СИЛЬФОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК F16J3/04 

Изобретение относится к гибким элементам трубопроводов и может быть использовано в пневмо и гидросистемах высокого давления.

Известен рукав металлический 8Д4.498.414-1 (аналог) состоящий из гофрированной трубы, оплетки и концевой арматуры, соединяющей гофрированную трубу с оплеткой, а также служащей для стыковки рукава с подводящими и отводящими частями трубопровода. Для повышения надежности гибкого рукава гофрированная труба армирована по впадинам гофров цилиндрическими браслетными пружинами.

Недостатком известного гибкого рукава является малая жесткость профиля поперечного сечения из-за потери устойчивости витков пружины, что ограничивает использование гибкого рукава при повышенных давлениях.

Известен шланг по (а.с. 1171633 от 01.10.1981 г., МПК F16L 33/04 Россия, прототип), содержащий гофрированную трубу, оплетку, концевую арматуру и цилиндрические пружины, установленные во впадины гофров. Для повышения надежности во внутренние полости пружин установлены составные изогнутые по окружности стержни круглого сечения с геометрическими размерами

где: D_ceч - диаметр сечения стержня;

r_в - радиус впадины гофра;

d_пp - диаметр проволоки пружины;

R_из - средний радиус изгиба стержня;

D_в - диаметр сильфона по впадинам гофров.

При подаче давления в сильфон усилия, действующие в направлении оси Х-Х, стремятся сложить впадины гофр. Этому препятствуют цилиндрические пружины, установленные во впадины гофр, и стержни с радиусом изгиба , предохраняющие складывание витков пружины.

Недостатком данного шланга является ограниченная возможность его использования при высоких давлениях, так как при увеличении давления пружины со стержнями, изогнутыми по окружности, не препятствуют усилиям деформировать гофры выше их радиуса изгиба R_из, в результате гофры продолжают деформироваться сжимаясь вокруг пружин, что приводит в конечном итоге к потере устойчивости сильфона.

Также, к недостаткам можно отнести повышенную трудоемкость изготовления изогнутых стержней, неудобство монтажа изогнутых стержней в пружину, неравномерное растяжение пружины на диаметр, превышающий наружный диаметр гофрированной трубы, при монтаже ее во впадину гофра, приводящее к перерастяжению пружины в местах стыковки стержней изогнутых R_из.

Задача предлагаемого технического решения состоит в сохранении устойчивости сильфона (гофрированной трубы) при более высоких давлениях, в упрощении изготовления стержней и их монтажа в пружину, в исключении перерастяжения пружины при установке ее во впадину гофра.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом сильфоне, содержащем гофрированную трубу, концевую арматуру и цилиндрические пружины, с расположенными в них составными изогнутыми по окружности стержнями круглого сечения, согласно изобретению, стержни выполнены прямолинейными. Длина прямолинейных стержней определяется из соотношения

(1)

где: L - длина стержня;

δ - радиальный зазор между внутренним диаметром пружины и диаметром стержня;

Δ - допустимое отклонение от круглости пружины (в сечении), установленной во впадину гофра;

D_н - номинальная величина наружного диаметра пружины, установленной во впадину гофра.

Сущность предлагаемого изобретения представлена на фиг. 1, где:

1 - гофрированная труба;

2 - концевая арматура;

3 - цилиндрическая пружина;

4 - стержень прямолинейный.

Предлагаемый сильфон содержит гофрированную трубу 1 с приваренной к ней концевой арматурой 2, служащей для стыковки сильфона с подводящими и отводящими частями трубопровода, цилиндрические пружины 3, устанавливаемые во впадины гофров, и составные прямолинейные стержни 4 круглого сечения длиной L (1), устанавливаемые в пружину.

Сильфон работает следующим образом:

Составные прямоугольные стержни 4 круглого сечения длиной L (1) и диаметром меньшим внутреннего диаметра пружины на размер δ легко устанавливаются в пружину, образуя в сборе внутри нее многоугольник (фиг. 2). При подаче давления в сильфон составные прямоугольные стержни противодействуют усилиям, стремящихся сложить гофры в направлении оси Х-Х (фиг. 1), предохраняя от смятия витки пружины, как по радиусу впадины r_в (фиг. 3), так и выше центра радиуса впадины на величину 2δ+Δ (фиг. 4), тем самым исключая увеличение деформации гофр и потерю устойчивости сильфона при более высоких давлениях.

Радиальный зазор δ и допустимое отклонение Δ выбираются конструктивно из расчета максимально допустимой деформации гофр, при которой не происходит потеря устойчивости сильфона.

Повышение устойчивости сильфона с указанными отличиями подтверждено экспериментально - рабочее давление 12-слойного стандартного сильфона диаметром 48 мм повышено с 200 кгс/см² до 400 кгс/см², а его разрушение происходит при давлении 1100 кгс/см².

Также, положительными эффектами использования предлагаемого сильфона является:

- снижение трудоемкости изготовления прямоугольных стержней;

- облегчение монтажа прямоугольных стержней в пружины;

- уменьшение возможности перерастяжения пружин при установке их во впадины гофр.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в пневмо-гидросистемах других отраслей промышленности. В сильфоне, содержащем гофрированную трубу, концевую арматуру и цилиндрические пружины, с расположенными в них составными стержнями круглого сечения, причем последние выполнены прямолинейными. Составные прямолинейные стержни круглого сечения, образующие внутри пружины в сборе многоугольник, противодействуют усилиям, стремящимся сложить гофры в направлении оси Х-Х, предохраняя от смятия витки пружины, как по радиусу впадины, так и выше центра радиуса впадины. Технический результат - сохранение устойчивости сильфона при более высоких давлениях, снижение трудоемкости изготовления стержней и упрощение их монтажа в пружину. 4 ил.

Сильфон, состоящий из гофрированной трубы с концевой арматурой и с установленными во впадины гофров цилиндрическими пружинами с расположенными в них составными стержнями круглого сечения, отличающийся тем, что стержни выполнены прямолинейными.