Сильфонное уплотнение

СИЛЬФОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ

Для получения высокой компенсирующей способности в эксплуатации, как правило, допускаются перемещения, приводящие к работе высоконагруженных зон компенсатора на уровне предела текучести материала или несколько выше. При этом циклическое деформирование в упругопластической зоне сопровождается обычно малоцикловым разрушением сильфонных компенсаторов.

В настоящей главе рассмотрены методы получения характеристик малоциклового разрушения материала компенсаторов в связи с состоянием и особенностями нагружения, а также расчетное и экспериментальное изучение кинетики напряженно-деформированного состояния и условий разрушения самой конструкции при нормальной и высоких температурах. На их основе разработаны основы методики расчета сильфонных компенсаторов на прочность при малом числе циклов нагружения, в том числе с учетом временных эффектов длительной циклической прочности.

Исследование прочности сильфонных компенсаторов при малоцикловом нагружении

Разработаны аппаратура и методика [37], позволяющие производить циклическое нагружение сильфонных компенсаторов при автоматическом реверсировании с регистрацией зависимости между нагрузкой и деформацией в исследуемых зонах гофрированной оболочки. Частота нагружения 2—3 цикла/мин.

Гофрированные элементы сильфонных компенсаторов обклеивались тензодатчиками (обычно до 50 пгг), количество и места наклейки которых на испытуемых сильфонных компенсаторах обусловлены необходимостью изучить распределение кольцевых (окружных) и меридиональных деформаций по профилю гофра и неравномерность распределения деформаций по высоте и периметру компенсатора (рис. 4,1.1).

У испытанных сильфонных компенсаторов разрушение обычно

Поскольку при циклическом упругопластическом деформировании отсутствует выраженная кинетика деформированного состояния сильфонных компенсаторов, оценку прочности таких конструкций можно производить с учетом данных о прочности материала в условиях жесткого нагружения.

Несмотря на то, что в настоящее время имеется большое количество сведений о характеристиках циклического деформирования и разрушения конструкционных сталей и сплавов, необходимо было исследовать материал сильфонных компенсаторов с учетом специфики работы в условиях службы. Характеристики статической прочности и пластичности материала конструкции следующие: о-пц = 30,8 кгс/мм2, аол = 32,2 кгс/мм2, ств = 78,0 кгс/мм2,

Характеристики малоциклового разрушения конструкционного материала сильфонных компенсаторов изучались по методике, описанной в главе 5, на автоматических установках растяжения — сжатия с непрерывной регистрацией в процессе экспериментов диаграмм циклического деформирования.

Проведенное сопоставление разрушающих размахов деформаций в высоконагруженных зонах сильфонных компенсаторов (см. рис. 4.1.4, точки 4) и размахов деформаций образцов при жестком: нагружении в интенсивностях показало их совпадение. Следовательно, можно принять, что долговечность волнистых компенсаторов определяется величиной размахов интенсивностей циклических деформаций.

которое через сильфонное уплотнение передается нагрузочной системе, и поэтому последнюю необходимо тарировать. Для этой цели через отверстие в штыре 24, который проходит сквозь шариковую опору и жестко связан с индентором, пропущена капроновая нить 27. Она перекинута через два блока 28 и 29 на шариковых подшипниках и привязана к тарелке 30, на которую можно помещать тарировочные грузы 31. Над штырем на кронштейне 25 помещен индикатор часового типа 26 с ценой деления 0,002 мм.

Фиг. 41. Сильфонное уплотнение передающих штифтов.

Сильфонное уплотнение, компенсирующее

На фиг. И показано сильфонное уплотнение вала. Уплотнение достигается в месте контакта вращающейся опоры / и неподвижной буксы 2. По остановке компрессора пружина 3 с большой силой прижимает буксу к опоре, обеспечивая плотность стыка. Во время работы турбокомпрессора масло, поступая в кольцевой зазор между сильфонами 4 и 5, ослабляет давление буксы на опору, уменьшая их износ. К месту трения под давлением подаётся масло от смазочной системы компрессора.

Фиг. 11. Сильфонное уплотнение вала турбокомпрессора.

передаётся шпинделю водяного вентиля; с изменением давления соответственно меняется количество воды. Снижение давления после остановки машины прекращает течение воды. Изменение настройки производится натяжением пружины. Сильфонное уплотнение (фиг. 56) уменьшает сопротивление движению. При объединении силового элемента и вентиля в одном корпусе наличие двух сильфонов уменьшает опасность проникновения воды в систему.

На рис. П-23 показана схема установки ВТИ-2 [11,13] для изучения длительной коррозионной прочности стали в жидкой среде, не содержащей газов. Трубчатый образец /, помещенный в печь машины ИП-2 для испытания на длительную прочность и ползучесть, соединен с сильфонным гидропрессом 2. Последний через вентиль 3, имеющий сильфонное уплотнение между корпусом и шпинделем, присоединяется шлангом к вакуумному ротацион-

Рис. 3.29. ПТО АЭС «Феникс» (а) и принципиальная схема его трубного пучка (б): 1 — биологическая защита; 2 — сильфонное уплотнение; 5 — отсечный клапан;

Фиг. 2. Неподвижное сильфонное уплотнение.

одновременно использован и в качестве пружины для создания уплотняющего усилия в осевом направлении, чтобы обеспечить плотный контакт торцовых поверхностей. В некоторых конструкциях уплотнений осевое усилие создается совместным действием сильфонаидополнительнойцилиндрическойвитойпружины(фиг. 1). Сильфон заменяет уплотнительные элементы из органических материалов в осевом механическом уплотнении, которое предназначено для работы в условиях высоких температур и давлений. В других уплотнениях создание уплотняющего усилия обеспечивается применением одних лишь сильфонов (фиг. 2). Неподвижное сильфонное уплотнение спроектировано под запрессовку по наружному диаметру. Уштотнительная поверхность находится в соприкосновении с подвижным уплотнительным кольцом. Сильфон создает уплотняющее усилие, прижимая поверхности друг к другу. Сильфонные уплотнения могут быть выполнены таким образом, что величина контактных давлений на торцовых уплотни-тельных поверхностях будет зависеть от рабочего давления уплотняемой среды. Этого легко добиться надлежащим размещением торцовых поверхностей относительно эффективного диаметра сильфона (фиг. 3). Эффективный диаметр сильфона приблизительно

Габариты сильфонного уплотнения определяются типом примененного сильфона. Штампованные сильфоны занимают гораздо больше места в осевом направлении, чем сильфоны сварной конструкции. Сварной сильфон может иметь входящие одна в другую гофры, и в этом случае сильфонное уплотнение имеет ряд преимуществ перед обычными торцовыми уплотнениями. На валах больших диаметров сильфонные конструкции оказываются более компактными, чем другие типы осевых механических уплотнений.

Образец 2 крепится одной головкой к силовому стакану, внутри которого соосно проходит тяга 6, а второй - к этой тяге. Силовой стакан жестко связан с опорной плитой, через которую к образцу прикладывается от привода испытательной машины растягивающая нагрузка. Тяга, выведенная из кри-остата через сильфонное уплотнение, в процессе испытаний остается неподвижной.