Манометрическая трубчатая пружина

 

Применение: в машйнои приборостроении , в частности в кинематических, силовых и предохранительных устройствах робототехнических систем, предназначенных для работы в сверхчистых и агрессивных средах, а также в вакууме. Сущность изобретения: во внутренней полости манометрической трубчатой пружины, представляющей собой криволинейную тонкостенную трубку , изготовленную из упругого материала, снабженную источником давления и вентилем , с поперечным сечением в форме восьмерки , устанавливается жесткая на растяжение перфорированная мембрана, соединяющая крайние точки сечения в поперечном направлении.3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 1 7/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4942927/10 (22) 06.06.91 (46) 23.02.93. Бюл. N 7 (71) Научно-исследовательский институт автоматизации производственных процессов

МГТУ им. Н.Э.Баумана (72) С.С.Гаврюшин (73) С,С,Гаврюшин (56) Андреева Л.Е, Упругйе элементы приборов. — M.: Машиностроение, 1981. с, 359, фиг.199. (54) МАНОМЕТРИЧЕСКАЯ ТРУБЧАТАЯ

ПРУЖИНА (57) Применение; в машино- и приборостроении, в частности в кинематических, силоИзобретение относится к машино- и приборостроению, в частности к кинематическим, силовым и предохранительным устройствам робототехнических систем, предназначенным для работы в сверхчистых и агрессивных средах, а также в вакууме, Известны манометрические трубчатые пружины с овальным, эллиптическим, 0-образным поперечным сечением, Эти формы не обеспечивают требуемых статических и динамических характеристик манометрической трубчатой пружины, поскольку приводят к монотонной зависимости между давлением и угловым перемещением и требуют для достижения максимального перемещения изменения давления от нуля до максимального значения. Известны двух- и м ногополостные сварные манометрические трубчатые пружины. Перемещения такой пружины зависят от соотношения давлений, „„5Q„„1797699 АЗ вых и предохранительных устройствах робототехнических систем, предназначенных для работы в сверхчистых и агрессивных средах, а также в вакууме, Сущность изобретения: во внутренней полости манометрической трубчатой пружины, представляющей собой криволинейную тонкостенную трубку, изготовленную из упругого материала, снабженную источником давления и вентилем, с поперечным сечением в форме восьмерки, устанавливается жесткая на растяжение перфорированная мембрана, соединяющая крайние точки сечения в поперечном направлении, 3 ил, подаваемых в каждую полость. Однако и эти конструкции не обеспечивают необходимых статических и динамических характеристик, ь поскольку зависимость между давлением и перемещением также носит монотонный ха рактер.

Известна однополостная манометрическая трубчатая пружина, выбранная в качестве прототипа, с формой поперечного сечения трубки в виде "восьмерки", которая О отличается от аналогов, в частности ot манометрической трубчатой пружины с овальной формой поперечного сечения, () повышенными прочностными свойствами, что позволяет использовать ее для измерения повышенных давлений.

Недостатком известной конструкции является невозможность получения требуемых статических и динамических характеристик, так как для известной конструкции зависимость между давлением и перемеще1797699 нием имеет монотонный характер, вследствие чего невозможно осуществить скачкообразный переход трубки из исходного состояния в рабочее и обратно путем прямого и обратного прохлопывания.

Целью изобретения является улучшение статических и динамических характеристик манометрической трубчатой пружины посредством реализации скачкообразного перехода пружины иэ исходного состояния в рабочее и обратно путем прямого и обратного прохлопывания, Поставленная цель достигается установкой во внутренней полости манометрической трубчатой пружины с поперечным сечением в виде "восьмерки" жесткой на растяжение перфорированной мембраны, соединяющей крайние точки сечения в поперечном направлении.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая манометрическая трубчатая пружина отличается тем, что, с целью реализации скачкообразного перехода пружины из исходного состояния в рабочее и обратно путем прямого и обратного прохлопывания, so внутренней ее полости устанавливается жесткая на растяжение перфорированная мембрана, соединяющая крайние точки сечения в поперечном направлении. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений (аналогЬв) в машино- и приборостроении и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемой манометрической трубчатой пружине, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия", На фиг,1 представлен общий вид манометрической трубчатой пружины; на фиг.2— поперечные сечения аналогов и прототипа, а также примерный вид соответствующей им зависимости между давлением Р и угловым перемещением концевого сечения пружины Ьу; на фиг.З вЂ” поперечное сечение, соответствующее заявляемому техническому решению, и примерный вид зависимости между давлением Р и угловым перемещением концевого сечения пружины Ьу.

Манометрическая трубчатая пружина (см. фиг.1) представляет собой криволиней ную тонкостенную трубку 1, изготовленную из упругого материала, снабженную источником давления 2 и вентилем 3, Поперечное сечение манометрической трубчатой пружины выполнено в форме "восьмерки" (см. фиг.З). Во внутренней полости пружины установлена жесткая на растяжение перфорированная мембрана 4, соединяющая крайние точки сечения в поперечном на5 правлении. 3а счет перфорации осуществляется выравнивание давления во всей полости пружины, Принципиальной особенностью заявляемого технического решения является реализация скачкообразного перехода пружины из исходного состояния в рабочее и обратно путем прямого и обратного прохлопывания. Манометрическая трубчатая пружина работает следующим образом.

Открывается вентиль 3 и за счет источ15 ника давления 2 повышают давление в трубке 1 от нуля до величины; несколько меньшей Рв (см. фиг,3), Трубка 1 при этом поворачивается на угол Лу0 и приводится в исходное состояние, соответствующее точке А на диаграмме. При повышении давления до Р, происходит прямое прохлопывание и трубка 1 при этом скачком поворачивается на угол gyp и занимает рабочее положение, соответствующее точке В на диаграмме. Последующее снижение давления от Ре до Рн приводит к обратному прохлопыванию манометрической трубчатой пружины 1, что соответствует перескоку из точки С в точку О на диаграмме (см, фиг.3). Дальнейшее повышение давления на Л P = Рв — Рн вновь возвращает пружину 1 в исходное состояние и завершает рабочий цикл. Для каждого конкретного материала и размеров поперечного сечения манометрической трубчатой пружины 1 точный вид в зависимости Лу = Лу(Р) (фиг.3) может быть определен посредством расчета на ЭВМ.

Технико-экономический эффект от предложенного технического решения мо4О жет быть оценен посредством сравнения требуемого для работы пружины. перепада давлений, пропорционального знергозатратам. Для аналогов и прототипа перепад давлений равен Л Р = P> — О, для предлагаемого технического решения перепад составляет

Ь P = P> — Рн, что позволяет снизить энергозатраты. Достигаемое в заявляемом техйическом решении существенное увеличение быстродействия за счет использования явления прохлопывания, то есть уменьшение времени, требуемого на проведение одного рабочего цикла. позволит увеличить надежность предохранительных устройств и про- изводительность робототехнических

55 систем.

Формула изобретения

Манометрическая трубчатая пружина, выполненная в виде криволинейной тонкостенной трубки из упругого материала с вы1797699 фиг 7

Фиг 2

Составитель С.Гаврюшин

Редактор О.Стенина ехред М.Моргентал Корректор П,Гереши

Заказ 669 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "-Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 пуклыми участками на концах большой оси в поперечном сечении, снабженная вентилем, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергозатрат при эксплуатации, в ее внутреннюю полость введена жесткая на 5 . растяжение, перфорированная хлопающая мембрана, установленная симметрично образующей тонкостенной трубки, перпендикулярно плоскости поперечного сечения и скрепленная с внутренней поверхностью тонкостенной трубки в диаметрально противоположных точках их соприкосновения.