RU2150037C1

RU2150037C1 - Welded bellows

Info

Publication number: RU2150037C1
Application number: RU99123108A
Authority: RU
Inventors: А.М. Чалый; О.И. Червинский
Original assignee: Чалый Алексей Михайлович; Червинский Олег Игоревич
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2000-05-27

Abstract

FIELD: instrument engineering; pipeline fittings. SUBSTANCE: welded bellows have membranes coupled in succession for drawing together and separation and profiled by concentric circular sections. Extreme membranes are connected rigidly to end parts, and each of the remaining membranes is coupled to one of neighboring membranes by external weld and to other membrane by internal weld. Every pair of membranes in zone of their coupling by internal weld is provided with circular stiffening rib in the form of band bent out at a distance of at least 0.5 mm from the weld at an angle of not less than 15 deg to transverse plane of bellows. Due to presence of stiffening rib and geometry of membranes, weld area is relieved of bending mechanical loads completely or partially, and weld is not destroyed in process of operation. EFFECT: enhanced reliability of bellows. 8 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к герметизирующим сварным сильфонам, и может быть использовано в конструкциях электровакуумных и измерительных приборов, а также трубопроводной арматуры. The invention relates to the field of instrumentation, in particular to sealing welded bellows, and can be used in the construction of vacuum and measuring devices, as well as pipe fittings.

Известен сварной сильфон, содержащий последовательно соединенные с возможностью сближения и раздвижения мембраны, крайние из которых жестко соединены с концевыми деталями, а каждая из остальных соединена с одной из соседних мембран внешним, а с другой внутренним сварным швом (1). A welded bellows is known, containing membranes connected in series with the possibility of rapprochement and extension, the extreme of which are rigidly connected to the end parts, and each of the others is connected to one of the adjacent membranes by an external and another internal weld (1).

Недостатком данного сильфона является низкая работоспособность, обусловленная повышенными механическими нагрузками в области сварных швов. The disadvantage of this bellows is its low working capacity due to increased mechanical stresses in the weld area.

Известен также сварной сильфон, содержащий последовательно соединенные с возможностью сближения и раздвижения профилированные концентрическими кольцевыми участками мембраны, крайние из которых жестко соединены с концевыми деталями, а каждая из остальных соединена с одной из соседних мембран внешним, а с другой внутренним сварным швом (2). A welded bellows is also known, containing profiled concentric annular portions of the membrane sequentially connected with the possibility of rapprochement and extension, the extreme of which are rigidly connected to the end parts, and each of the others is connected to one of the adjacent membranes by an external and an internal weld (2).

Недостатком этого сильфона также является низкая работоспособность, т.к. профилирование мембран прямолинейными участками существенно не снижает нагрузок в зоне сварных швов. The disadvantage of this bellows is also low efficiency, tk. profiling membranes in straight sections does not significantly reduce the loads in the weld zone.

Технической задачей изобретения является создание сварного сильфона, обладающего высокой работоспособностью и технологичного в изготовлении. An object of the invention is the creation of a welded bellows with high efficiency and technological in manufacturing.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, состоит в снижении механических нагрузок в зоне внутреннего сварного шва, имеющей наихудшие механические свойства. The technical result, which provides a solution to the problem, is to reduce mechanical loads in the area of the internal weld, which has the worst mechanical properties.

Сущность изобретения заключается в том, что в сварном сильфоне, содержащем последовательно соединенные с возможностью сближения и раздвижения профилированные концентрическими кольцевыми участками мембраны, крайние из которых жестко соединены с концевыми деталями, а каждая из остальных соединена с одной из соседних мембран внешним, а с другой внутренним сварным швом, каждая пара мембран в зоне соединения их внутренним швом выполнена с круговым ребром жесткости, в виде пояска, отогнутого на расстоянии не менее 0,5 мм от указанного шва под углом не менее 15^o к поперечной плоскости сильфона.The essence of the invention lies in the fact that in a welded bellows containing serially connected with the possibility of rapprochement and expansion, profiled by concentric annular sections of the membrane, the extreme of which are rigidly connected to the end parts, and each of the others is connected to one of the adjacent membranes by an external and an internal one welded seam, each pair of membranes in the zone of connection with their inner seam is made with a circular stiffener, in the form of a belt bent at a distance of at least 0.5 mm from the specified seam under angle of at least 15 ^o to the transverse plane of the bellows.

Наиболее целесообразно ребро жесткости следует выполнить путем отбортовки пары мембран после сварки внутреннего шва. The most appropriate stiffener should be performed by flanging a pair of membranes after welding the inner seam.

При этом концевые детали приварены или припаяны к крайним мембранам, все мембраны профилированы концентрическими кольцевыми волнами. In this case, the end parts are welded or soldered to the extreme membranes, all membranes are profiled by concentric ring waves.

Кроме того, каждая мембрана выполнена с плоским кольцевым участком на периферии, имеющим ширину 0,05 - 0,15 наружного радиуса мембраны, кольцевые волны каждой мембраны выполнены глубиной 1,2 - 6 толщины мембраны, пара мембран в зоне соединения их внутренним швом имеет внутренний радиус 0,2 - 0,5 наружного радиуса мембран, а расстояние от внутреннего шва, на котором отогнут поясок для образования кругового ребра жесткости пары мембран, выполнено не менее удвоенной толщины мембраны. In addition, each membrane is made with a flat annular portion on the periphery, having a width of 0.05 - 0.15 of the outer radius of the membrane, the annular waves of each membrane are made with a depth of 1.2 - 6 thickness of the membrane, a pair of membranes in the joint zone with their inner seam has an inner a radius of 0.2 - 0.5 is the outer radius of the membranes, and the distance from the inner seam at which the belt is bent to form a circular stiffening rib of a pair of membranes is made at least twice the thickness of the membrane.

На фиг. 1 изображен электровакуумный прибор со сварным сильфоном, герметизирующим вакуумную дугогасительную камеру; на фиг. 2 - пара соседних сваренных внутренним швом мембран сильфона; на фиг. 3 - геометрия мембран. In FIG. 1 shows an electric vacuum device with a welded bellows sealing a vacuum interrupter chamber; in FIG. 2 - a pair of adjacent bellows membranes welded by an internal seam; in FIG. 3 - membrane geometry.

Сварной сильфон содержит профилированные концентрическими кольцевыми волнами мембраны, из которых крайние мембраны 1, 2 жестко соединены сваркой или пайкой с концевыми деталями 3, 4 прибора (фиг. 1), а каждая из остальных, например мембрана 5, соединена с соседней мембраной 6 внешним сварным швом 7, а с другой соседней мембраной 8 внутренним сварным швом 9, причем в зоне последнего выполнено круговое ребро жесткости в виде пояска 10, отогнутого на расстоянии не менее 0,5 мм от указанного шва под углом не менее 15^o к поперечной перпендикулярной продольной оси плоскости сильфона.The welded bellows contains membranes profiled by concentric ring waves, of which the extreme membranes 1, 2 are rigidly connected by welding or soldering to the end parts 3, 4 of the device (Fig. 1), and each of the others, for example, membrane 5, is connected to the adjacent membrane 6 by an external welded a seam 7, and with another adjacent membrane 8, an internal weld 9, and in the area of the latter a circular stiffening rib is made in the form of a belt 10, bent at a distance of at least 0.5 mm from the specified seam at an angle of at least 15 ^o to the transverse perpendicular longitudinal axis of the bellows plane.

Формирование ребра жесткости (пояска 10) наиболее целесообразно осуществлено путем отбортовки пары мембран 5, 8 после сварки внутреннего шва 9. В результате отбортовки образуется составной (двухслойный) поясок 10, состоящий из слоев материала пары соседних мембран, примыкающих к внутреннему сварному шву 9. Геометрически составной поясок 10 представляет собой два усеченных конуса, совмещенных меньшими основаниями, которые жестко соединены между собой сварным швом 9. Большие основания конусов принадлежат подвижным друг относительно друга участкам соседних мембран. The formation of a stiffener (girdle 10) is most expediently carried out by flanging a pair of membranes 5, 8 after welding of the inner seam 9. As a result of the flanging, a composite (two-layer) girdle 10 is formed, consisting of layers of material of a pair of adjacent membranes adjacent to the inner weld 9. Geometrically the composite belt 10 is two truncated cones, combined with smaller bases, which are rigidly connected to each other by a weld seam 9. The large bases of the cones belong movable relative to each other dipper adjacent membranes.

В приборе, изображенном на фиг. 1 (вакуумный выключатель), с концевой деталью 3 соединен шток подвижного контакта 12, с концевой деталью 4 - изоляционный корпус 13 вакуумной дугогасительной камеры, в которой закреплен неподвижный контакт 14. In the apparatus shown in FIG. 1 (vacuum circuit breaker), the rod of the movable contact 12 is connected to the end part 3, and the insulating body 13 of the vacuum interrupter chamber, in which the fixed contact 14 is fixed, is connected to the end part 4.

Каждая мембрана 1, 2, 5, 6, 8 выполнена с плоским кольцевым участком на периферии (у наружного края), имеющим ширину 1, равную 0,05 - 0,15 наружного радиуса R_н мембраны, т.е. 1 = (0,05 - 0,15)R_н. Упомянутые кольцевые волны r1, r2 каждой мембраны выполнены с глубиной H, равной 1,2 - 6 толщины h мембраны, т.е. H = (1,2 - 6)h. Пара мембран 5,8 в зоне соединения их внутренним швом 9 имеет внутренний радиус R_вн, равный 0,2 - 0,5 наружного радиуса R_н мембран, т. е. R_вн = (0,2 - 0,5)R_н. Расстояние S от внутреннего шва 9, на котором отогнут поясок 10 для образования кругового ребра жесткости, выполнено не менее удвоенной толщины h мембраны, т.е. S ≥ 2h. Таким образом, если 2h < 0,5 мм, то S ≤ 0,5 мм, как указано выше.Each membrane 1, 2, 5, 6, 8 is made with a flat annular portion at the periphery (at the outer edge) having a width of 1 equal to 0.05 - 0.15 of the outer radius R _{n of the} membrane, i.e. 1 = (0.05 - 0.15) R _n . The mentioned ring waves r1, r2 of each membrane are made with a depth H equal to 1.2 - 6 thickness h of the membrane, i.e. H = (1,2 - 6) h. A pair of membranes 5.8 in the joint zone with their inner seam 9 has an inner radius R _vn equal to 0.2 - 0.5 of the outer radius R _{n of the} membranes, i.e., R _vn = (0.2 - 0.5) R _n . The distance S from the inner seam 9, at which the girdle 10 is bent to form a circular stiffener, is made at least twice the membrane thickness h, i.e. S ≥ 2h. Thus, if 2h <0.5 mm, then S ≤ 0.5 mm, as indicated above.

Сварной сильфон функционирует следующим образом. Welded bellows operates as follows.

При перемещении подвижного контакта 12 в направлении замыкания с неподвижным контактом 14 сильфон растягивается, мембраны 6, 5, 8 раздвигаются, а при размыкании указанных контактов сильфон сжимается и мембраны 6, 5, 8 сближаются. При этом передача нагрузки между мембранами происходит за счет сварных швов 7, 9. When moving the movable contact 12 in the direction of closure with the fixed contact 14, the bellows stretches, the membranes 6, 5, 8 expand, and when these contacts open, the bellows contracts and the membranes 6, 5, 8 come together. In this case, the transfer of load between the membranes occurs due to welds 7, 9.

Благодаря наличию ребра жесткости и указанной геометрии мембран область (зона) сварного шва 9 полностью или частично разгружена от изгибающих механических нагрузок и разрушение сварного шва в процессе эксплуатации не происходит. Due to the presence of a stiffening rib and the specified geometry of the membranes, the region (zone) of the weld 9 is completely or partially unloaded from bending mechanical loads and the destruction of the weld does not occur during operation.

Тем самым обеспечивается повышение долговечности и надежности и, следовательно, работоспособности сильфона и электровакуумного прибора в целом. This ensures an increase in durability and reliability and, consequently, the operability of the bellows and the electrovacuum device as a whole.

Источники информации:
1. SU 1795210, F 16 J 3/04, 1993.Sources of information:
1. SU 1795210, F 16 J 3/04, 1993.

2. RU 2005236, F 16 J 3/04, 1993. 2. RU 2005236, F 16 J 3/04, 1993.

Claims

1. A welded bellows containing sequentially connected with the possibility of rapprochement and expansion profiled by concentric annular sections of the membrane, the extreme of which is rigidly connected to the end parts, and each of the others is connected to one of the adjacent membranes by an external and other internal weld, characterized in that each pair of membranes in the connection area of the inner seam is formed with a circular rib to form the girdle, bent in the region at least 0.5 mm from the seam at an angle of at least 15 ^o to the pope echnoy bellows plane.

2. The bellows according to claim 1, characterized in that the stiffener is made by flanging a pair of membranes after welding the inner seam.

3. The bellows according to claim 1 or 2, characterized in that the end parts are welded or soldered to the extreme membranes.

4. A bellows according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the membranes are profiled with concentric ring waves.

5. A bellows according to any one of claims 1 to 4, characterized in that each membrane is made with a flat annular portion at the periphery, having a width of 0.05 - 0.15 of the outer radius of the membrane.

6. A bellows according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the said annular waves of each membrane are made with a depth of 1.2 - 6.0 thickness of the membrane.

7. A bellows according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the pair of membranes in the joint zone with their inner seam has an inner radius of 0.2 - 0.5 of the outer radius of the membranes.

8. A bellows according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the distance from the inner seam at which the girdle is bent to form a circular stiffening rib of a pair of membranes is made of at least twice the thickness of the membrane.