RU2219420C2

RU2219420C2 - Bellows

Info

Publication number: RU2219420C2
Application number: RU2002101394A
Authority: RU
Inventors: Ю.Л. Пашарин; И.Н. Кулаков; В.А. Тен; А.И. Сахаров; Н.А. Гайнуллина
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "МАКСПРОМ"
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-12-20

Abstract

FIELD: construction engineering; erection of pipe lines; devices for compensation for vibration and temperature fluctuations. SUBSTANCE: body of bellows is made in form of narrow corrugations and at least two wide corrugations whose walls are engageable by convex and concave surfaces which are made in form of arcs of circle in longitudinal section. Ratio of height H between convex surface of wide corrugation and concave surface of narrow corrugation engageable with it to height h between convex and concave surfaces of narrow corrugation ranges from 0.5 to 0.8. Ratio of radius R of convex surface of wide corrugation to radius r of convex surface of narrow corrugation ranges from 2.6 to 5.0; height H is lesser than radius R . Wide corrugations are located over edges of bellows. EFFECT: enhanced serviceability of bellows. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных механизмах, например в гибких рукавах, и приборах для компенсации вибраций и температурных колебаний. The invention relates to the field of engineering and can be used in various mechanisms, for example in flexible hoses, and devices for compensating for vibrations and temperature fluctuations.

Известен сильфон, содержащий корпус, выполненный из узких гофр и, по меньшей мере, одного широкого гофра, стенки которых сопряжены между собой выпуклыми и вогнутыми поверхностями соответственно. Гребни и канавки гофр выполнены синусоидальной формы. Узкие и широкие гофры сильфона выполнены с чередованием. На внешней поверхности корпуса сильфона установлен продольный элемент для обеспечения равномерной деформации гофр при угловых перемещениях торцов корпуса (Патент США 3 3794080, кл. 138-121, 1974 г.). Known bellows containing a housing made of narrow corrugations and at least one wide corrugation, the walls of which are interconnected by convex and concave surfaces, respectively. The crests and grooves of the corrugations are made in a sinusoidal shape. The narrow and wide bellows corrugations are alternating. A longitudinal element is mounted on the outer surface of the bellows housing to ensure uniform deformation of the corrugations during angular movements of the ends of the housing (US Patent 3,379,080, CL 138-121, 1974).

Однако этот сильфон непригоден для использования в условиях осевой неустойчивости из-за наличия в нем продольного компенсирующего элемента. However, this bellows is unsuitable for use under axial instability due to the presence of a longitudinal compensating element.

Наиболее близким к заявляемому объекту является сильфон, содержащий корпус, выполненный из узких гофр и, по меньшей мере, одного широкого гофра, стенки которых сопряжены между собой выпуклыми и вогнутыми поверхностями. Выпуклые и вогнутые поверхности выполнены в продольном сечении корпуса в виде полуокружностей, отношение радиуса R выпуклой поверхности широкого гофра к радиусу r выпуклой поверхности узкой гофры составляет от 1,5 до 2,5, отношение высоты Н между выпуклой поверхностью широкого гофра и сопряженной с ней вогнутой поверхностью узкого гофра к высоте h между выпуклой поверхностью и вогнутой поверхностью узкого гофра от 0,5 до 1,5, отношение радиуса R₁ вогнутой поверхности между широким и узким гофрами к радиусу r₁ вогнутой поверхности между узкими гофрами - от 1,0 до 2,2 (Патент РФ 2173804, кл. F 16 J 3/04, опубл. 2001 г.).Closest to the claimed object is a bellows containing a housing made of narrow corrugations and at least one wide corrugation, the walls of which are interconnected by convex and concave surfaces. Convex and concave surfaces are made in the longitudinal section of the body in the form of semicircles, the ratio of the radius R of the convex surface of the wide corrugation to the radius r of the convex surface of the narrow corrugation is from 1.5 to 2.5, the ratio of the height H between the convex surface of the wide corrugation and the concave associated with it narrow surface to corrugation height h between the convex surface and the concave surface of the narrow corrugations of from 0.5 to 1.5, the ratio of the radius R ₁ of the concave surface between the wide and narrow corrugations to the radius r ₁ of the concave surface between the narrow oframi - from 1.0 to 2.2 (. Russian Patent No. 2173804, Cl F 16 J 3/04, 2001 g. publ.).

Недостаток этого сильфона заключается в недостаточно высокой работоспособности сильфона из-за высоких напряжений, возникающих в крайних наиболее нагруженных гофрах. The disadvantage of this bellows lies in the insufficiently high efficiency of the bellows due to the high stresses arising in the extreme most loaded corrugations.

Изобретение направлено на увеличение работоспособности сильфона за счет уменьшения напряжений по вершинам широких гофр и увеличения жесткости широких гофр. The invention is aimed at increasing the efficiency of the bellows by reducing stresses on the tops of the wide corrugations and increasing the rigidity of the wide corrugations.

Это достигается тем, что в сильфоне, содержащем корпус, выполненный из узких гофр и, по меньшей мере, двух широких гофр, стенки которых сопряжены между собой выпуклыми и вогнутыми поверхностями, причем выпуклые и вогнутые поверхности выполнены в продольном сечении корпуса в виде дуги окружности, отношение высоты Н между выпуклой поверхностью широкого гофра и сопряженной с ней вогнутой поверхностью узкого гофра к высоте h между выпуклой поверхностью и вогнутой поверхностью узкого гофра составляет от 0,5 до 0,8, отношение радиуса R выпуклой поверхности широкого гофра к радиусу г выпуклой поверхности узкого гофра составляет от 2,6 до 5,0, при этом высота Н широкого гофра меньше радиуса R. Целесообразно широкие гофры расположить по краям сильфона. This is achieved by the fact that in a bellows containing a body made of narrow corrugations and at least two wide corrugations, the walls of which are interconnected by convex and concave surfaces, and the convex and concave surfaces are made in the longitudinal section of the body in the form of an arc of a circle, the ratio of the height H between the convex surface of the wide corrugation and the concave surface of the narrow corrugation associated with it to the height h between the convex surface and the concave surface of the narrow corrugation is from 0.5 to 0.8, the ratio of the radius R is convex in erhnosti wide corrugation radius r to the convex surface of the male corrugation is from 2.6 to 5.0, the height H is less wide corrugation radius R. Advantageously wide corrugations positioned at the edges of the bellows.

На фиг. 1 изображен предлагаемый сильфон; на фиг. 2 - сильфон с защитной оплеткой. In FIG. 1 shows a proposed bellows; in FIG. 2 - bellows with a protective braid.

Сильфон содержит корпус 1, выполненный из узких гофр 2 и, по меньшей мере, двух широких гофр 3, расположенных по краям корпуса сильфона. Стенки гофр сопряжены между собой выпуклыми 4 и вогнутыми 5 поверхностями соответственно. Выпуклые и вогнутые поверхности выполнены в продольном сечении корпуса в виде дуги окружности. Отношение радиуса R выпуклой поверхности широкого гофра к радиусу г выпуклой поверхности узкого гофра составляет от 2,6 до 5,0, отношение высоты Н между выпуклой поверхностью широкого гофра и сопряженной с ней вогнутой поверхностью узкого гофра к высоте h между выпуклой поверхностью и вогнутой поверхностью узкого гофра - от 0,5 до 0,8, при этом высота Н широкого гофра меньше радиуса R. Сильфон может быть снабжен оплеткой 5 (фиг. 2). The bellows contains a housing 1 made of narrow corrugations 2 and at least two wide corrugations 3 located at the edges of the bellows housing. The walls of the corrugations are interconnected by convex 4 and concave 5 surfaces, respectively. Convex and concave surfaces are made in the longitudinal section of the body in the form of an arc of a circle. The ratio of the radius R of the convex surface of the wide corrugation to the radius r of the convex surface of the narrow corrugation is from 2.6 to 5.0, the ratio of the height H between the convex surface of the wide corrugation and the concave surface of the narrow corrugation associated with it to the height h between the convex surface and the concave surface of the narrow corrugation - from 0.5 to 0.8, while the height H of the wide corrugation is less than the radius R. The bellows can be equipped with a braid 5 (Fig. 2).

Предлагаемый сильфон работает следующим образом. The proposed bellows works as follows.

При приложении осевой нагрузки осевым усилием на корпус 1, нагруженного внутренним давлением, происходит сжатие-растяжение узких 2 и широких 3 гофр. Геометрия широких гофр предлагаемого сильфона обеспечит оптимальную работоспособность сильфона за счет перераспределения нагрузки и снижения напряжения на широких гофрах. При расположении же широких гофр с предлагаемой геометрий по краям корпуса сильфона широкие гофры, воспринимающие максимальные нагрузки, перераспределяют нагрузки, уменьшая тем самым напряжения на концевых участках и повышая работоспособность. When axial load is applied by axial force to the housing 1, loaded with internal pressure, compression-tension of narrow 2 and wide 3 corrugations occurs. The geometry of the wide corrugations of the proposed bellows will ensure optimal bellows operability by redistributing the load and reducing the voltage on the wide corrugations. If the wide corrugations with the proposed geometry are located along the edges of the bellows body, the wide corrugations that absorb maximum loads redistribute the loads, thereby reducing stress at the end sections and increasing operability.

Использование предлагаемого сильфона с указанной геометрией широких гофр по сравнению с прототипом дает возможность получить криволинейное изменение жесткости по оси сильфона, увеличить жесткость крайних широких гофр и уменьшить напряжения и амплитуды осевых перемещений указанных гофр. Using the proposed bellows with the specified geometry of the wide corrugations in comparison with the prototype makes it possible to obtain a curvilinear change in stiffness along the axis of the bellows, to increase the stiffness of the extreme wide corrugations and to reduce the stress and amplitude of the axial displacements of these corrugations.

При использовании предлагаемого сильфона с защитной оплеткой (см. фиг. 2), например в компенсаторах и гибких металлорукавах, контактирование оплетки 6 по крайним гофрам будет происходить по большей, чем в сильфоне по прототипу, поверхности за счет увеличения радиуса вершин R широких гофр (в сильфоне же по прототипу контактирование оплетки по крайним гофрам происходит по небольшим участкам вершин гофр из-за жесткости оплетки). Поэтому напряжения и износ, возникающие в местах контакта оплетки и крайних широких гофр, уменьшатся, следовательно, повысится работоспособность сильфона и, соответственно, компенсатора. Кроме того, при этом уменьшатся габариты сильфона за счет уменьшения концевых негофрированных участков сильфона (в случае использования сильфона по прототипу с защитной оплеткой для обеспечения плавного перехода от диаметра концевых участков сильфона Д к диаметру вершин гофр Д₁ для сохранения ее демпфирующих и прочностных свойств и для того, чтобы не допустить выхода проволок оплетки из взаимного сцепления, негофрированные концевые участки сильфона необходимо выполнить неоправданно длинными).When using the proposed bellows with a protective braid (see Fig. 2), for example in expansion joints and flexible metal sleeves, the contact of the braid 6 at the extreme corrugations will occur on a larger surface than in the bellows of the prototype due to an increase in the radius of the vertices R of the wide corrugations (in according to the prototype bellows, the contact of the braid along the extreme corrugations occurs in small sections of the corrugation peaks due to the stiffness of the braid). Therefore, the stress and wear occurring at the contact points of the braid and extreme wide corrugations will decrease, therefore, the working capacity of the bellows and, accordingly, the compensator will increase. In addition, the dimensions of the bellows will be reduced due to the reduction of the end non-corrugated sections of the bellows (in the case of using the bellows according to the prototype with a protective braid to ensure a smooth transition from the diameter of the end sections of the bellows D to the diameter of the vertices of the corrugations D ₁ to maintain its damping and strength properties and for in order to prevent the braid wires from coming out of mutual engagement, the non-corrugated end sections of the bellows must be made unreasonably long).

Claims

1. A bellows containing a housing made of narrow corrugations and at least two wide corrugations, the walls of which are interconnected by convex and concave surfaces, and the convex and concave surfaces are made in the longitudinal section of the housing in the form of a circular arc, the ratio of the height H between the convex surface of the wide corrugation and its concave concave surface of the narrow corrugation to a height h between the convex surface and the concave surface of the narrow corrugation is from 0.5 to 0.8, characterized in that the ratio of the radius R is convex over the wide corrugation to the radius r of the convex surface of the narrow corrugation is from 2.6 to 5.0, while the height H of the wide corrugation is less than the radius R.

2. The bellows according to claim 1, characterized in that the wide corrugations are located at the edges of the bellows.