ИНДИКАТОР ДАВЛЕНИЯ ОГНЕТУШИТЕЛЯ
PRESSURE INDICATOR OF A FIRE EXTINGUISHER

Область техники
Предполагаемое изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для индикации и измерения давления газообразных или жидких сред, применяемых в огнетушителях.
Предшествующий уровень техники
Известен индикатор давления (RU 82324, G01L 19/08, от 20.04.2009), содержащий корпус с патрубком для подвода давления рабочей среды, прозрачную крышку, плату, упругую мембрану, связанную с указательным элементом посредством рычажно-зубчатого механизма, возвратный упругий элемент, в виде спиральной пружины, герметизирующую прокладку и дистанционную шайбу. Недостатком является наличие сложного преобразующего механизма в виде зубчато-реечного механизма, а также наличие платы.
Известен индикатор давления для огнетушителя (RU 2042122, G01L 7/00/, от 20.08.1995), содержащее корпус с каналом подвода измеряемой среды, прозрачную крышку, плату, упругую мембрану, связанную с указательным элементом посредством преобразующего механизма, в виде штока с винтовым пазом и редуктора, возвратный упругий элемент, в виде пружины, а также кольцевой перегородки. Недостатком является наличие сложного преобразующего механизма в виде штока с винтовым пазом, редуктора, а также кольцевой перегородки.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является полезная модель Устройство индикации давления огнетушителя (RU 160228, G01L 19/08, от 23.10.2015), содержащее цилиндрический корпус с каналом подвода измеряемой среды, прозрачную крышку, упругую мембрану, указательный элемент, преобразующий механизм, возвратный упругий элемент, цилиндрический корпус имеет внутреннюю резьбу и паз, в котором устанавливается прозрачная крышка, а концевая часть цилиндрического корпуса имеет внешнюю резьбу, причем герметичная прокладка концентрично расположена на дне цилиндрического корпуса, при этом к герметичной прокладке плотно прилегает упругая мембрана, которая удерживается с помощью платы, выполненной в виде цилиндрической заглушки, закрепленной внутри цилиндрического корпуса, посредством резьбового соединения, притом на торце платы нанесена шкала измерения давления, дополнительно плата имеет центральный винтовой канал и внутреннюю полость, в которой установлен возвратный упругий элемент, представляющий собой плоскую спиральную ленточную пружину кручения, соединенную с преобразующим механизмом, состоящим из винтового пальца, расположенного в центральном винтовом канале платы, причем один из торцев винтового пальца выполнен единым целым с указательным элементом, а другой торец соприкасается с упругой мембраной. Недостатком является относительная сложность конструкции, отсутствие циферблата как отдельной детали, не позволяет изготовление его типографским способом, а также корректировать положение стрелки относительно шкалы циферблата, кроме этого малая величина перемещения винтового пальца из-за его большого диаметра, вызванного необходимостью закрепления винтовой возвратной пружины на винтовом пальце с указательным элементом, что не позволяет выполнить достаточный угол подъема винтовой линии резьбы для легкого осевого перемещения винтового пальца и поворота его вместе со стрелкой на достаточный угол, обеспечивающий наглядность индикации давления.
Технической задачей является создание индикатора давления, не имеющего перечисленных недостатков.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет того, что возвратный упругий элемент выполнен, например, в виде плоской пружины в форме двух концентрично расположенных колец, соединенных преимущественно спиральными участками, что упрощает конструкцию и позволяет снизить диаметр резьбового участка оси, что увеличивает угол поворота стрелки при том же осевом перемещении, а выполнение циферблата с возможностью поворота относительно стрелки позволяет корректировать установку циферблата относительно стрелки, тем самым повышая точность попадания стрелки на риску, показывающую номинальное давление в огнетушителе после подачи давления в подмембранной полость, т.е. окончательную сборку индикатора давления можно производить без подачи рабочего давления в подмембранную полость индикатора при установке стрелки, что сокращает трудоёмкость сборки.  Корпус индикатора давления может быть выполнен за одно целое с корпусом запорно-пускового устройства (ЗПУ) закачного порошкового огнетушителя, что также сокращает трудоемкость изготовления ЗПУ.
Ось содержит участок в виде многозаходной резьбы, тангенс угла подъема винтовой линии которой по среднему диаметру, больше коэффициента трения материалов, из которых выполнена ось с резьбовым участком и плата, также содержащая участок ответной многозаходной резьбы. Это надежно обеспечивает преобразование осевого перемещения оси в её вращательное движение вместе со стрелкой и позволяет обеспечить максимальный угол поворота стрелки для улучшения визуальной индикации давления.
Выступание утолщенной части оси за плоскость А составляет 0.8…1 величины деформации упругой мембраны под действием усилия создаваемого упругой деформацией возвратного упругого элемента при контакте стрелки с циферблатом. Это обеспечивает максимально возможный поворот стрелки и его стабильность, что и позволяет устанавливать стрелку по монтажной риске без подачи давления в подмембранную полость.
Усилие запрессовки стрелки на ось больше осевого усилия создаваемого упругой деформацией возвратного упругого элемента на высоту утолщенной части оси обеспечивает целостность сборочной единицы механизма индикатора и удержание установленного циферблата от смещения при постановке его в корпус, что также обеспечивает точность индикации. После окончательной сборки соединения стрелки с осью практически разгружается усилием мембраны.
Резьба в плате выполнена на длине 0.5…0.7 толщины ее дна, а стрелка выполнена с выступом входящем в отверстие дна, в котором выполнен внутренний радиус, что увеличивает площадь поверхности запрессовки стрелки, направление стрелки по оси, а радиус упрощает её монтаж при запрессовке.
Одновременно с запрессовкой стрелки кончик деформируется, например, его оплавлением, что обеспечивает дополнительную прочность фиксации стрелки от осевого перемещения относительно оси.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображен индикатор давления огнетушителя в изометрии с четвертью выреза и дополнительным вырезом стекла.
Варианты осуществления изобретения
Индикатор давления огнетушителя содержит корпус 1 с каналом подвода измеряемой среды, прозрачную крышку 2, мембрану 3, между мембраной 3 и корпусом 1 расположено уплотнительное кольцо 4, образуя герметичную подмембранную полость 5, циферблат 6, стрелку 7, ось 8, имеющая резьбовой участок 9 многозаходной резьбы и утолщенную часть 10, плату 11, возвратный упругий элемент 12, состоящий из двух концентрично расположенных колец, соединенных спиральными участками. Циферблат 6 содержит монтажную риску 13 и риску 14, показывающую номинальное давление, расположенную на зеленом участке 15 шкалы, желтый участок 16 шкалы показывающий избыточное давление и красный участок 17 шкалы, показывающий недостаток давления.
Индикатор давления огнетушителя собирается следующим образом на плоскость приспособления между тремя штифтами, один из которых имеет возможность перемещаться в радиальном направлении устанавливается утолщенная часть 10 оси 8 и фиксируется подвижным штифтом. На ось 8 одевается возвратный упругий элемент 12, навинчивается плата 11, одевается циферблат 6 и запрессовывается стрелка 7, при этом в конце запрессовки периферийная часть пуансона упирается через циферблат 6 в периферийную часть платы 11, деформируя возвратный упругий элемент 12, а расточка выполненная в центральной части пуансона имеет глубину, обеспечивающую зазор между стрелкой 7 и циферблатом 6 равный 0.8…1 величины деформации мембраны 3 под действием усилия создаваемого упругой деформацией возвратного упругого элемента 12. При необходимости повышения прочности фиксации стрелки 7 производится оплавление верхней части оси 8. После подъема пуансона возвратный упругий элемент 12 перемещает ось 8 до упора стрелки 7 в циферблат 6, при этом обеспечивается стабильное выступание нижнего торца утолщённой части 10 оси 8 на величину обеспеченного ранее зазора равного 0.8…1 величины деформации мембраны 3 под действием усилия создаваемого упругой деформацией возвратного упругого элемента 12. Упор периферийной части пуансона и прижатие возвратного упругого элемента 12 к плоскости приспособления большим усилием исключает влияние допусков на изготовление деталей 6, 11 и 12 на величину зазора между циферблатом 6 и стрелкой 7, т.е. на величину зазора между стрелкой 7 и циферблатом 6 влияет только допуск на изготовление высоты расточки выполненной на пуансоне и допуск на толщину стрелки 7, которые выполняются с максимально возможной точностью. Такая технология сборки обеспечивает максимальное и стабильное перемещение оси 8 и соответственно поворот стрелки при подаче давления в подмембранной полость 5 и позволяет запрессовывать стрелку без подачи давления в подмембранную полость 5, устанавливая стрелку 7 поворотом циферблата 6 на монтажную риску 13. В дальнейшем полученная сборочная единица ставиться в корпус 1 после постановки в него уплотнительного кольца 4 и мембраны 3, затем ставиться прозрачная крышка 2 и производится обжимка корпуса 1. В начале смены в подмембранную полость 5 первого собранного индикатора подается эталонное давление равное 14 атм. и визуально фиксируется совпадение стрелки 7 с риской 14. Если стрелка 7 не доходит риски 14 или переходит ее, то соответствующим образом корректируется установка стрелки 7 относительно монтажной риски 13, увеличивая точность индикатора. Процесс повторяется до получения приемлемого результата. Корректировка необходима поскольку металл, из которого изготавливается мембрана 3, имеет допуск на толщину и варьирующиеся механические свойства металла от партии к партии металла. Поскольку индикаторов собираются десятки миллионов штук, то исключение подачи давления на каждый индикатор при установке стрелки 7 дает значительный экономический эффект.
Работает устройство следующим образом, при подаче давления в подмембранную полость 5 мембрана 3 выпрямляясь компенсирует свой прогиб в сторону подмембранной полости 5, преодолевая усилие создаваемое возвратным упругим элементом 12, а при дальнейшем увеличении давления прогибается в обратную сторону, что  увеличивает ход оси 8, а следовательно, и угол поворота стрелки 7 и соответственно качество индикации, этому также способствуют малый диаметр резьбового участка 9 выполненного на оси 8. Плавность ход обеспечивается тем, что тангенс угла подъема винтовой линии по среднему диаметру многозаходной резьбы резьбового участка 9 оси 8, больше коэффициента трения материалов, из которых выполнена ось 8 и плата 11, также содержащая участок ответной многозаходной резьбы.
При снижении давления в подмембранной полости 5 за счет упругости мембраны 3 и силы воздействия на нее возвратного упругого элемента 12 через утолщенную часть 10 оси 8, мембрана 3 и, соответственно, стрелка 7 возвращаются в исходное состояние, показывая, что огнетушитель разряжен, при этом усилие возвратного упругого элемента 12, действуя через утолщенную часть 10 оси 8 на мембрану 3, обеспечивает её прощёлкивание через ноль (недоход до нуля вызван  остаточной деформацией мембраны 3 и закреплением её периферии) и дополнительный прогиб в обратную сторону, величина которого превосходит потерю величины прогиба мембраны 3 под действием вытесняющего газа, когда прирост деформации мембраны 3 уменьшается на величину силы  возвратного упругого элемента 12 действующую на неё через утолщенную часть 10 оси 8. Максимальное усилие возвратного упругого элемента 12 составляющее не более 10 % от усилия действующего на мембрану 3  давлением вытесняющего газа в подмембранной полости 5 выбирается из условия наибольшей разницы между прогибом от усилия возвратного упругого элемента 12 и потерей прогиба вверх под действием давления в подмембранной полости 5. Из приведенного выше описания видно, что индикатор давления огнетушителя обладает новизной и промышленно выполним известными средствами, при этом конструкция позволяет автоматизировать производство деталей и узлов и увеличивает стабильность величины перемещения оси 8 и поворот стрелки 7 под действием давления в подмембранной полости 5 и качество индикации, а также снижает трудоемкость его изготовления.