КОММУТАЦИОННЫЙ ПРИБОРНЫЙ МОДУЛЬ

Полезная модель относится к области измерительной техники, необходимой для контроля рабочей среды, измерения давления жидкости или газа, находящихся под давлением в трубопроводах или емкостях, она предназначена для предохранения измерительных приборов от гидравлического удара, для защиты от вредного загрязняющего воздействия рабочей среды и для оперативной метрологической поверки приборов давления непосредственно на трубопроводах и емкостях.
Известно «приспособление для установки манометра, преимущественно в гидросистемах станков и агрегатов, включающее вентиль с конической поверхностью, входной штуцер, подводящий и сливной каналы, в котором подводящий канал выполнен в виде щелевого зазора по резьбе вентиля, при этом на внутренней поверхности щелевого зазора образована резьба» (а.с. №384033, опубликовано 1973.08.06, G01L 19/06, «Приспособление для установки манометра»).
В данном устройстве вентиль выполняет функции запорного клапана и клапана сброса, а демпфер колебаний давления выполнен в виде щелевого зазора по виткам резьбы, который часто засоряется механическими включениями рабочей среды и требует отключения приспособления от магистрали, демонтажа вентиля с последующей очисткой витков резьбы, таким образом, для нормального функционирования измерительного прибора требуется частое и сложное техническое обслуживание с необходимостью отключения давления в гидросистеме.
В известной конструкции прибор давления не защищен от вредного влияния рабочей среды в виде инородных включений, которые попадают в витки резьбы и не только экстренно засоряют щелевой зазор, но и создают препятствие для штатного перемещение вентиля.
По мере засорения неоднородными включениями жидкости щелевого зазора уменьшается способность передачи давления к манометру, следовательно, происходит искажение показаний давления манометра, что приводит к частым проверкам точности показаний давления и учащенным очисткам щелевого зазора, что представляет собой трудоемкий и дорогостоящий процесс, требующий демонтажа всего устройства с отключением давления в гидросистеме.
Прототипом заявляемой полезной модели является «разделительное устройство для манометров, содержащее корпус, снабженный центральным ступенчатым отверстием, один конец которого соединен с бобышкой, а второй со стаканом, в котором расположена мембрана, заполненная незамерзающей жидкостью, контактирующей с манометром, отличающееся тем, что с противоположных сторон корпуса выполнены два отверстия, ось каждого из них перпендикулярна оси центрального ступенчатого отверстия, при этом в одном из отверстий установлена эластичная пробка, в которую введен конец штока, закрепленного на корпусе посредством втулки и крышки, при этом контактирующие поверхности пробки и штока выполнены конусными, а во втором отверстии установлен клапан, выполненный в виде пробки, с внутренней и наружной резьбой, снабженной валом, на конце которого выполнены лыски, при этом внутри пробки установлен шарик, кроме того, на корпусе закреплен ограничитель, выполненный в виде планки, имеющей возможность контакта с клапаном, который расположен выше штока, кроме того, мембрана закреплена в стакане посредством втулки, снабженной прокладкой, при этом стакан закреплен на корпусе посредством накидной гайки, наружный конец стакана выполнен цилиндрическим и снабжен резьбой, а корпус может быть выполнен разборным, с линией разъема, расположенной выше клапана и ниже мембраны (патент на изобретение №2233436, G01L 19/06, дата публикации 27.07.2004, «Разделительное устройство»).
Недостаток прототипа заключается в том, что в процессе эксплуатации устройства загрязняющие рабочую среду включения скапливаются в подмембранном пространстве, между мембраной и стенкой центрального ступенчатого отверстия, что отрицательно влияет на эффективность работы измерительного прибора, при этом очистка данного разделительного устройства представляет собой сложный трудоемкий процесс, требующий обязательного демонтажа измерительного прибора.
Кроме того, известное разделительное устройство практически не обладает демпфирующими свойствами, его центральное ступенчатое отверстие не способно гасить гидравлические удары рабочей среды, поступающей из магистрали, что приводит к динамическим перегрузкам чувствительных элементов прибора давления, оказывая негативное воздействие на надежность и долговечность измерительного прибора, и усложняя техническое обслуживание всей магистрали.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении эффективности защиты измерительных приборов от вредного воздействия рабочей среды, находящейся под давлением, путем улучшения защиты измерительных приборов от загрязнений, защиты от гидроударов и повышение удобства их технического обслуживания.
Поставленная задача решается благодаря тому, что коммутационный приборный модуль, содержащий корпус, в котором выполнено сквозное ступенчатое отверстие, один конец которого является входным каналом, и второй конец соединен с измерительным прибором, кроме того, в корпусе модуля установлены запорный вентиль и клапан сброса давления, согласно заявляемому техническому решению, снабжен продувочным устройством, установленным в корпусе модуля ниже уровня запорного вентиля и содержащим резьбовую втулку с продувочным отверстием, сообщающимся с входным каналом модуля, с возможностью запирания продувочного отверстия шариком, установленным в корпусе модуля, в зоне пересечения резьбовой втулки со сквозным ступенчатым отверстием модуля, при этом ось сквозного ступенчатого отверстия представляет собой ломаную линию, а наименьшая площадь проходного сечения сквозного ступенчатого отверстия находится в зоне его взаимодействия с запорным вентилем модуля.
Наличие в коммутационном приборном модуле продувочного устройства позволяет осуществлять продувку магистрали давления после монтажа измерительного прибора, обеспечивает удаление механических загрязнений, благодаря взаимодействию продувочного отверстия с входным каналом модуля, при первичном монтаже или после ремонта магистрали, с целью исключения попадания инородных включений в измерительные каналы прибора.
Благодаря тому, что продувочное устройство установлено в корпусе модуля ниже уровня запорного вентиля, продувочные работы осуществляются при закрытом положении запорного вентиля, что способствует защите чувствительных элементов приборов от любого вредного воздействия рабочей среды.
Возможность запирания продувочного отверстия шариком, установленным в корпусе модуля, в зоне пересечения резьбовой втулки со сквозным ступенчатым отверстием модуля, позволяет создать эффективное компактное устройство, надежное и простое в обслуживании.
Кроме того, размещение резьбовой втулки, в режиме запирания продувочного отверстия шариком, обеспечивает частичное перекрытие сквозного ступенчатого отверстия, что придает устройству демпфирующие свойства, позволяет демпфировать гидравлические импульсы рабочей среды, поступающей из магистрали через входной канал модуля.
Демпфирующие свойства коммутационного приборного модуля усиливаются благодаря тому, что сквозное ступенчатое отверстие выполнено в корпусе модуля таким образом, что его ось представляет собой ломаную линию, т.е. за счет изменения направления потока рабочей среды ослабляются ее импульсы давления.
Переменное сечение сквозного ступенчатого отверстия, у которого наименьшая площадь проходного сечения находится в зоне его взаимодействия с запорным вентилем модуля, способствует защите чувствительных элементов прибора от динамического воздействия давления рабочей среды.
Наличие отличительных признаков в заявляемом техническом решении позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.
Сущность заявляемого устройства поясняется техническими рисунками, где:
на фиг.1 - представлен общий вид коммутационного приборного модуля;
на фиг.2 - общий вид модуля с установленным на нем прибором давления;
на фиг.3 - продольный разрез модуля.
Коммутационный приборный модуль состоит из корпуса 1, в котором выполнено сквозное ступенчатое отверстие 2 с переменными сечениям и изменением направления потока измеряемой среды, один конец которого является входным каналом 3 и предназначен для присоединения модуля к магистрали давления, и второй конец которого является каналом 4 выхода и предназначен для присоединения измерительного прибора 5 к модулю, с помощью штуцера 6 накидной гайки 7.
Кроме того, в корпусе 1 модуля выполнены отверстия, оси которых пересекаются со сквозным ступенчатым отверстием 2 и в одном из которых установлен запорный вентиль 8, отсекающий прибор давления 5 от магистрали давления, а в другом установлен клапан 9 сброса, осуществляющий сброс давления в канале измерительного прибора 5 при закрытом запорном вентиле 8.
Коммутационный приборный модуль снабжен продувочным устройством, установленным в корпусе модуля ниже уровня запорного вентиля 8 и выполненным в виде резьбовой втулки 10, закрепленной в корпусе 1 модуля посредством установочной втулки 11 и уплотнения 12. В закрытом положении продувочного устройства резьбовая втулка 10 пересекает сквозное ступенчатое отверстие 2, запирая продувочное отверстие 13 шариком 14, установленным в корпусе 1 модуля, и перекрывая частично сквозное ступенчатое отверстие 2 в зоне их пересечения. В открытом положении продувочного устройства отверстие 13 резьбовой втулки 10 открывается, отходя от шарика 14, и сообщается с отверстием входного канала 3, обеспечивая режим продувки.
Ось сквозного ступенчатого отверстия 2 представляет собой ломаную линию «А-А». Сквозное ступенчатое отверстие 2 имеет наименьшую площадь проходного сечения в зоне «В» его взаимодействия с запорным вентилем 8 модуля.
Коммутационный приборный модуль устанавливается между магистралью давления и измерительным прибором 5 и является многофункциональным устройством, необходимым для упрощения монтажа, демонтажа и периодической поверки измерительных приборов, выполняя функцию запорного вентиля, модуль обеспечивает сброс давления между запорным вентилем и измерительным прибором, позволяет осуществить продувку магистрали давления после его монтажа, обладает значительными демпфирующими свойствами, защищая чувствительные элементы приборов давления от гидроударов.
Монтаж прибора давления 5 на магистрали осуществляется следующим образом.
Перед началом работ необходимо убедиться, что запорный вентиль 8 и клапан сброса 9 находятся в закрытом состоянии. Запирание вентиля 8 осуществляется шариком, замыкающим по острой кромке отверстия проходное сечение сквозного ступенчатого отверстия 2, герметичность запорного вентиля 8 осуществляется уплотнением. Запирание клапана сброса 9 также осуществляется шариком по острой кромке отверстия, и герметичность клапана сброса обеспечивается уплотнителем.
Клапан сброса 9 позволяет сбросить давление рабочей среды при закрытом запорном вентиле 8 в канале измерительного прибора 5, что рекомендуется выполнять перед снятием прибора давления 5 при его замене. Кроме того, отверстие клапана сброса 9 позволяет произвести поверку прибора давления 5, не демонтируя прибор давления с магистрали.
Коммутационный приборный модуль устанавливают на магистраль давления с помощью резьбового присоединения к каналу входа 3, обеспечивающего надежное герметичное соединение модуля с магистралью. Затем осуществляют продувку, для чего в продувочном устройстве необходимо выкрутить резьбовую втулку 10 на несколько оборотов, создавая максимальный зазор между резьбовой втулкой 10 и шариком 14 для обеспечения максимальной пропускной способности продувочного устройства. Продувочное устройство обеспечивает удаление механических загрязнений во входном канале 3 при подключении модуля, проведении ремонтных работ в магистрали, исключает попадание механических загрязнений в измерительные каналы приборов давления.
После продувки необходимо ввернуть резьбовую втулку 10 в исходное положение, замыкая продувочное отверстие шариком 14, и затянуть ее с усилием, достаточным для обеспечения герметичности коммутационного приборного модуля.
Затем открывают запорный вентиль 8 до появления рабочей жидкости из магистрали на уровне уплотнительного элемента отверстия штуцера 6, после чего устанавливают измерительный прибор 5 на штуцер 6 и фиксируют его накидной гайкой 7.
Открывают запорный вентиль 8 и проверяют герметичность всех соединений устройства.
Коммутационный приборный модуль работает следующим образом. Через отверстие канала входа 3 измеряемая среда поступает из магистрали в сквозное ступенчатое отверстие 2 модуля и, обтекая с двух сторон наружную цилиндрическую поверхность резьбовой втулки 10, общий поток делится на два независимых одинаковых потока со значительным уменьшением проходного сечения, т.е. импульс гидроудара «разбивается», разделяется корпусом втулки продувочного устройства на два одинаковых потока со значительным уменьшением проходного сечения, образованного пересечением резьбовой втулки 10 со сквозным ступенчатым отверстием 2.
Обогнув резьбовую втулку 10 продувочного устройства, которая в этот момент находится в закрытом положении, потоки перемещаются далее по сквозному ступенчатому отверстию 2, вновь объединяясь, и при этом взаимно частично гасят импульсы друг друга, уменьшая влияние гидроудара, обеспечивая тем самым первую фазу демпфирования гидравлических импульсов давления рабочей среды.
Сквозное ступенчатое отверстие 2 в зоне размещения запорного вентиля 8 меняет свое направление и имеет наименьшую площадь проходного сечения В, обеспечивая при прохождении рабочей среды на этом участке дополнительное демпфирование гидроударов.
После прохождения зоны размещения запорного вентиля 8 поток измеряемой среды вновь резко меняет свое направление под углом 90 градусов, и, кроме того, меняется площадь проходного сечения сквозного ступенчатого отверстия 2, что является следующей ступенью демпфирования импульсов давления.
Открытое состояние запорного вентиля 8 позволяет измеряемой рабочей среде заполнить канал клапана сброса 9 и канал выхода 4, поступая к входному отверстию измерительного прибора.
Конструкция коммутационного модуля позволяет контролировать состояние измерительного прибора 5 и корректировать значение «0» измерительного прибора 5, не производя его демонтаж с магистрали, а также используя отверстие клапана сброса 9 для осуществления периодической метрологической поверки прибора давления 5 без демонтажа его с магистрали давления.
Для демонтажа измерительного прибора 5 перекрывают запорный вентиль 8, открывают клапан сброса 9 для сброса давления, подведенного к измерительному прибору, отворачивают накидную гайку 7 и снимают прибор 5.
Таким образом, многофункциональное устройство заявляемого коммутационного приборного модуля обеспечивает эффективную и надежную работу измерительных приборов рабочей среды, находящейся под давлением, благодаря тому, что наличие в нем продувочного устройства исключает вредное влияние загрязняющих факторов на измерительные приборы, позволяет легко и качественно очищать устройство, обеспечивая точность приборных показаний и увеличивая ресурс его эксплуатации.
При этом новая конструкция коммутационного модуля позволяет монтировать и демонтировать приборы давления без перекрытия рабочего давления в магистрали, что значительно экономит время и трудозатраты на обслуживание технического оборудования.
Кроме того, заявляемое устройство обладает высокими демпфирующими свойствами, позволяющими многоступенчатое гашение гидравлического удара рабочей среды, обеспечивая эффективные условия работы измерительных приборов, повышая их надежность и долговечность, и, следовательно, повышая эффективность функционирования всей магистрали.