МАНОМЕТР ПОКАЗЫВАЮЩИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения давлений газообразных или жидких веществ, используемых в различных производственных процессах.
Известна конструкция манометра показывающего с одновитковой трубчатой пружиной для измерения давлений объемного потока газообразного носителя, включающего цилиндрический корпус со шкалой [1].
Недостаток известного устройства проявляется в значительной материалоемкости изготовления деталей, которые сопровождаются высокими затратами на последующую сборку. Отсутствие единой унифицированной технологии изготовления сборочных единиц и деталей манометра снижает воспроизводимость и повторяемость точностных параметров при серийном производстве приборов одного типоряда с различным типоразмером трибко-секторных передаточных механизмов и чувствительных элементов.
Ближайшим техническим решением принятым в качестве прототипа является конструкция манометра показывающего с одновитковой трубчатой пружиной для измерения давлений, включающего цилиндрический корпус с циферблатом и шкалой, смонтированные в корпусе посредством держателя, трибко-секторный передаточный механизм с показывающей стрелкой с возвратной пружиной, защитное стекло[2].
Недостаток прототипа также проявляется в недостаточной надежности манометра, точности производимых измерений, большой металлоемкости сборочных единиц и деталей, не совершенности технологических операций производства ряда деталей и сборки, не оптимальности размеров деталей.
В основу полезной модели положена задача повышения надежности манометра путем изготовления узла уплотнения держателя с корпусом на основе эластичной прокладки, устанавливаемой на проточке держателя, а так же изготовления резьбового сопряжения корпуса, снижения металлоемкости сборочных единиц и деталей, совершенствования технологических операций, оптимизация размеров комплектующих деталей.
Поставленная задача достигается тем, что в манометре показывающем с трубчатой пружиной включающем корпус с циферблатом и шкалой, смонтированные в корпусе посредством держателя, укомплектованные защитным стеклом и связанный тягой с наконечником и трубчатой пружиной, верхняя и нижняя платы трибко-секторного передаточного механизма,
между которыми размещены сектор и трибка, на ведомой оси которой установлена показывающая стрелка с возвратной пружиной, согласно полезной модели уплотнение зазора между корпусом и держателем осуществляется на основе эластичной прокладки, устанавливаемой в проточку держателя, который соединяется с корпусом с натягом 1...5 мм.
Повышение точности измерений путем более точной настройки манометра достигается установкой на указательной стрелке гильзы с подвижной посадкой и зубчатым периметром, а также размещения на этой стрелке дополнительной зубчатой регулирующей шестеренки, связанной зубчатым зацеплением с гильзой. Поворот регулирующей шестеренки, закрепленной на указательной стрелке, через зубчатое зацепление приводит к повороту указательной стрелки при устойчивом положении гильзы.
Корректировка "нулевой" точки производится через специальное отверстие в стекле прибора, которое при нормальной работе прибора закрывается пробкой.
В предлагаемой модели устанавливается наконечник, имеющий Z-образную форму, вырубаемый из листа и имеющий возможность регулировки изменением длин изгибов по глубине посадки и плоскостном перемещении и который своим свободным концом устанавливается внутрь трубчатой пружины или крепится к ее поверхности. Конструкция позволяет при изготовлении выбирать точку крепления тяги, находящуюся выше верхней плоскости гиба трубчатой пружины.
Паз наконечника имеет продолговатую форму, что обеспечивает при регулировке изменять длину тяги без ее деформирования.
Другой конец наконечника имеет поперечную вырубку. Этой вырубкой наконечник вставляется внутрь трубчатой пружины, обжимается или спрессовывается ударом, а затем опаивается.
Повышение точности отсчета в предлагаемой конструкции достигается нанесением рядом с индикативными чертами и цифровыми знаками зеркальной полосы, что обеспечивает более точное позиционирование указательной стрелки.
Оси трения трибки и зубчатого сектора трибко-секторного передаточного механизма опираются на подшипники скольжения, как например, каменные опоры, установленные соответственно в верхней и нижней платах передаточного механизма.
В предлагаемой модели с целью исключения выхода зубчатого сектора из зацепления устанавливается ограничитель хода сектора, который крепится к верхней плате и выступает своим изогнутым концу на линию траектории движения сектора в положении, соответствующем максимальному показанию манометра.
Повышение точности измерений достигается установление осей трения трибки и зубчатого сектора трибко-секторного передаточного механизма на подшипники скольжения, как например, каменные опоры. Установление соответственно в верхней и нижней платах передаточного механизма подшипников скольжения обеспечивает снижение сил трения в опорах трибки и сектора и снижает противодействие изменению положения трубчатой пружины.
В предлагаемой модели с целью исключения при различных нестандартных ситуациях выхода зубчатого сектора из зацепления с трибкой устанавливается ограничитель хода сектора. Ограничитель крепится к верхней плате и выступает своим изогнутым концу на линию траектории движения сектора в положении, соответствующем максимальному показанию манометра.
В предлагаемой конструкции с целью повышения точности отсчета конец стрелки разворачивается на 90° и образует "ножевидную" форму. Отличается тем, что спиральная пружина, закрепляемая одним своим концом за колодку, установленную на трибке, вторым своим свободным концом зачеканивается в колонку механизма. В прототипе второй свободный конец пропускается в специальное отверстие в стойке механизма и крепится дополнительным клиновым устройством. Циферблат изготавливается методом штамповки-вырубки из крашеного алюминиевого листа. Упор нулевого положения стрелки изготавливается методом вырубки с отгибанием на угол 90+30°.
В предлагаемой конструкции корпус и обечайка стекла соединяются между собой по методу резьбового сопряжения. На корпусе и на обечайке стекла методом давления или нарезки резьбы изготавливаются две сопрягаемые и соединяемые между собой детали, которые образуют единый объемный корпус, отличающийся более герметичным соединением. Техническое стекло уплотняется эластичной прокладкой, например резиновой или каучуковой. Для изготовления трубчатого чувствительного элемента применяется бериллиевая бронза, что для эталонных манометров приводит к прямой шкале отсчета показаний, в отличие от прототипа, где используется переводная таблица между снятыми показаниями со шкалы прибора с условными единицами и действительным значением измеряемой величины.
Герметичность корпуса дополнительно в предлагаемой конструкции обеспечивается путем установки под крепежные винты корпуса эластичных прокладок. Таким образом, устанавливая эластичные прокладки под винты крепления держателя к корпусу обеспечивается
герметичность корпуса и, соответственно, его пыле- и влагозащищенность.
Повышение надежности в предлагаемой модели обеспечивается путем установки винтов крепления корпуса на герметик.
Для повышения точности проводимых измерений на шкале манометра устанавливается зеркальная полоса, которая размещается между цифровые обозначениями и ценовыми делениями.
Для повышения надежности в условиях возможных внешних воздействий защитное стекло устанавливается многослойное типа ТРИПЛЕКС, обеспечивающее безопасность при возможном разрыве чувствительного элемента.
С целью повышения экономичности манометра и безопасности его эксплуатации на окончании держателя перед резьбовой частью присоединительного штуцера изготавливается фаска. В предлагаемой модели с целью снижения металлоемкости на линейной части держателя изготавливаются одна или несколько проточек, не нарушающие внутреннее проходное отверстие и сохраняющее площадки для крепления корпуса к держателю "и снижающие металлоемкость конструкции.
Дополнительная безопасность эксплуатации манометра обеспечивается путем изготовления задней снимающейся стенки, которая устанавливается на плотную посадку и при разрыве чувствительного элемента выпадает из своего посадочного гнезда ранее, чем происходит разрушение стекла.
Циферблат устанавливается на опорных колодках, закрепленных на верхней плате трибко-секторного передаточного механизма с помощью винтов с увеличенной головкой прижимной плоскости. Размер головки принимается из соотношения
D/d=1,7...2,0, где D - диаметр головки, d - диаметр резьбы.
Посадочное место в верхней плате трибко-секторного передаточного механизма имеет продольную форму паза с радиусом, равным расстоянию между местом посадки стоек и центром трибки. Перемещение передаточного механизма вдоль паза верхней платы обеспечивает регулировку величины зацепления зубчатого сектора и трибки.
Для лучшего понимания полезная модель поясняется чертежами, где фиг.1 - Общий вид манометра. фиг.2 - Вид манометра спереди. Фиг.3 - Вид манометра сбоку.
Фиг.4 - Вид трибко-секторного механизма. Фиг.5 - Вид наконечника.
Манометр показывающий с трубчатой пружиной 1 (фиг.1), закрепленной в держателе 2, на котором также установлен циферблат 3 со шкалой 4 (фиг.2), и которые смонтированы в корпусе 5 (фиг.3), закрыты защитным стеклом 6, на котором также установлен трибко-секторный передаточный механизм 7, связанный тягой 8 с наконечником 9, и в состав которого входят верхняя и нижняя платы 10 и 11 соответственно (фиг.4), между которыми размещены сектор 12 и трибка 13, на ведомой оси которой установлена указательная стрелка 14 со спиральной пружиной 15.
Уплотнение зазора между держателем 2 и корпусом 5 обеспечивается путем изготовления на держателе 2 канавки 16 и установки в ней эластичной прокладки 17(фиг.1). Особенность такого уплотнения состоит в том, что при сопряжении держателя 2 с корпусом 5 внешняя плоскость эластичной прокладки 17 выходит за внешнюю стенку корпуса манометра. Сборка такого манометра производится следующим образом. На держатель 2 устанавливается прокладка 17, после чего держатель 2 вставляется в корпус 5 и для его закрепления винтами 18 к держателю прикладывается усилие, чтобы крепежные для корпуса отверстия в держателе 2 совместить с отверстиями в корпусе 5 манометра. Расхождение крепежных отверстий в держателе 2 и корпусе 5 в не установленном состоянии составляет от 1 до 5 мм.
Повышение точности измерений путем более точной настройки манометра достигается установкой на указательной стрелке 14 гильзы 19, устанавливаемой со свободной посадкой и зубчатым периметром, а также размещения на этой стрелке дополнительной зубчатой регулирующей шестеренки 20, связанной зубчатым зацеплением с гильзой 19. Поворот регулирующей шестеренки 20, закрепленной на указательной стрелке 14, через зубчатое зацепление приводит к повороту непосредственно указательной стрелки 14 при устойчивом положении гильзы 19. Регулирующая шестеренка 20 закрепляется на указательной стрелке 14 на подвижной посадке, с лицевой стороны имеет паз под отвертку или ключ.
Корректировка "нулевой" точки производится через специальное отверстие 21 в стекле 6 прибора, которое при нормальной работе манометра закрывается пробкой 22.
В предлагаемой модели устанавливается наконечник 9, имеющий Z-образную форму, вырубаемый из листа и имеющий возможность регулировки изменением длин изгибов по глубине посадки и плоскостном перемещении и который своим свободным концом устанавливается внутрь трубчатой пружины 1 или крепится к ее поверхности. Конструкция позволяет при изготовлении выбирать точку крепления тяги 8, находящуюся выше верхней
плоскости гиба трубчатой пружины 1.
Паз для крепления тяги 8 наконечника 9 имеет продолговатую форму, что обеспечивает при регулировке изменять длину тяги 8 без ее деформирования.
Другой конец наконечника 9 имеет поперечную вырубку 23 (фиг.5), которая обеспечивает при механическом воздействии на конец трубчатой пружины 1 с вставленным наконечником 9 более надежное сопряжение этих двух деталей.
Повышение точности отсчета в предлагаемой модели достигается нанесением между индикативными отметками 24 (фиг.2) и цифровыми знаками 25 зеркальной полосы 26. Установка зеркальной полосы 26 обеспечивает более точное позиционирование указательной стрелки 14 относительно индикативных отметок 24. Зеркальная полоса может наноситься как между индикативными отметками 24 и цифровыми знаками 25, так и сверху или снизу этих обозначений.
Повышение точности измерений достигается установление осей трения трибки 13 и зубчатого сектора 12 трибко-секторного передаточного механизма 7 на подшипники Скольжения 27 (фиг.4), как например, каменные опоры. Установление соответственно в верхней и нижней платах передаточного механизма подшипников скольжения 27 обеспечивает снижение сил трения в опорах трибки 13 и сектора 12 и снижает противодействие изменению положения трубчатой пружины 1.
В предлагаемой модели с целью исключения при различных нестандартных ситуациях выхода зубчатого сектора 12 из зацепления с трибкой 13 устанавливается ограничитель 28 хода сектора 12 (фиг.2). Ограничитель 28 крепится к верхней плате 10 и выступает своим изогнутым концу на линию траектории движения сектора в положении, соответствующем максимальному показанию манометра.
Крепление циферблата 3 на трибко-секторном передаточном механизме 7 осуществляется с помощью опорных колодок 29. Эти колодки 29 устанавливаются на верхней плате 10 передаточного механизма 7.
В предлагаемой конструкции с целью повышения точности отсчета конец указательной стрелки 14 разворачивается на 90° и образует "ножевидную" форму (фиг.1), т.е. более тонкое окончание, обеспечивающее производить отсчет показаний с повышенной точностью.
Спиральная пружина 15 трибко-секторного передаточного механизма 7 зачеканивается одним своим концом за колодку 30, установленную на трибке 13, вторым своим свободным концом зачеканивается в колонку 31 механизма 7. В прототипе второй свободный конец пропускается в специальное отверстие в стойке механизма и крепится дополнительным клиновым устройством.
Циферблат 3 изготавливается методом штамповки-вырубки из крашеного алюминиевого листа. Упор 33 нулевого положения указательной стрелки 14 изготавливается методом вырубки с отгибанием на угол 90+30°.
В предлагаемой модели корпус 5 и обечайка 33 защитного стекла 6 соединяются между собой по методу резьбового сопряжения. На корпусе 5 и на обечайке 33 защитного стекла 6 методом давления или нарезки изготавливаются сопрягаемые углубления 34, образующие резьбовое соединение. В результате образуется единый объемный корпус, отличающийся более герметичным соединением.
Защитное стекло 6 уплотняется эластичной прокладкой 35, например резиновой или каучуковой.
Для изготовления трубчатой пружины 1 применяется бериллиевая бронза, что для эталонных манометров приводит к прямой шкале отсчета показаний, в отличие от прототипа, где используется переводная таблица между снятыми показаниями со шкалы прибора с условными единицами и действительным значением измеряемой величины.
Герметичность корпуса 5 дополнительно в предлагаемой конструкции обеспечивается путем установки под крепежные винты 18 корпуса 5 эластичных прокладок 36. Таким образом, устанавливая эластичные прокладки 36 под винты 18 крепления держателя 2 к корпусу 5 обеспечивается герметичность корпуса 5 и, соответственно, его пыле- и влагозащищенность.
В предлагаемой модели повышение надежности обеспечивается путем установки винтов 18 крепления корпуса 5 на герметик.
Для повышения надежности в условиях возможных внешних воздействий защитное стекло 6 изготавливается из многослойного типа ТРИПЛЕКС. Таким образом обеспечивается безопасность при возможном разрыве чувствительного элемента.
С целью снижение металлоемкости на окончании держателя 2 перед присоединительной резьбой изготавливается фаска с узлом 1-45°.
В предлагаемой модели с целью снижения металлоемкости на линейной части держателя 2 изготавливаются одна или несколько проточек 37, не нарушающие внутреннее проходное отверстие и сохраняющее площадки для крепления корпуса 5 к держателю 2 и снижающие металлоемкость конструкции.
Дополнительная безопасность эксплуатации манометра обеспечивается путем изготовления задней снимающейся стенки 38 (фиг.3) корпуса 5. Задняя снимающаяся стенка 38 устанавливается на плотную посадку и при разрыве чувствительного элемента выпадает из
своего посадочного гнезда ранее, чем происходит разрушение защитного стекла 6. Крепление циферблата 3 на трибко-секторном передаточном механизме 7 на опорных колодках 29 осуществляется с помощью винтов 39, которые имеют увеличенную прижимную плоскость головки.
Посадочное место в верхней плате 10 имеет продольную форму паза с радиусом, равным расстоянию между местом посадки стоек 40 и центром трибки 13. Перемещение передаточного механизма 7 вдоль паза верхней платы 10 обеспечивает регулировку величины зацепления зубчатого сектора 12 и трибки 13.
Манометр показывающий для измерения давлений газообразных и жидких носителей работает путем его включения в технологическую линию посредством присоединительного штуцера. Изменение избыточного давления, например газообразного носителя, в технологической линии воспринимается чувствительным элементом - трубчатой плоской пружиной 1, которая изменяет свою кривизну под действием внутреннего давления. Не защемленный конец трубчатой плоской пружины 1 при этом через трибко-секторный передаточный механизм 7 передает вращение указательной стрелке 14 показывающей величину изменения давления на мерительной шкале 4 циферблата 3. После снятия давления в сети под действием возвратной пружины 15 указательная стрелка 14 возвращается в исходное состояние.
Новая конструкция манометра концептуально решает задачу расширения технологических возможностей путем использования единого неразрывного однородного технологического процесса изготовления манометра, снижения материалоем кости технологии и повышения надежности за счет уплотнения держателя и корпуса, непосредственно корпуса и обечайки стекла.
На дату подачи большинство пунктов заявки внедрено в серийное производство. Источники информации:
1. А.Ф.Крайнев, Словарь-справочник по механизмам, М.., машиностроение, 1987, с.214
2. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. -М.: Энергия, 1978. - 704 с.