Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_10541
.pdf
1, 4 и 7 или примерно нижняя часть бассейна под углом 90 градусов, как показано на рис. 3.
Индуктивности 24 на фиг. 3 и 7, емкости 25 на фиг. 4 и конденсаторы на фиг. 5 следует регулировать для
настройки или приблизительной настройки цепей. 95 Теперь, подробно описав и определив природу моего
изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что я заявляю, это:
1 Процесс рафинирования металлов, при котором предварительно расплавленная заготовка переносится в
электроиндукционную печь или ковш указанного типа, при этом индукционная катушка, окружающая печь 105,
пропускается переменным током порядка обычной частоты питания, а ампер-витки регулируются таким
образом, чтобы тепла, передаваемого ванне, было достаточно только для поддержания температуры 110
расплавленной заготовки, но, благодаря известному эффекту сжатия, шлак или продукты окисления
накапливаются по бокам ванны, откуда они периодически удаляются 115
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_349447.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=349447&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB349447A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
"Дата подачи заявки: 14 февраля 1930 г., № 5049/30, завершено: 14 ноября 1930 г.."
Завершено: 74 мая 1931 г.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области электрических коммутационных устройств, работающих под давлением, или
относящиеся к ним.
Я, сэр Джос Дью Рэнс, кавалер ордена Британской империи, подданный короля Великобритании,
проживающий по адресу: Грейт-Дувер-стрит, 16,5, юго-восточный район Лондона, настоящим заявляю, что
сущность данного изобретения заключается в следующем: данное изобретение относится к автоматическим
контроллерам общего типа, в которых используется элемент, чувствительно реагирующий на физические
изменения в материальном веществе, такие как изменение давления или температуры, и который
посредством такой реакции управляет подвижной частью, например, клапаном или электрическим
выключателем, движение которого, в свою очередь, прямо или косвенно влияет или указывает на ту
физическую характеристику указанного материального вещества, на изменения которой реагирует
контроллер.
Новый принцип работы, описанный ниже, для удобства изложения рассматривается как реализованный в
автоматическом контроллере, включающем элемент, например, трубку Бурдона или сильфон, который
перемещается или изменяет свою форму в соответствии с изменениями внутреннего давления, которому он
подвергается, и посредством такого перемещения определяет или указывает давление в котле, резервуаре
или другом сосуде, к которому подключен контроллер.
В выбранном для удобства описания варианте осуществления изобретения определение давления в таком
котле, резервуаре или другом резервуаре осуществляется косвенно; сильфон, трубка Бурдона или другой
чувствительный к давлению элемент замыкает и размыкает электрическую цепь и тем самым посредством
соответствующих электромагнитных средств, например, двигателя, соленоида или магнита, управляет
регулирующим или предохранительным клапаном. Такой клапан может, например, представлять собой
предохранительный клапан, который открывается магнитным путем с помощью указанных электромагнитных
средств для сброса избыточного давления в котле, причем степень давления, при котором открывается
клапан, определяется чувствительным к давлению элементом, т. е. трубкой Бурдона, сильфоном или
подобным устройством контроллера.
Во многих случаях желательно свободно допускать неограниченное постепенное изменение какой-либо
характеристики физического субположения, например, повышение или понижение температуры, увеличение
или уменьшение давления жидкости или скорости потока жидкости, до заранее определенной точки в этом
процессе, а затем автоматически контролировать, регулировать или наблюдать дальнейшие приращения
изменений с точностью и аккуратностью. Когда диапазон постепенного изменения очень велик, например, в
практике паровых котлов, где поддерживаются давления до 120 фунтов на квадратный дюйм, практически
невозможно создать элемент, который был бы чувствителен ко всему диапазону постепенного изменения и
который также реагировал бы с необходимой степенью точности на мельчайшие приращения изменений на
одном конце указанного диапазона.
Когда, как в приведенном выше примере, контроллер определяет срабатывание предохранительного клапана
с механическим приводом, крайне важно, чтобы контроллер 75 с высокой точностью реагировал на очень
незначительные изменения давления в верхней части диапазона давления, поскольку, если контроллер не
будет таким образом оперативным, может последовать чрезмерный продув котла с последующей потерей 80
тепловой эффективности.
Согласно изобретению, устройство описанного класса включает в себя прибор, чувствительно реагирующий
на мельчайшие постепенные изменения физических характеристик вещества, и средства для приложения
внешней нагрузки к указанному прибору с целью задержки его реакции на приращения изменений до
достижения заданной точки в диапазоне постепенных изменений. Изобретение позволяет получить желаемую
чувствительность прибора на самом верхнем пределе диапазона давления, причем изменение порядка 0,1 %/
давления является достаточным для получения желаемой реакции.
Устройство, реагирующее на давление, например, трубка Бурдона или сильфон, предназначенное для
быстрого и адекватного реагирования на небольшие изменения давления, например, на приращения
давления порядка одного фунта на квадратный дюйм, может быть нагружено извне грузом или другими
подходящими средствами до тех пор, пока оно не перестанет реагировать на обычный диапазон изменений
давления, для которого оно предназначено. Однако, когда внутреннее давление в такой трубке Бурдона или
сильфоне увеличивается до уровня, достаточного для уравновешивания внешней нагрузки, создаваемой
грузом или другими подходящими средствами, трубка или сильфон немедленно возвращается к своей
первоначальной степени чувствительности к любым дальнейшим приращениям давления. Такая трубка или
сильфон низкого давления, будучи нагруженной и подвергнутой высокому внутреннему давлению, сохраняет
свою первоначальную эластичность и, по-видимому, не испытывает напряжения, превышающего ее предел
упругости.
Поскольку использование веса для нагружения элемента, реагирующего на давление, не всегда удобно,
иногда его можно заменить пружиной. Однако при такой замене следует тщательно выбирать пружину, чтобы
при начале реакции трубки или сифона на увеличение давления она не создавала существенно
возрастающей нагрузки на трубку или сильфон: другими словами, пружина должна иметь достаточное
количество витков и такую длину, диаметр и толщину проволоки, чтобы ее отдельные витки не
деформировались существенно из-за удлинения пружины в целом, соответствующего незначительному
перемещению трубки или сифона. Предполагая максимальное относительное перемещение концов пружины,
сравнительно легко спроектировать пружину с желаемыми характеристиками.
Настоящее изобретение особенно применимо для подачи энергии на соленоид, управляющий
вспомогательным клапаном устройства, описанного в моей предыдущей спецификации.
№ 320,974, но, конечно, может применяться и для других целей и видов оборудования.
Устройство, работающее под давлением и воплощающее мое изобретение, может включать в себя
подходящую опору, установленную внутри основания для подходящего гнезда или корпуса, в котором
заключен рабочий механизм устройства.
Данная опора снабжена ниппелем, предназначенным для соединения с трубой подачи под давлением, и
имеет внутренний канал, сообщающийся с внутренней частью трубки Бурдона посередине между ее концами,
которая установлена в верхней части указанной опоры. Трубка Бурдона имеет двухстороннюю конструкцию,
включающую изогнутые ответвления, идущие в противоположных направлениях. Кронштейны прикреплены к
свободным концам ответвлений трубки Бурдона и являются их продолжением. Эти кронштейны снабжены
направленными в противоположные стороны рычагами, один из которых имеет отверстие, в которое входит
загнутый конец витой пружины. Противоположный конец пружины прикреплен к резьбовому стержню,
свободно проходящему через гладкое отверстие в выступе, установленном на остальных шести рычагах.
Регулировочная гайка имеет резьбовое соединение с указанным стержнем для продольной регулировки
последнего относительно отверстия упомянутого выступа, тем самым изменяя натяжение пружины. При
желании может быть предусмотрена контргайка для удержания стержня 70 в отрегулированном положении.
Опорный или базовый элемент снабжен выступающим вверх кронштейном с Т-образным верхним концом,
противоположные концы которого снабжены направленными вперед выступами, имеющими резьбовые
отверстия для установки регулировочных стопорных винтов, которые предназначены для соединения с
кронштейнами на свободных концах трубки Бурдона. Шарнирный штифт закреплен на 80 верхнем конце
кронштейна и образует поворотную опору для пары удлиненных рычагов. Для удобства описания эти рычаги
далее именуются соответственно «контактным» 85 рычагом и «приводным» рычагом. Контактный рычаг
предпочтительно снабжен неподвижным направляющим рычагом, снабженным дугообразным пазом, через
который проходит неподвижный направляющий штифт, выступающий вперед из 90 ушка, закрепленного на
кронштейне. Поскольку дугообразный паз закрыт на противоположных концах, штифт Представляет собой
ограничитель, а также направляющую для контактного рычага. Контактный рычаг снабжен выступом 95,
предназначенным для зацепления с концом стопорного винта, имеющего резьбовое соединение с выступом,
установленным на рычаге, выступающем из кронштейна. Этот ограничитель может, при желании, быть
снабжен стопорным винтом для удержания его в отрегулированном положении. Контактный рычаг снабжен
вторым выступом, к которому прикреплен один конец второй витой пружины. Противоположный конец этой
пружины закреплен на стержне, выступающем из кронштейна O o 5, и пружина натянута таким образом, что
она стремится повернуть контактный рычаг против часовой стрелки в зацепление с указанным стопорным
винтом. Рычаг привода соединен со свободными концами 1 O трубки Бурдона посредством звеньев, которые
шарнирно соединены с рычагом привода по обе стороны от его точки опоры, так что сила, создаваемая
обеими ветвями трубки Бурдона при движении в ответ на изменения давления, эффективна для поворота
рычага привода в одном направлении. Рычаг привода включает верхнюю часть, установленную на Указанный
шарнирный штифт и нижняя часть, которая электрически изолирована от верхней части (120).
Одним из удобных способов изоляции нижней части от верхней части рычага является зажим
противоположных концов верхней и нижней частей между 125 изоляционными пластинами, при этом
противоположные концы верхней и нижней частей рычага расположены на некотором расстоянии друг от
друга, чтобы исключить электрический контакт. Нижняя часть рычага привода снабжена штифтом, к которому
прикреплен один конец гибкого проводника.
Противоположный конец этого проводника закреплен на выступе, установленном на изоляционном
кронштейне, удобно закрепленном на ухе, на которое указывает направляющий штифт.
Нижний конец рычага привода предпочтительно раздвоен, образуя параллельные выступы, поддерживающие
противоположные контактные элементы. Хотя такое расположение предпочтительно для простоты
конструкции, предполагается, что при желании его можно заменить одним контактным элементом с
противоположными контактными поверхностями. Нижний конец контактного рычага примерно 4 несет
изолирующий блок, закрепленный на рычаге с помощью винтов, и этот блок снабжен удлиненным
углублением на своей передней поверхности для размещения нижнего конца рычага привода. Передняя
поверхность блока также снабжена удлиненными неглубокими пазами для размещения контактных опорных
планок, каждая из которых поддерживает контактный элемент — один замыкающий цепь, а другой
размыкающий цепь — на своем внутреннем конце и снабжена клеммой на своем внешнем конце. Эти планки
снабжены удлиненными пазами для размещения регулировочных и удерживающих винтов, ослабляя которые,
планки могут регулироваться продольно по направлению к центру блока и от него.
Применительно к устройству, описанному в моей предыдущей спецификации.
3 Штуцер контроллера соединен с котлом посредством трубы, так что полное давление пара может
воздействовать на трубку Бурдона, которая, как описано выше, является элементом контроллера.
Предусмотрены выключатель и соответствующие соединения, позволяющие напрямую подключать силовые
кабели, подающие электрический ток надлежащей интенсивности для приведения в действие соленоида,
чтобы обеспечить сброс пара. Такая конструкция позволяет при необходимости осуществлять ручное
управление предохранительным клапаном, но обычно выключатель находится в другом положении, где он
соединяет указанную сеть с двумя проводами, один из которых соединяет отрицательный вывод сети с
проводом, который, когда выключатель находится в положении...
В первом описанном положении положительный вывод соленоида соединен с другим выводом, который
предназначен для автоматического подключения к другому выводу соленоида при работе контроллера.
Контроллер предпочтительно должен быть приспособлен для управления реле или другим устройством для
соединения указанного провода с соленоидом, как указано. Такое реле иногда бывает полезно.
В связи с контроллером описанного здесь типа, поскольку он позволяет использовать относительно
небольшую батарею (крановый контакт O управления), одновременно позволяя использовать большой ток
для выполнения фактической работы соленоида. Это реле также поддерживает ток через соленоид в течение
периода, когда 70 рычаг привода качается, как будет описано ниже, чтобы перевести один из указанных
контактных элементов из положения замыкания цепи, где он входит в контакт замыкания цепи, в положение
размыкания цепи, где другой контактный элемент входит в контакт размыкания цепи. Клемма,
соответствующая контакту замыкания цепи, электрически соединена 80 с одним выводом обмотки замыкания
цепи соленоида реле, другой вывод этой обмотки соединен с положительным выводом батареи или другого
подходящего источника электрической энергии 85. Другой вывод батареи соединен с описанным выше
выступом. Клемма, соответствующая контакту размыкания цепи, соединена с одним выводом обмотки
размыкания цепи 9t второго реле. Положительный полюс сети соединен через выключатель с контактным
устройством, которое может быть соединено со вторым контактом посредством подвижного перемычки 95,
закрепленной на сердечнике первого реле-соленоида. Обычно этот сердечник поднимается пружиной, тем
самым выводя перемычку из контакта с указанными контактными элементами, так что цепь размыкается в
этой точке. Указанный второй контактный элемент соединен с одним полюсом удерживающей обмотки
первого реле-соленоида, другой полюс которой соединен с третьим контактным элементом, который обычно
соединен с четвертым контактным элементом посредством подвижной перемычки, соединенной с
сердечником второго реле-соленоида, сердечник которого обычно удерживается в поднятом положении
пружиной. Четвертый контактный элемент соединен с соленоидом, который управляет клапаном давления.
Указанный штырь соединен с одним полюсом батареи, другой полюс которой соединен с пятым контактом,
который может быть соединен с шестым контактом посредством перемычки, также закрепленной на Шестой
контакт первого реле соединен с другим выводом размыкателя цепи 120 обмотки второго реле.
Принцип работы устройства, описанный выше, в основном следующий, при условии, что до приложения
значительного давления к трубке Бурдона 125 детали находятся в положениях, в которых нижняя часть
контактного рычага соединяется с размыкающим контактом цепи, при этом первый, второй, пятый и шестой
контакты не соединены, а третий и четвертый контакты соединены.
Предполагается также, что трубка Бурдона выбрана таким образом, чтобы она чутко реагировала на
незначительные изменения давления, например, давления порядка одного фунта, и что, за исключением
наличия пружины нагрузки, свободные концы трубки будут перемещаться на значительное расстояние наружу
при увеличении давления на один фунт или более. Кроме того, предполагается, что безопасный диапазон
перемещения трубки в таких условиях будет относительно небольшим, например, порядка шестидесяти
фунтов.
Иными словами, выбранная трубка относится к чувствительному типу, который обычно не выдерживает
высокого давления, но в диапазоне низкого давления быстро реагирует на небольшие изменения давления.
Трубка нагружается извне с помощью пружины, которая натягивается с помощью регулировочной гайки,
указанной выше, так что трубка остается совершенно невосприимчивой к возрастающему давлению,
значительно превышающему ее нормальный безопасный диапазон движения. Основной принцип, лежащий в
основе этой особенности устройства, будет более подробно объяснен далее.
Когда пружина нагрузки правильно отрегулирована, её натяжение стремится сместить свободные концы
трубки внутрь, но этому противодействуют регулируемые упорные элементы, которые при желании могут
быть установлены таким образом, чтобы концы трубки сохраняли своё нормальное (ненагруженное)
положение даже после значительной нагрузки с помощью пружины нагрузки. Когда давление в трубке
повышается до такой степени, что оно преодолевает внешнюю нагрузку, создаваемую пружиной нагрузки,
трубка начинает реагировать обычным образом при дальнейшем увеличении давления, так что её свободные
концы смещаются наружу, отдаляясь друг от друга. Когда концы трубки находятся в нормальном положении,
описанные звенья удерживают рычаг привода практически в положении, в котором левый из
противоположных контактных элементов, зацепляясь с контактным элементом размыкания цепи, удерживает
рычаг контакта в крайнем левом положении (ограниченном упорным штифтом в описанном дугообразном
пазу) против натяжения второй упомянутой витой пружины. В этом положении отрицательная клемма батареи
подключена через упомянутый выступ, нижнюю часть рычага привода, его левый контакт и контактный
элемент размыкания цепи. К обмотке размыкания цепи первого соленоида реле. Когда давление проходит
критическую точку, где оно преодолевает нагрузку пружины, концы трубки Бурдона смещаются наружу, как
описано выше, и, таким образом, стремятся повернуть рычаг привода против часовой стрелки. Поскольку
вторая витая пружина постоянно стремится повернуть контактный рычаг в том же направлении, контактный
рычаг следует за движением рычага привода 70 и, таким образом, удерживает размыкающий контактный
элемент в зацеплении с левым контактом на нижнем среднем контакте.
Рычаг привода поворачивается до тех пор, пока контактный рычаг не будет повернут достаточно далеко,
чтобы зацепить выступ 75 на нем с соответствующим стопорным винтом. В таком положении очень
небольшое дальнейшее увеличение давления достаточно, чтобы повернуть рычаг привода относительно
контактного рычага и, таким образом, вывести указанный левый контакт из зацепления с размыкающим
контактом цепи, а сразу после этого — привести правый контакт на нижнем конце элемента привода 85 в
зацепление с замыкающим контактом цепи. Благодаря расположению двух относительно подвижных рычагов
и регулировке последнего упомянутого стопорного винта можно с большой точностью установить давление,
при котором электрические цепи должны замыкаться и размыкаться. Когда рычаг привода находится в левом
положении, цепь через батарею размыкается между пятым и шестым контактами, так что в системе нет тока.
Когда, как описано выше, рычаг привода поворачивается вправо, и правый контакт на нижней части рычага
привода соединяется с замыкающим контактом цепи, цепь замыкается через указанную обмотку замыкания
цепи и батарею. Включение этой обмотки приводит к замыканию сердечника первого соленоида реле, так что
один из его мостиковых элементов соединяет пятый и шестой контакты. В этом положении цепь замыкается
от положительного полюса сети через переключатель с ручным управлением, первый и второй контакты,
удерживающую обмотку первого соленоида реле, третий и четвертый контакты, соленоид клапана давления,
обратно через переключатель с ручным управлением к отрицательному полюсу сети. Включение
удерживающей обмотки первого соленоида реле основным током удерживает мостиковый элемент,
соединяющий первый и второй контакты, в замкнутом положении и поддерживает ток через соленоид клапана
давления. Когда давление в котле или генераторе начинает падать, трубка Бурдона начинает возвращаться в
нормальное положение, и правый контакт на нижней части рычага привода немедленно отключается от цепи,
разрывая тем самым цепь батареи через замыкающие обмотки первого соленоида. Поскольку цепь остается
замкнутой, 130 349,447 -4 может быть соединен посредством проводов с релейным устройством, таким как
уже описанное, или с любым другим электрическим устройством, которым необходимо управлять
посредством перемещения рычага управления 70. Рычаг управления также соединен с указанным
электрическим устройством.
Принцип работы этого устройства в значительной степени аналогичен описанному ранее, при этом следует
понимать, что сильфон 75 имеет обычно чувствительный характер, быстро реагируя на незначительные
изменения внутреннего давления и приспособлен для реагирования на давление, изменяющееся в
относительно небольшом диапазоне. Благодаря наличию рычага управления 80 и груза этот сильфон
нагружен снаружи таким образом, что он не реагирует на увеличение давления до тех пор, пока давление не
поднимется до уровня, достаточного для уравновешивания упомянутого груза 85, после чего сильфон
начинает эффективно реагировать на дальнейшие незначительные приращения давления с практически той
же степенью чувствительности, с которой он обычно реагировал бы на давление 90, что значительно меньше,
если бы он был без нагрузки. В модификации описанной выше конструкции сильфона груз заменяется
спиральной пружиной, один конец которой соединен с рычагом, а другой конец 95 закреплен на резьбовом
стержне, проходящем через отверстие в кронштейне. Гайка входит в зацепление с резьбой стержня и, таким
образом, позволяет регулировать последний в продольном направлении для изменения натяжения 100.
весна.
Когда пружина используется в связи с сильфоном, а также при применении для нагружения трубки Бурдона,
как описано ранее, пружина должна быть сконструирована таким образом, чтобы создаваемая ею нагрузка
оставалась практически постоянной во всем диапазоне движения рычага управления. С этой целью пружина
предпочтительно состоит из относительно большого количества открытых витков такого диаметра и толщины
проволоки, что небольшое удлинение пружины, соответствующее движению рычага привода, деформирует
отдельные витки пружины до степени, практически незаметной.
Основной принцип изобретения может быть применен к индикатору или манометру типа Бурдона. В одном из
вариантов такого применения подходящий кронштейн 120 поддерживает внешний корпус и раму, которая
обеспечивает подшипники для шпинделя, снабженного обычной волосковой пружиной и несущего обычную
указательную стрелку, которая взаимодействует с соответствующими делениями шкалы 125 на циферблате
манометра. Шпиндель также снабжен обычной шестерней, которая входит в зацепление с зубчатым
сегментом, шарнирно закрепленным на раме и соединенным звеном 130. При соединении первого и второго
контактов предохранительный или предохранительный клапан остается открытым и продолжает оставаться
таковым до тех пор, пока левый контакт на рычаге привода не замкнет контакт размыкания цепи, после чего
пятый и шестой контакты остаются соединенными, так что образуется цепь через батарею, нижнюю часть
рычага привода, размыкающую обмотку второго соленоида и шестой и пятый контакты соответственно
обратно к батарее. Таким образом, размыкающая обмотка получает питание и притягивает сердечник второго
соленоида, тем самым размыкая цепь через удерживающую обмотку и первый соленоид, после чего В
последнем сердечнике он немедленно поднимается с помощью соответствующей пружины, одновременно
перемещая перемычки, удерживаемые этим сердечником, чтобы разъединить первый, второй, пятый и
шестой контакты, тем самым разрывая цепь и позволяя пружине во втором реле-соленоиде вернуть
соответствующую перемычку в нормальное положение, тем самым разъединяя третий и четвертый контакты.
Таким образом, все детали возвращаются в свои нормальные положения, готовые к последующему
срабатыванию. Благодаря использованию релейного устройства можно добиться надлежащей работы
предохранительного клапана без опасности возникновения дребезжания, которое может возникнуть, если
цепь через реле-соленоид предохранительного клапана управляется непосредственно путем замыкания цепи
рычагом привода непосредственно через это реле и батарею.
При желании изобретение может быть применено к сильфону, который представляет собой хорошо
известный тип чувствительного к давлению инструмента, состоящего из тонкостенного металлического
корпуса, напоминающего гармошку, который расширяется в продольном направлении при воздействии
внутреннего давления.
Я могу установить такой сильфон на кронштейн и соединить его внутреннюю часть с источником давления
жидкости, например, с парогенератором, с помощью подходящей трубы.
Указанный кронштейн снабжен выступающим вверх рычагом, имеющим на нижней стороне выступающую
часть с выемкой для крепления выступа с острым краем на одном конце рычага управления, который снабжен
регулируемым контактным винтом, входящим в зацепление с верхним концом сильфона, так что движение
сильфона в ответ на изменения внутреннего давления передается на рычаг управления, поворачивая
последний вокруг острого края как центра.
Для загрузки силпона я предусмотрел регулируемый груз, скользящий вдоль рычага управления, внешний
конец которого снабжен контактными элементами, направленными в противоположные стороны и
предназначенными для зацепления с расположенными на некотором расстоянии контактами, которые 849,447
соединяются со свободным концом трубки Бурдона. В соответствии с настоящим изобретением к свободному
концу трубки Бурдона прикреплен кронштейн, а спиральная пружина закреплена одним концом к этому
кронштейну, а другим — к неподвижному штифту, выступающему из задней стенки корпуса. Эта пружина
стремится переместить трубку Бурдона внутрь за пределы ее нормального положения, и для ограничения
такого перемещения предусмотрен упор, который может удобно зацепляться с одним концом сегмента
шестерни или рычага, хотя этот упор может быть сконструирован для зацепления с другими движущимися
частями, например, он может зацепляться со свободным концом самой трубки. Предпочтительно этот упор в
некоторой степени регулируется, и эта регулировка может быть обеспечена путем выполнения упора в виде
эксцентрикового штифта, который может поворачиваться в разные положения в своем гнезде. При таком
расположении можно использовать трубку Бурдона, достаточно чувствительную, чтобы показывать
изменения давления. Вес устройства составляет порядка одного фунта, но его можно использовать для
индикации давления в широком диапазоне, например, в пределах от 340 до 400 фунтов. Пружина
подбирается таким образом, чтобы трубка Бурдона не могла перемещаться при повышении давления до тех
пор, пока не будет достигнуто давление, скажем, в 340 фунтов.
После этого трубка чувствительно реагирует на дальнейшие приращения давления порядка одного фунта, так
что стрелка перемещается по значительной части циферблата, показывая изменения давления в диапазоне
от 340 до 400 фунтов.
В модифицированной версии описанного выше манометра трубка Бурдона заменена сильфоном, а опорное
основание содержит внешний корпус и сильфон.
Из основания выступает кронштейн, поддерживающий рычаг, соединенный штифтом с верхним концом
сильфона.
Внешний конец рычага соединен звеном с обычным сегментным рычагом, в который входит шестерня на
стержне или шпинделе, снабженном обычным волосковым наконечником и индикаторной стрелкой или
указателем. В этом случае сильфон нагружается с помощью пружины, и движение сильфона в ответ на эту
пружину ограничивается регулируемым упором.
Принцип работы, лежащий в основе описанного здесь изобретения, можно проиллюстрировать, представив
себе невесомый и не имеющий фрикционных элементов поршень, работающий в цилиндре и
поддерживающий невесомую чашу.
Предположим, что поршень имеет единичную площадь поверхности, и что в чашу помещен груз весом N
единиц. В этом случае поршень будет оставаться в своем нижнем положении до тех пор, пока на его нижнюю
поверхность не будет приложено давление в n единиц.
До достижения такого давления положение поршня остается неизменным. Если же такое давление будет
достигнуто, поршень начнет свободно подниматься в цилиндре и будет продолжать подниматься бесконечно,
если его не остановить внешними средствами. Если непосредственно перед тем, как давление под поршнем
достигнет n единиц интенсивности, в чашу поместить небольшой дополнительный груз, поршень не
поднимется, когда будет достигнуто давление n единиц интенсивности. Однако, когда давление увеличится
более чем на N 75 единиц до величины, эквивалентной этому небольшому дополнительному грузу,
независимо от его размера, поршень начнет подниматься.
Этот принцип работы был использован в описанном здесь контроллере и индикаторном механизме, в котором
пружина или противовес соответствуют весу в указанной чаше. Такая пружина или груз, таким образом,
определяют точку давления, при которой чувствительная трубка Бурдона, SR-FON или аналогичное
устройство начинает действовать. Когда пружина или груз преодолены, малейшие дальнейшие приращения
давления вызывают реакцию чувствительного к давлению устройства практически так же, как и меньшие
приращения, если бы чувствительное устройство не было нагружено.
Хотя изобретение было описано в виде контроллера для замыкания и размыкания электрических цепей, а
также в виде индикаторного устройства, комбинация контроллера и индикаторного устройства
рассматривается в одном и том же устройстве, и такое комбинированное устройство может включать
сегментную шестерню, закрепленную на рычаге привода, соответствующем рычагу привода устройства,
описанного впервые.
Эта сегментная шестерня входит в зацепление с шестерней i 05, соответствующей обычной шестерне
измерительного прибора, которая установлена на стержне или шпинделе, несущем индикаторную стрелку.
Рычаг привода снабжен электрическими контактами, соответствующими контактам устройства, описанного
ранее, а стрелка взаимодействует с градуированной шкалой, как это обычно бывает в манометре или
индикаторе. Благодаря такой конструкции один и тот же прибор не только показывает изменения давления, но
и в нужный момент приводит в действие устройство контроля давления, например, предохранительный
клапан.
Хотя трубка Бурдона и сильфон были описаны как наглядные примеры подходящих чувствительных к
давлению элементов, полезных для реализации изобретения, другие чувствительные к давлению устройства
могут оказаться полезными в том же контексте, и такие устройства при нагрузке, описанной выше, в
значительной степени аналогичны трубке Бурдона или сильфону.
Хотя устройство описано для управления предохранительным клапаном, очевидно, что оно может
использоваться и для других целей, например, для управления работой двигателя или мотора,
предохранительного клапана давления воды или, по сути, любого устройства, которое необходимо
автоматически контролировать в соответствии с колебаниями давления в жидкой среде.
Датировано 14 февраля 1930 года.
HASELTINE, LAKE & Co, 28, Southampton Buildings, Лондон, Англия, и 19-25, West 44th Street, Нью-Йорк, США,
агенты заявителя.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области электрических коммутационных устройств, работающих под давлением, или
относящиеся к ним.
Я, сэр Джо I-u D Iw ct Arc, G B E, проживающий по адресу: 165, Грейт-Дувер-стрит, Юго-Восток, 10 графство
Лондон, подданный короля Великобритании, настоящим заявляю о характере данного изобретения и о том,
каким образом оно должно быть осуществлено, что должно быть подробно описано и установлено в
следующем заявлении:
Данное изобретение относится к электрическим коммутационным устройствам, работающим под давлением,
типа, включающего трубку Бурдона, которая перемещается или изменяет свою форму в соответствии с
изменениями внутреннего давления, которому она подвергается, и посредством такого перемещения
регулирует давление в котле, резервуаре или другом сосуде, к которому она подключена.
Во многих случаях желательно свободно допускать неограниченное постепенное увеличение давления
жидкости до заранее определенного значения p6, а затем автоматически регулировать это давление. Когда
диапазон постепенного изменения очень велик, например, в практике паровых котлов, где поддерживается
давление до 1200 фунтов на квадратный дюйм, невозможно создать трубку Бурдона, которая бы чутко
реагировала на весь диапазон постепенного изменения и с необходимой точностью реагировала на
мельчайшие изменения на одном конце указанного диапазона. Когда устройство предназначено для
управления предохранительным клапаном, крайне важно, чтобы оно с большой точностью реагировало на
очень незначительные изменения давления в верхней части диапазона давления, поскольку, если устройство
не будет таким чувствительным, может произойти чрезмерный продув котла с последующей потерей
теплового КПД.
Целью изобретения является создание электрического переключающего устройства, работающего на основе
трубки Бурдона, которое не будет реагировать на изменения давления до тех пор, пока не будет превышено
заданное давление, выше которого трубка будет чувствительно реагировать и управлять давлением с
помощью электрического привода.
Согласно настоящему изобретению, электрическое коммутационное устройство, работающее от давления,
включает в себя чувствительную трубку Бурдона, которая обычно удерживается нагрузкой 60 у упора или
упоров в практически недеформированном состоянии до тех пор, пока не будет превышено заданное высокое
давление, после чего трубка отходит от упора или упоров и приводит в действие элементы электрической
цепи 65, замыкающие и размыкающие цепи, которые управляют электромагнитными средствами для
регулирования указанного давления. Электромагнитные средства могут включать в себя двигатель, соленоид
или магнит, управляющие регулирующим 70 или предохранительным клапаном, таким как
предохранительный клапан для сброса избыточного давления в котле; Степень давления, при котором
открывается клапан, определяется трубкой Бурдона 75. Трубка Бурдона предпочтительно имеет
двухсторонний тип, а нагрузка может включать пружину, стремящуюся сблизить концы трубки, при этом
каждый конец упирается в упор, пока давление 80 низкое. Желаемая чувствительность устройства может
быть достигнута на крайнем верхнем пределе диапазона давления; изменения порядка 0,1% давления
достаточно для получения желаемого отклика. Трубка Бурдона, предназначенная для быстрого и точного
реагирования на небольшие изменения давления, например, на приращения давления порядка одного фунта
на квадратный дюйм, может быть нагружена извне до тех пор, пока она не перестанет реагировать на
обычный диапазон изменений давления, для которого она предназначена. Но когда внутреннее давление в
такой трубке Бурдона увеличивается до точки, достаточной для уравновешивания внешнего давления, трубка
немедленно возвращается к своей первоначальной степени чувствительности к любым дальнейшим
приращениям давления. Такая трубка низкого давления, будучи таким образом нагруженной и подвергнутой
высокому внутреннему давлению, /фрезерновая нить сохраняет свою первоначальную эластичность и,
по-видимому, не подвергается напряжениям, превышающим предел упругости.
Нагрузка предпочтительно включает пружину 105, которая должна быть сконструирована таким образом,
чтобы при начале движения трубки под действием приращений давления пружина не оказывала
существенного сопротивления возрастающей нагрузке на трубку: другими словами, пружина должна иметь
достаточное количество витков и такую длину, диаметр и толщину проволоки, чтобы ее отдельные витки не
деформировались существенно из-за удлинения пружины в целом, соответствующего незначительному
перемещению трубки.
Если предположить максимальное относительное перемещение концов пружины, то спроектировать пружину
с желаемыми характеристиками сравнительно несложно.
На прилагаемых чертежах в качестве примера и на самих чертежах показаны некоторые предпочтительные
варианты осуществления изобретения: Рисунок 1 — фронтальный вид, частично в разрезе, устройства
управления, воплощающего настоящее изобретение, которое реагирует на изменения давления жидкости и,
таким образом, замыкает и размыкает электрические цепи; Рисунок 2 — боковой вид, частично в разрезе,
устройства, показанного на Рисунке 1; Рисунок 3 — разрез, в основном по линии 3-3 на Рисунке 1; Рисунок 4
— фрагментарный вид, показывающий некоторые части, которые показаны на Рисунке 1, но расположены
иначе; Рисунок 5 — вид, аналогичный Рисунку 4, но показывающий части в еще одном положении;
Рисунок 6 представляет собой схематическое изображение устройства, показанного на рисунке 1,
применяемого для управления предохранительным клапаном, включая электрические соединения и
удерживающее реле O; рисунок 7 представляет собой фрагментарный вид спереди, демонстрирующий
изобретение, воплощенное в комбинированном индикаторе и контроллере цепи; и рисунок 8 представляет
собой фрагментарный вид в большем масштабе, показывающий некоторые особенности устройства,
изображенного на рисунке 1.
Обращаясь к чертежам, и в частности к рисункам 1–6, цифра 1 или 50 обозначает опорный кронштейн,
который может быть установлен внутри или образовывать основание для подходящего гнезда или корпуса, в
котором заключен рабочий механизм устройства; такой корпус отсутствует на рисунках 5. Этот кронштейн или
опорное основание 1 снабжено ниппелем 2, предназначенным для соединения с трубой подачи под
давлением, и снабжено внутренним каналом 3, сообщающимся посредством отверстия 460 с внутренней
частью трубки Бурдона, которая установлена в верхней части основания 1.
Изображенная здесь трубка Бурдона предпочтительно имеет двухсекционную конструкцию, включающую в
себя изогнутые ветви 5 и 6, расположенные в противоположных направлениях. Кронштейны 7 и 8
прикреплены к свободным концам ветвей 5 и 6 трубки Бурдона и являются их продолжением. Эти кронштейны
снабжены направленными в противоположные стороны рычагами 70, 9 и 10. Рычаг 9 снабжен отверстием 11,
в которое входит загнутый конец витой пружины 12. Противоположный конец пружины 12 прикреплен к
резьбовому стержню 14, свободно проходящему 75 через гладкое отверстие в выступе 13, установленном на
кронштейне 10. Регулировочная гайка 15 имеет резьбовое соединение со стержнем 14 для продольной
регулировки последнего в отверстии в выступе 13, тем самым изменяя натяжение пружины. При желании
может быть предусмотрена контргайка 16 для удержания стержня в отрегулированном положении.
Основание 1 снабжено выступающим вверх кронштейном 17, имеющим Т-образный верхний конец 18.
Противоположные концы этой Т-образной верхней части кронштейна 17 снабжены направленными вперед
выступами 19 и 19l соответственно, имеющими резьбовые открытые отверстия для установки регулируемых
стопорных винтов 210 и 220, которые предназначены для соединения с кронштейнами 7 и 8 на свободных
концах трубки Бурдона.
Шарнирный штифт 201 закреплен на верхнем конце кронштейна 17 и образует шарнирную опору для пары
рычагов 20 и 21 соответственно. Для удобства описания эти рычаги далее будут обозначаться соответственно
как «контактный» 10-й рычаг и «приводной» рычаг.
Рычаг контакта 20 предпочтительно снабжен сегментным направляющим рычагом 221, имеющим
дугообразный паз 23, в который входит неподвижный направляющий штифт 24, выступающий вперед из ушка
25, закрепленного на кронштейне 17. Поскольку паз 23 закрыт с противоположных концов, штифт 24 служит
как ограничителем, так и направляющей для рычага 20. Рычаг контакта 20 снабжен выступом 26,
предназначенным для зацепления с концом стопорного винта 27, имеющего резьбовое соединение с
выступом 28, установленным на рычаге 29, выступающем из кронштейна 17. Винт 27 может, при желании,
быть снабжен контргайкой 30 для удержания его в отрегулированном положении.
Соседние файлы в папке патенты