Cosa sono i soffietti a sbalzo

I soffietti di tipo a sbalzo sono componenti specializzati utilizzati per compensare le variazioni dimensionali causate da fluttuazioni di temperatura o forze meccaniche in varie applicazioni industriali. Tuttavia, selezionare il tipo giusto di soffietto per una determinata applicazione può essere difficile a causa della vasta gamma di design, materiali e caratteristiche prestazionali disponibili.

In questo articolo, forniremo una panoramica completa dei soffietti di tipo a sbalzo, inclusi il loro design, la loro costruzione, i loro vantaggi, svantaggi e le loro applicazioni tipiche. Confronteremo inoltre i soffietti di tipo a sbalzo con altri tipi comuni di soffietti per aiutarti a prendere una decisione informata quando specifichi questi componenti critici per i tuoi progetti.

Cosa sono i soffietti a sbalzo

I soffietti a sbalzo sono un tipo specializzato di design a soffietto caratterizzato dalla loro costruzione e geometria uniche. Sono costituiti da più diaframmi o piastre convolute annidate collegate a una bobina o anello centrale comune. I bordi esterni di questi diaframmi sono saldati alle bobine terminali in uno schema sfalsato o a gradini, che ricorda una disposizione a molla a sbalzo.

Questo design a sbalzo distintivo consente una significativa deflessione assiale e uno spostamento laterale mantenendo al contempo un elevato grado di rigidità nella direzione radiale. Le piastre convolute agiscono come molle a sbalzo, flettendosi e deformandosi per adattarsi al movimento lungo l'asse del soffietto. Questo comportamento a molla consente ai soffietti a sbalzo di assorbire efficacemente le vibrazioni, compensare i disallineamenti e adattarsi all'espansione o alla contrazione termica nei sistemi di tubazioni.

Progettazione e costruzione di soffietti a sbalzo

1. Diaframmi o Piastre:I soffietti a sbalzo sono realizzati utilizzando più sottili diaframmi o piastre metalliche contorte.
2. Bobina centrale o anello: I diaframmi sono fissati a una bobina o anello centrale, che funge da nucleo del gruppo soffietto. Funge anche da punto di montaggio per collegare il soffietto ad altri componenti nel sistema di tubazioni.
3. Bobine finali: I bordi esterni dei diaframmi sono saldati alle bobine terminali in uno schema sfalsato o a gradini. Le bobine terminali sono in genere progettate con flange o altre caratteristiche di collegamento per facilitare l'integrazione con il sistema di tubazioni.

Vantaggi dei soffietti a sbalzo

1. Elevata flessibilità laterale: La struttura a sbalzo delle foglie consente notevoli movimenti laterali e angolazioni.
2. Design compatto: I soffietti a sbalzo sono caratterizzati da un design salvaspazio che ne consente l'utilizzo in applicazioni con spazio di installazione limitato.
3. Bassa rigidità della molla: Le sottili foglie a sbalzo garantiscono una rigidità elastica molto bassa, il che significa che i soffietti a sbalzo esercitano una forza e una resistenza minime quando vengono compressi o estesi.
4. Costruzione durevole: I soffietti a sbalzo sono solitamente realizzati in acciaio inossidabile ad alta resistenza. La costruzione interamente in metallo saldato offre un'eccellente durata, resistenza alla corrosione e la capacità di sopportare alte temperature e pressioni.

Svantaggi dei soffietti a sbalzo

1. Capacità di pressione limitata: A causa delle sottili foglie a sbalzo, questi soffietti hanno una pressione nominale inferiore rispetto ad altri tipi come i soffietti formati o saldati a bordo. Il tentativo di utilizzarli a pressioni più elevate può causare la deformazione delle foglie.
2. Ridotta rigidità assiale: L'elevata flessibilità laterale dei soffietti a sbalzo si ottiene a scapito di una ridotta rigidità assiale. Hanno una minore resistenza ai carichi di compressione rispetto ad altri tipi di soffietti più rigidi.
3. Dimensioni più grandi: Sebbene molto compatti nella direzione assiale, i soffietti a sbalzo richiedono più spazio radiale per accogliere la flessione laterale delle foglie. Il diametro complessivo di un soffietto a sbalzo sarà maggiore rispetto alla sua corsa rispetto ad altri tipi.
4. Costo più elevato:La geometria complessa delle singole lame a sbalzo rende spesso questi soffietti più costosi da produrre rispetto a modelli più semplici, formati o saldati.
5. Sensibilità alle particelle solide:I piccoli spazi tra le ante scorrevoli possono potenzialmente intrappolare particelle solide, causando abrasione e usura.

Applicazioni dei soffietti a sbalzo

1. Connettori di scarico: I soffietti a sbalzo sono comunemente usati come connettori di scarico flessibili e giunti di dilatazione nei sistemi di scarico dei motori. Consentono il movimento relativo tra i componenti di scarico mantenendo una tenuta a tenuta stagna, adattandosi all'espansione termica e alle vibrazioni.
2. Tenute Meccaniche: In apparecchiature rotanti come pompe, miscelatori e compressori, i soffietti a sbalzo fungono da elementi di tenuta non rotanti in gruppi di tenuta meccanica. I soffietti mantengono una tenuta flessibile attorno all'albero rotante, adattandosi al disallineamento dell'albero e al movimento assiale.
3. Guarnizioni dello stelo della valvola: I soffietti a sbalzo sono utilizzati come guarnizioni dello stelo nelle valvole ad alte prestazioni per fornire una tenuta affidabile e flessibile attorno allo stelo della valvola in movimento. I soffietti mantengono l'integrità della tenuta nonostante carichi laterali o disallineamenti, garantendo una chiusura a tenuta stagna.
4. Aerospaziale: Negli aeromobili e nei veicoli spaziali, i soffietti a sbalzo trovano impiego in condotti flessibili, giunti di dilatazione termica e guarnizioni meccaniche. La loro capacità di consentire il movimento e assorbire le vibrazioni in un involucro compatto è vantaggiosa in queste applicazioni sensibili al peso.
5. Dispositivi medici: La biocompatibilità e la flessibilità dei soffietti a sbalzo in acciaio inossidabile li rendono adatti per applicazioni di dispositivi medici. Sono utilizzati in endoscopi, strumenti chirurgici e dispositivi impiantabili per consentire un'articolazione precisa e la tenuta di fluidi/gas.
6. Produzione di semiconduttori: Nelle apparecchiature di fabbricazione di semiconduttori, i soffietti a sbalzo sono utilizzati come guarnizioni dinamiche nella movimentazione di wafer e nei passanti delle camere a vuoto. Mantengono l'integrità del vuoto o del gas di processo, consentendo al contempo il movimento e la regolazione necessari.
7. Robotica: I soffietti a sbalzo servono come giunti flessibili ed elementi di tenuta dinamici nei bracci robotici e nei dispositivi di manipolazione. Consentono un'articolazione fluida e un movimento rotatorio in gruppi robotici compatti, proteggendo al contempo i componenti interni.
8. Strumenti di precisione: Nei dispositivi ottici, nei sensori e negli strumenti di metrologia, i soffietti a sbalzo forniscono una tenuta e un movimento precisi per la regolazione della messa a fuoco, i meccanismi di zoom e le fasi di posizionamento dei campioni. La loro flessione senza attrito e la bassa isteresi contribuiscono a un'elevata precisione.

Confronto con altri tipi di soffietti