Реле давления

 

Использование: в измерительной технике для последовательного контроля двух предельных значений давления или температуры. Сущность изобретения заключается в том, что держатель выполнен с прорезями, в которых размещены упругие элементы подвижных контактов, а расстояние между неподвижными контактами и прорезями держателя больше, чем расстояние между неподвижными контактами и упором. 6 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при создании реле давления для последовательного контроля двух предельных значений давления или температуры в качестве коммутационного устройства электрических сигналов.

К современным реле давления предъявляются высокие требования по функциональным возможностям, конструктивному совершенству и надежности работы. Известные реле не полностью удовлетворяют указанным требованиям.

Известен переключатель давления [1] содержащий диафрагму, неподвижные электрические контакты, закрепленные в корпусе, подпружиненные промежуточные и переключающий электрический контакты, причем неподвижные контакты нагружены усилием пружин нижнего и верхнего пределов давления.

Недостатками данного переключателя давления являются малый ресурс переключений и недостаточная надежность работы из-за подгорания контактов вследствие возникновения искрения или электрической дуги в межконтактных зазорах при переключениях контактов, так как скорость переключения контактов на нижнем и верхнем пределах давлений определяется скоростью изменения давления контролируемой среды. Кроме того, нагружение неподвижных контактов усилием пружин нижнего и верхнего пределов давлений приводит к изменению рабочих межконтактных зазоров переключателя вследствие изгиба неподвижных контактов, что снижает стабильность и надежность работы переключателя давления.

Известно реле давления [2] содержащее корпус, в котором установлена мембрана, реагирующая на изменение давления и перемещающая привод с двумя пружинами, каждая из которых поджимает к опорам привода подвижные втулки, расположенные на нем. Со штоком привода упругими элементами соединен переключающий контакт, взаимодействующий с упором и расположенный на свободном конце пластинчатой пружины, другой конец которой жестко соединен с неподвижным контактом, установленным в корпусе.

Недостатком указанного реле давления является то, что в моменты перебросов переключающего контакта из-за того, что один конец пластинчатой пружины жестко соединен с неподвижным контактом, в месте соединения упругих элементов пластинчатой пружины со штоком привода может возникать сила, направленная под углом к продольной оси привода, которая приводит к перекосам привода в направляющих поверхностях, а следовательно, к возникновению дополнительных сил трения, надиров, изменению рабочих зазоров. Все это снижает стабильность и надежность работы реле давления. Кроме того, закрепление пластинчатой пружины одним концом на неподвижном контакте, установка двух пружин на приводе, поджимающих подвижные втулки к опорам привода, усложняют реле, а также снижают надежность работы, увеличивают трудоемкость его изготовления.

Известен датчик давления воздуха в пневматической шине [3] содержащий подпружиненную разделительную диафрагму, неподвижные электрические контакты, упругими элементами соединенные со штоком и взаимодействующие с упорами.

Недостатком такого датчика давления являются ограниченные функциональные возможности из-за невозможности использования одного датчика давления для последовательного контроля двух предельных значений давления ввиду того, что неподвижные контакты, упоры и взаимодействующие с ними переключающие контакты, а также места соединения упругих элементов со штоком установлены в датчике так, что переключающие контакты перебрасываются от упоров к неподвижным контактам при повышении давления контролируемой среды, а от неподвижных контактов к упорам только при понижении давления контролируемой среды до определенной величины.

Таким образом, для обеспечения контроля указанным датчиком двух предельных значений давления необходимо применить два датчика давления, настроенных один на нижний, другой на верхний пределы давления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому реле давления является электрический выключатель, в частности вакуумный [4] содержащий корпус, мембранный чувствительный элемент, упор, держатель, выполненный в виде стержня с установленной на нем упругой скобой с опорами, щелчковый контактный элемент, включающий в себя неподвижные контакты, взаимодействующие с подвижными контактами, расположенными на упругих элементах, установленных в опорах упругой скобы держателя, причем расстояние между неподвижными контактами и опорами упругой скобы держателя меньше расстояния между неподвижными контактами и упором. Упор выполнен с возможностью взаимодействия с подвижными контактами.

Однако этот выключатель не обеспечивает последовательный контроль двух предельных значений давления, так как переброс подвижного контакта щелчкового контактного элемента от неподвижного контакта к упору может происходить только при увеличении вакуума, а переброс от упора к неподвижному контакту только при уменьшении вакуума, т.е. замыкание и размыкание электрических контактов происходит при различных направлениях воздействия давления из-за того, что в исходном положении подвижные контакты взаимодействуют с неподвижными, а расстояние между неподвижными контактами и опорами упругой скобы держателя меньше расстояния между неподвижным контактом и упором.

Кроме того, выполнение держателя в виде стрежня с установленной на нем упругой скобой с опорами усложняет конструкцию, а следовательно, снижает надежность.

Технический результат, который может быть достигнут при использовании изобретения, упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей реле давления.

Технический результат достигается за счет того, что в реле давления, содержащем корпус, расположенные в нем чувствительный элемент, держатель, упор и щелчковый контактный элемент, включающий в себя неподвижные контакты, расположенные на упругих элементах, установленных на держателе, причем упор выполнен с возможностью взаимодействия с подвижными контактами, держатель выполнен с прорезями, в которых размещены указанные упругие элементы подвижных контактов, а расстояние между неподвижными контактами и прорезями держателя больше расстояния между неподвижными контактами и упором.

Совокупность указанных признаков в предлагаемом реле проявляют иные свойства, заключающиеся в расширении функциональных возможностей благодаря тому, что обеспечивается последовательный контроль одним реле давления двух предельных значений давления из-за того, что расстояние между неподвижными контактами и прорезями держателя больше расстояния между неподвижными контактами и упором, выполненным с возможностью взаимодействия с подвижными контактами; в упрощении конструкции благодаря тому, что держатель выполнен с прорезями, в которых размещены упругие элементы подвижных контактов.

На фиг. 1 изображено реле давления в исходном положении, продольный разрез; на фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 изображено реле давления при замкнутых контактах на нижнем пределе давления, продольный разрез; на фиг. 4 реле давления в положении неустойчивого равновесия упругих элементов, продольный разрез; на фиг. 5 реле давления при разомкнутых контактах на верхнем пределе давления, продольный разрез; на фиг. 6 показана циклограмма переключения контактов.

Реле давления (фиг.1 и 2) содержит корпус 1, чувствительный элемент 2, неподвижные контакты 3, подвижные контакты 4, взаимодействующие с упором 5 и установленные на пластинчатой пружине 6, упругие плечи 7 которой размещены в прорезях 8 держателя 9. На чувствительный элемент 2 через держатель 9 воздействует пружина 10. Расстояние l₁ между неподвижными контактами 3 и прорезями 8 держателя 9 больше расстояния l₂ между неподвижными контактами 3 и упором 4.

Реле давления работает следующим образом.

При повышении давления контролируемой среды чувствительный элемент 2 при повышении сил от действия давления на его эффективную площадь усилия пружины 10 перемещает держатель 9 вниз и при превышении давлением значения нижнего предела подвижные электрические контакты 4 соприкасаются с неподвижными контактами 3 (фиг.3), замыкая электрическую цепь между ними.

При дальнейшем повышении давления держатель 9 и размещенные в его прорезях 8 упругие плечи 7 перемещаются вниз и по достижении давлением верхнего предела упругие плечи 7 проходят положение их неустойчивого равновесия (фиг. 4) и перебрасывают подвижные электрические контакты 4 от неподвижных контактов 3 к упору 5 (фиг.5), размыкая электрическую цепь между неподвижными контактами 3.

При понижении давления контролируемой среды пружина 10 перемещает держатель 9 вверх и, когда давление меньше верхнего предела, упругие плечи 7 в момент прохождения положения их неустойчивого равновесия перебрасывают подвижные контакты 4 от упора 5 к неподвижным контактам 3. Электрическая цепь между неподвижными контактами 3 замыкается.

При дальнейшем понижении давления контролируемой среды пружина 10 перемещает держатель 9 вверх и, когда давление достигнет значение нижнего предела, подвижные контакты 4 перемещаются к упору 5. Электрическая цепь между неподвижными контактами 3 размыкается.

Таким образом, переключение контакта при повышении и понижении давления может быть представлено в виде циклограммы (фиг.6), из которой следует, что если величина давления находится между верхним и нижним пределами давления, то электрические контакты замкнуты. При повышении давления более верхнего или понижении менее нижнего пределов давления происходит размыкание электрических контактов и размыкание электрической цепи, а при повышении более нижнего пределах и при понижении менее верхнего предела замыкание контактов.

Нижний предел давления данного реле определяется силой упругой деформации пружины 10, верхний предел силой пружины, ее жесткостью и расстоянием между прорезями 8 держателя 9 и линией Б, определяющей положение неустойчивого равновесия упругих плеч 7 (фиг.1).

Таким образом, выполнение реле давления с упором, имеющим возможность взаимодействия с подвижными электрическими контактами, установленными на упругих элементах щелчкового контактного элемента, держателем с прорезями, установка упругих элементов в указанных прорезях и выполнение расстояния между неподвижными контактами и прорезями держателя больше расстояния между неподвижными контактами и упором позволяют замыкать электрическую цепь между неподвижными контактами при превышении давлением нижнего предела и размыкать электрическую цепь по достижении давлением верхнего предела, а также замыкать электрическую цепь при понижении давления меньше верхнего предела и размыкать электрическую цепь по достижении давлением нижнего предела, что обеспечивает последовательный контроль двух предельных значений давления, а следовательно, расширяет функциональные возможности реле давления.

Формула изобретения

РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ, содержащее корпус, расположенные в нем чувствительный элемент, держатель, упор и щелчковый контактный элемент, включающий в себя неподвижные контакты и подвижные контакты, расположенные на упругих элементах, установленных на держателе, причем упор выполнен с возможностью взаимодействия с подвижными контактами, отличающееся тем, что держатель выполнен с прорезями, в которых размещены указанные упругие элементы подвижных контактов, а расстояние между неподвижными контактами и прорезями держателя больше, чем расстояние между неподвижными контактами и упором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6