Герметичность уплотнения обеспечивается с помощью контактных напряжений, возникающих при зажатии мембраны по контуру. Величина контактных напряжении должна быть достаточной, чтобы удержать мембрану на месте и обеспечить ее уплотняющую способность.
Расчет условий герметичности мембраны определяется типом ее закрепления. В настоящее время находят применение четыре основных типа закрепления мембран по контуру. Из них особенно широкое применение в ответственных узлах, работающих длительное время, нашли два первых типа. Большое количество запорной арматуры можно найти здесь.
В случае закрепления по другим типам мембраны работают аналогично прокладкам в канавочных соединениях и обеспечивают герметичность при соблюдении следующих условий: степень поджатия не менее 20%; коэффициент суммарной эластичности А = 0,1; величина зазора между мембраной в сжатом состоянии и стенкой канавки со стороны, противоположной действию давления, близка к нулю.
При всех типах закрепления герметичность в местах заделки определяется контактным напряжением, которое зависит от следующих факторов: размеров мембраны в местах закрепления; степени сжатия; высокоэластичного модуля резины (модуля сжатия); рабочего давления.
Выбор конструкции силовой мембраны
При выборе конструкции силовой мембраны для трубопроводной арматуры необходимо руководствоваться следующим:
- конструкция мембраны должна отвечать требованиям прочности при максимально жестких условиях работы;
- выбранная мембрана должна полностью удовлетворять всем требованиям работоспособности, то есть обеспечивать заданный ход и передаваемое усилие при заданных рабочих давлениях;
- изготовление технологической оснастки и самой мембраны должно отличаться наибольшей простотой, что обусловлено требованиями массового производства;
- способ изготовления мембраны следует предусматривать при проектировании оснастки, он не должен вызывать специфических технологических трудностей.
Двум первым требованиям полностью удовлетворяют мембраны с зигом и тарельчатые мембраны. Однако оснастка для тарельчатых мембран отличается большей простотой, чем оснастка для мембран с зигом, поэтому они все больше применяются в арматуростроении.
Крепление мембран в рабочем узле должно отвечать двум основным требованиям: быть надежным и обеспечивать герметичность при возможно более компактном исполнении.
Для обеспечения герметичности контактные напряжения а должны превышать значение рабочего давления на определенную величину: для газообразных сред — не менее чем на 1,5 кгс/см2, для жидких сред (вода, масло) — не менее чем на 0,8 кгс/см2.
Испытания мембран
Как правило, испытательный стенд состоит из имитатора, в котором устанавливают исследуемую мембрану с жестким центром, стойки с ходовым винтом и индикатором, с помощью которых регулируется ход жесткого центра. Контрольный индикатор перемещения фиксирует действительный ход жесткого центра с учетом небольшой жесткости системы. Рабочее усилие, передаваемое мембраной, фиксируется на индикаторе динамометра сжатия с пределами измерения от 0 до 1500 кгс. Сжатый воздух из пневмосистемы подается в полость имитатора через штуцер в нижней плите имитатора. Холодильная камера дает возможность проводить исследование при низкой температуре.
Передаваемое усилие можно замерять следующим образом:
Жесткий центр мембраны неподвижен (жестко закреплен). Замер проводится в следующем порядке. Мембрану устанавливают в имитаторе. Жесткий центр мембраны при помощи ходового винта доводят до касания с дном имитатора; это положение при снятии последующих замеров считается нулевым. После установки жесткого центра в нулевое положение индикаторы последовательно выставляются на ноль. Для надежного закрепления труб необходимо использовать качественные крепежные материалы, которые можно на сайте производителя: вот страница.
При помощи редуктора и вентиля в имитатор направляют сжатый воздух, давление его фиксируется манометром. Благодаря жесткости системы и прогибу динамометра стрелки контрольного индикатора перемещения отходят от нулевого положения. При помощи ходового винта индикатор вновь выставляется в нулевое положение, после чего снимается показание индикатора динамометра.