§ 11.5 Направляющая пневмоаппаратура
Направляющая аппаратура предназначена для изменения направления потока сжатого воздуха путем полного открытия или закрытия рабочего проходного сечения. К ней относятся пневмораспределители; обратные пневмоклапаны; пневмоклапаны быстрого выхлопа, последовательности, выдержки времени и логические (ИЛИ; И и др.).
Назначение и принцип действия пневмораспределителей и обратных пневмоклапанов аналогичны рассмотренным в гидравлических системах.
Пневмоклапаны быстрого выхлопа служат для повышения быстродействия пневмоприводов путем уменьшения сопротивления выхлопной линии.
Пневмоклапаны последовательности предназначены для контроля рабочего цикла в ПСУ по давлению (разности давлений) путем выдачи пневмосигнала при возрастании контролируемого давления (разности давлений) до заданной величины. Такие пневмоклапаны применяются также для переключения пневматически управляемых узлов в тех случаях, когда нельзя использовать для этой цели конечные выключатели (например, при переменной длине хода узла).
11.5.1 Пневмораспределители
На рис. 9.4 показаны четырехлинейные распределители с плоскими золотниками и пневматическим управлением. Распределители являются двухпозиционными.
Распределитель с двухсторонним управлением (рис. 9.4,а) "запоминает" управляющий сигнал, т.е. после переключения распределителя золотник будет находиться в этом положении вне зависимости от того, продолжает или нет подаваться соответствующий управляющий сигнал.
В распределителе с односторонним пневмоуправлением (рис. 9.4,б) золотник будет находиться в левом положении только при наличии на управляющем входе (отверстие в крышке 6) давления. При снятии давления золотник возвращается вправо под действием "пневмопружины", т.е. разности сил от давления подводимого к распределителю воздуха, действующего на левый и правый бурты поршня (золотника) разного диаметра.
На рис. 9.3 показаны трехлинейные двухпозиционные распределители с механическим управлением. В случае, когда механическое управляющее воздействие отсутствует, выходной канал (О) соединяется с атмосферой, а воздух из линии питания (П) никуда не проходит. Распределитель находится в первой позиции. Во второй позиции распределителя толкатель 1 максимально опущен вниз, при этом клапан 3 им отжат от своего седла и в результате выходной канал (О) соединен с линией питания (П) и не соединяется с выходом в атмосферу.
Распределители с управлением по схемам б) или в) часто используются в качестве датчиков положения рабочих органов.
11.5.2 Логические пневмоклапаны
Логические пневмоклапаны служат для осуществления логических функций.
Логический клапан или оператор ИЛИ (рис. 9.7) предназначен для выдачи выходного пневматического сигнала при подаче одного или двух входных сигналов. При подаче сжатого воздуха на вход x1 (будем говорить: сигнал x1=1) запорно-регулирующий элемент (плунжер, шарик, резиновый диск) прижимается к соплу противоположного входа х2, соединенного с атмосферой (будем говорить: сигнал x2=0), в результате выход f оказывается соединенным через вход x1 с пневмолинией, находящейся под давлением, и отсекается от входа х2, сообщающегося с атмосферой, а значит, f=1. Аналогично срабатывает клапан при подаче сигнала только на вход x2. При подаче сжатого воздуха на оба входа – x1 и х2 (x1=1, x2=1) запорно-регулирующий элемент останется в том положении, в котором он находился до этого (оператор “запоминает” сигнал управления), в результате выход f окажется соединенным через неперекрытый вход с пневмолинией, находящейся под давлением, а значит, f=1. Сигнал на выходе будет отсутствовать (f=0) только тогда, когда на обоих входах сигналов не будет (x1=0, x2=0). Все это условно показано в виде т.н. таблицы истинности (рис. 9.7,е).
Логический клапан или оператор И (рис. 9.8) предназначен для выдачи выходного пневматического сигнала только при наличии двух входных сигналов.
Корпус оператора разделён на три камеры двумя перегородками с центральными отверстиями. К левой и правой камерам подведены входные каналы х1 и х2 соответственно, средняя камера связана с выходным каналом f. В центральных отверстиях перегородок помещен подвижной элемент - ось с двумя тарелями (резиновыми дисками).
В случае подачи воздуха на вход х1 и сообщении входа х2 с атмосферой левая тарель перемещается вправо, прижимаясь к седлу центрального отверстия левой перегородки.
Поскольку тарели разделены осью, то вместе с левой тарелью перемещается и правая, отходя от своего седла. В результате запирается проход воздуха со входа х1 на выход f, одновременно выход f сообщается с атмосферой через центральное отверстие в правой перегородке и канал х2.
Аналогичная картина наблюдается при подаче сигнала лишь на вход х2.
Только при одновременной подаче воздуха на оба входа, независимо от положения оси с тарелями (запорно-регулирующий элемент находится в одном из крайних положений, поскольку оператор – устройство двухпозиционное), появляется сигнал на выходе.
Логический клапан или инвертор НЕ (рис. 9.9) предназначен для выдачи выходного пневматического сигнала при отсутствии сигнала на входе, а клапан или повторитель ДА (рис. 9.10) – при наличии входного сигнала. К этим клапанам должен постоянно подводиться сжатый воздух (линия питания П).
В инверторе входной сигнал х через мембранный узел обеспечивает закрытие сопла линии питания (П) и соединение выхода f с атмосферой (А).
В повторителе входной сигнал х через мембранный узел обеспечивает закрытие выхода в атмосферу (А). В результате линия питания (П), подключаемая к оператору через сопротивление для обеспечения в правой камере оператора давления несколько меньшего, чем в левой, соединяется только с выходом f.
Специализированные логические элементы с резиновыми дисками, работающие на давлении 0,14 МПа, входят в т.н. систему ПЭРА (Пневматические элементы релейной автоматики), относящуюся к пневмоавтоматике среднего уровня давления.