СВАРНОЙ СИЛЬФОН Российский патент 2009 года по МПК F16J3/04 

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к герметизирующим сварным сильфонам, предназначенным для работы в качестве упругих чувствительных элементов и служащим для преобразования измеряемого давления в перемещение. Изобретение может быть использовано в конструкциях электровакуумных и измерительных приборов, трубопроводной арматуры в качестве герметичного разделителя сред, устройств контроля и регулирования, а также средств автоматики. Изобретение может найти применение также в авиастроении.

Известен сварной сильфон, состоящий из мембран с отверстием, последовательно соединенных между собой по наружным и внутренним контурам посредством сварки с возможностью сближения и раздвижения. При этом мембраны имеют двухволновую гофрировку [патент РФ на изобретение №2150037, опубликован 27.05.2000].

Недостатком данного сильфона является то, что каждая пара мембран в зоне соединения их внутренним швом выполнена с круговым ребром жесткости в виде отогнутого под некоторым углом пояска.

Известен также сварной сильфон, мембраны которого имеют профилированную концентрическими кольцевыми участками двухволновую гофрировку и последовательно соединены с возможностью сближения и раздвижения. Каждая мембрана соединена с одной из соседних внешним, а с другой - внутренним сварным швом [ТУ 311-0227471.028-92. Сильфоны пластинчатые сварные стальные. ОАО «Саранский приборостроительный завод»] (Прототип).

Недостатком данного сильфона является сравнительно низкая работоспособность ввиду достаточно сложной структуры гофрировки.

Технической задачей изобретения является создание сварного сильфона, обладающего высокой работоспособностью и улучшенными техническими характеристиками.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в снижении механических нагрузок в зоне сварных швов и увеличении рабочего давления сильфона за счет патентуемой формы гофр с возможностью сохранения прежней толщины мембран.

Сущность изобретения заключается в том, что в сварном сильфоне, содержащем последовательно соединенные с возможностью сближения и раздвижения профилированные концентрическими кольцевыми участками мембраны, каждая из которых соединена с одной из соседних внешним, а с другой - внутренним сварным швом, гофра составных мембран выполнена в форме лишь одной полной волны.

При этом волна может иметь различные конфигурации. Конфигурация волны выполнена с двумя скруглениями радиусов R и R1 и определена геометрией формы торцов (концевых участков) гофры, причем 0,5R≥R1.

Каждый из торцов гофры, как внутренний, так и наружный, может быть выполнен или перпендикулярно к оси сильфона, или под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны, или под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны и дополнительно выгнут в виде скругления по радиусу r меньшему, чем радиус R основной волны в противоположном направлении относительно основной волны, причем r≤0,15R.

Комбинации исполнений внутреннего и наружного торцов гофры следующие.

Оба, внутренний и наружный, торца гофры выполнены перпендикулярно к оси сильфона.

Оба, внутренний и наружный, торца гофры выполнены под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны.

Оба торца гофры, внутренний и наружный, выполнены под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны и дополнительно выгнуты в виде скругления по радиусу r меньшему, чем радиус R основной волны в противоположном направлении относительно основной волны, причем r≤0,15R.

Любой один из торцов гофры, т.е. или внутренний, или наружный, выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны, а другой торец, т.е. противоположный, выполнен перпендикулярно к оси сильфона.

Любой один из торцов гофры, т.е. или внутренний, или наружный, выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны, а другой торец, т.е. противоположный, выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны и дополнительно выгнут в виде скругления по радиусу r меньшему, чем радиус R основной волны в противоположном направлении относительно основной волны, причем r≤0,15R.

Любой один из торцов гофры, т.е. или внутренний, или наружный, выполнен перпендикулярно к оси сильфона, а другой торец, т.е. противоположный, выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны и дополнительно выгнут в виде скругления по радиусу r меньшему, чем радиус R основной волны в противоположном направлении относительно основной волны, причем r≤0,15R.

Патентуемый сильфон иллюстрируется в качестве примеров чертежами, где:

Фиг.1 - сварной пластинчатый сильфон с одноволновыми мембранами в осевом разрезе. Вид А - увеличенный вид гофр.

Фиг.2-10 - предложенная геометрия форм торцов гофры мембран для сварного сильфона.

Сильфон содержит профилированные концентрическими кольцевыми волнами мембраны, последовательно соединенные с возможностью сближения и раздвижения, каждая мембрана соединена с одной из соседних внешним, а с другой - внутренним сварным швом, гофра составных мембран имеет форму лишь одной полной волны (фиг.1).

Волна имеет различные конфигурации в зависимости от радиусов скругления R и R1 и геометрии формы торца гофры, причем 0,5R≥R1 (фиг.2-10).

В частности, представлены следующие комбинации исполнений внутреннего и наружного торцов гофры.

Оба, внутренний 1 и наружный 2, торца гофры выполнены перпендикулярно к оси сильфона (фиг.2).

Оба, внутренний 1 и наружный 2, торца гофры выполнены под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны (фиг.3).

Внутренний 1 торец гофры выполнен перпендикулярно к оси сильфона, а наружный 2, противоположный, торец гофры выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны (фиг.4).

Внутренний 1 торец гофры выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны, а наружный 2 торец гофры выполнен перпендикулярно к оси сильфона (фиг.5).

Оба торца гофры, внутренний 1 и наружный 2, выполнены под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны и дополнительно выгнуты в виде скругления по радиусу r меньшему, чем радиус R основной волны в противоположном направлении относительно основной волны, причем r≤0,15R (фиг.6).

Внутренний 1 торец гофры выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны, а наружный 2 торец гофры выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны и дополнительно выгнут в виде скругления по радиусу r меньшему, чем радиус R основной волны в противоположном направлении относительно основной волны, причем r≤0,15R (фиг.7).

Внутренний 1 торец гофры выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны и дополнительно выгнут в виде скругления по радиусу r меньшему, чем радиус R основной волны в противоположном направлении относительно основной волны, причем r≤0,15R, а наружный 2 торец гофры выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны (фиг.8).

Внутренний 1 торец гофры выполнен перпендикулярно к оси сильфона, а наружный 2 торец гофры выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны и дополнительно выгнут в виде скругления по радиусу r меньшему, чем радиус R основной волны в противоположном направлении относительно основной волны, причем r≤0,15R (фиг.9).

Внутренний 1 торец гофры выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны и дополнительно выгнут в виде скругления по радиусу r меньшему, чем радиус R основной волны в противоположном направлении относительно основной волны, причем r≤0,15R, а наружный 2 торец гофры выполнен перпендикулярно к оси сильфона (фиг.10).

Технический результат достигается при всех возможных комбинациях заявленных исполнений торцов гофры мембран и при всех указанных зависимостях радиусов R и R1 скругления основной волны и радиуса r дополнительного скругления волны.

Наиболее целесообразно производить сварку мембран после их полной отформовки.

Мембранный сильфон работает следующим образом: при появлении осевого или углового хода мембраны начнут расходиться или сходиться на некоторый угол. В теле мембран на кольцевом участке между жесткими соединениями возникнут изгибающие знакопеременные напряжения, которые будут значительно снижаться за счет их гашения вследствие применения предлагаемой формы скругления торцов. Сварной сильфон также будет испытывать значительные напряжения в результате воздействия на него рабочего давления (изнутри или извне), которые будут гаситься путем увеличения площади воздействия за счет применения патентуемой формы скругления в противоположном направлении относительно основной волны по значительно меньшему радиусу, чем радиус скругления основной волны.

Предложенные нововведения, все в совокупности или каждое в отдельности, приводят к улучшениям определенных характеристик сильфона. Например, одна волна повышает циклопрочность сильфона; волна, выполненная по фиг.2-5, сильно повышает технологичность изготовления, циклопрочность и, соответственно, выдерживаемое давление извне и изнутри, только извне или только изнутри; торцы, выполненные по фиг.6-10, несколько снижают циклопрочность, но сильно повышают выдерживаемое давление извне и изнутри, только извне или только изнутри, особенно при полном сжатии (складывании) гофры со стороны изогнутого торца.

Изобретение сварного сильфона с многообразием форм гофры является актуальным и готовится к использованию, позволяет оптимально удовлетворить требования заказчиков и минимизировать цену продукции.

Сильфон предназначен для герметичного разделения сред. Сильфон содержит последовательно соединенные с возможностью сближения и раздвижения профилированные концентрическими кольцевыми участками мембраны, каждая из которых соединена с одной из соседних внешним, а с другой - внутренним сварным швом, гофра составных мембран выполнена в форме лишь одной полной волны. Причем волна может иметь различные конфигурации. Конфигурация волны выполнена с двумя скруглениями радиусов R и R1 и определена геометрией формы торцов гофры, причем 0,5R≥R1. Каждый из торцов гофры, как внутренний, так и наружный, может быть выполнен или перпендикулярно к оси сильфона, или под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны, или под углом к оси сильфона, по скруглению, соответственно, направления волны и дополнительно выгнут в виде скругления по радиусу r меньшему, чем радиус R основной волны в противоположном направлении относительно основной волны, причем r≤0,15R. Технический результат - снижение механических нагрузок в зоне сварных швов и увеличение рабочего давления сильфона. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Сварной сильфон, содержащий последовательно соединенные с возможностью сближения и раздвижения профилированные концентрическими кольцевыми участками мембраны, каждая из которых соединена с одной из соседних внешним, а с другой - внутренним сварным швом, отличающийся тем, что гофра составных мембран выполнена в форме одной полной волны, при этом конфигурация волны имеет разные радиусы скругления R и R1 и определена геометрией формы торцов гофры.

2. Сварной сильфон по п.1, отличающийся тем, что 0,5R≥R1.

3. Сварной сильфон по п.2, отличающийся тем, что оба торца гофры выполнены перпендикулярно к оси сильфона.

4. Сварной сильфон по п.2, отличающийся тем, что оба торца гофры выполнены под углом к оси сильфона, по скруглению соответственно направления волны.

5. Сварной сильфон по п.2, отличающийся тем, что оба торца гофры выполнены под углом к оси сильфона, по скруглению соответственно направления волны и дополнительно выгнуты в виде скругления по радиусу r меньшему чем радиус R основной волны в противоположном направлении относительно основной волны, причем r≤0,15R.

6. Сварной сильфон по п.2, отличающийся тем, что один из торцов гофры выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению соответственно направления волны, а другой торец выполнен перпендикулярно к оси сильфона.

7. Сварной сильфон по п.2, отличающийся тем, что один из торцов гофры выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению соответственно направления волны, а другой торец выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению соответственно направления волны и дополнительно выгнут в виде скругления по радиусу r, меньшему чем радиус R основной волны в противоположном направлении относительно основной волны, причем r≤0,15R.

8. Сварной сильфон по п.2, отличающийся тем, что один из торцов гофры выполнен перпендикулярно к оси сильфона, а другой торец выполнен под углом к оси сильфона, по скруглению соответственно направления волны и дополнительно выгнут в виде скругления по радиусу r, меньшему чем радиус R основной волны в противоположном направлении относительно основной волны, причем r≤0,15R.