ГИБКИЙ КОМПЕНСАТОР Российский патент 2002 года по МПК F16L51/02 F16L11/16 

Предлагаемое изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к муфтам и компенсаторам, соединяющим относительно подвижные участки трубопроводов для транспортировки высокотемпературных газовых сред, и может быть использовано, например, в выхлопных системах двигателей.

Известен гибкий компенсатор, устанавливаемый в разъем газотрубопровода (1). Компенсатор состоит из двух коаксиальных гибких оболочек, образованных спиральной навивкой упругих профилированных лент, навитых в противоположных направлениях. При этом продольные кромки профилированной ленты каждой из оболочек выполнены в виде зигов, а сами оболочки взаимно скручены вокруг оси, каждая по направлению навивки. При работе этот гибкий компенсатор допускает любые виды перемещений его концов за счет взаимного смещения витков профилей и упругого пружинения краев ленты, выполненных каждый в виде продольного полугофра. Герметичность компенсатора обеспечивается за счет упругого контакта гофрированных краев ленты и цилиндрического участка профилированной ленты.

Однако такой компенсатор ввиду значительной изгибной жесткости не может обеспечить гашения широкой амплитуды передаваемых колебаний, также как и достаточного демпфирования вибраций при осевых, поперечных и крутильных перемещениях соединяемых жестких трубных участков.

Известен гибкий компенсатор для соединения труб в выхлопных системах двигателя (2). Компенсатор содержит коаксиально смонтированные составную оболочку, эластичный трубчатый элемент, герметично соединенный с торцами компенсатора, и внутренний патрубок, неподвижно подсоединенный к одному из торцов трубчатого элемента. При этом оболочка составлена из двух перекрывающихся по торцам относительно подвижных в осевом направлении частей, на одной из которых выполнена выступающая кольцевая камера, разделенная на две полости радиальной перегородкой, предусмотренной на другой части оболочки. Полости камеры заполнены демпфирующими вставками.

В этом компенсаторе взаимные перемещения частей оболочки возможны только в пределах податливости вставок, т.к. части, составляющие оболочку вместе со стенками камеры, обладают значительной конструкционной жесткостью. Однако при эксплуатации двигателя возможны колебания, превышающие пределы податливости вставок и вызывающие вибрации, передаваемые на узлы крепления выхлопной системы. Это, в свою очередь, может привести к поломке некоторых деталей.

Задачей изобретения является обеспечение возможности гашения разнонаправленных колебании более широкого диапазона амплитуд с усилением демпфирующего эффекта в области высокочастотных вибраций.

Указанная задача решается за счет того, что в гибком компенсаторе, содержащем коаксиально смонтированные составную оболочку, одна часть которой снабжена выступающей камерой, разделенной на полости радиальной перегородкой, предусмотренной на другой части оболочки, причем части оболочки выполнены с возможностью относительного перемещения перекрывающихся кромок в осевом направлении, а полости заполнены демпфирующими вставками, эластичный трубчатый элемент, герметично соединенный с торцами компенсатора, и внутренний патрубок, неподвижно подсоединенный к одному из торцов эластичного трубчатого элемента, согласно изобретению выступающая камера оболочки, составленной из спирально навитой упругой ленты, образована соответствующим профилем ленты. Полости камеры заполнены демпфирующими вставками по винтовой образующей на всей длине оболочки. Компенсатор при этом снабжен рукавом, коаксиально размещенным между оболочкой и трубчатым элементом. Рукав выполнен из спирально навитой упругой плоской ленты и подсоединен по торцам к оболочке.

При решении указанной задачи создается технический результат - гашение колебаний происходит за счет относительных перемещений витков ленты, образующих оболочку, а также за счет увеличенного объема демпфирующих вставок при выполнении камеры в виде винтовой полости по всей длине оболочки.

Приложенными чертежами иллюстрируется предлагаемый компенсатор к выхлопной системе двигателя автомобиля:
фиг.1 - общий вид компенсатора с продольным разрезом;
фиг.2 - увеличенное место I фиг.1.

Гибкий компенсатор для трубопровода выхлопной системы двигателя состоит из коаксиально расположенных эластичной трубки 1 в виде сильфона с внутренним патрубком 2 и внешней оболочки 3, образованной спиральной навивкой профилированной ленты. Сильфон 1 герметично приварен одним торцом к фланцу 4 и патрубку 2, а с другой стороны - к диафрагме 5 элемента 6 разъема компенсатора. При этом выходной торец 7 патрубка 2 размещен внутри элемента 6 разъема с возможностью свободного перемещения в осевом и радиальном направлениях. При спиральной навивке оболочки 3 профилированная лента образует винтовые полости 8, 9, 10, причем в полости 8 и 10 помещают при навивке демпфирующие вставки 11 и 12, которые в полученной оболочке представляют из себя две сплошные спирали, охватывающие компенсатор по всей его длине. Внешняя поверхность полости 9 и внутренние поверхности полостей 8 и 10 являются опорами для демпфирующих вставок 11, 12. Профилированный элемент ленты, образующий оболочку 3, включает в себя краевой полугофр 13, зигованный цилиндрический выступ 14, зигованное цилиндрическое углубление 15, гофр 16 и краевую цилиндрическую полку 17. После навивки оболочки полугофр 13 плотно и упруго прилегает к внешней поверхности углубления 15, гребень гофра 16 прижат к внутренней поверхности выступа 14, а краевая полка 17 заходит под внутреннюю поверхность углубления 15. Таким образом достигается формирование плотно замкнутых полостей для размещения упругосформованных демпфирующих вставок.

Для упругого удержания внешней оболочки 3 в скрученном состоянии внутри нее размещен спирально навитой из плоской ленты рукав 18, жестко скрепленный с фланцем 4 и диафрагмой 5 элемента 6 разъема. Спирально навитая оболочка и спиральный внутренний рукав навиты в противоположных направлениях и перед закреплением взаимоскручены вокруг оси компенсатора в противоположных направлениях по направлению навивки. Снабжение компенсатора дополнительным рукавом 18 позволяет освободить гибкий сильфон 1 от скручивающих нагрузок, воспринимаемых оболочкой. При этом лента с обеих сторон имеет фрикционную насечку.

Работает предлагаемый компенсатор следующим образом.

При колебаниях как продольных, поперечных, так и крутильных происходят взаимные перемещения витков профилированной ленты, образующих оболочку 3, и сжатие демпфирующих вставок, причем в более широком диапазоне амплитуд, чем в известных гибких компенсаторах. При этом увеличенный объем материала демпфирующих вставок, размещенных по спирали на всю длину оболочки, также увеличивает диапазон амплитуд воспринимаемых извне колебаний. Высокочастотные вибрации поглощаются спиральными вставками 12, которые могут деформироваться не только в пределах податливости, но и как упругие спиральные элементы.

Таким образом, выполнение камеры оболочки в виде винтовой спирали, охватывающей оболочку по всей ее длине, позволяет расширить диапазон амплитуд разнонаправленных колебаний и исключить при этом возможность разрушения подвижных участков выхлопной системы двигателя.

Источники
1. (Аналог) патент РФ 2011099, МКИ⁵ F 16 L 11/16, приоритет 19.04.91 г.

2. (Прототип) патент США 4659117, МКИ F 16 L 55/02, приоритет 21.04.87 г.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для соединения подвижных участков трубопроводов для транспортировки высокотемпературных газовых сред, например, в выхлопных системах двигателей внутреннего сгорания. Камеры оболочки сильфона выполнены в виде винтовой спирали, охватывающей оболочку по всей ее длине, а полости камер заполнены демпфирующими вставками. Повышает надежность трубопровода за счет гашения разнонаправленных колебаний более широкого диапазона амплитуд. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Гибкий компенсатор для установки по разъему трубопровода выхлопной системы двигателя, содержащий коаксиально смонтированные составную оболочку, одна часть которой снабжена выступающей камерой, разделенной на полости радиальной перегородкой, предусмотренной на другой части оболочки, причем части оболочки выполнены с возможностью относительного перемещения перекрывающихся кромок в осевом направлении, а полости заполнены демпфирующими вставками, эластичный трубчатый элемент, герметично соединенный с торцами компенсатора, и внутренний патрубок, неподвижно подсоединенный к одному из торцов трубчатого элемента, отличающийся тем, что выступающая камера оболочки, составленной из спирально навитой упругой ленты, образована соответствующим профилем ленты и заполнена демпфирующими вставками по винтовой образующей на всей длине оболочки, при этом компенсатор снабжен рукавом, коаксиально размещенным между оболочкой и трубчатым элементом и выполненным из спирально навитой упругой плоской ленты с подсоединением рукава по торцам к оболочке. 2. Компенсатор по п. 1, отличающийся тем, что профиль ленты образован продольно направленным зигованным выступом и гофром, а продольная кромка со стороны выступа выполнена в виде полугофра. 3. Компенсатор по п. 1, отличающийся тем, что плоская лента рукава выполнена с двусторонним фрикционным слоем.