1.2 Двохмембранні пневмoреле

Вказані вище логічні функції можуть бути також реалізовані на двохмембранних релейних елементах, покладених в основу системи дискретних елементів «Дрелоба», розробленої в ГДР.

Двохмембранне реле складається (рис. 1.3, а) з корпусу 10 з перегородкою 12 і двох кришок 5 і 11. Між корпусом і кришками закріплені дві однакові еластичні мембрани 6. Жорсткі центри 7 обох мембран сполучені штоком 8, що проходить через отвір в перегородці. Вихідний тиск відбирається через штуцер 9 з порожнини, що утворюється між штоком і отвором в перегородці 12. До штуцерів 1-4 залежно від функції, що реалізовується, підводяться сигнали, що управляють, тиск живлення і атмосферний тиск.

Розглянемо роботу двохмембранного реле, коли воно включене по схемі, показаній на (рис. 1.3,б). При подачі тиску живлення в камеру Б і відсутності тиску в камерах А, В і Г мембранний блок переміщається вліво, жорсткий центр правої мембрани притискається до поверхні торця перегородки 12 і, закриваючи у ньому отвір, роз'єднує камери В і Г. При цьому тиск живлення через камери Б і В проходить на вихід реле до штуцера 9 і вихідний тиск стає рівне «1» (рис. 1.3,в). При зміні тиску управління від значення «0» до значення «1» мембранний блок реле переміщається праворуч. При цьому жорсткий центр правої мембрани відкриває отвір в перегородці, а жорсткий центр лівої мембрани закриває цей отвір. Камера У від'єднується від камери Б і з'єднується з камерою Г, повідомленою з атмосферою. Тиск на виході реле стає рівним «0». При знятті тиску управління мембранний блок переміщається вліво і на виході реле відпрацьовується сигнал, рівний «1».

Розглянемо, як формується петле подібна характеристика двох-мембранного реле і при яких значеннях тиску відбувається перемикання реле. При зміні з «0» на «1» значення при якому відбувається перемикання реле, де F — ефективна площа мембрани;

— площа отвору в перегородці 12; — сила, що створюється на лівій мембрані тиском управління ; — сила, що створюється на лівій мембрані тиском живлення ; — сила, що створюється на правій мембрані тиском живлення. З останнього виразу виходить, що

. (1.6)

Рис.1.3. Конструкція (а), схеми включення (б, г) і статичні характеристики (в,д) двохмембранного реле

При зміні тиску з «1» на «0» значення , при якому відбувається перемикання реле,, де f— площа жорсткого центру мембрани; — сила, що створюється на лівій мембрані тиском , наявним в камері Б. Із останнього виразу знайдемо

,

або

. (1.7)

Порівнюючи (1.6) і (1.7), бачимо, що оскільки , то . Останнє означає, що перемикання двохмембранного реле, включеного по схемі, показаній на (рис. 1.3,б) з «1» на «0», відбувається при тиску управління більшому, ніж при зворотному перемиканні з «0» на «1», що обумовлює петле подібну форму статичної характеристики двохмембранного реле. Ширина петлеподібної характеристики (рис. 1.3, в) визначається як різниця виразів (1.6) і (1.7):

. (1.8)

По аналогії з попереднім для схеми включення двохмембранного реле, показаної на (рис. 1.3, г) в якій тиск живлення підводиться до камер А і Б, маємо:

1) при збільшенні тиску з «0» до «1» перемикання реле відбувається при

,

або

. (1.9)

2) при зменшенні тиску з «1» до «0» перемикання реле з «1»на«0» відбувається при

,

або

. (1.10)

Вираз (1.9) можна представити у вигляді

. (1.11)

Порівнюючи (1.10) і (1.11), знаходимо, що, тобто перемикання двохмембранного реле з «0» на «1» відбувається при тиску більшому, ніж при перемиканні з «1» на «0». Це означає, що статична: характеристика двохмембранного реле при включень його по схемі, показаній на (рис. 1.3,г) має також петлеподібну форму (рис. 1.3, д). Ширина петлі визначається як різниця (1.10) і (1.11), тобто

. (1.12)

Як видно з (1.8) і (1.12), ширина петлі при включенні двохмембранного реле як по схемі, зображеній на (рис. 1.3, б)так і по схемі, показаній на (рис. 1.3, г) визначається ефективною площею мембран, площами жорсткого центру і отвору в перегородці, а також тиском живлення. Зазвичай приймають відношення , а відношення

При тиску живлення рівному Па, і вказаних співвідношеннях площ ширина петлі складає Па.

Рис.1.4. Схеми реалізації на двухмембранном пневмoреле функції АБО та І

Рис.1.5. Конструкція (а) і умовне позначення (б) двохмембранного пневмореле спеціальної системи елементів пневмоавтоматики

Схеми реалізації основних логічних функцій за допомогою двухмембранного реле показані на (рис. 1.3 і 1.4).

Розглянуті раніше схеми, показані на (рис. 1.3,б, г) реалізують відповідно функції заперечення і повторення. При включенні двохмембранного реле по схемах, показаних на (рис. 1.4, а, б) реалізуються відповідно логічні функції АБО та І, причому вказані схеми реалізують ці операції пасивно, тобто без живлення реле стислим повітрям. При пасивному включенні релейних елементів рівень і потужність вхідного сигналу визначаються рівнем і потужністю вхідного сигналу.

Двохмембранні пневмореле входять до складу спеціальної системи елементів пневмоавтоматики. Конструкція і умовне зображення цих пневматичних реле показані відповідно на (рис. 1.5,а, б) де 1, 10 — мембрани, 2 – металевий диск, 3 — гвинт, 4 — колонка, 5, 6, 7 — середня, верхня і нижня секції, 8 – текстолітовий диск, 9 — гумовий диск. Мембрана, що прикриває сопло живлення має велику ефективну площу, ніж мембрана, що прикриває сопло, пов'язане з атмосферою.