СИГНАЛИЗАТОР ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ С ГЕРМЕТИЗИРОВАННОЙ КАМЕРОЙ КОНТАКТА Российский патент 2010 года по МПК G01L19/12 

Предлагаемое изобретение относится к области приборостроения, а именно к исполнительным механизмам пневмо- или гидрорегулирующих устройств.

В составе традиционных конструкций сигнализаторов используются так называемые хлопающие мембраны (Л.Е.Андреева. Упругие элементы приборов. М. 1962 г., фиг.V.34). Характерной особенностью таких мембран является потеря устойчивости и переброс мембраны из одного положения в другое в момент достижения заданной величины контролируемого давления.

В качестве материалов для таких мембран применяются металлы с высоким пределом упругости - сталь, бериллиевая бронза и др.

В настоящее время накоплен значительный опыт изготовления и эксплуатации приборов с хлопающей мембраной.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения предлагается реле давления по патенту РФ №2317532 от 04.10.2006. Реле давления содержит корпус с подводящим давление патрубком и закрепленной в нем хлопающей мембраной. При этом корпус, мембрана и крышка расположены на общей оси. На крышке корпуса размещена наружная втулка, снабженная стеклянным изолятором, через который пропущен токопроводящий проводник в виде полого стержня, несущего на конце контакт.

При срабатывании реле контакт взаимодействует с поверхностью хлопающей мембраны. Положение контакта внутри корпуса определяет разделительная мембрана, присоединенная по периметру к крышке корпуса. Своей центральной частью мембрана контактирует с торцовой поверхностью резьбового упора, имеющего вид втулки, перемещаемой в процессе настройки по внутренней резьбе наружной втулки корпуса.

Полость между разделительной и хлопающей мембранами с расположенным в ней контактом вакуумирована и загерметизирована сваркой для исключения возможности влияния окружающей среды на контактную группу реле давления.

К недостаткам технического решения, принятого за прототип, следует отнести то, что полость между мембраной и стенками корпуса не сообщена с атмосферой (вакуумирована) и поэтому реле давления измеряет абсолютное значение давления.

Сигнализатор избыточного давления должен обеспечивать срабатывание в зависимости от давления окружающей среды, но эта среда неизбежно оказывает негативное влияние на контактный элемент конструкции, снижая работоспособность прибора.

Целью предлагаемого изобретения является создание сигнализатора избыточного давления с герметизированной камерой контакта, причем атмосферная среда не оказывает негативного влияния на контакт прибора, снижая тем самым срок службы. При этом конструкция прибора должна обеспечивать работу в условиях вибрации, ударов и воздействия высоких температур.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Сигнализатор избыточного давления с герметизированной камерой контакта содержит корпус 1 с подводящим давление патрубком 2 и закрепленную в корпусе хлопающую мембрану 3.

Корпус 1, патрубок 2 и мембрана 3 расположены по общей оси.

На крышке 4, располагаемой на корпусе 1, закреплена при помощи резьбы подвижная втулка 5, оснащенная соосно стеклянным цилиндрическим изолятором 6 с установленной в нем втулкой 7, перемещаемой по внутренней резьбе крышки 4 в процессе настройки сигнализатора.

Через втулку пропущен токопроводящий проводник 8, несущий на своем торце контакт 9. Контакт 9 взаимодействует с центром разделительной мембраны 10 при срабатывании сигнализатора.

Токопроводящий проводник 8 установлен в герметизированной камере контакта. Полость герметизированной камеры контакта вакуумирована через осевое отверстие в токопроводящем проводнике 8 и герметизирована при помощи заварки втулки в токопроводящем проводнике 8.

Разделительная мембрана размещена между хлопающей мембраной 3 и контактом 9. В процессе настройки ее смещают по отношению к поверхности хлопающей мембраны 3, обеспечивая срабатывание на заданное давление.

На крышке выполнено отверстие, соединяющее внутреннюю полость хлопающей мембраны с атмосферной (Р_атм).

В процессе настройки на требуемое давление токопроводящий проводник 8 перемещают на требуемое расстояние между контактом 9 и центром разделительной мембраны 10. Давление срабатывания разделительной мембраны 10 должно быть на 10…50% выше максимально возможного атмосферного давления, что исключает влияние колебания атмосферного давления на замыкание контакта.

После настройки давления срабатывания камера контакта вакуумируется через осевое и боковое отверстия в токопроводящем проводнике 8 и герметизируется заваркой втулки 7 и токопроводящего проводника 8. Это исключает возможность влияния окружающей среды и атмосферного давления на пару: контакт 9 и разделительная мембрана 10. Настройка сигнализатора с герметизированной камерой контакта производится перемещением подвижной втулки 5 по резьбе крышки 4 относительно хлопающей мембраны 3 на расстояние, соответствующее перемещению центра хлопающей мембраны 3 после ее срабатывания от действия контрольного давления. Настройка сигнализатора избыточного давления с герметичной камерой контакта производится по моменту перемещения центра хлопающей мембраны 3 в момент достижения устанавливаемого давления. После настройки давления срабатывания положение втулки 5 фиксируется относительно крышки 4 сваркой в месте сопряжения их резьб.

Работа сигнализатора осуществляется следующим образом. Давление через патрубок 2 подается в полость, образованную стенками корпуса 1 и хлопающей мембраной 3. В момент достижения давления настройки центр хлопающей мембраны 3 воздействует на центр разделительной мембраны 10, обеспечивая перемещение мембраны 10 по направлению к контакту 9, что приводит к замыканию электрической цепи.

Противодействие разделительной мебраны 10 не отражается на работоспособности всей системы, поскольку энергия хлопка мембраны 3 весьма значительна. Через отверстие в крышке 4 (см. фиг.1) атмосферное давление поступает в полость, расположенную над мембраной 3, что определяет работу сигнализатора как сигнализатора избыточного давления.

При этом контакт 9 защищен разделительной мембраной 10 от воздействия атмосферного воздуха, полость вакуумирована.

После снижения давления хлопающая мембрана 3 и разделительная мембрана 10 возвращаются в исходное положение и сигнализатор снова готов к работе.

Для реле давления, устанавливаемых на борту летательных аппаратов, предусмотрены следующие требования:

- температурный диапазон работы от -55°С до 350°С;

- виброустойчивость прибора в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц с амплитудой ускорения 49,1 M/c² (5 g);

- акустический шум в диапазоне 50-10000 Гц с уровнем звукового давления 130 Дб.

Конструкция этим требованиям удовлетворяет.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах контроля давления в качестве устройства, выдающего управляющий сигнал при достижении контролируемым параметром заранее заданного значения. Сигнализатор избыточного давления с герметизированной камерой контакта содержит корпус с подводящим давление патрубком и закрепленную в корпусе хлопающую мембрану. При этом корпус, патрубок, мембрана и крышка расположены по общей оси. На крышке, расположенной на корпусе, закреплена при помощи резьбы подвижная втулка, оснащенная соосно стеклянным цилиндрическим изолятором с установленной в нем втулкой, перемещаемая по внутренней резьбе крышки в процессе настройки сигнализатора, через втулку пропущен токопроводящий проводник, несущий на своем торце контакт, взаимодействующий с центром разделительной мембраны при срабатывании сигнализатора, токопроводящий проводник установлен в герметизированной камере контакта, причем полость герметизированной камеры вакуумирована через осевое отверстие в токопроводящем проводнике и герметизирована заваркой втулки и токопроводящего проводника, а разделительная мембрана размещена между хлопающей мембраной и контактом, в процессе настройки ее смещают по отношению к поверхности хлопающей мембраны, а в крышке выполнено отверстие, соединяющее внутреннюю поверхность хлопающей мембраны и наружную поверхность разделительной мембраны с атмосферным давлением. Технический результат направлен на обеспечение стабильности работоспособности сигнализатора в достаточно жестких условиях при наличии ударов, вибраций и воздействия высоких температур. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Сигнализатор избыточного давления с герметизированной камерой контакта, содержащий корпус с подводящим давление патрубком и закрепленную в корпусе хлопающую мембрану, при этом корпус, патрубок, мембрана и крышка расположены по общей оси, отличающийся тем, что на крышке, располагаемой на корпусе, закреплена при помощи резьбы подвижная втулка, оснащенная соосно стеклянным цилиндрическим изолятором с установленной в нем втулкой, перемещаемая по внутренней резьбе крышки в процессе настройки сигнализатора, через втулку пропущен токопроводящий проводник, несущий на своем торце контакт, взаимодействующий с центром разделительной мембраны при срабатывании сигнализатора, токопроводящий проводник установлен в герметизированной камере контакта, причем полость герметизированной камеры вакуумирована через осевое отверстие в токопроводящем проводнике и герметизирована заваркой втулки и токопроводящего проводника, а разделительная мембрана размещена между хлопающей мембраной и контактом, в процессе настройки ее смещают по отношению к поверхности хлопающей мембраны, а в крышке выполнено отверстие, соединяющее внутреннюю поверхность хлопающей мембраны и наружную поверхность разделительной мембраны с атмосферным давлением

2. Сигнализатор избыточного давления с герметизированной камерой контакта по п.1, отличающийся тем, что в нем расстояние между поверхностью центра разделительной мембраны и контактом определяется при настройке разделительной мембраны на давление срабатывания, на 10-50% превышающее максимально возможное в процессе эксплуатации атмосферное давление, с последующим вакуумированием герметичной камеры контакта.

3. Сигнализатор избыточного давления с герметизированным контактом по п.1, отличающийся тем, что в момент срабатывания настроенного на определенное давление сигнализатора хлопающая мембрана воздействует своим центром на центр разделительной мембраны, перемещая его в направлении контакта, причем величина избыточного давления гарантирована пневматической связью надмембранной полости хлопающей мембраны сигнализатора с атмосферой.