Упругие чувствительные элементы В качестве упругих чувствительных элементов в приборах давления широко используются разного рода мембраны, мембранные коробки и блоки, трубчатые пружины и сильфоны. Плоские мембраны. Плоские мембраны изготавливаются из стали и бронзы, представляют собой круглые тонкостенные пластины постоянной толщины, заделываемые по краям в камеру приема импульса давления. Эти мембраны под действием равномерно распределенного давления прогибаются при наличии не только изгибных деформаций, но и растягивающих напряжений и вследствие этого имеют нелинейную статическую характеристику. На рис. 3.10 показан принцип работы выпуклой мембраны. При воздействии давленияр на мембрану ее прогиб X на начальном участке (оеа) статической характеристики плавно возрастает. После дальнейшего повышения давления мембрана теряет устойчивость, и она меняет скачком свой прогиб (участок аЪ характеристики), при этом замыкая (размыкая) электрические контакты. Если повышать давление дальше, то прогиб мембраны будет снова плавно возрастать (участок Ьс характеристики). Если же уменьшать давление от Р\ до р2 , то мембрана опять скачком возвратится в исходное состояние (участок ge). Гофрированные мембраны и мембранные коробки. Гофрировка поверхности мембраны в виде кольцевых волн значительно повышает надежность ее работы и спрямляет статическую характеристику мембраны. Наиболее часто применяемые профили для гофрированных мембран -синусоидальный, трапецеидальный и пильчатый (см. рис. 3.11). Рис.3.11 - Профили гофрированных мембран: а- синусоидальный; б- трапецеидальный; в- пильчатый. Одиночные гофрированные мембраны в качестве чувствительных элементов применяются довольно так и редко. Наибольшее применение в приборах давления (тягомерах, напоромерах, дифманометрах) получили мембранные коробки, которые представляют собой две спаянные вместе гофрированные мембраны, а также мембранные блоки, состоящие из нескольких мембранных коробок (см. рис. 3.12). Применение мембранных коробок помимо спрямления статической характеристики упругого элемента повышает и его чувствительность. Для защиты мембранных коробок от возможных перегрузок по давлению применяют специальные упоры, ограничивающие их деформацию. Увеличение глубины гофров приводит практически к линейной характеристике мембраны за счет большего сопротивления изгибу, а также к повышению жесткости мембраны. Влияние формы профиля на характеристику мембраны сравнительно невелико, поэтому для воздействия на характеристику изменяют глубину гофрировки или толщину материала. Форму профиля и число волн обычно выбирают из технологических или конструктивных соображений. В тех случаях, когда необходимо уменьшить жесткость на некотором участке характеристики мембраны, ей придают небольшую выпуклость. Неметаллические мембраны. Кроме металлических мембран в приборах давления, измеряющих малые давления и разности давлений, применяют неметаллические, так называемые «вялые мембраны». Эти мембраны изготовляют из специальной прорезиненной ткани (капрон или шелк, покрытые бензомаслостойкой резиной) или пластмассой. Неметаллические мембраны снабжаются жестким центром в виде металлических дисков, диаметр которых обычно составляет примерно 0,8 рабочего диаметра. Для обеспечения постоянства эффективной площади кольцевая часть мембраны выполняется с гофром. Эффективная плошаль вялой мембраны определяется в соответствии с выражением где Не¬эффективный радиус. В случае, когда жесткости вялой мембраны недостаточно, ее снабжают усиливающей пружиной. На рис. 3.13 приведены вялые мембраны с жестким центром.
