Мембраны и мембранные коробки

Применяются в качестве чувствительных элементов. Мембраны или диафрагмы, тонкие круглые пластинки способны деформироваться под действием давления газа, жидкости, а также сосредоточенной силы. Мембраны бывают металлические и неметаллические.

Металлические мембраны делают из нержавеющей стали, сталей У10 и У10А, фосфористой и берилловой бронзы нейзильбера, элинвара.

Неметаллические (эластичные) мембраны чаще всего делаются из резины, кожи и пластмасс, обычно армированные различными тканями.

Мембраны представляют собой тонкие диски с плоской или гофрированной поверхностью. Плоские мембраны имеют нелинейную характеристику, малую чувствительность и незначительные деформации, соизмеримые с их толщиной.

Металлические гофрированные мембраны по сравнению с плоскими имеют род преимуществ. Они имеют большие максимальные деформации, позволяют получать различные характеристики за счет изменения размеров и форм гофра, их свойства упругости стабильны и малочувствительны к переносам. Различают мембраны круговым, синусоидальным, трапециидальным, пильчатым и дуговым гофром.

Уравнение характеристики круглой плоской мембраны имеет вид:

тогда:

Максимальное напряжение, возникающее у заделки:

откуда: допустимый прогиб:

допустимое давление:

Мембранные коробки

Одиночные мембранные коробки применяют весьма редко из-за сравнительно малых перемещений и сложности крепления в приборе. Для получения большего прогиба и упрощения конструкций крепление мембран их попарно соединяют в мембранные коробки.

Манометрическая коробка имеет штуцер, и через него внутренняя полость коробки сообщается с той средой, избыточное давление , которой надо измерить.

Манометрические коробки применяют в манометрах, вариометрах, указателях скорости и т.п.

Анероидная коробка имеет герметически закрытую внутреннюю полость, из которой выкачан воздух до давления . Анероидная коробка служит для определения

абсолютного давления и применяется в барометрах, высотомерах (альтиметрах) и т.д.

При необходимости получения большого прогиба, мембранные коробки собирают в блоки, состоящие из нескольких коробок.

Эластичные мембраны

Значительное увеличение перемещения может быть достигнуто за счет использования неметаллических эластичных мембран. Эластичные мембраны часто применяют в качестве разделительных сред. Эластичная мембрана характеризуется большими деформациями изгиба при малой жесткости, поэтому ее применяют совместно с цилиндрической пружиной. Профиль гофра у эластичных мембран обычно имеет форму дуги окружности. Основным параметром эластичной мембраны является ее эффективность.

Приближенная формула:

Усилие, развиваемое мембраной:

Для мембран с большим ходом:

Сильфоны

Сильфоны, или гофрированные трубки, представляют собой тонкостенные трубки с гофрированной боковой поверхностью. Несмотря на относительную сложность изготовления, сильфоны получили широкое применение благодаря линейности характеристики при значительных деформациях и большой эффективной площади.

Они применяются в качестве упругих элементов, разделителей сред, бессальниковых уплотнителей, упругих муфт для соединения трубопроводов и т.п.

Сильфоны используют для давлений от сотых долей до десятков МПа. В зависимости от рабочей нагрузки применяют сильфоны однослойные до , многослойные для