УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ О ПАДЕНИИ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Предлагаемая полезная модель предназначена для использования в различных производственных процессах для поддержания требуемого значения давления, для срабатывания системы обеспечения безопасности при понижении давления ниже критической величины, например, в авиации.
Известно устройство для сигнализации о падении давления воздуха в пневматической шине (Патент РФ №2357873, опубл. 10.06.2009), содержащее выполненный в отдельном корпусе пороговый датчик давления. Датчик выполнен и работает как одновитковая трубчатая пружина (трубка Бурдона), один конец которой установлен в резьбовом соединении, и сообщается с полостью, в которой требуется отслеживать падение давления, а второй конец запаян и выполняет функцию контакта, который замыкает электрические контакты при понижении давления ниже критической величины. При рабочем давлении контакты разомкнуты, а при его понижении понижается давление в пружине, радиус ее закругления уменьшается и происходит замыкание контактов. При этом появляется электрический сигнал, который преобразуется в форму, удобную для пользователя.
Существенным недостатком устройства является неточность работы. Это объясняется гистерезисом, из-за которого перепады давления в трубке будут отрицательно сказываться на точности срабатывания устройства: деформируемый элемент - полая трубчатая пружина, подвергнутая воздействию высокого давления, при последующих измерениях будет срабатывать при более высоких давлениях, а после работы с вакуумом - при более низких.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является устройство для сигнализации о падении давления воздуха в пневматической шине (Патент РФ №2103184, опубл. 27.01.1998), содержащее корпус с крышкой с расположенным внутри него пороговым датчиком давления с мембраной и коммутационным узлом, первый из контактных элементов которого укреплен в центре мембраны, введенную посредством резьбового соединения в отверстие корпуса втулку с поперечным каналом для пропускания воздуха во внутреннее пространство корпуса, в котором установлен держатель элемента замыкания цепи сигнализации при срабатывании блока выработки сигнала тревоги коммутационного узла и мембраны порогового датчика. Устройство предполагает работу в условиях, при которых давление в корпусе много меньше давления во втулке, контактирующей с контролируемой средой. В этом случае рабочим состоянием мембраны является ее изогнутость в сторону камеры корпуса, при котором она не соприкасается с пластинкой, тем самым, обеспечивая разрыв электрических контактов, при котором на выходе коммутационного узла нет сигнала. При понижении давления во втулке уменьшается разность давлений, которая воздействует на мембрану и уменьшается радиус ее изгиба, а при достижении заранее определенной величины разности давлений мембрана соприкасается с пластинкой, замыкаются электрические контакты, появляется выходной сигнал тревоги.
Недостатком рассмотренного выше устройства является недостаточная точность его срабатывания. Это объясняется трудностью обеспечения герметичности между корпусом и внутренней полостью втулки. При сигнализации падения давления в шинах это не имеет решающего значения, но применение такого устройства, например, в авиации, ограничено.
Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение точности срабатывания устройства.
Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в минимизации погрешности измерений, повышении надежности сигнализации понижения давления окружающего воздуха, необходимого для жизнеобеспечения.
Данный технический результат достигается тем, что устройство для сигнализации о падении давления воздуха, содержит расположенные внутри корпуса с крышкой и отверстием, с введенной в отверстие посредством резьбового соединения полой со снабженной поперечными каналами для пропускания воздуха во внутреннее пространство корпуса и скрепленной с мембраной втулкой, блок выработки сигнала тревоги, пороговый датчик давления с мембраной и включающим блок выработки сигнала тревоги коммутационным узлом, имеющим контактные элементы, первый из которых закреплен в центре мембраны, а второй в центре ориентированного параллельно мембране его держателя, отличающееся тем, что отверстие корпуса выполнено в виде штуцера, мембрана выполнена в виде сваренных друг с другом круглых, образующих вакуумированную полость, одинаковых пластин, при этом с втулкой скреплена одна пластина, на другой же закреплен первый контактный элемент коммутационного узла, поверхности пластин мембраны выполнены волнистыми с выпуклостями, образующими концентрические окружности, радиус кривизны выпуклостей крайних выступов превышает радиус кривизны ближних к центру пластин мембраны выступов, а держатель второго контактного элемента коммутирующего узла скреплен с крышкой корпуса.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг. представлена схема устройства для сигнализации о падении давления воздуха.
Устройство для сигнализации о падении давления воздуха содержит корпус 1 с крышкой 2 и отверстием, выполненным в виде штуцера 3, с введенной в него посредством резьбового соединения полой втулкой 4, снабженной поперечными каналами 5 для пропускания воздуха во внутреннее пространство корпуса 1. Внутри корпуса 1 установлен пороговый датчик давления с коммутационным узлом, включающим блок выработки сигнала тревоги 7 и имеющим контактные элементы 8 и 9. Первый контактный элемент 8 закреплен в центре мембраны 6, а второй контактный элемент 9 закреплен в центре ориентированного параллельно мембране 6 его держателя 10. Держатель 10 скреплен с крышкой 2. К концу полой втулки 4, выходящему в полость корпуса 1, приварена мембрана 6, образованная двумя одинаковыми пластинами, сваренными по краю и образующими вакуумированную при изготовлении полость. Основным требованием для обеспечения точности срабатывания датчика и его надежности является обеспечение вакуума внутри этой полости и, соответственно выполнение мембраны 6 из материала малой толщины, с обеспечением его прочности, в сочетании с качественным сварным швом, который выполняется, например, электронной-лучевой сваркой, поскольку толщина используемых пластин достаточно мала (примерно 0,08 мм). Эти меры позволяют применять устройство в таких жизненно важных ситуациях, как контроль уменьшении давления в салоне самолета ниже определенной величины, причем не в относительных, а в абсолютных величинах по отношению к вакууму. Каждая пластина мембраны 6 снабжена закругленными выступами 11, расположенными концентрическими окружностями вокруг контактного элемента 8, закрепленного в центре пластины мембраны 6, не связанной с втулкой 4. Радиус закругления более отдаленных от центра выступов 11 превышает радиус закругления предыдущего. Закругленные выступы уменьшают напряжение в металле при изгибной деформации, а поскольку самые большие напряжения должны возникать у сваренного края мембраны 6, то для уравновешивания их с напряжениями, возникающими в ее остальной части, радиус закругления крайнего выступа увеличен. В испытуемом экземпляре устройства этот радиус равен 0.2 мм, а толщина контактного элемента 8 хотя и незначительна (0.15 мм), но позволяет контактным элементам 8 и 9 срабатывать без повреждения мембраны 6.
Устройство работает следующим образом.
При использовании устройства, например в самолете, при котором оно должно срабатывать при понижении давления ниже заранее определенного уровня (0,62-0,60 бар) втулку 4 при открытом корпусе 1 вворачивают в штуцер 3 до положения, в котором контактный элемент 8 мембраны 6 наиболее удален от контактного элемента 9, помещаемого при закрытии корпуса 1 крышкой 2 напротив контактного элемента 8. На мембрану 6 воздействует давление окружающей среды, поскольку корпус не герметизирован и воздух может поступать во внутренний объем корпуса 1, включая путь через полую втулку 4 и ее поперечные каналы 5. В случае снижения давления сила, действующая на мембрану 6, уменьшается, ее объем начинает увеличиваться и при достижении давления порогового значения контактный элемент 8 соприкасается с контактным элементом 9, являющимся, в частности, кнопкой микровыключателя, при замыкании которого в блоке 7 вырабатывается сигнал тревоги. Выход блока 7 является выходом устройства. Появившийся сигнал в дальнейшем может быть обработан и передан на исполнительное устройство, для появления, например, светового, звукового сигналов или для выдвижения кислородной маски. При условии последующего повышения давления мембрана 6 сжимается, контакт между элементами 8 и 9 теряется, электрическая цепь разрывается. В рассматриваемом примере это происходит при достижении давления 0,70 бар.
Таким образом, за счет использования в качестве эталонной величины вакуума и конструктивных особенностей, позволяющих обеспечить надежную герметизацию, обеспечивается высокая надежность сигнализации при падении давления воздуха, в то время как в известных устройствах используется в качестве базовых значений плавающие значения давления. Эта особенность позволяет использовать предлагаемое устройство в жизненно важных условиях.