СВАРНОЙ СИЛЬФОН Российский патент 2000 года по МПК F16J3/04 

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к герметизирующим сварным сильфонам, и может быть использовано в конструкциях электровакуумных и измерительных приборов, а также трубопроводной арматуры.

Известен сварной сильфон, содержащий последовательно соединенные с возможностью сближения и раздвижения мембраны, крайние из которых жестко соединены с концевыми деталями, а каждая из остальных соединена с одной из соседних мембран внешним, а с другой внутренним сварным швом (1).

Недостатком данного сильфона является низкая работоспособность, обусловленная повышенными механическими нагрузками в области сварных швов.

Известен также сварной сильфон, содержащий последовательно соединенные с возможностью сближения и раздвижения профилированные концентрическими кольцевыми участками мембраны, крайние из которых жестко соединены с концевыми деталями, а каждая из остальных соединена с одной из соседних мембран внешним, а с другой внутренним сварным швом (2).

Недостатком этого сильфона также является низкая работоспособность, т.к. профилирование мембран прямолинейными участками существенно не снижает нагрузок в зоне сварных швов.

Технической задачей изобретения является создание сварного сильфона, обладающего высокой работоспособностью и технологичного в изготовлении.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, состоит в снижении механических нагрузок в зоне внутреннего сварного шва, имеющей наихудшие механические свойства.

Сущность изобретения заключается в том, что в сварном сильфоне, содержащем последовательно соединенные с возможностью сближения и раздвижения профилированные концентрическими кольцевыми участками мембраны, крайние из которых жестко соединены с концевыми деталями, а каждая из остальных соединена с одной из соседних мембран внешним, а с другой внутренним сварным швом, каждая пара мембран в зоне соединения их внутренним швом выполнена с круговым ребром жесткости, в виде пояска, отогнутого на расстоянии не менее 0,5 мм от указанного шва под углом не менее 15^o к поперечной плоскости сильфона.

Наиболее целесообразно ребро жесткости следует выполнить путем отбортовки пары мембран после сварки внутреннего шва.

При этом концевые детали приварены или припаяны к крайним мембранам, все мембраны профилированы концентрическими кольцевыми волнами.

Кроме того, каждая мембрана выполнена с плоским кольцевым участком на периферии, имеющим ширину 0,05 - 0,15 наружного радиуса мембраны, кольцевые волны каждой мембраны выполнены глубиной 1,2 - 6 толщины мембраны, пара мембран в зоне соединения их внутренним швом имеет внутренний радиус 0,2 - 0,5 наружного радиуса мембран, а расстояние от внутреннего шва, на котором отогнут поясок для образования кругового ребра жесткости пары мембран, выполнено не менее удвоенной толщины мембраны.

На фиг. 1 изображен электровакуумный прибор со сварным сильфоном, герметизирующим вакуумную дугогасительную камеру; на фиг. 2 - пара соседних сваренных внутренним швом мембран сильфона; на фиг. 3 - геометрия мембран.

Сварной сильфон содержит профилированные концентрическими кольцевыми волнами мембраны, из которых крайние мембраны 1, 2 жестко соединены сваркой или пайкой с концевыми деталями 3, 4 прибора (фиг. 1), а каждая из остальных, например мембрана 5, соединена с соседней мембраной 6 внешним сварным швом 7, а с другой соседней мембраной 8 внутренним сварным швом 9, причем в зоне последнего выполнено круговое ребро жесткости в виде пояска 10, отогнутого на расстоянии не менее 0,5 мм от указанного шва под углом не менее 15^o к поперечной перпендикулярной продольной оси плоскости сильфона.

Формирование ребра жесткости (пояска 10) наиболее целесообразно осуществлено путем отбортовки пары мембран 5, 8 после сварки внутреннего шва 9. В результате отбортовки образуется составной (двухслойный) поясок 10, состоящий из слоев материала пары соседних мембран, примыкающих к внутреннему сварному шву 9. Геометрически составной поясок 10 представляет собой два усеченных конуса, совмещенных меньшими основаниями, которые жестко соединены между собой сварным швом 9. Большие основания конусов принадлежат подвижным друг относительно друга участкам соседних мембран.

В приборе, изображенном на фиг. 1 (вакуумный выключатель), с концевой деталью 3 соединен шток подвижного контакта 12, с концевой деталью 4 - изоляционный корпус 13 вакуумной дугогасительной камеры, в которой закреплен неподвижный контакт 14.

Каждая мембрана 1, 2, 5, 6, 8 выполнена с плоским кольцевым участком на периферии (у наружного края), имеющим ширину 1, равную 0,05 - 0,15 наружного радиуса R_н мембраны, т.е. 1 = (0,05 - 0,15)R_н. Упомянутые кольцевые волны r1, r2 каждой мембраны выполнены с глубиной H, равной 1,2 - 6 толщины h мембраны, т.е. H = (1,2 - 6)h. Пара мембран 5,8 в зоне соединения их внутренним швом 9 имеет внутренний радиус R_вн, равный 0,2 - 0,5 наружного радиуса R_н мембран, т. е. R_вн = (0,2 - 0,5)R_н. Расстояние S от внутреннего шва 9, на котором отогнут поясок 10 для образования кругового ребра жесткости, выполнено не менее удвоенной толщины h мембраны, т.е. S ≥ 2h. Таким образом, если 2h < 0,5 мм, то S ≤ 0,5 мм, как указано выше.

Сварной сильфон функционирует следующим образом.

При перемещении подвижного контакта 12 в направлении замыкания с неподвижным контактом 14 сильфон растягивается, мембраны 6, 5, 8 раздвигаются, а при размыкании указанных контактов сильфон сжимается и мембраны 6, 5, 8 сближаются. При этом передача нагрузки между мембранами происходит за счет сварных швов 7, 9.

Благодаря наличию ребра жесткости и указанной геометрии мембран область (зона) сварного шва 9 полностью или частично разгружена от изгибающих механических нагрузок и разрушение сварного шва в процессе эксплуатации не происходит.

Тем самым обеспечивается повышение долговечности и надежности и, следовательно, работоспособности сильфона и электровакуумного прибора в целом.

Источники информации:
1. SU 1795210, F 16 J 3/04, 1993.

2. RU 2005236, F 16 J 3/04, 1993.

Изобретение используется в области приборостроения и трубопроводной арматуры в качестве герметичного разделителя сред. В сварном сильфоне, содержащем последовательно соединенные с возможностью сближения и раздвижения профилированные концентрическими кольцевыми участками мембраны, крайние из них жестко соединены с концевыми деталями, а каждая из остальных соединена с одной из соседних мембран внешним, а с другой внутренним сварным швом, каждая пара мембран в зоне соединения их внутренним швом выполнена с круговым ребром жесткости в виде пояска, отогнутого на расстоянии не менее 0,5 мм от указанного шва под углом не менее 15° к поперечной плоскости сильфона. Благодаря наличию ребра жесткости и геометрии мембран область сварного шва полностью или частично разгружена от изгибающих механических нагрузок, и разрушение сварного шва в процессе эксплуатации не происходит. Повышает долговечность и надежность сильфона. 7 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Сварной сильфон, содержащий последовательно соединенные с возможностью сближения и раздвижения профилированные концентрическими кольцевыми участками мембраны, крайние из которых жестко соединены с концевыми деталями, а каждая из остальных соединена с одной из соседних мембран внешним, а с другой внутренним сварным швом, отличающийся тем, что каждая пара мембран в зоне соединения их внутренним швом выполнена с круговым ребром жесткости в виде пояска, отогнутого на расстоянии не менее 0,5 мм от указанного шва под углом не менее 15^o к поперечной плоскости сильфона. 2. Сильфон по п.1, отличающийся тем, что ребро жесткости выполнено путем отбортовки пары мембран после сварки внутреннего шва. 3. Сильфон по п.1 или 2, отличающийся тем, что концевые детали приварены или припаяны к крайним мембранам. 4. Сильфон по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что мембраны профилированы концентрическими кольцевыми волнами. 5. Сильфон по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что каждая мембрана выполнена с плоским кольцевым участком на периферии, имеющим ширину 0,05 - 0,15 наружного радиуса мембраны. 6. Сильфон по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что упомянутые кольцевые волны каждой мембраны выполнены глубиной 1,2 - 6,0 толщины мембраны. 7. Сильфон по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что пара мембран в зоне соединения их внутренним швом имеет внутренний радиус 0,2 - 0,5 наружного радиуса мембран. 8. Сильфон по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что расстояние от внутреннего шва, на котором отогнут поясок для образования кругового ребра жесткости пары мембран, выполнено не менее удвоенной толщины мембраны.