Силы, действующие на затвор клапана. Расчёт переливных клапанов. Предохранительные клапаны непрямого действия, страница 11

Элементы Реле схема которого не отличается от аналогового решающего усилителя однако их конструкции различные. Пневматческое реле имеет меньшие габаритные размеры так как чувствительность его не должна быть столь высокой, как в операционном усилителе.  Упомянутые элементы отличаются друг от друга также и способом включения. Для введения положительной обратной связи нижнюю камеру соединяют с атмосферой а верхнюю камеру с нижним соплом. Выходной сигнал реле может принимать лишь 2 значения 0 и Р0. Если давление Р2>P1 то верхнее сопло закрыто и давление на выходе Р=0. Так как давление в верхней и нижней камере равны между собой то при  увеличении Р1 шток реле перейдёт в нижнее положение при Р1=Р2. Давление на выходе реле Р и верхней камере станут равны Р0. В нижней камее за счёт того что она сообщается с атмосферой избыточное давление всегда равно 0, следовательно на него будет действовать дополнительная сила направленная вниз и равная произведению. эффективной площади на давление питания. Будет иметь место п.о. связь. Если начать уменьшать Р1 то шток перейдёт в верхнее положение и давлении Р1=Р2-f/(F-f)*Po где f эффективная площадь верхней и нижней мембраны; F –эффективная площадь средней мембраны.

Составим уравнения равновесия:

p0f+P1(F-f)=P2(F-f)

f1(F-f)=P2(F-f)-P0f

P1=P2-f/(F-f)*P0

При использовании реле в качестве логического элемента давление на одном из его входов Р1 или Р2 поддерживается постоянным и равным Рп1 и Рп2, т.е. создаётся постоянное давление подпора. Рп1 – малый подпор, Рп2 – большой подпор.

При наличии малого подпора подводимого через 5 и отсутствия сигналов Рупр2 на вводе 4 мембранный блок находится в нижнем положении и давление на выходе реле максимально и равно давлению питания Рвых=Р0=1. Давление управления Рупр при котором реле переключится из состояния «1» в «0» определяется условием равенства усилий на мембранном блоке:

Рупр2в=(F-f)=Рп1(F-f)+Р0f

Рупр2впит1+(f/(F-f))*Po

При обратном переключении с «0» на «1» давление в верхней и нижней камерах равно 0 и поэтому обратное переключение реле произоёдёт при условии когда Рупр2нп1. Как видно из уравнений реле переключается из одного состояния в другое при разных уровнях давления управлений что обуславливает петлеобразную характеристику рисунок б. Ширина петли определяется разностью давлений в первом и втором случаях:

Рупр2вупр2н=дельтаР=Рп1+(1/(F-f))*P0п1=(f/(F-f))P0 (1)

Для схемы реле, показанной на рисунке «в», Рупр1в при кортом происходит переключение реле из 0 в 1  находится из выражения Рупр1вп2 (2). Обратное переключение происходит при давлении Рупр1н определяемом из выражения :

Рупр1н(F-f)=Рп2(F-f)-Р0*=> Рупр1нп2-(f/(F-f))*Po      (3)

Ширина петли зоны дельта Р гистерезиса определяете разностью выражений (2) и (3): Рупр1вупр1н=дельта Р=(f/F-f))*P0                 (4)

Как видно из (4) и (1) для обеих схем включения, ширина определяется соотношением площадей мембран и давления питания. В 3х мембранных реле систем УСЭПА дельтаР=0.3 – 0.4Рпит. Выбор давлений подпора Рп1=(0.3 – 0.4)Р0 и  Рп2 = (0.7 – 0.8) Р0 позволяет расположить характеристику симметрично подаваемым сигналам.  Разница в величинах подпора объясняется тем то благодаря силам о.с. действующих сверху вниз могут превосходить силы действующие в обратном направлении. Схемы включения элементом УСЭПА приведены в таблице 2.

В зависимости от расположения в пневмокамере реле в которой имеется давление подпора выполняется операция повторения Р=Р1 или отрицания Р=-Р1(штрих). Обе приведенные схемы активны, т.е. при Р=0 их выход соединяется с атмосферой, а при Р=1 с линией питания. На одном реле можно выполнять наиболее часто встречающиеся логические операции. У реле включённого для выполнения операции конъюнкция «и» на выходе будет 1 ели оба входных сигнала Р1 и Р2 =1 (схема 3) во всех остальных случаях на выходе будет 0.