УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ ГАЗА

Полезная модель относится к области измерительной техники и приборостроения, к контрольным средствам для измерения давления и разности вакуумметрических и избыточных давлений воздуха и газов и может найти применение в химической, металлургической, теплоэнергетической и других отраслях промышленности, а также может использоваться на подвижных объектах.
Полезная модель может быть реализована в мембранных дифманометрах-тягомерах, дифманометрах-напоромерах, дифманометрах-тягонапоромерах.
Известен преобразователь перепада давлений в электрический сигнал. (Патент РФ на полезную модель №5254. МКИ (6) G01L 13/02. Опубликовано 16.10.1997).
В нем в качестве мембранного чувствительного элемента применена мембранная коробка складывающегося типа. Функционально самостоятельная мембранная коробка, используемая в преобразователе перепада давлений в электрический сигнал по патенту РФ №5254, аналогична мембранной коробке, используемой в заявленном устройстве для измерения давления и разности давлений. Признаком заявленного устройства для измерения давления и разности давлений, совпадающим с признаком данного преобразователя, является только мембранная коробка складывающегося типа.
Характерным признаком мембранной коробки преобразователя является то, что обе две мембраны имеют копирующие профили. Профиль одной мембраны скопирован с профиля другой мембраны. Мембраны изготавливаются путем совместного их формования. Это позволяет создать чувствительный элемент с совмещением профилей при их сложении одного с другим под воздействием измеряемого или перегрузочного давлений. Применение мембранных коробок складывающегося типа защищает измерительный чувствительный элемент от воздействия перегрузочного давления.
Общими признаками мембранной коробки, используемой в заявленном устройстве для измерения давления и разности давлений, и мембранной коробки по патенту №5254 является наличие двух мембран, копирующий профиль мембран и взаимное расположение мембран, т.е. складывающийся тип мембранной коробки.
Известен дифференциальный манометр показывающий ДСП-160-М1, ТУ 25-7310.0063-87, принцип действия которого основан на уравновешивании измеряемого давления силами упругой деформации чувствительного элемента, в частности, мембранной коробки, работающей на раздутие, когда большее давление подается внутрь мембранной коробки. При раздутии мембранной коробки ее мембраны прилегают к профилю корпуса, повторяющему профиль мембран.
Данный дифманометр способен выдержать большие односторонние перегрузки по давлению в оба штуцера. Его недостатком является металлоемкость, большие габариты и сложность конструкции, что обусловливает высокую цену прибора.
Известен также дифференциальный манометр показывающий типа ДМ, предназначенный для диагностики технического состояния счетчиков газа, газовых фильтров, струевыпрямителей и других устройств (далее - контролируемого газового оборудования - КГО) путем измерения перепада давления на этих приборах. Дифференциальные манометры ДМ используются в системах газоснабжения бытовых и промышленных объектов и подключаются к точкам отбора давлений на входе и выходе КГО. Манометр ДМ относится к средствам контроля, обладающим измерительными характеристиками. (ОАО «Завод «Старорусприбор», Сертификат соответствия №POCC.RU.МП 07.B00351, разрешение на применение №РРС-00-22612).
Недостатком указанных дифференциальных манометров является невозможность выдерживать перегрузки в один или оба штуцера по давлению, что приводит к разрыву или смятию мембранной коробки.
Известен также дифманометр-напоромер ДНМП-100-М1, выпускаемый по ТУ 25-7305.016-90. Данный прибор предназначен для измерения вакуумметрического, избыточного, а также разности вакуумметрических и избыточных давлений воздуха и неагрессивных газов. Принцип действия прибора также основан на уравновешивании измеряемого давления силами упругой деформации мембранной коробки (Техническое описание и инструкция по эксплуатации 2ВО.283.979ТО. ОАО «Саранский приборостроительный завод»).
Указанный дифманометр-напоромер содержит корпус с расположенным в нем множительным механизмом, закрепленным на основании, на котором установлена мембранная коробка, соединенная с осью стрелки.
Мембранная коробка дифманометра-напоромера ДНМП-100-М1 образована двумя герметично соединенными по краям металлическими гофрированными мембранами с отображающими профилями и жестким центром. При этом мембраны имеют идентичную гофрировку и расположены обычным образом, симметрично. (ТУ 25-02(08.883.263 ТУ)-88. ОАО «Саранский приборостроительный завод»). Прототип заявленного устройства для измерения давления и разности давлений газа.
Недостатком дифманометров-напоромеров ДНМП-100-М1 является то, что при воздействии больших давлений они теряют точность измерения, а при перегрузках - работоспособность из-за невосстанавливающейся деформации мембран или их разрушения. В них отсутствует защита мембранной коробки от перегрузочного давления и, следовательно, возможность выдерживать односторонние перегрузки в один штуцер по давлению, что также приводит к разрыву мембранной коробки.
Задачей полезной модели устройства для измерения давления и разности давлений газа (далее по тексту - устройство) является устранение недостатков прототипа, создание конструктивно простого и дешевого устройства для измерения давления и разности давлений с высокими техническими характеристиками, способного выдерживать высокие односторонние перегрузки по давлению, т.к. большинство систем его применения создают перегрузки только в один штуцер.
Технический результат устройства, обеспечивающий решение поставленной задачи, выражается в повышении надежности, прочности мембранной коробки, в предотвращении ее деформации, смятия или разрыва, способности выдерживать высокие односторонние перегрузки по давлению, в повышении чувствительности и точности измерения, значительном расширении диапазона измерений и повышении надежности устройства при воздействии перегрузочных давлений.
Заявленная полезная модель основана на новой комбинации известных признаков дифманометра-напоромера и мембранной коробки.
Сущность полезной модели устройства для измерения давления и разности давлений заключается в том, что оно, также как и прототип, включает корпус с расположенным в нем множительным механизмом, закрепленным на основании, на котором установлена мембранная коробка, соединенная с осью стрелки. Мембранная коробка состоит из двух герметично соединенных по краям металлических гофрированных мембран, и ее жесткий центр подвижно связан с множительным механизмом.
Основным условием достижения устройством технического результата является применение усовершенствованной по сравнению с прототипом мембранной коробки, которая состоит из двух разных мембран, не отображающих, как в существующих дифманометрах, а копирующих профиль одна другой. Заявленное устройство отличается также тем, что одна из мембран имеет меньшую глубину гофры, чем глубина гофры другой мембраны, и мембраны расположены с возможностью сложения мембранной коробки, что обеспечивает ей способность выдерживать высокие односторонние перегрузки по давлению из внешнего пространства.
Патентуемое устройство для измерения давления и разности давлений иллюстрируются в качестве примеров чертежами, представленными на фигурах, где
Фиг.1 - главный вид устройства для измерения.
Фиг.2 - виды мембранных коробок:
а) - вид мембранной коробки прототипа устройства для измерения, ДНПМ-100-М1;
б) - вид мембранной коробки патентуемого устройства для измерения.
Устройство для измерения давления и разности давлений (Фиг.1) содержит корпус 1, множительный механизм 2, расположенный в корпусе на основании 3, на котором установлена мембранная коробка 4, соединенная со стрелкой 5.
Изображенная на Фиг.2а мембранная коробка прототипа устройства для измерения давления и разности давлений состоит из двух герметично соединенных по краям гофрированных мембран 6 и 7, имеющих отображающие профили.
Изображенная на Фиг.2б мембранная коробка патентуемого устройства состоит из двух герметично соединенных по краям гофрированных мембран 8 и 9, имеющих копирующие профили. Цифры 8 и 9 указывают также в виде примера на участки гофр с различной глубиной. Мембрана 8 имеет меньшую глубину гофры, чем глубина гофры мембраны 9. Мембраны 8, 9 расположены с возможностью сложения мембранной коробки.
Стрелки обозначают силу F, действующую на мембраны 6, 7, 8, 9 из внешнего пространства.
Устройство для измерения давления и разности давлений работает следующим образом.
При измерении вакуумметрического, избыточного или разности давлений мембранная коробка 4 деформируется, ее центр совершает прямолинейное движение, которое через множительный механизм 2 вызывает поворот стрелки 5.
Применяемая форма мембран и их компоновка надежно защищает мембранную коробку от воздействия перегрузочного давления. Устройство для измерения давления и разности давлений сохраняет свою работоспособность после снятия перегрузочного давления, в десятки и сотни раз превышающего измеряемое давление.
Мембранные коробки изготавливаются путем раздельного формования мембран, что обеспечивает практически полное совмещение профилей при их сложении под воздействием измеряемого или перегрузочного давлений, позволяет расширить диапазон измеряемых давлений и повысить надежность устройства в целом.