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橡膠膜片

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這也是我公司經常生產的產品,一般用與不同介質的腔室中,起隔離及傳遞壓力的一種薄膜,在壓力較高的任務使用,需要對膜片加織物補強(如尼淪,滌淪)膜片按其形狀不同、可分為平面膜(圖7)、波紋膜、碟形膜和杯形膜,分別介紹如下:

1.  平面膜與波紋膜:面膜與波紋膜的工作原理基似,只是波紋膜有特制的波紋,有較平面膜有更大的行程,膜片的伸張應力小一些,實際上平面膜在安裝時外周邊或中孔內周邊受到擠壓,以及往復伸張過程中所產生的永久變型,也同樣會出現波紋,只不過波紋淺而已。平面膜與波紋膜都有無芯膜和有芯膜之分(圖7),若是作隔離作用無傳力機構,采用無芯膜,有傳達室力機構需采用有芯膜,平面膜的工作原理如圖8所示,將膜片的外沿固定在筒壁上,內沿固定于硬芯,硬芯與傳力機構相連,當平面膜的兩邊有壓差時(p1p2)硬芯由平衡位置(圖8)向上移動(圖8)移動的距離基本上與壓差成正比,若硬芯的直徑為D1,而傳遞壓力的直徑為DX在平衡位置時,DX=D+D-D1)/2,傳遞壓力的面積FF=∏DX2/4=∏D2/4+∏/4)(D2-D12/2=∏D2/4+∏D2-D12/8當硬芯上移時作用于筒壁的力增加,向作用于硬芯的力減小,此時F∏D2/4+∏D2-D12/8,即硬芯與壁間隙膠膜環狀面積的力分配于硬芯的量減小。傳遞力的面積下稱之為有效面積,有效面積變化率dF/dx,影響傳力機構儀表的轉度,在圖8可以看出硬芯上升時有效面積減小,而壓差減小恢復到平衡位置的過程中(回程),有效面積又逐漸增加,平面膜設計參考實驗公式如下:

      W=W0+PL/EC式中:

      W:膜片由中心位置移動的最大行程(毫米)

      W0:松動行程(毫米)

      P:壓力(Mpa/厘米2

      E:橡膠的彈性模量(Mpa/厘米2

      L:膜片的形狀因素

      L=S/h   S:膜片安裝后外露部分的環狀面積(厘米2h:膜片厚度

      C:實驗系數        取值3.05

2.    碟形膜:

由于平面膜和波紋膜的行程較小,所以發展了更大行程的碟形膜。但碟形膜的有效面積變化較大,后來被有效面積變化小而行程更大的杯形膜所代替,新的碟形膜只是一種過渡性的產品。

3.  杯形膜(也稱巴黎帽形膜):

膜片的結構如圖7,這種膜片安裝使用時類似一個活塞(如圖9),當壓力介質進入上腔,在膜片隔離的兩邊產生壓差(P1P2),使硬芯下降,由于壓差產生的總力同彈簧平衡,壓差與硬芯移動的距離成正比,在硬芯上安上付力機構,就可以作為儀表使用,由于膜片盡在有效范圍內滾動,阻力極微,靈敏度高,而膜片本身承受的力,限于活塞與缸壁之間的環狀面積部分,若活塞的半徑為r,缸筒的半徑為R,杯膜承受的平均伸張應力:

ɑ=P1-P2R2-r2/2*2∏△SR+r2=P1-P2)(R-r/2△S

式中△S----膜片的厚度       厘米

P1-P2----壓差        Mpa/厘米2

ɑ-----膜片伸張應力      Mpa/厘米2

但應注意上式是假定膜片始終保持卷面狀態,膜片平均受力的截面積才是2*2∏△SR+r2,若使用超過規定行程范圍,將膜片拉直就只有單層膜片受力,此時受力截面積為2∏△SR+r/2。為保證膜片不易受沖擊而破裂,應按下式選鄧最大行程W,以及膜片的高度為h

2h-W/W≥0.1

杯形膜片的耐壓強度:例

缸筒內半徑R=28.6毫米

活塞半徑r=26毫米

間隙    R-r=0.26毫米

膜片厚度(△S=0.25毫米

膜片耐壓強度列入下表

各種杯膜承受的壓力、爆破強度

100毫米汞柱差下膜片承受的平均應力ɑ

純膠杯膜

聚碳胺織物補強

紫酯補強

0.658

0.658

0.658

爆破強度Mpa/厘米2

40

60

70

安全倍數

61

91

107

    一般設計,安全倍數取4即可,滿足強度要求的原帽下杯膜的厚度應盡量減少,而應力厚度均勻,否則影響儀表的轉度,對膠料要求彈性好、滯后損耗小。


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