Сигнализатор давления Российский патент 2024 года по МПК F15B5/00 G01L19/12 

Изобретение относится к электромеханическим устройствам, предназначенным для коммутации электрических цепей при достижении давлением пороговых значений срабатывания.

Известно реле давления, содержащее корпус, закрепленный в нем кронштейн, в котором на ножевых опорах установлен двуплечий приводной рычаг, на одно плечо которого при изменении давления или температуры воздействует усилие сильфонной чувствительной системы или термосистемы, которому противодействует усилие пружины настройки по диапазону, а другое плечо через изоляционную планку имеет возможность воздействия на упругие подвижные пластины переключающей контактной группы, причем подвижные пластины в свободном состоянии прижаты к неподвижной пластине, закрепленный на оси в корпусе промежуточный угловой рычаг, одно плечо которого, имеющее ножевую опору, через сухарь связано с ножевой опорой приводного рычага, а другое через пружину растяжения связано с корпусом. Ограничение хода приводного рычага с одной стороны обеспечивается неподвижным упором, а с другой - регулируемым упором, имеющим возможность перемещения по резьбе в корпусе. Патент РФ №2263292, G01L 19/12, G01L 19/00, 27.10.2005.

Известное реле давления имеет возможность регулировки уставки срабатывания и дифференциала, однако сильфон неспособен выдержать большие перегрузки, кроме того использование рычажной системы увеличивает габариты изделия.

Известен сигнализатор давления, в корпусе которого герметично установлена эластичная мембрана, выполненная с концентрическим гофром, охватывающим верхнюю часть поршня, выполняющего роль жесткого центра и взаимодействующего с регулируемой по усилию пружиной и электроконтактным устройством. В корпусе размещена вставка с центральным отверстием, в котором с концентрическим зазором установлен поршень, а эластичная мембрана снабжена вторым гофром, расположенным над опорной поверхностью во вставке, отделяя периферийную часть мембраны, герметично соединенную со вставкой, от перемещающейся вместе с поршнем ее центральной части, при этом вставка выполнена со ступенчатым центральным отверстием, причем ступенчатый переход в отверстии служит опорной поверхностью для днища поршня, а глубина той части отверстия, в которой установлен поршень, равна высоте поршня, при этом контактирующие поверхности вставки с поршнем и мембраны согласованы по профилю. Кроме того, в сигнализаторе избыточного давления согласованные по диаметрам, но с различными эффективными площадями пары «вставка-поршень» и взаимодействующие с поршнем пружины различной жёсткости выполнены сменными и взаимозаменяемыми по посадочным размерам. Патент РФ №2245526, G01L 19/12, G01L 19/00, 27.01.2005. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

В прототипе эластичная мембрана при подаче давления воздействует на шток. При увеличении уставки срабатывания, до начала движения поршня, в мембране вокруг жёсткого центра возникают большие напряжения, что может привести к её разрушению.

Сигнализатор срабатывает плавно по мере увеличения давления, что может способствовать дугообразованию на контактах при коммутации больших токов. Это может привести к свариванию контактов и выходу сигнализатора из строя.

Кроме того, прототип имеет возможность регулировки уставки, однако отсутствует возможность регулировки дифференциала срабатывания и отпускания.

Техническим результатом является возможность регулировки уставок и дифференциала.

Технический результат достигается тем, что в сигнализаторе давления, содержащем корпус, в котором герметично установлена мягкая гофрированная мембрана на профилированном ложементе с каналом и сварной сильфон, объём между которыми заполнен жидкостью. Сильфон упирается в контактную систему, представляющую собой поршень, поджатый двумя пружинами сжатия, двигающийся поступательно и в процессе движения замыкающий и размыкающий пары контактов плоской контактной пружиной, связанной с ним.

Изобретение поясняется чертежами, где:

1 - крышка;

2 - ложемент;

3 - обечайка;

4 - основание;

5 - мембрана;

6 - сильфон;

7 - поршень;

8 - верхняя пружина;

9 - нижняя пружина;

10 - верхняя регулировочная гайка;

11 - нижняя регулировочная гайка;

12 - верхняя ограничительная шайба;

13 - нижняя ограничительная шайба;

14 - ограничительная гайка;

15 - гильза;

16 - плоская контактная пружина;

17 - контакты;

18 - зазор между верхней ограничительной шайбой 12 и ограничительной гайкой 14;

19 - зазор между поршнем 8 в состоянии срабатывания и ограничительной шайбой 12.

На фиг. 1 представлена конструкция сигнализатора давления в исходном положении.

На фиг. 2 представлен сигнализатор давления в промежуточном положении.

На фиг. 3 представлен сигнализатора давления в состоянии срабатывания.

Сигнализатор давления (фиг. 1) содержит корпус, состоящий из крышки 1, ложемента 2 с каналом, обечайки 3 и основания 4. К профилированному ложементу 2 с одной стороны приварена мягкая гофрированная мембрана 5, а с другой - мягкий сварной сильфон 6, объём между которыми заполнен композиционной гидравлической жидкостью, например силиконовым маслом. Сильфон 6 упирается в поршень 7, поджатый изначально в верхнем положении двумя пружинами сжатия 8 и 9, расположенными между регулировочными гайками 10, 11 и ограничительными шайбами 12, 13; путём вращения регулировочных гаек 10 и 11 изменяется усилие пружин 8 и 9, чем задаются уставки срабатывания и отпускания соответственно. Регулировочные гайки 10, 11, а также ограничительная гайка 14 двигаются по резьбе, нарезанной на гильзе 15, расположенной внутри обечайки 3. Поршень 7 связан с плоской контактной пружиной 16, в процессе работы размыкающей и замыкающей контакты 17, выведенные из корпуса через основание 4.

Сигнализатор давления работает следующим образом.

В начальный момент времени поршень 7 поджат в верхнем положении двумя пружинами сжатия 8 и 9, работающими друг против друга. Давление измеряемой среды подаётся через крышку 1 на мембрану 5 и через заполняющую жидкость по каналу в ложементе 2 передаётся сильфону 6, который приводит в движение поршень 7, который движется вместе с ограничительными шайбами 12 и 13. После того, как зазор 18 между верхней ограничительной шайбой 12 и ограничительной гайкой 14 выбирается, верхняя пружина 8 перестаёт воздействовать на поршень 7, упираясь в ограничительную гайку 14. Далее движению поршня 7 противодействует только нижняя пружина 9; так как пружины работают друг против друга, сопротивление движению поршня 7 увеличивается, и он останавливается до момента, когда давление измеряемой среды достигнет уставки срабатывания, после чего движение возобновляется. При достижении уставки срабатывания плоская контактная пружина 16 переключает контакты 17 (фиг. 2), а мембрана 5 ложится на ложемент 2, прекращая передачу давления в сильфон, что позволяет выдерживать перегрузку. Контактная пружина 16 исключает возможность дугообразования путём обеспечения релейности срабатывания. Она устойчива в двух крайних положениях: по мере увеличения давления и перемещения поршня 7 она остаётся в исходном состоянии до достижения уставки срабатывания, после чего мгновенно переходит в сработанное состояние. При уменьшении давления происходит обратный процесс: поршень 7 движется под действием нижней пружины 9, пока не выберется зазор 19 до верхней ограничительной шайбы 12. В этот момент сопротивление движению поршня 7 увеличивается, и он останавливается до того, как давление измеряемой среды не станет равным уставке отпускания, после чего поршень 7 и плоская контактная пружина 16 переходят в исходное состояние.

Минимальное пороговое значение давления срабатывания составляет менее 50 кПа, максимальное перегрузочное давление составляет более 80 МПа.

Таким образом, в предложенном сигнализаторе давления за счёт использования двух уставочных пружин реализована возможность изменения уставок и дифференциала в широком диапазоне давлений.

Кроме того, благодаря сильфону и заполняющей жидкости исключены чрезмерные напряжения в мембране, профилированный ложемент позволяет выдерживать перегрузки, на порядки превосходящие уставку, а плоской контактной пружиной обеспечивается релейность срабатывания, что повышает надёжность сигнализатора давления.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к электромеханическим устройствам, предназначенным для коммутации электрических цепей при достижении давлением заданной уставки срабатывания, и представляет собой сигнализатор давления. В корпусе сигнализатора давления герметично установлена мягкая гофрированная мембрана на профилированном ложементе и сварной сильфон. Объём, образованный мембраной и сильфоном, заполнен жидкостью. Сильфон упирается в контактную систему, представляющую собой поршень, поджатый двумя пружинами сжатия, двигающийся поступательно и в процессе движения замыкающий и размыкающий пары контактов плоской контактной пружиной, связанной с ним. Пружины сжатия имеют возможность регулировки с помощью регулировочных гаек, что позволяет изменять уставку срабатывания и дифференциал между срабатыванием и отпусканием. Техническим результатом является возможность регулировки уставок и дифференциала. 3 ил.

Сигнализатор давления, включающий корпус, содержащий герметично установленную мягкую гофрированную мембрану и контактную систему, включающую поршень, уставочную пружину и электроконтактное устройство, отличающийся тем, что под мембраной установлен профилированный ложемент с каналом и сварным сильфоном, упирающимся в поршень; объём, образованный мембраной и сильфоном, заполнен композиционной гидравлической жидкостью; контактная система дополнительно включает пружину регулировки дифференциала; электроконтактное устройство выполнено в виде пары контактов, замыкаемых и размыкаемых плоской контактной пружиной, связанной с поршнем.