Патент ссср 309261

 

09261

ОПИСАН И

ИЗОБРЕТЕН И

Goes Саеетскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №!

ПК С 01l 7/08

Заявлено 31.VII.1967 (№ 1176845/18-10) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 09Х11.1971. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 11 X.1971

Комитет по делам изабретеиий и открытий при Сосете Миииотрое

СССР

ДК 531,787.21(088.8) Автор изобретения

И. A. Сычев

Заявитель

МЕМБРАНА поверхности имеют значения, изменяющиеся по определенной закономерности.

На фиг, 1 показаны графики зависимости мембран различного типа (А — Б); мембран различного типа c на фиг. 2 — мембрана с обозначениями размеров ее элементов; на фиг. 3 — графики наиболее общей завиконцентрически

>,, гофрированных мембран; симости на фиг. 4 — график зависимости коэффициента «С» от концентрически гофрированных мембран; на фиг на фиг на фпг. 7 — вариант конструкции мембраны.

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к мембранным упругим чувствительным элементам.

Известны мембраны, выполненные в виде круглой концентрически гофрированной пла- 5 стины с переменным профилем.

Недостатки этих мембран состоят в том, что их чувствительность к изменению действующего давления, предельное перемещение, циклическая прочность и стабильность работы недо- 10 статочно высоки из-за случайности выбора формы гофр, расположения гофр на упругой поверхности, субъективного назначения геометрических размеров и соотношения размеров элементов конструкции. 15

Цель изобретения — обеспечение оптимальных значений чувствительности, предельного перемещения, циклической прочности и стабильности работы мембран.

Эта цель достигается тем, что на другой по- 20 верхности мембраны в пределах не менее

0,7 — 0,8 рабочего диаметра,0 располагается гофр плавно изменяющейся формы, а на остальной части упругой поверхности располагаются гофры с глубиной и шагом, последовательно уменьшающимися к центру мембраны таким образом, что отношения жесткости Z>рабочего участка, лежащего в пределах не менее 0,7 — 0,8 рабочего диаметра D, к жесткости

Z,. рабочих участков на этой части упругой 30 т

5 — графики зависимости

),„ ! для мембран типа К, 3, И; т

),ц! для мембраны типа К, Л, Л!; б — графики зависимости

309261 от

В тексте и на чертежах приняты следующие обозначения:

D — рабочий диаметр мембраны;

H — глубина гофр;

Ho — общая глубина мембран;

4 — шаг гофр;

Й вЂ” толщина материала;

Л5 — ширина площадки при вершине трапецеидального гофра;

ЛС вЂ” ширина радиальной площадки, соединяющей трапецеидальные гофры;

d — диаметр плоского центра;

Р— давление, действующее на мембрану;

4, — перемещение центра мембраны;

ЛХц — приращение перемещения на центре мембраны;

ЛХт.у — приращение перемещения на текущем рабочем участке;

0,у- — диаметр расположения текущего раоочего участка на мембране;

Z — жесткость рабочего участка в пределах

0,7 — 0,8 D мембраны с гофрами, одинаковыми по глубине и шагу и равномерной толщине стенки;

Z,,- — жесткость текущего рабочего участка.

В известных конструкциях концентрически гофрированных мембран с переменным профилем не учтена доля участия отдельных участков мембран в работе всей мембраны, т. е, не учтены величины отношений приращений перемещения Ллт - на тех или иных рабочих участках к общему перемещению мембраны i:„., измеряемому в центре. А именно от характера работы отдельных участков мембр,»II, от размещения на упругой поверхности концентраторов напряжений, которые неизбежны в гофрированных мембранах, зависят упругие свойства всей мембраны.

Закономерность распределения приращения на рабочих участках заключается в том, что при введении концентрических гофр IIa упругой поверхности круглых мембран, преобразующих давление в перемещение, максимальные величины приращений перемещений на их рабочих участках смещаются от центра к периферии в область, лежащую на участке, равном

0,7 — 0,8 рабочего диаметра. Причем функциональная зависимость между отношениями приращений перемещений рабочих участков на упругой поверхности к общему перемещению центра от давления, действующего на мембрану, и отношениями диаметров расположения этих участков к рабочему диаметру мембран, остается общей и постоянной по своему характеру для всех мембран, имеющих одинаковые по высоте и шагу гофры и равномерную толщину стенки.

Установленная закономерность действительна для всех концентрически гофрированных мембран, отличающихся рабочим диаметром, формой и количеством гофр, различной глубиной гофр, толщиной материала различных марок, положением упругой поверхности по отношению борта и других параметров, а также не зависит от величины давления, действую10

15 г0 г5

Зо

50 щего на мембрану, и ее перемещения, если последпес не превышает предела упругости материала а.

На фиг. 1 приведены графики зависимости, построенные по средл„«о ним значениям, полученным при испытаниях мембраны того или иного типа. Профили мембран показаны на той же фиг., а основные данные исследованных мембран обобщены в таблице 1. Фиг. 2 приводится для пояснения принятых обозначейий размеров мембран. На т фиг. 3 приведен график средних значений

>,„ для исследованных конструкций мембран (сплошная линия) и величины максимальных отклонений OT этих значений (пунктирные линии), а также после ра áðññà значений (за т.у штpII;;ovaI IIoe поле) в зависимости от

D т

На фиг. 3 видно, что отношения У у мемл„ бран, имеющих одинаковые по глубине и шагу гофры и равномерную толщину стенки, гозрастают от центра к периферии, достигая своОт.у его максимального значения при величине в т в пределах 0,7 — 0,8 D, а затем отношения

),ц резко уменьшаются при приближении к заделке мембраны. Следовательно, участок, лежащий на расстоянии 0,7 — 0,8 D, работает значительно более эффективно, чем остальные участки упругой поверхности мембраны, обеспечивая в среднем 37 /О общего перемещения 3.ц на центре мембраны.

Учитывая изложенное можно утверждать: а) наиболее высокой чувствительностью, высоким пределом упругости по перемещению обладают мембраны, у которых жесткость рабочих участков на упругой поверхности уменьшается относительно рабочего участка, лежащего на расстоянии 0,7 — 0,8 D, .к центру и периферии по закономерности, приведенной на фиг. 3.

При этом может быть использована формула где С вЂ” коэффициент по графику на фиг. 4 по таблице 2. б) наиболее высокой стабильностью и надежностью работы при прочих равных условиях обладает мембрана, у которой упругая поверхность на участке не менее 0,7 — 0,8 D имеет форму плоскости, сферы или иной плавIIo огибающей кривой, без резких изгибов, утончений и других местных концентраторов напряжений. в) наименьшей жесткостгяо и повышенной нелш;ейностью упругой характеристики обладают мембраны, имеющие на участке не менее

0,7 — 0„8 D радиально направленную площадку. т.у

0,7 — 0,8

0,2

0,4

0,3

0,5

0,6

0,16 — 0,20 т.у

0,22 — 0,28 0,34 — 0,44

0 85,45 — 0,63 0,68 — О, г) жесткость мембраны более высокая, а нелинейность упругой характеристики меньшая, если на у.-;астке, н= ме ее 0,7 — 0,8D гге гбравы, распо ici .с;-1 „rocTa;-o r!ro глубокий гофр соответствующей формы.

Отличительная особенносгь констp", rröè r концентрически гофрированной мембраны состоит в том, что она выполнена с учетом закономерности размещения величин приращений перемещений на рабочих участках, расположенных на у, ругой поверхности в радиальном направлении, от действующего на мембрану давления, т. е. на рабочем участке не менее 0,7 — 0,8 D располагается площадка, сферический (дуговой) гофр или гофр иной плавно изменяющейся формы без местных концентраторов напряжений, а остальная часть упругой поверхности мембраны имеет гофры с уменьшающейся к ее центру глубиной, шагом или толщиной стенки, обеспечивающими изменение жесткости рабочих участков по закономерности уменьшения приращений перемещений на этих рабочих участках.

Предмет изобретения, 1ембрана, вь:r o;пенная в виде круглой кон,ецтрическп гофрированной пластины с перемс«пым профилем, or»r!«aron aÿñÿ тем, что, с целью г:овышенпя предельного перемещения, :увствптсльностп, и: клической прочности и стабильности работы, на упругой поверхности мембраны в пределах не менее 0,7 — 0,8 рабочего диаметра D расположен гофр плавно изменяющейся формы, а гофры на остальной ,асти упру ой поверхности имеют различную

;лубину, шаг или толщину материала, последовательно умеш шающпеся к центру мембраны так, чго отношение жесткости Z,, рабочего участка, лежащего в пределах не менее 0,7 — 0,8 рабочего диаметра D, к жесткости Zq,- участков на этой части упругой поверхности имеют следующие значения в зависимости от изменения отношений диаметров

DT расположения рабочих участков íà упругой поверхности мембраны к рабочему диаметру .0 последней.

309261

J P

О 02

Рб аа

Тип

Прафиль мембраны

Р=б7

Р=ВΠ— х К

4,73 лii, рхнее женое фи ны

Р =бР

tÐ

О ,1

0v

D жнее пжение браны

И сЛ л;— григ б

О OZ О аб ОВ СО

309261

Фиг.7

Составитель Г. Н. Невская

Техред Л. Л. Евдонов Корректор E. Н, Миронова

Редактор Л. А. Утехина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2766/11 Изд. ¹ 1169 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4,, 5