RU2141632C1

RU2141632C1 - Pressure difference relay

Info

Publication number: RU2141632C1
Application number: RU97112697/28A
Authority: RU
Inventors: А.А. Шарапов; О.В. Слюсарев; С.С. Евстигнеев; В.С. Волков; А.И. Романов; М.А. Винокуров
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 1999-11-20

Abstract

FIELD: measurement technology, measurement of threshold value of pressure difference. SUBSTANCE: proposed pressure difference relay has first case which internal space houses piston with restoring sealing member and spring interacting with piston, which second case where hermetically sealed reed relay interacting with controlling magnet is anchored. Additional magnet is located with clearance from controlling magnet. Restoring sealing member is fabricated in the form of elastic membrane. EFFECT: enhanced accuracy of operation of pressure difference relay under conditions of heavy background pressures. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения порогового значения разности давлений. The invention relates to measuring equipment and is intended to measure the threshold value of the pressure difference.

Известны устройства для измерения разности давлений (1), в которых разность давлений воспринимается мембраной. Перемещение мембраны передается штоку, который переключает контакты микровыключателя. Установка давления срабатывания осуществляется пружиной. Known devices for measuring the pressure difference (1), in which the pressure difference is perceived by the membrane. The movement of the membrane is transmitted to the stem, which switches the contacts of the microswitch. The set pressure is set by the spring.

Эти устройства для измерения разности давлений пригодны только для измерения давлений неагрессивных сред, т.к. пружина и микровыключатель находятся в полости приема давления. Особенно опасно нахождение микровыключателя как электрического элемента в бензиногазовой среде. These differential pressure measuring devices are only suitable for measuring pressures of non-aggressive media, as the spring and microswitch are in the pressure receiving cavity. It is especially dangerous to find a microswitch as an electric element in a gas-gas environment.

Кроме того, в случае, если мембрана выполнена металлической, ее жесткость не позволяет уменьшить разницу по давлению между величиной давления срабатывания и возврата реле в исходное состояние. In addition, if the membrane is made of metal, its rigidity does not allow to reduce the pressure difference between the value of the response pressure and the reset of the relay to its original state.

В случае изготовления мембраны из резины или резинотканевых (эластичных) материалов уменьшается точность срабатывания реле из-за нестабильности эффективной площади. In the case of manufacturing a membrane from rubber or rubber-fabric (elastic) materials, the accuracy of the relay is reduced due to the instability of the effective area.

Частично указанные недостатки устраняются в реле для измерения разности давлений (2), содержащем корпус с внутренней полостью, по обе стороны которой закреплены в корпусе воспринимающие давление две мембраны. Перемещение мембран передается через шток, торсион, систему рычагов к контактному узлу и пружине. Partially indicated disadvantages are eliminated in the relay for measuring the pressure difference (2), which contains a housing with an internal cavity, on both sides of which are fixed two pressure-sensing membranes. The movement of the membranes is transmitted through the rod, torsion, lever system to the contact node and spring.

Как видно из описания конструкции, рабочая среда отделена мембранами от измерительного механизма, чем обеспечивается возможность измерения разности давлений агрессивных сред. As can be seen from the design description, the working medium is separated by membranes from the measuring mechanism, which makes it possible to measure the pressure difference of aggressive media.

Однако в этих устройствах внутренняя полость заполняется жидкостью, которая необходима для увеличения точности при измерении разности давлений на фоне больших статических давлений. Это обстоятельство приводит к значительному усложнению конструкции реле. However, in these devices, the internal cavity is filled with liquid, which is necessary to increase accuracy when measuring the pressure difference against a background of high static pressures. This circumstance leads to a significant complication of the design of the relay.

Наиболее близким к предложенному является реле разности давлений (3), содержащее первый корпус, во внутренней полости которого расположен с возможностью перемещения поршень с упругим герметизирующим элементом и взаимодействующая с поршнем пружина, управляющий магнит, жестко соединенный с поршнем, второй корпус, в котором закреплен взаимодействующий с управляющим магнитом геркон. Closest to the proposed one is a pressure differential switch (3), comprising a first housing, in the inner cavity of which a piston with an elastic sealing element and a spring interacting with the piston, a control magnet rigidly connected to the piston, and a second housing in which the with a control magnet reed switch.

Герметизация поршня в корпусе обеспечивается упругим элементом кольцевого типа. The sealing of the piston in the housing is ensured by an elastic element of the ring type.

Как видно из описания конструкции прототипа, рабочая среда отделена от геркона стенками первого и второго корпусов, тем самым позволяя измерять разность давления агрессивных сред и обеспечивать взрывобезопасность при относительной простоте конструкции (отсутствие сложной системы рычагов и торсиона, имеющихся в известных устройствах для измерения разности давлений). As can be seen from the description of the design of the prototype, the working medium is separated from the reed switch by the walls of the first and second buildings, thereby making it possible to measure the pressure difference of aggressive media and provide explosion safety with relative simplicity of design (the lack of a complex system of levers and torsion bars available in known devices for measuring the pressure difference) .

Конструкция устойчива также к небольшим фоновым давлениям. The design is also resistant to low background pressures.

Однако при перемещении поршня в известном устройстве возникает значительное трение между упругим кольцевым элементом и корпусом, что приводит к снижению точности измерения. Кроме того, материалы магнитов, как правило, корродируют при воздействии агрессивных рабочих сред. Герметизация управляющего магнита приводит к еще большему увеличению зазора между магнитом и герконом, что сказывается на потере чувствительности реле. Утонение стенок корпусов приводит к их деформации при больших давлениях измерительных сред. However, when moving the piston in the known device, significant friction occurs between the elastic annular element and the housing, which leads to a decrease in measurement accuracy. In addition, magnet materials tend to corrode when exposed to aggressive media. Sealing the control magnet leads to an even greater increase in the gap between the magnet and the reed switch, which affects the loss of sensitivity of the relay. Thinning of the walls of the cases leads to their deformation at high pressures of the measuring media.

Таким образом, повышение точности измерения разности давлений в условиях больших фоновых давлений остается актуальным. Thus, increasing the accuracy of measuring the pressure difference under conditions of high background pressures remains relevant.

Изобретение направлено на решение указанной задачи. The invention is aimed at solving this problem.

Для этого в реле разности давлений, содержащее первый корпус, во внутренней полости которого расположен с возможностью перемещения поршень с упругим герметизирующим элементом и взаимодействующая с поршнем пружина, управляющий магнит, жестко соединенный с поршнем, второй корпус в котором закреплен взаимодействующий с управляющим магнитом геркон, введен дополнительный магнит, а упругий герметизирующий элемент выполнен в виде эластичной мембраны, причем управляющий магнит расположен внутри поршня, а дополнительный магнит закреплен во втором корпусе с регулировочным зазором относительно геркона. For this purpose, a pressure difference relay containing a first housing, in the inner cavity of which a piston with an elastic sealing element is located and movable with a spring interacting with the piston, a control magnet rigidly connected to the piston, a second housing in which a reed switch interacting with the control magnet is fixed, is introduced an additional magnet, and the elastic sealing element is made in the form of an elastic membrane, and the control magnet is located inside the piston, and the additional magnet is fixed in torus housing with an adjusting clearance relative to the reed switch.

Такое выполнение реле разности давлений позволяет повысить точность измерения. This embodiment of the differential pressure switch can improve the accuracy of measurement.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена конструкция предложенного реле давления. The invention is illustrated in the drawing, which shows the design of the proposed pressure switch.

Реле давления содержит:
1,2 - каналы приема (+) (-) давления
3 - поршень
4 - управляющий магнит
5 - эластичная мембрана
6 - первый корпус
7 - герметичный магнитоуправляемый контакт (геркон)
8 - дополнительная полость
9 - второй корпус
10 - уставочная пружина
11 - дополнительный постоянный магнит
12, 13 - прокладки
Реле разности давления работает следующим образом.The pressure switch contains:
1,2 - pressure receiving (+) (-) channels
3 - piston
4 - control magnet
5 - elastic membrane
6 - the first building
7 - sealed magnetically controlled contact (reed switch)
8 - additional cavity
9 - second building
10 - setpoint spring
11 - additional permanent magnet
12, 13 - gaskets
The pressure differential switch operates as follows.

При появлении и изменении разности давлений в полостях приема давления 1,2 поршень 3 с размещенным в нем управляющим магнитом 4 начинает перемещаться. При этом эластичная мембрана 5 перемещается за счет изменения геометрии гофра в фасках поршня 3 и корпуса 6. Перемещение магнита 4 вызывает срабатывание геркона 7, расположенного по другую сторону от мембраны в дополнительной полости 6 второго корпуса 9. Поршень перемещается в полости корпуса 6, преодолевая усилие уставочной пружины 10. Тем самым, изменяя усилие этой пружины, можно изменять установку срабатывания. Наличие дополнительного постоянного магнита 11 в полости 6 корпуса 9 обеспечивает повышение чувствительности герметичного магнитоуправляемого контакта (геркона). Достигается это за счет предварительного напряжения контактных пластин геркона от магнитного потока дополнительного магнита, величину которого можно регулировать, изменяя зазор между герконом и дополнительным магнитом. В связи с чем при изменении магнитных полей при перемещении управляющего магнита 4 возникает релейный характер срабатывания и отключения контактных пластин геркона. When the pressure difference in the pressure receiving cavities 1.2 appears and changes, the piston 3 with the control magnet 4 located in it starts to move. In this case, the elastic membrane 5 moves due to a change in the geometry of the corrugation in the chamfers of the piston 3 and the housing 6. Moving the magnet 4 causes the reed switch 7 to be activated, located on the other side of the membrane in the additional cavity 6 of the second housing 9. The piston moves in the cavity of the housing 6, overcoming the force setpoint spring 10. Thus, by changing the force of this spring, you can change the setting of operation. The presence of an additional permanent magnet 11 in the cavity 6 of the housing 9 provides an increase in the sensitivity of a sealed magnetically controlled contact (reed switch). This is achieved due to the prestressing of the reed switch contact plates from the magnetic flux of the additional magnet, the value of which can be adjusted by changing the gap between the reed switch and the additional magnet. In this connection, when the magnetic fields change during the movement of the control magnet 4, a relay nature of the operation and disconnection of the reed switch contact plates occurs.

Повышение чувствительности геркона позволяет вызывать его срабатывание на большем зазоре между управляющим магнитом и герконом. Это в свою очередь позволяет увеличить толщину стенки δ корпуса 9 между герконом и мембраной и тем самым появляется возможность повысить величину фонового давления без прогиба стенки δ . Кроме того, появляется возможность организовать в поршне герметичную перемычку S между эластичной мембраной и управляющим постоянным магнитом, загерметизировать его, изолировав от агрессивной среды. Increasing the sensitivity of the reed switch allows you to trigger it at a larger gap between the control magnet and the reed switch. This, in turn, makes it possible to increase the wall thickness δ of the housing 9 between the reed switch and the membrane, and thus it becomes possible to increase the background pressure without deflection of the wall δ. In addition, it becomes possible to organize a sealed jumper S in the piston between the elastic membrane and the control permanent magnet, to seal it, isolating it from the aggressive medium.

Простое увеличение коэрцитивной силы управляющего постоянного магнита 4, например, увеличение его размеров, не дает такого эффекта, как дополнительный магнит, из-за появления больших рассеивающих полей в полости корпуса 6. A simple increase in the coercive force of the control permanent magnet 4, for example, an increase in its size, does not give such an effect as an additional magnet, due to the appearance of large scattering fields in the cavity of the housing 6.

Аналогично увеличение размеров управляющего магнита в прототипе не приводит к увеличению чувствительности, т.к. необходимо увеличивать диаметр полости, что приводит к увеличению механических напряжений в стенках корпуса при воздействии давлений. Необходимо увеличивать толщину стенки, что автоматически приводит к увеличению магнитного зазора и потере чувствительности. Similarly, an increase in the size of the control magnet in the prototype does not lead to an increase in sensitivity, because it is necessary to increase the diameter of the cavity, which leads to an increase in mechanical stresses in the walls of the body when exposed to pressure. It is necessary to increase the wall thickness, which automatically leads to an increase in the magnetic gap and loss of sensitivity.

Герметизация мембраны и внутренней полости корпуса 6 осуществляется прокладками 12, 13. The sealing of the membrane and the internal cavity of the housing 6 is carried out by gaskets 12, 13.

Из описания конструкции реле видно, что трение упругого элемента о стенки корпуса в прототипе заменено на изгиб эластичной мембраны. Из-за малой жесткости эластичной мембраны происходит измерение разности давления с повышенной чувствительностью. From the description of the design of the relay shows that the friction of the elastic element on the wall of the housing in the prototype is replaced by a bend of the elastic membrane. Due to the low stiffness of the elastic membrane, a pressure difference is measured with increased sensitivity.

Точность преобразования давления в перемещение обеспечивается поршнем. При этом, поскольку геркон находится в дополнительной полости 8, не сообщенной с полостью приема давления, а управляющий магнит загерметизирован внутри поршня, то тем самым обеспечивается взрывобезопасность и возможность измерения давлений агрессивных сред. The accuracy of the conversion of pressure into movement is provided by the piston. Moreover, since the reed switch is located in the additional cavity 8, which is not connected to the pressure receiving cavity, and the control magnet is sealed inside the piston, this ensures explosion safety and the ability to measure pressure of aggressive media.

Источники информации, принятые во внимание:
1. Агейкин Д.И. и др. Датчики контроля и регулирования. - М.: 1965, с. 622.Sources of information taken into account:
1. Ageykin D.I. et al. Sensors of control and regulation. - M.: 1965, p. 622.

2. Там же, с.625. 2. Ibid., P.625.

З. DE 2640529 C, G 01 L 23/14, 06.08.78. Z. DE 2640529 C, G 01 L 23/14, 08/06/78.

Claims

A pressure differential switch comprising a first housing, in the inner cavity of which a piston with an elastic sealing element is arranged to move and a spring interacting with the piston, a control magnet rigidly connected to the piston, a second housing in which a reed switch interacting with the control magnet is fixed, characterized in that an additional magnet is inserted into it, and the elastic sealing element is made in the form of an elastic membrane, the control magnet being located inside the piston, and the additional mag the nit is fixed in the second case with an adjustment gap relative to the reed switch.