Многослойный сильфон

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Яопол н и тел ь мое к а вт. с вид- ву (22)Заявлено 07.12.79 (21) 2848283/25-08 (51)М. Кд. с присоединением заявки М

F 16 1 3/04

Ркударствснныб квинтет (23) Приоритет по делам нзабретеннй

N вткрытнй

Опубликовано 30. 11. 81. Бюллетень Ле 44

Дата опубликования описания 30. 11.81 (53) УДК 621. .643(088.8) 1 г, ° г > Ф

В. А. Ильичев и Д. Д. Добровольский:: .:. Ы M (72) Авторы изобретения!

1 гтрк 1 ф

1, т

Северо-Западный заочный политехнический институт (71) Заявитель (54) МНОГОСЛОйНЫй СИЛЬФОН

Изобретение относится к трубопро.водной арматуре и может быть использовано в качестве герметизирующего элемента для обеспечения компенсации перемещения отдельных участков трубопроводов в тяжелых условиях эксплуатации: при наличии высоких давлений и вибраций.

Известен сильфон, который, с целью повышения долговечности при работе в

1О условиях высоких давлений, содержит наружные и внутренние армирующие кольца 513.

Однако кольца сокращают рабочий ход сильфона. При высоком внутреннем

15 давлении среды оболочка сильфона прижата к армирующим кольцам и сильфон практически выключен из работы как упругий элемент, что является существенным недостатком данного технического решения.

Наиболее близким к предлагаемому является многослойный сильфон, гофрированные оболочки которого замкнуты с торцов поперечными перегородками (2).

Такой сильфон обладает по сравнению с однослойным сильфоном повышенной долговечностью, однако, и его срок службы недостаточен. Причиной этого является неспособность внутренних слоев (гофрированных оболочек) равномерно перераспределять напряжения между слоями по профилю гофра. Локальные напряжения внутри многослойной стенки сильфона возникают из-за наличия точечных контактов и разной степени прилегания внутренних гофрированных оболочек друг к другу.

Одинаковую степень прилегания слоев в стенке сильфона осуществить практически не удается из-за его сложной формы.. Кроме того, этот сильфон обладает низкой прочностью в условиях вибраций. Причиной этого являются недостаточные диссипативные свойства, --.спойной структуры стенки сильфона — как сре;,г, в которой распространяются колебания.

Цель изобретения — повышение долговечности сильфона при высоких внутренних давлениях и в условиях вибраций.

Поставленная цель д стигается тем, что полости между оболсчками заполнены под давлением жидкостью, причем в полости, образованной первой и второй от оси сильфона оболочками, давление меньше, чем внутреннее рабочее давление, а в каждой последующей полости давление меньше, чем в предыдущей.

Соединение перегородок и гофрированных оболочек — любое, обеспечивающее герметизацию, например, сварное;

Зазоры между гофрированными оболочками получены в процессе изготовления сильфона путем удаления буферных слоев из инородного вещества, е чередующихся с гофрированными оболочками сильфона, например, путем выплавления иэ пространства между оболочек низкоплавкого металла, например свинца.

Наиболее целесообразен выбор давлений в полостях из условия равнопрочности гофрированных оболочек.

Величины давлений в полостях сильфона, обеспечивающие равнопрочность

его гофрированных оболочек получают расчетным путем. При этом по известной методике расчета для каждой гофрированной оболочки получают зависимость напряженного состояния по профилю гофра от абсолютной величины разности внешнего и внутреннего по отношению к данной оболочке давлений.

По полученным зависимостям выбирают также разности давлений в полостях, чтобы опасные напряжения в отдельных оболочках были равны. Так как внутреннее и внешнее давления сильфона известны и известны разности давлений в полостях, при которых обеспечивается равнопрочность гофрированных оболочек, то известны и сами давления в полостях.

На чертеже изображен сильфон при наличии у него трех гофрированных оболочек, разрез.

Сильфон содержит гофрированные оболочки 1-3, соединенные вместе с торцов сильфона перегородками 4, Оболочки 1-3 совместно с перегородками

4 образуют герметичные полости, за885660

25 полненные под давлением жидкостью 5

При этом

РВнеь. Р2< Pt < PB„>>P } где Р „ „ — давление внешней среды чеши на сильфон;

РBHvtp — внутренне рабочее давление сильфона;

P — давление жидкости в полости, образованной о оболочками 1 и 2 сильфона;

Р— давление жидкости 5 в полости, образованной оболочками 2 и 3 силь15 фона, Давление Р и Р жидкости 5 выбраны из условия обесйечения равнопрочности гофрированных оболочек 1-3 при заданных внешнем (Р е к) и внутренур нем (Рьн тя,) давлениях. кроме того, сильфон содержит с одного конца заглушающую пластину 6 и с другого конца пластину 7 с отверстием 8 для подачи давления.

Сильфон работает следующим образом.

При нагружении сильфона внутренним давлением Р >>т через отверстие 8 напряжения, возникающие в гофрированных оболочках 1-3, будут посредством давления жидкости 5 в полостях сильфона частично скомпенсированы, а оставшиеся напряжения будут равномерно распределены между всеми оболочками 1-3 и более вырав35 нены. также по профилю гофр. Это обеспечивается с одной стороны текучестью жидкости 5, а с другой стороны ее несжимаемостью.

Для полного снятия изгибающих наао пряжений в стенках гофрированных оболочек 1-3 необходимо, чтобы давления жидкости 5 на стенки с обеих сторон были одинаковы, но при этом сильфон потеряет чувствительность к

45 уменьшению давления, поэтому в предлагаемом сильфоне в полости, образованной первой от оси сильфона и второй оболочками (оболочками 1 и 2), давление меньше, чем внутренне рабочее давление сильфона, а в каждой последующей полости давление меньше, чем в предыдущей.

Поскольку нарушение целостности любой из оболочек 1-3 приводит к выходу из строя всего сильфона, то выбор давлений в полостях иэ условия равнопрочности оболочек обеспечивает наиболее высокую долговечность.

885660

Формула изобретения

Составитель Д. Курдасов

Корректор Г. Ot aP

Редактор M. Ткач Техред Е.Харитончик.Тираж 1009 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. /5

4/5

Заказ 10501/53 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый сильфон стоек к вибрациям с широким спектром колебаний.

Это свойство его определяется высокой способностью практически всех жидкостей поглощать энергию высокочастотных механических колебаний.

Жидкость, находящаяся в полостях между оболочками, в случае возбуждения колебаний сильфона на резонансных частотах быстро их погасит, Кроме того, жидкость в полостях сильфона повышает и устойчивость сильфона при внутреннем давлении.

Многослойный сильфон, гофрированные оболочки которого замкнуты с торцов поперечными перегородками, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения долговечности при высоких внутренних давлениях и в услоз виях вибраций, полости между оболочками заполнены под давлением жидкостью, причем в полости, образованной первой и второй от оси сильфона оболочками, давление меньше, чем внутренне рабочее двление, а в каждой последующей полости давление меньше, чем в предыдущей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бурцев К.Н. Металлические сильфоны. М., Гостехиздат, 1968, с. 12 °

2. Авторское свидетельство СССР

V 229889, кл. F 16 J 15/50, 1966.