индикатор давления для огнетушителя

Формула изобретения

ИНДИКАТОР ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ОГНЕТУШИТЕЛЯ, содержащий корпус с каналом подвода измеряемой среды, прозрачную крышку, боковой поверхностью прилегающую к боковой поверхности корпуса и опирающуюся на его буртик, мембрану, неподвижно закрепленную в корпусе по периметру и связанную с указательным элементом посредством последовательно соединенных преобразующего механизма, установленного в двух неподвижно закрепленных в корпусе опорах, и редукторах, отличающийся тем, что корпус выполнен из двух частей, соединенных между собой и с мембраной, установленной между ними, сваркой или пайкой по наружной поверхности корпуса, параллельно мембране в корпусе выполнена кольцевая перегородка, ограничивающая ее перемещение при превышении величины допустимого давления, преобразующий механизм выполнен в виде штока с винтовым пазом, установленного в опорах с возможностью вращения и осевого перемещения, пружины, прижимающей шток к мембране, и выступа, выполненного на одной из опор и контактирующего с винтовым пазом, а на прилегающей к корпусу боковой поверхности прозрачной крышки выполнен паз, перекрываемый буртиком корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для индикации или измерения давления газообразных и жидких сред. Область применения включает приборостроение, в частности приборы для постоянного контроля давления в огнетушителях.

К устройствам, контролирующим давление рабочей среды в огнетушителях, предъявляются повышенные требования. Это вызвано тем, что огнетушители подвергаются воздействию агрессивной рабочей среды, длительному хранению, а также случайному воздействию высоких температур. Такие индикаторы испытываются на прочность и должны выдерживать давление среды, многократно превышающее рабочее.

Важной характеристикой таких устройств является вид функциональной зависимости между величиной контролируемого давления и отклонением стрелки индикатора. Наиболее предпочтительной является линейная характеристика.

Известен индикатор давления [1] обеспечивающий линейную зависимость отклонения стрелки от измеряемого давления. Чувствительным элементом этого индикатора является полая изогнутая трубка, во внутреннюю полость которой подводится измеряемое давление, а последовательно соединенные преобразующий и редукторный механизмы связывают чувствительный элемент со стрелкой индикатора. Применение такого устройства для индикации давления вызывает определенные трудности. Это обусловлено тем, что измерение давления осуществляется в основном в агрессивных средах, при этом среда подается непосредственно в трубку, которая при длительном контакте со средой подвергается коррозии. Помимо того, изогнутая трубка выходит из строя из-за возникновения остаточных деформаций при испытаниях высоким давлением.

Для индикации давления в огнетушителях используются также устройства, чувствительным элементом которых является упругая, стойкая к коррозии металлическая мембрана, защищающая преобразующий механизм от загрязнения и выдерживающая высокое испытательное давление.

Известно техническое решение [1] в котором устройство для индикации давления содержит упругую металлическую мембрану, закрепленную между двумя частями корпуса винтами, преобразующий механизм в виде шарнира с поводком, взаимодействующий с мембраной и связанный через редуктор с указательным элементом.

Недостатком этого технического решения является то, что при таком креплении мембраны возможны утечки рабочей среды, особенно при длительном хранении огнетушителя. Кроме того, при монтаже мембраны возникают значительные напряжения в корпусе, которые приводят к перекосам мембраны и искажению линейной зависимости ее деформации от величины измеряемого давления. Линейность характеристики индикатора нарушается также при работе преобразующего механизма. Эта погрешность вызвана появлением дополнительной составляющей перемещения при передаче давления через шарнир с поводком, в котором происходит проскальзывание, не передаваемое указательному элементу.

Известен также индикатор давления [2] содержащий корпус с каналом подвода измеряемой среды, прозрачную крышку, боковой поверхностью плотно прилегающую к боковой поверхности корпуса и опирающуюся на его буртик, мембрану, припаянную к внутренней стороне корпуса и связанную с указательным элементом посредством преобразующего механизма, выполненного в виде рычага, установленного в двух неподвижных опорах, и редуктора.

В такой конструкции индикатора исключаются утечки рабочей среды благодаря креплению мембраны с помощью пайки, однако в процессе пайки в мембране возникают неравномерные температурные напряжения из-за сильного прогрева, искажающие ее характеристику. Преобразующий механизм также вносит нелинейность в характеристику индикатора, так как при передаче движения от мембраны к рычагу и от рычага к редуктору возникают дополнительные составляющие движения, которые не передаются указательному элементу.

На линейность характеристики индикатора влияет и повышение температуры окружающей среды. Причина состоит в том, что толщина стенок индикатора меньше толщины стенок резервуара с рабочей средой и, следовательно, нагрев индикатора происходит интенсивнее; это приводит к повышению давления в замкнутой полости индикатора, образованной стенками корпуса, прозрачной крышкой и мембраной, на величину большую, чем в резервуаре с рабочей средой. Эта разность давлений и определяет величину искажения линейности характеристики индикатора. Кроме того, конструкция индикатора не позволяет подвергать его испытаниям при давлениях, многократно превышающих рабочее. Это обусловлено тем, что в мембране из-за большого прогиба будут возникать остаточные деформации, искажающие ее характеристики, либо нарушающие ее работоспособность.

Цель изобретения создание индикатора давления для огнетушителя, выдерживающего давление, многократно превышающее рабочее, и обеспечивающего линейную зависимость величины отклонения стрелки индикатора от измеряемого давления.

Цель достигается тем, что в индикаторе давления для огнетушителя, содержащем корпус с каналом подвода измеряемой среды, прозрачную крышку, боковой поверхностью прилегающую к боковой поверхности корпуса и опирающуюся на его буртик, мембрану, неподвижно закрепленную в корпусе по периметру и связанную с указательным элементом посредством последовательно соединенных преобразующего механизма, установленного в двух неподвижно закрепленных в корпусе опорах, и редуктора, корпус выполнен из двух частей, соединенных между собой и с мембраной, установленной между ними, сваркой или пайкой по наружной поверхности корпуса, параллельно мембране в корпусе выполнена кольцевая перегородка, ограничивающая ее перемещение при превышении величины допустимого давления, преобразующий механизм выполнен в виде штока с винтовым пазом, установленного в опорах с возможностью вращения и осевого перемещения, пружины, прижимающей шток к мембране, и выступа, выполненного на одной из опор и контактирующего с винтовым пазом, а на прилегающей к корпусу боковой поверхности прозрачной крышки выполнен паз, перекрываемый буртиком корпуса.

Выполнение корпуса из двух частей, соединенных между собой и с мембраной сваркой или пайкой с наружной стороны корпуса, обеспечивает прочное крепление мембраны и герметичность соединения, уменьшает возможность возникновения температурных напряжений на мембране при пайке или сварке за счет отвода тепла на корпус и тем самым обеспечивает линейную зависимость деформации мембраны от действующего на нее давления. Кроме того, такая конструкция корпуса делает технологичным выполнение кольцевой перегородки, ограничивающей перемещение мембраны при превышении величины допустимого давления.

Расстояние между кольцевой перегородкой корпуса и мембраной не должно превышать ход мембраны в пределах ее упругой деформации и должно быть не меньше рабочего хода мембраны. Соблюдение этого условия исключает нарушение линейности характеристики мембраны в процессе эксплуатации индикатора.

Выполнение преобразующего механизма в виде штока c винтовым пазом, поджатого пружиной к мембране и установленного в опорах с возможностью вращения и осевого перемещения, наличие выступа на одной из опор, контактирующего с винтовым пазом штока, обеспечивает линейную передаточную характеристику преобразующего механизма.

Расположение паза на боковой поверхности прозрачной крышки, прилегающей к корпусу, перекрытого буртиком этого корпуса, обеспечивает сброс избыточного давления из полости, заключенной между прозрачной крышкой и мембраной. Это исключает возможность действия противодавления на мембрану при повышении температуры окружающей среды и, следовательно, исключает возможность искажения линейности характеристики индикатора.

На фиг. 1 показан индикатор давления для огнетушителя; на фиг. 2 индикатор давления, вид сверху; на фиг. 3 шток с винтовым пазом.

Индикатор давления для огнетушителя содержит корпус, состоящий из двух частей 1 и 2 с каналом 3 подвода контролируемой среды со встроенным фильтром 4 и прозрачную крышку 5, в которой выполнен паз 6. Прозрачная крышка 5 опирается на буртик 7 корпуса. Между частями корпуса 1 и 2 установлена мембрана 8, соединенная с корпусом сваркой или пайкой по его наружной поверхности. В корпусе выполнена кольцевая перегородка 9, ограничивающая перемещение мембраны 8 при превышении величины допустимого давления. Внутри корпуса установлены две опоры 10 и 11, неподвижно соединенные стойками. Опоры 10 и 11 вместе со шкалой 12 закреплены в корпусе кольцевой пружиной 13. В опорах 10 и 11 с возможностью вращения и осевого перемещения установлен шток 14 с винтовым пазом, взаимодействующим с выступом опоры 10. На штоке 14 закреплено зубчатое колесо 15, входящее в зацепление с трибом 16, на оси которого зафиксирована стрелка 17. Выбор зазоров в механизме осуществляется пружиной 18. Контакт штока 14 с мембраной 8 обеспечивается пружиной 19.

Индикатор давления работает следующим образом. При возрастании давления в канале 3 подвода контролируемой среды происходит деформация мембраны 8 и перемещение штока 14. Благодаря скольжению винтового паза на штоке 14 по выступу опоры 10 шток 14 поворачивается и через зубчатую пару колесо 15 и триб 16 поворачивает стрелку 17 пропорционально величине деформации мембраны 8.

При превышении величины допустимого давления, например при испытаниях индикатора, мембрана 8 прогибается таким образом, что опирается на кольцевую перегородку 9 корпуса. При этом активная сила, действующая на мембрану 8, уменьшается и исключается возможность возникновения в ней остаточных деформаций. После прекращения действия давления мембрана 8 возвратится в исходное положение.

В случае повышения температуры окружающей среды в замкнутой полости, образованной корпусом, прозрачной крышкой 5 и мембраной 8, повысится давление. При этом прозрачная крышка 5 выдвигается из корпуса, сообщая посредством паза 6 на ее боковой поверхности внутреннюю полость индикатора с атмосферой. Это приводит к сбросу действующего на мембрану 8 избыточного давления.