РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК G01L19/12 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения порогового значения давления.

Известны устройства, в которых в качестве чувствительных элементов (ЧЭ) используются сильфоны, мембраны, трубки Бурдона и т.д.[1].

Под действием давления такие чувствительные элементы перемещаются. Движение ЧЭ через шток, который перемещается в своих направляющих, передается на контактный элемент, например, микровыключатель. Величина давления, при котором срабатывает микровыключатель, регулируется пружиной.

Эти устройства обладают:
относительно большой величиной жесткости рабочей характеристики, что увеличивает разницу по давлению между величиной давления срабатывания и переходе реле в исходное состояние;
наличием трения в направляющих перемещения штока, что увеличивает погрешность срабатывания.

Можно повысить чувствительность уменьшением жесткости ЧЭ, например, выполнив ЧЭ из эластичных материалов (резина, резино-тканевый материал, полиимид и т. д). Однако это приведет к уменьшению точности, так как, как правило, эти материалы не обладают достаточно точными и стабильными упругими характеристиками.

Частично указанные недостатки устранены в конструкции реле давления [2].

Данное устройство выбрано в качестве прототипа.

Реле давления содержит корпус, чувствительный элемент, выполненный в виде поршня, расположенного с зазором в отверстии корпуса. Эластичная мембрана герметизирует упомянутый зазор. Перемещение поршня под воздействием давления передается штоку, который, двигаясь в направляющих и преодолевая усилие пружины, вызывает срабатывание контактного элемента - микровыключателя.

В прототипе принципиально решена задача повышения чувствительности за счет введения эластичной мембраны и повышения точности за счет применения поршня, площадь которого стабильна.

Однако в таком устройстве возможно возникновение заклинивания штока в направляющих, а величина усилия, развиваемого поршнем в начальной стадии подачи давления, недостаточна, чтобы преодолеть заклинивающие эффекты и обеспечить плавное перемещение штока. Режим перемещения штока будет прерывистым, что уменьшает точность при измерении.

Предлагаемое изобретение направлено на решение указанной задачи.

Для чего в реле давления, содержащем корпус, чувствительный элемент, выполненный в виде поршня, расположенного с зазором в отверстии корпуса, эластичную мембрану, контактирующую с поршнем и герметично соединенную на периферии с корпусом, шток, расположенный соосно с поршнем и взаимодействующий с пружиной и электроконтактным элементом, эластичная мембрана выполнена с концентрическим гофром, а на поршне и в отверстии корпуса выполнены концентрично друг другу фаски, между которыми расположен гофр мембраны, причем мембрана установлен с зазором относительно корпуса.

В связи с тем, что эластичная мембрана расположена с зазором от корпуса, в начальной стадии подачи давления на шток действует усилие, развиваемое мембраной (большей по площади, чем поршень). Благодаря большему усилию преодолеваются заклинивающие эффекты в направляющих штока. Шток выравнивается и происходит его плавное перемещение. Мембрана в это время ложится на корпус (выключается из работы) и шток продолжает двигаться под действием усилия, развиваемого поршнем, что определяет срабатывание электроконтактного элемента. Расположение гофра мембраны в фасках поршня и корпуса также способствует выравниванию и устойчивому перемещению поршня, что благоприятно сказывается на перемещении штока.

Изобретение поясняется чертежом, где представлено предложенное реле давления.

Реле давления содержит штуцер 1, мембрану 2, поршень 3, шток 4, пружину 5, направляющий шток 6, корпус 7, электроконтактный элемент 8, рычаг 9, концентрический гофр 10.

Поршень 3 расположен в отверстии корпуса 7 с зазором. Эластичная мембрана 2, контактирующая с поршнем 3, герметично соединена по периферии с корпусом 7. Шток 4 расположен соосно с поршнем 3 и контактирует с пружиной 5 и электроконтактным элементом 8 (микровыключателем) через рычаг 9.

Эластичная мембрана 2 имеет концентрический гофр 10.

Реле давления работает следующим образом.

При повышении давления P в полости штуцера 1 мембрана 2 развивает усилие, равное P•S_м, где S_м - площадь мембраны, и поршень 3 со штоком 4 начинает перемешаться, преодолевая усилие пружины 5. При этом поскольку величина P•S_м значительна (S_м > S_п, где S_м - площадь поршня), шток 4 преодолевает заклинивающие эффекты в направляющих 6 и выравнивается по оси.

При дальнейшем повышении давления мембрана 2 после перемещения на зазор δ ложится на корпус 7 и выключается из работы.

Дальнейшее перемещение штока 4 происходит под действием усилия, равного P•S_п, развиваемого поршнем 3, где S_п - площадь поршня, и происходит срабатывание микровыключателя.

При этом поскольку шток 4 выравнен по оси, его движение происходит более плавно с меньшим трением, что обуславливает меньшую погрешность срабатывания, т.е. повышение точности измерения.

Использование: изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения порогового значения давления, и может быть использовано в устройствах автоматики. Цель - повышение точности и чувствительности. Сущность изобретения: в реле давления, содержащем корпус 7, чувствительный элемент, выполненный в виде поршня 3, расположенного с зазором в отверстии корпуса, эластичную мембрану 2, контактирующую с поршнем и герметично соединенную по периферии с корпусом, шток 4, расположенный соосно с поршнем и взаимодействующий с пружиной 5 и контактным элементом, например, микровыключателем 8, эластичная мембрана 2 выполнена с концентрическим гофром 10, а на поршне 3 и в отверстии корпуса выполнены концентрично друг другу фаски, между которыми расположен гофр 10 мембраны, причем мембрана 2 расположена с зазором относительно корпуса 7. 1 ил.

Реле давления, содержащее корпус, чувствительный элемент, выполненный в виде поршня, расположенного с зазором в отверстии корпуса, эластичную мембрану, контактирующую с поршнем и герметично соединенную по периферии с корпусом, шток, расположенный соосно с поршнем и взаимодействующий с пружиной и электроконтактным элементом, отличающееся тем, что в нем эластичная мембрана выполнена с концентрическим гофром, а на поршне и в отверстии корпуса выполнены концентрично друг другу фаски, между которыми расположен гофр мембраны, причем мембрана установлена с зазором относительно корпуса.