УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДАВЛЕНИЕМ ТЕКУЧИХ СРЕД, СОДЕРЖАЩИХСЯ В РЕЗЕРВУАРАХ ИЛИ ПРОТЕКАЮЩИХ ПО ТРУБОПРОВОДАМ Российский патент 2009 года по МПК G01L17/00 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

Изобретение относится к устройству, обеспечивающему наблюдение за давлением текучих сред, содержащихся в резервуарах или протекающих по трубопроводам. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения давления. Устройство для наблюдения за давлением текучих сред, содержащихся в резервуарах или проходящих через трубопроводы, содержит осесимметричный кожух, который образует наружное покрытие устройства, причем указанный кожух удерживается в дистальном положении относительно соединительного корпуса контрпружиной, при этом кожух перемещается в осевом направлении относительно корпуса, обеспечивая переключение устройства из неактивного состояния в активное, причем переключение устройства осуществляется посредством внешней силы (F). 32 з.п. ф-лы, 39 ил.

1. Устройство для наблюдения за давлением текучих сред, содержащихся в резервуарах или проходящих через трубопроводы, отличающееся тем, что оно содержит следующие элементы:
осесимметричный соединительный корпус (2);
соединительное средство (5b), присоединяемое к концевым частям (4, 9) труб, выходящих из контейнеров или трубопроводов (101), для направления текучей среды к корпусу 2;
наружный осесимметричный кожух (1), в котором находится соединительный корпус (2), причем при воздействии на кожух (1) внешней силы (F) наружный кожух (1) перемещается по соединительному корпусу (2) из первого дистального положения во второе проксимальное положение относительно корпуса (2);
самозакрывающееся средство (15), выполненное с возможностью герметизации входного отделения (14), расположенного между соединительным средством (5b) и измерительной камерой (30);
подвижный элемент (21), составляющий одно целое с жестким элементом (22) и механически присоединенный к наружному кожуху (1), причем подвижный элемент (21) обеспечивает открытие входного отделения (14) самозакрывающимся средством (15) при перемещении наружного кожуха (1) из первого дистального положения во второе проксимальное положение, и
обеспечивает закрытие самозакрывающегося средства (15), когда наружный кожух (1) находится в дистальном положении, а относительное давление в измерительной камере (30) ниже первого заданного порогового значения (Pci);
причем жесткий элемент (22) образует датчик порогового значения относительного давления, поскольку подвижный элемент (21), составляющий одно целое с жестким элементом (22), остается в проксимальном положении при прекращении воздействия силы (F) только, если относительное давление текучей среды превышает заданное пороговое значение или равно ему, и наоборот, подвижный элемент (21) перемещается в дистальное положение, если относительное давление текучей среды ниже указанного заданного порогового значения;
сигнальные средства (31, 44, 47, 52), предназначенные для подачи сигнала, извещающего о дистальном или проксимальном положении жесткого элемента (22) относительно внешней среды;
причем измерительная камера (30) содержит текучую среду из контейнера или трубопровода (101), поступающую через проходы (23, 24) из входного отделения (14), открытого подвижным элементом (21); причем в измерительной камере (30) действует по меньшей мере сила давления текучей среды; подвижный элемент (21) перекрывает соединение между измерительной камерой (30), концевыми частями (4, 9) и внешней средой;
деформирующийся элемент (28), который реагирует на силы, действующие в измерительной камере (30), и выполнен с возможностью перемещения подвижного элемента (21) вместе с жестким элементом 22, направляющим деформирующийся элемент (28);
область (25), которая соединена с внешней средой и в которой находится пружина (27), причем область (25) находится напротив измерительной камеры (30), так что пружина (27) воздействует на деформирующийся элемент (28), противодействуя по меньшей мере силе давления в измерительной камере (30), действующей на деформирующийся элемент (28); поэтому, когда подвижный элемент (21) находится в проксимальном положении относительно опоры (17), а относительное давление в измерительной камере (30) ниже первого заданного порогового значения (Pci), усилие пружины (27) превышает противодействующие силы, которые действуют на деформирующийся элемент (28), и элемент (28) перемещает подвижный элемент (21) в дистальное положение, обеспечивающее герметизацию входного отделения (14) самозакрывающимся средством (15);
дополнительные проходы (23, 24, 25, 26а, 26b, 26с), соединяющие измерительную камеру (30) с внешней средой, когда входное отделение (14) закрывается самозакрывающимся средством (15).

2. Устройство по п.1, в котором пружина (3) находится в измерительной камере (30) и расположена между концом (33) корпуса (2) и опорным основанием (35), составляющим одно целое с наружным кожухом (1);
таким образом, пружина может перемещать указанный наружный кожух (1) в первое положение, дистальное относительно концевой части (4);
причем в дистальном положении с корпусом (2) контактирует ограничительный упор (34) наружного кожуха (1).

3. Устройство по п.1, в котором измерительная камера (30) ограничена первой подвижной мембраной (28), жестким элементом (22), корпусом (2), наружным кожухом (1) и второй подвижной мембраной (31).

4. Устройство по п.1, в котором дополнительно имеются измерительные механизмы, работающие в зависимости от равновесия сил относительного давления в измерительной камере (30) и упругих элементов (27, 46, 47, 48), противодействующих указанным силам давления, причем для получения легко определимых и повторяемых во времени упругих реакций силы упругих элементов (27, 46, 47, 48) задаются заранее посредством контакта с жесткими опорами (38, 56, 57).

5. Устройство по п.1, в котором жесткая опора (38) состоит из основания (38), зафиксированного стенкой (39), составляющей одно целое с наружным кожухом (1).

6. Устройство по п.1, в котором входное отделение (14), питающее двухпозиционный трехходовой клапан, и область (25), соединенная с внешней средой, всегда разделены, причем входное отделение (14) соединено с полостью (9), расположенной на оконечности концевой части (4), а область (25) сообщается с внешней средой.

7. Устройство по п.1, в котором двухпозиционный трехходовой клапан содержит самозакрывающуюся мембрану (15), удерживаемую гнездом (17а), расположенным между первой опорой (17) и корпусом (2).

8. Устройство по п.1, в котором двухпозиционный трехходовой клапан дополнительно содержит самозакрывающуюся мембрану (15), поверхность (16) которой герметизирует входное отделение (14), когда указанная поверхность (16) контактирует с краем (18) головки (19), расположенной на оконечности пальца (20), выполненного как одно целое с соединительным корпусом (2), причем палец (20) проходит сквозь отверстие (15а), расположенное в самозакрывающейся мембране (15).

9. Устройство по п.1, в котором подвижный элемент (21) воздействует на двухпозиционный трехходовой клапан для переключения из закрытого состояния в открытое состояние, причем в закрытом состоянии входное отделение (14) отделено от измерительной камеры (30), а измерительная камера (30) сообщается с внешней средой, а в открытом состоянии входное отделение (14) сообщается с измерительной камерой (30), а измерительная камера (30) отделена от внешней среды.

10. Устройство по п.1, в котором дополнительно имеются другие датчики, осуществляющие переключение из первого во второе состояние равновесия для передачи сигналов в зависимости от мгновенного значения относительного давления текучей среды; причем датчики могут регистрировать различные пороговые значения (Padvi, Pci, Pcs) относительного давления текучей среды, находящейся в измерительной камере (30).

11. Устройство по п.10, в котором указанные другие датчики чувствительны к силе относительного давления в измерительной камере (30), передаваемой к датчикам через вторую подвижную мембрану (31).

12. Устройство по п.10 или 11, в котором указанные другие датчики содержат ползунки (43, 44, 45), опирающиеся на вторую подвижную мембрану (31), упругие элементы (46, 47, 48), контакты (52, 53, 54), поддерживаемые ползунками (43, 44, 45), и контакты (49, 50, 51), прикрепленные к основанию (38); причем, если относительное давление в измерительной камере (30) превышает пороговое значение (Padvi, Pci, Pcs), то контакты (52, 53, 54), поддерживаемые ползунками (43, 44, 45), касаются контактов (49, 50, 51), прикрепленных к основанию (38), задавая первое электрическое состояние, и, напротив, если относительное давление в измерительной камере (30) ниже порогового значения (Padvi, Pci, Pcs), то контакты (52, 53, 54), поддерживаемые ползунками (43, 44, 45), отсоединяются от контактов (49, 50, 51), прикрепленных к основанию (38), задавая второе электрическое состояние.

13. Устройство по п.12, в котором данные об указанных электрических состояниях передаются в основание (38), в котором имеются электрические схемы и устройства, обрабатывающие данные об электрических состояниях контактов (52, 53, 54) и (49, 50, 51) для получения сигналов, передаваемых во внешнюю среду.

14. Устройство по п.10, в котором указанные другие датчики размещены в полости (40), соединенной с внешней средой для сравнения значения давления в измерительной камере (30) со значением давления внешней среды.

15. Устройство по п.1, в котором подвижный элемент (21) состоит из полого стержня (21), составляющего одно целое с жестким элементом (22), причем полый стержень (21) открывает самозакрывающуюся мембрану (15) для переключения двухпозиционного трехходового клапана из первого состояния, задаваемого отсоединением полого стержня (21) от самозакрывающейся мембраны (15), во второе положение, в котором контакт между краем (21а) полого стержня (21) и поверхностью (16) самозакрывающейся мембраны (15) перекрывает сообщение между полостью (23) полого стержня (21) и областью (25).

16. Устройство по п.1, в котором подвижный элемент (21) состоит из полого стержня (21), составляющего одно целое с жестким элементом (22), причем полый стержень (21) открывает самозакрывающуюся мембрану (15) для переключения двухпозиционного трехходового клапана из первого состояния, задаваемого отсоединением полого стержня (21) от самозакрывающейся мембраны (15), во второе положение, в котором контакт между краем (21а) полого стержня (21) и поверхностью (16) самозакрывающейся мембраны (15) перекрывает сообщение между полостью (23) полого стержня (21) и областью (25), а переключение двухпозиционного трехходового клапана во второе положение происходит, когда полый стержень (21), контактирующий с поверхностью (16) мембраны (15), воздействует на мембрану (15) с нажимным усилием, достаточным для перемещения поверхности (16) к входному отделению (14), которое сообщается с полостью (23).

17. Устройство по п.1, в котором жесткий элемент (22) имеет внутренние каналы (24, 24а, 24b) для соединения входного отделения (14) с измерительной камерой (30) через полость (23), когда силы, действующие в измерительной камере (30), превышают усилие пружины (27).

18. Устройство по п.1, в котором имеется промежуток (58), полученный за счет увеличения радиальных размеров наружного кожуха (1) для сохранения преимущества, заключающегося в уменьшении общей длины устройства 100, и предназначенный для помещения контрпружины (3), расположенной между соединительным корпусом (2) и опорным основанием (35), составляющим одно целое с наружным кожухом (1).

19. Устройство по п.1, в котором дополнительно имеется первая тарельчатая пружина (59), которая воздействует на жесткий элемент (22) и противодействует по меньшей мере действию силы давления в измерительной камере (30) на указанный жесткий элемент (22) и первую подвижную мембрану (28).

20. Устройство по п.1, в котором имеется вторая тарельчатая пружина (60), воздействующая на первый ползунок (43).

21. Устройство по п.1, в котором соединительный корпус (2) разделен на две части,
причем первая часть (2а) неподвижна и предназначена для крепления устройства (100) на концевую часть (4), а
вторая часть (2b) обладает подвижностью для осевого перемещения относительно неподвижной части (2а) и наружного кожуха (1).

22. Устройство по п.1, в котором соединительный корпус (2) разделен на две части,
причем первая часть (2а) неподвижна и предназначена для крепления устройства (100) на концевую часть (4), а
вторая часть (2b) обладает подвижностью для осевого перемещения относительно неподвижной части (2а) и наружного кожуха (1),
причем на конце выступа (66), составляющего одно целое с подвижной частью (2b) корпуса (2), выполнен фланец (73),
и между фланцем (73) и торцом (75), составляющим одно целое с неподвижной частью (2а) корпуса (2), расположена прокладка (74), которая создает уплотнение фланца (73) с торцом (75).

23. Устройство по п.22, в котором соединительный корпус (2) разделен на две части,
причем первая часть (2а) неподвижна и предназначена для крепления устройства (100) на концевую часть (4), а
вторая часть (2b) обладает подвижностью для осевого перемещения относительно неподвижной части (2а) и наружного кожуха (1),
причем на конце выступа (66), составляющего одно целое с подвижной частью (2b) корпуса (2), выполнен фланец (73),
и между фланцем (73) и торцом (75), составляющим одно целое с неподвижной частью (2а) корпуса (2), расположена прокладка (74), которая создает уплотнение фланца (73) с торцом (75),
а в корпусе (2) имеется полость (65), в которой в осевом направлении перемещается выступ (66).

24. Устройство по п.1, в котором соединительный корпус (2) разделен на две части,
причем первая часть (2а) неподвижна и предназначена для крепления устройства (100) на концевую часть (4), а
вторая часть (2b) обладает подвижностью для осевого перемещения относительно неподвижной части (2а) и наружного кожуха (1), и
имеется полая гильза (70), которая составляет одно целое с подвижной частью (2b) корпуса (2),
причем внутренняя стенка (71) полой гильзы (70) перемещается в осевом направлении относительно внешней стенки (72) неподвижной части (2а).

25. Устройство по п.24, в котором внутренняя стенка (71) присоединена к внешней стенке (72) с достаточной точностью, поэтому полая гильза (70) образует направляющую для подвижной части (2b).

26. Устройство по п.24, в котором контрпружина (3) размещена в промежутке (61) снаружи полой гильзы (70), причем область (25) постоянно соединена с внешней средой посредством канала (26а), выполненного в первой опоре (17), канала (26b1), расположенного в подвижной части (2b), камеры (63), канала (26b2), выполненного в неподвижной части (2а), канала (26b4), выполненного в подвижной части (2b), промежутка (61), выполненного в радиальном направлении в подвижной части (2b) и предназначенного для размещения контрпружины (3), канала (26b3), выполненного в неподвижной части (2а), и канала (26с), выполненного в наружном кожухе (1).

27. Устройство по п.12, в котором второй ползунок (44) составляет одно целое с третьим ползунком (45), образуя единый четвертый ползунок (80), обладающий свободой осевого перемещения между дистальным положением и проксимальным положением относительно основания (38).

28. Устройство по п.27, в котором четвертый ползунок (80) находится относительно основания (38) в первом дистальном положении, которое является положением равновесия, достигаемым четвертым ползунком (80), когда в измерительной камере (30) действует давление внешней среды;
причем первое дистальное положение четвертого ползунка (80) достигается вследствие реакции первого упругого элемента (47), противодействующей вызванному деформацией усилию, создаваемому второй подвижной мембраной (31);
при этом вторая пружина (60) удерживает первый ползунок (43) прижатым ко второй подвижной мембране (31) в первом дистальном положении относительно второй опоры (37).

29. Устройство по п.27, в котором первый упругий элемент (47), расположенный между четвертым ползунком (80) и основанием (38), удерживает четвертый ползунок (80) прижатым ко второй подвижной мембране (31).

30. Устройство по п.27, в котором второй упругий элемент (48) расположен между четвертым движком (80) и контактом (54).

31. Устройство по п.27, в котором четвертый ползунок (80) содержит объединенные второй и третий ползунки (44, 45);
первый упругий элемент (47) расположен между четвертым ползунком (80) и стенкой (81), присоединенной к первому ползунку (43); реакция первого упругого элемента (47) прикладывается к первому ползунку (43), при этом четвертый ползунок (80) обладает свободой осевого перемещения между дистальным положением и проксимальным положением относительно основания (38).

32. Устройство по п.1, в котором дополнительно имеется первая тарельчатая пружина (59), которая воздействует на жесткий элемент (22) и противодействует по меньшей мере действию силы давления в измерительной камере (30) на указанный жесткий элемент (22) и первую подвижную мембрану (28), и дополнительно имеется пластина (85), расположенная между жестким элементом (22) и первой тарельчатой пружиной (59), причем пластина (85) обладает свободой осевого перемещения относительно жесткого элемента (22) между дистальным положением и положением, проксимальным относительно первой опоры (17).

33. Устройство по п.32, в котором жесткий элемент (22) и пластина (85) разъединены для разделения воздействий, касающихся уплотнения, создаваемого прокладкой (91) для отделения камеры (99) от камеры (25).