Устройство для формования радиально-гофрированных труб сильфонного типа

Предполагаемая полезная модель относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для формования радиально-гофрированных труб сильфонного типа. Технической задачей является поддержание давления рабочей жидкости в кольцевых пазах с эластичными формующими элементами в пуансоне на уже отформованных гофрах, что позволит изготавливать радиально - гофрированные трубы с равномерной толщиной стенки без искажения формы гофр. Поставленная техническая задача решается тем, что устройство для формования радиально - гофрированных труб сильфонного типа содержит источник давления, разъемную матрицу, на внутренней поверхности которой выполнены выступы и впадины, повторяющие профиль сильфона, и неподвижный пуансон. В боковых поверхностях пуансона выполнены кольцевые пазы, в них расположены эластичные формующие элементы, количество которых соответствует количеству впадин на матрице. Пуансон имеет радиальные каналы по числу эластичных формующих элементов и осевое отверстие, в котором с возможностью возвратно-поступательного движения установлен цилиндрический шток с осевым каналом, связывающим радиальные каналы с источником давления через кольцевую выточку, выполненную на боковой поверхности штока. Новым в полезной модели является то, что кольцевая выточка имеет возможность сообщения со всеми радиальными каналами пуансона одновременно. Минимальная длина кольцевой выточки L_min определяется по выражению:

L_min=S×n+d,

где: S - шаг радиальных гофр изготавливаемого сильфона; n, d - количество и диаметр соответственно радиальных каналов пуансона.

Предполагаемая полезная модель относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для формования радиально-гофрированных труб сильфонного типа.

Известно устройство для формования радиально - гофрированных труб, применяющееся при последовательном методе формообразования гофр.

Оно содержит разъемную по оси матрицу, на внутренней поверхности которой выполнены выступы и впадины, повторяющие профиль сильфона, и пуансон. Боковые поверхности пуансона снабжены двумя кольцевыми пазами, в которых установлены эластичные формующие элементы, связанные радиальными и осевым каналами с источником давления. Пуансон установлен с возможностью осевого перемещения (Е.И.Исаченков, «Штамповка резиной и жидкостью», Москва, Машгиз, 1962 г., стр.245, фиг.172 (б)).

Такое устройство позволяет отформовать радиально - гофрированную трубу с наименьшим утонением стенки трубчатой заготовки, т. к. оформление гофра происходит не за счет растяжения материала на участке гофра, а за счет свободной части заготовки в результате осевого втягивания трубы в полость впадины на матрице и тангенциального растяжения кольца трубы.

Недостатками устройства являются:

- низкая производительность формообразования, вызванная необходимостью сбрасывать нагрузку, прикладываемую к эластичным формующим элементам после каждого цикла формовки для того, чтобы вернуть эти элементы в исходное положение и переместить пуансон вдоль оси формуемой заготовки;

- усложнение устройства за счет необходимости оснащения его механизмом дискретного перемещения пуансона вдоль оси заготовки;

- возможность искажения формы уже отформованных гофров в предыдущем цикле, т.к. ничто не удерживает материал гофров в матрице и при формовке новых гофров металл может вытягиваться не только со стороны свободной части заготовки, но и со стороны уже сформированных гофр.

Также известно устройство для формования радиально - гофрированных труб сильфонного типа, содержащее источник давления, разъемную матрицу, на внутренней поверхности которой выполнены выступы и впадины, повторяющие профиль сильфона, и неподвижный пуансон. В боковых поверхностях пуансона выполнены кольцевые пазы, в них расположены эластичные формующие элементы, количество которых соответствует количеству впадин на матрице. Пуансон имеет радиальные каналы по числу эластичных формующих элементов и осевое отверстие, в котором с возможностью возвратно-поступательного движения установлен цилиндрический шток с осевым каналом, последовательно связывающим радиальные каналы с источником давления через кольцевую выточку, выполненную на боковой поверхности штока. [Патент 2176941, МПК⁷ B 21 D 15/10]

Такое устройство позволяет отформовать радиально - гофрированную трубу с минимальным утонением стенок с высокой производительностью, имеет более простую конструкцию, т.к. пуансон и матрица неподвижны относительно друг друга и нет необходимости сброса нагрузки после каждого цикла формовки.

К недостаткам данного устройства можно отнести то, что из-за утечек рабочей среды по уплотнительным элементам штока в пуансоне наблюдается падение давления на эластичных элементах уже отформованных гофров. При формовании очередного гофра падение давления на упругом элементе уже отформованного гофра приводит к его деформации за счет вытяжки материала из него, а не только из трубчатой заготовки.

Технической задачей является поддержание давления рабочей жидкости в кольцевых пазах с эластичными формующими элементами в пуансоне на уже отформованных гофрах, что позволит изготавливать радиально - гофрированные трубы с равномерной толщиной стенки без искажения формы гофр.

Поставленная техническая задача решается тем, что устройство для формования радиально - гофрированных труб сильфонного типа содержит источник давления, разъемную матрицу, на внутренней поверхности которой выполнены выступы и впадины, повторяющие профиль сильфона, и неподвижный пуансон. В боковых поверхностях пуансона выполнены кольцевые пазы, в них расположены эластичные формующие элементы, количество которых соответствует количеству впадин на матрице. Пуансон имеет радиальные каналы по числу эластичных формующих элементов и осевое отверстие, в котором с возможностью возвратно-поступательного движения установлен цилиндрический шток с осевым каналом, связывающим радиальные каналы с источником давления через кольцевую выточку, выполненную на боковой поверхности штока.

Новым в полезной модели является то, что кольцевая выточка имеет возможность сообщения со всеми радиальными каналами пуансона одновременно.

Минимальная длина кольцевой выточки L_min определяется по выражению:

L_min=S×n+d,

где: S - шаг радиальных гофр изготавливаемого сильфона; n, d - количество и диаметр соответственно радиальных каналов пуансона.

На чертежах изображено предлагаемое устройство, где: Фиг.1 - промежуточный этап формообразования радиальных гофр на трубной заготовке.

Фиг.2 - заключительный этап формообразования радиальных гофр на трубной заготовке.

Устройство для формования радиально - гофрированных труб сильфонного типа содержит источник давления 1 (Фиг.1), разъемную матрицу 2, на внутренней поверхности которой выполнены выступы 3 и впадины 4, повторяющие профиль сильфона, и пуансон 5.

На боковой цилиндрической поверхности пуансона 5 выполнены кольцевые пазы 6, в которых расположены эластичные формующие элементы 7, количество которых соответствует количеству впадин 4 на матрице 2. Пуансон 5 имеет радиальные каналы 8 по числу эластичных формующих элементов 7.

В пуансоне 5 выполнено осевое отверстие 9, в котором с возможностью возвратно-поступательного движения установлен цилиндрический шток 10 с осевым каналом 11, гидравлически связывающим радиальные каналы 8 с источником давления 1 через кольцевую выточку 12, выполненную на боковой поверхности штока 10. Кольцевая выточка 12 имеет возможность сообщения со всеми радиальными каналами 8 пуансона 5 одновременно. Минимальная длина кольцевой выточки 12 определяется по выражению:

L _min=S×n+d,

где: S -шаг радиальных каналов пуансона; n, d - количество и диаметр соответственно радиальных каналов пуансона;

Устройство работает следующим образом.

Перед выполнением операции формовки гофров пуансон 5 (Фиг.1) вводят в матрицу 2 и устанавливают эластичные элементы 7 напротив впадин 4 матрицы 2.

Полуматрицы, образующие матрицу 2, разводят в радиальном направлении. Шток 10 занимает крайнее правое положение, эластичные элементы 7 сжаты за счет своих упругих свойств и находятся полностью в кольцевых пазах 6 пуансона 5, не выступая за его наружную поверхность.

Трубную заготовку 13 надевают на пуансон 5 и смыкают матрицу 2. В осевом отверстии 9 и выточке 12 создают высокое гидростатическое давление. Шток 10 пуансона 5 начинают перемещаться влево. При этом обеспечивается гидравлическая связь кольцевой выточки 12 штока 10 с первым кольцевым пазом 6 пуансона 5 (считая справа налево на фиг.1).

Жидкость, попадая в кольцевой паз 6, оказывает давление на эластичный элемент 7, который начинает перемещаться в радиальном направлении, формуя первый гофр сильфона. Трубная заготовка 13 при этом сокращается по длине. При дальнейшем перемещении штока 10 влево гидравлическая связь выточки 12 осуществляется и со вторым пазом 6 пуансона 5. Второй эластичный элемент 7 начинает формовку второго гофра на заготовке 13, расходуя левую часть ее длины. При этом уже отформованный первый гофр удерживается первым эластичным элементом 7, который находится под действием гидростатического давления от источника 1.

При дальнейшем перемещении штока 10 аналогично вступают в работу следующие эластичные формующие элементы 7. Предыдущие элементы 7 блокируют от перемещений отформованные гофры трубной заготовки 13. Это обеспечивается длиной кольцевой выточки 12, которая позволяет одновременно сообщать все радиальные каналы 8 пуансона 5 с источником давления 1 одновременно.

При перемещении штока 10 (фиг.2) в крайнее левое положение заканчивается формование радиальных гофр на трубной заготовке.

Возврат в исходное положение эластичных формующих элементов 7 производится следующим образом. Сбрасывается гидростатическое давление и начинается перемещение штока 10 вправо в исходное положение. При этом эластичные элементы 7 начинают перемещаться в радиальном направлении к оси пуансона 5.

Способствовать возвращению эластичных элементов 7 в исходное положение может:

1). Сообщение кольцевой выточки 12 с атмосферой;

2) создание в кольцевой выточке 12 разрежения;

3) наложение дополнительной нагрузки на внешние поверхности элементов 7, для чего по каналу 14 подают давление в зазор между внутренней поверхностью отформованной трубы и поверхностью пуансона 5 от источника давления 15, например, сжатого воздуха.

Указанные варианты возврата формующих элементов 7 в исходное положение могут быть использованы самостоятельно или в комбинации друг с другом в зависимости от геометрических характеристик гофров сильфона, эластичности упругих элементов 7, сил трения в зонах контакта элементов 7 со стенками кольцевых пазов 6 выполненных на пуансоне 2.

Шток 10 возвращают в исходное положение, эластичные элементы 7 также возвращаются в исходное положение, полуматрицы размыкают и извлекают радиально - гофрированную трубу (сильфон).

Изложенное устройство имеет более высокую надежность по сравнению с прототипом, так как позволяет повысить надежность блокировки отформованных гофр от искажения формы или утонения стенки при последовательном методе изготовления радиально - гофрированных труб.

1. Устройство для формования радиально-гофрированных труб сильфонного типа, содержащее источник давления, разъемную матрицу, на внутренней поверхности которой выполнены выступы и впадины, повторяющие профиль сильфона, и неподвижный пуансон, в боковых поверхностях которого выполнены кольцевые пазы, в них расположены эластичные формующие элементы, количество которых соответствует количеству впадин на матрице, пуансон имеет радиальные каналы по числу эластичных формующих элементов и осевое отверстие, в котором с возможностью возвратно-поступательного движения установлен цилиндрический шток с осевым каналом, связывающим радиальные каналы с источником давления через кольцевую выточку, выполненную на боковой поверхности штока, отличающееся тем, что кольцевая выточка имеет возможность сообщения со всеми радиальными каналами пуансона одновременно.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что минимальная длина кольцевой выточки L _min определяется по формуле

L_min =S·n+d,

где S - шаг радиальных каналов пуансона;

n, d - количество и диаметр радиальных каналов пуансона.