манометрическая трубчатая пружина

Формула изобретения

Манометрическая трубчатая пружина, имеющая переменное по длине сечение, отличающаяся тем, что сечение плавно изменяется от эллиптического на свободном конце к восьмеркообразному на закрепленном.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к упругим чувствительным элементам, используемым в приборах для измерения давления, робототехнических системах, особенно работающих в условиях вибраций и силовом режиме.

Известны манометрические трубчатые пружины, имеющие различную форму поперечного сечения, постоянную по длине трубки [1] Пружины эллиптического сечения (фиг. 1, а) имеют большую чувствительность, но малую жесткость по отношению к внешним силам, кроме того, в них возникают большие напряжения. Пружины восьмеркообразного сечения (фиг. 1, б) обладают большей жесткостью и прочностью, по сравнению с плоскоовальными, но имеют малую чувствительность к действию давления. Пружины плоскоовального сечения (фиг. 1,в) имеют промежуточные свойства между эллиптическими и восьмеркообразными. Общим недостатком пружин с постоянным по длине сечением является низкая относительная жесткость (отношение перемещения конца пружины под действием давления и перемещения под действием внешних сил).

Известна также манометрическая трубчатая пружина переменного сечения, изготавливаемая в виде конической трубки с переменной уменьшающейся от основания к свободному концу толщиной стенки [2] Недостатком такой конструкции является малая чувствительность и большие напряжения.

Целью изобретения является повышение чувствительности, относительной жесткости и прочности трубчатых пружин.

Поставленная цель достигается тем, что пружина выполняется с переменным по длине сечением, плавно изменяющимся от эллиптического на свободном конце к восьмеркообразному на закрепленном.

На фиг. 2 показан общий вид манометрической трубчатой пружины.

Сечение свободного конца пружины выполняется в форме эллипса, при приближении к свободному концу каждое последующее сечение имеет отношение малой полуоси b к радиусу r закругления b/r, большее, чем предыдущее, причем на свободном конце b/r<1, а на закрепленном b/r>1, таким образом сечение плавно переходит в плоскоовальное, а затем в восьмеркообразное.

Поскольку наибольшие напряжения от внешних сил возникают на закрепленном конце, а на свободном они равны нулю, в трубке такой конструкции они будут распределяться более равномерно по длине сечения. Кроме того, переменная по длине жесткость, увеличивающаяся от свободного конца к основанию, приводит к увеличению общей жесткости трубки к действию внешних сил, а следовательно, и относительной жесткости. Конструкция является достаточно технологичной, так как может быть изготовлена из круглой цилиндрической трубки-заготовки.