РЕЛЕ ПРОТОКА ЖИДКОСТИ Российский патент 2005 года по МПК G01F1/24 H01H35/24 

Изобретение относится к области средств автоматической сигнализации и может быть использовано при автоматизации технологических процессов в различных областях промышленности, в частности при автоматизации лазерных установок с охлаждением потоком жидкости.

Известен датчик расхода потока жидкости (1), содержащий рабочую камеру с подводящим и отводящим патрубками, внутри которой соосно подводящему патрубку установлен чувствительный элемент, а также сигнализатор положения чувствительного элемента. Чувствительный элемент известного датчика выполнен в виде полого подпружиненного подвижного элемента, а сигнализатор его положения является оптопарой, то есть бесконтактным преобразователем, отображающим положение чувствительного элемента в пространстве. Предельное положение чувствительного элемента свидетельствует о наличии достаточного потока жидкости. Известный датчик чувствителен к прозрачности жидкости и элементов конструкции. При появлении налета на указанных элементах, что часто происходит в процессе работы устройства, его надежность снижается.

Известно реле контроля расхода жидкости, которое сигнализирует о наличии достаточного потока жидкости в системе (2). Известное устройство содержит рабочую камеру с подводящим и отводящим патрубками, внутри которой соосно подводящему патрубку установлен чувствительный элемент, а также сигнализатор положения чувствительного элемента, расположенный в изолированной камере соосно подводящему патрубку. Чувствительный элемент выполнен в виде металлического подвижного стакана, а сигнализатор положения включает постоянный магнит, взаимодействующий с герконами, сигнал с которых свидетельствует о степени расхода жидкости. Известное магнитное реле достаточно сложно по конструкции. Кроме того, время срабатывания реле определяется размером дросселирующих отверстий, суммарная площадь которых ограничена условием работоспособности устройства. При достижении предельных значений размеров дросселирующих отверстий надежность устройства снижается, так как сигнал, соответствующий малой суммарной площади отверстий, не обеспечит своевременное срабатывание реле, а сигнал, соответствующий большой площади отверстий, будет реагировать на небольшие пульсации давления жидкости в системе.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции устройства, повышение его надежности и расширение диапазона работы.

Указанный технический результат достигается тем, что в реле протока жидкости, содержащем рабочую камеру с подводящим и отводящим патрубками, внутри которой соосно подводящему патрубку установлен чувствительный элемент, и сигнализатор положения чувствительного элемента, установленный в дополнительной камере соосно подводящему патрубку, рабочая и дополнительная камеры разделены перегородкой, рабочая камера выполнена неметаллической в виде усеченного конуса, сопряженного с цилиндром, в рабочей камере закреплена неметаллическая цилиндрическая направляющая для чувствительного элемента, при этом в цилиндрической направляющей выполнено, по крайней мере, одно отверстие вблизи перегородки между рабочей и дополнительной камерами, чувствительный элемент выполнен в виде цилиндрического поплавка с металлическим торцом, установленного в цилиндрической направляющей по скользящей посадке, причем металлический торец поплавка обращен к сигнализатору положения, площадь проходного сечения между другим торцом поплавка и поверхностью рабочей камеры в виде усеченного конуса при рабочем положении поплавка составляет 85-95% площади проходного сечения подводящего патрубка, при этом подводящий и отводящий патрубки выполнены с одинаковыми проходными сечениями, а сигнализатор положения выполнен в виде индуктивного датчика.

Упрощение конструкции устройства и повышение его надежности обусловлено наличием только одной подвижной детали, которой является чувствительный элемент, и простой конструкцией сигнализатора положения, в качестве которого используется стандартный индуктивный датчик. При этом в устройстве отсутствуют дросселирующие отверстия, герконы и постоянные магниты.

Выполнение чувствительного элемента цельнометаллическим из различных металлов позволяет менять порог срабатывания устройства и тем самым расширяет его рабочий диапазон. К тому же положительному эффекту приводит установка между перегородкой и поплавком пружин различной жесткости. Поэтому реле по изобретению может включаться в различные гидравлические системы с различными расходами жидкости, отличающимися в десятки раз.

Реле протока жидкости по изобретению представлено на фиг.1 и фиг.2, при этом на фиг.1 представлен разрез устройства в нерабочем положении, на фиг.2 - в рабочем, где:

1 - рабочая камера,

2 - подводящий патрубок,

3 - отводящий патрубок,

4 - поплавок,

5 - индуктивный датчик,

6 - цилиндрическая направляющая,

7 - отверстие в цилиндрической направляющей,

8 - металлический торец поплавка,

9 - дополнительная камера,

10 - проходное сечение,

11 - перегородка,

12 - пружина.

Реле протока жидкости (фиг.1) содержит рабочую камеру 1 с подводящим 2 и отводящим 3 патрубками. Рабочая камера 1 выполнена в виде усеченного конуса, сопряженного с цилиндром. В рабочей камере установлена цилиндрическая направляющая 6 для чувствительного элемента. Чувствительный элемент выполнен в виде цилиндрического поплавка 4 с металлическим торцом 8 и установлен в цилиндрической направляющей 6 по скользящей посадке, причем металлический торец 8 поплавка 4 обращен к сигнализатору положения, выполненному в виде индуктивного датчика 5. Цилиндрическая направляющая 6 и поплавок 4 установлены в рабочей камере соосно подводящему патрубку. Индуктивный датчик 5 установлен в дополнительной камере 9 также соосно подводящему патрубку. Рабочая камера 1 отделена от дополнительной камеры 9 перегородкой 11. В цилиндрической направляющей 6 выполнено, по крайней мере, одно отверстие 7 вблизи перегородки 11 между рабочей 2 и дополнительной 9 камерами для свободного выхода жидкости из полости между торцом поплавка и перегородкой. Площадь проходного сечения 10 между другим торцом поплавка 4 и поверхностью рабочей камеры в виде усеченного конуса при рабочем положении поплавка составляет 85-95% площади проходного сечения подводящего патрубка 2, при этом подводящий и отводящий патрубки выполнены с одинаковыми проходными сечениями. Поплавок 4 может быть выполнен из различных неметаллических материалов с металлическим торцом, обращенным к индуктивному датчику, либо из различных металлов. Кроме того, между перегородкой 11 и металлическим торцом 8 поплавка 4 могут быть установлены пружины 12 различной жесткости.

Устройство работает следующим образом. Когда расхода жидкости через реле протока нет, поплавок находится в нерабочем положении (фиг.1). Металлический торец 8 поплавка 4, обращенный к сигнализатору положения, находится вне зоны срабатывания сигнализатора положения. Принцип действия сигнализатора положения, в качестве которого используется стандартный индуктивный датчик 5, основан на том, что датчик включается, когда в зоне его срабатывания появляется металлическая поверхность поплавка. Поплавок 4 установлен в цилиндрической направляющей 6 по скользящей посадке, что обеспечивает перемещение поплавка соосно подводящему патрубку. Такая ориентация у поплавка способствует максимальному динамическому воздействию потока жидкости на поплавок. После включения подачи жидкости поплавок начинает подниматься потоком к перегородке 11. При этом жидкость, находящаяся в полости между металлическим торцом 8 поплавка 4 и перегородкой 11, свободно вытекает через отверстие 7 в цилиндрической направляющей 6, не препятствуя свободному движению поплавка 4 под действием набегающего потока жидкости. Когда металлический торец 8 при нахождении поплавка 4 в рабочем положении (фиг.2) входит в зону срабатывания индуктивного датчика 5, контакты датчика замыкаются, и он выдает сигнал на включение, например, лазерной установки. Порог срабатывания реле протока может быть различным, в зависимости от материала, из которого изготавливается поплавок. С увеличением удельного веса материала поплавка увеличивается и порог срабатывания реле. Поплавок может быть выполнен из различных неметаллических материалов с металлическим торцом, обращенным к индуктивному датчику, либо цельнометаллическим из различных металлов. Порог срабатывания реле может быть увеличен установкой пружины 12 между металлическим торцом 8 поплавка 4 и перегородкой 11. С увеличением жесткости пружины порог срабатывания реле также увеличивается.

Реле протока, как любое другое устройство, встраиваемое в гидравлическую систему, должно вносить в нее минимальные потери давления. В этом смысле оптимальным является полное соответствие площади проходного сечения между торцом поплавка и поверхностью рабочей камеры и площади проходного сечения подводящего патрубка. Вместе с тем для надежной работы реле поплавок при номинальном потоке жидкости должен находится в рабочем положении. Возникающие пульсации давления потока влияют на положение поплавка. Его перемещение при таких пульсациях не должно приводить к срабатыванию реле. Сужение проходного сечения повышает степень стабилизации положения поплавка, но увеличивает гидравлические потери в устройстве. Опытные и расчетные данные показали, что оптимальным с точки зрения стабилизации положения поплавка при неизбежных пульсациях давления в устройстве, а также предотвращения чрезмерных гидравлических потерь в нем является уменьшение проходного сечения на 5-15%. В соответствии с этим площадь проходного сечения между торцом поплавка и поверхностью рабочей камеры в виде усеченного конуса при рабочем положении поплавка должна составлять 85-95% площади проходного сечения подводящего патрубка. Такое соотношение справедливо при равенстве проходных сечений подводящего и отводящего патрубков. Это является удобным и по технологическим причинам.

Индуктивный датчик является бесконтактным, поэтому нет необходимости встраивать его в поток жидкости. Это позволяет не нарушать герметичность системы, которая с ним работает. Кроме того, индуктивный датчик устойчив к воздействию окружающих электромагнитных полей, которые могли бы оказать влияние на надежность его работы.

Таким образом, устройство по изобретению просто и надежно по конструкции. Надежность срабатывания устройства, обусловленная типом сигнализатора положения обеспечивает надежность его функционирования.

Конструкция чувствительного элемента значительно расширяет диапазон работы устройства в различных гидравлических системах.

Источники информации

1. Патент RU №2127870, кл. G 01 F 1/38, 20.03.99.

2. А.С. №1303830, кл. G 01 F 1/00, 16.07.85 (прототип).

Изобретение относится к области средств автоматической сигнализации. Реле протока содержит неметаллическую рабочую камеру с подводящим и отводящим патрубками, внутри которой соосно подводящему патрубку в неметаллической направляющей установлен чувствительный элемент (ЧЭ) в виде цилиндрического поплавка с металлическим торцом. Рабочая камера имеет вид усеченного конуса, сопряженного с цилиндром, и перегородкой отделена от дополнительной камеры, в которой установлен сигнализатор положения ЧЭ, выполненный в виде индуктивного датчика. Вблизи перегородки в направляющей выполнено по крайней мере одно отверстие. Проходные сечения патрубков одинаковы. ЧЭ может быть выполнен цельнометаллическим из различных металлов, а между перегородкой и металлическим торцом поплавка может быть установлена пружина. Реле имеет простую конструкцию, надежно в работе и при встраивании в гидравлическую систему вносит минимальные потери давления. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Реле протока жидкости, содержащее рабочую камеру с подводящим и отводящим патрубками, внутри которой соосно с подводящим патрубком установлен чувствительный элемент, сигнализатор положения чувствительного элемента, установленный в дополнительной камере соосно с подводящим патрубком, отличающееся тем, что рабочая камера отделена от дополнительной камеры перегородкой, рабочая камера выполнена неметаллической в виде усеченного конуса, сопряженного с цилиндром, в рабочей камере закреплена неметаллическая цилиндрическая направляющая для чувствительного элемента, при этом в цилиндрической направляющей выполнено, по крайней мере, одно отверстие вблизи перегородки между рабочей и дополнительной камерами, чувствительный элемент выполнен в виде цилиндрического поплавка с металлическим торцом, установленного в цилиндрической направляющей по скользящей посадке, причем металлический торец поплавка обращен к сигнализатору положения, площадь проходного сечения между другим торцом поплавка и поверхностью рабочей камеры в виде усеченного конуса при рабочем положении поплавка составляет 85-95% от площади проходного сечения подводящего патрубка, при этом подводящий и отводящий патрубки выполнены с одинаковыми проходными сечениями, а сигнализатор положения выполнен в виде индуктивного датчика.2. Реле протока жидкости по п.1, отличающееся тем, что чувствительный элемент выполнен цельнометаллическим.3. Реле протока жидкости по пп.1 и 2, отличающееся тем, что между перегородкой и металлическим торцом поплавка установлена пружина.