устройство регистрации давления

Формула изобретения

Устройство регистрации давления, содержащее пружинный чувствительный элемент, воспринимающий нагрузку от подводимого давления, расположенный в корпусе, отличающееся тем, что в нем перед пружинным элементом со стороны подвода давления установлен поршень, пружинный элемент выполнен в виде тарельчатой пружины, при этом поршень и тарельчатая пружина ограничены фиксатором, а между поршнем и фиксатором со стороны пружины размещен индентор (один или три) на расстоянии, большем высоты пружины, но меньшем двух толщин ее.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приборам регистрации избыточного давления и может быть использовано при изготовлении деформационных индикаторов давления, предназначенных для регистрации наибольшего достигнутого давления.

Известно устройство регистрации давления деформационного типа, в котором превышение давления выше допустимого регистрируется контрольной стрелкой. Устройство регистрации давления содержит пружинный чувствительный элемент, деформация которого находится в зависимости от измеряемого давления, подводимого через штуцер, выполненный на корпусе. Под действием давления, поступающего внутрь пружинного чувствительного элемента, выполненного в виде трубчатой пустотелой спиральной пружины, происходит деформация пружинного чувствительного элемента, в процессе которой с приводом через зубчатую передачу отклоняется стрелка манометра. Стрелка манометра перемещает контрольную стрелку. Контрольная стрелка после снятия давления и возвращения стрелки манометра в исходное положение всегда остается на месте, указывая наибольшее значение давления, при котором работало устройство. Устройство регистрации давления устанавливается и опечатывается, контрольная стрелка не доступна для оператора. (Р.С.Кирилина и др., «Манометры, вакуумметры, мановакуумметры», М., Издательство стандартов, 1993 г., стр.123, 221).

Указанное устройство регистрации давления принято за прототип.

Недостатком известного устройства регистрации давления является сложность конструкции.

Технической задачей изобретения является устранение указанного недостатка, а именно упрощение конструкции устройства регистрации давления.

Технический результат достигается тем, что в устройстве регистрации давления, содержащем пружинный чувствительный элемент, воспринимающий нагрузку от подводимого давления, расположенный в корпусе, согласно изобретению в нем перед пружинным элементом со стороны подвода давления установлен поршень, пружинный элемент выполнен в виде тарельчатой пружины, при этом поршень и тарельчатая пружина ограничены фиксатором, а между поршнем и фиксатором со стороны пружины размещен индентор (один или три) на расстоянии, большем высоты пружины, но меньшем двух толщин ее.

На фиг.1 представлено устройство регистрации давления.

На фиг.2 приведен разрез А-А устройства регистрации давления.

На фиг.3 представлено устройство регистрации давления после срабатывания чувствительного элемента.

На фиг.4 приведен выносной элемент Б устройства после срабатывания.

На фиг.5 представлен вариант устройства регистрации давления.

На фиг.6 представлен вариант устройства регистрации давления после срабатывания чувствительного элемента.

Корпус 1 устройства регистрации давления выполнен со штуцером 2, с осевым каналом 3 подвода давления. Внутри корпуса 1 со стороны канала 3 помещен поршень 4 с уплотнением 5, тарельчатая пружина 6, фиксатор 7, например, с разрезным кольцом 8. Между торцами поршня 4 и фиксатора 7 находится индентор 9 (один или три), для ориентирования индентора 9 служит сепаратор 10, внутренняя полость устройства регистрации давления может быть защищена крышкой 11 с отверстием 12 по центру. Расстояние S между торцем поршня 4 и индентора 9 должно быть больше высоты пружины 6.

Тарельчатая пружина 6 (пружина инженера Бельвилля) выбирается по ГОСТ 3057-90.

На фиг.5 приведен вариант устройства регистрации давления.

Корпус 1 устройства регистрации давления содержит тарельчатую пружину 6, на которую опирается поршень 4 с уплотнением 5, поршень 4 ограничен разрезным кольцом 8, фиксатор 7 (может быть совмещен с корпусом 1), индентор 9 с сепаратором 10, внутренняя полость устройства регистрации давления защищена крышкой 11 с отверстием 12.

Устройство регистрации давления, приведенное на фиг.1, 2, 3, 4, работает следующим образом. При поступлении давления по каналу 3, проходящему через штуцер 2, внутрь корпуса 1 на поршень 4 действует сила, пропорциональная величине давления, которая сжимает тарельчатую пружину 6, продольному перемещению которой препятствует фиксатор 7 с разрезным кольцом 8. При снятии давления поршень 4 благодаря упругости тарельчатой пружины 6 возвращается в исходное положение, которое характеризуется размером L и может быть замерено через отверстие 12.

При достижении внутри корпуса 1 давления, превышающего допустимое, тарельчатая пружина 6 под действием поршня 4 прогибается до плоского состояния, а затем теряет устойчивость и изгибается в обратную сторону, теряя возможность вернуться в начальное состояние. Поршень 4 после изгиба тарельчатой пружины 6 занимает новое положение, характеризующееся размером L₁, величина которого меньше первоначального примерно на две высоты пружины 6.

После прогиба тарельчатой пружины 6 и потери ей устойчивости поршень 4, продолжая перемещаться, упирается в индентор 9, а через него в фиксатор 7. На поверхностях поршня 4 и фиксатора 7, твердость которых известна, остаются отпечатки - следы - лунки от индентора (одного или трех), диаметры (d и d ₁) которых позволяют судить о величине осевой силы и, следовательно, о давлении, после которого прогнулась тарельчатая пружина, потеряв устойчивость.

Величина давления р определяется по формуле

где р - давление рабочей среды, подводимое к устройству регистрации давления;

Р_ос - осевая сила, максимальная действующая на поршень 4 после прогиба пружины 6, переданная через индентор 9 на поверхности фиксатора 7 и поршня 4, кг;

НВ - твердость материала, кг/мм² , на котором получен отпечаток от индентора;

D - диаметр шарика (индентора), мм;

d - диаметр отпечатка от индентора, мм;

F_п - площадь поршня 4, см ².

В случае установки трех инденторов 9 осевая сила определяется по формуле

Если на деталях (поршень 4, фиксатор 7) твердость различна, то, получив от индентора 9 отпечатки диаметрами d и d₁, вычисляют по обоим диаметрам величину давления р, которая должна быть одинаковой.

Сепаратор 10 служит для фиксации индентора 9 между поршнем 4 и фиксатором 7 относительно продольной оси устройства.

Устройство регистрации давления, приведенное на фиг.5 и 6, работает следующим образом. При поступлении давления со стороны открытого торца корпуса 1 усилие, пропорциональное величине давления, от поршня 4 передается на пружину 6, которая упруго прогибается, но при снятии давления возвращает поршень 4 в исходное положение (размер L). В случае превышения давления свыше допустимого пружина 6 под усилием поршня 4, прогибаясь, проходит плоское состояние, теряет устойчивость и выгибается в обратную сторону, не оказывает поршню 4 противодействия. Поршень 4 занимает новое положение (см. фиг.6), характеризующееся размером L₁, величина которого больше L на две высоты тарельчатой пружины, после чего поршень 4 опирается через индентор 9 на фиксатор 7, который может быть выполнен заодно с корпусом 1. При этом под воздействием осевой силы, приходящейся от поршня 4, получаем отпечатки (лунки) на поверхностях поршня 4 и фиксатора 7 диаметром тем больше, чем меньше твердость этих деталей (поршень 4, фиксатор 7).

Из существующих инденторов 9, выполняемых в виде шариков из закаленной стали различных диаметров, алмазных пирамид четырехгранной формы, конусов, предпочтительно применять шарики диаметром, равным 2,5; 5 или 10 мм, при этом детали (поршень 4, фиксатор 7), между которыми установлены инденторы 9, используются с твердостью по Бринеллю НВ не выше 450 кг/мм ².

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно упростить конструкцию устройства регистрации давления, исключает вмешательство оператора на показания, позволяет устанавливать в любых труднодоступных местах, выполняет роль «ябедника», путем известных пересчетов может показать уровень, величину превышения давления, после которого пружинный элемент сдеформировался.