10.07.2019
219.017.aa27

МНОГОСЛОЙНЫЙ СИЛЬФОННЫЙ КОМПЕНСАТОР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002272954
Дата охранного документа
27.03.2006
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к трубопроводному транспорту и используется в трубопроводных системах, транспортирующих высокоагрессивные среды. Многослойный сильфонный компенсатор содержит несколько слоев гофрированных оболочек, концевые участки которых посредством сварки соединены с силовыми кольцами. Толщина внутреннего слоя сильфона, находящегося в контакте с окислительной средой высокой температуры и давления, превышает толщину других слоев сильфона в 2-3 раза. Внутренний слой сильфона выполнен из хромоникелевого сплава с содержанием никеля не менее 70%, а другие слои выполнены из нержавеющей стали. В качестве хромоникелевого сплава использован сплав марки ХН78Т (ЭИ435). Повышает надежность трубопроводов. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники

Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, к сильфонным компенсаторам, применяемым в трубопроводных системах, по которым транспортируется окислительный газ (газ с большим содержанием кислорода до 80%) высокой температуры 500°С и давления 10 МПа.

Предшествующий уровень техники

При проектировании многослойных сильфонных компенсаторов, работающих в газовой среде с большим содержанием кислорода, высокой температуры и давления, основными требованиями являются обеспечение высокой прочности и герметичности сильфона, большие ресурсные характеристики и надежная защита внутреннего слоя сильфона от возгорания в указанной среде.

Эти требования реализуются за счет применения новых материалов, стойких в указанной среде, и совершенствования деталей и узлов компенсатора.

В качестве материалов, которые используются в таких сильфонных компенсаторах, применяют никелевые сплавы с большим содержанием никеля, никелевые дисперсионно-твердеющие сплавы, нержавеющие стали и никелевые оболочки.

Известны сильфонные компенсаторы, гофрированные оболочки которых выполняют из никелевого сплава "Монель" с содержанием никеля ≈70% (см. справочник "Expansion Joint", Hudra, с. 472, 6-я строка снизу).

Технология изготовления таких сильфонов не требует специального сложного оборудования и больших затрат времени. Более того, такой никелевый сплав обладает хорошей пластичностью, что позволяет получить гофрированные оболочки сильфона толщиной до 1 мм, однако, он имеет низкие прочностные свойства, что не позволяет использовать его в трубопроводных магистралях высокого давления.

Кроме того, из-за утолщения оболочек сильфона и низкой склонности этого сплава к окислению исключается возможность появления микропор и непроваров в сварочных швах компенсатора.

Такие компенсаторы надежно работают в окислительной газовой среде, однако они дороги в изготовлении.

Данное техническое решение принимаем за аналог предлагаемого изобретения.

Известен сильфонный компенсатор, выполненный из никелевого дисперсионно-твердеющего сплава (см. патент РФ №2164188, МКИ B 21 D 15/00 от 20.03.2001). Данный компенсатор выполнен из тонкостенных оболочек толщиной ≈0,15 мм, концевые участки которых сварены с силовыми кольцами. Указанный компенсатор работоспособен в окислительной газовой среде высокой температуры и давления, свободной от инициаторов возгорания.

Способ изготовления компенсатора включает вытяжку за несколько операций трубной заготовки толщиной 1 мм до заданных размеров »0,15 мм, специальную термообработку после каждой операции вытяжки, гофрирование пакета заготовок также за несколько операций, термообработку после каждой операции гофрирования, сварку концевых участков сильфона с силовыми кольцами и контроль межслойной герметичности.

Кроме того, использование в качестве материала заготовок сильфона никелевого дисперсионно-твердеющего сплава в процессе вытяжки и гофрирования заготовок вследствие низкой пластичности этого сплава возможно образование в оболочках микротрещин и микропор.

Причем микропоры и непровары могут образовываться и в сварных швах между концевыми участками сильфона и силовыми кольцами из-за повышенной склонности этого сплава к окислению при сварке. Этому способствует также применение утоненных заготовок ≈0,15 мм.

Это обстоятельство ограничивает использование таких материалов для изготовления сильфонных компенсаторов указанного назначения.

Это техническое решение является аналогом предлагаемого изобретения.

Известен многослойный сильфонный компенсатор, состоящий из нескольких слоев гофрированных оболочек, которые выполнены из нержавеющей стали, при этом внутренний слой сильфона, контактирующий с газовой средой, выполнен толще других слоев приблизительно на 0,25 мм (см. патент Великобритании №984750, НКИ F 2 G, 3.03.1965 г.).

Это техническое решение принимаем за прототип предлагаемого изобретения.

Применение в этом сильфонном компенсаторе внутреннего слоя толще других слоев позволяет увеличить его ресурсные характеристики и обеспечить надежную герметизацию этого слоя за счет утолщения.

Многослойные сильфонные компенсаторы, изготавливаемые из нержавеющих сталей, дисперсионно-твердеющих сталей, никелевых сплавов с содержанием никеля до 65%, надежно работают в «чистой» окислительной газовой среде высокой температуры и давления.

Однако материалы указанных выше сильфонов возгораются в газовой окислительной среде при температуре порядка 500°С при наличии в потоке частиц инициаторов возгорания.

Это связано с воздействием на материал внутренних слоев сильфона инициаторов зажигания - источников тепла (металлические частицы, окислы металлов, органические вещества - масла, резина).

Инициаторы зажигания нагревают материал внутреннего слоя сильфона до температуры самовоспламенения, что приводит к его зажиганию и разрушительному горению.

Практика отработки и эксплуатации энергетических установок, вырабатывающих окислительный газ высокой температуры и давления, подтвердили реальную опасность зажигания указанных выше конструкционных материалов и разгара конструкционных узлов, например многослойных сильфонных компенсаторов, в результате воздействия металлических частиц при температурах окислительного газа, превышающих 500°С.

Задача настоящего изобретения состоит в создании многослойного сильфонного компенсатора, в котором его внутренний слой обладал бы высокой стойкостью к возгоранию (зажиганию) металлическими частицами в газовой окислительной среде высокой температуры и давления.

Эта задача решена за счет того, что в многослойном сильфонном компенсаторе, содержащем несколько слоев гофрированных оболочек, концевые участки которых посредством сварки соединены с силовыми кольцами, причем внутренний слой сильфона, находящийся в контакте с окислительной газовой средой высокой температуры и давления, выполнен толще других слоев и выполнен из хромоникелевого сплава ХН78Т (ЭИ435), а другие слои - из нержавеющей стали.

Другой отличительной особенностью многослойного сильфонного компенсатора является то, что внутренний слой в два-три раза толще каждого нержавеющего слоя.

Технический результат от использования изобретения состоит в исключении возгорания материала сильфона в окислительной газовой среде высокой температуры и давления даже при попадании в нее металлических частиц, повышение его циклической прочности и сохранение прочностных характеристик при меньших слоях сильфона из нержавеющей стали.

На чертеже представлено сечение многослойного сильфонного компенсатора.

Пример реализации изобретения

Многослойный сильфонный компенсатор 1 содержит несколько слоев гофрированных оболочек 2. Гофрированные оболочки 2 жестко и герметично соединены с силовыми кольцами 3 и 4 посредством сварных швов 5 и 6. При помощи силовых колец 3 и 4 компенсатор закрепляется в трубопроводной системе (не показано). Внутренний слой 7, находящийся в контакте с окислительной средой высокой температуры и давления, выполнен из хромоникелевого сплава с содержанием никеля не менее 70%, например из сплава ХН78Т (ЭИ435). Другие слои 8 сильфонного компенсатора 1 выполнены из нержавеющей стали, например из стали 12Х18Н10Т. При этом внутренний слой 7 многослойного сильфона толще в 2-3 раза каждого слоя из нержавеющей стали.

Значительная толщина внутреннего слоя сильфона обеспечила надежную защиту его от возгорания, а также позволила обеспечить более надежное сварное соединение сильфона с силовыми кольцами.

Запас прочности сильфона с внутренним слоем из никелевого сплава стал выше запаса прочности сильфона из стали, так как увеличилась прочность сильфона за счет использования более прочного никелевого сплава ХН78Т - у него σв>65 кГс/мм2, а у стали 12Х18Н10Т σв>56 кГс/мм2.

Из-за увеличения толщины внутреннего слоя стало возможным применение рентгенографического контроля продольного шва заготовки сильфона.

Проведенные автономные испытания многослойного сильфонного компенсатора с внутренним слоем сильфона из никелевого сплава показали большую надежность по сравнению с сильфонами из стали 12Х18Н10Т.

Конструкция указанного сильфонного компенсатора с внутренним слоем из сплава ХН78Т позволила десятикратно увеличить количество изгибных циклов.

Замена двух или трех слоев из нержавеющей стали в известной конструкции сильфона на один из никелевого сплава ХН78Т практически не изменила жесткости многослойного сильфона.

Утолщение внутреннего слоя многослойного сильфона повышает стойкость к возгоранию в указанной среде, т.к. более толстый слой труднее поджечь, чем тонкий.

По данным экспериментов, проводимых в Центре имени Келдыша, сплав ХН78Т не зажигается в условиях самого жесткого воздействия частиц алюминия в модельных условиях при температуре окислительного газа 700°С (см. «Труды «НПО Энергомаш» №22, Москва, 2004 г., стр.217).

Работа устройства

При установке сильфонного компенсатора в трубопроводную систему (не показано), по которой транспортируется окислительная газовая среда высокой температуры и давления, все слои сильфона будут воспринимать высокое давление, а внутренний утолщенный слой из хромоникелевого сплава будет локализовать очаги возгорания при воздействии инициаторов зажигания в окислительном газе высокой температуры и давления.

Промышленная применимость

Предложенный многослойный сильфонный компенсатор предназначен для использования в ракетном двигателестроении. Он может также использоваться в других отраслях техники в условиях повышенных температур и давлений при наличии агрессивных сред.

Внедрение сильфонного компенсатора данной конструкции в производство почти не потребует дополнительного технологического оборудования.

Многослойныйсильфонныйкомпенсатор,содержащийнесколькослоевгофрированныхоболочек,ккоторымпосредствомсваркиприсоединенысиловыекольца,причемвнутреннийслойсильфона,находящийсявконтактесокислительнойсредойвысокойтемпературыидавления,выполнентолщедругихслоев,отличающийсятем,чтовнутреннийслойсильфонавыполненизхромоникелевогосплавассодержаниемникелянеменее70%,адругиеслои-изнержавеющейстали,приэтомвнутреннийслойв2-3разатолщекаждогослояизнержавеющейстали.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-1 из 1.
17.04.2019
№219.017.165d

Способ изготовления двухслойных паяных конструкций

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к изготовлению двухслойных паяных конструкций, содержащих детали из дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе и высокотеплопроводного металла, применяемых в узлах энергетических агрегатов, работающих в широком...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02169646
Дата охранного документа: 27.06.2001
Показаны записи 1-10 из 20.
20.06.2013
№216.012.4b96

Способ соединения секций многослойных тонкостенных гофрированных оболочек между собой и с арматурой

Изобретение относится к сварке плавлением деталей малых толщин с деталями больших толщин. Способ включает соединение секций многослойных тонкостенных гофрированных оболочек между собой с помощью сплошных металлических колец. На внутренних цилиндрических поверхностях колец выполнены кольцевые...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484932
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.07.2013
№216.012.5754

Способ обработки поверхностей магазина для патронов

Изобретение может быть использовано при изготовлении ружейных магазинов для патронов. В пластинах магазина для патронов, выполненных из алюминиевого сплава, выжигают выемку электроэрозионным методом, проводят термообработку при температуре (0,8-0,9)Ткр, где Ткр - температура кристаллизации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487964
Дата охранного документа: 20.07.2013
10.09.2013
№216.012.6805

Способ многослойного нанесения покрытий на подложку

Изобретение относится к технологии получения покрытий при изготовлении режущего инструмента. Осуществляют нанесение покрытия на подложку из высокоуглеродистой стали в среде инертного газа. Сначала выполняют очистку поверхности подложки потоком ионов инертного газа методом конденсации с ионной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492276
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.04.2014
№216.012.b024

Способ высокотемпературного отжига заготовки ствольной коробки

Изобретение относится к области термической обработки. Для повышения надежности стрелкового оружия в процессе стрельбы, в том числе и в критической ситуации, за счет стабилизации структуры металла ствольной коробки и снижения остаточных напряжений проводят высокотемпературный отжиг заготовки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510807
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b025

Способ термообработки заготовки ствольной коробки

Изобретение относится к области термической обработки. Для повышения стабильности и стойкости ствольной коробки, выполненной из мартенситно-стареющей стали, в нормальной и критической ситуации в процессе стрельбы за счет обеспечения стабильной и однородной структуры стали заготовку ствольной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510808
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b027

Способ обработки сопрягаемых и торцевых поверхностей ствольной коробки стрелкового оружия под взаимодействие с сопрягаемыми и торцевыми поверхностями затвора

Изобретение относится к способу обработки сопрягаемых и торцевых поверхностей ствольной коробки стрелкового оружия под взаимодействие с сопрягаемыми и торцевыми поверхностями затвора. В способе проводят механическую обработку заготовки ствольной коробки с подготовкой базы точением наружного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510810
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.06.2014
№216.012.d1e2

Броня для бронежилета

Изобретение относится к получению стойких при работе покрытий при стрельбе от пулевого удара и может быть использовано для повышения работоспособности бронежилета от пулевого удара. Броня для бронежилета включает многослойное покрытие на пластинах, выполненных из стали, при этом многослойное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519501
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.06.2014
№216.012.d2a3

Способ нанесения антикоррозийных покрытий на подложку из высокотвердых сплавов

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении и при изготовлении оборудования, работающего в агрессивной жидкой среде при больших контактных нагрузках, в частности гидрорезного. Способ включает предварительную обработку поверхности подложки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519694
Дата охранного документа: 20.06.2014
27.07.2014
№216.012.e46e

Способ получения пластичной структуры поверхностного слоя на переднем выступе ствольной коробки стрелкового оружия

На передний выступ ствольной коробки наносят никелевое покрытие. Подвергают передний выступ ствольной коробки термической обработке с нагревом и дальнейшим охлаждением в вакууме. Термическую обработку проводят при температуре 700-710°C с выдержкой 30-35 минут со скоростью нагрева и охлаждения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524268
Дата охранного документа: 27.07.2014
20.08.2014
№216.012.e92d

Способ изготовления ствола стрелкового оружия

Изобретение относится к способу изготовления ствола стрелкового оружия. Способ включает механическую обработку с образованием канала ствола сверлением, затем его развертку. Затем канал ствола подвергается предварительной обработке методом дорнования. Ствол стрелкового оружия подвергается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525501
Дата охранного документа: 20.08.2014

Похожие РИД в системе