СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ ФАКТА ПРЕВЫШЕНИЯ ДОПУСТИМОГО ДАВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СРЕДЫ И РЕГИСТРАЦИИ ЕГО МАКСИМАЛЬНОЙ ВЕЛИЧИНЫ Российский патент 2013 года по МПК F16K17/14 F16K17/40 G01L19/12 

Изобретение относится к области измерения давления, а именно к фиксации фактов превышения допустимого давления и регистрации величины максимального давления.

Современный период характеризуется активным внедрением техники во все сферы жизни, быта и деятельности граждан РФ. При проектировании и производстве техники производители задают параметры гидравлического давления в соответствии с существующими нормами и стандартами. Надежность работы техники зависит от ее качества, соблюдения требований безопасности указанных в инструкциях и соответствия стандартам характеристик среды в которой она работает, в том числе гидравлической.

Задача замера параметров работы существующих гидравлических сетей и приведения их в соответствие с нормативными, в масштабе населенного пункта и даже района весьма сложна. Это определяется текущим состоянием оборудования внешних и внутренних сетей, рельефом местности, суточным режимом водопотребления населения и предприятий и многими другими факторами. Наиболее сложным с точки зрения регулирования и опасным для бытовой техники является период изменения режима водопотребления в вечернее, ночное и утреннее время.

Обилие и сложность техники, дефекты допущенные при ее производстве, отставание технической культуры отдельных пользователей, недостатки в качестве оказания коммунальных услуг связанные с текущим состоянием сетей водоснабжения, подготовкой и ответственностью персонала приводят к сложным и часто аварийным ситуациям.

Определение объективных причин возникновения такого рода ситуаций, зависит от наличия устройств постоянно регистрирующих параметры работы системы водоснабжения в местах установки техники.

Известны конструкции доступных показывающих измерительных приборов, которые позволяют непосредственно в момент наблюдения оператором оценить значение измеряемых параметров. Такого типа приборы, не предоставляют возможности фиксировать факты превышения давления в момент отсутствия оператора у измерительного прибора. Наиболее близкими, по технической сущности и достигаемому результату к изобретению являются механические и электронные регистрирующие приборы. С помощью таких приборов можно решить обозначенную задачу, но стоимость регистрирующих приборов значительно превышает стоимость бытовых приборов и поэтому большинству пользователей они не доступны.

Такое положение не позволяет объективно установить реальные условия эксплуатации и причины выхода из строя образца техники. Без знания фактических условий эксплуатации невозможно наметить адекватные меры по доведению параметров сети водоснабжения до нормы. Это наносит вред производителям техники, ее потребителям и организациям, осуществляющим водоснабжение.

Целью данного изобретения является разработка общедоступных способа и устройства которые позволяли бы без участия человека, автономно, зафиксировать факт наличия или отсутствия превышения и максимальную величину давления гидравлической среды, при котором работала техника.

Заявленный способ основан на использовании зависимости между силой упругости и упругой деформацией пружины, сформулированной английским физиком Гуком.

Математическое выражение закона Гука для деформации одностороннего растяжения (сжатия) имеет вид

$$F_{упр}=k\cdot \Delta l,\text{ (1)}$$

Где:

F_упр - модуль силы упругости, возникающей в пружине при деформации (H);

Δl - абсолютное удлинение (сжатие) пружины (м);

k - коэффициентом упругости (или жесткости).

В соответствии с законом Гука абсолютное удлинение (сжатие) пружины пропорционально силе упругости. При увеличении внешней силы сжатия пружины, увеличивается ее абсолютное сжатие.

Цель изобретения достигается применением гидроцилиндра одностороннего действия. В гидроцилиндре выдвижение штока осуществляется за счет давления гидравлической жидкости в поршневой полости, возврат в исходное положение после уменьшения давления в поршневой полости происходит усилием пружины.

Сила давления гидравлической жидкости на поршень равна произведению площади поршня на давление гидравлической среды.

При превышении допустимого давления гидравлической среды, сила, действующая на поршень и, следовательно, сила сжатия пружины превышает силу ее упругости, поршень сжимает пружину, приводит в движение контрольный шток, который повреждает контрольную мембрану и фиксируется в положении соответствующем максимальному значению давления.

Повреждением контрольной мембраны и фиксацией штока в положении, когда давление гидравлической среды превышает допустимое, достигается технический результат изобретения.

Данный способ реализован в устройстве (Фиг.1), содержащем гидроцилиндр одностороннего действия состоящем из корпуса (1), в котором размещаются поршень (2) со штоком (4) и пружина (3), регулировочной гайки (5), контрольных штока (6) и мембраны (8), кольца с цанговым механизмом (7) и колпачка крепления мембраны (9). На корпусе цилиндра с одной стороны имеется внешняя резьба для подключения к системе гидроснабжения и входное отверстие, через которое в поршневую полость подается давление. На цилиндрической части корпуса имеется отверстие со штуцером для отвода воздуха. На другой стороне корпуса имеется внутренняя резьба для регулировочной гайки. Регулировочная гайка с одной стороны имеет цилиндрический выступ для центровки пружины, внешнюю резьбу для вворачивания в гидроцилиндр и отверстие, служащее направляющей для штоков. С противоположной стороны регулировочная гайка имеет цилиндрическое углубление для кольца с цанговым механизмом и мембраны, а также внешнюю резьбу для установки колпачка. Колпачок крепления кольца и мембраны имеет отверстие для контрольного штока.

В устройстве применена цилиндрическая пружина, обладающая линейной характеристикой сжатия. Усилие пружины при предварительной деформации выбирается из условия обеспечения исходного положения поршня при максимально допустимом давлении гидравлической среды.

В исходном положении поршень прижат к входному отверстию, через которое в поршневую область подается гидравлическое давление.

Настройка усилия пружины при предварительной деформации осуществляется с помощью регулировочной гайки. Корпус, регулировочную гайку и колпачок крепления мембраны целесообразно пломбировать.

Наличие контрольной мембраны повреждаемой штоком, позволяет без оператора зафиксировать факт превышения допустимого давления. Положение контрольного штока, зажатого кольцом с цанговым механизмом, фиксирует значение максимального давления, воздействию которого подвергалась гидравлическая система.

В исходном положении Фиг.1, когда давление жидкости меньше максимально допустимого, пружина прижимает поршень к входному отверстию корпуса, контрольный шток максимально удален от мембраны.

При достижении давления гидравлической жидкости, превышающем допустимое, сила давления жидкости на поршень превышает силу упругости пружины и пружина сжимается. Поршень со штоком перемещают контрольный шток в сторону контрольной мембраны, который повреждает ее. Повреждение контрольной мембраны фиксирует факт превышения давления жидкости. По мере дальнейшего перемещения поршня в сторону мембраны наступает момент, когда сила упругости пружины становится равной силе сжатия поршня, поршень останавливается. Контрольный шток фиксируется кольцом с цанговым механизмом Фиг.2. При уменьшении давления гидравлической среды пружина возвращает поршень в исходное положение. Контрольный шток остается на месте. Выступающая часть штока соответствует значению давления, воздействию которого подверглось устройство. При очередном цикле возрастания гидравлического давления поршень перемещается к контрольному штоку и в случае превышения ранее зафиксированного давления, смещает контрольный шток еще дальше. В дальнейшем процесс повторяется.

Техническим результатом изобретения является получение способа и устройства, которые позволяют зафиксировать, факт превышения допустимого давления и его максимальное значение без участия оператора. Это дает возможность эксплуатирующим технику лицам оценить соответствие давления допустимым значениям, принять решение о возможности дальнейшей эксплуатации техники и выработать в случае необходимые меры по доведению параметров гидравлической среды до нормы.

После фиксации факта превышения значения давления у заинтересованных сторон, имеется возможность с помощью гидравлического пресса с манометром проверить, при каком давлении в данном устройстве происходит повреждение контрольной мембраны и, какое давление соответствует зафиксированной величине выдвижения контрольного штока.

Предлагаемое устройство, в случае необходимости, позволяет сделать обоснованное заключение процессуального характера, которое может быть использовано при решении споров.

Изобретение может быть использовано как при производстве, так и эксплуатации техники работающей под воздействием давления газообразных и жидких веществ.

Группа изобретений относится к области измерения давления, а именно к фиксации фактов превышения допустимого давления и регистрации величины максимального давления. Способ фиксации факта превышения допустимого давления гидравлической среды и регистрации его максимальной величины основан на использовании зависимости между силой сжатия и упругой деформацией пружины. Фиксация факта превышения давления осуществляется посредством повреждения контрольной мембраны штоком, приводимым в движение поршнем под воздействием силы давления гидравлической среды. Положение штока после фиксации факта свидетельствует о максимальном давлении, воздействию которого подверглись элементы гидравлической системы. Имеется устройство, реализующее приведенный выше способ фиксации факта превышения допустимого давления гидравлической среды. Техническим результатом группы изобретений является разработка способа и устройства, позволяющих зафиксировать факт превышения допустимого давления и его максимальное значение без участия оператора. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ фиксации факта превышения допустимого давления гидравлической среды и регистрации его максимальной величины, основанный на использовании зависимости между силой сжатия и упругой деформацией пружины, отличающийся тем, что фиксация факта превышения давления осуществляется посредством повреждения контрольной мембраны штоком, приводимым в движение поршнем под воздействием силы давления гидравлической среды, положение штока после фиксации факта свидетельствует о максимальном давлении, воздействию которого подверглись элементы гидравлической системы.

2. Устройство фиксации факта превышения допустимого давления гидравлической среды, содержащее гидроцилиндр одностороннего действия, состоящий из цилиндрического корпуса, поршня со штоком, пружины, контрольных штока и мембраны, отличающееся тем, что фиксация факта превышения допустимого давления осуществляется нарушением целостности контрольной мембраны контрольным штоком, приводимым в движение поршнем со штоком под воздействием давления гидравлической среды, максимальное давление, воздействию которого подверглись элементы гидравлической системы, регистрируется величиной выдвижения контрольного штока, фиксируемого с помощью кольца с цанговым механизмом.