Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОПРАВКИ ОДНОГОФРОВЫХ СИЛЬФОНОВ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к технологии изготовления сильфонов, в частности к устройствам для правки геометрических размеров и формы сильфонов, применяемой при термической обработке.

Известно устройство, выбранное за прототип, в виде оснастки для термостабилизации сильфонов, содержащей стержень с головкой и гайкой, разъемные полукольца и взаимодействующие с ними втулки (А.С. СССР № 850701, МПК С21D 9/06, 1979). Оснастка снабжена укрепленными между полукольцами, расположенными на длине, равной гофрированной части сильфона, шпильками.

Однако данное устройство не может быть использовано для изготовления одногофровых сильфонов высокого качества, так как не позволяет производить надежную центровку и соосность цилиндрических частей одгофрового, с внутренним гофром сильфона из-за большого количества разъемных и собранных в узлы деталей оснастки.

Известно выбранное за прототип устройство для термоправки одногофровых сильфонов за счет различия коэффициентов линейного расширения оправки и сильфонов (Патент RU 2277131, C21D 9/08, 2004.09.28), содержащее разъемные кольца, установленные между взаимодействующими с ними крышками, стянутыми стяжкой. Верхнее и нижнее кольца упираются торцевыми частями одно в другое и выполнены с формообразующей цилиндрической наружной поверхностью с проточкой под внутренний гофр сильфона и скосами на внутренней стороне верхнего кольца и части наружной стороны нижнего кольца, упирающимися в скосы подпорного кольца. Скосы могут быть выполнены в виде конических поверхностей.

Известное устройство позволяет получать одногофровые сильфоны с высокой точностью геометрических размеров и производительностью производства, однако, конструкция устройства не позволяет сформировать правильную форму радиуса перехода полки сильфона в цилиндрическую поверхность.

Задачей настоящего изобретения является создание простой и технологичной конструкции устройства для термоправки одногофровых сильфонов, обеспечивающей высокое качество формирования геометрической формы сильфона.

Техническим результатом изобретения является получение одногофрового сильфона с высоким качеством перехода гофра сильфона в цилиндрическую обечайку и упрощение технологических операций при производстве сильфонов.

Указанная задача решается тем, что в устройстве по варианту 1 для термоправки одногофровых сильфонов за счет различия коэффициентов линейного расширения оправки и сильфонов, содержащем разъемные кольца, упирающиеся торцевыми частями одно в другое, стянутые стяжкой и выполненные с формообразующей наружной цилиндрической поверхностью с проточкой под внутренний гофр сильфона, скругленной к цилиндрической поверхности по радиусу, центр радиуса смещен от образующей цилиндрической поверхности к оси оправки на величину, превышающую радиус на 0,8÷1,5 величины толщины сильфона, а сопряжение дуги радиуса с образующей цилиндрической поверхности выполнено на расстоянии 10÷15 величин толщин сильфона от полки проточки.

Кроме того, в устройстве сопряжение выполнено по прямой и дуге с дополнительным радиусом сопряжения, составляющим 0,2÷1,5 от величины толщины сильфона.

Дополнительно в устройстве сопряжение выполнено по дуге с дополнительным радиусом сопряжения.

В варианте 2 устройства указанная задача решается тем, что в устройстве для термоправки одногофровых сильфонов за счет различия коэффициентов линейного расширения оправки и сильфонов, содержащем разъемные кольца, упирающиеся торцевыми частями одно в другое, стянутые стяжкой и выполненные с формообразующей наружной цилиндрической поверхностью с проточкой под внутренний гофр сильфона, скругленной к цилиндрической поверхности по радиусу, на сильфон установлена втулка, коэффициент линейного расширения которой меньше коэффициента линейного расширения оправки.

Дополнительно в устройстве втулка выполнена из углерод-углеродного композиционного материала.

Кроме того, в устройстве на внутреннюю поверхность втулки нанесен слой из нейтрального к материалу сильфона материала.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:

Фиг.1 - устройство для термоправки одногофровых сильфонов с проточкой под внутренний гофр сильфона, скругленной к цилиндрической поверхности по радиусу, продольный разрез.

Фиг.2 - вариант выполнения сопряжения по прямой и радиусу, продольный разрез;

Фиг.3 - вариант выполнения сопряжения по радиусу, продольный разрез;

Фиг.4 - вариант выполнения устройства для термоправки одногофровых сильфонов с втулкой, продольный разрез.

Устройство для термоправки одногофровых сильфонов содержит разъемные кольца 1 и 2, стянутые стяжкой 3 с гайками 4 и взаимодействующие между собой по торцевой части 5. Кольца 1 и 2 выполнены с формообразующей наружной цилиндрической поверхностью 6 с проточкой 7 с полками 8 под внутренний гофр 9 сильфона с цилиндрическими обечайками 10 толщиной Т. Проточка 7 скруглена от полок 8 к цилиндрической поверхности 6 по дуге 11 с радиусом R и центром О.

В варианте выполнения устройства, показанном на фиг.2, центр О радиуса R смещен от образующей цилиндрической поверхности 6 к оси оправки на величину Н таким образом, что выполняется соотношение H=R+(0,8÷1,5)·Т.

Сопряжение дуги 11 радиуса R с образующей цилиндрической поверхности 6 выполнено по прямой 12 и дуге 13 с дополнительным радиусом R₁, составляющим 0,2÷1,5 от величины толщины оболочки Т, таким образом, что выполняется соотношение R₁=(0,2÷1,5)·T.

Сопряжение дуги 11 радиуса R с образующей цилиндрической поверхности 6 выполнено на расстоянии L, составляющим 10÷15 величин толщин Т сильфона, от полки 8 проточки 7, таким образом, что выполняется соотношение L=(10÷15)·Т.

В варианте выполнения устройства, показанном на фиг.3, сопряжение дуги 11 радиуса R с образующей цилиндрической поверхности 6 выполнено на расстоянии L по дуге 14 с дополнительным радиусом R₂.

В варианте выполнения устройства, показанном на фиг.4, на цилиндрические обечайки 10 сильфона установлена втулка 15 с внутренней цилиндрической поверхностью 16. На внутреннюю цилиндрическую поверхность 16 нанесено металлическое покрытие 17.

Устройство работает следующим образом.

В первом варианте устройства для термоправки на кольцо 1 одевается с небольшим зазором обечайка 10 сильфона и в другую обечайку 10 вставляется кольцо 2. Смещение центра О радиуса от образующей цилиндрической поверхности к оси оправки и сопряжение дуги 11 радиуса с образующей 6 цилиндрической поверхности упрощает операцию одевания тонкостенных обечаек 10 на кольца 1 и 2 и облегчают операцию сборки сильфона на оправке. Кольца 1 и 2 стягиваются между собой стяжкой 3 закручиванием гаек 7. Собранное устройство устанавливается в печь для нагревания.

При нагревании собранного устройства с сильфоном зазор между цилиндрическими обечайками 10 и формообразующими поверхностями 6 выбирается за счет разницы в коэффициентах линейного расширения сильфона и колец 1 и 2 и происходит термоправка сильфона по установленным формообразующим поверхностям 6 и дуге 11, центр О которой смещен к оси оправки, а дуга 11 сопряжена с образующей поверхности 6. В результате выбранных соотношений по величинам L, H, T, R₁, R₂ из-за разницы деформаций гофра 9 сильфона и цилиндрических обечаек 10 при термоправке после охлаждения обеспечивается правильная геометрическая форма цилиндрических обечаек 10 и радиуса 11 перехода их в полку 8 сильфона.

После охлаждения устройства вынимают стяжку 3 и кольца разъединяют, освобождая термовыправленный сильфон 12, между обечайками 10 которого и кольцами 1 и 2 за счет различия коэффициентов линейного расширения оправки и сильфона образуется зазор, позволяющий легко снять сильфон.

Во втором варианте устройства для термоправки на кольцо 1 одевается с небольшим зазором обечайка 10 сильфона и в другую обечайку 10 вставляется кольцо 2. Кольца 1 и 2 стягиваются между собой стяжкой 3 закручиванием гаек 7. На собранную с сильфоном оправку с небольшим зазором одевается втулка 15. Собранное устройство устанавливается в печь для нагревания.

При нагревании собранного устройства с сильфоном одновременно с выбором зазора между цилиндрическими обечайками 10 и формообразующими поверхностями 6 за счет разницы в коэффициентах линейного расширения сильфона и оправок происходят уменьшение и выбор зазора между поверхностью 16 втулки 15 и наружной поверхностью обечаек 10 за счет разницы в коэффициентах линейного расширения колец 1, 2 и втулки 15. Наиболее эффективным является применение втулки 15, изготовленной из углерод-углеродного композиционного материала, имеющего близкий к нулю коэффициент линейного расширения. Для предотвращения активного взаимодействия углеграфита втулки при нагревании с материалом сильфона внутреннюю поверхность 16 втулки 15 покрывают слоем 17 нейтрального к материалу сильфона материала. Обечайки 10 при нагревании обжимаются поверхностью 16 кольца 15, что дополнительно повышает качество цилиндрических обечаек 10.

После охлаждения устройства между обечайками 10 и поверхностью 16 за счет различия коэффициентов линейного расширения втулки 15 и сильфона образуется зазор, позволяющий легко снять втулку 15. Затем вынимают стяжку 3 и кольца разъединяют, освобождая термовыправленный сильфон 12, между обечайками 10 которого и кольцами 1 и 2 также образуется зазор за счет разницы в коэффициентах линейного расширения сильфона и колец 1 и 2, позволяющий легко снять сильфон.

При серийном производстве для термоправки собирают несколько пакетов из колец 1 и 2 с сильфонами на общем стержне в стойку и проводят термообработку стойки.

Применение устройства позволяет получить одногофровый сильфон с высоким качеством перехода гофра сильфона в цилиндрическую обечайку и упростить технологические операции при производстве сильфонов.