СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО СИЛЬФОНА Российский патент 2009 года по МПК B21D15/06 B21D51/12 

Изобретение относится к способам изготовления сильфонов для приборов и компенсирующих соединительных устройств трубопроводных коммуникаций транспортных средств и промышленного оборудования.

Известен способ изготовления двухслойного сильфона, включающий сборку оребренной по внешнему слою двухслойной трубы и ее гофрирование путем осевого сжатия последней. При этом ребра (пояса жесткости) располагаются между гофрами, что обеспечивает существенное упрочнение сильфона (авторское свидетельство СССР №508304; кл. B21D 15/06).

Этот способ не приемлем для изготовления тонкостенных сильфонов из многослойных труб с отношением среднего диаметра к суммарной толщине стенки более 50.

Известен способ (прототип) изготовления тонкостенного многослойного сильфона, включающий сборку многослойной трубы и ее гофрирование механогидравлическим методом. При этом гофры упрочняются по впадинам в процессе накатки многослойной трубы роликами за счет наклепа /нагартовки/ материала трубы. (К.Н.Бурцев. Металлические сильфоны. - М.-Л.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1963, стр.104, стр.106 и стр.109).

Однако способ прототип не обеспечивает требуемой прочности сильфона в условиях воздействия повышенного давления рабочих сред.

Предлагаемый способ изготовления многослойного сильфона направлен на повышение его прочности к воздействию давления рабочих сред.

Поставленная задача достигается способом изготовления многослойного сильфона, включающим сборку многослойной трубы, ее гофрирование любым известным методом и упрочнение гофров.

В отличие от существующего способа упрочнение гофров производят путем соединения воедино слоев по вершинам или впадинам, либо по вершинам и впадинам сильфона сваркой, например контактно-шовной.

Упрочнение гофров, выполняемое путем соединения воедино слоев по вершинам или впадинам, либо по вершинам и впадинам сваркой, например - контактно-шовной, обеспечивает резкое повышение прочности сильфона в целом.

Изгибная жесткость стенки однослойного сильфона имеет вид (см. Сильфоны. Расчет и проектирование. Под ред. Л.Е.Андреевой. М., «Машиностроение», 1975, стр.13):

где: Е - модуль упругости материала стенки;

h - толщина стенки сильфона;

µ -коэффициент Пуассона.

Изгибная жесткость стенки многослойного сильфона из однородных материалов до и после соединения его слоев воедино сваркой соответственно имеет вид:

где: n - количество слоев, составляющих стенку сильфона;

h - толщина отдельного слоя.

При этом степень увеличения изгибной жесткости стенки сильфона в местах соединения воедино слоев характеризуется отношением D_K/D₀=n².

Например, изгибная жесткость стенки с соединенными воедино слоями увеличивается в 4 раза для 2-х слойного сильфона (n=2) и в 9 раз для 3-х слойного сильфона (n=3).

Многократное увеличение изгибной жесткости стенки соединением воедино слоев по впадинам и (или) выступам обеспечивает резкое повышение прочности сильфона в целом.

Другое преимущество предлагаемого способа - его простота и возможность реализации в сочетании с любым известным методом гофрирования.

Перечень графических изображений:

Фиг.1. Операция №1. Изготовление многослойной трубы.

Фиг.2. Операция №2. Гофрирование многослойной трубы.

Фиг.3. Операция №3. Упрочнение гофров соединением воедино слоев по вершинам (впадинам) сильфона контактно-шовной сваркой.

Фиг.4. Соединение воедино слоев по вершинам гофров контактно-шовной сваркой.

Фиг.5. Соединение воедино слоев по впадинам гофров контактно-шовной сваркой.

Реализация предлагаемого способа изготовления многослойного сильфона осуществляется последовательным выполнением следующих операций:

Операция №1 (фиг.1). Изготовление многослойной трубы 1 методом осевой сборки из отдельных ее слоев.

Операция №2 (фиг.2). Гофрирование многослойной трубы 1 любым известным методом - формование сильфона 2.

Операция №3 (фиг.3). Упрочнение гофров соединением воедино слоев по вершинам и (или) впадинам сильфона контактно-шовной сваркой. Контактный шов по вершинам (фиг.4) или впадинам (фиг.5) сильфона 2 выполняют сварочными роликами 3, на которые подается постоянный электрический ток.

В таблице представлены примеры изготовления 2-х слойного (2×0,4 мм) сильфона с внутренним диаметром 250 мм из стали 10, шагом и высотой 10 мм и 12 мм соответственно.

№ операции Наименование операции Пример 1 Пример 2 1 (фиг.1) Изготовление многослойной трубы Многослойную трубу 1 изготавливали методом осевой сборки из отдельных ее слоев 2 (фиг.2) Гофрирование многослойной трубы Многослойную трубу гофрировали на гидроформовочном автомате АГР-250. Количество гофров - 11. 3 (фиг.3) Упрочнение гофров соединением воедино слоев по вершинам и (или) впадинам сильфона контактно-шовной сваркой Сварку выполняли по впадинам Сварку выполняли по впадинам и вершинам Режимы сварки: Первичное напряжение - 220 вольт. Ширина контакта на роликах - 4 мм. Усилие сжатия на роликах - 80 кг. Скорость сварки - 2,5 м/мин. Результат, полученный от упрочнения гофров Степень увеличения прочности* сильфона к воздействию внутреннего давления (кратность): 1,45 2,15 *В качестве критерия прочности использована величина давления, соответствующая началу пластической деформации внутренних радиусов профиля гофров сильфона.

Показанные примеры реализации заявляемого способа изготовления многослойного сильфона свидетельствуют о резком повышении его прочности к воздействию внутреннего давления среды.

Изобретение относится к способам изготовления многослойных сильфонов для приборов и компенсирующих соединительных устройств трубопроводных коммуникаций транспортных средств и промышленного оборудования. Осуществляют сборку многослойной трубы, ее гофрирование и упрочнение гофров. Причем упрочнение гофров производят путем соединения слоев по вершинам и/или впадинам сильфона сваркой воедино, например контактно-шовной. Повышается прочность к воздействию давления рабочих сред. 5 ил., 1 табл.

Способ изготовления многослойного сильфона, включающий сборку многослойной трубы, ее гофрирование и упрочнение гофров, отличающийся тем, что упрочнение гофров производят путем соединения слоев по вершинам и/или впадинам сильфона сваркой воедино, например контактно-шовной.