Гофрированные трубки (сильфоны)

       Гофрированная трубка, или сильфон, представляет собой тонкостенную цилиндрическую оболочку с поперечными концентрическими, волнообразными складками – гофрами.

       Свойство гофрированных трубок – осуществлять значительные перемещения и развивать большие силы при действии избыточного давления, обеспечило им широкое применение в приборостроении.

       Функции, которые выполняет сильфон, весьма разнообразны. Так, сильфоны часто применяются в качестве манометрических чувствительных элементов в различных приборах: манометрах, манометрических термометрах, дифференциальных манометрах, в пневматической регулирующей аппаратуре. Они применяются для обеспечения герметического соединения при угловых и линейных перемещениях элементов приборов, для компенсации изменения объема жидкости. Благодаря большим изменениям объема, сильфоны используются как элементы гидравлических дистанционных передач. Сильфоны могут развивать значительные силы, что обеспечивает малый порог чувствительности приборов и позволяет использовать их в качестве элементов силовых приводов.

       В приборостроении применяют сильфоны диаметром от 12 до 160 см с диапазоном измеряемого ими давления от нескольких мм р.т. до сотен к Г/ см². Для изготовления сильфонов применяются материалы: полутомпак (Л80), фосфористая бронза, беррилевая бронза, нержавеющая сталь.

       На плакате приведены основные типы сильфонов и примеры их применения в приборах.

       На фиг. а, б, в, показаны однослойный, многослойный и армированный кольцами сильфоны.

       Работа сильфонов происходит следующим образом (фиг. а).

       Если один конец В сильфона закрепить неподжвижно, а во внутреннюю полость подать давление Р, то свободный конец А сильфона будет перемещаться вдоль оси по направлению, указанному на фиг. а, стрелкой, т.е. сильфон будет изменять свою длину. После снятия давления свободный конец А сильфона вернется в первоначальное положение. Сильфон при этом выполняет роль упругого чувствительного элемента.

       Для увеличения прочности и долговечности сильфонов, особенно, если приборы работают при больших переменных нагрузках, их делают многослойными (фиг. б). Многослойные сильфоны изготовляют из двух, трех и более тонкостенных трубок, плотно вставленных одна в другую с натягом,.... что увеличивает их прочность. Формовку гофров производят одновременно у всех трубок. Такой сильфон, допускает больший ход чем однослойный сильфон тех же размеров. Многослойные сильфоны применяются также для защиты от коррозии. В этих случаях слой, соприкасающийся с агрессивной средой, выполняется из коррозионно-стойкого материала.

       В некоторых случаях в целях защиты сильфона от перегрузочных давлений он армируется наружными профильными кольцами (фиг. в). Соединение сильфона с арматурой, т.е. с дном и основанием, производится обычно сваркой или пайкой.

       На фиг. г показано применение сильфона в качестве уплотнителя. Уплотнение посредством сильфона во многих случаях весьма сильно упрощает конструкцию и создает большие удобства в эксплуатации.

       На фиг. д, показан сильфон 1, который используется в качестве упругого разграничителя двух сред. Такое использование сильфонов встречается довольно часто в дистанционных манометрах или других подобных устройствах, где передача давления к измерителю осуществляется посредством специальной передающей жидкости.

       На фиг. е, показано применение сильфона в качестве упругого соединения труб. Такая установка сильфона, для целей компенсации осевых перемещений, применяется весьма часто и с успехом заменяет применявшиеся в прежнее время лирообразные температурные компенсаторы колена. Особенно существенные преимущества в этом случае дает сильфон при больших диаметрах трубопроводов. Для этой цели применяются крупные сильфоны большого диаметра, с небольшим числом гофр.

74

                   На фиг. ж, показан сильфон, применяемый в термочувствительном патроне автоматического регулятора температуры. При нагревании патрона 1 жидкость 2 расширяется и давит на стенки сильфона 3, заставляя его сжиматься. Перемещение свободного конца сильфона через пяту 4 передается на шток 5. Шток, перемещаясь, замыкает контакты или же приводит в движение, связанные с ним детали какого-либо исполнительного механизма.

       На фиг. з, и, показаны сильфоны, работающие вместе с винтовой пружиной внутренней и наружной. В тех случаях, когда прочностные свойства сильфона недостаточно высоки и он имеет величину гистерезиса больше допустимой при работе в заданном диапазоне давлений, применяют пружину. Калиброванную стальную винтовую пружину вставляют внутрь сильфона (фиг. з). Жесткость такой системы (сильфон-пружина) возрастает. При этом упругие свойства системы в основном определяются пружиной, а сильфон играет роль герметизирующего элемента.