ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАНОМЕТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Предложение относится к области контрольно-измерительной техники, более конкретно - к приборам для измерения давления, а в частности - к механическим манометрам, и предназначено для защиты последних от поломок при резком изменении давления (гидравлический удар) в гидравлических магистралях высокого давления.
Известно предохранительное устройство к манометру, содержащее металлический корпус с демпфером из изоляционного материала с внутренней полостью-камерой, трубку Бурдона, прикрепленную к нижней части корпуса резиновую мембрану, электроды, цилиндр с поршнем, нагрузочную шайбу, пружину, штырь с замыкающими шайбами и лепестковые клеммы (А.С. №1.037091, МПК GО 1 L 19/06, 1983).
Недостатки устройства:
- сложность конструкции и высокая трудоемкость изготовления, обусловленные наличием в конструкции большого количества деталей и жесткими требованиями, предъявляемыми к их изготовлению;
- значительные эксплуатационные расходы, обусловленные необходимостью привлечения высококвалифицированных специалистов для его наладки, ремонта и обслуживания;
- ограниченность в применении, вызванная наличием блока питания, эксплуатация которого в полевых условиях весьма проблематична.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является предохранительное устройство для манометров, содержащее корпус, включающий полости, входной и выходной штуцеры, центральный канал, импульсную трубку и трехходовой кран: (А.С. №1080.044, МПК GО 1 L 19/06, 1984).
Недостатки устройства:
2
- неудовлетворительная эксплуатационная надежность вследствие того, что при давлении 100-250 кг/см эластичные диафрагмы такой конструкции не способны выдерживать приходящиеся на них нагрузки (они рвутся по периметру защемления). Подобные устройства могут быть использованы только при низких давлениях;
- сложность настройки, которая обусловлена трудоемкостью операции по определению объемов воздуха и нейтральной жидкости, закачиваемых в переменные полости, а также по определению величины давления в последних;
- значительные эксплуатационные расходы, обусловленные необходимостью постоянного контроля (особенно в зимнее время года) за состоянием объема жидкости в импульсной трубке и в полости, расположенной над верхней диафрагмой.
Задачей полезной модели является создание устройства, обладающего повышенной эксплуатационной надежностью и низкими эксплуатационными расходами.
Указанная задача решается предлагаемым устройством, содержащим корпус, включающий полости, входной и выходной штуцеры, центральный канал, импульсную трубку и трехходовой кран.
Новым является то, что полость в корпусе со стороны выхода образована конусной, а со стороны входа - цилиндрической поверхностями, к корпусу подсоединены седла с полостями, образованными конусными поверхностями, причем полости корпуса и седел образуют замкнутые полости, в которых установлены с возможностью продольного перемещения и взаимодействия с конусными поверхностями корпуса и седел запорные органы, раземно-соединенные между собой соосно расположенным с осью корпуса пальцем, каждый из которых выполнен в виде двух состыкованных большими основаниями через цилиндрический участок усеченных конусов, седла снабжены отводами, сообщающими их полости с полостью магистрального трубопровода, причем находящийся со стороны выхода отвод снабжен коленом, один из концов которого расположен соосно с осью магистрального трубопровода и заканчивается раструбом в виде воронки.
Новым также является то, что конусные поверхности корпуса и седел адекватны конусным поверхностям усеченных конусов запорных органов.
На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого защитного устройства в продольном разрезе.
На фиг.2 - разрез по А-А фиг.1.
Защитное устройство состоит из корпуса 1 (фиг.1), к концам которого подсоединены седла 2 и 3 с полостями 4 и 5, образованными конусными поверхностями 6 и 7 и которые вместе с полостями 8 и 9 корпуса 1 образуют замкнутые полости, в которых установлены запорные органы 10 и 11. Последние разъемно соединены между собой соосно расположенным с осью корпуса пальцем 12. Запорные органы выполнены в двух состыкованных большими основаниями через цилиндрический участок 13 усеченных конусов. Седла 2 и 3 через штуцера 14 и 15 соединены с отводами 16 и 17, сообщающими полости седел с полостью магистрального трубопровода 18. Внутри корпуса 1 установлена опора - направляющая 19, которая центрирует запорные органы 10 и 11 с возможностью продольного хода. Замкнутая полость со стороны седла 2 соединена с полостью трубки Бурдона 20 через импульсную трубку 21 и трехходовой кран 22. Отвод 17 соединен с коленом 23,
один из его концов расположен соосно с осью магистрального трубопровода 18 и заканчивается раструбом 24, выполненным в виде воронки. Конусные участки запорных органов, расположенные со стороны входа снабжены уплотнительными кольцами 25. Корпус 1 со стороны выхода имеет конусную поверхность 26.
Работает устройство следующим образом.
2
После пуска насоса или открытия запорной арматуры (на фиг. не показаны) находящаяся в магистральном трубопроводе 18 жидкость приобретает поступательное движение. При этом в точке «а» давление становится равным статическому составляющему (Р/γ) уравнения Бернулли (где Р - давление жидкости в магистральном трубопроводе, γ - объемный вес жидкости), а в точке «б» статическая составляющая его будет меньше на величину U/2g (где U - поступательная скорость жидкости в зоне диаметра «d»). Кроме того в полости раструба 24 статическая составляющая будет еще меньше из-за обтекания жидкости вдоль поверхности раструба. В результате между точками «а» и «б» имеет место разность давления, под действием которого запорные органы 10 и 11 перемещаются в сторону выхода и через образовавшийся зазор «в» жидкость устремляется в трубку Бурдона 20. После резкого закрытия запорной арматуры или остановки насоса большой производительности масса жидкости, находящаяся в полости магистрального трубопровода 18 все еще продолжает сохранять свое поступательное движение и, встретив на своем пути преграду, она начинает сжиматься. При этом деформирует стенку магистрального трубопровода 18, увеличивая его в диаметре. После прекращения деформации стенки в сторону увеличения диаметра и сжатия массы жидкости, представляющей собой цилиндр большой протяженности, наступает обратное действие, а именно, стенки магистрального трубопровода 18 начинают давить на массу жидкости, а последняя как пружина начинает разжиматься. В результате возникает ударная волна, направленная в сторону защитного устройства только с малым перемещением жидкости в ту же сторону. Достигнув сечения точки «б» волна ударяет на массу жидкости, находящуюся в полости колена 23 и отвода 17. В результате запорные органы 10 и 11 перемещаются в сторону входа. Происходит отсечение полости отвода 16 от полости трубки Бурдона 20. В зоне «а» воздействие ударной волны значительно меньше, чем в зоне «б» из-за того, что ударная волна не заканчивается в сечении точки «а», а продолжает свой путь дальше. При обратном движении ударной волны, т.е. при возникновении второй ударной волны (обратной), воздействие ее на жидкость в точках «а» и «б» одинаково и благодаря этому разобщение полостей отвода 16 и трубки Бурдона 20 сохраняется.
Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства заключаются:
- в повышении эксплуатационной надежности благодаря тому, что предлагаемая конструкция не содержит в себе быстро изнашиваемых деталей;
- в снижении эксплуатационных расходов благодаря тому, что при обслуживании устройства нет необходимости в проведении операций по его настройке и выполнению профилактических работ так часто, как это требуется в устройстве по прототипу.