СИЛЬФОН

Полезная модель относится к устройствам для подвижного соединения трубопроводов и предназначена для компенсации температурных линейных расширений.
Известно устройство для подвижного соединения трубопроводов, содержащее гибкий трубопровод, например сильфон, соединенный по торцам с фланцами и демпфирующие элементы, выполненные в виде проволочной оплетки, края которой прикреплены к одной, а средняя часть к другой опорной детали (патент РФ N 2068147, кл. F16L 27/10, 1996 г.).
Недостатком данного решения - является низкий срок службы проволочной оплетки.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является «Компенсатор сильфонный», содержащий сильфон, представляющий собой гофрированную обечайку, снабженную с двух концов патрубками для соединения с трубопроводом (патент РФ №97799, МПК 7 F16L 51/02, 2010 г.). Одним из важнейших показателей эксплуатационной надежности сильфонного компенсатора является цикловая наработка до разрушения (потери герметичности). Причиной разрушения сильфона является развитие усталостной трещины. Усталостная трещина зарождается в месте, где имеется концентратор напряжений. Такими местами являются мелкие дефекты поверхности оболочки сильфона. Эти дефекты создаются на поверхности материала обечайки сильфона при изготовлении листа и при его деформации для получения гофра, а также развиваются в процессе его эксплуатации.
Задачей заявленного решения является повышение надежности работы и эффективности эксплуатации сильфона за счет увеличения ресурса при цикловой наработке.
f
Поставленная цель достигается за счет того, что в известном сильфоне представляющем собой, по меньшей мере, одну гофрированную обечайку, снабженную с двух концов патрубками для соединения с трубопроводом, согласно заявленному решению, гофрированная обечайка снабжена по меньшей мере одним слоем фторсодержащего олигомера, которой нанесен по всей внутренней и внешней поверхности обечайки перед гофрированием ее, при этом высота абсорбированного слоя составляет 4-20 нанометров. Кроме того, за счет того, что гофрированная обечайка может быть снабжена несколькими слоями фторсодержащего олигомера, при этом слой фторсодержащего олигомера представляет собой многокомпонентные системы общей формулы - RCOOH.
f
Технический результат достигается за счет того, что наличие абсорбированного слоя фторсодержащего олигомера на поверхности обечайки сильфона обеспечивает значительное возрастание действующих плоскостей скольжения или то же самое увеличение числа точек скольжения. Если задано внешнее нагружение, то увеличение сдвигов в присутствии адсорбирующих веществ приводит к увеличению пластической деформации в поверхностном слое. В результате происходит так называемое «мягкое» упрочнение, снижающее возникновение дефектных мест в решетке и образование, и развитие микротрещин. Таким образом, происходит «залечивание» дефектов структуры металла и смыкание микротрещин. Слой фторсодержащего олигомера имеет двойное действие абсорбционного пластифицирования на фрикционный контакт - понижение сопротивления сдвигу и понижение нормальных напряжений, что сглаживает поверхность контакта и снижает локальные напряжения. Слой фторсодержащего олигомера представляет многокомпонентные системы общей формулы - RCOOH. В основе его действия лежит эффект заключающийся в адсорбционном понижении прочности сопротивления деформации металла. Оно проявляется в виде снижения предела текучести в уменьшении коэффициента упрочнения или в увеличении скорости деформации при испытаниях на ползучесть.
Полезная модель поясняется чертежом.
На фиг.1 - общий вид сильфона;
На фиг.2 - вид I на фиг.1;
На фиг.3 - показан процесс сборки обечаек сильфона;
На фиг.4 - показан процесс гофрирования.
Сильфон (фиг.1) состоит из гофрированной обечайки 1, снабженной с двух концов патрубками 2 для соединения с трубопроводом. Как правило, сильфон выполняется многослойным, т.е. содержит несколько (от 1 до 20) обечаек. Обечайки 1 изготавливают из листовых заготовок, например, из нержавеющей стали толщиной 0,2 до 0,5 мм, сваривая их продольным швом. Согласно заявленного решения, каждую обечайку покрывают слоем 3 (фиг.2) фторсодержащего олигомера путем распыления или погружением в специальное устройство. Толщина абсорбированного слоя составляет от 4 до 20 нанометров. Абсорбированный слой фторсодержащего олигомера (ФСО) является мономолекулярным, но может быть образована и полимолекулярная пленка, в которой каждый слой будет состоять из вертикально ориентированных молекул. К металлу прикрепляются активные концы первого ряда, к их хвостам хвосты молекул второго ряда, а к их активным хвостам концы третьего ряда и т.д. Таким путем получаются пленки в десятки и сотни молекулярных слоев. При создании полимолекулярного слоя можно получить максимальную величину равную 140 нанометров. Полученные обечайки 1 собирают в пакет (фиг.3). Далее многослойный пакет располагают на оснастке 5 гидропресса для гофрирования (фиг.4). Для уменьшения негативного эффекта от формообразующего органа при выполнении гофра дополнительно обрабатывают формующую деталь 4 (ролик или несколько роликов) фторсодержащим олигомером с целью создания разделительной зоны между роликом и деформируемой оболочкой, препятствующей образованию концентраторов напряжения. При формообразовании гофрированной обечайки 1 в связи с высокой маслоудерживающей способностью слоя фторсодержащего олигомера, деформирующий контакт между формообразующими роликами 4 и заготовкой будет происходить через смазочную среду, таким образом, исключается прямой контакт между формообразующим инструментом и заготовкой, что в свою очередь предотвращает схватывание инструмента и заготовки, вследствие чего предотвращается выкрашивание и питтинг.
Полученный сильфон при прочих равных условиях (геометрические размеры, толщина и количество слоев, марка материала и т.п.) имеет значительно больший ресурс при цикловой наработке, что несет существенный эффект при его эксплуатации. Результаты испытаний сильфона с нанесением фторосодержащего нано-покрытия (слоем фторсодержащего олигомера) и без покрытия приведены в Приложении 1. Испытаниям, согласно протокола, подвергались опытные образцы для исследования влияния фторосодержащего нано-покрытия на жесткостные характеристики сильфонов при сохранении их несущей способности, а также исследования на циклическую долговечность сильфонов Испытания показали, что указанные выше характеристики имеют значительно большее значение в случае использования фторосодержащего нано-покрытия на сильфоны.