Предохранительное устройство к манометру Советский патент 1983 года по МПК G01L19/06 

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике, в частное ти к приборам для измерения давления, и предназначено для защиты манометра от перегрузок при установке их в пневматических или гидравлических ма гистралях.

Известно предохранительное устройство, в котором чувствительный элемент выполнен в виде двух жестко связанных между собой мембран, а также установлены упор, жестко связанный с, запорым клапаном, и электрические контакты, встроен-, ные в корпус и взаимодействующие с упором. При повышении давления больше допустимого упор замыкает контакты и подается звуковой или световой сигнал

Недостатком этого устройства я-вляется то, что мембраны имеют боль шую жесткость, в результате чего большим перепадам давления соответствует малый ход штока, что приводит к недостаточной чувствительности предохранительного устройства. Это может привести к несвоеврёменному перекрытию запорного клапа-т на, т.е. к выходу манометра из строя.

Известно устройство, которое содержит блок защиты с разделительными элементами в виде двух защищенных мембран, первая, из которых размещена в камере опорного давления, а вторая - в подмембранной камере, которая соединена с измеряемым дав.лением. Первая и вторая мембраны образуют мембранную камеру, соединенную с трубкой Бурдойа.

Когда создается давление, превышающее допустимое, вторая мембрана перемещается до тех пор, пока не опустится, на поверхность разделительной диафрагмы. Дальнейшее повышение давления уже не будет передаваться на манометр 2,

.Однако это устройство имеет низкую надежность защиты. Это обусловлено тем, что в предохранительно устройстве используются стальные горфрированные мембраны, ресурс работы которых мал и ограничивает тем самым срок службы устройства. Кроме того, устройство отличается сложностью герметизации стыков мембран с корпусом предохранитель-, ного устройства, при малейшем на рушении герметичности устройство не выполняет своих функций.

Для реализации защиты необходимо иметь опорное давление,а это вле- : чет за сЬбой использование дополнительных элементов пневмогидросистемы (редуктора давления г.вентилей подачи и сброса давления, предохра нительного клапана и двух приборов измеряющих давление на входе и выходе из редуктора, а также систему трубопроводов). Таким образом надежность всего устройства защиты будет обусловлена надежностью всей совокупностью перечисленных элементов .

Целью изобретения является повы шение надежности защиты манометра.

Поставленная цель достигается тем, что в предохранительное устройство к манометру, содержащее корпус, разделенный разделительной мембраной на двА полости, одна из которых, примыкающая к манометру, заполнена разделительной жидкостью, входной и выходной патрубки, введены два электрода, размещенные в полости над мембраной,подпружиненньтй .поршень со штоком из диэлектрического материала., на конце которого закреплено контактное кольцо, два электрических контакта, закрепленные на корпусе, и блок питания, одна клемма которого подключена к первому электроду непосредственно, а другая - к второму электроду через электрические контакты, между которыми пропущен шток с контактным кольцом, причем поршень размещен в полости корпуса под мембраной ниже входного патрубка, а в качестве разделительной жидкости использована электрореологическая жидкость.

Введение в предохранительноё устройство сигнализатора с подвижным подпружиненным чувствительным элементом, воспринимающим давление в подмембранной камере, т.е. измеряемое манометром давления, позволяет повысить чувствительность предохранительн.ого устройства. В известных устройствах сама мембрана играет роль исполнительного органа, запираквдего тракт измеряемого давления при его недопустимом повышении, и, таким образом, жесткость мембраны определяет чувствительност всего предохранительного устройства. В некоторых случаях мембрана должна обладать значительной жесткостью, например, при измерении больших перепадов давления. Таким образом, возникает техническое противоречие: с одной стороны мембрана должна обладать значительной жёсткостью, рассчитанной а определенные пределы измерения, и с другой стороны ее жесткость должна быть минимальной для обеспечения чувствительности предохранительного устройства. Это противоречие находит разрешение в предлагаемом устройстве, где функции измерения и защиты разделены. Причем последнюю функцию берет на себя сигнализатор чувствительность которого может регулироваться изменением жесткости пружины чувствительного элеме т а. При выборе жесткости прухсины чувствительного элемента меньше жесткости мембраны, чувствительный элемент будет быстрее мембраны реа гировать на недопустимое повышение давления, предотвращая разрушение мембраны. Таким образом надежность защиты повышается. Наличие контакта, прикрепленного к поршню сигнализатора, электродов установленных в мембранной камере, заполненной электрореологической суспензией, и электрической цепи пи тания электродов, замыкаемой контак том сигнализатора, позволяет повысить быстродействие предохранител ного устройства. В известном устройстве запирание, тракта измеряемого давления осуществляется с помощь меканического чувствительного ,элемента - мембраны, обладающей определенной, инерционностью, зависящей от ее жесткости. В предлагаемом же устройстве механический элемент сиг нализатора - поршень - обладает значительно меньшей инерционностью так как его пружина может быть выбрана со значительно меньшей по сравнению с мембраной жесткостью. Что же касается электрической части сигнализатора, включающей контакты и электроды, введенные в мембранную камеру с электрореологи ческой суспензией, то её инерционность по сравнению с поршнем пренебрежимо мала. В данном устройстве использован электрореологическййР эффект, состоящий в том, что при подаче напряжения на электроды мелкие частички суспензии выстраиваются между электродами в цепочки образуя неподвижную преграду ее течению, причем с увеличением напря жения вязкость суспензии увеличивается, изменяя напряскение, вязкость суспензии можно менять в десятки тысяч раз, вплоть до полного замерзания суспензии. Таким образом, быстродействие предохранительного устройства и, следовательно, надежность защиты по сравнению с известным устройством повышается На чертеже изображено предлагаемое устройство, разрез. Предохранительное устройство содержит металлический корпус 1с установленным внутри него демпфером 2, выполненным из изоляционного материала и имеющим внутреннюю полость , являющуюся мембранной камерой 3. Корпус 1 в верхней части соединен с трубкой Бурдона 4. МекЛранная камера 3 соединена с трубкой Бурдона 4 через каналы 5, выполненные в ;верхней части демйфера 2, и образует замкнутый объем, ограниченный резиновой мемб раной 6, прикрепленной к нижней части корпуса 1. Мембранная камера 3 и трурка Бурдона 4 заполнены электрореологи ческой суспензией. В мембранную камеру 3 введены электроды 7, укрепле ные в стенках демпфера 2. К корпусу il снизу прикреплен корпус 8 сигнализатора, внутри которого расположен направляющий цилиндр 9,о в котором установлены с возможностью перемещения поршень 10 и нагрузочная шайба 11, между которыми размещена предварительно сжатая цилиндрическая пружина 12. На наружную резьбу корпуса 8, выполненную в его нижней части, навинчена нагрузочная гайка 13, поджимающая снизу нагрузочную шайбу 11 через пружину 12 н поршню 10 «сигнализатора. Пространство между верхним торцом поршня 10 и мембраной 6 образует подмембранную камеру 14, в которую введен подводящий патрубок 15. На нижнем торце поршня 10 сигнализатора укреплен штырь 16 с замыкающими шайбами 17, а на верхней части нагрузочной гайки установлены лепестковые клемгвл 18, включенные последовательно в электрическую цепь электродов 7, питакадукюя от источника .19. Устройство работает следуюяцим :Образом. Предварительно устанавливают . порог срабатывания устройства, для чего вращением нагрузочной гайки 13 добиваются определенного первоначального сжатия пружины 12. ПРИ подключенном к измеряемому давлению подводящем патрубке 15 процесс измерения и защиты происходит следуквди.м образом. Измерйемое давление; поступает в подмембранную камеру 14, воздействуя одновременно на мембрЪну б и поршень 10 Сигнализатора. Мембрана 6 прогибается вверх, вытесняя суспензию из мембранной камеры 3 через каналы 5 демпфера 2 в трубку Бурдона 4. Поршень 10 пере-; метается по направляющему цилиндру9 вниз, сжймаяг; пружину 12. При давлении, превышающем допустимое значение, за1 бл ающая шайба 17 штыря 16 поршня 10 замыкает лепестковые клем-, мы 18, при этом напряжение источника 19, питания ардводится к электродам 7 введенным в мембранную камеру 3 с электрореологической суспензией, в которой возникает электрический ток. Под действием электрического тока вязкость электрореологической суспензии возрастает до полного замерзания, при этом дальнейшая деформация мембраны 6 прекращается, что предотвращает выход ее,и, слеовательно, трубки Бурдона 4 из строя, Три снижении давления до допустимого уровня поршень 10 сигнализатора перемещается вверх, выводя замыкаюцее кольцо штыря 16 иэ эакелкающих клемм 18. Электрическая цепь электродов. разрывается,и вязкость электро-i реологической суспензии при исчезновении электрического тока мгновенно уменьшается до первоначального значения и манометр возвращается в рабочее состояние

Основным достоинством предлагаемого устройства по сравнению с изBecTHbiM является повышение-надежности защиты что достигается за счет повышения чувствительности устройства к повышению давления сверх допустимого уровня и повышения быстродействия/

, предлагаемое уст- ройство отличается простотой конструкции. Изготовление элементов, входящих в устройство, не требует сложного оборудования, так как устройство не содержит сложных эл&мент типа гофрированных мембран. Не требуется дополнительных элементов пневмогидросисте для обеспечения пред{«фанения манометра. Устройство характеризуется также простотой сборки устройства, заполнения его электрореологической суспензией, простотой ремонта, более длительным ресурсом эксплуатации, так как не содержит металлических мембран, характеризукнцихся непродолжительным сроком службы И ненадежностью герме тизации стыков с корпусом.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТ ВО К МАНОМЕТРУ, содержащее корпус, разделенный разделительной мембрано на две полости, одна из которых, примыканвдая к манометру, заполнена разделительной жидкостью, входной и выходной патрубки, :о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено двумя электродами, размещенными в полости над мембраной,подпружиненным поршнем со штоком из диэлектрического материала, на конце которого закреплено контактное кольцо, двумя электрическими контактами, закрепленными на корпусе, и блоком питания, одна клемма которого подключена к первому электроду непосредственно, а другая - к второму электроду через электрические контакты, между которыми пропущен .шток с контактным кольцом, причем поршень раэмещен в полости корпуса под мембраной ниже входного патрубка, а в качестве разделительной жидкости использована электрореопогическая суспензия.