2.1. Упругие чувствительные элементы

2.1.1. Плоские мембраны

Плоские мембраны изготавливаются из бронзы и стали и пред­ставляют собой круглые тонкостенные пластины постоянной толщины (рис. 6).

Рис. 6. Схема

плоской мембраны

Под действием равномерно распределен­ного давления или сосредоточенной силы заделанная по краям плоская мембрана про­гибается на величину  не только при наличии изгибных деформаций, но и растяги­вающих напряжений, вследствие чего зависи­мость  = f(P) нелинейная. В приборах в качестве рабочего участка обычно используется небольшая часть возможного ее хода.

Плоские мембраны применяются в емкостных, пьезокварцевых, индуктивных, виброчастотных и других приборах давления.

2.1.2. Выпуклые мембраны

Рис. 7. Выпуклая мембрана и ее статическая харак­теристика

Рис. 8. Формы профилей гофрированных мембран:

а – синусоидальная;

б – трапецеидальная;

в – пильчатая

Рис. 9. Мембранная коробка (а)

и блок из двух мембран (б)

Выпуклые хлопающие мембраны изготавливаются из стали или брон­зы и используются в реле давления для сигнализации отклонения дав­ления от заданного уровня. Под воздействием давления Р до опре­деленного предела Р₁ зависимость  = f(P) плавная (рис. 7.) При дальнейшем увеличении Р>P₁ происходит потеря устойчивости мембраны, и она изменяет свой прогиб скачком (участок ab на характеристике). При этом мембрана замыкает или размыкает электроконтакты. При дальнейшем увеличении давления прогиб мембраны также плавный.

Если давление уменьшается до ве­личины P₂, то мембрана также скачком возвращается на участок характеристики oe.

2.1.3. Гофрированные мембраны и мембранные коробки

Гофрировка поверхности мембраны в виде кольцевых волн (рис. 8) значительно повышает надежность ее работы и спрямляет характеристику мембраны.

Гофрированные одиночные мембраны применяются редко. Наибольшее применение в приборах давления получили мембранные коробки, образованные двумя спаянными или сваренными гофрированными мембранами, а также блоки из двух или нескольких мембранных коробок (рис. 9).

Блок из двух складывающихся мембран­ных коробок применяется в дифманометрах и не теряет своих свойств при значительных перегрузках давления Р₁ и Р₂.

2.1.4. Неметаллические мембраны

Для измерений малых давлений и разности давлений применяются неметаллические (вялые) мембраны. они изготавливаются из специальной сетчатой ткани (капрона, шелка), покрытой бензомаслостойкой резиной или пластмассой. Эти мембраны, как правило, снабжены жестким центром, диаметр которого составляет примерно 0,8 рабочего (рис. 10).

Рис. 10. Неметаллические мемб­раны с жестким центром

Для обеспечения постоянства эффективной площади кольцевая часть мембраны выполняется с гофром, отформованным при ее изготовлении.

2.1.5. Силъфоны

Сильфон подставляет собой тонкостенную трубку с поперечной гофрировкой (рис. 11).

Рис. 11. Сильфон

Силъфоны применяются в напоромерах для измерения небольших давлений до 0,4 МПа в приборах для измерения вакуумметрического давления до 0,1 МПа, абсолютного давления до 2,5 МПа, избыточного давления до 60 МПа и разности давлений до 0,25 МПа. Силъфоны при давлении на сжатие выдерживают давле­ние в 1,5-2 раза большее, чем при воздействия давления изнутри. Статическая характеристика сильфонов  = f(P) линейна в отно­сительно небольших диапазонах перемещений, поэтому в приборах дав­ления сильфоны используют в режиме небольших прогибов.