РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01L19/12 H01H35/34 

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к приборам для измерений давления, предназначенным для использования в системах контроля и управления в различных отраслях промышленности.

Известно реле давления, содержащее корпус, мембранный упругий чувствительный элемент, электроконтактный механизм с подвижным и неподвижным контактами, рычаг, шток, пружину и регулируемый упор [1]
Этому известному реле давления присущ ряд существенных недостатков:
низкая точность (особенно при воздействии линейных и вибрационных перегрузок из-за значительных подвижных масс, обусловленных наличием противовесов);
недостаточные эксплутационные возможности: мал диапазон измерений, невозможно контролировать давление агрессивных средств, нет индикации текущих значений давления;
сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому реле давления является реле контроля давления, содержащее практически те же конструктивные элементы, перечисленные выше [2]
Это реле не лишено тех же недостатков: низкая точность обусловлена большой зоной возврата (гистерезисов) микропереключателя, использованного в качестве электроконтактного механизма, а низкие эксплутационные характеристики обусловлены перечисленными выше причинами.

Сущность изобретения заключается в том, что в реле давления, содержащем корпус, размещенные в нем упругий чувствительный элемент и электроконтактный механизм, соединенные между собой посредством штока с регулировочным механизмов, содержащим регулировочный винт, и контактной пружины, контактная пружина установлена с возможностью передачи перемещения штока не электроконтактный механизм через регулировочный винт, которым прикреплена к торцу штока со стороны контактной пружины дополнительная пружина, выполненная с возможностью разгрузки контактной пружины от чрезмерных перемещений и усилий, при этом регулировочный механизм дополнительно снабжен регулировочной втулкой с контргайкой, в корпус дополнительно введена эластичная разделительная мембрана, полость между упругим чувствительным элементом и корпусом снабжена измерителем давления и заполнена рабочей жидкостью.

В предложенном реле давления обеспечивается высокая точность срабатывания за счет безлюфтового (безгистерезисного) электроконтактного механизма, отсутствия противовесов в подвижной кинематической системе реле и высокой точности настройки.

В предложенном реле давления значительно расширены эксплутационные возможности:
значительно расширен диапазон измеряемых давлений (за счет введения разгрузочной пружины);
обеспечена возможность измерения давления любых высокоагрессивных сред (за счет разделения чувствительного элемента и контролируемой среды раздельной мембраной и рабочей жидкостью);
обеспечена возможность индикации текущего значения давления контролируемой среды (за счет введения в конструкцию измерителя давления).

В предложенном реле значительно упрощена конструкция за счет отсутствия осей и опор вращения.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема реле: на фиг. 2 разрез А-А; на фиг. 3 пружина электроконтактного механизма, совмещенная с рычагом.

Реле содержит корпус 1, внутри которого размещен упругий чувствительный элемент сильфон 2, верхний, неподвижный, бурт 3 сильфона 2 приварен к верхнему торцу корпуса 1. Нижний, неподвижный, бурт 4 сильфона 2 приварен к штоку 5. Полость между корпусом 1 и сильфоном 2 герметизирована эластичной разделительной мембраной 6, которая закреплена на корпусе 1 фланцем 7, фланцем со штуцером 8 с помощью винтов 9. В корпусе 1 имеются два резьбовых отверстия: 10, в которое ввинчен измеритель давления 11, и 12, через которое полость между корпусом 1, сильфоном 2 и разделительной мембраной 6 заполняется рабочей жидкостью 13. Отверстие 12 в корпусе 1 герметизируется пробкой 14, имеющей конический торец. Измеритель давления 11 установлен в корпусе 1 через прокладку 15. В качестве рабочей жидкости 13 использована полиметилсилоксановая жидкость ПМС-10, имеющая диапазон рабочих температур от 60 до + 250^oC. На внешнем верхнем торце корпуса 1 закреплен корпус электроконтактного механизма 16, в котором с помощью изоляционных втулок 17 и 18 и винтов 19 закреплены разгрузочная пружина 20 и контактная пружина 21, передающая перемещение от штока 5 на электроконтактный механизм. Разгрузочная пружина 20 через центральное отверстие прикреплена к верхнему торцу штока 5 регулировочным винтом 22. На верхней резьбовой части регулировочного винта 22 навинчена регулировочная втулка 23, которая через изоляционную втулку 24 контактирует с жестким центром контактной пружины 21. Положение регулировочной втулки 23 на регулировочном винте 22 фиксируется контргайкой 25. На корпусе электроконтактного механизма 16 закреплены неподвижные контактные пластины 26 (крепление на чертежах не показано), к которым прикреплены неподвижные контакты 27. На поперечных консольных торцах контактной пружины 21 приклепаны подвижные контакты 28. На поперечных плоскостях контактной пружины 21 выполнены ребра жесткости 29, а продольные поверхности этой пружины имеют гофры 30, неподвижные контакты пластины 26 соединены проводами 31 с клеммами 32, предназначенными для подключения к внешней электрической цепи.

Разгрузочная пружина 20 служит для разгрузки контактной пружины 21 от чрезмерных перемещений и усилий, возникающих на чувствительном элементе - сильфоне 2 от воздействия давления P контролируемой среды 33, подаваемой в штуцер 8. Разгрузочная пружина 20 является сменной: чем больше давление контролируемой среды 33, тем толще (а значит и жестче) пружина 20. Сменным может быть также измеритель давления 11, верхний предел измерения которого выбирают, исходя из максимально возможного давления контролируемой среды. В качестве измерителя давления 11 могут использоваться манометр, тензопреобразователь давления, цифровой преобразователь давления и т.д.

Эластичная разделительная мембрана 6 изготовлена из тонкой фторопластовой пленки, что обеспечивает высокую коррозионную стойкость реле.

Реле давления работает следующим образом.

Давление P контролируемой среды 33, которая может быть и газом, и жидкостью, через разделительную эластичную мембрану 6 передается рабочей жидкости 13 и через нее передается на упругий чувствительный элемент сильфон 2 и на измеритель давления 11, который показывает текущее значение давления контролируемой среды. Под воздействием давления P сильфон 2 перемещается на величину, прямо пропорциональную эффективной площади сильфона и обратно пропорциональную суммарной жесткости сильфона 2 и разгрузочной пружины 20. Перемещение подвижного торца сильфона 2 передается штоку 5 и регулировочному винту 22. Положение регулировочной втулки 23 на регулировочном винте 22 устанавливается таким образом, чтобы при заданном значении давления P контролируемой среды изоляционная втулка 24 коснулась жесткого центра контактной пружины 21 и контакты 28 этой пружины отошли от неподвижных контактов 27 (возможное исполнение, когда контакты 27 и 28 будут не размыкаться, а замыкаться при повышении давления контролируемой среды P до заданного значения). Таким образом, происходит коммутация (размыкание и замыкание) электрической цепи сигнализации, в которую включено реле.

При необходимости коммутации электрической цепи при другом значении давления P реле перенастраивается: изменяется положение регулировочной втулки 23 на регулировочном винте 22 до точки, соответствующей размыканию (замыканию) контактов 27 и 28 при новом значении давления P. Новое положение регулировочной втулки 23 фиксируется контргайкой 25.

При понижении давления P реле работает в обратном порядке.

Использование: в приборостроении для измерения давления в системах контроля и управления в различных отраслях промышленности. Сущность изобретения: реле давления содержит корпус, размещенные в нем упругий чувствительный элемент и электроконтактный механизм, соединенные штоком с регулировочным механизмом и контактной пружиной. К торцу штока со стороны контактной пружины прикреплена дополнительная пружина. Эта пружина выполнена с возможностью разгрузки контактной пружины от чрезмерных перемещений и усилий. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Реле давления, содержащее корпус, размещенные в нем упругий чувствительный элемент и электроконтактный механизм, соединенные между собой посредством штока с регулировочным механизмом, содержащим регулировочный винт, и контактной пружины, отличающийся тем, что в нем контактная пружина установлена с возможностью передачи перемещения штока на электроконтактный механизм через регулировочный винт, который прикреплена к торцу штока со стороны контактной пружины дополнительная пружина, выполненная с возможностью разгрузки контактной пружины от чрезмерных перемещений и усилий, при этом регулировочный механизм дополнительно снабжен регулировочной втулкой с контргайкой. 2. Реле по п.1, отличающееся тем, что в его корпус дополнительно введена эластичная разделительная мембрана с возможностью разделения упругого чувствительного элемента и контролируемой среды и с образованием полости между упругим чувствительным элементом и стенками корпуса. 3. Реле по п.2, отличающееся тем, что образованная полость соединена с введенным измерителем давления.