Манометрические трубчатые пружины

В манометрических приборах используют свойство кривой трубки деформироваться под действием давления. Одновитковая манометрическая пружина (пружин Бурдона) представляет собой дугу окружности с центральным углом 200— 270° (рис. 27, а) и является наиболее распространенным типом трубчатых пружин.

Рис. 2.7. Пружина Бурдона и ее деформации

При подаче во внутреннюю полость давления поперечное сечение трубки деформируется и принимает форму, показанную штриховой линией (рис. 2.7 б). При этом продольное волокно а–а трубки переходит на дугу а'–а' большего радиуса, волокно b–b – на дугу b'–b' меньшего радиуса. Поскольку волокна стремятся сохранить свою первоначальную длину, поперечные сечения трубки поворачиваются против часовой стрелки (рис. 2.7в), пружина разгибается, и ее конец получает некоторое перемещение λ Последнее через передаточный механизм передается на стрелку прибора.

Трубчатые пружины обладают малой тяговой силой. В большинстве случаев это является недостатком трубчатых пружин, но при измерении высоких давлений по схеме силовой компенсации, целесообразнее использовать трубчатую пружину вместо сильфона или мембраны.

В приборах, где требуются большие угловые или линейные перемещения упругих элементов, используют винтовые, спиральные многовитковые или s-образные трубчатые пружины (рис. 28, б, в).

Рис. 2.8 Разновидности манометрических трубчатых пружин

На рис. 2.9 изображены наиболее часто встречающиеся формы поперечных сечений одно- и многовитковых трубчатых пружин.

Рис. 2.9 Поперечные сечения трубчатых пружин

Обычно поперечное сечение бывает:

– плоскоовальным (рис. 2.9, а),

–эллиптическим (рис. 2.9 б),

– D-образным (рис. 2.9 б),

– «гантелеобразной» (рис. 2.9 г),

– «восьмерки» (рис. 2.9 д),.

– толстостенные пружины плоскоовального сечения (рис. 2.9, е)

Для изготовления трубчатых пружин на низкое давление и при отсутствии жестких требований по гистерезису применяют латуни Л62, Л68 и оловянно-фосфорную бронзу БрОФ 4–0,25, а для пружин высокого давления — различные стали.

Высокой прочностью, малым гистерезисом, стабильными во времени свойствами обладают пружины, изготовленные из дисперсионно-твердеющих сплавов: бериллиевых бронз БрБ 2, БрБНТ 1,9 и др. Для работы в условиях высоких температур (до 200—300° С) и в агрессивных средах применяют пружины из высококачественных сплавов 36НХТЮ, 42НХТЮ.

Иногда трубку-заготовку получают сваркой из листового материала. Разброс характеристик пружин одной партии при этом снижается, поскольку листовой материал имеет меньшие допуски на толщину по сравнению с допусками на цельнотянутые трубки. Сварные трубчатые пружины, обладают высокой чувствительностью, чем бесшовные.

Рис. 33. Сечения сварных трубчатых пружин

Применение сварки позволяет создать сложные конструкции манометрических трубчатых пружин. При сварке трех и более полос получают двухполостные или многополостные трубчатые пружины. Перемещение конца такой пружины зависит от соотношения давлений, подаваемых в каждую полость.