боту в самых жестких условиях. Однако при применении подобного* уплотнения жидкость не должна быть загрязнена стальными частицами, для чего перед уплотнением должен быть установлен магнитный уловитель.

Уплотнения этого типа, выпускаемые некоторыми иностранными формами, рекомендуется ими для давлений уплотняемой среды 280 кГ/см2 при температуре 315° С.

УПЛОТНЕНИЯ ГИБКИМИ РАЗДЕЛИТЕЛЯМИ

В том случае, когда в агрегатах с небольшими перемещениями тре­ буется создать высокую герметичность, обеспечивая при этом малое трение, применяют эластичные (гибкие) разделители, изготовляемые изестественного и синтетического каучуков и реже из металла — бронзы и? нержавеющей стали. Подобные устройства применяют, главным обра­ зом, для разделения разнородных сред при нулевом незначительном перепаде давления, например, для отделения жидкости от газа в гидро­ газовом аккумуляторе (см. рис. 229 и 230).

В качестве разделителя сред с небольшим перепадом давления при­ меняются преимущественно резиновые, резино-тканевые мембраны и диафрагмы плоского или гофрированного типов и реже металлические* мембраны.

Эти разделители часто используются в различных агрегатах и при­ борах в качестве гидравлического привода (рис. 385,а).

Полезную (эффективную) площадь А мембраны можно вычислитьпо объему V вытесняемой ею жидкости при переходе из положения изо­ браженного на рис. 386, а, в положение, изображенное на рис. 386,6:

где л:— ход мембраны, измеренный по ее оси.

Очевидно для увеличения А необходимо либо увеличивать площадь центральной (жесткой) ее части диаметром d, либо «размягчить» пери­ ферию, т. е. увеличить наружный диаметр D.

Как первое приближение можно принять

462

где р — давление в кГ/см2.

Более точные результаты получаются при расчете по выражению

я = ^ |( £ 2+ ш -н 2).

При приложении внешней нагрузки F мембрана примет вид, пред­ ставленный на рис. 386, в.

Собственную жесткость мембраны мож­ но частично компенсировать введением в конструкцию пружин.

Гистерезис мембран зависит от вели­ чины жесткой центральной части мембраны диаметром d, уменьшаясь с уменьшением величины последней. Практика показывает, что гистерезис плоских мембран меньше, чем гофрированных.

Особые преимущества мембранные устройства имеют в случае разделения агрессивных или абразивных сред при нуле­ вом или близком к нему перепаде давления.

В качестве примера на рис. 387 приведена схема комбинированного поршневого диафрагменного насоса. Диафрагма в этом насосе не под­ вержена воздействию сил давления, так как обе полости насоса запол­ нены жидкостью под равным давлением.

Применяются также мягкие разделители, допускающие значитель­ ные перемещения (рис. 388). При перемещении рабочего элемента (поршня) этого разделителя в направлении действия давления жидкости (рис. 388, а) мембрана плотно поджимается давлением к поверхности цилиндра (рис. 388,6). Поршень при этом нагружен давлением жидко­ сти, действующим на всю поверхность мембраны, а сама мембрана — давлением жидкости на поверхность ее перегиба.

Сила, разгружающая мембрану, может быть вычислена приближен­

где D — диаметр цилиндра;

с — ширина перегнутой части мембраны; р — давление жидкости.

Растягивающее усилие, приходящееся на единицу длины окружно­ сти витка диафрагмы

р __Р с

2

Напряжение материала диафрагмы

(371)

где t — толщина ткани диафрагмы (мембраны).

4 6 3

Резино-тканевые диафрагмы не допускают двухстороннего нагруже­ ния, при котором образуются дополнительные перегибы (рис. 388,в), в результате чего диафрагма будет подвержена разрушению.

Мембраны обычно изготовляют из прорезиненной ткани, толщина мембраны составляет 0,25—1 мм. Волокна ткани должны быть располо­ жены в диафрагме так, чтобы возможно уменьшить осевую ее вытяжку (удлинение).

При применении диафрагм необходимо стремиться:

а) сохранять ширину свободной части достаточной для изгиба, однако возможно малой, как это допустимо при заданной величине хода;

и в)

Рис. 388. Схемы мембранных разделителей с большим

б) применять достаточно тонкие диафрагмы, чтобы предотвратить появление складок;

в) избегать острых кромок, радиусы скруглений должны быть не менее двойной толщины диафрагмы.

Для повышения срока службы плоские диафрагмы формуются с желобками различных форм, которые обеспечивают изгиб диафрагмы без растяжения ткани. Максимальный ход плоских диафрагм равен примерно двойной высоте зига, величина которого обычно равна двой­ ной толщине диафрагмы.

В случае плоских диафрагм без зигов растяжение материала дол­ жно быть минимальным. Для этого величина хода не должна превы­ шать 7—10% диаметра диафрагмы.

Уплотнения с помощью сильфонов

В качестве привода для осуществления малых прямолинейных пере­ мещений, а также для разделения сред при небольших перепадах дав­ лений применяют эластичные гармошкообразные цилиндры или силь­ фоны (рис. 389, а), с помощью которых можно обеспечивать полную гер­ метичность соединения.

Сильфоны особенно широко применяются в качестве уплотнитель­ ного элемента в гидросистемах летательных аппаратов с высокими тем­ пературами окружающей среды. Изготовляют их из металлов (латуни, фосфористой бронзы, нержавеющей стали, монель-металла и др.) и не­ металлических материалов (фторопластов и резины).

Металлические сильфоны применяют, главным образом, в узлах с возвратно-поступательным движением. На рис. 389, б изображена схе­ ма уплотнения штока гидродвигателя с помощью сильфона.

464

Сильфоны для специальных целей выполняют с различными защит­ ными покрытиями. Распространены сильфоны с наружным диамет­ ром D1 от 5 до 250 мм.

Сильфоны бывают как однослойные, так и многослойные (до пяти слоев), причем многослойные сильфоны допускают при той же толщине, что и однослойные, и при тех же размерах значительно больший ход при одинаковой нагрузке.

Допускаемое давление для сильфонов малых диаметров 30 кГ/см2, больших — 2 кГ/см2. Многослойные сильфоны из нержавеющей стали применяют для рабочих давлений до 150 кГ/см2 и допускаемых темпера­ турах рабочей среды до 600° С.

Долговечность металлического сильфона (число ходов) зависит от величины и частоты деформации. Увеличение частоты деформации и длины хода сильфона снижает его долго­ вечность. Рекомендуемая максимальная величина перемещения металлического сильфона составляет 25% его свободной длины, причем из них 15% отводится на сжатие и 10% на растяжение. При боль­ шом числе ходов изменение длины силь­ фона не должно превышать 10%.

Сильфоны предпочтительнее нагру­ жать внешним давлением, причем допу­ стимое значение давления в этом случае превышает давление при внутреннем на­ гружении на 25—30%.

Сильфоны в основном изготовляют двумя способами: развальцовкой гофров в холодном состоянии из тонкостенной бесшовной трубы или сборкой сильфона из отдельных дисков (мембран). При из­ готовлении по первому способу гофры на

сильфоне получаются параллельными (не спиральными). Развальцов­ кой нескольких расположенных один над другим слоев можно полу­ чить двух-, трех- и четырехслойные сильфоны. При изготовлении по вто­ рому способу сильфоны при сборке сваривают из плоских или волнистных мембран или же из отдельных полумембран с установкой меж­ ду ними дистанционных шайб.

Сильфоны могут быть изготовлены любой длины и с любым числом гофров, причем сильфоны большей длины можно составить из двух или нескольких кусков с помощью специальных соединений.

При изготовлении сильфонов механическим способом внешний диа­ метр d заготовки (трубки) принимают равным

где D2— внутренний диаметр гофров в свету; D\ — наружный диаметр гофров.

Усилие, развиваемое сильфоном, при действии внутреннего давления жидкости, может быть приближенно, пренебрегая собственной жестко­ стью сильфона, вычислено как произведение давления р на площадь круга со средним диаметром (см. рис. 389).

(373)

Полезная площадь сильфонов с внешним диаметром 30 мм и выше