Составная манометрическая пружина со вставками
Владельцы патента RU 2285904:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (RU)
Использование: в приборах для измерения давления, робототехнических системах, особенно работающих в условиях вибраций и в силовом режиме. Сущность: манометрическая пружина состоит из нескольких соединенных между собой трубок, каждая из которых имеет постоянную толщину стенки и соотношение полуосей сечения. Соединение трубок между собой осуществляется посредством упругих вставок. Упругие вставки выполнены из материала, имеющего модуль упругости, меньший модуля упругости материала соединяемых трубок. Технический результат - увеличение чувствительности и прочности манометрической пружины. 2 ил.
Изобретение относится к упругим чувствительным элементам, используемым в приборах для измерения давления, робототехнических системах, особенно работающих в условиях вибраций и в силовом режиме.
Известна манометрическая пружина, состоящая из нескольких трубок, каждая из которых имеет постоянную толщину стенки и соотношение полуосей сечения (RU 2111465, кл. G 01 L 7/04, опубл. 20.05.98).
Недостатком данной конструкции является то, что трубки, из которых состоит пружина, соединяются пайкой или сваркой, что в свою очередь увеличивает жесткость конструкции в местах соединения и уменьшает перемещение свободного конца пружины, а также приводит к появлению опасных местных напряжений в местах пайки или сварки.
Задача изобретения - расширение пределов измерения манометрических пружин, образованных соединением нескольких трубок с разными геометрическими параметрами, и увеличение долговечности манометрических пружин.
Техническим результатом изобретения является увеличение чувствительности и прочности манометрической пружины, образованной соединением нескольких трубок с разными геометрическими параметрами.
Поставленный технический результат достигается тем, что манометрическая пружина, состоящая из нескольких последовательно соединенных между собой трубок, каждая из которых имеет постоянную толщину стенки и соотношение полуосей сечения, образуется соединением трубок между собой посредством упругих вставок. При этом упругие вставки выполнены из материала, имеющего модуль упругости меньший модуля упругости материала соединяемых трубок.
Между техническим результатом изобретения и его существенными признаками существует следующая причинно-следственная связь. Для увеличения чувствительности и прочности в предлагаемой манометрической пружине герметичное соединение трубок между собой осуществляется посредством упругих вставок, выполненных из материала, имеющего модуль упругости, меньший модуля упругости материала соединяемых трубок.
Введение указанных упругих вставок в места соединения трубок обеспечивает свободные деформации поперечных сечений в местах соединения трубок при создании во внутренней полости пружины избыточного давления. Нестесненные деформации поперечных сечений в местах соединения трубок и упругих вставок увеличивают перемещение свободного конца манометрической пружины, а следовательно, повышают ее чувствительность, а также препятствуют появлению местных напряжений в местах соединения трубок, что повышает прочность пружины.
На фиг.1 представлен общий вид манометрической пружины.
На фиг.2 показано сечение пружины в месте соединения трубок посредством упругой вставки.
Манометрическая пружина состоит из последовательно соединенных между собой трубок, например трех: первой 1, второй 2 и третьей 3, имеет продольную ось 4, внутреннюю полость 5, свободный конец 6, конец 7, закрепленный в держателе 8. Каждая из трубок 1, 2 и 3 имеет постоянную толщину стенки h и соотношение полуосей b/a. Первая 1, вторая 2 и третья 3 трубки соединены между собой посредством упругих вставок 9, выполненных из материала, имеющего модуль упругости, меньший модуля упругости материала соединяемых трубок. Соединение трубок и упругих вставок осуществляется, например, с помощью клеевого соединения.
Манометрическая пружина работает следующим образом. При подаче жидкости или газа с избыточным давлением во внутреннюю полость 5 манометрической пружины, ее поперечные сечения деформируются, что приводит к уменьшению кривизны продольной оси 4 и перемещению свободного конца 6 манометрической пружины. Под действием избыточного давления поперечные сечения трубок 1, 2 и 3 в местах их соединения деформируются совместно с упругими вставками 9. При этом, вследствие того что модуль упругости упругих вставок 9 значительно ниже модуля упругости материала соединяемых трубок 1, 2 и 3, деформации упругих вставок 9 не оказывают существенного влияния на деформации поперечных сечений трубок 1, 2 и 3 в местах их соединения.
Манометрическая пружина, состоящая из нескольких соединенных между собой трубок, каждая из которых имеет постоянную толщину стенки и соотношение полуосей сечения, отличающаяся тем, что указанные трубки соединены между собой посредством упругих вставок, при этом упругие вставки выполнены из материала, имеющего модуль упругости, меньший модуля упругости материала соединяемых трубок.
