17.4 Мембраны, сильфоны и трубчатые пружины

Мембраной называют тонкую упругую, чаще всего круглую, плоскую или гофрированную пластину, закрепленную по краям. Она бывает металлической или неметаллической (рис. 17.5). Мембраны применяют в качестве упругих элементов в муфтах, чувствительных элементов систем для измерения давления, в микрофонах, телефонах, тормозных устройствах.

Под действием газа, жидкости или сосредоточенной силы (рис. 17.5, а) мембрана прогибается, и в ней возникают деформации

.

Рис. 17.5

Две гофрированные мембраны, сваренные или спаянные по буртику, образуют мембранную коробку (рис. 17.5, г), которая позволяет увеличить чувствительность упругого элемента. По использованию мембранные коробки делят на манометрические, анероидные и наполненные. Внутренняя полость манометрических коробок соединена со средой, давление в которой (избыточное или вакуум) необходимо измерить. В анероидных коробках из внутренней полости откачивают воздух до разрежения 0,1...0,2МПа. Они измеряют абсолютное давление воздуха в барометрах и высотомерах, В наполненной мембранной коробке внутренняя полость заполнена азотом или парами эфира. Такие коробки применяют в термометрах и терморегуляторах.

Металлические мембраны изготавливают из нержавеющих сталей, фосфористой и бериллиевой бронз, биметаллов, неметаллические — из резины, кожи, пластмасс, прорезиненного шелка. Толщина металлических мембран составляет 0,06..1,5 мм, а неметаллических — 0,1...3,0 мм.

Неметаллические мембраны менее долговечны, их свойства сильно зависят от температуры и времени эксплуатации (старение свойств).

Сильфонами называют тонкостенные цилиндрические сосуды, стенки которых имеют волнообразные складки (рис. 17.6). Они применяются для измерения давления, герметизации подвижных соединений, в качестве сосудов переменной вместимости, упругих соединений трубопроводов. Под действием сил F, приложенных к крайним сечениям, либо внутреннего или внешнего давления стенки сильфона деформируются и его длина изменяется.

Рис. 17.6

Конструкции, основные параметры и размеры сильфонов определяются ГОСТами. По сравнению с мембраной сильфоны имеют большие габариты и сложнее в изготовлении. Их диаметр равен 8... 150 мм, толщина стенок — 0,1...0,5 мм. Сильфоны изготавливаются цельнотянутыми или паяными из латуни Л80, бериллиевых бронз БрБ2, БрБ2,5, нержавеющей стали Х18Н10Т и других материалов.