Предохранительное устройство к манометру

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

И

РЕСПУБЛИК ()9) (П) 3(5J) 01 14 19/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 34 37469/18-10 (22) 14.05.82 (46) 23.08.83. Бюл. Р 31 . (72) И.С.Игнашкин,и Л.Б. Андреев (71} Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 531.787(088.8)

56 1. Авторское свидетельство СССР =

)) 679838. кл. 6011 19/06, 24.03.78, 2. Авторское свидетельство СССР

М 226207, кл. G 01 L 19/06, 10.07.67 (прототип). (54)(57) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО К МАНОМЕТРУ, содержащее корпус, разделенный разделительной мембраной на две полости, одна из которых, примыкающая 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 надмембраной,подпружиненным йоршнем 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 неп:средственно, а другая - к второму электроду через электрические контакты, между которыми пропущен шток с контактным . йольцом, причем поршень размещен в полости корпуса под мембраной ниже входного патрубка, а в качестве разделительной жидкости использова,на электрореологическая суспензия.

1037091

10

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике, в частнос ти к приборам для измерения давления, и предназначено для защиты манометра от перегрузок при установке их в пневматических или гидраЮлических магистралях.

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 P1) .

Недостатком этого устройства яв-! ляется 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 несвоевре-i менному перекрытию запорного клапа-. 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 Бурдона.

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 предохранительном 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 нарушении герметичности устройство не выполняет своих функций.

Для реализации защиты необходимо иметь опорное давление, а это влечет за сббой использование дополнительных элементов пневмогидросистемы (редуктора давления, вентилей подачи и сброса давления, предохра нительного клапана и двух приборов, измеряющих давление на входе и вы15

60 ходе 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 две полости, одна из которых, примыкающая к манометру, заполнена разделительной жидкостью, входной и выходной патрубки, введены два электрода, размещенные в полости над мембраной.,подпружиненный .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 предохранительное устройство сигнализатора с подвижным подпружиненным чувствительным элементом, воспринимающим давление в подмембранной камере, т.е. измеряемое манометром давления, позволяет повысить чувствительность предохранительного устройства. В известных устройствах сама мембрана играет роль исполнительного органа, запирающего тракт измеряемого давления при его недопустимом повышении, и, таким образом, жесткость мембраны определяет чувствительность 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 жесткостью, 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"

1037091 та.При выборе жесткости пружины чувствительного элемента меньше жесткости мембраны, чувствительный элемент будет быстрее мембраны реагировать 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 питания электродов, заьыкаемой контактом сигнализатора, позволяет повысить быстродействие предохранитель ного устройства. В известном устройстве запирание. тракта измеряемого давления осуществляется с помощью механического чувствительного элемента — мембраны, обладакщей определенной инерциойностью, зависящей от ее жесткости. В предлагаемом же устройстве механический элемент сигнализатора — 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 ее инерционность по сравнению с поршнем прене. брежимо мала. В данном устройстве использован электрореологический 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 напряжения вязкость суспензии увеличивается, изменяя напряжение „ 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 1 с 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. Мембранная камера 3 соединена с трубкой

Бурдона 4 через каналы 5, выполненные в, верхней части демпфера 2, и образует замкнутый объем, ограниченный резиновой мембраной 6, прикрепленной к нижней части корпуса

1. Мембранная камера 3 и трубка

Бурдона 4 заполнены электрореологи ческой суспензией. В мембранную камеру 3 введены электроды 7, укрепле1 ные в стенках демпфера 2. К корпусу

;1 снизу прикреплен корпус 8 сигнализатора, внутри которого расположен направляющий цилиндр 9р в котором установлены с возможностью перемещения поршень 10 и нагрузочная шайба 11, между которыми размещена предв;целительно 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 и 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 замыкакщими шайбами 17, а на верхней

5 части нагрузочной гайки установлены лепестковые клемм 18, включенные последовательно в электрическую цепь электродов 7, питающуюся от . источника .19.

Устройство работает следующим

З0 образом.

Предварительно устанавливают порог срабатывания устройства, для чего вращением нагрузочной гайки

13 добиваются определенного перво35 начального сжатия пружины 12. При подключенном к измеряемому давлению подводящем патрубке 15 процесс измерения и защиты происходит следующим образом. Измеряемое давление

4Q поступает в подмембранную камеру 14, воздействуя одновременно на мембрЪну 6 и поршень 10 сигнакизатора.

Мембрана 6 прогибается вверх, вытесняя суспензию из мембранной ка45 меры 3 через каналы 5 демпфера 2 в трубку Бурдона 4. Поршень 10 перемещается по направляющему цилиндру9 вниз, сжймаяг, пружину 12. При давлении, превышающем допустимое значение, зажпсающая шайба 17 штыря 16 .поршня 10 замыкает лепестковые клем-, мы 18, при этом напряжение источника

19 питанияподводится к электродам

7," введенйым 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 де60 формация мембраны 6 прекращается, что предотвращает выход ее,и, следовательно,трубки Бурдона 4 из строя.

ЧГри снижении давления до допустимого уровня поршень 10 сигнализатора перемещается вверх, выводя замыкаю65

1037091

Составитель Л. Балянина

Редактор Н. Лазаренко Техред М.Костик: Корректор A.Çèìoêoñoü

Заказ 5992/42 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 щее кольцо штыря 16 из замыкающих клемм 18. Электрическая цепь электродов.7 разрывается,и вязкость злектрореологической суспензии при исчезновении электрического тока мгновенно уменьшается до первоначального значения и манометр возвращается в рабочее состояние

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

ЙройГтого, предлагаемое уст-" ройство отличается простотой конструкции, Изготовление элементов, входящих в устройство, не требует сложного оборудования, так как устройство не содержит сложных элаж.нтов типа гофрированных мембран ° Не требуется дополнительных элементов пневмогидросистеж для обеспечения предохранения манометра. Устройство характеризуется также простотой сборки устройства, заполнения его

1О электрореологической суспензией, простотой ремонта, более длительным, ресурсом эксплуатации, так как не содержит металлических мембран, характеризующихся непродолжительным

15 сроком службы и ненадежностью герме тизации стыков с корпусом.