Сильфонный дизайн

Сильфонный дизайн

Сильфон является гибким элементом компенсатора. Он должен быть достаточно прочным по окружности, чтобы выдерживать давление, и достаточно гибким в продольном направлении, чтобы принимать прогибы, для которых он был спроектирован, и настолько многократно, насколько это необходимо, с минимальным сопротивлением. Эта сила с гибкостью является уникальной конструкторской проблемой, которая не часто встречается в других компонентах промышленного оборудования.

Большинство инженерных сооружений спроектированы таким образом, чтобы предотвращать прогиб при воздействии внешних сил. Поскольку сильфон должен периодически принимать прогибы, а прогибы приводят к напряжениям, эти напряжения должны быть как можно ниже, чтобы повторные прогибы не приводили к преждевременным усталостным разрушениям. Уменьшение напряжения изгиба, возникающего в результате заданного прогиба, легко достигается простым уменьшением толщины изгибающего элемента, который в случае сильфона представляет собой извилины. Однако для того, чтобы выдержать давление, свертка, которая также является сосудом под давлением, должна иметь толщину, достаточную для того, чтобы индуцированное давлением напряжение на мембране было равно или меньше допустимых уровней напряжения материалов при проектных температурах. Эта противоречивая потребность в толщине для давления и тонкости для гибкости является уникальной конструкторской проблемой, с которой сталкивается разработчик компенсатора.

 Сильфоны не являются пружинами, так как большинство их прогибов создают изгибающие напряжения, превышающие предел текучести материалов. Понимание того, как работают различные материалы и их возможности в этой «пластической» области деформации, требует многолетнего опыта и разработки уравнений, основанных на этом эмпирическом понимании.

То, что сильфоны обычно работают «пластически», не должно быть поводом для беспокойства, поскольку большинство материалов, из которых изготавливаются сильфоны, имеют сходные высокопластичные характеристики. В частности, тогда предел выносливости этих материалов, который можно условно описать как напряжение, при котором разрушение будет происходить при десяти миллионах циклов повторного напряжения, почти совпадает с их пределом текучести или точкой, в которой будет происходить постоянная деформация. Сильфон, который должен выдерживать 3000 циклов заданного прогиба и давления и который в конечном итоге выходит из строя после 10000 циклов, безусловно, продемонстрировал более чем приемлемые характеристики. Однако в течение каждого цикла он испытывал изгибающие напряжения, значительно превышающие предел выносливости, и, следовательно, предел текучести, будучи отклоненным, не вернулся бы сам по себе к своей первоначальной неотклоненной длине или форме, как пружина. ожидается сделать. Другими словами, они бы «взяли набор».

Большинство сильфонов разрушаются из-за растрескивания по окружности в результате циклических изгибающих напряжений или усталости. Поскольку наилучшая конструкция представляет собой компромисс или баланс между прочностью на сжатие и соображениями гибкости, можно сделать вывод, что их конструкции имели отношение к прочности на сжатие. Многолетний опыт инженеров, которые разработали эти сильфоны, гарантирует, что конструкции, содержащиеся в этом каталоге, и предлагаемые в соответствии с требованиями заказчика, будут иметь надежность рабочих характеристик, обеспечивающую бесперебойное и безопасное использование.