Мембранный блок Советский патент 1992 года по МПК F16J3/02 

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в гидро- и пневмосистемах.

Известна эластичная мембрана, представляющая собой мембранное полотно, закрепленное между двух уплотнительных колец, которые установлены в кольцевой канавке одной из двух скрепленных между собой деталей посредством винта, при этом уплотнительные кольца мембраны в радиальном направлении установлены с натягом. Зажим уплотнительных колец мембраны ограничивается контактом центрирующего бурта одной детали в торец канавки другой детали, при этом сама мембрана между крепежными деталями не зажимается.

Недостатком такого устройства является низкая надежность закрепления мембраны между крепежными деталями, т.к. зажим осуществлен только между уплотнительными кольцами и при больших перепадах дав- лений рабочей среды на мембране ее может быть вырвана из них.

Известна также мембрана с уплотнением по торцам эластичными уплотнительны- ми кольцами, содержащая уплотнительные кольца, между которыми расположена мембрана. На одном из уплотнительных колец выполнены штыреобразные выступы, на другом - воспринимающие отверстия для штырей, а мембрана имеет выемки по окружности, которые служат для прохождения штырей.

Мембрана, расположенная между уп- лотнительными кольцами, может быть склеена с ними, после чего зажимается между двух деталей посредством крепежных элементов.

Недостатком таких мембранных узлов является их низкая надежность, т.к при склеивании эластичных колец с торцами

10

С

-ч

00

со ю о

мембраны клей выступает за поверхность контакта кольца с мембраной, а после высыхания на мембране создаются жесткие кон- центраторы напряжений, из-за чего мембранное полотно при работе рвется,

Кроме того, в таком мембранном узле можно закрепить мембрану из материала, который или приклеивается к эластичным кольцам, или обеспечивает с ними герметичность без применения клея. Такими свойствами обладает резино-тканевое полотно. Однако резино-тканевые мембраны неудовлетворительно работают как при температуре окружающей среды ниже минус 40°С, так и выше плюс 90°С, что также снижает надежность и область применения мембран, а также техники, в которой применяются такие мембраны.

В настоящее время применяется новый, более прочный материал для мембран - по- лиимидная пленка, например, ПМ-С ТУ 6- 19-117-79 с рабочим диапазоном температур от минус 60°С до плюс 300°С.

Известен мембранный блок, содержащий закрепленную между двух проставок мембрану с отверстиями по периферии, в которых размещены штыри, выполненные из клеевого вещества и неподвижно соединенные с обеими проставками На торцах проставок, контактирующих с мембраной, напротив штырей выполнены кольцевые канавки

Недостатком такого мембранного блока является низкая надежность, обусловленная тем, что мембрана в нем закреплена посредством штырей и силами трения между торцами проставок и торцами мембран. Дополнительно к этому, если после закрепления мембранного блока между корпусом и крышкой устройства окажется, что блок контактирует с ними на периферийном его участке, то за счет усиления сжатия от крепежных элементов проставки могут так упруго сформироваться, что на участке от штырей до внутреннего диаметра проста- вок появится зазор между торцами мембраны и проставок. Это уменьшает силу закрепления мембраны между проставками при сборке устройства, где мембранный блок применен, что снизит надежность это- го устройства.

Кроме того, т.к. штыри выполнены из клеевого вещества, а при закреплении мембранного блока в устройстве между корпусом и крышкой к крепежным элементам может быть приложено усилие большее, чем при изготовлении блока, то за счет наличия деформации мембраны по толщине можно поломать клеевые штыри, что так же снижает надежность мембранного блока.

Недостатком является также малая площадь контакта торцов штырей с проставками, что может привести к отрыву штырей от проставок.

Цель изобретения - повышение надежности мембранного блока.

Поставленная цель достигается тем, что в мембранном блоке, содержащем закрепленную между двух проставок эластичную мембрану, по периферии которой выполнены отверстия, контактирующие со штырями из клеевого вещества, соединенными с проставками, герметично соединенными между собой по периферии, на торцах проставок, контактирующих с мембраной, напротив штырей выполнены кольцевые канавки, проставки по высоте выполнены уменьшающимися по крайней мере на участке над канавкой к периферии, а штыри выполнены в виде заклепок с головками, размещенными в канавках, и приклеены к дну канавок торцами головок заклепок.

В патентной и технической литературе не обнаружены технические решения, содержащие отличительные признаки заявленного мембранного блока.

По сравнению с прототипом, заявленный блок обеспечивает более высокую его надежность, а следовательно, и надежность устройства, где он применен. Это достигается за счет исключения раскрытия стыка между проставками и мембраной, увеличения силы трения между их поверхностями, уменьшения вероятности поломки штырей при закреплении блока в устройствах путем выполнения проставок по высоте уменьшающимися к периферии, а также увеличения площади скрепления штырей с проставками за счет выполнения штырей в виде заклепок с головками, размещенными в канавках и приклеенных к их дну торцами головок заклепок.

На фиг. 1 показан мембранный блок, разрез; на фиг. 2 - вариант исполнения мембранного блока; на фиг, 3-5 - варианты установки мембранного блока в устройствах; на фиг. 6 - приспособление для центрирования и фиксации слоев мембраны между собой; на фиг, 7 - центрирование проставок блока относительно сжатой мембраны, со схемой сжатия мембранного блока перед сушкой клея.

Мембранный блок содержит эластичную мембрану 1, расположенную между проставками 2 и 3. На торцах проставок 2 и 3, контактирующих с мембраной, выполнены кольцевые канавки 4 ич5. В мембране 1 напротив канавок 4 и 5 выполнены сквозные отверстия 6, в которых расположены штыри 7 из клеевого вещества. Штыри 7 выполнены в виде заклепок с головками 8, размещенными в канавках 4 и 5 и приклеенными кдну 9 канавок торцами головокЗ заклепок.

Проставки 2 и 3 по высоте выполнены уменьшающимися, по крайней мере на участке над канавками 4 и 5 к периферии, при этом они могут быть ступенчатыми 10 или конусными 11. Проставки 2 и 3 по периметру герметично соединены между собой, например, паяным или сварным швом 12.

В устройствах, где применяется предложенный мембранный блок, он установлен между корпусом 13 и крышкой 14 с уплотнениями 15 и закреплен крепежными элементами 16. В качестве уплотнителей 15 могут быть применены резиновые прокладки, уп- лотнительные кольца, слой фторопласта, нанесенный на торцы корпуса и крышки и т.д.

Приспособление для осуществления центрирования и фиксации слоев мембраны 1 содержит корпус 17 и крышку 18, выполненные из немагнитного материала и снабженные центральными отверстиями Т9. Корпус 17, крышка 18 и слои мембраны 1 ориентированы относительно друг друга штифтами 20, запрессованными в корпус 17 и соединяющимися с крышкой 18 по скользящей посадке. В отверстия 19 корпуса 17 и крышки 18 вставлены оправки 21, выполненные из магнитного сплава. Диаметры от- верстий 19 оправок 21 и отверстий проставок 2 и 3 выполнены одинакового размера по скользящей посадке.

Изготовление мембранного блока и его сборка осуществляются следующим образом.

Укладывают слои мембраны на корпус 17, совмещая отверстия со штифтами 20 и тем самым центрируя их между собой и относительно корпуса 17. Устанавливают на корпус 17 крышку 18 с центрированием по штифтам 20. В центральные отверстия 19 корпуса 17 и крышки 18 вставляют магнитные оправки 21 до их соприкосновения с мембраной 1. При этом оправки 21 притягиваются друг к другу магнитными силами и сжимают слои мембраны 1, фиксируя их относительно друг друга Удерживая корпус 17, снимают крышку 18 и мембрану 1 с оправками 21. На оправки 21 надевают про- ставки 2 и 3, канавки 4 и 5 которых предварительно заполняют клеевым веществом. При этом Проставки 2 и 3 сцентриро- ваны относительно друг друга и относительно мембраны 1. Сжимают про- ставки 2 и 3 сначала на участке I от внутреннего диаметра D до кз навок силой Pi, a затем сжимают из на участке II от канавок до периферии проставок 2, 3 силой Р2. При

сжатии блока мембрана 1 будет деформироваться в поперечном сечениинаучастках I и II, а в зоне канавок 4 и 5 велич1|на деформации будет значительно меньше|т.е. мембра- 5 на прогнется в канавки 4 и 5,за счет чего клеевое вещество, обладая текучестью, особенно нагретое, заполнит отверстие 6 мембраны 1. Т.к. сжатие блока на участке II производят при сжатом положении участка 0 I, то при наличии излишков клеевого вещества (из-за технологических допусков на канавки и их заполнения клеем) последнее будет выдавливаться только через участок II на периферию блока, откуда его можно уда5 лить перед сваркой. После этого производят сушку клея.

Отвердевая, клеящее вещество образует штыри 7 в виде заклепок с головками 8, размещенными в канавках 4 и 5 и приклеен0 ными к дну 9 торцами головок 8 заклепок. Затем осуществляют герметичное соединение проставок 2 и 3 между собой по периметру, например, сварным швом 12. Если клеящее вещество, нанесенное в канавки 4

5 и 5, густой консистенции, то перед сушкой мембранный блок нагревают и подвергают вибрации для лучшего заполнения клеящим веществом отверстий б мембраны 1.

Для ускорения процесса сушки клеяще0 го вещества и лучшего его сцепления с поверхностями канавок 4 и 5 проставок 2 и 3 сушку производят с нагревом блока до определенной температуры.

При сборке устройства, в котором при5 менен описанный мембранный блок, его устанавливают между корпусом 13 и крышкой 14 с уплотнителями 15 и закрепляют крепежными элементами 16. При этом происходит зажатие мембранного блока между

0 деталями 13 и 14 и тем самым мембраны 1 между проставками 2 и 3 на участке I.

Такое выполнение мембранного блока повышает его надежность за счет повышения прочности штырей и обеспечения сжа5 тия мембраны на участке I при закреплении блока в устройствах, где он применен.

Предварительное сжатие мембраны между проставками на участке I в процессе изготовления блока по предложенному спо0 собу также повышает надежность блока, т.к. блокировка участка I препятствует выдавливанию клеевого вещества на внутренний диаметр проставок, что предотвращает образование концентраторов напряжений

5 на мембране в зоне ее возможных перемещений.

Формула изобретения Мембранный блок, содержащий эластичную с отверстиями по периферии мембра ну, размещенную между двух проставок, на торцах которых напротив отверстий образованы кольцевые канавки, а также вы- полнецные из клеевого вещества штыри, размещенные в отверстиях мембраны и прикрепленные к канавкам проставок, которые герметично соединены по периферии, отличающийся тем что ширина канавок

превышает диаметр отверстий, а штыри выполнены в виде заклепок, при этом высота проставок уменьшается к периферии и на их торцах, контактирующих с мембраной, на участке между штырями и внутренним диаметром проставок выполнены дополнительные канавки.

Использование: в п-.дро- и пневмосисте- мах. Сущность изобретения: эластичная с отверстиями по периферии мембрана размещена между двух проставок, на торцах которых напротив отверстий образованы кольцевые канавки. Выполненные из клеевого вещества штыри размещены в отверстиях мембраны и приклеены к канавкам проставок, герметично соединенных по периферии. Ширина канавок превышает диаметр отверстий. Штыри выполнены в виде заклепок. Высота проставок уменьшается к периферии и на их торцах, контактирующих с мембраной, на участке между штырями и внутренним диаметром проставок выполнены дополнительные канавки. 7 ил,

// 9

Фиг

Фа г, 2

Фи 4

Фиг 5

п i a i & Р i D

р р

Фаг. в