Реле давления Советский патент 1984 года по МПК H01H35/34 

ел

оо ю

00 Изобретение относится к измерите ной технике и может быть использовано для контроля-наличия протока жидкости или газа заданного расход Известно реле давления, содержа щее корпус, чувствительный элемент в виде плоской мембраны, биморфный пьезоэлемент, подключенный к выход ному каналу д . Такое устройство обладает невысокой чувствительностью, недостат ной надежностью и сложной конструк цией. Наиболее близким к изобретению является реле давления, содержащее корпус с каналом для подвода среды разделительную мембрану с жестким центром, которьай размещен напротив канала для подвода среды,, и электромеханический колебательный механизм, включающий в себя пьезоэлемент 2J . Однако чувствительность (момент срабатывания) известного устройства целиком зависит от чувстви тельности разделительной мембраны, которая, в свою очередь, зависит от упругой характеристики (жесткости) мембраны. Величина обратная жесткости называется чувствительностью мембраны, которая показывае отношение перемещения жесткого цен ра к вызвавшему его бесконечно малому изменению усилия, приложенному к жесткому центру извне. Изве ная мембрана допускает очень малые перемещения жесткого центра, т.е. обладает большой жесткостью независимо от материала, из которого она изготовлена. Так, если плоская мембрана изготовлена из металла, то это приводит к потере чувствител ности за счет ее большой, жесткости если иэ эластичного материала (рези .на, резино-тканевыё материала и т.п.) , то в процессе эксплуатации происходит старение материала, чт приводит к дополнительному увеличению жесткости мембраны.и, следовательно, также к уменьшению чувствительности. Кроме того, известная ко струкция не позволяет достаточно то ио фиксировать проток жидкости или газа. Полный напор потока определяется суммой статического и динамического напоров и для определенных условий является величиной постоянной. Конструкция реагирует на полный напор, преимущественно состоящий из статического напора, так как она не содержит конструктивных элементов , преобразующих статический напор в динамический, а также элементов, аккумулирующих энергию дина шческого напора струи, что сужает область применения известной конструкции. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства к динамическому напору среды и расширение области его применения. Указанная цель достигается тем, что в реле давления, содержащем корпус с каналом для подвода среды, разделительную мембрану с жестким центром, который размещен напротив канала для подвода среды, и электромеханический колебательный механизм, включающий в себя пьезоэлемент, электромеханический колебательный механизм снабжен с.тержневым концентратором, в качестве канала для подвода среды использовано сопло, а жесткий центр разделительной мембраны со стороны, обращенной к соЦлу, выполнен вогнутым с вертикальной отбортовкой, при этом стержень концентратора имеет возможность взаимодействия с жестким центром разделительной мембраны. На фиг. 1 представлена принципиальная схема конструкции реле давления; на фиг. 2 - график зависимости упругости разделительной мембраны от хода. Конструкция состоит из корпуса 1, в который вставлено сопло 2, элект15омеханического колебательного механизма, состоящего из пьезоэлемента 3 и концентратора 4 со стержнем, из разделительной мембраны 5 с жестким центром 6. Разделительная мембрана 5 конструктивно оформлена таким образом, что ее коэффициент с tr, « в пределах необходимого рабочего хода жесткого центра очень мал (фиг. 2) . Для достижения этой цели при конструировании разделительной мембраны предельно уменьшены ее основные размеры и увеличена г ;yбина гофра. В связи с этим упругое усилие F, возникающее при рабочем ходе жесткого центра пренебрежимо мало по сравнению с динамическим усилием, развиваемым струей. Таким образом, конструкция становится более чувствительной к динамическому напору и менее чувствительной к статическому. I Жесткий центр б с одной стороны выполнен плоским для контакта со стержнем концентратора, а с другой стороны - вогнутым с вертикальной отбортовко1, назначение которой аккумулировать энергию струи и предохранять мембрану от механических повреждений. Диаметр вогнутой части и ее расстояние до сопла- зависят от диаметра струи, который, в свою очередь, зависит от диаметра сопла.

Вес жесткого центра выбирается из условия его равенства динамической силе, развиваемой струей, которая, например, определяется по формуле 1 . К р|-,

где о - плотность протекающей

среды Q - расход,

S - площадь поперечного сечения струи.

Между верхним плоским диском жеского центра и свободным концом концентратора конструктивно предусматривается зазор Р , от величины которого зависит рабочий ход жесткого центра.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении потока жидкости или газа через сопло происходит формирование потока в струю и преобразование большей доли .статистическог

напора в динамический. В результате взсшмодействия струи с вогнутой частью жесткого центра разделительной мембраны возникает динамическое усилие. Еслч это усилие меньше веса жесткого центра, то последний остается неподвижным. При равенстве этих величин жесткий центр начнет движение вверх под действием силы упругости F мембраны (фиг. 2) до контак0та со стержнем концентратора. В момент контактирования происходит изменение характера колебаний динамической системы пьезоэлемент--концентратор, фиксируемое в цепи управ5ления и сигнализации.

За счет подбора веса жесткого центра реле настраивается на заданный динамический напор, по которому судят о величине расхода ((грубая настройка) . Точную регулировку можно

0 производить за счёт- изменения величины рабочего хода жесткого центра (зазора 5 ).

Свободный слив

о-рабочий хи9жесткою Цёнпюй фие-2/

РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ содержащее корпус с каналом для подвода среды, разделительную мембрану с жестким . центром, котсфый размещен напротив канала для подвода среды, и электромеханический колебательный механизм, включающий & себя пьезоэлемент, о т ли ч a КУЩ е ее я тем, что, с целью повицения чувствительности к динёшическому напору среды и расширения области его применения, электромеханический колебательный механизм снабжён стержневым концентратор ж, в качестве канала для подвода среды использовано сопло, a жесткий цеитр разделительной йембраны со стороны, обращенной к соплу, выполнен вогнутым с вертикальной 6тбортовкой, при этом стержень кон-i центратора имеет возможность взаимо действия с жестким -центром раздели(Л тельной мембраны.