РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК G01L19/12 H01H35/34 

Изобретение относится к области измерительных приборов, используемых в составе пневмо- и гидрорегулирующей аппаратуры, обеспечивающей срабатывание исполнительных механизмов при достижении заранее устанавливаемого давления среды.

В качестве примера можно привести приборы с релейной характеристикой, содержащие в конструкции хлопающие мембраны, конструкция и расчет которых приведены на стр.311...315 книги "Упругие элементы приборов" автора Л.Е.Андреевой, Москва, 1962 г.

В этих приборах используется способность хлопающих мембран изменять скачком свой прогиб, быстро замыкая и размыкая контакты.

В качестве прототипа предложенного технического решения целесообразно выбрать реле давления, разработанное научно-исследовательским институтом "Прогресс" - а.с. СССР №1723475 с приоритетом от 30.03.92 г.

При подаче управляющего сигнала в приемную камеру реле в том случае, когда давление достигает определенной величины, хлопающая мембрана теряет устойчивость и перебрасывается из верхнего положения в нижнее. Шток перемещается вверх и воздействует на штифт микропереключателя, обеспечивающего выдачу сигнала в электросхему.

Однако при рассмотрении элементов конструкции (а.с. СССР №1723475) следует обратить внимание на ее чрезмерную усложненность, обуславливающую и значительные габариты, что находится в противоречии с сущностью выполняемой функции, длящейся доли секунды, о миниатюризации в данном случае нет и речи, этой задачи разработчики перед собой не ставили.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности срабатывания реле при одновременном существенном уменьшении габаритов устройства и его металлоемкости.

На чертеже показано реле давления с обозначением его габаритных размеров (⊘Д, h, a, ⊘d).

Реле состоит из кольцеобразного корпуса 1, сопрягаемого сваркой с кольцеобразным корпусным элементом 2, причем между торцами корпуса 1 и корпусного элемента 2 закреплена мембрана 3 с плоским центром, воспринимающая давление среды, поступающее в подмембранную полость через штуцер 4, закрепленный по оси донышка 5, приваренного, в свою очередь, к торцу корпусного элемента 2. Герметизацию корпуса 1 осуществляет крышка 6, приваренная к его верхней части и несущая по оси электроизолирующую втулку 7, через которую пропущен стержень 8, снабженный контактом 9, имеющим наружную сферическую поверхность. Для обеспечения срабатывания реле при избыточном давлении в корпусе 1 имеется отверстие 10.

К числу параметров, определяющих особенности реле давления, относятся:

⊘Д - диаметр корпуса 1;

h - высота реле в сборе;

а - величина зазора между мембраной 3 и контактом 9, являющегося элементом замыкания и размыкания электрической цепи.

⊘d - диаметр плоского центра мембраны.

При существенном уменьшении габаритов реле (⊘Д=13,5 мм, h=9 мм) неизбежно возрастают требования к технологии его изготовления, которая отличается следующими особенностями:

1. Мембрана 3 для уменьшения влияния сварочных напряжений приваривается к корпусу 1 и корпусному элементу 2 в пластичном состоянии.

2. Затем осуществляется термообработка в приваренном состоянии с одновременной фиксацией требуемого профиля.

3. Производится полирование химическим способом, обеспечивающее уменьшение толщины мембраны до требуемого размера.

4. Проверяется давление срабатывания.

5. Производится (в случае необходимости) дополнительное полирование химическим способом для достижения значения требуемого давления срабатывания.

6. Производится сварка крышки 6 с корпусом 1, с одновременным обеспечением необходимого зазора "а" между мембраной 3 и контактом 9.

7. Приваривают донышко 5 со штуцером 4 к корпусному элементу 2.

8. Проводятся испытания готового к эксплуатации реле.

Срабатывание реле давления осуществляется следующим образом: давление Р поступает в подмембранную полость, образуемую мембраной 3, донышком 5, корпусным элементом 2, и монотонно прогибает мембрану на начальном участке характеристики, сохраняя зазор между контактом 9 и ее центром. При достижении критического давления, являющегося давлением срабатывания Рср, мембрана теряет устойчивость и скачком изменяет свой прогиб, замыкая своим плоским центром контакт 9, что ведет к замыканию электрической цепи между корпусом и мембраной и появлению сигнала управления.

После изменения давления в подмембранной полости (Р<Рср) мембрана 3 скачком возвращается в исходное положение, при этом электрическая цепь размыкается, реле подготовлено к новому срабатыванию.

К числу преимуществ технологического процесса, обеспечивающего достижение требуемых параметров реле давления, следует отнести: исключение влияния сварочных напряжений на мембрану, т.к. она при сварке с корпусом 1 и корпусным элементом 2 имеет пластическое состояние.

Мембрана термообрабатывается на твердое (упругое) состояние после сварки с фиксацией профиля оправками.

Доведение толщины мембраны 3 до требуемой величины, определяемой моментом срабатывания (Рср), производится химическим полированием практически в готовом приборе, т.к. последующие сварки с донышком 5 и крышкой 6 на момент срабатывания (Рср) влияния не оказывают из-за достаточного удаления их от места закрепления сваркой мембраны с корпусом 1 и корпусным элементом 2. Доведение толщины мембраны, как указано выше, может повторяться многократно.

Отсутствие влияния сварок с донышком 5 корпусного элемента 2 и крышкой 6 с корпусом 1 на момент срабатывания (Рср) позволяет проводить замеры Рср и стабилизацию при осуществлении механического поджатия торца крышки 6 с контактом 9 к торцу корпуса 1.

После выполнения всех элементов изготовления, перечисленных выше, проводится сварка донышка 5 с корпусным элементом 2 и крышки 6 с корпусом 1.

Предложенное реле изготавливается на предприятии ОАО ЭОКБ "Сигнал" им. А.И.Глухарева и поставляется заказчику.

Использование: в составе пневмо- и гидрорегулирующей аппаратуры, обеспечивающей срабатывание исполнительных механизмов при достижении заранее установленного давления среды. Сущность: реле давления содержит корпус, оснащенный подводящим штуцером, размещенную в нем мембрану и электрический контакт. Мембрана размещена между торцом кольцеобразного корпуса и торцом корпусного элемента. Через корпус пропущен электрический контакт, замыкающий электрическую цепь. Мембрану приваривают в пластичном состоянии к корпусу реле, составленному из двух частей. После сварки подвергают термообработке для получения требуемого профиля мембраны. Полируют химическим способом по толщине с проверкой давления срабатывания. Выдерживают требуемый зазор между контактом, размещенным в электроизолирующей втулке, и мембраной. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности срабатывания реле при одновременном уменьшении габаритов устройства и его металлоемкости. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Реле давления, содержащее корпус, оснащенный подводящим штуцером, размещенную в нем мембрану и электрический контакт, установленный с зазором по отношению к мембране, отличающееся тем, что в нем мембрана размещена между торцом кольцеобразного корпуса и торцом кольцеобразного корпусного элемента, к противоположному торцу которого приварено донышко, несущее по центру штуцер, по которому в полость реле поступает давление среды, а к противолежащему торцу корпуса, в свою очередь, приварена крышка, несущая по оси электроизолирующую втулку, через которую пропущен токоподводящий стержень, снабженный контактом, контактирование которого с мембраной замыкает электрическую цепь, причем поверхность контакта, обращенная к поверхности мембраны, имеет сферическую форму, а расстояние между поверхностью мембраны и контактом является величиной, определяющей замыкание электрической цепи реле, настроенного на срабатывание при достижении заранее установленного давления (Рср) при исключении влияния давления (Р), меньшего, чем давление срабатывания.2. Способ изготовления реле давления, содержащий операции размещения в корпусе мембраны, закрепляемой при помощи сварки и установки электрического контакта, отличающийся тем, что мембрану приваривают в пластичном состоянии к корпусу реле, составленному из двух частей - кольцеобразного корпуса и кольцеобразного корпусного элемента, и после сварки подвергают термообработке для получения требуемой твердости с фиксацией профиля мембраны, полируют химическим способом по толщине с проверкой давления срабатывания, выдерживают необходимый зазор между контактом, размещаемым в крышке с помощью электроизолирующей втулки, и поверхностью мембраны, причем крышку, несущую контакт, и донышко с патрубком подвода давления сваривают с корпусом реле с двух сторон, что образует готовое изделие.