Многослойный сильфон Советский патент 1981 года по МПК F16J3/04 

(5) МНОГОСЛОЙНЫЙ СИЛЬФОН

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в качестве герметизирующего элемента для обеспечения компенсации перемещения отдельных участков трубопроводов в тяжелых условиях эксплуатации: при наличии высоких давлений и вибраций. Известен сильфом, который, с цель повышения долговечности при работе в условиях высоких давлений, содержит наружные и внутренние армирующие кольца Гт.Однако кольца сокращают; рабочий ход сильфона. При высоком внутреннем давлении среды оболочка сильфона при жата к армирующим кольцам и сильфон практически выключен из работы как упругий элемент, что является сущест венным недостатком данного технического решения. Наиболее близким к предлагаемому является многослойный сильфон, гофрированные оболочки которого замкнуТЫ с торцов поперечными перегородками 2. Такой сильфон обладает по сравнеию с однослойным сильфоном повышенной долговечностью, однако, и его срок службы недостаточен. Причиной этого является неспособность внутренних слоев (гофрированных оболочек) равномерно перераспределять напряжения между слоями по профилю гофра. Локальные напряжения внутри многослойной стенки сильфона возникают из-за наличия точечных контактов и разной стедени прилегания внутренних гофрированных оболочек друг к другу. Одинаковую степень прилегания слоев в стенке сильфона осуществить практически не удается из-за его сложной формы.-Кроме того, этот сильфон обладает низкой прочностью в условиях вибраций. Причиной этого являются недост.аточные диссипативные свойства многослойной структуры стенки сильфона - как cpe;,L, в которой распространяются колебания.

Цель изобретения - повышение долговечности сильфона при высоких внутренних давлениях и в условиях вибраций.

Поставленная цель достигается тем что полости между оболсмками заполнены под давлением жидкостью, причем в полости, образованной первой и второй от оси сильфона оболочками, давление меньше, чем внутреннее рабочее давление, а в каждой последующей полости давление меньше, чем в предыдущей.

Соединение перегородок и гофрированных оболочек - любое, обеспечивающее герметизацию, например, сварное .

Зазоры между гофрированными оболочками получены в процессе изготовления сильфона путем удаления буферных слоев из. инородного вещества,

«э

чередующихся с гофрированными оболочками сильфона, например, путем выплавления из пространства между оболочек низкоплавкого металла, например свинца.

Наиболее целесообразен выбор давлений в полостях из условия равнопрочности гофрированных оболочек.

Величины давлений в полостях сильфона, обеспечивающие равнопрочность его гофрированных оболочек получают расчетным путем. При этом по известной методике расчета для каждой гофри рованн ой оболочки получают зависимость напряженного состояния по профилю гофра от абсолютной величины разности внешнего и внутреннего по отношению к данной оболочке давлений

По полученным зависимостям выбирают также разности давлений в полостях, чтобы опасные напряжения в отдельных оболочках были равны. Так как внутреннее и внешнее давления сильфона известны и известны разности давлений в полостях, при которых обеспечивается равнопрочность гофрированных оболочек, то известны и сами давления в полостях.

На чертеже изображен сильфон при наличии у него трех гофрированных оболочек, разрез.

Сильфон содержит гофрированные оболочки 1-3, соединенные вместе с торцов сильфона перегородками k. Оболочки 1-3 совместно с перегородками Ц образуют герметичные полости, за856604

полненные под давлением жидкостью 5. При этом

Р&неи). fa -1 PeHVTp. где PgцgцJ. - давление внешней среды J на сильфон;

PgHvrq. внутренне рабочее давление сильфона; Р - давление жидкости в полости, образованной

fQоболочками 1 и 2 сильфона;

РЛ - давление жидкости 5 в полости,образованной оболочками 2 и 3 силь15фона.

Давление Р и Р. жидкости 5 выбраны из условия обеспечения равнопрочности гофрированных оболочек 1-3 при заданных внешнем (PgvjgijjH) и внутренJ- нем ( ) давлениях. Кроме того, сильфон содержит с одного конца заглушающую пластину бис другого конца пластину 7 с отверстием 8 для подачи давления.

5 Сильфон работает следующим образом.

При нагружении сильфона внутренним давлением PgHVTp через отверстие 8 напряжения, возникающие в гофg рированных оболочках 1-3, будут посредством давления жидкости 5 в полостях сильфона частично скомпенсированы, а оставшиеся напряжения будут равномерно распределены между всеми оболочками 1-3 и более выравиены.также по профилю гофр. Это обеспечивается с одной стороны текучестью жидкости 5, а с другой стороны ее несжимаемостью.

Для полного снятия изгибающих напряжений в стенках гофрированных оболочек 1-3 необходимо, чтобы давления жидкости 5 на стенки с обеих сторон были одинаковы, но при этом сильфон потеряет чувствительность к уменьшению давления, поэтому в предлагаемом сильфоне в полости, образованной первой от оси сильфона и второй оболочками (оболочками 1 и 2), давление меньше, чем внутренне рабочее давление сильфона, а в каждой последующей полости давление меньше, чем в предыдущей.

Поскольку нарушение целостности любой из оболочек 1-3 приводит к вы ходу из строя всего сильфона, то выбор давлений в полостях из условия равнопрочности оболочек обеспечивает наиболее высокую долговечность.