Мембранный блок

 

п1>506223

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18,06.73 (21) 1933185/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) N. Кл.

6 01Ь 7/08

Государственный комитет (43) Опубликовано 30.09.82. Бюллетень № 36 (53) УДК 531.787.2 (088.8) ло делаи изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.09.82 (72) Автор изобретения (71) Заявитель

А. Я. Юровский

Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения (54) МЕМБРАННЫЙ БЛОК

Изобретение относится к приборостроению, а именно к мембранным устройствам, чувствительным к разности давлений, Известен мембранный блок, содержащий две мембраны, прикрепленные по наружному контуру к противоположным сторонам основания и образующие с основанием заполненную жидкостью герметичную полость, при этом каждая мембрана находится на некотором расстоянии от основания и центральные части мембран жестко связаны между собой через отверстие в основании.

Недостатком известного мембранного устройства является наличие дополнительных погрешностей при изменении температуры и статического давления, действующего по обе стороны мембранного устройства. Эти факторы изменяют начальный объем жидкости, заполняющей герметичную полость, что приводит к деформации упругих оболочек мембран и, в конечном счете, к нежелательному перемещению центральных частей мембран. Кроме того, средство для передачи движения мембран под действием разности давлений расположено в полости для подвода к мембранам давления рабочей среды и подвергается интенсивной коррозии, Цель изобретения — повышение коррозионной стойкости мембранного устройства и уменьшение его температурной погрешности, обусловленной сжимаемостью жидко5 сти при больших статических давлениях.

Для этого в предлагаемом блоке каждая пз мембран снабжена кольцевым участком, жестко связанным с основанием, расположенным между наружным контуром и цент1о ральной частью мембраны и образующим с основанием заполненную жидкостью полость, соединенную каналом с общей герметичной полостью.

На фиг. 1 изображено мембранное уст1 ройство, чувствительное к разности давлений, разрез; на фиг. 2 — разрез по А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — вариант мембранного устройства и защиты мембран от разрушения при одностороннем воздействии пере20 грузочного давления.

Мембранный блок содержит основание 1, выполненное в форме диска с цилиндрической поверхностью 2 и две мембраны 3 и

4, прикрепленные по наружному контуру к противоположным сторонам основания.

Каждая из мембран имеет кольцевой участок 5 и б, жестко связанный с основанием, например, при помощи сварки, Каждая мембрана разделена кольцевым участком на наружную и внутреннюю зоны.

506223

Наружные зоны 7 и 8 мембран, находящиеся снаружи от кольцевых участков, расположены на некотором расстоянии от поверхностей 9 и 10 основания. Внутренние зоны 11 и 12 мембран, находящиеся внутри кольцевых участков, также расположены на некотором расстоянии от поверхностей

13 и 14 основания, при этом центральные части 15 и 16 мембран жестко связаны между собой штоком 17 через центральное отверстие 18 в основании.

Кольцевой участок каждой мембраны расположен на диаметре, при котором образуется наружная зона с эффективной поверхностью, большей, чем эффективная поверхность внутренней зоны мембраны, а эластичность наружной зоны выше эластичности оболочки внутренней зоны, Оба кольца участка расположены на равных диаметрах, чтобы обеспечить равные эффективные площади внутренних зон.

Поверхности 9, 10 и 13, 14, обращенные к мембранам, выполнены совпадающими с формой м мбранных гофр соответственно в зонах 7, 8 и 11, 12, прижимаемых к основанию при одностороннем воздействии перегрузочного давления.

Каждая мембрана прикреплена к штоку без нарушения герметичности и целостности своей оболочки, например, при помощи сварки.

Имеется средство для передачи движения мембран под действием разности давлений, содержащее рычаг 19 с герметичной упругой опорой в виде мембраны 20 малого диаметра, закрепленной на выступе 21 основания. Конец 22 рычага, расположенный внутри отверстия 23 основания с некоторым зазором, взаимодействует со штоком

17 через штифт 24, установленный в штоке.

Другой конец 25 рычага расположен снаружи основания по другую сторону герметичной мембраны 20 и служит для взаимодействия с преобразователем.

Полости 26 — 29 сообщаются между собой через каналы 30 и 31 и отверстия 18 и

23 в основании, при этом образуется единая герметичная полость, заполненная жидкостью через канал 32, уплотненный шариком 33 и винтом 34.

На штоке имеются опорные поверхности

35 и 36, расположенные на некотором расстоянии от опорных поверхностей 37 и 38 на основании и ограничивающие перемещение мембран при одностороннем воздействии перегрузочного давления.

Имеются фланцы 39 и 40, установленные на основании и образующие полости 41 и

42 для подвода к мембранам 3 и 4 контролируемых давлений через отверстия 43 и

44. Уплотнительные кольца 45 и 46, выполненные, например, из фторопласта, герметизируют полости по наружному контуру мембран, предохраняя основание от контакта с рабочей средой при изменении перепа5 о

25 зо

65 да давлений. Фланцы и мембраны могут быть выполнены из различных коррозионно-стойких материалов, например из хВстеллоя, титана, никеля, тантала и других металлов.

Средство для передачи движения мембран под действием разности давлений расположено во внутренней герметизирован ой полости мембранного устройства, заполненной нейтральной жидкостью, например кремнийорганической. Поэтому рычаг

19 и его упругая мембрана 20 не подвергаются воздействию рабочей среды, что улучшает коррозионную стойкость всего мембранного устройства.

Мембранное устройство имеет средство защиты мембран от разрушения при одностороннем воздействии перегрузочного давления (фиг. 3).

На штоке 17 установлены уплотнительные кольца 47 и 48, выполненные, например, из резины. Зти кольца расположены на некотором расстоянии от опорных поверхностей 37 и 38 основания и могут герметично перекрывать отверстие 18 основания со стороны действия перегрузочного давления.

Полости 26 и 28 соединены друг с другом непосредственно при помощи капала 49, а полости 27 и 29 — при помощи канала 50.

Поверхности 9, 10, 13 и 14 основания имеют простую форму, так как при перегрузках давлением мембраны не соприкасаются с ними.

Мембранное устройство, чувствительное к разности давлений, работает следующим образом.

Большее из двух ко:-ггролируемых давлений подьодится к мс ..,,ане 3 через отверстие 43 во фланце 39, Меньшее из двух контролируемых давлений подводится к мембране 4 через отверстие 44 во фланце

40. Оба давления преобразуются на эффективных поверхностях внутренних зон 11 и

12 мембран в пропорциональные силы, направленные навстречу друг другу и действующие вдоль общей осн мембран и штока

17. Результирующая сила, равная разности действующих сил, передается через штифт

24 на конец 22 рычага 19, который поворачивается на некоторый угол относительно упругой опоры 20, при этом конец 25 рычага взаимодействует с устройством (на чертежах не изображено), преобразующим поворот рычага 19 в электрический или пневматический выходной сигнал.

Мембранное устройство, чувствительное к разности давлений, имеет небольшую температурную погрешность и погрешность, обусловленную сжимаемостью жидкости при больших статических давлениях. Как известно, при изменении температуры и статического давления, действующего по обе стороны мембран 3 и 4, происходит изменение начального объема жидкости, заполняющей внутреннюю полость мембранного устройства. Это изменение объема жидкости в большей мере воспринимается упругой поверхностью наружной зоны каждой мембраны, благодапя чему оболочка внутренней зоны каждой мемораны деформируется на очень малую величину и центральные части 15 и 16 мембр "í вместе со штоком 17 практически не смещаются от своего начального положения и не вызывают появления погрешности всего устройства.

Мембранное устройство согласно изобретению особенно целесообразно использовать для контроля большой разности давлений, например, в пределах от 0,4 до

10 кгс/см . В этом случае обычно применяются мембраны с достаточно малой эФфективной площадью, поэтому без существенного т величения габаритных размеров всего устпойства легко обеспечить необходимые соотношения эффективной поверхности наружной и внутренней зон мембран.

При одностороннем воздействии перегрузочного давления на мембрану 3 (см. фиг. 1) ее наружная зона 7 и оболочка внутренней зоны 11 прижимается к поверхностям 9 и 13 основания, которые совпадают с формой мембранных гофр и защищают мембрану от разрушения. Центральная часть 15 мембраны вместе со штоком 17 перемещается до контакта опорной поверхности 35 штока с опорной поверхностью 37 основания, при этом центральная часть 16 и оболочка внутренней зоны 12 мембраны

4 отходят от поверхностей 38 и 14 основания, и полость 29 воспринимает дополнительный объем жидкости, вытесняемый из полости 28. жидкость из полости 26 вытесняется через каналы 30 и 31 в полость 27, при этом наружная зона 8 мембраны прогибается, увеличивая расстояние до поверхности 10 основания, При одностороннем воздействии перегрузочного давления на мембрану 4 ее защита от разрушения осуществляется аналогичным образом.

Мембранное устройство, показанное на фиг. 3, при одностороннем воздействии перегрузочного давления на мембрану 3 работает следующим образом.

Под действием пепегрузочного давления пентральная часть 15 мембраны вместе со штоком 17 пепемещается до контакта повепхности 35 штока с опорной поверхностью 37 основания, при этом уплотнитель10 ное кольцо 47 герметично перекрывает отверстие 18 основания и препятствует вытеснению жидкости из полостей 26 и 28. Замкпутая в этих полостях жидкость препятствует прогибу наружной зоны 7 и оболочки

15 внутренней зоны 11 мембраны и благодаря этому защищает мембрану от разрушения.

При одностопоннем воздействии перегрузочного давления на мембрану 4 ее защита от разрушения осуществляется аналогич20 ным образом, при этом отверстие 18 основания герметично перекрывается уплотнительным кольцом 48.

Формула изобретения

Мембранный блок, содержащий две мембраны, прикрепленные по наружному контуру к противоположным сторонам основания и образующие с основанием за30 полненную жидкостью герметичную полость, при этом каждая мембрана удалена от основания, а центральные части мембран жестко связаны между собой через отверстие в основании, отличающийся

35 тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости. уменьшения температурной погрешности и погрешности, обусловленной сжимаемостью жидкости при больших статических давлениях, в нем каждая из мем40 бран снабжена кольцевым участком, жестко связанным с основанием, расположенным между наружным контуром и центральной частью мембраны и образующим с основанием заполненную жидкостью по45 лость, соединенную каналом с общей герметичной полостью.

506223 у

Рг .1 г

Редактор Л, Письман

Техред А. Камышникова Корректор Н. Федорова

Заказ 1442/6 Изд. № 222 Тираж 883 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2