РЕЛЕ РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ Российский патент 1999 года по МПК G01L19/12 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения порогового значения разности давлений.

Известны устройства для измерения разности давлений (1), в которых разность давлений воспринимается мембраной. Перемещение мембраны передается штоку, который переключает контакты микровыключателя. Установка давления срабатывания осуществляется пружиной.

Эти устройства для измерения разности давлений пригодны только для измерения давлений неагрессивных сред, т.к. пружина и микровыключатель находятся в полости приема давления. Особенно опасно нахождение микровыключателя как электрического элемента в бензиногазовой среде.

Кроме того, в случае, если мембрана выполнена металлической, ее жесткость не позволяет уменьшить разницу по давлению между величиной давления срабатывания и возврата реле в исходное состояние.

В случае изготовления мембраны из резины или резинотканевых (эластичных) материалов уменьшается точность срабатывания реле из-за нестабильности эффективной площади.

Частично указанные недостатки устраняются в реле для измерения разности давлений (2), содержащем корпус с внутренней полостью, по обе стороны которой закреплены в корпусе воспринимающие давление две мембраны. Перемещение мембран передается через шток, торсион, систему рычагов к контактному узлу и пружине.

Как видно из описания конструкции, рабочая среда отделена мембранами от измерительного механизма, чем обеспечивается возможность измерения разности давлений агрессивных сред.

Однако в этих устройствах внутренняя полость заполняется жидкостью, которая необходима для увеличения точности при измерении разности давлений на фоне больших статических давлений. Это обстоятельство приводит к значительному усложнению конструкции реле.

Наиболее близким к предложенному является реле разности давлений (3), содержащее первый корпус, во внутренней полости которого расположен с возможностью перемещения поршень с упругим герметизирующим элементом и взаимодействующая с поршнем пружина, управляющий магнит, жестко соединенный с поршнем, второй корпус, в котором закреплен взаимодействующий с управляющим магнитом геркон.

Герметизация поршня в корпусе обеспечивается упругим элементом кольцевого типа.

Как видно из описания конструкции прототипа, рабочая среда отделена от геркона стенками первого и второго корпусов, тем самым позволяя измерять разность давления агрессивных сред и обеспечивать взрывобезопасность при относительной простоте конструкции (отсутствие сложной системы рычагов и торсиона, имеющихся в известных устройствах для измерения разности давлений).

Конструкция устойчива также к небольшим фоновым давлениям.

Однако при перемещении поршня в известном устройстве возникает значительное трение между упругим кольцевым элементом и корпусом, что приводит к снижению точности измерения. Кроме того, материалы магнитов, как правило, корродируют при воздействии агрессивных рабочих сред. Герметизация управляющего магнита приводит к еще большему увеличению зазора между магнитом и герконом, что сказывается на потере чувствительности реле. Утонение стенок корпусов приводит к их деформации при больших давлениях измерительных сред.

Таким образом, повышение точности измерения разности давлений в условиях больших фоновых давлений остается актуальным.

Изобретение направлено на решение указанной задачи.

Для этого в реле разности давлений, содержащее первый корпус, во внутренней полости которого расположен с возможностью перемещения поршень с упругим герметизирующим элементом и взаимодействующая с поршнем пружина, управляющий магнит, жестко соединенный с поршнем, второй корпус в котором закреплен взаимодействующий с управляющим магнитом геркон, введен дополнительный магнит, а упругий герметизирующий элемент выполнен в виде эластичной мембраны, причем управляющий магнит расположен внутри поршня, а дополнительный магнит закреплен во втором корпусе с регулировочным зазором относительно геркона.

Такое выполнение реле разности давлений позволяет повысить точность измерения.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена конструкция предложенного реле давления.

Реле давления содержит:
1,2 - каналы приема (+) (-) давления
3 - поршень
4 - управляющий магнит
5 - эластичная мембрана
6 - первый корпус
7 - герметичный магнитоуправляемый контакт (геркон)
8 - дополнительная полость
9 - второй корпус
10 - уставочная пружина
11 - дополнительный постоянный магнит
12, 13 - прокладки
Реле разности давления работает следующим образом.

При появлении и изменении разности давлений в полостях приема давления 1,2 поршень 3 с размещенным в нем управляющим магнитом 4 начинает перемещаться. При этом эластичная мембрана 5 перемещается за счет изменения геометрии гофра в фасках поршня 3 и корпуса 6. Перемещение магнита 4 вызывает срабатывание геркона 7, расположенного по другую сторону от мембраны в дополнительной полости 6 второго корпуса 9. Поршень перемещается в полости корпуса 6, преодолевая усилие уставочной пружины 10. Тем самым, изменяя усилие этой пружины, можно изменять установку срабатывания. Наличие дополнительного постоянного магнита 11 в полости 6 корпуса 9 обеспечивает повышение чувствительности герметичного магнитоуправляемого контакта (геркона). Достигается это за счет предварительного напряжения контактных пластин геркона от магнитного потока дополнительного магнита, величину которого можно регулировать, изменяя зазор между герконом и дополнительным магнитом. В связи с чем при изменении магнитных полей при перемещении управляющего магнита 4 возникает релейный характер срабатывания и отключения контактных пластин геркона.

Повышение чувствительности геркона позволяет вызывать его срабатывание на большем зазоре между управляющим магнитом и герконом. Это в свою очередь позволяет увеличить толщину стенки δ корпуса 9 между герконом и мембраной и тем самым появляется возможность повысить величину фонового давления без прогиба стенки δ . Кроме того, появляется возможность организовать в поршне герметичную перемычку S между эластичной мембраной и управляющим постоянным магнитом, загерметизировать его, изолировав от агрессивной среды.

Простое увеличение коэрцитивной силы управляющего постоянного магнита 4, например, увеличение его размеров, не дает такого эффекта, как дополнительный магнит, из-за появления больших рассеивающих полей в полости корпуса 6.

Аналогично увеличение размеров управляющего магнита в прототипе не приводит к увеличению чувствительности, т.к. необходимо увеличивать диаметр полости, что приводит к увеличению механических напряжений в стенках корпуса при воздействии давлений. Необходимо увеличивать толщину стенки, что автоматически приводит к увеличению магнитного зазора и потере чувствительности.

Герметизация мембраны и внутренней полости корпуса 6 осуществляется прокладками 12, 13.

Из описания конструкции реле видно, что трение упругого элемента о стенки корпуса в прототипе заменено на изгиб эластичной мембраны. Из-за малой жесткости эластичной мембраны происходит измерение разности давления с повышенной чувствительностью.

Точность преобразования давления в перемещение обеспечивается поршнем. При этом, поскольку геркон находится в дополнительной полости 8, не сообщенной с полостью приема давления, а управляющий магнит загерметизирован внутри поршня, то тем самым обеспечивается взрывобезопасность и возможность измерения давлений агрессивных сред.

Источники информации, принятые во внимание:
1. Агейкин Д.И. и др. Датчики контроля и регулирования. - М.: 1965, с. 622.

2. Там же, с.625.

З. DE 2640529 C, G 01 L 23/14, 06.08.78.

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения порогового значения разности давлений. Сущность изобретения: реле разности давлений содержит первый корпус, во внутренней полости которого расположен поршень с упругим герметизирующим элементом и пружиной, взаимодействующей с поршнем, второй корпус, в котором закреплен взаимодействующий с управляющим магнитом геркон, с зазором от которого размещен дополнительный магнит, при этом упругий герметизирующий элемент выполнен в виде эластичной мембраны. Такое выполнение позволяет повысить точность срабатывания реле разности давлений в условиях больших фоновых давлений. 1 ил.

Реле разности давлений, содержащее первый корпус, во внутренней полости которого расположен с возможностью перемещения поршень с упругим герметизирующим элементом и взаимодействующая с поршнем пружина, управляющий магнит, жестко соединенный с поршнем, второй корпус, в котором закреплен взаимодействующий с управляющим магнитом геркон, отличающееся тем, что в него введен дополнительный магнит, а упругий герметизирующий элемент выполнен в виде эластичной мембраны, причем управляющий магнит расположен внутри поршня, а дополнительный магнит закреплен во втором корпусе с регулировочным зазором относительно геркона.