Сильфон и устройство для его изготовления

(19) Ж ( (51) Р 163 3 АН ИЗОБРЕТЕНИ О К ПАТЕНТУ им С.ОрджоБрюханов онный техЕГО ИЗв частности Комитет Российской федераци по патентам и товарным знака(71) Уфимский авиационный институтникидзе(73) Уфимский государственный авианический университет(67) Ислользование: в машиностроени,в устроиствах сильфонного типа и в оборудовании для их изготовления. Сущность изобретения: сильфон выполнен с наклонными относительно его лродольной оси гофрамьс причем в плоскости наклона последние имеют эллиптическую форму. Сильфон изготавливается в устройстве методом гидроформовки Гофрирующий инструмент установлен наклонно лод заданным упюм в держателях Плоскость его разъема размещена в плоскости угла наклона, проходящей ло оси заготовки. Рабочая поверхность выполнена ло форме эллипса, описанного около трубы-заготовка 2 с и 1 зпф-лц 8 ил.Изобретение относится к машиностроению, к гибким компенсирующим устройствам сильфонного типа, применяемым в соедийениях трубопроводов, а также к обработке металлов давлением, в частности к устройствам гофрированных оболочек.Известные компенсаторы с гибким элементом сильфанного типа, воспринимающие перемещения системы за счет изменения длины гибкой части и искривления ее в результате деформации профиля гофр, способны воспринимать осевые, угловые и радиальные перемещения. При наличии скручивающих усилий такие устройства . работают ненадежно.Известна конструкция металлического сильфона с параллельными поперечно расположенными между его гладкими участками гофрами, позволяющая использовать ее для передачи сред с компенсацией осевых, угловых и радиальных перемещений. Однако известная конструкция сильфона быстро разрушается при наличии скручивающих усилий, т,к. она не обладает податливостью в направлении кручения.Цель изобретения - повцшение долговечности сильфона и расширение области его применения за счет обеспечения податливости его торцов в направлении кручения.Поставленная цель достигается тем. что .в сильф;не, содержащем расположенные между его гладкими участками следующие.один за другим гофры, госледние выполнены с наклоном относительно ео продольной оси и в плоскости наклона имеют эллиптическую форму.Цель изобретения достигается также тем, что в устройстве. содержащем оправку с узлом уплотнения, включающим уплотнительные кольца с размещенной между ними проставкой, гидроцилиндр корпус которого установлен с возможностью периодического взаимодействия с уплотнительными кольцами, каналы для подвода рабочей среды в зону формования и в соответствующие полости гидроцилиндра, и гофрирующий элемент в виде профильных блоков и полувтулок, закрепленных на держателях, связанных с приводом осадки, согласно изобретению проФильные блоки и полувтулки установлены относительно оси оправки с углом наклона, равным углу наклона гофр сильфонй, при этом плоскость разъема профильных блоков и полувтулок совпадает с плоскостью их наклона, а рабочие поверхности имеют форму эллипса, описанного около цилиндрической поверхности трубы- заготовки, большая ось которого лежит в упомянутой плоскости разъема. Кроме того, уплотнитепьное коьцо, расположенное в10 зоне профильных блоков, выполнено с наклонными относительно оси оправки торцами, оправка снабжена косой шайбой, а проставка выполнена со скошенными под тем же углом торцом.Обычные сильфоны не позволяют получать взаимные угловые перемещения торцов и тем самым. компенсировать возможные смещения агрегатов в указан-. ном направлении. Такие смещения приводят к быстрому разрушению этихсильфонов. Сильфон с наклойными под углом а к оси гофрами эллиптической формы обладает повышенной податливостью торцов в направлении кручения, что исключает разрушение, продлевает срок службы силь- фона и расширяет область его применения. На фиг.1 показан. предлагаемый сильФон, вид спереди и сбоку; на фиг.2- сечение20 А-А на фиг,1; на фиг,З - расчетная схемаразложения крутящего момента, действую- .щего на торцы трубки; на фиг.4 - предлагаемое устройство, вид спереди; на фиг,5 - тоже, вид с боку: на фиг.6 - разрез Б-Б на25 фиг.5, расположение гофрирующего инструмента в плоскости его разъема в начальныйпериод формообразования гофра (вцпучи-вание); на Фиг.7 - то же, в конце осадки; на.Фиг.8 - вид по стрелке на Фиг.6, вид напрофильный блок,Сильфон содержит расположенныемежду его гладкими участками следующиеадин за другим гофры, выполненные с наклоном относительно его профильной оси.З 5 Угол наклона между нормалью и к плоскостигофра и продольной осью Е выбираетсяобычно из диапазона 0а45 и зависитот того, как должны соотноситься податливости в осевом, изгибном направлении и внаправлении кручения. Эти податливостиразные в разных направлениях и независимы, Они назначаются из заданных условийработы сильфона. В плоскости наклона гофры имеют эллиптическую форму с полуося 45 ми а =- бу/2 и Ь = бу/2 соза во впадинах.Эллиптическая Форма расположения вершин гофр в их среднем сечении представляет собою эквидистанту к поверхностивпадин, Гофры сильфона могут быть осаже 50 ны,При работе сильфон имеет следующиеособенности, В силу своей податливости восевом и радиальном направлениях он допускает компенсацию в определенных пре 55 делах, как и обычный сильфон. Прикомпенсации в направлении кручения возникают момент М, действующий иа торцы впротивоположных направлениях, На фиг,Зпоказано разложение крутящего моментаМ, действующего на торцы трубки, на крутящий Мкр = Мсоз а и изгибающий Мизг = = Мз па. Последний приводит к изгибу гофр в плоскости, перпендикулярной этим моментам. Возникает угол поворота у, который имеет составляющую 1 р.=узиана ось Е. Последний угол является углом закрутки торцов при действии на них момента М,Конструкция сильфона и его укаэанные преимущества обеспечиваются устройством для его изготовления, Устройство для изготовления сильфона методом гидроформования трубной заготовки показано на фиг.4, 5, Устройство содержит установленные на штангах 1 станины 2, подвижные вдоль оси каретки 3, на поперечных штангах 4 которых размещены подвижные в ради, альном направлении и состоящие из двух половин держатели 5, 6. Каретки 3 имеют возможность при помощи гидроцилиндра (не показан) перемещаться до регулируемого упора 7, а держатели - смыкатьсяк центру при помощи гидроцилиндров 8. Слева станины на кронштейне по оси устройства установлен мультипликатор 9, на выходном корпусе 10 которого консольно установлена оправка 11, Гофрирующий инструмент выполнен в виде профильных блоков 12 и полувтулок 13, закрепленных на держателях 5, 6 и установленных относительно оси оправки 11 наклонно с углом наклона, равным углу а наклона гофр сильфона, Плоскость 14 разъема профильных блоков 12 и полу- втулок 13 совпадает с плоскостью их наклона, а рабочие поверхности 15 имеют форму эллипса 16, описанного около цилиндрической поверхности трубы-заготовки 17, причем большая ось эллипса лежит в упомянутой плоскости разъема. Держатели 5, 6 связаны с приводом осадки, выполненным в виде двух цилиндров 18, каждый шток которых снабжен регулировочной упорной гайкой 19 для установки желаемой величины порции, Оправка 11 снабжена узлом уплотнения, включающим уплотнитепьные кольца 20, 21, При этом уплотнительное кольцо 20, расположенное в зоне профильных блоков 12, выполнено с наклонными относительно оси оправки 11 торцами 22, а сама оправка снабжена косой шайбой 23, что исключает выдавливание эластичного материала кольца 20 при работе в полость 24 крайнего гофра. Узел уплотнения включает также проставку 25 с наклонным торцом 26, размещенную между уплотнительными кольцами 20, 21 и гидроцилиндр. корпус 27 которого установлен с возможностью периодического взаимодействия с уплотнитепьными кольцами.Через канал 28 в оправке 11 рабочая среда от мультипликатора 9 поступает в зону формования, а по каналам 29, 30в полости 5 гидроцилиндра узла уплотнения. Ход корпу- .са 27 ограничивается регупировочным винтом 31. Гофрирующий элемент установлен в держателях 5,.6 с помощью раэьемных по диаметру переходных втулок 32, 33 с уста новочными поверхностями 34, 35, Внутренние расточки 36 могут быть выпопнень в виде цилиндрической поверхности.Устройство работает следующим образам. В исходном положении гофрирующий 15 элемент (12 и 13) расставлен на заданнуюпорцию трубы-заготовки, определяемую размеромдо упора 19 (фиг.4, 6). При этом порция определяется в осевом сечении оправки между соответствующими поверхно с 1 ями 15, Корпус 27 находится в правомотведенном положении, уппотнительные кольца 20, 21 разжаты, Труба-заготовка 17 легко вводится в зону формования, В соответствующую полость гидроцилиндрэ уп лотнения по каналу 30 под необходимымдавлением подается рабочая среда. Корпус, 27, перемещаясь влево, взаимодействует суппотнительным кольцом 21 и через проставку 25 с кольцом 20, При зтам наклонном 30 кольцо 20, сжимаясь, надежноуппотняетдеформируемый промежуток в зоне профильного блока по эллиптической поверхности его рабочего профиля, Величина сжатия колец 20, 21 регулируется ходом корпуса 27 за 35 счет винта 31, Затем из мультипликатора 9по каналу 28 под необходимым давлением подается рабочая жидкость. Происходит гидрораэдача усеченного под углом а участка трубы, заключенного между эллиптиче скими радиусными поверхностямипрофильных блоков 12 и попувтулок 13. После этого попувтулки 13 при помощи цилиндров 18 перемещаются к профильным блокам 12, которые в это время фиксируют 45 трубу по контактному эллипсу гладкой части(или предварительно отформованному наклонному гофру). Происходит окончательное оформление наклонного гофра (осадка), при этом уплотнительное кольцо 2 1 сколь зит по гладкой части трубы, заключенной вполувтупках 13 (фиг.7). После сброса давления формования вся система (держатели 5, .6- гофрирующий элемент 12, 13 - заготовка) приходит в движение вдоль оси до упора 7 55 (фиг,4), обеспечивая подачу заготовки надополнительную величину, Затем блоки 12и полувтулки 13 радиально отводятся, освобождая трубу, и, отойдя с каретками 3 отупора 7, возвращаются в исходное положение, Далее цикл повторяется, При съеме го2005235 ТОЗОГО СИЛЬФОПЛОТНфона с оправки все элемену ; ения легко возвращаются в исходноетыположение, Ибезделие свободно удаляется йзустройства.П ер дложенная конструкция сильфона 5обеспечивает податливость при закрутке его торцов. Это расширяет варианпольнты истве компенсаэования сильфона в качесттора и продлевает срок его службналичии влуж ы при56 Бв системе крутильных колеб, Сильфон, содержащий расположейвиде про ильны х блоков и полувтулок, заные ме гжду его гладкими участками следу- приво омжей- крепленных на едержателях, связанных су- приводом осадки, отличающееся тем, чттем, чтофона и расширениобласти его применения за счет обеспече- "5ия углом наклона , равным углу наклона гония по атдатлиВОсти его торцов В направлеече- ров сильфона, и иапрофильных блоков и полувтулок совпадаюнены с е плоскостью их а ло а, а рабочие пооси и в пл оскости наклона имеют зллипти- описверхности им еют форму эллипса,ческую форму.Описанного около цилиндрической пове х 2. Уности трубы-заготовки. Устройство для изготовления ся силь- рого лежит в и, большая ось котофона, содержащее оправку с узломлом уплот- раэьема,упомянутой плоскостинения, включающим уплотнительныеставкой гйдроцйлйндр корппро тем, что ищеесяус которого женное в зо, располодическо- нено с наклв, выполколь аго Взаимодействия с уплотните льными оправки то ао с наклонными относительн о осисеывгя рц ми, оправка снабжена кочеи шайбой, а иосоиа проставка Выполнена сороцйлйндра и гофрирующий инструмент вти гид-, О шенным под тем же углом торцом.о ско2005235 Составитель А.БрюхановТехред М,Моргентал Цалихин Редак оррек озо аказ 34 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1