УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ И.З.ГОЛЬДФЕЛЬДА Российский патент 1994 года по МПК F16J3/00 B66F1/08 

Изобретение относится к оборудованию для нагружения оснований, конструкций и изделий с помощью пневмо- и гидродомкратов при инженерно-геологических изысканиях и испытаниях стройматериалов, строительстве и реконструкции сооружений. Может использоваться в системах шахтных крепей, буферных узлов на транспорте, компенсаторов трубопроводов и гасителей колебаний от ударных механизмов.

Известны тарельчатые пружины, включающие упругие парные мембраны, соединенные по периметру поясом жесткости (диафрагмой, опорным кольцом).

Недостатки таких пружин - малый ход (3...7 мм при диаметре 80...300 мм), восприятие небольших нагрузок (до 110 кН) и пассивная работа в системе (тарельчатая пружина не создает подобно домкрату, активной нагрузки).

Известен плоский домкрат, включающий парные листовые мембраны, соединенные по периметру жестким поясом с образованием герметичной полости, газо- или жидкостный наполнитель внутри полости и боковой ввод.

Недостатки домкрата - малый ход; способность работать только внутри опор массива и значительная относительная масса изделия на единицу грузоподъемности (1:300).

Цель изобретения - обеспечение большего хода упругого элемента и возможности "безопорной" работы, а также снижение относительной массы изделия на единицу грузоподъемности.

Это достигается тем, что в устройстве, включающем парные мембраны, соединенные по периметру жестким поясом с образованием герметичной полости, газо- или жидкостный наполнитель внутри полости и ввод, мембраны снабжены кольцевыми и радиальными гофрами, обращенными гребнем внутрь полости, причем сечение кольцевых гофров увеличивается от центра к краю мембраны, а сечение радиальных гофров - от края к центру мембраны.

С целью значительного увеличения хода и исключения при этом потери устойчивости устройство выполняется наборным в виде пакета из однотипных упругих элементов, располагаемых соосно один над другим так, что одноименные гребни соприкасающихся мембран смежных элементов противостоят друг другу и соединены общим вкладышем.

С целью использования упругого элемента в качестве воротникового домкрата диафрагмы снабжены отверстием в центре и подкреплены трубчатым сильфоном, размещенным в полости между диафрагмами.

Предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Выполнение мембраны с кольцевыми и радиальными гофрами, обращенными гребнем внутрь полости, позволяет увеличить ход мембраны без снижения локальной жесткости и снижает толщину мембран, а принятая закономерность изменения сечения гофров обеспечивает близкое к плоскопараллельному перемещение мембран.

Выполнение упругого элемента в виде наборного пакета однотипных элементов, расположенных соосно один над другим, увеличивает ход пропорционально числу элементов.

Совпадение одноименных гофров соприкасающихся мембран при сборке и установке вкладышей между одноименными гофрами обеспечивает совместную работу элементов в пакете и исключает потерю устойчивости пакета при большом числе элементов.

Отверстие в центре мембраны с подкреплением мембран со стороны полости трубчатым сильфоном обуславливает возможность использования упругого элемента и пакета элементов в качестве воротникового домкрата, обеспечивая герметичность кольцевой полости и не препятствуя ходу мембран.

На фиг. 1 изображен упругий элемент, план; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - пакет упругих элементов в разрезе; на фиг. 4 - узел I на фиг. 3.

Упругий элемент содержит парные мембраны 1, соединенные по периметру жестким поясом 2 с образованием герметичной полости 3, наполняемой через ввод 4 газом или жидкостью 5. Мембраны 1 имеют кольцевые 6 и радиальные 7 гофры, обращенные гребнем 8 внутрь полости 3. Сечение гофров 6 увеличивается от центра к краю, а гофров 7 - от края к центру мембраны. Ввод 4 снабжен обратным клапаном 9. При сборке упругих элементов в пакет одноименные гофры соприкасающихся мембран смежных элементов соединяют вкладышами 10 и 11.

Упругий элемент в качестве воротникового домкрата снабжают трубчатым сильфоном 12 и отверстием 13 в центрах мембран. Сильфон размещен внутри полости 3 и герметично соединен с мембранами 1. При перемещении мембран он обеспечивает герметичность полости 3, не препятствуя расхождению - схождению мембран.

Работает упругий элемент следующим образом.

Подключают к вводу 4 шланг закачки наполнителя. Регулируют клапан 9 на требуемое рабочее давление. После достижения рабочего давления по манометру шланг отключают. Наличие гофров предложенного направления и сечения обеспечивает близкое к плоскопараллельному перемещение мембран и снижает их толщину; в итоге увеличивается ход и снижается масса изделия.

Когда упругие элементы собраны в пакет, их ход суммируется. Наличие вкладышей 10 и 11 между гофрами обеспечивает совместную работу соприкасающихся мембран 1 и исключает потерю устойчивости многоэлементного пакета как стойки.

Если изделие используется как демпфер (буферы в машинах и вагонах, компенсаторы на трубопроводах, гасители колебаний машин и объектов в сейсмической зоне), то его устанавливают в наполненном состоянии. В случае использования изделия как домкрата (поддержка инвентарной крепи, скользящей опалубки, выдергивание свай, моделей, шпунта), наполнитель закачивают после установки упругого элемента. Особо важна возможность набора упругих элементов в пакет при испытаниях геотекстильных и пластмассовых конструкций с относительным удлинением перед разрывом до 20...40%.

Предложенная конструкция упругого элемента проста в изготовлении и эксплуатации, обеспечивает широкий диапазон нагрузок и перемещений, не боится пыли и перекосов.

Использование: в оборудовании для нагружения оснований, конструкций и изделий с помощью пневмо- и гидродомкратов. Сущность изобретения: парные мембраны соединены по периметру с образованием герметичной полости, сообщенной с источником подвода рабочей среды. Мембраны выполнены с кольцевыми гофрами с переменной площадью поперечного сечения. Элемент выполнен в виде пакета однотипных парных мембран, установленных соосно одна над другой. Соприкасающиеся гофры смежных мембран расположены друг против друга и снабжены общим кольцевым вкладышем. Мембраны снабжены радиальными гофрами, обращенными гребнем внутрь полости. Площадь поперечного сечения кольцевых гофр увеличивается от центра к периферии мембраны, радиальных - от периферии к центру. Вкладыши выполнены в виде жестких цилиндрических втулок, мембраны - с центральным отверстием и снабжены общим герметизирующим сильфоном. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Упругий элемент, содержащий парные мембраны, соединенные по периметру с образованием герметичной полости, сообщенной с источником подвода рабочей среды, причем мембраны выполнены с кольцевыми гофрами с переменной площадью поперечного сечения, элемент выполнен в виде пакета однотипных парных мембран, установленных соосно одна над другой, а соприкасающиеся гофры смежных мембран расположены друг напротив друга и снабжены общим кольцевым вкладышем, отличающийся тем, что, с целью обеспечения безопорной работы, увеличения хода и снижения веса на единицу грузоподъемности, мембраны снабжены радиальными гофрами, обращенными гребнем внутрь полости, при этом площадь поперечного сечения кольцевых гофр увеличивается от центра к периферии мембраны, а радиальных - от периферии к центру. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения радиальной устойчивости, вкладыши выполнены в виде жестких цилиндрических втулок. 3. Элемент по пп.1 и 2, отличающийся тем, что мембраны выполнены с центральным отверстием и снабжены общим герметизирующим сильфоном.