способ управления рабочим процессом схемы аэродинамического струйного триггера со счетным входом

Формула изобретения

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ПРОЦЕССОМ СХЕМЫ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СТРУЙНОГО ТРИГГЕРА СО СЧЕТНЫМ ВХОДОМ, реализованного на базе последовательно включенных струйных элементов с внутренней гидромеханической обратной связью, который состоит в том, что создают разность давлений между входными каналами выходного активного триггера путем получения в одном из его входных каналов давления разрежения с одновременным образованием в коммутационных каналах и рабочей камере входного пассивного триггера направленного движения потока рабочей среды, который отклоняет и направляет струю сигнала, поступившую на счетный вход аэродинамического триггера в один из выходных каналов входного пассивного триггера для переключения силовой струи в выходном активном триггере, отличающийся тем, что в другом входном канале выходного активного триггера создают повышенное давление путем направления в этот канал части отраженного потока, отсекаемого дефлектором от силовой струи выходного активного триггера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть применено в системах управления технологическим оборудованием и построения цифровых автоматических устройств.

Известны различные способы управления работой аэродинамического струйного триггера со счетным входом, построенные на основе аэродинамических эффектов прилипания струи к стенке, отклонения струи и стробирования положения струй сигналами обратных связей [1]

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является следующие недостатки этих способов: сложность согласования сигналов в схеме. При этом сигналы обратных связей должны быть меньше давления переключения пассивного триггера, а также необходимо введение управляющих воздействий, стробирующих положение силовой струи в активном триггере и требуется формирование формы импульса струи сигнала на счетном входе. Поэтому, построенные на основе этих способов схемы триггеров со счетным входом имеют низкое быстродействие из-за большого числа промежуточных связей и низкую надежность из-за сложности согласования сигналов в схеме.

Наиболее близким к данному изобретению является способ управления аэродинамическим струйным триггером со счетным входом (Warren R.W. Fluid Pulse Converter, пат. США N 300, 1698, 1961), реализованный на базе струйных элементов с отклонением струи, который состоит в том, что создают разность давлений между входными каналами активного триггера, которая получается за счет того, что в одном из его входных каналов создают давление разрежения, определяемое эжекцией из этого канала рабочей среды в циркуляционную зону, образованную той стороной силовой струи активного триггера, которая примыкает к стенке его рабочей камеры, граничащей с данным входным каналом, а в другом входном канале создают тоже давление разрежения, которое определяется эжекционной способностью свободной стороны силовой струи, не примыкающей к стенке его рабочей камеры, и которое близко по значению к атмосферному давлению, но по абсолютному значению оно превосходит давление разрежения, созданное в другом входном канале, с одновременным образованием в коммутационных каналах и рабочей камере пассивного триггера направленного движения потока рабочей среды, который отклоняет и направляет струю сигнала, поступившую на счетный вход аэродинамического триггера в один из выходных каналов пассивного триггера для переключения силовой струи в активном триггере.

Причинами препятствующими достижению требуемого технического результата, являются недостатки данного способа управления. В связи с тем, что для образования потока рабочей среды, который отклоняет и направляет струю сигнала, поступившую на счетный вход устройства, используется разность давлений, созданная различной эжекционной способностью разных сторон силовой струи активного триггера, при стационарном течении и при переключении турбулентной силовой струи в активном триггере возникает неустойчивость этой разности давлений, вызванная динамическими процессами перераспределения давлений в рабочей камере активного триггера и турбулентностью силовой струи. Поэтому при подаче на счетный вход устройства импульсов с быстрым нарастанием сигнала (с крутым фронтом) возможны ложные переключения и пропуски импульсов. Этот недостаток определяет недостаточную надежность такого способа управления.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является организация рабочего процесса аэродинамического струйного триггера со счетным входом таким образом, чтобы обеспечивалась его надежная и устойчивая работа.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение надежной работы аэродинамического триггера со счетным входом путем формирования такой разности давлений на управляющих входах активного триггера, которая исключает возможность ложных срабатываний пассивного триггера, упрощает его настройку и согласование с другими устройствами, что, в итоге, повышает надежность работы всего устройства.

Указанный технический результат (при осуществлении изобретения) достигается тем, что при таком способе управления рабочим процессом схемы аэродинамического струйного триггера со счетным входом, реализованного на базе струйных элементов с внутренней гидромеханической обратной связью, создают разность давлений между входными каналами выходного активного триггера путем получения в одном из его входных каналов давления разрежения, а в другом входном канале выходного активного триггера повышенного давления путем направления в этот канал части отраженного потока, отсекаемого дефлектором от силовой струи активного триггера, с одновременным образованием в коммутационных каналах и рабочей камере входного пассивного триггера направленного движения потока рабочей среды, который отклоняет и направляет струю сигнала, поступившую на счетный вход аэродинамического триггера в один из выходных каналов входного пассивного триггера для переключения силовой струи в выходном активном триггере.

Отличием предлагаемого способа является создание между входными каналами выходного активного триггера разности давлений, которая определяется разностью между повышенным давлением и давлением разрежения в его входных каналах, дает возможность получить ее устойчивую величину, которая мало зависит от турбулентности силовой струи активного триггера и на которую не влияет динамическое перераспределение давления в рабочей камере выходного активного триггера при переключении силовой струи от одной стенки рабочей камеры к другой.

Таким образом, полученная стабильная разность давлений, не зависящая от динамических процессов, протекающих в рабочей камере активного триггера, позволяет получить устойчивый поток рабочей среды в коммуникационных каналах и рабочей камере пассивного триггера, что, в свою очередь, позволяет получить стабильное и надежное отклонение струи сигнала, поступившей на счетный вход устройства (в канал питания пассивного триггера). В итоге это исключает возможность ложных срабатываний пассивного триггера схемы, упрощает его настройку и согласование с другими устройствами и, в целом, повышает надежность работы всей схемы.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявители не обнаружили аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по соотношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

Способ управления работой аэродинамического триггера со счетным входом представлен на схеме триггера, изображенной на чертеже.

Аэродинамический струйный триггер со счетным входом состоит из входного пассивного 1 и выходного активного 2 триггеров с раздельными входами, представляющих собой струйные бистабильные элементы с внутpенней гидромеханической обратной связью. Канал питания 3 пассивного триггера является счетным входом устройства. Выходные каналы 4, 5 активного триггера являются выходами устройства. Выходные каналы 6,7 пассивного триггера соединены с входными каналами 8, 9 активного триггера коммуникационными каналами 10, 11. Силовая струя в активном триггере может находиться у стенок 12, 13 его рабочей камеры.

Способ управления работой аэродинамического триггера со счетным входом осуществляется следующим образом.

Силовая струя, вытекающая из канала питания активного триггера 2 вследствие случайных процессов, примыкает к одной из стенок 12, 13 рабочей камеры триггера 2. Предположим, что струя находится у стенки 12. Отраженный поток, отсекаемый дефлектором, направляется к стенке 13. Часть его эжектируется силовой струей, а другая часть поступает во входной канал 9, создавая в нем повышенное давление, и далее распространяется по нему и коммуникационному каналу 11, поступая через приемный канал 7 в рабочую камеру пассивного струйного элемента 1. В это же время, у стенки 12 рабочей камеры элемента 2 возникает циркуляционная зона. Для воспаления расхода эжекции в ней эжектируется рабочая среда из входного канала 8, поэтому в нем создается давление разрежения. Это давление разрежения создает поток эжекции, текущий из рабочей камеры пассивного триггера 1 по коммуникационному каналу 10, входному каналу 8 в циркуляционную зону активного триггера 2.

Таким образом, в результате этих процессов, между управляющими входами 8,9 активного триггера 2 возникает разность давлений и образуется направленный поток рабочей среды Q, текущий от входного канала 9 по коммуникационному каналу 11, протекающий через рабочую камеру пассивного триггера 1, через коммуникационный канал 10 и через входной канал 8 втекающий в рабочую камеру активного триггера.

При поступлении на счетный вход 3 устройства импульса Т_и произойдет взаимодействие струи сигнала счетного входа с потоком Q. В результате этого взаимодействия струя сигнала счетного входа отклонится и направится в выходной канал 6 элемента 1 и далее по каналам 10.8 в рабочую камеру элемента 2. Увеличение расхода этого сигнала приводит к переключению силовой струи в активном триггере 2 к стенке 13.

При установлении силовой струи у стенки 13 активного триггера в его выходном канале 5 и соответственно в выходном канале счетного триггера появляется сигнал единичного уровня, а в выходном канале 4 нулевой. Происходит смена состояний выходов счетного триггера.

Последующее снятие сигнала со счетного входа 3 устройства не приведет к изменению состояния выходов счетного триггера, так как к этому времени в рабочей камере активного триггера уже сформировалась внутренняя гидромеханическая обратная связь, способствующая устойчивому положению силовой струи у стенки 13. Под влиянием ее параметров во входных каналах 8, 9 активного триггера создается разность давлений, которая устанавливает в рабочей камере пассивного триггера картину течений, аналогичную рассмотренной ранее, но противоположную по направлению потока Q.

Появившийся на счетном входе 3 устройства новый сигнал, взаимодействуя с потоком Q, направление которого противоположно рассмотренному ранее, отклонится в выходной канал 7 пассивного триггера 1 и далее по коммуникационному каналу 11 и входному каналу 9 поступит в рабочую камеру активного триггера 2, что вызовет его переключение. Положение сигналов на выходах триггера станет прежним.

Использование в качестве сигнала обратной связи схемы части отраженного потока внутренней гидромеханической обратной связи активного триггера позволяет получить стабильные сигналы обратных связей схемы счетного триггера, что исключает возможность ложных срабатываний пассивного триггера схемы, упрощает его настройку и согласование с другими устройствами и, в целом, повышает надежность работы всего устройства.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в области пневмоавтоматики и в струйных цифровых автоматических устройствах;

для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".