манометр парамонова

Формула изобретения

1. Манометр, содержащий корпус, чувствительный элемент, циферблат, стрелку и стекло, отличающийся тем, что в хвостовой части корпуса манометра имеется ступенчатое отверстие в форме двух или нескольких цилиндров разных диаметров, расположенных на одной оси, в одном отверстии закреплена направляющая втулка, вдоль оси которой имеется отверстие, через которое проходит с небольшим зазором чувствительный элемент, который выполнен в форме винтовой многовитковой трубчатой пружины, навитой из трубки, которая в поперечном сечении близка по форме к плоскопараллельной, причем зазор между внутренними боковыми стенками трубки и толщина стенки трубки по периметру в поперечном сечении трубки формируется из условия оптимальной проходимости измеряемой среды и условий прочности при воздействии на чувствительный элемент внутреннего и внешнего давления и нагрузочных факторов, чувствительный элемент может поворачиваться вдоль своей оси в направляющей втулке, конец трубки подвижного конца чувствительного элемента, выходящего из направляющей втулки со стороны циферблата, отрезан в плоскости, перпендикулярной оси чувствительного элемента, и герметично заварен, причем сварочный шов расположен также в плоскости, перпендикулярной оси чувствительного элемента, и смещен от свободного конца трубки на расстоянии 1/3...2/3h вдоль оси чувствительного элемента, где h - глубина заделки подвижного конца чувствительного элемента в полости стрелки, второй, неподвижный конец чувствительного элемента проходит сквозь меньшее отверстие в корпусе и герметично закрепляется в нем вместе со вставкой, расположенной во внутреннем диаметре винтовой многовитковой трубчатой пружины, причем вставка по длине равна глубине меньшего отверстия и располагается с ним на одном уровне, конец трубки неподвижного конца чувствительного элемента, выходящий из штуцера корпуса, отрезан по торцу штуцера в плоскости, перпендикулярной оси чувствительного элемента, таким образом, что щелевидное отверстие дугообразной формы, образованное внутренними стенками трубки, выполняет роль дросселя и фильтрующего элемента, внутренняя полость трубки, выходящей из штуцера корпуса винтовой многовитковой трубчатой пружины, соединяется с измеряемой средой, под действием давления которой происходит раскручивание витков чувствительного элемента и поворот подвижного конца чувствительного элемента на определенный градус, на конце которого закрепляется стрелка, относительно длинного конца стрелки со шкалы циферблата считывается показание измеряемого давления, стрелка, сбалансированная по массе относительно оси ее вращения, имеет со стороны циферблата углубление, в которое входит и закрепляется подвижный конец чувствительного элемента, с другой стороны имеет выступ, который входит с зазором в углубление в стекле, расположенное на оси вращения стрелки, которое служит ограничителем перемещений стрелки с чувствительным элементом при внешних перегрузках, действующих на манометр.

2. Манометр по п.1, отличающийся тем, что на стрелке имеется две выступающие части цилиндрической или конической формы, расположенные вдоль оси вращения стрелки, которые входят небольшим зазором, одна - в отверстие в стекле, а другая - в дополнительное отверстие цилиндрической или конической формы в направляющей втулки.

3. Манометр по п.1, отличающийся тем, что в хвостовой части корпуса манометра имеется ступенчатое отверстие в форме двух или нескольких конусов разных диаметров, расположенных на одной оси, в одном отверстии закреплена направляющая втулка, сквозь другое меньшее отверстие в корпусе проходит и герметично закрепляется в нем вместе со вставкой, расположенной во внутреннем диаметре винтовой многовитковой трубчатой пружины, второй, неподвижный конец чувствительного элемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приборостроению, в частности к манометрам показывающим и индикаторам давления показывающим (далее приборам), и может быть использовано при измерении и контроле величины давления, как в нормальных условиях, так и в условиях воздействия высоких вибрационных и ударных нагрузок, а также при измерении и контроле давления среды, которое имеет пульсирующий характер или скачкообразно изменяется. Изобретение также может быть использовано при измерении температур как капиллярный манометрический термометр.

Изобретение позволяет упростить конструкцию приборов, повысить их надежность, точность, устойчивость и прочность к вибрационным и ударным нагрузкам, а также устойчивость измерений пульсирующего или скачкообразно изменяющегося давления среды.

Известен классический манометр (патент СССР №11512, кл. G 01/04, 1929) с манометрической трубчатой пружиной (трубкой Бурдона). Такой манометр состоит из корпуса, держателя, манометрической трубчатой пружины, регулируемой тяги, зубчатого колеса, компенсационной пружины, стрелки, циферблата и стекла. При подаче давления в манометрическую трубчатую пружину, через отверстие в держателе, она деформируется, ее свободный конец перемещается и тянет за собой тягу, которая в свою очередь поворачивает вокруг неподвижной оси зубчатый сектор, вращающий зубчатое колесо и связанную с колесом стрелку.

Недостатком рассматриваемого аналога является громоздкость конструкции, большой вес, сложность регулировки, невысокая точность показаний, большой объем внутренней полости манометрической трубчатой пружины, неустойчивость работы в условиях вибрации и при измерении пульсирующего или скачкообразно изменяющегося давления среды, высокая стоимость приборов.

Известен также «Манометрический прибор» (патент RU №2006010, 5 G01L 7/04, 15.01.94), взятый в качестве прототипа, включающий упругий чувствительный элемент, соединенный поводком с зубчатым сектором, связанным с трубкой, на оси которой установлена стрелка, снабжен инерционным успокоителем пульсации, состоящим из пружинного компенсатора, роль которого исполняет зубчатый сектор или один из поводков прибора, в рассечку которого вмонтирована пружина инерционного диска, устанавливаемого со стрелкой на оси прибора.

Недостатком рассматриваемого прототипа является громоздкость конструкции, большой вес, сложность регулировки, невысокая точность показаний, большой объем внутренней полости манометрической трубчатой пружины, возможность работы только в условиях невысоких вибраций определенной частоты и амплитуды и при измерении пульсирующего давления среды определенной частоты и амплитуды, высокая стоимость приборов.

Цель изобретения - упрощение конструкции прибора, повышение точности показаний, повышение надежности и долговечности, возможность работы при измерении и контроле величины давления как в нормальных условиях, так и в условиях воздействия высоких вибрационных и ударных нагрузок, при измерении и контроле давления среды, которое имеет пульсирующий характер или скачкообразно изменяется, а также упрощение регулировки и уменьшение стоимости прибора.

Поставленная цель достигается тем, что в манометре показывающем, содержащем корпус, чувствительный элемент (манометрическую трубку), циферблат, стрелку и стекло, в корпусе имеется ступенчатое отверстие в форме двух или нескольких цилиндров (или конусов) разных диаметров, расположенных на одной оси, в одной из полостей закреплена направляющая втулка, вдоль оси которой расположено отверстие, через него проходит с небольшим зазором чувствительный элемент (он может поворачиваться вдоль своей оси в направляющей втулке), этот элемент выполнен в форме винтовой многовитковой трубчатой пружины, навитой из трубки, которая в поперечном сечении близка по форме к плоскопараллельной, причем зазор между внутренними боковыми стенками трубки и толщина стенки трубки по периметру в поперечном сечении трубки формируются из условия оптимальной проходимости измеряемой среды и условий прочности при воздействии на чувствительный элемент внутреннего и внешнего давления и нагрузочных факторов, конец трубки подвижного (свободного) конца чувствительного элемента, выходящего из направляющей втулки со стороны циферблата, отрезан в плоскости, перпендикулярной оси чувствительного элемента, и герметично заварен (запаян), причем сварочный шов расположен также в плоскости, перпендикулярной оси чувствительного элемента, и отстоит от свободного торца трубки на 1/3...2/3h вдоль оси чувствительного элемента, где h - глубина заделки свободного конца чувствительного элемента в полости стрелки, в результате чего сварочный шов частично разгружен от воздействия давления измеряемой среды и на свободном конце чувствительного элемента имеется участок, расположенный за сварочным швом, который не подвержен воздействию давления измеряемой среды, входной (неподвижный) коней чувствительного элемента проходит сквозь меньшее отверстие в корпусе и герметично закрепляется (запаивается или клеится) в нем вместе со вставкой, расположенной во внутреннем диаметре винтовой многовитковой трубчатой пружины, причем вставка по длине равна глубине меньшего отверстия и располагается с ним на одном уровне, конец трубки (неподвижного конца чувствительного элемента), выходящей из штуцера корпуса, отрезан по торцу штуцера в плоскости, перпендикулярной оси чувствительного элемента, таким образом, что щелевидное отверстие дугообразной формы, образованное внутренними стенками трубки, выполняет роль дросселя и фильтрующего элемента, внутренняя полость трубки, выходящей из штуцера корпуса винтовой многовитковой трубчатой пружины, соединяется с измеряемой средой, под действием давления которой происходит раскручивание витков чувствительного элемента и поворот свободного конца чувствительного элемента на определенный градус, на конце которого закрепляется стрелка, относительно длинного конца стрелки со шкалы циферблата считывается показание измеряемого давления, стрелка, сбалансированная по массе относительно оси ее вращения, имеет с одной стороны (со стороны циферблата) углубление цилиндрической (конической) формы, в которое входит и закрепляется (приваривается, запаивается или клеится) подвижный конец чувствительного элемента, с другой стороны имеет выступ цилиндрической (конической) формы, который входит с зазором в углубление в стекле цилиндрической (конической) формы, расположенное на оси вращения стрелки, которое служит ограничителем перемещений стрелки с чувствительным элементом при внешних перегрузках (ударах и вибрации), действующих на манометр.

На фиг.1 изображены осевое сечение манометра вариант 1, вид со стороны циферблата и вид со стороны штуцера.

На фиг.2 изображены осевое сечение манометра вариант 2 с усиленной стрелкой, вид со стороны циферблата и вид со стороны штуцера.

На фиг.3 изображены увеличенное осевое сечение хвостовой части манометра и вид со стороны штуцера.

Манометр содержит корпус 1, чувствительный элемент 2, направляющую втулку 3, предохранительный клапан 4, циферблат 5, уплотнительное кольцо 6, стекло 7, прижимную гайку 8, стрелку 9, вставку 10.

Корпус манометра 1 (см. фиг.1, 2 и 3) состоит из головной и хвостовой частей, хвостовая часть выполнена в виде резьбового штуцера, имеет квадрат под ключ и служит для подсоединения к магистралям, давление внутри которых необходимо измерять. В хвостовой части корпуса манометра имеется осевое ступенчатое отверстие в форме двух, или нескольких, цилиндров (или конусов) разных диаметров, расположенных на одной оси, в одной из больших - закреплена направляющая втулка 3, вдоль оси которой имеется отверстие, через которое проходит с небольшим зазором чувствительный элемент 2, который может поворачиваться вдоль своей оси в направляющей втулке 3, чувствительный элемент 2 выполнен в форме винтовой многовитковой трубчатой пружины, навитой из трубки, которая в поперечном сечении близка по форме плоскопараллельной.

Во внутренней полости головной части манометра расположены циферблат 5, уплотнительное кольцо 6, служащее для герметизации внутренней полости манометра, поджимаемое стеклом 7 посредством прижимной гайки 8. В полость между циферблатом и стеклом, через отверстие в направляющей втулки 3, выходит подвижный (свободный) конец чувствительного элемента. Конец трубки чувствительного элемента отрезан в плоскости, перпендикулярной оси чувствительного элемента, и герметично заварен или запаян. Сварочный шов чувствительного элемента расположен в плоскости, перпендикулярной оси чувствительного элемента, и смещен от свободного торца трубки на расстоянии 1/3...2/3h вдоль оси чувствительного элемента, где h - глубина заделки свободного конца чувствительного элемента во внутренней полости стрелки 9, сбалансированной по массе относительно оси ее вращения, и которая имеет с одной стороны (со стороны циферблата) углубление цилиндрической (конической) формы, в которое входит и закрепляется (приваривается, запаивается или клеится) подвижный конец чувствительного элемента, с другой стороны имеет выступ цилиндрической (конической) формы, который входит с небольшим зазором в углубление в стекле 7, имеющее цилиндрическую или коническую форму и расположенное на оси вращения стрелки. В хвостовой части корпуса на одной из лысок под ключ имеется отверстие, в которое запрессовывается предохранительный клапан 4 и которое соединяется каналом с внутренней полостью манометра. Неподвижный конец чувствительного элемента проходит сквозь меньшее отверстие в хвостовой части корпуса и герметично закрепляется, запаивается припоем 12 (Фиг.3), или клеится, в нем вместе со вставкой 10, расположенной во внутреннем диаметре винтовой многовитковой трубчатой пружины, причем вставка по длине равна глубине меньшего отверстия и располагается с ним на одном уровне, конец трубки (неподвижного конца чувствительного элемента), выходящей из штуцера корпуса, отрезан по торцу штуцера в плоскости, перпендикулярной оси чувствительного элемента, так, что образуется щелевидное отверстие 11 дугообразной формы, образованное внутренними стенками трубки неподвижного конца чувствительного элемента, которое соединяется с измеряемой средой и выполняет роль дросселя и фильтрующего элемента. Внутренняя полость трубки соединяется с измеряемой средой, под действием давления которой происходит раскручивание витков чувствительного элемента и поворот свободного конца чувствительного элемента в направляющей втулке на определенный градус. Показание измеряемого давления считывается со шкалы циферблата относительно длинного конца стрелки.

В манометрах, подверженных очень сильным ударным нагрузкам (до 1000 g, фиг.2), для разгрузки чувствительного элемента стрелка имеет две выступающие части цилиндрической или конической формы, расположенные вдоль оси вращения стрелки, которые входят небольшим зазором, одна - в отверстие в стекле, а другая - в дополнительное отверстие цилиндрической или конической формы в направляющей втулке.

Зазоры между стенками чувствительного элемента по наружному диаметру и стенками направляющей втулки, а также зазоры между стенками выступающей части стрелки и стенками отверстия стекла выбираются из условий свободного перемещения (вращения) чувствительного элемента со стрелкой во всем диапазоне давлений, обозначенных на шкале циферблата, и ограничения перемещения (отклонение от рабочего положения) чувствительного элемента со стрелкой при ударах, вибрациях и при давлениях, превышающих верхний предел показаний шкалы циферблата, когда чувствительный элемент раскручивается и его наружный диаметр увеличивается.

Величина зазора между внутренними стенками трубки и толщина стенки трубки по периметру в поперечном сечении трубки формируются из условий оптимальной проходимости измеряемой среды и условий прочности при воздействии на чувствительный элемент внутреннего и внешнего давления и нагрузочных факторов, таких как удары и вибрация.

Конец трубки подвижного (свободного) конца чувствительного элемента отрезан в плоскости, перпендикулярной оси чувствительного элемента, и герметично заварен (запаян), причем сварочный шов расположен также в плоскости, перпендикулярной оси чувствительного элемента, и смещен от свободного торца трубки на расстоянии 1/3...2/3h вдоль оси чувствительного элемента, где h - глубина заделки свободного конца чувствительного элемента в полости стрелки.

Сварочный шов в плоскости, перпендикулярной оси чувствительного элемента, имеет форму дуги с диаметром, равным диаметру чувствительного элемента. Что значительно увеличивает жесткость и прочность заваренного участка чувствительного элемента.

Сварочный шов частично разгружен от воздействия давления измеряемой среды за счет заделки в полости стрелки.

Часть подвижного конца чувствительного элемента, расположенная за сварочным швом, не подвержена воздействию внутреннего давления и ее размеры не изменяются в процессе эксплуатации, чем достигается надежность крепления стрелки на конце чувствительного элемента.

Из изложенного выше описания предлагаемого «Манометра Парамонова», его аналога и прототипа следует, что изобретение дает возможность:

1. Значительно упростить конструкцию манометра за счет использования механизма прямого действия и отсутствия промежуточных (передаточных) звеньев и механизмов, а также повысить ее точность и надежность.

2. Значительно повысить устойчивость и прочность к вибрационным и ударным нагрузкам за счет того, что чувствительный элемент установлен в направляющей втулке с небольшим зазором, и выступ стрелки расположен с небольшим зазором в углублении стекла, это ограничивает смещение чувствительного элемента со стрелкой при ударах и гасит вибрации.

3. Измерять давления среды, которое имеет пульсирующий характер или скачкообразно изменяется, без применения дополнительных демпфирующих и дроссельных устройств, за счет маленького зазора между внутренними боковыми стенками трубки чувствительного элемента и щелевидного отверстия дугообразной формы на конце трубки неподвижного конца чувствительного элемента, которое выполняет роль дросселя и фильтрующего элемента.