 i 4 o kolowym przekroju poprzecznym jest wykonana w odpowie¬ dnim czlonie 22, 23, 24 i 25 korpusu. Poszczególne komory 1, 2, 3 i 4 sa szczelnie oddzielone od siebie trzema elastycznymi przeponami 16, 17 i 18 umieszczonymi miedzy czterema czlonami 22, 23, 24 i 25 korpusu zlaczonymi ze soba czterema sru¬ bami 26.Wewnatrz korpusu na przeponach 16, 17 i 18 zawieszony jest ruchomy zespól sztywników zlo-56319 zony ze sztywników 13, 14 i 15, z których kazdy obejmuje z dwóch stron odpowiednia przepone, oraz z nakretki 21 sluzacej wraz z czescia srubowa sztywnika 15 do sztywnego zlaczenia ze soba sztywników. Ponadto ruchomy zespól sztywników jest wyposazony w dwie elastyczne przeslonki 19 i 20 wykonane jako gumowe plaskie krazki slu¬ zace odpowiednio do zasloniecia (i uszczelnienia) dyszy 10 albo dyszy 11. Przeslonki 19 i 20 sa wklejone na zewnetrznych powierzchniach rucho¬ mego zespolu sztywników, a scislej — na zewnetrz¬ nej powierzchni nakretki 21 i czesci srubowej sztywnika 15. Sasiednie sztywniki 13 i 14 oraz 14 i 15 maja czesci wspólne; jednakze czesci te ze wzgledów funkcjonalnych (istotna jest powierzch¬ nia czynna sztywnika) sa traktowane i oznaczone na rysunku jako przynalezne do jednego, badz do drugiego sztywnika.Przeslonki 19 i 20 sa umieszczone we wglebieniu czesci do których sa przyklejone w ten sposób, ze ich powierzchnie czynne wystaja poza obreb ru¬ chomego zespolu sztywników. Na plaskiej po¬ wierzchni pierwszej komory 1 znajduje sie dysza 10 wlotowa o ksztalcie kolowym, majaca srednice równa srednicy odcinka ukladu kanalów 12, wy¬ konanego w czlonie 22 w osi symetrii korpusu. Na plaskiej powierzchni czwartej komory 4 znajduje sie dysza 11 wlotowa o ksztalcie kolowym, majaca srednice równa srednicy kanalu 7 zasilania. Kanal 5 sygnalu wejsciowego i kanal 6 sygnalu wyjscio¬ wego, maja swoje wyloty z pneumatycznego ele¬ mentu na zewnetrznej plaskiej powierzchni czlonu 25 korpusu prostopadlej do osi symetrii elementu.Powierzchnia ta jest baza podparcia elementu przy mocowaniu go do konstrukcji wsporczej (nieuwi- docznionej na rysunku).Dzialanie pneumatycznego elementu wedlug wy¬ nalazku opisano ponizej.Przy sygnale wejsciowym „0" mieszczacym sie w zakresie 0-=-0,3 cisnienia powietrza zasilania, którego wartosc nominalna wynosi 1,4 atn, stru¬ mien powietrza zasilajacego doprowadzonego przez dysze 11 do komory 4, powoduje przemieszczenie zespolu sztywników 13, 14 i 15 w góre do poloze¬ nia, w którym zaslonka 19 przyslania i uszczelnia dysze 10 w komorze 1. W konsekwencji, w komo¬ rze 4, w ukladzie kanalów 12 i w kanale 6 sygnalu wyjsciowego, cisnienie wzrasta do wartosci cisnie¬ nia zasilania i po przekroczeniu 0,7 wartosci ci¬ snienia zasilania, uzyskany jest sygnal wyjscio¬ wy „1".Przy wroscie cisnienia sygnalu wejsciowego po¬ nad wartosc dolnej granicy sygnalu „1", wytwo¬ rzona sila wypadkowa dzialajaca w strone dyszy 11, powoduje przemieszczenie zespolu sztywników 13, 14 i 15 i odsloniecie dyszy 10. Strumien powie¬ trza wyplywajacego przez dysze 10 dzialajac na po¬ wierzchnie czynna w komorze 1, dociska zaslonke 20 do dyszy 11, co powoduje odciecie doplywu po¬ wietrza zasilania do komory 4. W konsekwencji 6 wyplywu powietrza z komory 1 przez kanal 8 do atmosfery, w komorze 4 w ukladzie kanalów 12 i w kanale 6 sygnalu wyjsciowego, cisnienie obniza sie do wartosci cisnienia atmosferycznego i po R przekroczeniu 0,3 wartosci cisnienia zasilania, uzy¬ skany jest sygnal wyjsciowy „0".Przy spadku cisnienia sygnalu wejsciowego po¬ nizej górnej wartosci sygnalu „0", wytworzona si¬ la wypadkowa dzialajaca w kierunku dyszy 10, 10 powoduje*5 przemieszczenie zespolu sztywników 13, 14 i 15 i odsloniecie dyszy 11, w wyniku czego, uzyskany jest sygnal wyjsciowy „1". 35 45 50 PL