СИЛЬФОН Российский патент 2003 года по МПК F16L51/02 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных механизмах, например в гибких рукавах, и приборах для компенсации вибраций и температурных колебаний.

Известен сильфон, содержащий корпус, выполненный из узких гофр и, по меньшей мере, одного широкого гофра, стенки которых сопряжены между собой выпуклыми и вогнутыми поверхностями соответственно. Гребни и канавки гофр выполнены синусоидальной формы. Узкие и широкие гофры сильфона выполнены с чередованием. На внешней поверхности корпуса сильфона установлен продольный элемент для обеспечения равномерной деформации гофр при угловых перемещениях торцов корпуса (Патент США 3 3794080, кл. 138-121, 1974 г.).

Однако этот сильфон непригоден для использования в условиях осевой неустойчивости из-за наличия в нем продольного компенсирующего элемента.

Наиболее близким к заявляемому объекту является сильфон, содержащий корпус, выполненный из узких гофр и, по меньшей мере, одного широкого гофра, стенки которых сопряжены между собой выпуклыми и вогнутыми поверхностями. Выпуклые и вогнутые поверхности выполнены в продольном сечении корпуса в виде полуокружностей, отношение радиуса R выпуклой поверхности широкого гофра к радиусу r выпуклой поверхности узкой гофры составляет от 1,5 до 2,5, отношение высоты Н между выпуклой поверхностью широкого гофра и сопряженной с ней вогнутой поверхностью узкого гофра к высоте h между выпуклой поверхностью и вогнутой поверхностью узкого гофра от 0,5 до 1,5, отношение радиуса R₁ вогнутой поверхности между широким и узким гофрами к радиусу r₁ вогнутой поверхности между узкими гофрами - от 1,0 до 2,2 (Патент РФ 2173804, кл. F 16 J 3/04, опубл. 2001 г.).

Недостаток этого сильфона заключается в недостаточно высокой работоспособности сильфона из-за высоких напряжений, возникающих в крайних наиболее нагруженных гофрах.

Изобретение направлено на увеличение работоспособности сильфона за счет уменьшения напряжений по вершинам широких гофр и увеличения жесткости широких гофр.

Это достигается тем, что в сильфоне, содержащем корпус, выполненный из узких гофр и, по меньшей мере, двух широких гофр, стенки которых сопряжены между собой выпуклыми и вогнутыми поверхностями, причем выпуклые и вогнутые поверхности выполнены в продольном сечении корпуса в виде дуги окружности, отношение высоты Н между выпуклой поверхностью широкого гофра и сопряженной с ней вогнутой поверхностью узкого гофра к высоте h между выпуклой поверхностью и вогнутой поверхностью узкого гофра составляет от 0,5 до 0,8, отношение радиуса R выпуклой поверхности широкого гофра к радиусу г выпуклой поверхности узкого гофра составляет от 2,6 до 5,0, при этом высота Н широкого гофра меньше радиуса R. Целесообразно широкие гофры расположить по краям сильфона.

На фиг. 1 изображен предлагаемый сильфон; на фиг. 2 - сильфон с защитной оплеткой.

Сильфон содержит корпус 1, выполненный из узких гофр 2 и, по меньшей мере, двух широких гофр 3, расположенных по краям корпуса сильфона. Стенки гофр сопряжены между собой выпуклыми 4 и вогнутыми 5 поверхностями соответственно. Выпуклые и вогнутые поверхности выполнены в продольном сечении корпуса в виде дуги окружности. Отношение радиуса R выпуклой поверхности широкого гофра к радиусу г выпуклой поверхности узкого гофра составляет от 2,6 до 5,0, отношение высоты Н между выпуклой поверхностью широкого гофра и сопряженной с ней вогнутой поверхностью узкого гофра к высоте h между выпуклой поверхностью и вогнутой поверхностью узкого гофра - от 0,5 до 0,8, при этом высота Н широкого гофра меньше радиуса R. Сильфон может быть снабжен оплеткой 5 (фиг. 2).

Предлагаемый сильфон работает следующим образом.

При приложении осевой нагрузки осевым усилием на корпус 1, нагруженного внутренним давлением, происходит сжатие-растяжение узких 2 и широких 3 гофр. Геометрия широких гофр предлагаемого сильфона обеспечит оптимальную работоспособность сильфона за счет перераспределения нагрузки и снижения напряжения на широких гофрах. При расположении же широких гофр с предлагаемой геометрий по краям корпуса сильфона широкие гофры, воспринимающие максимальные нагрузки, перераспределяют нагрузки, уменьшая тем самым напряжения на концевых участках и повышая работоспособность.

Использование предлагаемого сильфона с указанной геометрией широких гофр по сравнению с прототипом дает возможность получить криволинейное изменение жесткости по оси сильфона, увеличить жесткость крайних широких гофр и уменьшить напряжения и амплитуды осевых перемещений указанных гофр.

При использовании предлагаемого сильфона с защитной оплеткой (см. фиг. 2), например в компенсаторах и гибких металлорукавах, контактирование оплетки 6 по крайним гофрам будет происходить по большей, чем в сильфоне по прототипу, поверхности за счет увеличения радиуса вершин R широких гофр (в сильфоне же по прототипу контактирование оплетки по крайним гофрам происходит по небольшим участкам вершин гофр из-за жесткости оплетки). Поэтому напряжения и износ, возникающие в местах контакта оплетки и крайних широких гофр, уменьшатся, следовательно, повысится работоспособность сильфона и, соответственно, компенсатора. Кроме того, при этом уменьшатся габариты сильфона за счет уменьшения концевых негофрированных участков сильфона (в случае использования сильфона по прототипу с защитной оплеткой для обеспечения плавного перехода от диаметра концевых участков сильфона Д к диаметру вершин гофр Д₁ для сохранения ее демпфирующих и прочностных свойств и для того, чтобы не допустить выхода проволок оплетки из взаимного сцепления, негофрированные концевые участки сильфона необходимо выполнить неоправданно длинными).

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении трубопроводов, а также в приборах и механизмах для компенсации вибраций и температурных колебаний. Корпус сильфона выполнен из узких гофр и по меньшей мере двух широких гофр, стенки которых сопряжены между собой выпуклыми и вогнутыми поверхностями. Выпуклые и вогнутые поверхности в продольном сечении выполнены в виде дуги окружности. Отношение высоты Н между выпуклой поверхностью широкого гофра и сопряженной с ней вогнутой поверхностью узкого гофра к высоте h между выпуклой поверхностью и вогнутой поверхностью узкого гофра составляет от 0,5 до 0,8. Отношение радиуса R выпуклой поверхности широкого гофра к радиусу r выпуклой поверхности узкой гофры составляет от 2,6 до 5,0, при этом высота Н широкого гофра меньше радиуса R. Широкие гофры расположены по краям сильфона. Повышает работоспособность сильфона. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сильфон, содержащий корпус, выполненный из узких гофр и, по меньшей мере, двух широких гофр, стенки которых сопряжены между собой выпуклыми и вогнутыми поверхностями, причем выпуклые и вогнутые поверхности выполнены в продольном сечении корпуса в виде дуги окружности, отношение высоты Н между выпуклой поверхностью широкого гофра и сопряженной с ней вогнутой поверхностью узкого гофра к высоте h между выпуклой поверхностью и вогнутой поверхностью узкого гофра составляет от 0,5 до 0,8, отличающийся тем, что отношение радиуса R выпуклой поверхности широкого гофра к радиусу r выпуклой поверхности узкой гофры составляет от 2,6 до 5,0, при этом высота Н широкого гофра меньше радиуса R.2. Сильфон по п.1, отличающийся тем, что широкие гофры расположены по краям сильфона.