ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ИГЛА С ФУНКЦИЕЙ ОБРАТНОГО КЛАПАНА
MEASUREMENT NEEDLE WITH CHECK VALVE FUNCTION

Данное изобретение относится к устройству для измерения, например, давления или температуры в жидкостной системе, например, в системе подогрева или в системе охлаждения, причем устройство смонтировано на измерительном ниппеле, например, клапане или измерительном ниппеле непосредственно на контейнере или трубопроводе, и причем устройство гарантирует отсутствие непреднамеренного выплескивания или утечки на момент завершения измерений, когда измерительная игла с сопутствующим измерительным шлангом удаляется из измерительного ниппеля.
Утечка из находящейся под давлением среды в системе подогрева или системе охлаждения через измерительный ниппель/ниппели не представляет собой проблему.
Измерительные ниппели имеют варианты конструкции с безукоризненным функционированием даже после продолжительного времени эксплуатации.
Существует много конструкций, которые позволяют решить проблему непреднамеренной утечки из находящейся под давлением среды в окружающую среду на момент завершения измерений. Один из примеров такого решения раскрывается в патенте GB 2019533 A, где согласно фиг. 1 подпружиненный шар 15 герметизирует выходное отверстие 28 таким образом, что внутреннее избыточное давление и, соответственно, среда не приводят к утечке после завершения замеров даже в том случае, если оператор забыл механически закрыть канал 29, который соединен со средой. Также патент US 4,638,668 описывает соединение, где между средой и измерительным шлангом 32 на фиг. 2 открыто сообщение, когда измерительный шланг с соединительным концом смонтирован на измерительном ниппеле 2, и это позволяет открыть сообщение между находящейся под давлением средой и измерительным шлангом 32. Позднее, когда измерительный шланг демонтирован, сообщение будет снова закрыто со стороны, находящейся под давлением.
В данном изобретении гарантируется отсутствие утечки со стороны измерительного шланга, то есть, со стороны среды, которая создается внутри измерительного шланга/шлангов после завершения измерений, хотя вышеупомянутые конструкции не предлагают никакого решения данной проблемы. Естественно, предполагается, что измерительные ниппели сконструированы таким образом, что после завершения измерений не возникает утечки, но эта проблема не связана с данным изобретением. Кроме того, в данном раскрываемом изобретении предусмотрена прокачка жидкости в измерительной системе до начала измерения, что является важной технической характеристикой, поскольку это позволяет удалить воздух из системы и калибровать на нулевой точке подсоединенный измерительный прибор. Это происходит следующим образом: обратный клапан в открытом (разомкнутом) положении закорочен, и жидкость прокачивается через всю измерительную иглу в обратном направлении, когда две измерительные иглы используются в паре в процессе измерения. Вышеописанные конструкции не предлагают решения данной проблемы.
По сравнению с известными конструкциями данное изобретение дает определенные преимущества на момент завершения измерений:
- обеспечение непосредственной изоляции между измерительным шлангом и зондом в тот момент, когда зонд удаляется из измерительного ниппеля
- отсутствие утечки из среды в измерительном шланге;
- отсутствие риска травм у работников, вызванных непреднамеренной утечкой из зонда;
- общее улучшение производственной среды в ходе измерительного процесса и в помещении, поскольку любые утечки устранены;
- функционирование обратного клапана укомплектованной измерительной иглы укорочено при прокачке, что дает более надежный результат измерения;
- укомплектованная измерительная игла незамедлительно готова для нового измерения.
Конструктивный замысел данного изобретения детально описан ниже. Кроме того, данное изобретение является прогрессивным в своей области по различным аспектам. Это нашло осуществление в данном изобретении, поскольку описанное ниже устройство представлено таким образом, что это становится очевидным из отличительной части п. 1.
Дальнейшие характерные черты и преимущества данного изобретения становятся очевидными из следующего описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, демонстрирующие предпочтительное, но не ограничивающее осуществление изобретения.
Это детально представлено в диаметральных, отчасти схематичных поперечных сечениях или перспективных видах:
- Фиг. 1 - это жидкостная система, куда включена укомплектованная измерительная игла.
- Фиг. 2 - это спецификация осуществления укомплектованной измерительной иглы в соответствии с изобретением.
- Фиг. 3 - это измерительная игла на измерительном ниппеле с открытым сообщением между зондом/измерительным ниппелем и измерительным прибором.
На Фиг. 1 показан пример того, как комплект из двух измерительных игл 1 смонтирован на измерительном ниппеле 3, который, в свою очередь, включен в клапан 2 или трубопровод, и на чертежах также схематично показано, что из комплекта измерительных игл выходят измерительные шланги 5, другой конец которых подсоединен к измерительному прибору 4. Чтобы измерить давление или температуру в трубопроводе или в контейнере, или в аналогичных местах, укомплектованная измерительная игла 1 монтируется на измерительном ниппеле 3 и достигает через зонд 10 соединения со средой, где и будут производиться измерения. Среда через поток оказывается в контакте с измерительным прибором 4 через зонд 10, корпус измерительной иглы 6 и далее через измерительный шланг 5.
На Фиг. 2 показана укомплектованная измерительная игла в разрезе. Укомплектованная измерительная игла 1 включает корпус измерительной иглы 6, с ниппелем шланга 7 для соединения измерительного шланга 5, обратный клапан 8, зонд 10, возвратную пружину 13 и пружинящую разрезную шайбу 15 с возвратной пружиной 16.
В качестве альтернативы корпус измерительной иглы 6 изготавливается из пластика или металлического сплава, и он находится в задней части 19, относительно ниппеля шланга 7, здесь предусмотрена впадина 20, размеры которой соответствуют внешним размерам обратного клапана 8. В верхней части полости 20 также имеется углубление 14, и данное углубление 14 направлено кверху, в окружающую среду. В передней части корпуса измерительной иглы 6 предпочтительно расположена имеющая цилиндрическую форму полость 25, идущая от ниппеля шланга 7 к полости 20, причем, в результате, полость 25 заканчивается в ниппеле шлага 7.
Описаны различные детали обратного клапана 8, нижняя часть 17 и верхняя часть 18, соединенные с центральной частью 21, которая предпочтительно имеет меньший диаметр, чем части 17 и 18, соответственно. В центральной части 21 также имеется одно или несколько отверстий 26, расположенных перпендикулярно к продольной оси обратного клапана 8 в предпочтительном варианте осуществления. Извне две части 17 и 18 снабжены прокладками 9 на соответствующей периферийной поверхности. Верхняя часть18 имеет две прокладки, расположенные на внешних деталях периферийной поверхности, в то время как нижняя часть17 имеет только внешнюю прокладку, расположенную в утвержденном положении на периферийной поверхности. Далее, обе части 17 и 18 снабжены элементом внутренней прокладки, предпочтительно прокладкой 22, которая предпочтительно расположена в нижней секции указанных частей.
В верхней части полости 20 и сверху от обратного клапана 8 смонтирован обратный клапан 13, в этой зоне также предусмотрено углубление 14, направленное наружу в окружающую среду. Верхняя часть полости также включает внутренний опорный выступ 32, который представляет собой опорный выступ для обратного клапана 8 и, соответственно, верхнее крайнее положение для обратного клапана. Верхняя часть полости 20, где установлена возвратная пружина, не контактирует с жидкостью.
Зонд 10 смонтирован в неподвижном положении в верхней части корпуса измерительной иглы 6 и закреплен надлежащим образом, например, запрессован или закреплен в неподвижном положении с помощью винта с отверстием в головке 23 путем прижатия задней, предпочтительно, поддерживаемой кронштейном части 24 зонда к корпусу измерительной иглы, а зонд предпочтительно расположен в центральном положении относительно обратного клапана 8. Зонд является трубчатым и имеет два отверстия, 11 и 12. Отверстие 11 расположено в передней части зонда, рядом с концом зонда, в то время как отверстие 12 расположено на заданном расстоянии вверху на зонде 10. Зонд идет по длине снаружи или под корпусом измерительной иглы 6, которая адаптирована к представленным на рынке измерительным ниппелям таким образом, что отверстие 11 всегда контактирует со средой, что должно быть установлено на основании показателей давления или температуры, когда укомплектованная измерительная игла смонтирована на измерительном ниппеле 3 или вплотную к нему.
Сначала укомплектованная измерительная игла 1 соединена с измерительным ниппелем 3, но когда зонд 10 проходит уплотняющий элемент в измерительном ниппеле, и перед тем, как обратный клапан 8 входит в физический контакт с измерительным ниппелем 3, зонд контактирует со средой, которая затем заполняет зонд и центральную часть 21 обратного клапана 8. В этом положении обратный клапан 8 все еще находится в первоначальном положении и, соответственно, прокладки 9 обеспечивают уплотнение в верхней части 18, вплотную к верхней части полости 20 и вплотную к полости 25, и, соответственно, вплотную к измерительному шлангу 5. Также прокладка 9 в нижней части 17 обеспечивает уплотнение против утечки извне. Внутренние прокладки 22 обеспечивают уплотнение между зондом 10 и обратным клапаном 8.
На корпусе измерительной иглы 6 и в ее нижней части 31 расположена пружинящая разрезная шайба 15 с установленной возвратной пружиной 16, причем их установка и функционирование описаны ниже.
На Фиг. 2b и 2с показан пример конструкции пружинящей разрезной шайбы 15 и ее установка вплотную к нижней части 31 корпуса измерительной иглы 6. В нижней части 31 корпуса измерительной иглы 6 расположена пружинящая разрезная шайба 15, с которой соединена возвратная пружина 16, чтобы фиксировать укомплектованную измерительную иглу 1 на измерительном ниппеле 3, когда измерение выполнено. В предпочтительном варианте осуществления пружинящая разрезная шайба имеет отверстие 30, которое наряду с обратным клапаном 8 и измерительным ниппелем 3, представляет собой два или более положения для блокировки соответствующего расцепления укомплектованной измерительной иглы 1 с измерительным ниппелем 3. Предпочтительно, чтобы в нижней части 31 корпуса измерительной иглы 6 находился паз 28, причем верхний рулевой рычаг 33 пружинящей разрезной шайбы 15 может скользить перпендикулярно к аксиальному продольному направлению обратного клапана, а также, предпочтительно, и углубление 29, где установлена возвратная пружина 16. Возвратная пружина зажата между пружинящей разрезной шайбой 15 и основанием углубления 29. Пружинящая разрезная шайба 15 зафиксирована в своем положении, и таким образом предпочтительно цилиндрическая нижняя часть 27 обратного клапана 8 проходит через отверстие 30 пружинящей разрезной шайбы, и, в свою очередь, пружинящая разрезная шайба представляет собой нижний опорный выступ для обратного клапана 8, поскольку нижняя часть 17 на обратном клапане имеет больший размер, чем отверстие 30 пружинящей разрезной шайбы.
На Фиг. 3 показана укомплектованная измерительная игла, смонтированная на измерительном ниппеле. Когда укомплектованная измерительная игла 1 монтируется на измерительном ниппеле 3, обратный клапан 8 перемещается в корпусе измерительной иглы 6 в осевом направлении по отношению к возвратной пружине 13, которая, в свою очередь, сжимается до тех пор, пока обратный клапан 8 не достигает своего верхнего положения по отношению к опорному выступу 32. В этом положении обратный клапан 8 и его верхняя часть 18 перемещаются как можно больше назад в полость 20 до того момента, пока центральная часть 21 обратного клапана не достигает своего положения во фронтальной полости 25, и в этом положении прокладки 9 обеспечивают уплотнение в верхней части 19 по отношению к верхней части полости 20. Кроме того, прокладка 9 обеспечивает уплотнение по обеим сторонам соединения полости 25 в непосредственной близости от полости 20. Когда обратный клапан 8 находится в верхнем положении, открывается сообщение от среды, через зонд 10 и отверстия зонда 11 и 12, вверх до обратного клапана 8 и его центральной части 21, и далее через затвор/затворы 2 6 в обратном клапане 8, через полость 25 и через измерительный шланг 5 к измерительному прибору 4. В этом положении устанавливается такое же статическое избыточное давление, что и в самой среде, на всем пути до измерительного прибора 4. Когда в этом положении открывается сообщение, то за счет конструкции обратного клапана 8 укомплектованной измерительной иглы осуществляется прокачка в обоих направлениях. Это является преимуществом, поскольку укомплектованная измерительная игла во время измерения работает в паре с другой аналогичной измерительной иглой, и тогда жидкость прокачивается из-за разницы давления через клапан 2 в направлении от стороны с высоким давлением к стороне с низким давлением, и в результате одна измерительная игла прокачивается в обратном направлении. В этом рабочем положении измерительная система прокачивается, и вероятный воздух удаляется из измерительных шлангов и измерительного прибора, а отсюда и обеспечивается калибровка инструмента в нулевой точке, что дает более точный результат измерения.
Чтобы облегчить соединение укомплектованной измерительной иглы 1 на измерительном ниппеле 3, предусмотрено углубление 14, которое устраняет риск попадания сжатого воздуха в пространство над обратным клапаном 8, где расположена возвратная пружина 13.
Когда укомплектованная измерительная игла 1 смонтирована на измерительном ниппеле 3, возвратная пружина 16 сжимает пружинящую разрезную шайбу 15 по направлению наружу, и укомплектованная измерительная игла 1 фиксируется на измерительном ниппеле 3. Это становится возможным потому, что существует значительное различие в размерах между нижней цилиндрической частью 27 обратного клапана 8 и измерительным ниппелем 3, причем в предпочтительном варианте осуществления нижняя часть 27 имеет больший диаметр, чем измерительный ниппель, и когда обратный клапан 8, во время присоединения укомплектованной измерительной иглы 1 к измерительному ниппелю 3, покидает свое первоначальное положение и движется в направлении возвратной пружины 13, и измерительный ниппель сжимается в нижней части 31 корпуса измерительной иглы, сегмент измерительного ниппеля с наименьшим диаметром оказывается напротив отверстия 30 пружинящей разрезной шайбы. Проектное решение отверстия 30 в пружинящей разрезной шайбе 15 позволяет возвратной пружине 16 отжать пружинящую разрезную шайбу 15, и таким образом укомплектованная измерительная игла 1 оказывается зафиксированной на измерительном ниппеле 3. Соответственно, укомплектованная измерительная игла 1 оказывается закрепленной в неподвижном положении относительно измерительного ниппеля 3.
Избыточное давление, которое возникает в измерительном шланге 5 в процессе измерения, обычно приводит к тому, что измерительный шланг 5 растягивается, если только он не изготовлен из жесткого материала, что в этом случае ведет к увеличению расходов на измерительный шланг 5 и к нецелесообразным монтажным работам. Использование укомплектованной измерительной иглы, соответствующей известному уровню техники, приводит к утечке из измерительного шланга, через зонд, в связи с тем, что зонд выскакивает из измерительного ниппеля. Недостаток, свойственный известному уровню техники, также заключается в том, что жидкость под высоким давлением, а в некоторых случаях и имеющая высокую температуру, которая присутствует в растянутом измерительном шланге, разбрызгивается из отверстия 11 измерительной иглы во время удаления шланга из измерительного ниппеля 3, что опасно для здоровья операторов.
Устройство по данному изобретению позволяет ликвидировать риск утечки из измерительного шланга 5, поскольку во время отсоединения укомплектованной измерительной иглы 1 от измерительного ниппеля 3 пружинящая разрезная шайба 15 отсоединяется путем ее поджатия вовнутрь к нижней части 31 корпуса измерительной иглы 6. В этом положении измерительный ниппель 3 высвобождается относительно пружинящей разрезной шайбы 15, а потому укомплектованная измерительная игла 1 может быть удалена из измерительного ниппеля 3, и тогда возвратная пружина 13 возвращает обратный клапан 8 назад в свое первоначальное положение в корпусе измерительной иглы 6. Когда обратный клапан 8 занимает это положение, пружинящая разрезная шайба входит в зацепление с нижней цилиндрической частью 27 обратного клапана 8, и, соответственно, обратный клапан 8 оказывается зафиксированным в положении, предусмотренном для выполнения измерений.
Когда обратный клапан 8 снова возвращается в свое первоначальное положение, две прокладки 9, смонтированные в верхней части 18 обратного клапана, будут расположены на каждой стороне полости 25 и ее выходного отверстия в полость 20, и, соответственно, возникает герметичность от полости 25 по направлению вверх к возвратной пружине 13, а также по направлению вниз к обратному клапану 8 и его центральной части 21, и, соответственно, открытое сообщение от измерительного шланга 5 через полость к обратному клапану 8 закрывается. Таким образом, когда обратный клапан 8 находится в этом положении, исключена утечка среды из измерительного шланга 5 в окружающую среду.
В целом функционирование укомплектованной измерительной иглы заключается в том, что обратный клапан 8 перемещается в положение, предусмотренное для выполнения измерений, в полости 20, и в этом положении осуществляется сообщение между средой на протяжении всего пути к измерительному прибору 4, и после выполнения измерения сжатая возвратная пружина 13 возвращает обратный клапан 8 назад в первоначальное положение, причем обратный клапан перекрывает сообщение от измерительного прибора 4 и от измерительного шланга 5, соответственно, вовне к зонду 10, и, соответственно, среда, которая заключена в шланге 5, не может дать утечку. Обратный клапан 8 также имеет другие функции, такие как несущая компонента прокладки и проточный канал. С помощью этого устройства создаются условия, которые позволяют использовать измерительные шланги нормального качества, поскольку растяжение, которое происходит с измерительным шлангом в результате избыточного давления, не ведет к утечке из измерительной иглы/зонда, хотя в предшествующих конструкциях укомплектованных измерительных игл подобные утечки возникали.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 укомплектованная измерительная игла
2 клапан
3 измерительный ниппель
4 измерительный прибор
5 измерительный шланг
6 корпус измерительной иглы
7 ниппель шланга
8 обратный клапан
9 прокладка
10 зонд
11 отверстие
12 отверстие
13 возвратная пружина
14 углубление
15 пружинящая разрезная шайба
16 возвратная пружина
17 нижняя часть
18 верхняя часть
19 задняя часть
20 полость
21 центральная часть
22 прокладка
23 винт с отверстием в головке
24 ступенчатый выступ
25 полость
26 отверстие
27 нижняя часть
28 паз
29 углубление
30 отверстие пружинящей разрезной шайбы
31 нижняя часть корпуса измерительной иглы
32 опорный выступ
33 верхний рулевой рычаг