ИНДИКАТОР ДАВЛЕНИЯ ОГНЕТУШИТЕЛЯ Российский патент 2023 года по МПК G01L19/08 G01L7/00 

Область техники

Предполагаемое изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для индикации и измерения давления газообразных или жидких сред, применяемых в огнетушителях.

Предшествующий уровень техники

Известен индикатор давления (RU 82324, G01L 19/08, от 20.04.2009), содержащий корпус с патрубком для подвода давления рабочей среды, прозрачную крышку, плату, упругую мембрану, связанную с указательным элементом посредством рычажно-зубчатого механизма, возвратный упругий элемент, в виде спиральной пружины, герметизирующую прокладку и дистанционную шайбу. Недостатком является наличие сложного преобразующего механизма в виде зубчато-реечного механизма, а также наличие платы.

Известен индикатор давления для огнетушителя (RU 2042122, G01L 7/00, от 20.08.1995), содержащее корпус с каналом подвода измеряемой среды, прозрачную крышку, плату, упругую мембрану, связанную с указательным элементом посредством преобразующего механизма, в виде штока с винтовым пазом и редуктора, возвратный упругий элемент, в виде пружины, а также кольцевой перегородки. Недостатком является наличие сложного преобразующего механизма в виде штока с винтовым пазом, редуктора, а также кольцевой перегородки.

Известна полезная модель Устройство индикации давления огнетушителя (RU 160228, G01L 19/08, от 23.10.2015), содержащее цилиндрический корпус с каналом подвода измеряемой среды, прозрачную крышку, упругую мембрану, указательный элемент, преобразующий механизм, возвратный упругий элемент, цилиндрический корпус имеет внутреннюю резьбу и паз, в котором устанавливается прозрачная крышка, а концевая часть цилиндрического корпуса имеет внешнюю резьбу, причем герметичная прокладка концентрично расположена на дне цилиндрического корпуса, при этом к герметичной прокладке плотно прилегает упругая мембрана, которая удерживается с помощью платы, выполненной в виде цилиндрической заглушки, закрепленной внутри цилиндрического корпуса, посредством резьбового соединения, притом на торце платы нанесена шкала измерения давления, дополнительно плата имеет центральный винтовой канал и внутреннюю полость, в которой установлен возвратный упругий элемент, представляющий собой плоскую спиральную ленточную пружину кручения, соединенную с преобразующим механизмом, состоящим из винтового пальца, расположенного в центральном винтовом канале платы, причем один из торцев винтового пальца выполнен единым целым с указательным элементом, а другой торец соприкасается с упругой мембраной. Недостатком является относительная сложность конструкции, отсутствие циферблата как отдельной детали, не позволяет изготовление его типографским способом, а также корректировать положение стрелки относительно шкалы циферблата, кроме этого малая величина перемещения винтового пальца из-за его большого диаметра, вызванного необходимостью закрепления винтовой возвратной пружины на винтовом пальце с указательным элементом, что не позволяет выполнить достаточный угол подъема винтовой линии резьбы для легкого осевого перемещения винтового пальца и поворота его вместе со стрелкой на достаточный угол, обеспечивающий наглядность индикации давления.

Наиболее близким к предлагаемому изобретением (прототипом) является индикатор давления огнетушителя по патенту на изобретение (RU 2783825, G01L 7/00, от 24.11.2021), содержащий корпус с каналом подвода измеряемой среды, прозрачную крышку, мембрану, уплотнительное кольцо, циферблат, стрелку, ось , плату, возвратный упругий элемент, возвратный упругий элемент выполненный, в виде плоской пружины в форме двух концентрично расположенных колец, соединенных спиральными участками, а циферблат выполнен с возможностью поворота относительно стрелки до обжимки корпуса. Выполнение перемычки в виде спирали не позволяет выполнить ее равнопрочной, т.е. распределить напряжения по всей ее длине и не позволяет выполнить центральную часть матрицы вырубного штампа достаточно жесткой, что ограничивает величину осевого перемещение внутреннего концентричного кольца относительно внешнего и повышает трудоемкость изготовления возвратного упругого элемента при изготовлении его другим способом (например, с помощью электроэрозионной обработки).

Технической задачей является создание индикатора давления, не имеющего перечисленных недостатков.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет того, что корпус с каналом подвода измеряемой среды, прозрачную крышку, мембрану, уплотнительное кольцо, циферблат, стрелку, ось и плату, имеющие резьбовые участки, возвратный упругий элемент выполненный в виде плоской пружины и состоящий из двух концентрично расположенных наружного кольца и внутреннего, соединенных перемычками, причем ось содержит резьбовой участок в виде ленточной резьбы, тангенс угла подъема винтовой линии которой по среднему диаметру больше коэффициента трения материалов, из которых выполнена ось и плата, также содержащая участок ответной ленточной резьбы. Такое конструктивное выполнение позволяет изготовить пресс-формы с одним разъемом, что снижает их стоимость и продляет срок службы пресс-формы.

Резьбовой участок, выполненный на оси, имеет трапецеидальный профиль. Такое конструктивное выполнение уменьшает радиус трения со среднего диаметра резьбы на внутренний радиус участка резьбы, выполненной в плате.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображен индикатор давления огнетушителя в изометрии с четвертью выреза и дополнительным вырезом стекла.

На фиг. 2 изображен возвратный пружинный элемент в изометрии.

Варианты осуществления изобретения

Индикатор давления огнетушителя содержит корпус 1 (фиг. 1) с каналом подвода измеряемой среды, прозрачную крышку 2, мембрану 3, между мембраной 3 и корпусом 1 расположено уплотнительное кольцо 4, образуя герметичную подмембранную полость 5, циферблат 6, стрелку 7, ось 8, имеющая резьбовой участок 9 и утолщенную часть 10, плату 11, возвратный упругий элемент, состоящий из двух концентрично расположенных наружного кольца 12 (фиг. 1 и 2) и внутреннего 13, соединенных перемычками 14. Циферблат 6 (фиг. 1) содержит монтажную риску 15 и риску 16, показывающую номинальное давление, расположенную на зеленом участке 17 шкалы. Желтый участок 18 шкалы показывающий избыточное давление и красный участок 19 шкалы, показывающий недостаток давления.

Индикатор давления огнетушителя собирается следующим образом на плоскость приспособления между тремя штифтами, один из которых имеет возможность перемещаться в радиальном направлении устанавливается утолщенная часть 10 оси 8 и фиксируется подвижным штифтом. На ось 8 одевается возвратный упругий элемент, состоящий из двух концентрично расположенных наружного кольца 12 (фиг. 1 и 2) и внутреннего 13, соединенных перемычками 14, навинчивается плата 11 (фиг. 1), одевается циферблат 6 и запрессовывается стрелка 7, при этом в конце запрессовки периферийная часть пуансона сборочного приспособления упирается через циферблат 6 в периферийную часть платы 11, деформируя перемычки 14 (фиг. 1 и 2) возвратного упругого элемента, а расточка выполненная в центральной части пуансона сборочного приспособления имеет глубину, обеспечивающую зазор между стрелкой 7 и циферблатом 6 (фиг. 1) равный 0.8…1 величины деформации мембраны 3 под действием усилия создаваемого упругой деформацией возвратного упругого элемента. При необходимости повышения прочности фиксации стрелки 7 производится оплавление верхней части оси 8. После подъема пуансона сборочного приспособления перемычки 14 (фиг. 1 и 2) перемещают ось 8 (фиг. 1) до упора стрелки 7 в циферблат 6, при этом обеспечивается стабильное выступание нижнего торца утолщённой части 10 оси 8 на величину обеспеченного ранее зазора равного 0.8…1 величины деформации мембраны 3 под действием усилия создаваемого упругой деформацией перемычек 14 (фиг. 1 и 2). Упор периферийной части пуансона сборочного приспособления и прижатие наружного концентрического кольца 12 к плоскости приспособления большим усилием исключает влияние допусков на изготовление деталей 6, 11 и 12 на величину зазора между циферблатом 6 (фиг. 1) и стрелкой 7, т.е. на величину зазора между стрелкой 7 и циферблатом 6 влияет только допуск на изготовление высоты расточки выполненной на пуансоне сборочного приспособления и допуск на толщину центральной части стрелки 7, которые выполняются с максимально возможной точностью. Такая технология сборки обеспечивает максимальное и стабильное перемещение оси 8 и соответственно поворот стрелки 7 при подаче давления в подмембранной полость 5 и позволяет запрессовывать стрелку без подачи давления в подмембранную полость 5, устанавливая стрелку 7 поворотом циферблата 6 на монтажную риску 15. В дальнейшем полученная сборочная единица ставиться в корпус 1 после постановки в него уплотнительного кольца 4 и мембраны 3, затем ставиться прозрачная крышка 2 и производится обжимка корпуса 1. В начале смены в подмембранную полость 5 первого собранного индикатора подается эталонное давление равное 14 атм. и визуально фиксируется совпадение стрелки 7 с риской 16. Если стрелка 7 не доходит риски 16 или переходит ее, то соответствующим образом корректируется установка стрелки 7 относительно монтажной риски 15, увеличивая точность индикатора. Процесс повторяется до получения приемлемого результата. Корректировка необходима, поскольку металл, из которого изготавливается мембрана 3, имеет допуск на толщину и варьирующиеся механические свойства металла от партии к партии металла. Поскольку индикаторов собираются десятки миллионов штук, то исключение подачи давления на каждый индикатор при установке стрелки 7 дает значительный экономический эффект.

Работает устройство следующим образом, при подаче давления в подмембранную полость 5 мембрана 3 выпрямляясь компенсирует свой прогиб в сторону подмембранной полости 5, преодолевая усилие создаваемое возвратным упругим элементом, состоящего из двух концентрично расположенных наружного кольца 12 (фиг. 1 и 2) и внутреннего 13, соединенных перемычками 14, а при дальнейшем увеличении давления прогибается в обратную сторону, что увеличивает ход оси 8 (фиг. 1), а следовательно, и угол поворота стрелки 7 и соответственно качество индикации, этому также способствуют малый диаметр резьбового участка 9 выполненного на оси 8. Плавность ход обеспечивается тем, что тангенс угла подъема винтовой линии по внутреннему диаметру резьбы резьбового участка, выполненного в плате 11, больше коэффициента трения материалов, из которых выполнена ось 8 и плата 11, также содержащая участок ответной резьбы для чего профиль резьбового участка 9 оси 8 выполнен трапецеидальной формы.

При снижении давления в подмембранной полости 5 за счет упругости мембраны 3 и силы воздействия на нее возвратного упругого элемента через утолщенную часть 10 оси 8, мембрана 3 и, соответственно, стрелка 7 возвращаются в исходное состояние, показывая, что огнетушитель разряжен, при этом усилие возвратного упругого элемента, состоящего из двух концентрично расположенных наружного кольца 12 (фиг. 1 и 2) и внутреннего 13, соединенных перемычками 14, действуя через утолщенную часть 10 (фиг. 1) оси 8 на мембрану 3, обеспечивает её прощёлкивание через ноль (недоход до нуля вызван остаточной деформацией мембраны 3 и закреплением её периферии) и дополнительный прогиб в обратную сторону, величина которого превосходит потерю величины прогиба мембраны 3 под действием вытесняющего газа, когда прирост деформации мембраны 3 уменьшается на величину силы возвратного упругого элемента, действующую на неё через утолщенную часть 10 оси 8. Максимальное усилие возвратного упругого элемента составляющее не более 10 % от усилия действующего на мембрану 3 давлением вытесняющего газа в подмембранной полости 5 выбирается из условия наибольшей разницы между прогибом от усилия возвратного упругого элемента и потерей прогиба вверх под действием давления в подмембранной полости 5. Из приведенного выше описания видно, что индикатор давления огнетушителя обладает новизной и промышленно выполним известными средствами, при этом конструкция позволяет автоматизировать производство деталей и узлов, а форма перемычек 14 обеспечивает допустимые напряжения во всем диапазоне их деформации в течении гарантийного срока хранения огнетушителя с учетом перезарядки (10 лет), а также усилие достаточное для прощелкивания мембраны 3 через ноль, что увеличивает величину осевого перемещения оси 8 и стрелки 7, увеличивая тем самым качество индикации, а также обеспечивает жесткость матрицы вырубного штампа при изготовлении возвратного упругого элемента методом холодной штамповки из термообработанной пружинной ленты по ГОСТ 21996-76, имеющей величину временного сопротивления разрыву не менее 180 кгс/мм², что снижает трудоемкость изготовления возвратного упругого элемента.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для индикации и измерения давления газообразных или жидких сред, применяемых в огнетушителях. Устройство содержит корпус (1) с каналом подвода измеряемой среды, прозрачную крышку (2), мембрану (3), уплотнительное кольцо (4), циферблат (6), стрелку (7), ось (8) и плату (11), имеющие резьбовые участки, возвратный упругий элемент, выполненный в виде плоской пружины и состоящий из двух концентрично расположенных наружного кольца (12) и внутреннего (13), соединенных перемычками (14). При этом места присоединения каждой из по крайней мере двух перемычек (14), соединяющих концентрично расположенные кольца, разнесены по центральному углу. Технический результат заключается в увеличении величины осевого перемещения внутреннего концентричного кольца относительно внешнего и снижении трудоемкости изготовления возвратного упругого элемента. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Индикатор давления огнетушителя, содержащий корпус 1 с каналом подвода измеряемой среды, прозрачную крышку 2, мембрану 3, уплотнительное кольцо 4, циферблат 6, стрелку 7, ось 8 и плату 11, имеющие резьбовые участки 9, возвратный упругий элемент, выполненный в виде плоской пружины и состоящий из двух концентрично расположенных наружного кольца 12 и внутреннего 13, соединенных перемычками 14, отличающийся тем, что ось 8 содержит резьбовой участок 9 в виде ленточной резьбы, тангенс угла подъема винтовой линии которой по среднему диаметру больше коэффициента трения материалов, из которых выполнена ось 8 и плата 11, также содержащая участок ответной ленточной резьбы.

2. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что резьбовой участок 9, выполненный на оси 8, имеет трапецеидальный профиль.